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학술대회자료
저자정보
강경문 (인하대학교) 주현철 (인하대학교)
저널정보
한국자동차공학회 한국자동차공학회 추계학술대회 및 전시회 2009년 학술대회 및 전시회
발행연도
2009.11
수록면
2,905 - 2,914 (10page)

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In the fuel cell community it is well-known that a micro-porous layer (MPL) plays a crucial role in the water management of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs), and thereby, significantly stabilizes and improves cell performance. In this paper, a numerical MPL model is developed and embodied with comprehensive, multi-dimensional, multi-phase fuel cell models that were developed earlier to discover the exact roles of MPLs,. The effects of different porous properties and liquid-entry pressures between an MPL and a gas diffusion layer (GDL) are examined via fully three-dimensional numerical simulations. Discontinuity in liquid saturation at the GDL/MPL interface is captured by the model when the differences in pore properties and wettability between the MPL and GDL are taken into account without considering variation in the liquid-entry pressures. However, the simulation of this case fails to capture the beneficial effects of an MPL on cell performance, predicting even lower performance than the case of no MPL. On the other hand, when a high liquid-entry pressure in an MPL is additionally considered, the numerical MPL model predicts liquid-free MPL and successfully demonstrates the phenomenon that the high liquid-entry pressure of the MPL prevents any liquid water from entering the MPL. Consequently, it is found from the simulation results that the liquid-free MPL significantly enhances the back-flow of water across the membrane into the anode, which, in turn, helps to avoid membrane dehydration and alleviate the level of GDL flooding. As a result, the model successfully reports the beneficial effects of MPLs on PEFC performance and predicts higher performance in the presence of MPLs (e.g., an increase of 67 ㎷ at 1.5 A ㎝-2). This study provides a fundamental explanation for MPL functions and quantifies the influence of MPL’s porous properties and the liquid-entry pressure on water transport and cell performance.
#Polymer Electrolyte Fuel Cell #PEFC(고분자전해질형 연료전지) #Micro-porous layer(마이크로다공층) #two-phase transport(이상(二相)전달) #flooding(플러딩) #Gas diffusion layer(가스확산층)

목차

Abstract
1. 서론
2. 연료전지 수치모델
3. 결과 및 고찰
4. 결론
References

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