사업소개
Business Introduction연료전지 주택이란
연료전지 발전이란?
- 수소와 산소가 갖고 있는 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 직접 전기에너지로 변환시켜 발전하는 방식입니다.
- 연료전지는 크게 연료극(양극, Anode), 공기극(음극, Cathode) 및 전해질부로 나누어지는데 공기극(음극, Cathode)에는 산소가 연료극(양극, Anode)에는 수소가 공급되면서 물의 전기분해 역반응(발열반응)으로 전기화학 반응이 진행되면서 전기,열,물이 발생되게 됩니다.
- 주택용 연료전지 설비의 경우 수소원으로 도시가스를, 산소원으로 공기 중의 산소를 사용하여 전기와 열을 동시에 생산합니다.
연료전지의 전기발생 원리
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연료전지 발전시스템 구성도
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시스템구성
- 개질기(Reformer) : 화석연료(천연가스, 메탄올, 석유 등)로 부터 수소를 발생시키는 장치시스템에 악영향을 주는 황(10ppb이하), 일산화탄소(10ppm이하) 제어 및 시스템 효율향상을 위한 compact가 핵심기술
- 스택(Stack) : 원하는 전기출력을 얻기 위해 단위전지를 수십장, 수백장 직렬로 쌓아 올린 본체단위전지 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
연료전지 주택이란?
- 연료용가스에 포함되어있는 수소와 대기중의 산소를 반응시켜 전기와 열을 생산해내는 연료전지를 이용하여 전기뿐만 아니라 급탕과 난방에도 이용하는 주택입니다.
- 가구당 지원규모는 1kW이하이며, 약 2㎡의 설치면적이 필요합니다.
연료전지 특징
- 발전효율이 30~40%이며, 열병합발전 시 80% 이상 가능합니다.
- 도시가스, LPG, 바이오가스 등 다양한 연료사용이 가능합니다.
- 발생되는 열을 활용하여 난방 및 온수에 사용 가능합니다.
- 종래의 발전소에서 송전받는 방식(열 손실, 송전 손실 발생)에 비해 친환경적이며 에너지효율이 높습니다.
- 가정용 이외에 노트북, 자동차, 대규모 발전 등 다양한 분야에 적용 가능합니다.
- 날씨와 계절에 상관없이 전기와 열을 생산 가능합니다.
- 전기 사용량이 많은 주택일수록 절감효과가 큽니다.
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연료전지의 종류
전해질 종류에 따라 연료전지를 구분
| 구분 | 알카리 (AFC) | 인산형 (PAFC) | 융융탄산염형 (MCFC) | 고체산화물형 (SOFC) | 고분자 전해질형 (PEMFC) | 직접매탄올 (DMFC) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 전해질 | 알카리 | 인산염 | 탄산염 | 세라믹 | 이온교환막 | 이온교환막 |
| 동작온도(˚C) | 100이하 | 220이하 | 650이하 | 1,200이하 | 80이하 | 80이하 |
| 효율(%) | 85 | 70 | 80 | 85 | 75 | 40 |
| 용도 | 특수용 | 중형건물(200kW) | 중·대형건물(100kW~MW) | 소·중·대용량 발전(1kW~MW) | 가정·상업용(1~10kW) | 소형이동(1kW이하) |
| 선진수준 | 우주선 | 200kW | MW이상 | MW이상 | 1~10kW보급중 | 500W |
| 국내수준 | - | 50kW | 250kW | 1kW | 3kW | 50W |
- AFtC(Alkaline Fuel Cell), PAFC(Phosphoric Acid FC), MCFC(Molten Carbonate), SOFC(Solid Oxide), PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane), DMFC(Direct Methanol) → 순서대로 기술발전 단계임
설치효과
- 설치효과는 설치장소 및 환경 등 조건에 따라 달라질 수 있으니, 참여기업에 문의하여 상담을 받으시길 권장합니다.