[논문자료]수소연료전지 차량 충전에서의 압력강하 분석

 

[논문자료]수소연료전지 차량 충전에서의 압력강하 분석

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수소연료전지 차량의 수소 충전은 디스펜서로부터 호스, 파이프를 지나 노즐 및 리셉터클을 연결하여 차량으로 연료를 공급한다. 여기에서는 도관, 노즐/리셉터 클, 밸브 각각의 요소에서의 압력강하가 전체 충전 라인에 미치는 영향에 대하여 비교하고 전체 충전 라인에서의 압력강하에 대하여 분석하였다.

수소연료전지 차량 충전 과정에서, 충전소에서의 공급 압력과 차량 내 저장 탱크의 압력 차이에 의해 수소가 흐르게 되고 유량은 압력 차에 의존한다.

따라서 충전 과정에서 발생하는 수소의 압력강하에 대한 고려는 필수적이며 이의 분석을 통해 수소 충전 과정의 효율성을 높일 수 있다.

논문 출처 - https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO202317260670101

본 연구에서는 충전 라인 중 호스, 노즐/리셉터클, 파이프, 밸브에 대하여 압력강하를 분석하였다.
호스와 파이프는 도관에서의 압력강하로, 노즐/리셉터클은 흐름 노즐 식으로, 밸브는 기체 유량 식으로 계산하였다. 또한 각 구성요소에서 발생하는 압력강하 효과를 종합 분석한 결과 전체 충전 라인에서 압력강하에 가장 큰 영향을 주는 요소는 밸브에서의 압력강하임이 밝혀졌다.

이번 연구는 추후 수소 충전을 포함한 수소 유동 해석으로 수소 충전 과정의 모델 개발에 활용될 수 있을 것이다.

 

[논문]수소연료전지 차량 충전에서의 압력강하 분석

 

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위 논문에 의하면,
전체 충전라인의 압력강하에 밸브가 가장 큰 영 향을 미치고 호스 및 파이프는 다소 영향이 적은 것이 밝혀졌습니다.
온도, 압력, 질량 유량이 높고 직경이 작을수록 단위길이 당 압력강하가 크다는 것을 확인했습니다.
노즐/리셉터 클은 흐름 노즐 식으로 구할 수 있고 그 결과, 일정한 질량 유량 조건에서 호스의 직경이 커질수록 압력강 하는 증가하고, 온도가 낮을수록 압력강하가 작아지 지만 영향이 크지 않은 것으로 분석되었으며,

밸브의 압 력강하는 기체 유량 식으로 계산하였는데 압력강하 가 15MPa 일 땐 질량 유량이 60 g/s이상일 때 초크되 고, 10MPa일 땐 질량 유량이 120 g/s 부근일 때 초크 되었습니다.

이를 통해 압력이 낮을수록 더 많은 질량의 유체를 보낼 수 있음을 알 수 있었으며, 각 구성요소에서 발생하는 압력강하 효과를 종합 분석한 결과 전체 충 전라인에서 압력강하에 가장 큰 영향을 주는 요소는 밸브에서의 압력강하임이 밝혀졌다 고 논문을 통해 발표하였습니다.


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수소 충전소도 점점 늘어나고 있는 추세인데, 충전에 관해 아직은 충전 시간이 오래 걸리는 점.
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