연료전지란!!!
※ 연료전지란?
연료전지는 연료기체가 소유하고 있는 화학에너지를 전기화학반응 의해 직접 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환장치로써, 실제적인 실험은 1839년 영국의 W.R.Grove 에 의해 그 가능성이 보여졌다. 연료전지는 반응을 일으킬 연료와 산화제인 공기를 필요에 따라 전극에 공급하면서 발전한다는 점이, 전극에 저장된 아연과 같은 활성화된 매질을 소모하면서 전기를 발생시키는 일반전지와는 근본적으로 전혀 다른 종류의 발전 장치이다. 연료전지의 발전 기술은 수소, 메탄, 도시가스와 같은 탄화수소계열의 연료가 갖는 화학에너지를 연소과정을 거치지 않고 전기 화학반응에 의하여 전기에너지로 직접 변환시키는 고효율의 최첨단 발전방식이다.
※ 연료전지의 특징
-. 고효율 발전: 연료전지
발전 시스템은
연료의 연소과정과
열에너지를 기계적에너지로
변환시키는 과정이
없어 기존화력발전보다
발전효율이 10 - 20 % 정도 높아진다.
-. 열병합
발전: 발전과정에서 발생되는
반응열을 회수하여
빌딩이나 병원 등 주거지역의 난방, 온수공급, 또는 산업공정열로 이용 할 수 있다.
-. 무공해
발전: 연료전지는 연료로써
화석연료를 사용하므로
개질기에 의한 조작이 반드시
필요하다. 이 경우 탈황, 분진제거를 충분히
할 수 있어서 SOx와 분진의 방출은
거의 없다.
-. 설치의
간편성
-. 연료의
다양성: 신뢰도가 중요시
되는 특수목적용으로
순수소가 사용되나
일반전력 공급용으로는 비교적
가격이 저렴한
탄화수소계열의 연료가
모두 사용이
가능하다.
-. 부지선정의
용이성: 대용량 발전설비의
건설에서도 비해요인이
없으므로 도심지
속에서의 건설이
가능하고, 다른 발전방식에
비해 소요면적이
적으며 지속적인 냉각수
공급이 불필요하기
때문에 발전소용
부지의 선정이
용이하다.
-. 저소음, 저진동
: 연료전지 본체발전기에는
기계적 구동부분이
없고, 가스공급기등에 약간의
소음,진동 등이 있을 뿐이므로
기계식의 발전기와는
비교도 안될 정도로 적다.
※ 연료전지의 원리
연료전지의 원리는 물의 전기분해에 반대되는 반응, 즉 수소와 산소를 반응시켜 전기와 물을 발생시키는 것으로써 수소는 천연가스, 석탄으로부터 개질하여 얻고, 산소는 공기로부터 얻을 수 있다. HMC에서는 메탄올을 원료로 하는 연료 개질 시스템을 사용 연구중이다. 연료전지의 기본 구조는 이온전도성을 갖는 전해질을 사이에 두고 양쪽에 두 개의 다공질 전극을 갖는 형태로 되어있다.
Cathde 반응 : 1/2 O2(air) + 2H+ +2e- → H2O
Anode 반응 : H2 → 2H+ +
2e-
전체반응 : H2 + 1/2O2 → H2O + 전기에너지 + 열
연료에 포함된 수소는 전극을 통과하여 촉매 처리된 표면에서 수소 양이온(H+) 과 전자
(e-) 로 분리되며 양이온은 전해질을 통과하여 산소가 포하된 공기가 공급되는 전극으로
움직여 반응하면서 부수적으로 물을 생성하며 전자는 전극에 연결된 외부 회로를 통하여
산소측 전극으로 움직이면서 직류전류가 흐르게 된다. 따라서 이런 과정을 통하여 반응열
이 발생되기 때문에 필요에 따라 전기와 열을 동시에 이용할 수 있는 장점이 있다.
이때의 열에너지는 가습기를 통해서 satck내에 들어가는 H2와 O2(air)에 수분을 공급하여 주는 역할을 함.
용어정리는 다음편 자료에…….