수소란?

Korea Hydrogen Industry Association

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연료전지 정보

정의 및 구성

연료전지 시스템은 화학에너지를 전기화학반응에 의해 전기에너지로 직접 변화하는 발전 장치를 말하며, 연료전지 스택, BOP, 연료변화장치 및 제어기술을 통합하는 융복합 기술이라 말할 수 있습니다.
일반적으로 연료전지 기본 셀에서 전기를 발생사키기 위하여 연료인 수소를 연료극쪽으로 공급하며, 수소는 연료극의 촉매층에서 수소이온(H+)과 전자(e-)로 산화 되며, 공기극에서는 공급된 산소와 전해질을 통해 이동한 수소이온과 외부 도선을 통해 이동한 전자가 결합하여 물을 생성시키는 산소 화원 반응이 일어납니다. 이 과정에서 전자의 외부 흐름이 전류를 형성하여 전기를 발생시킵니다.
연료전지를 이용한 발전 시스템은 크게 연료개질장치/연료전지/전력변환시스템(인버터) 세부분으로 구성됩니다.

  • 연료개질장치 : 천연가스나 메탄 등 탄화수소 연료를 수소가스로 변환시켜주는 장치
  • 연료전지 : 개질장치에서 변환된 수소가스와 공기중의 산소를 연료전지스택으로 공급하며, 공급된 수소와 산소는 연료전지스택 내에서 화학반응을 하여 전류를 발생시킴
  • 전력변환시스템(인버터) : 발생된 전류는 DC전류이며 전력변환시스템(인버터)를 통해 AC전류로 변화되어 전기장치에 공급됨

[ 개질기술 구분 및 특성 ]

연료전지 분류
연료전지 분류
구분 저온형 연료전지 고온형 연료전지
종류 직접 메탄올 연료전지 (Direct Methanol Fuel Cell, DMFC) 고체고분자 연료전지 (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC) 인산염 연료전지 (PAFC : Phosphoric Acid Fuel Cell) 응용탄산염 연료전지 (MCFC : Molten Carbonate Fuel Cell) 고체산화물 연료전지 (SOFC : Solid Oxide Fuel Cell)
작동온도 50 ~ 100℃ 50 ~ 100℃ 150 ~ 250℃ 550 ~ 700℃ 600 ~ 1000℃
전해질 고분자막 고분자막 인산수용액(H3PO4) 응용탄산염(LiCO3 등) 안정화 지르코니아 (ZO2+Y2O3)
전해질
지지체
Solid Solid Immobilized Liquid Immobilized Liquid Solid
전하전달
이온
수소이온(H+) 수소이온(H+) 수소이온(H+) 탄산이온(CO2-) 탄산이온(CO2-)
사용연료 메탄올 천연가스, LPG, 메탄올, 석탄가스 천연가스, LPG, 메탄올, 석탄가스 천연가스, LPG, 메탄올, 석탄가스 천연가스, LPG, 메탄올, 석탄가스
효율 - <40 40 ~ 45 50 ~ 60 50 ~ 60
주용도 휴대용 전원 휴대용, 가정용, 수송용 전원 중소사업소 설비, 중소사업소 설비, 대규모 발전 중소사업소 설비, 대규모발전, 이동처용 전원
특징 저온작동 고출력 밀도 저온작동 고출력 밀도 열병합대응 가능 발전효율 높음, 내부개질 및 열병합대응 가능 발전효율 높음, 내부개질 및 열병합대응 가능