[기계공학실험A+보고서]열동력C예비결과

목차

I. 수소연료전지 시스템 성능실험 예비보고서
1. 연료전지의 종류(PEMFC, PAFC, MCFC, SOFC)를 조사하여 각각의 특징(반응식, 온도범위, 사용연료 및 전해질, 장단점, 사용 예)을 서술하시오
2. 수소가 PEMFC에 공급된 후 전기가 만들어지기까지의 과정을 다음의 연료전지 관련 용어를 사용하여 서술하시오

II. 열동력실험 C 결과 보고서
1. 실험에서 측정한 값을 이용하여 다음의 값들을 계산 및 도식하시오.(모든 계산에서 단위를 주의할 것.)
2. 다음의 문항들에 대해서 자신의 의견을 타당한 근거와 함께 서술하시오.

본문내용

2) 수소가 PEMFC에 공급된 후 전기가 만들어지기까지의 과정을 다음의 연료전지 관련 용어를 사용하여 서술하시오

수소와 공기는 분리판 양면에는 있는 유로를 통하여 각 전극 내부에 공급된다. 연료전지의 기본원리는 연료극에서 수소는 연료극의 촉매층에서 이온 형태로 산화되고, 이온은 전해질을 통해 cathode로 이동해 산소와 만나 물이 형성되는 산소 환원 반응이 일어난다. 이 과정에서 발생한 전자의 흐름이 전류를 형성해 전기를 발생시키는 것이다.
일반적으로 연료전지 하나는 1.23V 정도의 낮은 전압을 발생시키기 때문에 수백개의 연료전지를 직렬로 연결하여 사용하고, 이를 스택(stack)이라 부른다. 이렇게 수소연료전지의 발전시스템을 구성하는 핵심 모듈인 스택(stack)은 전해질막과 양 전극이 일체화된 막전극접합체, 분리판, 집전체, 앤드 플레이트 등의 부품들이 체결 볼트로 직렬 연결되어 있다. 이 중에서 막전극접합체는 촉매층과 가스확산층으로 이루어진 가스확산전극이 고분자 전해질막 양면에 샌드위치 형태로 일체화되어 있는 구조로 되어 있다.

<중 략>

열동력실험 C 결과 보고서

1. 실험에서 측정한 값을 이용하여 다음의 값들을 계산 및 도식하시오.(모든 계산에서 단위를 주의할 것.)

열동력 C 실험은 크게 두 가지 과정으로 이루어졌다. 먼저 물을 전기분해하여 수소를 발생시켰고, 이렇게 전기분해로 발생시킨 수소를 수소연료전지에 공급하여 램프를 전등하며 연료전지의 효율을 알아보았다. 실험을 통해 정상상태에 다다른 시스템의 램프수를 변화시켜가며 전압과 전류를 기록하였다. 실제 실험에서는 정상상태에서도 그 값에 변동이 있었기 때문에 약 5초간 관측한 전압, 전류의 평균을 기록하였고 그 결과는 아래와 같다. (램프의 수에 따른 전압, 전류를 나타냈으며, 램프의 수가 5개가 되었을 때는 전원이 나가버리는 현상이 발생하여 이론값으로 대체하였다.)

참고 자료

Ryan O’Hayre, Suk-Won Cha, Whitney Colella, Fritz B. Prinz, 「Fuel cell fundamentals」, John Wiley & Sons, 2006
차석원 (2007). “PEMFC 기초 및 작동원리.” 한국자동차공학회 Workshop, 153-177.
한재영, 김영현, 유상석. (2017), “모델 기반 연료전지 스택 온도 센서 고장 감지 및 판별”, 대한기계학회 논문집 제 386호, 735-742.