본 연구에서는 진동자를 이용하여 채널 내 공기 중 산소의 확산을 증대시키는 방법을 고안하였다. 왕복 유동 시 물질 전달을 지배하는 두 가지 요소인 왕복 유동 주파수와 왕복 유동 거리가 채널 내의 길이방향 확산에 어떤 영향을 미치는지에 대해 선행연구 결과를 이용한 이론적 해석을 통하여 보여주었으며, 이러한 채널내의 길이방향 확산 량의 증가가 스택 성능에 미치는 영향에 대해 알 수 있었다. 스택의 채널 내의 길이방향 확산량은 연료전지가 반응하는 반응량에 비례하게 되며, 따라서 스택내의 길이방향 확산 량을 늘려주는 만큼 연료전지의 최고 파워 밀도가 늘어나게 된다. 이러한 길이방향 확산 량을 증가시키기 위해서는 왕복 유동이 좋은 방법이 되며, 연료전지 운전 시 왕복 유동의 주파수를 증가시키게 되거나 왕복 유동의 거리를 증가시킬수록 채널 내의 길이방향으로 확산 량이 증대되게 된다.
This study considered the feasibility of controlling the air concentration by oscillating flow in fuel cell channels. The fuel cell stack performance is largely influenced by the air concentration. If the air concentration is lower than 2.5 times the stoichiometric of the inlet air, the fuel cell stack performance seriously deteriorates because of air starvation. In this respect, optimizing the air concentration is crucially important to maximizing the fuel cell stack performance. In this work, the effects of oscillating actuation were studied to control the concentration. Studies have shown that there are two non-dimensional key parameters related to the frequency and oscillating amplitude. This paper presents how those parameters affect the performance of the stack.
