인산형 연료전지 스택의 전산모사

최성우; 이갑수; 김화용

Clean Technology, Vol.7, No.4, 243-250, December, 2001

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인산형 연료전지 스택의 전산모사

Simulation Study of the Phosphoric Acid Fuel Cell Stack

최성우, 이갑수, 김화용

초록

연료전지는 환경 친화적 대체에너지로 지속적인 연구가 이루어지고 있다. 최근에는 연료전지의 실용화를 위해 적층, 대면적화에 대한 기본 기술이 중요시되고 있다. 그러나 연료전지중 가장 많은 기술적 발전을 이룬 인산형 연료전지에 관해서도 연료전지 설계의 기초자료가 되는 스택의 온도 분포에 대한 연구는 거의 발표되지 않았다. 본 연구에서는 인산형 연료전지 스택의 온도 분포를 전산모사하였다. 이를 통하여 여러 작동 조건에서 스택의 온도 분포를 알아내었으며, 스택 운전시 적절한 온도 측정 위치를 예측할 수 있었다. 또한 냉각단의 유로를 변경하여 전산모사를 수행한 결과 스택 내부의 온도 분포의 표준 편차를 약 50% 감소시키는 효과적인 냉각 디자인을 제안할 수 있었다.

The fuel cell has been continuously studied as environment-compatible alternative energy technology. Lately the basic techniques about stacking and widening are considered to be important for practical use. Although phosphoric acid fuel cell (PAFC) is the most progressed one in the fuel cell technologies, few studies about temperature profile of the stack which can be the basic data for the fuel cell design have been reported yet. In this study, the temperature profile of PAFC stack was simulated. The temperature profiles of stack were obtained at various operating conditions, and when stack is operated the proper position to measure the temperature could be predicted. Also we can propose more effective cooling design. The standard deviation of the temperature profile of the proposed design was is about 50% smaller.

[References]

Blomen LJMJ, Mugerwa MN, "Fuel Cell Systems," Plenum Press, pp. 19-20 (1993)
Appleby AJ, Foulkes FR, "Fuel Cell Handbook," Van Nostrand Reinhold, p. 3 (1989)
Berger C, "Handbook of Fuel Cell Technology," Prantice-Hall, pp. 539~570 (1968)
Kinoshita K, McLarnon FR, Cairns EJ, "FuelCell A Handbook," Lawrence Berkeley Laboratory, pp. 20-21 (1988)
"인산형 연료전지용 단위전지 요소기술 개발에 관한 최종보고서," 통상산업부, pp. 827 ~ 829 (1998)
Rho YW, Shul YG, Lee TH, Chem. Ind. Technol., 6(1), 66 (1988)
"인산형 연료전지 50kW급 스택제조 및 운전기술개발에 관한 연구," 산업자원부, pp. 373 ~ 379 (2000)
Szymansky ST, Gruver GA, Katz M, Kunz HR, J. Electrochem. Soc., 127, 1440 (1980)
Sone Y, Kishida H, Kobayashi M, Watanabe T, J. Power Sources, 86(1-2), 334 (2000)
"Fluent User's Guide," Fluent Incorporated, pp. 17-9 ~ 17-23 (1998)

[1] Blomen LJMJ, Mugerwa MN, "Fuel Cell Systems," Plenum Press, pp. 19-20 (1993)

[2] Appleby AJ, Foulkes FR, "Fuel Cell Handbook," Van Nostrand Reinhold, p. 3 (1989)

[3] Berger C, "Handbook of Fuel Cell Technology," Prantice-Hall, pp. 539~570 (1968)

[4] Kinoshita K, McLarnon FR, Cairns EJ, "FuelCell A Handbook," Lawrence Berkeley Laboratory, pp. 20-21 (1988)

[5] "인산형 연료전지용 단위전지 요소기술 개발에 관한 최종보고서," 통상산업부, pp. 827 ~ 829 (1998)

[6] Rho YW, Shul YG, Lee TH, Chem. Ind. Technol., 6(1), 66 (1988)

[7] "인산형 연료전지 50kW급 스택제조 및 운전기술개발에 관한 연구," 산업자원부, pp. 373 ~ 379 (2000)

[8] Szymansky ST, Gruver GA, Katz M, Kunz HR, J. Electrochem. Soc., 127, 1440 (1980)

[9] Sone Y, Kishida H, Kobayashi M, Watanabe T, J. Power Sources, 86(1-2), 334 (2000)

[10] "Fluent User's Guide," Fluent Incorporated, pp. 17-9 ~ 17-23 (1998)