암모니아 활용 고체산화물 연료전지 발전시스템의 엑서지 분석 (Exergetic Analysis of Ammonia-fueled Solid Oxide Fuel Cell Systems for Power Generation)

서지정보

· 발행기관 : 한국가스학회
· 수록지 정보 : 한국가스학회지 / 27권 / 3호 / 27 ~ 34페이지
· 저자명 : 쿠엔, 배용균, 안국영, 이선엽, 김영상

초록

고체 산화물 연료전지의 연료로 암모니아를 사용하는 것은 고효율, 환경 친화성, 보관 및 운송의 용이성으로 인해 주목받고 있다. 암모니아 활용 SOFC 시스템의 효율을 더욱 높이려면 시스템의 비효율적인 구성 요소를 이해해야 하며 이를 위해 엑서지 분석을 수행하였다.본 연구에서는 단순 연료전지 시스템(FC), 연료극 재순환 시스템(RC-FC) 및 수분 제거 재순환 시스템(RC-WR-FC)의 세 가지 시스템에 대해 엑서지 분석을 수행하였다. FC, RC-FC 및 RC-WR-FC의 엑서지 효율은 각각 48.7%, 51.6% 및 58.4%이었으며, 세 시스템 모두에서 SOFC 스택은 엑서지 파괴의 주요 원인이었다. 또한 버너, 공기 열 교환기 및 냉각기/응축기와 같이 낮은효율을 가진 부품들을 재구성한다면 효율을 높일 수 있다.

영어초록

Using ammonia as fuel for solid oxide fuel (SOFC) cells has become an attractive topic nowadays due to its high efficiency, environmental friendliness, and ease of storage and transportation. Several configurations of ammonia-fed SOFC systems have been proposed and investigated, demonstrating high electrical efficiency. However, to further enhance efficiency, it is crucial to understand the inefficient components of the system. The exergy concept is well-suited for this purpose, making exergetic analysis essential for ammonia-fed SOFC systems. This study conducts an exergetic analysis for three selected systems: a simple fuel cell system (FC), an anode off-gas recirculation system (RC-FC), and a recirculation system with water removal (RC-WR-FC). The results reveal that the exergetic efficiencies of the FC, RC-FC, and RC-WR-FC are 48.7%, 51.6%, and 58.4%, respectively. In all three systems, the SOFC stack is the main source of exergy destruction.
However, other components with relatively low exergetic efficiency, such as the burner, air heat exchanger, and cooler/condenser, offer greater opportunities for improvement.

참고자료

· 없음