PEMFC 스택의 열관리

전문가 제언

○ PEMFCs에서 그의 성능과 내구성을 최적화하는 데, 시스템 내의 열 효과를 이해하는 것은 중요하다. PEMFC는 그의 출력과 비슷한 양의 폐열을 생산한다. 이는 설계에 따른 온도의 변화에 따라 폐열의 양이 가감된다. 열의 생산과 그의 제거 사이의 균형이 PEMFC의 운전온도를 결정한다. 이런 엄격한 열의 관리가 중요한 열전달 현상을 연구해야 하는 점이다.

○ PEMFCs시스템 내의 열밸런스 관리는 운전과 성능에서 전기화학반응속도와 관련되며, 이는 효과적인 물의 관리와 직결된다. 그러나 60～80℃사이에서 운전되는 PEMFC의 물관리의 적정수준을 유지하는 것은 복잡하다. 반응의 물이나 투입 가스에 가습된 물은 막을 수화하는 데 필요하다.

○ 과잉의 물은 가스확산층(GDL)과 가스채널에 축적되어 산화제 부족이나 성능손실을 가져온다. 이외에도 불균일 전류밀도, 열 제거의 불량 및 막 불음을 일으킨다. 또한 과잉의 물은 냉동/해빙의 열 사이클에서 연료전지 부품을 탈리시킨다.

○ 반면에 충분한 물이 없으면 막의 탈수와 성능열화를 초래한다. 이는 재료를 파괴한다. 열관리는 PEMFC의 핵심 설계사항이다. 이것은 PEMFC의 구성부품 및 여러 가지 외부 부속시스템과 함께 연료전지 스택과의 연결사항 등을 포함한다.

○ 여기서 MEA(membrane electrode assembly) 시스템 내의 온도와 수증기압은 여러 영역에 존재하는 물의 상태와 PEM에서 가스채널로의 이동을 지배한다. 이런 견지에서 연료전지의 열/물 전달 기구는 밀접하게 연결되고 열전달 기구의 고려 없이 연료전지 성능을 연구할 수 없다.

○ 이 글은 PEMFC의 부품으로 폴리머전해질, 촉매층, 가스확산 미디어와 쌍극판에 대한 기초적인 열전달기구를 리뷰한다. PEMFC의 냉각기술의 현황도 리뷰하면서 추가적 연구가 더 필요한 것을 확인한다.

저자

Satish G et. al.

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2009

권(호)

29

잡지명

Applied Thermal Engineering

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

1276~1280

분석자

손*목

분석물

• PEMFC 스택의 열관리.pdf [369,012 byte]

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