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 연료전지란 |
연료의 산화(酸化)에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로
변환시키는 전지 |
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일종의 발전장치(發電裝置)라고 할 수 있으며 산화 ·환원반응을
이용한 점 등 기본적으로는 보통의 화학전지와 같지만, 닫힌 계내(系內)에서
전지반응(電池反應)을 하는 화학전지와 달라서 반응물이 외부에서
연속적으로 공급되어, 반응생성물이 연속적으로 계외(系外)로 제거됨.
가장 전형적인 것에 수소-산소 연료전지가 있음
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| 수소
외에 메탄과 천연가스 등의 화석연료(化石燃料)를 사용하는 기체연료와,
메탄올(메틸알코올) 및 히드라진과 같은 액체연료를 사용하는 것
등 여러 가지의 연료전지가 나왔으며 이 중에서, 작동온도가 300
℃ 정도 이하의 것을 저온형, 그 이상의 것을 고온형이라고 함.
또, 발전효율의 향상을 꾀한 것이나, 귀금속 촉매를 사용하지 않는
고온형의 용융탄산염(溶融炭酸鹽) 연료전지를 제2세대, 보다 높은
효율로 발전을 하는 고체전해질 연료전지를 제3세대의 연료전지라고
함
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| 특징
및 시스템 구성도 |
| 특
징 |
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발전효율이 40∼60 % 이며, 열병합발전시 80% 이상 가능
천연가스, 메탄올, 석탄가스 등 다양한 연료사용 가능
환경공해 감소 : 배기가스중 NOx, SOx 및 분진이 거의 없으며, CO2
발생량에 있어서도 미분탄 화력발전에 비하여 20∼40% 감소
회전부위가 없어 소음이 없으며, 기존 화력발전과 같은 다량의 냉각수
불필요
도심부근 설치가능하여 송배전시의 설비 및 전력 손실 적음
부하변동에 따라 신속히 반응하며, 설치형태에 따라서 현지 설치형,
분산 배치형, 중앙집중형
등의 다양한 용도 사용 가능
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| 연료전지 발전시스템 구성도
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연료전지 발전시스템 구성도 |
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개질기(Reformer)
- 연료인 천연가스,
메탄올, 석탄,석유등을 수소가 많은 연료변환시키는 장치
단위전지 (Unit Cell)
- 연료전지
단위전지(Cell)는 기본적으로 전해질이 함유된 전해질 판, 연료극(anode),
공기극(cathode), 이들을 분리하는 분리판 등으로 구성
이 단위전 지(Cell)에서 전류를
인출하는 경우 통상 0.6∼0.8V의 낮은 전압이 생성
스택(Stack)
- 원하는 전기출력을
얻기 위해 단위전지를 수십장, 수백장 직렬로 쌓아 올린 본체
전력변환기(Inverter)
- 연료전지에서
나오는 직류전기(DC)를 우리가 사용하는 교류(AC)로 변환시키는
장치
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연료전지의 종류 및 특징 |
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전해질
종류와 동작온도에 의한 분류
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용융탄산염형
(MCFC)
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고체산화물형
(SOFC)
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고분자전해질형
(PEMFC)
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직접매탄올
(DMFC
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전 해 질
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탄 산 염(Li2CO3 + K2CO3)
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질코니아(ZrO2+Y2O3)
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이온교환막 (Nafion)
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이온교환막 (Nafion)
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동작온도 (℃)
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600∼1000
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약 650
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상온∼80
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상온∼100
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효율(%)
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45∼60
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50∼60
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40∼50
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20∼30
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용 도
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중.대용량 전력용
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소·중 .대용량 발전
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정지용,이동용
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소형이동
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주) MCFC : Molten Carbonate Fuel Cell, SOFC : Solid
Oxide Fuel Cell, PEMFC: Polymer
Electrolyte
Membrane Cell, DMFG : Direct Methanol Fuer Cell
주) 전해질(電解質: electrolyte)
물등의
극성용매에서 이온화되어 전기전도를 하는 물질
용액
속에서 양이온과 음이온으로 무질서하게 해리(解離)되며 이와 같은
용액 속에
전극을 넣고 전압을 가하면,
양이온은 음극으로, 음이온은 양극으로 끌려서 이동하여,
결과적으로는
용액을 통해서 전류가 생김. 이온으로 해리하는 전리도가 높은 것일수록
전기전도성이 좋은데 이것을 강한전해질이라
하고, 그 반대의 것을 약한 전해질이라고 함
(강한전해질
: 알칼리금속의 할로겐화물, 산소산염 등 강한산과 강한염기에 의해서
생기는 염이나 강한산·강한염기
그 자체 등. 약한전해질: 아세트산암모늄 등은 전리도가
낮고
약한산·약한염기에 의해서 생기는 것)
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