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본 논문은 고분자 전해질 연료전지 공기극 유로 내부에서 당량비에 따라 발생하는 플러딩 현상을 가시화를 통해 확인하고, 전류 변화에 따른 물의 운송 특성에 관한 연구를 수행하였다. 공기극 당량비는 1.5, 2.0, 연료극 당량비는 1.5로 고정하여 실험을 수행하였다. 연료전지 공기측 당량비 2.0로 공급하였을 때 1.5와 비교하여 짧은 시간에 물이 생성되기 시작하였으며, 플러딩 영역이 빠르게 생성되는 결과가 나타났다. 또한, 공기극 당량비 1.5로 유지하는 경우 플러딩 영역 이후에 건조화 7.8A 이후 구간에서 건조화가 진행되며, 8A 이후구간에서 건조화가 시작되는 공기극 당량비 2.0에서 작동하는 연료전지와 비교하여 넓은 영역에서 물 생성이 활발하게 이루어져 MEA의 내구성과 수소이온전도도가 우수한 결과를 확인하였다.

The objective of this paper is to demonstrate the cathode channel flooding effects at different stoichiometries in proton exchange membrane (PEM) fuel cells by using visualization techniques. The phenomena of liquid water formation and removal caused by current variations were also examined experimentally. Tests were conducted at cathode stoichiometries of 1.5 and 2.0, and the anode stoichiometry was fixed at 1.5. It is found that at an air-side stoichiometry of 2.0, liquid water begins to form and the flooding occurs faster than at an air-side stoichiometry of 1.5. Also, when the air-side stoichiometry of 1.5 is maintained, the dry-out phenomena is observed in the dry-out area 7.8 A following the field of flooding. Thus, a stoichiometry of 1.5 produced better performance in terms of membrane electrode assembly (MEA)durability and hydrogen ion conductivity than did a stoichiometry of 2.0, in which dry-out occurs beyond 8A.

권호기사

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
플레이트-휜을 가지는 자연대류 히트싱트의 경사각 변화에 대한 실험적 연구 도규형, 김태훈, 한용식, 최병일, 김명배 pp.571-578

연료전지 다공성막을 통한 수분증발량의 정량적 측정에 관한 실험적 연구 김종록, 김무환, 손상영 pp.579-582

기구적 설계변수에 따른 판형열교환기의 성능특성 손재욱, 이응찬, 강훈, 김용찬, 김정규, 조성열, 박재홍 pp.583-591

선박용 디젤엔진의 배기가스 열회수 시스템. 2, R245fa 및 Water 의 작동유체에 대한 엑서지 분석 최병철, 김영민 pp.593-600

여러 형상을 고려한 약물분출 스텐트의 성능에 대한 수치해석적 연구 서태원, Abdul I. Barakat pp.601-607

나노입자를 포함한 미세액적의 충돌에 대한 수치적 연구 노상은, 손기헌 pp.609-617

원통형 다공성 유리막을 이용한 전기삼투 펌프의 연구 권길성, 김대중 pp.619-624

PEM 단위 연료전지 가시화 셀을 이용한 당량비 변화에 따른 플러딩 현상에 관한 연구 남기훈, 변재기, 최영돈 pp.625-632

고체 표면에 충돌하는 뉴턴 액적에 대한 최대 액막 직경 모델 검토 안상모, 이상용 pp.633-638

일산화탄소/수소 혼합기의 가열된 동축류 제트에서 자발화된 층류 부상화염의 특성 최병철, 정석호 pp.639-646

고압에서 예혼합 CH₄-Air 화염의 축소 반응 메카니즘 이수각, 이기용 pp.647-653

비정상 음향신호 필터링을 통한 플랜트 가스누출 위치 탐지기법 윤영삼, 김철 pp.655-662

석탄화력발전소 보일러 튜브 마모 문제에 관한 저온공기 속도 측정법 적용 및 검증 유기수, 정권석 pp.663-668

복합건물(D-Cube City) 지역에너지 공급체계 최적화 이태원, 김용기, 이건우, 이기봉, 조동호 pp.669-674

참고문헌 (19건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

참고문헌 목록에 대한 테이블로 번호, 참고문헌, 국회도서관 소장유무로 구성되어 있습니다.
번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 Chalk, S. G., Milliken, J. A. and Miller, J. F.,1998, “The US Department of Energy Investingin Clean Transport,” J. Power Sources, Vol. 71,pp. 26~35. 미소장
2 Effect of membrane characteristics and humidification conditions on the impedance response of polymer electrolyte fuel cells 네이버 미소장
3 Mehta, V. and Cooper, J. S., “Review and Analysis of PEM Fuel Cell Design and Manufacturing,” J. Power Sources, Vol. 114, pp. 32~53. 미소장
4 Liu, R. X., Iddir, H. and Fan, Q. B., 2000,“Potential-Dependent Infrared Absorption Spectroscopyof Adsorbed CO and X-ray PhotoelectronSpectroscopy of Arc-Melted Single-Phase Pt, PtRu,PtOs, PtRuOs, and Ru Electrodes,” J. Phys.Chem., Vol. 104, pp. 3518 3531. 미소장
5 Electrochemical calendar 네이버 미소장
6 Formation of carbon-supported PtM alloys for low temperature fuel cells: a review 네이버 미소장
7 Review and analysis of PEM fuel cell design and manufacturing 네이버 미소장
8 Natarajan, D. and Nguyen, T. V., 2001, “A Two-Dimensional, Two-Phase, Multicomponent, Transient Model for the Cathode of a Proton Exchange Membrane Fuel Cell Using Conventional Gas Distributors,” J. Electrochem. Soc., Vol. 148, No. 12, pp. A1324~A1335. 미소장
9 Review of bipolar plates in PEM fuel cells: Flow-field designs 네이버 미소장
10 The impact of flow field pattern on concentration and performance in PEMFC 네이버 미소장
11 Effects of channel configurations of flow field plates on the performance of a PEMFC 네이버 미소장
12 The effects of buoyancy on the performance of a PEM fuel cell with a wave-like gas flow channel design by numerical investigation 네이버 미소장
13 Kuo, J. K., Yen, T. S. and Chen, C. K.,2008, “Improvement of Performance of Gas FlowChannel in PEM Fuel Cells,” Energy Conversionand Management, Vol. 49, pp. 2776~2787. 미소장
14 Three-dimensional numerical analysis of PEM fuel cells with straight and wave-like gas flow fields channels 네이버 미소장
15 Hakenjos, A., Muenter, H., Wittstadt, U. and Hebling, C., 2004, “A PEM Fuel Cell for Combined Measurement of Current and Temperature Distribution, and Flow Field Flooding,” J. Power Sources, Vol. 131, pp. 213~216. 미소장
16 Visualization of water buildup in the cathode of a transparent PEM fuel cell 네이버 미소장
17 Visualization of Liquid Water Transport in a PEFC 네이버 미소장
18 Barbir, F., 2005, “PEM Fuel Cells Theory and Practice,” Elsevier Academic Press, USA. 미소장
19 Paquin, M. and Frechette, L. G., 2008,“Understanding Cathode Flooding and Dry-out forWater Management in Air Breathing PEM FuelCells,” J. Power Sources, Vol. 180, pp. 440~451. 미소장

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