신재생에너지란?

> 에너지이야기 > 신재생에너지 > 신재생에너지란?

신·재생에너지 태양광 태양열 풍력 해양 바이오

연료전지 수소에너지 폐기물에너지 석탄가스화/액화 지열 수력


연료전지 (Fuel Cell)

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
연료전지 발전원리(단위전지)

연료 중 수소와 공기 중 산소가 전기화학 반응에 의해 직접 발전

연료전지 발전원리(단위전지)


연료전지의 종류 : 전해질 종류에 따라 연료전지를 구분
연료전지의 종류 - 구분, 알카리, 인산형, 용융탄산염형, 고체산화물형, 고분자전해질형, 직접메탄올형을 나타내는 내용
구분 알카리
(AFC)
인산형
(PAFC)
용융탄산염형
(MCFC)
고체산화물형
(SOFC)
고분자전해질형
(PEMFC)
직접메탄올형
(DMFC)
전해질 알카리 인산염 탄산염 세라믹 이온교환막 이온교환막
동작온도(℃) 120 이하 250 이하 700 이하 1,200 이하 100 이하 100 이하
효율(%) 85 70 80 85 75 40
용도 우주발사체 전원 중형건물 (수십~수백㎾) 중·대형건물 (100㎾~㎿) 소·중·대용량 발전(1㎾~㎿) 가정·상업용 (1~수십㎾) 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


연료전지 발전시스템 구성도

연료전지 발전시스템 구성도

개질기(Reformer)

  • 화석연료(천연가스, 메탄올, 석유 등)로 부터 수소를 발생시키는 장치
  • 시스템에 악영향을 주는 황(10ppb 이하), 일산화탄소(10ppm 이하) 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