고분자전해질연료전지 설계

소개글

화학공학과-에너지공학

목차

Ⅰ. 설계과제



Ⅱ. 개질기 효율

1. CH4 + 물

2. CH4 + 공기

3. CH4 + 이산화탄소



Ⅲ. 고찰

1. 경제성 평가

2. CO2 최소화 방안

본문내용

Ⅰ. 설계과제:
PEMFC(고분자전해질연료전지) 시스템은 전력발생 효율이 높고, 소음이 적어 주택가를 비롯한 대형건물 들에 분산발전 시스템용으로 적용하고자 개발 중이다. PEMFC시스템은 탄화수소를 연료로 이용할 경우 내부 개질기를 이용하여 수소와 CO로 전환시켜 연료전지 스택에서 전력을 발생한다. 도시가스를 이용한 주택용 PEMFC 시스템을 고려할 때, 도시가스 외에 사용가능한 반응물로는 물, 공기, 이산화탄소 등이 있는데, 개질 반응특성을 고려하여 발전시스템의 효율 제고와 함께 이때 발생하는 이산화탄소의 양을 최소화 할 수 있도록 설계안을 제시하시오.
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기초 data:
연료전지 시스템 구성 : 수소발생 개질기, 연료전지스택, 시스템 BOP, 전력변환회로
기본 효율 : 연료전지 수소 이용률:80%, 전력변환 회로 효율:95%, 시스템 BOP 효율:80%
대상반응물 : LNG() + 물 or 공기 or 이산화탄소
주택용 소비 전력: 2.0kW
수소발생 개질기 운전온도 : 800℃
연료전지 단위 셀의 성능 : at 0.6V/cell

Ⅱ. 개질기 효율
1. + 물
반응식 :
1) Vaporizer ()
① (298.15K → 1073.15K) : sensible heat
② (298.15K → 1073.15K) : 끓는점이 373.15K이기 때문에 아래와 같이 나눔.
㉠ liquid sensible heat (298.15K → 373.15K)

Ⅲ. 고찰
위의 세가지 반응에 대한 효율을 구해본 결과
일 경우 효율이 87.87%
일 경우 효율이 86.97%
일 경우 효율이 91.78%
나온 것을 확인할 수 있었습니다.

1. 경제성 평가
*가정 : 단위 셀의 크기 =
*단위 셀 당 전력생산량 [P(W)]

참고 자료

없음