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연료전지기술
연료전지 발전원리(단위전지)
① 연료극에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리 → ② 수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동하고 전자는외부회로를 통해 공기극으로 이동 → ③ 공기극 쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물(물)을 생성 ⇒최종적인 반응은 수소와 산소가 결합하여 전기, 물 및 열생성
· 전해질 종류에 따라 연료전지를 구분
*AFtC(Alkaline Fuel Cell), PAFC(Phosphoric Acid FC), MCFC(Molten Carbonate),
SOFC(Solid Oxide), PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane), DMFC(Direct Methanol) → 순서대로 기술발전 단계임 시스템 구성도
연료전지 발전시스템 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 핵심기술임 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 핵심기술임 전력변환기(Inverter) -연료전지에서 나오는 직류전기(DC)를 우리가 사용하는 교류(AC)로 변환시키는 장치 주변보조기기(BOP: Balance of Plant -료, 공기, 열회수 등을 위한 펌프류, Blower, 센서 등을 말하며, 연료전지에 특성에 맞는 기술이 미비함 각 연료전지 발전 현황
알칼리형(AFC : Alkaline Fuel Cell) -1960년대 군사용(우주선 : 아폴로 11호)으로 개발 -순 수소 및 순 산소를 사용 인산형(PAFC : Phosphoric Acid Fuel Cell) -1970년대 민간차원에서 처음으로 기술개발된 1세대 연료전지로 병원, 호텔, 건물 등 분산형 -현재 가장 앞선 기술로 미국, 일본에서 실용화 단계에 있음 용융탄산염형(MCFC : Molten Carbonate Fuel Cell) -1980년대에 기술개발된 2세대 연료전지로 대형발전소, 아파트단지,대형건물의 분산형 -미국, 일본에서 기술개발을 완료하고 성능평가 진행 중(250㎾ 상용화, 2MW 실증) 고체산화물형(SOFC : Solid Oxide Fuel Cell) -1980년대에 본격적으로 기술개발된 3세대로서, MCFC보다 효율이 우수한 연료전지, -최근 선진국에서는 가정용, 자동차용 등으로도 연구를 진행하고 있으나 우리나라는 다른 고분자전해질형(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane) -1990년대에 기술개발된 4세대 연료전지로 가정용, 자동차용, 이동용 전원으로 이용 -가장 활발하게 연구되는 분야이며, 실용화 및 상용화도 타 연료전지보다 빠르게 진행되고 있음 직접메탄올연료전지(DMFC : Direct Methanol Fuel Cell) -1990년대 말부터 기술개발된 연료전지로 이동용(핸드폰, 노트북 등) 전원으로 이용 -고분자전해질형 연료전지와 함께 가장 활발하게 연구되는 분야임
출처 : 신.재생에너지센터 |
연료중 수소와 공기중 산소가 전기 화학 반응에 의해 직접 발전 
