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HWAHAK KONGHAK,
Vol.37, No.5, 734-739, 1999
Vol.37, No.5, 734-739, 1999
2 kW급 용융탄산염 연료전지 스택의 운전 특성
Performance of a 2 kW-Class Molten Carbonate Fuel Cell Stack
전극 유효 면적인 1,000cm2인 단위전지를 20단 적층한 용융탄산염 연료전지 스택을 제작하고 성능 시험 설비를 구성하여 운전 시험을 수행하였다. 연료료 72% H2, 18% CO2, 10% H2O의 혼합 가스를 사용하고, 산화제로 70% 공기, 30% CO2의 혼합가스를 공급하여 스택의 성능을 측정한 결과 스택의 초기 성능은 150A(150mA/cm2)에서 16.52 V(0.826 V/cell)로 2.5 kW의 출력을 나타내었다. 스택은 1,000시간 정도 안정한 상태로 운전되었으며, 이 기간동안 스택의 전압 가소율은 단위전지 평균 9-36 mV/1,000h로 나타나 이전에 제작된 스택에 비해 안정성이 향상되었음을 확인하였다. 또한 스택 내 단위전지 성능 분포에 대한 표준 편차도 실험 초기 35mV에서 1,000시간 운전 후 43 mV로 측정되어 이전 스택 결과에 비해 단위전지 성능이 보다 균일하고 안정함을 알 수 있었다. 스택은 1회의 열 싸이클에도 성능이 크게 변화되지 않아 스택의 신뢰성이 이전에 비해 향상되었다. 그러나 스택의 수명 향상을 위해서는 안정한 스택 주변 시스템의 구축과 아울러 장시간 운전에도 구조 변화가 없는 연료극과 안정한 공기극을 사용해야 할 것으로 판단되었다.
A 2 kW-class molten carbonate fuel cell(MCFC) stack consisting of 20 cells was fabricated and its performance was evaluated in a kW-class test facility. The electrode area of each cell was 1000 cm2. The initial performance of the stack was close to that of previous stacks, showing 0.826 V/cell at a current density of 150 mA/cm2(150A) and gas utilization of 40% using 72% H2/18% H2O and 70% Air 30% CO2 as fuel and oxidant, respectively, The initial output of the stack was 2.5 kW at 150A. the long-term performance of the stack was considerbly improved by using Al-coated separators. During 1,000 hour operation, the stack showed a stable performance with a degradation rate of 9-36 mV/1,000h/cell. The standard deviation of the voltage distribution in 20 cells was 35-43 mV. A thermal cycling of the stack did not lead to significant degradation of the stack performance. The life of the stack would be improved by constructing stable stack sub-system and by adopting creep-resistant anode as well as stable cathode.
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