FEM과 CFD 연동을 통한 스택 체결 시 압력에 의해 변형된 단위 전지 해석

유빈; 임기성; 주현철

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자료유형: 학술저널

저자정보: 유빈 (인하대학교) 임기성 (인하대학교) 주현철 (인하대학교)

저널정보: 한국수소및신에너지학회 한국수소및신에너지학회논문집 한국수소 및 신에너지학회 논문집 제32권 제4호

발행연도: 2021.8

수록면: 228 - 235 (8page)

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Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) are currently being used in various transport applications such as drones, unmanned aerial vehicles, and automobiles. The power required is different according to the type of use, purpose, and the conditions adjusted using a cell stack. The fuel cell stack is compressed to reduce the size and prevent fuel leakage. The unit cells that make up the cell stack are subjected to compression by clamping force, which makes geometrical changes in the porous media and it impacts on cell performance. In this study, finite elements method (FEM) and computational fluid dynamics (CFD) analysis for the deformed unit cell considering the effects of clamping force is performed. First, structural analysis using the FEM technique over the deformed gas diffusion layer (GDL) considering compression is carried out, and the resulting porosity changed in the GDL is calculated. The PEMFC model is then verified by a three-dimensional, two-phase fuel cell simulation applying the physical properties and geometry obtained before and after compression. The detailed simulation results showed different concentration distributions of fuel between the original and deformed geometry, resulting in the difference in the distribution of current density is represented at compressed GDL region with low oxygen concentration.

#Polymer electrolyte membrane fuel cell(고분자 전해질 연료전지 #PEMFC) #Gas diffusion layer(기체확산층) #Oxygen concentration(산소 농도) #Current density(전류 밀도) #Intrusion(침투)

참고문헌 (20)

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A. Jo / 2018 / Numerical study on applicability of metal foam as flow distributor in polymer electrolyte fuel cells(PEFCs) / Int. J. Hydrogen Energy 43(30):14012~14026

백재훈 / 2017 / 5 kW급 건물용 연료전지 시스템 연료승압 블로워 안전 성능 평가에 관한 연구 / 한국수소및신에너지학회논문집 28(6):675~682

K. Palaniswamy / 2016 / Influence of porous carbon inserts on scaling up studies for performance enhancement on PEMFC / Int. J. Hydrogen Energy 41(4):2867~2874

정규범 / 2017 / 노트북 배터리용 양방향 전력전송 연료전지 시스템 / 한국수소및신에너지학회논문집 28(3):273~278

송명호 / 2016 / 다공성 분리판을 적용한 고분자 전해질 연료전지의 유동분포에 관한 전산해석 연구 / 한국수소및신에너지학회논문집 27(1):29~35

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