선박용 120kW급 고분자 전해질 연료전지 스택 모델 개발

본 연구에서는 실제 선박에 탑재되어 운전 중인 120kW급 캐소드 공급가스로 산소를 사용하는 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell ; PEMFC) 스택의 실험값을 바탕으로 연료전지 스택의 시뮬레이션 모델을 개발하여 실험 결과와 비교 검토하였다. 또한, 개발된 시뮬레이션 모델을 활용하여 캐소드 공급가스로 산소를 대신하여 공기를 공급하여 운전한 경우의 연료전지 스택 출력 특성, 연료전지 스택의 운전 온도 및 운전 압력 변화 따른 성능 특성과 단 셀의 반응면적에 따른 스택의 출력 전압 특성에 대하여 검토하였다. 그 결과 본 연구의 실험 범위에서 부하에 따른 스택 출력 전압을 실험 결과와 비교한 결과 최대 약 1.9(%)정도 낮았고, 연료전지 스택의 주 운전 영역인 부하530(A)에서는 거의 동일한 스택 출력 전압을 얻을 수 있었다. 캐소드 공급가스로 산소를 공급하여 운전한 경우, 스택의 운전 온도가 높은 경우, 스택의 운전 압력이 높은 경우 및 단 셀의 반응면적이 클 경우에 연료전지 스택의 출력 전압이 높음을 알 수 있었다.