A Study on High Efficiency Power Conditioning System for Safety Operation of PEMFC_type Fuel Cell Generation System

고분자전해질형 연료전지 발전시스템의 안전운전을 위한 고성능 전력변환기에 관한 연구

Fuel cells are direct current (DC) power generators. They generate electricity through an electrochemical process that converts the energy stored in a fuel directly into electricity. Fuel cells have many benefits, which produce no particulate matter, nitrogen or sulfur oxides. And they have few moving parts and produce little or no noise. When fueled by hydrogen, they yield only heat and water as byproducts. Their wide application can reduce our dependence on fossil fuels and foreign sources of petroleum. This paper is studied on a high efficiency power conditioning system (PCS) applied to the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) generation system. This paper is designed to a novel PCS circuit topology of high efficiency. Some experimental results of the proposed PCS is confirmed to the validity of the analytical results.

연료전지는 연료(수소)의 화학적 반응에 의해 축적된 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 직류 전기를 발생시키는 에너지원이다. 연료전지는 질소나 유황산화물 등의 유해한 물질을 방출하지 않으며 기계적 동력부가 없고 거의 무소음으로 운전되는 이점을 가진다. 수소연료에 의한 연료전지는 그들의 부산물로써 열과 물을 방출한다. 연료전지를 이용한 응용분야의 확대로 인해 화석연료나 수입 석유의 의존도를 현저히 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 이러한 연료전지 (PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)의 출력을 치대한 활용하고 발전시스템의 안전운전을 위한 전력변환기(PCS, Power Conditioning System)에 대해 연구하였다. 본 논문에서는 고효율로 운전하는 새로운 전력변환 회로토폴로지를 설계하고, 발전시스템에 적용하여 각종 실험을 통하여 그 타당성을 입증하였다. 그 결과 연료전지 발전시스템은 고성능으로 동작되는 전력변환기에 의해 발전시스템의 효율과 성능을 향상시키게 된다.