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Applied Chemistry for Engineering, Vol.29, No.6, 789-798, December, 2018
DOI10.14478/ace.2018.1101  Export Citation
Empirical Equation을 이용한 고분자전해질 연료전지의 전압 손실에 대한 연구
Study of Voltage Loss on Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Using Empirical Equation
김기석, 구영모1, 김준범†
  • 울산대학교 화학공학부
  • 1자동차부품연구원 전기구동시스템 연구센터
Kiseok Kim, Youngmo Goo1, and Junbom Kim†
  • School of Chemical Engineering University of Ulsan, Daehak-ro 93 Nam-gu, Ulsan 44610, Korea
  • 1Korea Automotive Technology Institute, Cheonan-si, Chungnam 31214, Korea
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초록
고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 성능을 예측할 수 있는 empirical equation의 역할이 중요하게 대두되고 있다. 본 연구에서는 polarization curve에서 activation loss, ohmic loss, mass transfer loss 영역을 분리하였고, 현재까지 개발된 model 중 Kim의 model과 Hao의 model을 선정하여 각 영역의 fitting을 시행하였다. 온도, 압력, 산소 농도 및 막 두께를 운전 변수로 설정하여 조건 변화에 대한 각 loss의 변화를 비교하였다. 기존 model은 전반적으로 좋은 fitting 정확도를 보였지만, 분리된 loss 영역에서는 부정확한 fitting 결과를 보이기도 하였다. 연료전지 성능 예측의 정확도를 개선하기 위하여 converge coefficient를 도입한 새로운 model을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 model을 연료전지 성능 예측에 적용한 경우에 신뢰도 평가에서 개선된 결과를 얻을 수 있었다.
The role of empirical equation to predict the performance of polymer electrolyte membrane fuel cell is important. The activation, ohmic and mass transfer losses were separated in a polarization curve, and the curve fitting according to each region was performed using Kim’s model and Hao’s model. Changes of each loss were compared according to operation variables of the temperature, pressure, oxygen concentration and membrane thickness. The existing model showed a good fitting convergence, but less fitting accuracy in the separated loss region. A new model using the convergence coefficient was suggested to improve the accuracy of performance prediction of fuel cells of which results were demonstrated.
Keywords:PEMFC;empirical equation;polarization curve;voltage loss;converge coefficient
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