Journal of Advanced Marine Engineering and Technology

The Korean Society of Marine Engineering (한국마린엔지니어링학회)
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A Study on Performance of Solid Oxide Fuel Cell System for Ship Applications

선박 전원용 고체산화물형 연료전지(SOFC) 시스템 성능에 관한 연구

  • Received : 2011.04.11
  • Accepted : 2011.07.06
  • Published : 2011.07.31
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Abstract

The fuel cell technology has been considered as a technology to reduce greenhouse gases emission from a ship. In this research, internal reforming 500kW solid oxide fuel cell system fueled by methane for a ship were developed. Characteristics of gas temperature, stack power and system efficiency depending on the air flow rate, $CH_4$ flow rate, $H_2O$ flow rate, and system operation pressure are evaluated. As a result, air and $CH_4$ flow rate directly affect the temperature of inlet and outlet gas in the fuel cell stack. When the air and $H_2O$ flow rate increase, the stack power and system efficiency increases. However, the case of $CH_4$ flow rate increase, the efficiency decreases.

선박에서 배출되는 온실가스를 저감하기 위한 기술로 연료전지 기술이 고려되어지고 있다. 본 연구에서는 메탄을 연료로 사용한 내부개질형 500kW급 고체산화물형 연료전지의 선박 적용을 가정한 연료전지 시스템을 모델링하여 시스템의 구성에 따른 공기, 메탄, 물의 공급 유량 및 시스템 운전 압력이 연료전지 스택의 입구 및 출구에서의 가스 온도, 스택 출력 및 시스템 효율 등에 미치는 영향에 관하여 검토하였다. 그 결과 공기와 메탄의 공급 유량이 연료전지 스택 입구 및 출구 가스 온도에 직접적인 영향을 주었다. 공기와 물의 공급 유량이 증가하면 스택 출력 및 시스템 효율이 증가하고, 메탄의 경우 스택 출력은 증가하나 시스템 효율은 낮아진다.

Keywords

References

  1. IMO, Second IMO GHG Study 2009, 2009.
  2. 국토해양부, "제60차 해양환경보호위원회 (MEPC 60) 회의 결과 보고, 2010.
  3. (사)한국선급, 에너지절약형 선박기술 및 선박 발생 CO2 포집기술개발을 위한 기획연구, 국토해양부, 2010.
  4. Zemship project : www.zemships.eu
  5. FellowShip project : www.vikinglady.no
  6. METHAPU project : www.methapu.eu
  7. e4ship project : www.e4ships.de
  8. 김명환, "안전성을 고려한 선박용 SOFC시스템의 성능해석에 관한 연구", 한국마린엔지니어링학회지, 제33권, 제2호, pp. 233-243, 2009. https://doi.org/10.5916/jkosme.2009.33.2.233
  9. 김명환, "선박 동력발생용 SOFC/GT 하이브리드 시스템의 성능 및 안전성 해석", 한국마린엔지니어링학회지, 제33권, 제4호, pp. 484-496, 2009. https://doi.org/10.5916/jkosme.2009.33.4.484
  10. Farshid zabihian and Alan Fung, "A review on modeling of hybrid solid oxide fuel cell systems", International Journal of Engineering(IJE),vol. 3, no. 2, pp. 85-119, 2009.
  11. C. Strazza, A. Del Borghi, P. Costamagna, A. Traverso and M. Santin., "Comparative LCA of methanol-fuelled SOFCs as auxiliary power systems on-board ships", Applied Energy, vol. 87, pp. 1670-1678, 2010. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2009.10.012
  12. Lawrence Kar Chung Tse, Steven Wilkins,Niall McGlashan, Bernhard Urban and Ricardo Martinez-Botas, "Solid oxide fuel cell/gas turbine trigeneration system for marine applications", Journal of Power Sources, vol.196, pp. 3149-3162, 2011. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.11.099
  13. 박상균, 김영진, 노길태, 김만응 "선박 전원용 고체산화물형 연료전지(SOFC) 스택 성능에 관한 연구", 한국마린엔지니어링학회지, 제35권, 제4호, pp. 406-413, 2011. https://doi.org/10.5916/jkosme.2011.35.4.406

Cited by

  1. Diesel Desulfurization Reactor Design for Fuel Cell by Computational Fluid Dynamics vol.21, pp.4, 2015, https://doi.org/10.7464/ksct.2015.21.4.229