Clean Technology (청정기술)

The Korean Society of Clean Technology (한국청정기술학회)
권호 표지

Time-Dependent Modeling of Performance Degradation for PEMFC Single Cell System to Evaluate the Cell Performance and Durability: Effects of CO Poisoning

고분자전해질 연료전지의 성능과 안정성 시험을 위한 단위전지의 시간 경과에 따른 모델링: 일산화탄소 피독현상에 의한 효과

  • Kim, Jong-Sik (School of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University) ;
  • Kim, Pil (School of Environmental and Chemical Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Joo, Ji-Bong (School of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University) ;
  • Kim, Woo-Young (School of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University) ;
  • Yi, Jong-Heop (School of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University)
  • 김종식 (서울대학교 화학생물공학부) ;
  • 김필 (전북대학교 환경화학공학부) ;
  • 주지봉 (서울대학교 화학생물공학부) ;
  • 김우영 (서울대학교 화학생물공학부) ;
  • 이종협 (서울대학교 화학생물공학부)
  • Published : 2008.03.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

There have been great attentions on polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) due to their advantageous characteristics such as zero emission of hazardous pollutant and high energy density. In this work, we evaluated degradation phenomena and stability of single cell performance via one dimensional single cell modeling. Here, CO poisoning on anode on anode was considered for cell performance degradation. Modeling results showed that the performance and stability were highly degraded with CO concentration in fuel gas. In addition, cell performance was reduced by slow oxygen reduction on cathode in long term operation. In order to overcome, it is required to increase ratio o#hydrogen in the fuel gas of anode and high Pt loading contained in the cathodic catalyst layer.

연료전지기술은 환경적으로 유해한 오염물질을 발생시키지 않으려, 높은 에너지 밀도를 가지는 청정에너지기술이다. 특히 고분자전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 넓은 응용분야로 인해 최근 큰 관심을 받고 있으며, 폭넓은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 단위전지 내 연료극(anode) 및 공기극(cathode) 촉매 층을 대상으로 고분자전해질연료전지의 운전시간 경과에 대한 성능변화 및 안정성을 예측하는 모델링을 수행하였다 촉매층에서 발생하는 단위전지의 주요한 성능감소 원인으로 연료극에서의 일산화탄소 피독 현상을 고려하였다. 전지의 장기간 운전모델링 결과 연료극에 공급되는 기체 내의 일산화탄소 비율이 클수록 단위전지성능의 안정성이 크게 감소되는 것으로 나타났다. 또한 장기 운전시 공기극의 느린 산소환원반응과 백금의 용해와 소결에 의해 전지의 성능이 감소되는 것으로 나타났다. 이들을 극복하는 방안으로 연료극에 공급되는 수소의 비율을 높이고 공기극의 촉매층 내에 있는 백금양을 높이는 것을 제안하고자 한다.

Keywords