금속수소 전극의 방전기구에 대한 수학적 모델

신치범; 홍정호; 윤경석; 조병원; 조원일; 전귀

Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.9, No.5, 768-773, October, 1998

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금속수소 전극의 방전기구에 대한 수학적 모델

A Mathematical Model for the Discharge Mechnism of a Metal Hydride Electrode

신치범, 홍정호, 윤경석, 조병원, 조원일, 전귀

초록

금속수소 전극의 방전시 일어나는 방전과정을 설명할 수 있는 방전반응기구에 대한 수학적 모델을 제시하였다. 유한요소법을 이용하여 방전도중의 전극전위의 변화와 금속수소 입자내의 수소농도분포를 계산할 수 있는 전산모사 프로그램을 개발하였다. 방전전류의 세기, 금속수소 입자의 크기, 금속수소입자 내에서의 수소의 확산계수 및 전극의 공극률 등을 변화시키면서 해석을 실시한 바에 의하면, 이러한 인자들이 복합적으로 작용하여 금속수소전극의 방전특성을 결정하고 금속수소 입자내의 수소의 이용율에 영향을 미침을 알 수 있었다. 따라서 고율방전을 하면서도 금속수소 입자내의 수소의 이용율을 높임으로써 금속수소 전극의 방전특성을 향상시키기 위해서는 전극설계인자들의 최적화가 필요함을 확인할 수 있었다.

A mathematical model of discharge mechanism of metal-hydride(MH) electrode was presented. A computer simulation program was developed in order to predict the variation of electrode potential and the distribution of hydrogen concentration within MH particles during discharge. By investigating the effects of the discharge current density, the size of MH particle, the diffusivity of hydrogen in MH particle, and the porosity of the electrode, it was found that these factors exerted a collective effect on the discharge characteristic of electrode and the utilization of hydrogen in the MH particle. It was confirmed that and optimization of design factors of an MH electrode is necessary in order to execute a high-rate discharge and to improve the utilization of hydrogen in MH particle.

Keywords:Metal Hydride;Discharge Mechanism;Mathematical Model

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