Study of Oxygen Concentration and Performance under Driving Conditions for Fuel Cell Vehicle

연료전지자동차 운전환경에서 산소농도와 성능에 대한 연구

산소분압은 연료전지의 성능을 좌우하는 주요한 인자이다. 실생활에서 공기 중 산소농도는 21%이지만 차량이 많은 도심지역에서는 약 20%, 환기시설이 낙후한 지하주차장은 약 18%까지 산소농도가 감소한다. 높은 고도에서 산소농도는21%이지만 산소분압이 낮아져 연료전지자동차의 효율이 감소하는 영향이 발생될 수 있다. 농도에 따른 연료전지의 성능곡선 결과를 empirical equation에 적용하여 연료전지 자동차의 운전환경에 속하는 산소농도 18$\sim$23% 범위와 고도 0$\sim$4,000 m 범위에서 연료전지의 성능변화를 분석하였다. 공기공급량(SR)이 2일 경우 산소농도에 따른 성능변화를 비교한 결과 산소농도 18%인 성능은 산소농도 21%에 비하여 10%이상 감소하였으며 산소농도 21%를 기준으로 공기공급량이 2인 유량으로 공급할 때 산소농도가 18%까지 낮아질 경우 산소농도 21%에 비하여 22%이상 성능이 감소하는 결과가 나타났다. 고도가 4,000 m인 경우 산소분압은 약 13 kPa까지 낮아지고 이로 인하여 연료전지 성능은 약 25%까지 감소하는 것으로 나타났다.