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연료전지의 열 유체학적 모델링

전문가 제언: ○ 연료전지는 종래의 발전 설비와 달리 가역에 가까운 단열 전기화학 반응에 의해 연료를 산화시켜 전류를 발생하므로 무공해에 가까운 높은 효율로 조용한 발전이 가능하며 연료전지는 안정된 상태로 작동하여 반응물질이 공급되면 계속해서 에너지를 생산할 수 있다.

○ 연료전지는 Wiliam Grove에 의해 최초의 연료전지의 시범이 이루어졌다. 그 후 화석연료의 대체를 요구하는 지구 환경적인 경향에 따라 수소시대를 희망하면서 연료전지의 개발보급에 글로벌적인 경쟁이 이루어지게 되었다. 수송용 연료전지인 PEMFC에서는 백금 등 귀금속 촉매를 저가 고효율의 재료로 대체하는 연구와 연료전지 내의 연료의 크로스오버를 방지하는 효과적인 재료의 개발 등이 많이 이루어지고 있다.

○ 극복해야 할 기술적인 장애에 대한 다각적인 연구개발 중에서 수송용으로 특히 중요한 것은 기존의 가솔린 자동차와 동등한 편의성이 요구되는 수소의 온 보드 저장기술이다. 이는 나노 카본 재료와 각종 수소화물 및 클라스레이트 등의 많은 신물질과 새로운 개념의 반응법칙도 개발하는 경향이다.

○ 연료전지는 이렇듯 재료과학에서부터 전기화학, 촉매화학, 유체와 질량의 이동 그리고 복합 상의 유체기계학까지의 많은 분야를 포괄하며 최근의 연구는 연료전지에 연료와 산화제를 공급하는 유체의 흐름을 포함한 전반적인 시스템의 설계에 주력하고 있어 열 유체 모델링의 중요성이 증가하고 있다.

○ 연료전지는 자동차에 적용되어 FCV(Fuel Cell Vehicle) 개발을 주도하고 있다. 아직까지는 수소의 저장장치의 개발과 수소의 생산, 공급 등 인프라를 구축하는데 많은 시간과 자금이 소요될 것으로 보이지만 화석연료의 고갈에 대비한 환경 친화적인 기술의 본격적인 개발로 자동차 대국으로 진입하는 기반을 구축해야 한다.

저자: Young, JB; AF Young, John B.
자료유형: 학술정보