연료전지

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신재생에너지

연료전지

수소를 연료로 전기를 생산하는 장치입니다. 연료전지는 공해와 소음이 없기 때문에 앞으로 수소 에너지와 더불어 미래의 에너지 장치로 사랑받을 것입니다

연료전지 개요

연료전지(fuel cell)란 연료가 가진 화학에너지를 전기화학반응을 통해 직접 전기에너지로 바꾸는 에너지 변환 장치로서, 배터리와는 달리 연료가 공급되는 한 재충전 없이 계속해서 전기를 생산할 수 있고, 반응 중 발생된 열은 온수생산에 이용되어 급탕 및 난방으로 가능하다.

시스템 구성도
개질기(Reformer)

- 화석연료(천연가스, 메탄올, 석유 등)로 부터 수소를 발생시키는 장치
- 시스템에 악영향을 주는 황(10ppb이하), 일산화탄소(10ppm이하) 제어 및 시스템 효율향상을 위한 compact가 핵심기술



스택(Stack)

- 원하는 전기출력을 얻기 위해 단위전지를 수십장, 수백장 직렬로 쌓아 올린 본체
- 단위전지 제조, 단위전지 적층 및 밀봉, 수소공급과 열회수를 위한 분리판 설계·제작 등이 핵심기술



전력변환기(Inverter)

- 연료전지에서 나오는 직류전기(DC)를 우리가 사용하는 교류(AC)로 변환시키는 장치



주변보조기기(BOP: Balance of Plant)

- 연료, 공기, 열회수 등을 위한 펌프류, Blower, 센서 등을 말하며, 연료전지에 특성에 맞는 기술이 미비함

추진목적
연료전지 기술

■ 연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술
- H2+ 1/2O2→ H2O + 전기
- 생성물이 전기와 순수(純水)인 발전효율 30~40%, 열효율 40% 이상으로 총 70~80%의 효율을 갖는 신기술임


연료전지의 종류

* 전해질 종류에 따라 연료전지를 구분

구분 알카리
(AFC)
인산형
(PAFC)
용융탄산염형
(MCFC)
고체산화물형
(SOFC)
고분자전해질형
(PEMFC)
직접매탄올
(DMFC)
전해질 알카리 인산염 탄산염 세라믹 이온교환막 이온교환막
동작온도 (℃) 120이하 250이하 700이하 1,200이하 100이하 100이하
효율(%) 85 70 80 85 75 40
용도 우주발사체 전원 중형건물
(200㎾)
중·대형건물
(100㎾~㎿)
소·중·대용량 발전
(1㎾~㎿)
가정·상업용
(1~10㎾)
소형이동
(1㎾ 이하)
특징 - CO 내구성 큼, 열병합대응 가능 발전효율 높음,내부개질 가능,열병합대응 가능 발전효율 높음,내부개질 가능,복합발전 가능 저온작동 고출력밀도 저온작동 고출력밀도

* AFC(Alkaline Fuel Cell), PAFC(Phosphoric Acid FC), MCFC(Molten Carbonate), SOFC(Solid Oxide),PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane), DMFC(Direct Methanol) → 순서대로 기술발전 단계임


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