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한국전기화학회 한국전기화학회

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Vol.18, No.4, November 2015

Effect of Air Flow Rate on the Performance of Planar Solid Oxide Fuel Cell using CFD평판형 고체산화물 연료전지의 CFD 성능해석에서 공기유량변화의 영향
JKES Vol.18, No.4, pp.172-181, November 2015
DOI : 10.5229/JKES.2015.18.4.172
Danbi Kim, Kyoungho Han, and Do-Young Yoon*김단비·한경호·윤도영*
Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University, Seoul 139-701, Korea광운대학교 화학공학과
고체산화물 연료전지는 다양한 응용분야에서 대체에너지로서 각광받고 있다. 본 논문은 평판형 anode 전극으로 들어가는 공기유량에 따른 SOFC의 I-V 그래프 특성에 대해 연구하였다. 본 연 구를 위해, Butler-Volmer 반응속도 식이 상용 CFD코드인 FLUENT에 적용되었다. CFD로부터 얻어진 결과값은 문헌으로부터 참고한 실험데이터와 0.4 V ~ 1 V 범위에서 I-V 분극곡선이 잘 맞는 것을 보여줌으로써 그 유효성을 확인하였다. 연료전지의 수치적 계산은 각각 다른 유량조건 하에서 3D 구조를 이용하여 수행하였다. 결과는 수소, 산소 그리고 물의 농도 분포의 항목으로 제시하였다. 전산모사와 그 결과들은 Butler-Volmer 방정식을 사용자 정의 함수로 적용한 CFD 기법이 공기 유량과 비표면적에 대한 조건을 확인하는데 사용될 수 있고, 작동조건 연구를 위한 지침이 됨으로써 연료전지 시스템의 성능을 향상시킬 수 있음을 보여준다.
Keyword : SOFC, CFD, electrochemistry, flow rate, concentration loss

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