수소 연료 전지 시뮬레이션

이 실험 소개

연료전지를 부하에 연결하고 가스 소비량, 물 생성량, 공급된 전기 에너지를 추적합니다. 부하 저항을 맞추고 유한한 반응물 재고가 언제 소진되는지 알아봅니다.

I = E / (R_{L} + r), P_{L} = I^{2} R_{L}

선형 전원 모델에서는 부하 저항 R L이 내부 저항과 같을 때 부하 전력이 최대가 됩니다.

n (H_{2}) = Q / (2 F), n (O_{2}) = Q / (4 F)

수소와 산소는 2 대 1의 비율로 소비됩니다.

W_{L} = Q V_{L}, W_{L} + Q (E - V_{L}) = QE

전기 에너지와 내부 옴 손실을 합하면 모델의 자유 에너지 방출량이 됩니다.

조절된 이상 기체 공급은 유한한 공급 재고가 소진될 때까지 298.15 K에서 이상적인 1.229 V 가역 전원을 유지합니다.
단자 전압을 낮추는 것은 고정된 내부 옴 저항뿐입니다. 활성화 분극과 물질 전달 분극은 고려하지 않습니다.
이 회계에서는 지정된 전원 전압에서 방출되는 깁스 자유 에너지를 사용합니다. 옴열과 부하에 전달되는 에너지의 합은 이용 가능한 자유 에너지 감소량과 같으며, 전체 연소 엔탈피와는 다릅니다.
팬은 현재 전력을 나타내는 표시기이며 로터 관성은 없습니다. 물과 잔량 게이지는 변화를 보여 주기 위해 확대해 표현했습니다.

이것이 실제 연료 전지의 전체 분극 곡선인가요?

아니요. 옴 손실과 제한된 공급량에 따른 수지만 분리해 보여 줍니다. 실제 전지에는 활성화 및 물질 전달 효과도 있습니다.

여기서 전기 효율은 연소 엔탈피를 기준으로 하나요?

아니요. 이는 부하 전압을 선택한 가역 전원 전압으로 나눈 값이므로, 기준은 이용 가능한 깁스 자유 에너지입니다.