#13 연료전지의 종류와 특성
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2020.07.13 / 825관련링크
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안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는
(주)케이워터크레프트입니다.
지난 시간에는 실생활 속 수전해에 관하여 알아보았는데요.
오늘은 연료전지의 종류와 특성에 대해 알아보겠습니다.
앞서 알아봤듯이 연료전지(Fuel Cell)란 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜
전기에너지를 발생시키는 장치입니다.
이 화학 반응은 촉매층내에서 촉매에 의하여 이루어지며
일반적으로 연료가 계속적으로 공급되는 한 지속적으로 발전이 가능합니다.
전지와의 비교를 통해 더 자세히 알아보자면,
전지는 닫힌 계에 화학적으로 전기에너지를 저장하는 반면
연료전지는 연료를 소모하여 전력을 생산합니다.
또한 전지의 전극은 반응을 하여 충전/ 방전 상태에 따라 바뀌지만,
연료전지의 전극은 촉매작용을 하므로 상대적으로 안정된 상태입니다.
연료와 산화제로는 여러 가지를 이용할 수 있습니다.
수소 연료전지는 수소를 연료로, 산소를 산화제로 이용하며,
그 외에 탄화수소, 알코올 등을 연료로,
공기, 염소, 이산화염소 등을 산화제로 이용할 수 있습니다.
오늘은 연료전지 중에서도 수소연료전지의 종류와 그 특성에 대해 알아보겠습니다.
1. 연료전지의 종류
수소연료전지는 수소와 산소를 사용하는 것으로서,
수소와 산소가 반응하여 물이 만들어지는 반응을 이용합니다.
(1) PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, 양성자 교환 막 연료전지)
고분자 전해질 막 연료전지로도 알려진
양성자 교환 막 연료전지는
고정 연료전지 응용 및 휴대용 연료전지 응용뿐만 아니라
수송 응용을 위해 주로 개발되고 있는 연료전지의 한 유형입니다.
(2) SOFC(고체산화물 연료전지)
SOFC(고체산화물 연료전지)는 연료 산화로부터 직접 전기를 생산하는 전기 화학 변환 장치입니다.
연료 전지는 전해질 재료로 특징되는데요,
SOFC는 고체산화물 또는 세라믹 전해질을 갖습니다.
2. 연료전지의 특성
(1) PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, 양성자 교환 막 연료전지)
수소이온을 투과시킬 수 있는 고분자막을 전해질로 사용하는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)는
다른 형태의 연료전지에 비하여 전류밀도가 큰 고출력 연료전지로서,
100℃ 미만의 비교적 저온에서 작동되고 구조가 간단합니다.
또한, 빠른 시동과 응답특성, 우수한 내구성을 가지고 있으며
수소 이외에도 메탄올이나 천연가스를 연료로 사용할 수 있어
자동차의 동력원으로서 적합한 시스템입니다.
이와 같은 PEMFC는 무공해자동차의 동력원 외에도
분산형 현지설치용 발전, 군수용 전원, 우주선용 전원 등으로 응용될 수 있는 등
그 응용범위가 매우 다양합니다.
(2) SOFC(고체산화물 연료전지)
고체산화물 연료전지는 지르코니아 등 수소 혹은 산소 이온의 통과가 가능한
고체산화물을 전해질로 사용하는 연료전지입니다.
따라서 연료의 융통성, 비 귀금속 촉매, 완전한 고체상의 전해질 등의 장점을 가지고 있습니다.
하지만 고온에 따른 시스템의 복잡성 증가, 고온 밀폐의 어려움,
상대적으로 고가인 전지요소와 재료 비용 등의 단점도 있습니다.
참고문헌.
고체산화물 연료전지(SOFC)의 국내외 동향(송근수)
미래 항공용 고체산화물 연료전지(SOFC) 성능향상 연구동향(한창환, 김근배)
http://www.horizonfuelcell.co.kr
오늘은 연료전지의 특성과 종류에 대해 알아보았습니다.
다음 시간에는 연료전지 실용화의 과거에 대해 소개해드리겠습니다.
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