선박 전원용 고체산화물형 연료전지(SOFC) 시스템의 스택 공급 가스의 열관리 문제에 관한 연구
A Study on Thermal Management of Stack Supply Gas of Solid Oxide Fuel Cell System for Ship Applications
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초록
본 연구에서는 선박 전원용 SOFC 시스템에 대한 HIL(Hardware-In-the-Loop)을 구축하기 위하여실시간 코드 생성이 가능한 연료전지 시스템 모델을 개발을 하였다. 또한, 메탄을 연료로 사용한 내부개질형 500kW급 고체산화물형 연료전지 시스템에서 연료전지 스택으로 공급되는 애노드와 캐소드 공급가스의 온도 차이를 최소화하기 위하여 연료전지 스택 배기가스의 유량 분배, 연료 및 공기 공급 유량,공급 공기 온도의 영향이 애노드 및 캐소드 공급 가스의 온도 특성과 연료전지 스택 출력 및 시스템 효율 등에 미치는 영향에 관하여 검토하였다. 그 결과 터빈 출구에 위치한 3-Way 밸브의 위치가 0.839에서애노드와 캐소드 공급 가스 온도가 약 830K에서 동일하게 유지됨을 알 수 있었다. 또한, 애노드와 캐소드 공급 가스 온도를 높이기 위해서는 연료전지 스택 및 시스템 효율을 충분히 고려하여 메탄 공급 유량을 최적화하는 프로세스가 필요함을 알 수 있었다.
Abstract
In this research, the fuel cell system model capable of generating codes in real time was developed to construct of a HIL (Hardware-In-the-Loop) for a SOFC-powered ship. Moreover, the effects of the distribution of the exhaust gas flow rates in a stack, the flow rates of fuels and temperature of air supplied on the temperature characteristics of fuels supplied to the cathode and the anode, the output power of the stack and system efficiency are examined to minimize the temperature difference between fuels supplied to the stack used in a 500kW SOFC system using methane as a fuel. As a result, the temperatures of fuels supplied to the cathode and the anode maintain at 830K when the opening factor of three-way valve located at outlet of turbine is 0.839. Also the process for optimization of methane flow rate considering the fuel cell stack and system efficiency is required to increase the temperatures of fuels supplied to the stack.
참고문헌 (14)
- IMO, "Second IMO GHG Study 2009", ~ (2009)
- 제60차 해양환경보호위원회(MEPC 60) 회의 결과 보고, "국토해양부", 국토해양부, ~ (2010)
- 에너지절약형 선박기술 및 선박발생 CO2 포집기술개발을 위한 기획연구, "(사)한국선급", 국 토해양부, ~ (2010)
- 김명환, "선박동력용 SOFC시스템의 성능 및 안전성 해석", 한국마린엔지니어링학회지, 33(2), pp.233~243 (2009), 한국마린엔지니어링학회
- 김명환, "선박동력용 SOFC", GT 하이브리드시스템의 성능 및 안전성 해석 (터빈 냉각 및 TIT 일정 조건을 중심으로), 2009, pp.33(4), 484~496[DOI]
- 박상균, "선박 전원용 고체산화물형 연료전지(SOFC) 시스템 성능에 관한 연구", 한국마린엔지니어링학회지, 35(5), pp.582~589 (2011), 한국마린엔지니어링학회
- Farshid zabihian, "A review on modeling of hybrid solid oxide fuel cell systems", International Journal of Engineering, 3(2), pp.85~119 (2009)
- C. Strazza, "Comparative LCA of methanol-fuelled SOFCs as auxiliary power systems on-board ships", Applied Energy, 87, pp.1670~1678 (2010)
- Lawrence Kar Chung Tse, "Solid oxide fuel cell", gas turbine trigeneration system for marine applications, 2011, pp.196, 3149~3162
- Wei Jiang, "Parameter setting and analysis of a dynamic tubular SOFC model", Journal of Power Sources, 162, pp.316~326 (2006)