• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제54권6호
• /
• pp.847-853
• /
• 2016

본 연구에서는 3차원 전산유체역학 모델을 적용하여 서펜타인 유로를 갖는 고분자 전해질 분리막(PEM) 연료전지의 성능평가를 수행하였다. PEM 연료전지의 전산 모델은 등온조건하에서의 이동현상을 고려하여, 물질 및 운동량 전달, 전극에서의 반응속도론 그리고 전기적 흐름을 모두 포함하였다. 한편, 병류로 흐르도록 형성된 구조의 유로 형태는 본 연료전지모델에서 유로의 폭과 높이의 비인 종횡비와 유로와 립 폭의 비인 반응면적비를 변화시키며 다양한 형상으로 고려되었다. 유로의 형상이 변화될 경우 연료전지 내부의 수소와 산소의 질량분율 분포가 계산되었으며, 이에 따라, 활성화과전압의 계산 값이 변하게 되며 전류밀도 분포가 최종적으로 결정되었다. CFD 결과는 종횡비가 클수록 성능이 증가하고 반응면적비가 클수록 성능이 감소하는 것을 보였다. 본 연구의 모델에 의하면 서펜타인 유로의 형상에 의해, 성능특성이 경향성을 보이는 결과를 보여주었으며, 이와같은 결과는 다른 문헌에 보고 된 CFD 결과들과 전반적으로 잘 부합하는 것으로 나타났다.

• 한국입자에어로졸학회지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.95-102
• /
• 2024

Enhancing the oxygen surface exchange reaction by increasing the specific surface area of the electrode is a promising structural approach to lowering the operating temperature of solid oxide fuel cells (SOFCs). Nanowire structures, due to their high specific surface area and lower tortuosity of ion and electron conduction pathways, play a vital role in enhancing SOFC electrode performance. In this study, we synthesized La_0.6Sr_0.4CoO_3-𝛿 (LSC) nanowires using a polycarbonate membrane filter as a nanotemplate and applied them to the cathode for intermediate-temperature SOFC fabrication. The fabricated cell exhibited a 10% increase in peak power density at 650℃, achieving 0.506 W·cm^-2, compared to cell using only commercial LSC powder. Furthermore, distribution of relaxation times analysis revealed a 15% reduction in area-specific polarization resistance in the mid-frequency range. These findings demonstrated that the electrode with LSC nanowires fabricated through electrospray deposition can significantly improve electrochemical performance of intermediate-temperature SOFC.