(기계공학실험) 연료전지 Fuel Cell Performance Test

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 관련 이론
4. 실험 방법
5. 고찰 및 토의
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목 : Fuel Cell Performance Test
2. 실험 목적 : PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)의 작동 방법을 직접 경험해 보고, 각 운전 조건에 따른 연료전지의 효율 및 특성을 살펴본다.

<중 략>

5. 고찰 및 토의
① 일반적인 연료전지의 효율(50%)정도이다. 실험에서 구한 값과 비교하여 차이가 나는 이유에
대해 기술하시오.
② 연료전지의 효율이 운전조건에 따라 어떠한 차이를 보이는지에 대해 기술하시오.
연료전지는 수소와 산소의 결합으로 전기를 발생시켜 전지로서의 기능을 가지는 것으로서
수소와 산소가 잘 반응하기 위해서는 전해질과 촉매 부분의 성능이 관건이다. 종류에는 고체 산화물형 연료전지와 용융 탄산염형 연료전지(작동온도범위: 650도 부근으로 온도가 높아 백금촉매가 필요 없고, 효율이 좋다.), 인산형 연료전지(작동온도범위는 170-200도 부근으로 취급이 용이하나 작동온도가 낮아 열효율은 40-43% 정도로 낮다.) 고체 고분자형 연료전지(작동온도 1000도 정도로 가장 높은 효율이 기대됨(50-60%정도)가 있다. 그 중 고체 고분자형으로 전해질 제조시 50~60%의 효율을 얻을 수 있다. 실험을 하면서 공기의 유량을 높임에 따라서 효율이 달라짐을 볼 수 있었다. 공기 중에 산소의 비율이 20%이기 때문에 수소와 산소가 적정 비율 2:1로 반응하기 위해서는 그 만큼의 산소가 필요하게 된다. 위의 이론 설명에서 수소와 공기의 적정비율을 계산해 보았는데 2:5의 비율이 적정비율이었다. 첫 번째 실험에서 수소와 공기의 비율을 1:2로 하여 실험한 결과 전압의 증가에 따른 효율은 미비하였다. 그 이유로는 공기 중의 수소와 반응하여야 할 산소의 양이 부족하기 때문이라고 판단된다. 두 번째 실험에서는 수소와 공기의 비율을 1:4로 하여 2:5의 적정비율보다 웃도는 양을 공급하였을 때 효율은 첫 번째 실험보다 약간 높은 수준을 보여주었다. 이유를 생각했을 때 공급한 전압의 크기가 작아 수소와 산소의 결합이 적정한 비율이 되지 않고 실제적으로 발생시킨 에너지양이 적어서 효율이 낮게 측정되었다.

참고 자료

수소에너지와 연료전지 기술, 김재긍 저, 한국과학기술정보연구원, 2005
기계공학실험, 고양문 저, 학연사, 19