1.연료전지
연료전지는 수소, 천연가스, 알코올, 휘발유, 석탄 등 연료의 화학에너지를 전기에너지로 직접 변화 시키는 고효율의 무공해 발전장치로서 대규모 발전소 건설 대안으로 차세대 분산형 에너지원이며, 미래형 초저공해 자동차 기술의 핵심이다. 주로 사용되는 곳은 가정용 전원 및 온수공급, 빌딩 및 아파트 분산형 전원 및 온수 및 식수공급비상전원, 도서지역 전원공급, 무공해 자동차 등이다.
원리
공기극(cathode)에는 산소가, 연료극(anode)에는 수소가 공급되면서 물의 전기분해 역반응으로 전기화학 반응이 진행돼 전기, 열, 물이 발생하며 연료전지 장점은 전기를 생산하는 과정에서 열도 발생하기 때문에 에너지 총효율이 휘발유 석탄 가스 등을 이용한 화력발전에 비해 높다
또 질소산화물과 이산화탄소 배출량이 석탄 화력발전에 비해 38분의 1과 3분의 1 정도고 소음도 적어 공해 배출 요인이 거의 없는 에너지 기술이며 특히 수소뿐만 아니라 천연가스, 도시가스, 나프타, 메탄올, 폐기물 가스 등 다양한 연료를 사용해 전력과 열을 생산할 수 있다는 점도 매력적이다.
연료전지의 종류
전해질 종류에 따라 연료전지를 구분
알카리
(AFC)
인산형
(PAFC)
용융탄산염형(MCFC)
고체산화물형(SOFC)
고분자
전해질형
(PEMFC)
직접매탄올
(DMFC)
전해질
알카리
인산염
탄산염
세라믹
이온교환막
이온교환막
동작온도 (℃)
100
이하
220 이하
650 이하
1,200 이하
80 이하
80 이하
효율(%)
85
70
8…(생략)
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FC: Polymer Electrolyte Membrane)
1990년대에 기술개발된 4세대 연료전지로 가정용, 자동차용, 이동용 전원으로 이용
가장 활발하게 연구되는 분야이며, 실용화 및 상용화도 타 연료전지보다 빠르게 진행
직접메탄올연료전지(DMFC : Direct Methanol Fuel Cell)
1990년대 말부터 기술개발된 연료전지로 이동용(핸드폰, 노트북 등) 전원으로 이용
고분자전해질형 연료전지와 함께 가장 활발하게 연구되는 분야
80㎾급 연료전지차(현대자동차)
1kW급 가정용연료전지
50W급 노트북용 연료전지(엘지화학)
250㎾급 발전용연료전지(Poscopower)
향후 발전전망
국내
용융탄산염형 : 대형 발전소, 대형건물 및 아파트의 분산전원용으로 이용
2009년까지 250kW급 외부개질형을 모듈화 하여 MW급 시스템을 개발할 수 있는 여건을
조성하여 실제 MW급 시스템 제작 및 운영은 발전회사에서 추진하도록 함
2007년부터 300kW급 내부개질형 MCFC 스택 및 시스템 국산화 기술개발 추진(두산중공업)
고체산화물형 : 효율이 가장 우수한 연료전지로, 최근에 소중대형으로 모든 분야에
이용가능한 것으로 알려져 있으나 다른 연료전지에 비해 기술이 뒤쳐짐
2006년부터 5㎾급을 기술개발하여 가정용으로 실용화 모색 및 용량확대를 통하여 대형
발전용으로 연구 추진
고분자전해질형 : 가정용, 이동용, 자동차용 등으로 이용하며, 최근에 가장 진보된
기술로 가정용으로 기술개발하여 보급
1㎾급 가정용 연료전지 모니터링사업 및 보급을 통하여 상용화를 위한
저가격화 실현 및 부품의 국산화율을 증대시켜 관련 산업 육성
80kW급 승용차 및 200㎾급 버스의 모니터링사업 및 보급을 통하여 경제성
확보 및 관련 부품산업 육성, 수소인프라 구축 등을 추진
직접메탄올형: 최근 휴대용 및 소형카트용 등으로 연구개발 중
우리나라는 IT기술 강국면모를 살려