Journal of the Korean Solar Energy Society (한국태양에너지학회 논문집)

The Korean Solar Energy Society (한국태양에너지학회)
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A Study on Water Balance in Stationary Load Proton Exchange Membrane(PEM) Fuel Cell Power Generator

고정 부하를 갖는 PEM 연료전지 발전기에 있어서의 수분 평형에 관한 연구

  • Bakhtiar, Agung (Graduate School of Refrigeration and Air Conditioning Engineering, Pukyong National University) ;
  • Oh, Hoo-Kyu (Dept. of Refrigeration and Air Conditioning Engineering, Pukyong National University) ;
  • Yoon, Jung-In (Dept. of Refrigeration and Air Conditioning Engineering, Pukyong National University) ;
  • Kim, Young-Bok (Dept. of Mechanical System Engineering, Pukyong National University) ;
  • Choi, Kwang-Hwan (Dept. of Refrigerationand Air Conditioning Engineering, Pukyong National University)
  • 아궁 박타아르 (냉동공조공학과 대학원,부경대학교) ;
  • 오후규 (냉동공조공학과, 공과대학, 부경대학교) ;
  • 윤정인 (냉동공조공학과, 공과대학, 부경대학교) ;
  • 김영복 (기계시스템공학과, 공과대학, 부경대학교) ;
  • 최광환 (냉동공조공학과, 공과대학, 부경대학교)
  • Received : 2011.01.05
  • Accepted : 2011.08.24
  • Published : 2011.08.30
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Abstract

일반적으로 PEM 연료전지에서는 수분 균형이 시스템의 효율에 결정적으로 영향을 미치기 때문에, 이에 대한 균형(balance)을 잡는 것이 매우 중요하다. 특히, 촉매 층에서 물이 넘치는 익수현상(flooding)이나 건조현상(drying)이 발생하게 되면 연료전지의 효율이 급격하게 저하하므로, 항상 수분의 균형이 잡히도록 시스템을 제어하는 것이 일반적이다. 이 때,수분의 익수현상이나 건조현상은 PEM 연료전지의 용량과 주위의 환경, 즉 온도와 습도에 많은 영향을 받게 된다. 금번 논문에서는 가정용 규모인 3kW급에서 10kW급까지의 PEM 연료전지를 설치하였을 때, 주위의 환경(온도와 습도)이 수분 이동에 어떠한 영향을 미치는 지를 시간에 따라서 시뮬레이션(simulation)한 결과를 보여주고 있다. 결과에서 유입공기의 온도가 $50^{\circ}C$ 이하일 경우, 고정부하가 5kW급 이하이면 대부분이 건조현상이 발생하였으나, 고정부하가 6kW급 이상이 되면 익수현상이 운전시간이 20분 이내에서 발생하였다. 또한 고정부하를 최고 10kW급까지 올린 경우, 유입공기의 온도가 $50^{\circ}C$까지는 익수현상이 발생하였으나 $60^{\circ}C$ 이상인 경우에는 거의 건조현상이 발생함을 알 수 있었다.

Keywords

References

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