Proceedings of the KIEE Conference (대한전기학회:학술대회논문집)

The Korean Institute of Electrical Engineers (대한전기학회)
권호 표지

Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) Modeling for High Efficiency Fuel Cell Balance of Plant (BOP)

연료전지용 고효율 주변장치 (BOP) 설계를 위한 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC) 스택 모델링

  • Kim, Jong-Soo (School of Information & Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Choe, Gyu-Yeong (School of Information & Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Na, Jae-Hyeong (School of Information & Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Kang, Hyun-Soo (School of Information & Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Lee, Byoung-Kuk (School of Information & Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Lee, Won-Yong (Polymer Electrolyte Fuel Cell Research Center, Korea Institute Energy Research (KIER))
  • 김종수 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 최규영 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 나재형 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 강현수 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 이병국 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 이원용 (에너지기술연구원 고분자연료전지연구단)
  • Published : 2007.07.18
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Abstract

본 논문에서는, 연료전지 시스템의 기계적 주변장치 (MBOP)와 전기적 주변장치 (EBOP)의 최적 설계를 위해서 PEMFC 스택을 전기화학반응을 기초로 모델링한다. 모델링을 위해 기본적인 PEMFC의 구조와 동작 원리를 설명한다. 연료전지의 이론적 최고 전압인 평형전위를 깁스 자유에너지와 네른스트 방정식으로 유도한다. 전류밀도에 따른 전압 손실인 활성화, 저항, 농도 분극현상을 표현하기 위해서 수식을 유도한다. 수소가 이온화되지 못하고 산소극으로 넘어가서 발생되는 연료손실 및 내부전류와 지속적인 정역반응인 교환전류도 모델링된다. 평형전압에서 각 분극을 뺀 실제 운전 전압을 시뮬레이션하고, 유량과 압력에 따른 출력 특성을 시뮬레이션 한다. 부하변동 시 출력특성을 시뮬레이터와 실험결과로 비교한다.

Keywords