Journal of Energy Engineering (에너지공학)

The Korean Society for Energy (한국에너지학회)
권호 표지

Simulation of a 50 ㎾ Phosphoric Acid Fuel Cell System Using Natural Gas

천연가스를 사용하는 50 ㎾ 인산형 연료전지 시스템의 전산모사

  • 서정원 (연세대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 김성준 (연세대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 설용건 (연세대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 이태희 (연세대학교 공과대학 화학공학과)
  • Published : 1993.04.01
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Abstract

A 50 ㎾ phosphoric acid fuel cell(PAFC) system using natural gas was simulated for steady state with the commercial software, ASPEN PLUS. The USER block and the FORTRAN block were prepared to simulate the cell. The changes of hydrogen yield according to the variation of several operating conditions were examined and the operating conditions to maximize hydrogen yield were obtained. The simulation results agree with the real data, which can be used to prepare the basic process data and the optimal conditions for the domestic commercial fuel cell system. H$_2$utilization rate over 50% should be maintained to achieve the efficiency of the conventional electricity generation. Energy consumption can be reduced by utilizing the heat released from the reformer and the cell which are operated at high temperatures.

상용 모사기인 ASPEN PLUS를 이용하여 천연가스를 사용하는 50 ㎾ 인산형 연료전지시스템의 정상상태 전산모사를 실시하였다. 연료전지 본체의 모사를 위하여 USER 블럭과 FORTRAN 블럭을 작성하였다. 여러가지 조업조건에 따른 수소의 수율 변화를 살펴봄으로써 개질기의 효율을 최대로 하는 조업범위를 찾았고, 실제 경우와 근사한 결과를 얻었다. 이로부터 향후 실용화될 국내의 연료전지시스템에 대한 기본 자료와 최적조건을 제시할 수 있다. 기존의 발전효율을 얻기 위하여는 수소이용률이 50%, 이상으로 유지되어야 하며, 고온으로 조작되는 개질기와 연료전지 본체에서 발생되는 고온의 열을 효율적으로 회수하여 이용함으로써 공정의 에너지효율을 높일 수 있다.

Keywords