연료전지, Fuel Cell Performance Test

소개글

기계공학실험 중 열역학 분야의 열료전지 실험입니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 관련 이론
(1)Gibbs function
(2) Stoichiometric 조건에서 수소와 공기의 체적 유량비는 얼마인가?
(3)연료전지

본문내용

1. 실험 제목 : Fuel Cell Performance Test
2. 실험 목적 : PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)의 작동 방법을 직접 경험해
보고, 각 운전 조건에 따른 연료전지의 효율 및 특성을 살펴본다.
3. 관련 이론
(1)Gibbs function
일정한 온도와 압력에 놓인 계에서 검사질량의 압력과 온도가 모두 주위와 평형을 이루면서 화학반응이 일어나는 경우를 고려한다. 운동에너지와 위치에너지가 작을 때 최대 가용일의 정의로부터 검사질량의 가용에너지 함수 는 다음과 같이 정의한다.

여기서 이면

이 식에 나타나는 h-Ts는 열역학상태량이며 Gibbs 함수라고 부르며 기호 g로 표시한다. 즉 Gibbs의 자유에너지 변화량(ΔG=ΔH-TΔS(자유에너지=엔탈피-온도*엔트로피))은 계와 주위의 전체 엔트로피 변화에 비례한다. 자발적 변화는 전체 엔트로피의 증가를 수반한다. 그러므로 이 식에 의하면 일정한 온도와 압력에서 일어나는 자발적 변화는 계에서 기브스의 자유에너지가 줄어드는 현상이 나타난다. 그러므로 계에서 기브스의 자유에너지 변화를 통해 계가 자발적인 변화를 일으킬 수 있는지의 여부를 알 수 있다. 온도와 압력이 일정한 경우 ΔG<0 이면 자발적이고, 0이면 반응은 평형상태, ΔG>0이면 비자발적이다.
Gibbs 함수를 주위와 온도 및 압력평형을 이루고 있는 시스템에 대하여 다음과 같이 쓸 수 있다.
같은 조건하에서 가역일은 다음과 같이 쓸 수 있다.

주위와의 온도평형하에서 정상상태 정상유동 과정이 일어날 때 이므로 정상상태 정상유동 과정의 가역일에 관한 식을 Gibbs 함수를 이용하면 다음과 같이 쓸 수 있다.

참고 자료

6. 참고문헌
수소에너지와 연료전지 기술, 김재긍 저, 한국과학기술정보연구원, 2005
기계공학실험, 고양문 저, 학연사, 1999