#상변화물질 | 큐픽스 에너지

중국 연구진, 수소연료전지 구동 CO₂ 히트펌프에 PCM 축열 결합 시뮬레이션

중국 둥관이공대학과 중산대학 연구진이 양자교환막 연료전지(PEMFC), CO₂ 히트펌프, 상변화물질(PCM) 축열조를 결합한 난방 시스템의 작동을 MATLAB으로 시뮬레이션했다. 시스템은 각 20개 셀로 구성된 PEMFC 스택 30개가 CO₂ 히트펌프 압축기에 직접 전력을 공급하며, 축열조에는 길이 0.4m·지름 0.05m의 헥사데칸 충전 튜브 100개가 들어간다. 연구진은 주변 온도와 연료전지 양극·음극 입구 온도를 2C에서 34C까지 각각 변화시켰고, 음극 입구 온도가 성능 지표에 가장 큰 영향을 미친 것으로 나타났다. 음극 입구 온도가 2C에서 34C로 상승할 때 수소-열 변환계수는 28.458kWh/kg에서 36.825kWh/kg으로 29.4% 상승하고 수소-전기 변환계수는 8.825kWh/kg에서 14.206kWh/kg으로 60.97% 올랐으나, 시스템 성적계수(COP)는 3.225에서 2.592로 19.63% 하락했다. 일일 온수 수요 75리터, 온도 상승 40C 조건에서 PCM 축열조가 약 3.5kWh의 열에너지를 공급해 수요를 충족할 수 있다고 추정했다. 연구 결과는 학술지 Results in Engineering에 'Impact of thermal boundary conditions on hydrogen-driven CO₂ heat pump with PCM' 제목으로 게재됐다.

9월 30일

태양광·풍력pv magazine

상변화물질(PCM) 적용 태양광 모듈 후면 열전달 실험 연구

이탈리아 밀라노 공과대학 연구진이 상변화물질(PCM)을 적용한 태양광 모듈의 후면 열전달을 약 1년간 실외 실험으로 분석했다. 2024년 6월 11일부터 2025년 5월 31일까지 옥상에서 305W 단결정 모듈 2장(60셀, 1,660mm×990mm, 경사 30도)을 비교했으며, 한 장에는 약 29도에서 용융되는 무기 수화염 PCM 6.83kg을 258개 밀봉 포켓에 담아 후면에 설치했다. 총 502,364건의 동기화 측정 기록 중 125,469건이 비교 조건을 충족했다. 연간 중앙값 기준 유효 대류 열전달계수는 PCM 모듈 5.64W/(m²K), 기준 모듈 9.74W/(m²K)로 42.1% 낮았고 대류 열유속 중앙값은 45.2% 낮았으나, 장파 복사 열전달계수는 각각 5.85W/(m²K)와 5.88W/(m²K)로 유사했다. 연구진은 혼합 대류가 짝지은 관측치의 약 61%를 차지했고 PCM 후면이 27~31도 전이 구간에 약 433시간 머물렀다고 밝혔으며, 연구 결과는 학술지 Applied Thermal Engineering에 게재됐다.

9월 25일