소형선박용 고분자 전해질 연료전지 스택 모델 개발
Development of PEMFC stack model for small ship
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초록
소형선박에서 배출되는 환경오염 문제를 해결하기 위한 방안으로 연료전지의 선박탑재에 관한 다양한 연구가 진행되어지고 있다. 그 중 고체고분자형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrain Fuel Cell ; PEMFC)는 상온에서 작동하며부피와 무게대비 전류밀도가 높고 기동이 빨라 소형선박의 주전원으로 주목 받고 있다. 본 연구에서는 50kW급 소형선박에 탑재된 연료전지 스택의 실험값을 기초하여 연료전지 스택의 성능특성을 분석할 수 있는 시뮬레이션 모델을 개발하여 실험값과 비교 검토를 수행하였다. 본 연구의 실험범위에서 연료전지 스택의 운전온도에 따른 성능특성을 실험결과와 비교한 결과 약 1%정도의 오차 범위에서 동일한 경향으로 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 시뮬레이션 모델의 결과 분석을 통하여 스택의 운전온도에 따른 스택의 출력특성 분석이 가능하였다.
Abstract
A number of studies are being conducted on mounting a fuel cell on a ship to reduce the environmental pollution due to a small ship. Among the available fuel cells, polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) are attracting attention as a potential power source for small ships because they operate at room temperature, have a high current density per volume and weight, and have a short start-up time. In this study, we developed a simulation model to analyze specific characteristics with regard to the performance of stack on PEMFCs based on experimental data acquired for a small 50kW ship. When a comparison was made between the simulation results and the experimental data with regard to the operating temperature of the stack in the experimental range of this study, it was determined that they have analogous tendencies with an error of approximately 1%. In addition, by analyzing the simulation results, we can understand the performance characteristics of the stack according to the operating temperature of the stack.
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