연료전지

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연료전지

연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접전기에너지로 변환시키는 기술이다

생성물이 전기와 순수인 발전효율이 30~40%, 열효율 40% 이상으로 총70~80%의 효율을 갖는 신기술이다.

연료전지 발전원리

1)전지원리

• 연료 중 수소와 공기 중의 산소가 전기 화학 반응에 의해 직접 발전하는 방식이다

• 연료극에 공급된 수소는 ㄱ 수소이온과 전자불니-> ㄴ 수소이온은 전해질 층을 통해 공기극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동->ㄷ 공기극쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물을 생성=>최종적인 반은은 수소와 산소가 결합하여 전기, 물 및 열이 생성된다.

2)System구성

• 개질기
  천연가스 등에서 수소를 걸러내는 장비

• 연료전지
  수소와 산소를 결합시켜 물과 열을 만들어내고 열을 전기에너지로 만들어 내는 설비

• 인버터
  직류 부하에서 사용하는 교류로 바꾸어 내는 설비

종류

구분	인산형	융용탄산염형	고체전해질형
전해질	인산	탄산염	지르코니아
온도	170~200[℃]	650[℃]	1,000[℃]
연료	LNG,LPG	LNG	LPG
발전효율	40[%]	45~55[%]	45~55[%]
특징	저 고용량 대응	저용량에 부적합	고용량에 부적합
과제	cost저감	수명연장	세라믹기술
사용시기	1993년부터	2000년부터	2005년부터

특징

1)장점

• 부하의 응답성이 높다
• 에너지 변환 효율이 높다
• 송전손실이 낮다
• 환경오염이 적다
• 공사기간이 단축된다
• 입지의 제약이 적다

2)단점

• 발전소 건설비용이 높다
  기존 화력발전소는 [kW]당 1,200[]소요되나, 연료전지는 3,000[]이상 필요
• 연료전지의 수명과 신뢰성을 향상시키는 기술적 연구 개발 필요

향후전망

• 가정용 : 수~수십[kW]정도, 도시가스 이용 전력과 열 생산
• 호텔, 병원 등 : 수십~수천[kW]정도, 열원 이용 발전효율 증대 및 Peak-Cut
• 분산형 전원 : 수천~수만[kW]정도, 수용가 인근에 설치하여 전력비 절감
• 화력발전 대체용 : 수백[kW]이상 규모로 석탄의 친환경 이용 및 첨주부하 제어용으로 적용
• 기타 : 자동차 동력원, 이동용 전원 등에 이용

★신에너지
신재생에너지의 개념 및 종류
연료전지