PEMFC 시스템 (연료전지) 설계 최종 보고서

소개

PEMFC 시스템의 개질 반응특성을 고려하여 발전시스템의 효율 제고와 함께 이때 발생하는 이산화탄소의 양을 최소화 할 수 있도록 설계안을 제시하는 설계 과제
최종 보고서. 좋은 평가를 받았습니다.

목차

설계 과제
기초 data
1. 반응 효율 계산 및 적합성 판단
2. 연료전지 성능과 필요전력 산출

본문내용

2. 연료전지 성능과 필요전력 산출

연료전지 시스템은 수소발생 개질기와 연료전지 스택,시스템 BOP,전력 변환회로 등으로 이루어져 있으므로 소비전력 2kW를 얻을려면 2/0.8/0.95=2.631KW의 실제전력생산이 필요하고,수소 이용률도 80%이므로, 필요 수소량에 0.8을 나눈값이 진짜 필요한 수소량이 된다.

- 연료전지 단위셀의 성능 : 2.631*1000W=0.6*cell num*0.55A/cm2*면적
면적을 1cm2이라고 가정하면,
* 7972개의 cell 이 필요. 식에서 알 수 있듯이 면적과 cell개수는 반비례한다.
● 면적↑ → Cell 개수↓


1) CH4+CO2 → 2CO + 2H2 반응의 효율 η=0.4054
2) CH4+H2O → CO + 3H2 반응의 효율 η=0.374
3) 2CH4+(2O2+8N2 )(=Air)→ 2CO2+4H2+8N2 반응의 효율 η=0.6004
3가지 반응에서 개질기의 효율은 공기와의 반응이 가장 좋다.
필요한 수소량은 0.00478L/min 인데 개질기의 효율이 각각 다르므로, 필요한 연료량을 산출하면 1)반응은 0.00478/0.4054=0.01179
2)반응의 경우 0.00478/0.374=0.0127
3)반응의 경우 0.00478/0.00796
그러나, 3)반응의 경우 2개의 메탄을 필요하므로, 0.00796*2=0.01592

결과적으로 0.01179<0.0127<0.01592 으로 1번 반응이 효율과 연료량을 고려했을 때 최적의 성능을 나타내고 이산화탄소를 배출하는 3번 반응보다 이산화탄소 저감 면에서 더 효과가 좋다. Cell의 면적을 1cm2으로 설정한 것은 현실적으로 말이 안되지만 효율과 경제성을 비교하기 위해서 가정하였다. 이 설계에서 개질기의 효율과 연료의 필요량 및 실제 필요전력등의 요소를 고려해서 설계를 진행 하였고 다른 내,외부적인 요인(압력과 저항,불순물처리등 )에 대해서는 모두 무시를 하고 설계를 완성하였다.

참고자료

· 없음