초록

[한글]유체유동해석 방법 중 유한체적법을 기본으로 하고 있는 범용 CFD solver인 FLUENT를 이용하여 고분자전해질 연료전지의 중요한 구성요소인 유로를 최적화 할 수 있는 3차원 모델을 개발하였다. 개발된 모델을 이용하여 유로 내에서 반응 가스의 질량, 운동량, 에너지의 계산을 통하여 속도, 압력, 농도구배를 계산하였다. 전기화학반응을 해석하기 위하여 UDF를 이용하였고 과전압을 계산하였다. 모델의 검증을 위하여 계산된 전지성능을 실제 실험결과와 비교, 분석하였고 본 모델을 이용하여 계산된 분극곡선은 실험을 통해 얻은 분극 곡선과 잘 일치 하였다./개발된 모델을 이용하여 고분자전해질 연료전지의 대표적인 4가지 형태의 유로의 속도, 압력, 성능을 예측하였다. 전산모사 결과로 얻어진 각 형태의 유로의 특성을 확인하여 새로운 유로를 설계 시에 고려할 사항을 좀더 쉽게 알 수 있게 될 것이다. /
[영문]The three dimensional model to optimize the design of flow field which is an important factor of PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) is developed using a commercially available CFD (Computational Fluid Dynamics) solver, FLUENT, based on FVM (Finite Volume Methode). Velocity, pressure and concentration gradient of reactant gas are calculated by solving mass, momentum and energy balance equations in the flow field using the developed model. The new subroutines are used to calculate the electrochemical reactions and overpotential using User Defined Functions (UDFs). To validate the proposed model, computed results are compared with experimental data and show good agreement with experimental ones. The model is applied to four types of flow field and velocity, pressure and cell performance are computed, Those results show characteristics of each cell and are helpful to design a new flow field.