PEMFC의 오픈-캐소드 공기 공급시스템

전문가 제언

○ 연료전지 중에서 양자교환막연료전지(PEMFCs)는 반응 생성물인 물의 관리가 상당히 어렵다. 반응에서 생긴 물은 바로 밖으로 배출되어야하는데, 그렇지 못하면 플러딩(flooding) 현상이 일어나서 시스템의 열화를 가져오고 성능저하가 일어난다. 또한 요즈음은 연료전지 자동차가 속속 시장에 진입하고 있는데, 추운지방에서 운전할 경우 물이 남아있으면 동결되어 심각한 문제를 야기한다.

 

○ 이런 현상에서 오히려 반대 개념으로 공급하는 수소와 산소는 오히려 물을 가습하여 공급한다. 그것은 멤브레인인 Nafion이 드라이 상태로 되어 치수가 줄어들고 기능이 심각하게 낮아져서 역시 성능저하와 내구성에 심각한 장애요인이 된다. Nafion이 장착된 MEA는 스택에서 가장 중요한 파트로 전체 코스트의 약 80%를 차지하는, 그리고 또한 Nafion이 대체물질이 없어 상당히 고가로 거래되는 품목이다.

 

○ 위의 내용은 120℃ 미만으로 운전하는 LT-PEMFC에 관한 것이다. 이에 대한 대안으로 근래는 180℃ 까지 운전할 수 있는 HT-PEMFC를 한창 연구하고 있다. 여기는 LT-PEMFC의 Nafion 대신에 PBI(polybenzimidazole) 멤브레인이 들어가 고온 운전도 가능하고 수소 중 CO농도도 5%까지 운전이 가능하다. 따라서 이것은 물처리와 CO정화에 들어가는 부대시설이 많이 줄어 시스템이 더 간편해 진다.

 

○ 이 글은 LT-PEMFC에서 셀의 성능을 향상시키고자 셀의 반응온도를 식히고, 공급하는 공기의 유속분포를 균일하게 조정할 목적으로 팬의 위치를 고려한 연구다. 주지하는바, 연료전지의 운전온도 조정은 대단히 중요하다. 본문은 40℃ 내외를 최적 운전온도로 적시한다. 이는 최적의 성능을 내기위한 MEA열화방지와 반응속도의 2개요소를 참작한 온도인데, 상당히 낮은 온도임을 알게 한다.

 

○ 국내는 오픈-캐소드 PEMFC에 대한 연구가 거의 보이지 않는다. 외국에서 학위를 한 한국박사의 논문이 1건 검색된다. 분석자의 견해는 크게 들어가는 금전이나 노력 없이 간단한 위치변경으로 얻을 수 있는 효과는 크다고 본다. 이 분야의 연구도 일고를 권한다.

저자

C.Y. Ling et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2016

권(호)

164()

잡지명

Applied Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

670~675

분석자

손*목

분석물

• PEMFC의 오픈-캐소드 공기 공급시스템.pdf [468,096 byte]

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