강의노트 연료전지의 개요

연료전지의 개요

연료전지 발전의 기존발전원과의 가장 큰 차이점은 기존의 발전원이 기계적인 에너지를 전기적인 에너지로 변환하는 교류발전기에 의하여 전기를 발생하는 반면, 수소와 산소의 화학반응을 통하여 직접 전기를 생산한다는 것이다. 따라서 기계적인 부분이 전혀 없이 소음이나 진동이 없고, 정적이며, 효율도 상대적으로 높다고 할 수 있다.

연료전지의 연료인 수소는 통상 천연가스, 메탄올, LPG(액화 천연가스, Propane gas), 나프타, 등유, 석탄 가스화 가스 로부터 개질기를 통하여 취득하여 사용하며, 발전효율이 약 40-60% 정도로 기존의 화석연료 발전 대비 높은 수준이며 여기에 반응작용에서 배출되는 폐열을 이용하하여 열병합 발전을 할 경우 종합효율을 최대 80%까지 높일 수 있다.

또한 발전에 관련된 화학반응에 수반하는 배출물이 물밖에 없어 친 환경적인 에너지원으로서 각광받고 있어, 가정이나 수요처에 직접 설치하는 무공해 에너지원으로 볼 수 있다.

연료전지는 1960년부터 미국에서 우주용으로 본격적으로 개발되기 시작하여, 현재는 고온형 연료전지는 대부분 발전용으로 개발되고 있고 저온형 연료전지는 분산발전, 연료전지 자동화, 휴대폰 등 정보기기에 까지 응용분야가 확대되고 있다.

연료전지의 분류

연료전지는 전해질, 사용연료, 동작온도 등에 따라 다음과 같이 분류된다. 고온형은 대부분 발전용으로 개발되고 저온형은 분산 발전, 연료전지 자동차, 휴대폰 등 정보기기에까지 응용 분야가 확대되고 있다.

고온형

• 용융 탄산형 연료전지 (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC),
• 고체 산화물형 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)

저온형

• 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)
• 직접 메탄올형 연료전지((Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)
• 알카린형 연료전지(Alkaline Fuel Cell, AFC)
• 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC) 연료전지