수소이온 교환막 전도도에 따른 성능 변화를 반영한 3차원 HT-PEMFC 모델 개발

초록

최근 기후변화와 화석연료 고갈 문제로 지속 가능하고 환경 친화적인 기술이 필수적으로 여겨진다. 이러한 이유에서 탄소를 배출하지 않고 에너지를 생산하는 기술인 연료전지에 대한 관심이 증가하고 있으며, 그중 에너지 효율이 높은수소이온 교환막 연료전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 이를 구성하는 소재인 Pt/C 촉매가 매우 고가이기때문에 trial and error 기반 반복 실험을 수행하기에는 경제적으로 부담이 크다는 한계가 있다. 이를 보완하고자, 컴퓨터를 통해 성능을 분석하는 지배 방정식 기반 다중물리 시뮬레이션 연구가 활발히 진행되고 있다. 다중물리 시뮬레이션은 1차원(one-dimensional, 1D)부터 3차원(three-dimensional, 3D)까지 해석이 가능하지만, 각 차원의 한계가 명확하기 때문에, 이에 대한 규명이 필요하다. 본 연구 그룹에서는 사전 연구를　통해　고온 수소이온 교환막 연료전지 기반 1D 및 2D에 대한 해석을수행하였으며, 2D에서 유량 최적화가 가능하다는 것을 규명하였다. 본 연구에서는, 이를 확장하여 고온 수소이온 교환막 연료전지 기반 3D 모델을 제작하고, 2D와의 차이를 보고자 한다.

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