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HWAHAK KONGHAK, Vol.37, No.5, 734-739, October, 1999
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2 kW급 용융탄산염 연료전지 스택의 운전 특성
Performance of a 2 kW-Class Molten Carbonate Fuel Cell Stack
임희천, 안교상, 설진호, 남석우, 임태훈, 오인환, 홍성안, 문길호, 최영태
초록
전극 유효 면적인 1,000cm2인 단위전지를 20단 적층한 용융탄산염 연료전지 스택을 제작하고 성능 시험 설비를 구성하여 운전 시험을 수행하였다. 연료료 72% H2, 18% CO2, 10% H2O의 혼합 가스를 사용하고, 산화제로 70% 공기, 30% CO2의 혼합가스를 공급하여 스택의 성능을 측정한 결과 스택의 초기 성능은 150A(150mA/cm2)에서 16.52 V(0.826 V/cell)로 2.5 kW의 출력을 나타내었다. 스택은 1,000시간 정도 안정한 상태로 운전되었으며, 이 기간동안 스택의 전압 가소율은 단위전지 평균 9-36 mV/1,000h로 나타나 이전에 제작된 스택에 비해 안정성이 향상되었음을 확인하였다. 또한 스택 내 단위전지 성능 분포에 대한 표준 편차도 실험 초기 35mV에서 1,000시간 운전 후 43 mV로 측정되어 이전 스택 결과에 비해 단위전지 성능이 보다 균일하고 안정함을 알 수 있었다. 스택은 1회의 열 싸이클에도 성능이 크게 변화되지 않아 스택의 신뢰성이 이전에 비해 향상되었다. 그러나 스택의 수명 향상을 위해서는 안정한 스택 주변 시스템의 구축과 아울러 장시간 운전에도 구조 변화가 없는 연료극과 안정한 공기극을 사용해야 할 것으로 판단되었다.
A 2 kW-class molten carbonate fuel cell(MCFC) stack consisting of 20 cells was fabricated and its performance was evaluated in a kW-class test facility. The electrode area of each cell was 1000 cm2. The initial performance of the stack was close to that of previous stacks, showing 0.826 V/cell at a current density of 150 mA/cm2(150A) and gas utilization of 40% using 72% H2/18% H2O and 70% Air 30% CO2 as fuel and oxidant, respectively, The initial output of the stack was 2.5 kW at 150A. the long-term performance of the stack was considerbly improved by using Al-coated separators. During 1,000 hour operation, the stack showed a stable performance with a degradation rate of 9-36 mV/1,000h/cell. The standard deviation of the voltage distribution in 20 cells was 35-43 mV. A thermal cycling of the stack did not lead to significant degradation of the stack performance. The life of the stack would be improved by constructing stable stack sub-system and by adopting creep-resistant anode as well as stable cathode.
Keywords:Molten Carbonate Fuel Cell;Stack;Separator
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