Fuel Cell

연료전지 -3 차 전지 Fuel Cell

화학 전지 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

연료전지 (Fuel Cell) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Chemical Energy -> Electrical Energy H 2 O Fuel Cell Heat Electricity Fuel Air

연료전지의 작동 원리 연료 중 수소와 공기 중 산소가 전기 화학 반응에 의해 직접 발전 ① 연료극 ( 양극 ) 에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리 -> ② 수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동 -> ③ 공기극 ( 음극 ) 쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물 ( 물 ) 을 생성 ⇒ 최종적인 반응은 수소와 산소가 결합하여 전기 , 물 및 열생성

연료전지의 특징 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

연료전지 시스템의 구성 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

연료전지 관련 필요 기술

연료전지시스템 장단점 및 발전 방식 장 점 단 점 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],버너 보일러 터빈 발전기 화학에너지 열에너지 기계에너지 전기에너지 손실 손실 화학에너지 전기에너지 기존화력발전방식 연료전지발전방식

연료전지의 종류 및 특징 종류 전해질 동작 온도 촉매 이온이동 응용 / 비고 알칼리 (AFC) KOH 50~200℃ Pt, Ni OH - 우주 왕복선 등 특수목적으로 사용 중 고체 고분자형 (PEFC) Proton Exchange Membrane 30~100℃ Pt H + 자동차용 , 모바일 기기용 , 저출력 CHP 시스템 직접메탄올 (DMFC) Proton Exchange Membrane 20~90℃ Pt-Ru H + 저출력으로 자기간 이용하는 휴대용 전자시스템 , 자동차에 적합 인산형 (PAFC) H 3 PO 4 약 220℃ Pt H + 분산전원 , 다수 200 kW CHP 시스템에 사용 중 용융탄산염형 (MCFC) Proton Exchange Membrane 약 650℃ Ni, LiNi CO 3 2- 중 ~ 대규모 CHP 시스템 , 복합발전 , 열병합발전 고체산화물형 (SOFC) Solid Oxide ZrO 2 -Y 2 O 3 500~1000℃ Ni O 2- 2 kW~ 수 MW 크기 CHP 시스템에 적합 . 복합발전 , 열병합발전

연료전지 시스템의 구성도

연료전지의 연료 개질 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],제조방법 분류 핵심 기술 및 특징 화석연료에 의한 수소 제조 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],핵심 기술 : 반응기 설계 , 고순도 수소 분리 카본블랙 제조 및 회수 특징 : 다른 제조기술의 전단계 기술 화석연료의 고갈로 향후 사장될 것임 물로부터의 수소생산 ,[object Object],[object Object],[object Object],핵심 기술 : 전기분해 셀 제작 , 셀 적층 , 시스템 구성 특징 : 대량생산 용이 , 전기에너지의 비용이 높음 대체에너지를 사용함으로써 CO 2 저감 태양에너지를 이용한 수소생산 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],핵심 기술 : 광촉매 제조 , 특성 분석 , 산화 - 환원 반응 열분산 반응기 설계 특징 : 실용화에 접근한 싸이클이 없음 , 경제성 미흡 생물학적 수소생산 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],핵심 기술 : 균주 분리 및 개선 , 광합성 미생물 배양 수소생산 시스템 특징 : 대량 생산 / 기술 경제성 확보 어려움

인산형 연료전지 (PAFC) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],<UTC Power 의 200 kW 급 PAFC>

인산형 연료전지 (PAFC) ,[object Object]

알칼리형 연료전지 (AFC) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],<UTC Power 사의 AFC 시스템 > <AFC Stack>

알카리형 연료전지 (AFC) ,[object Object]

고분자 전해질형 연료전지 (PEMFC) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],< 연료전지 자동차의 개념도 > < 혼다의 PEMFC Stack> 수소 탱크 FC 시스템 냉각 장치 배터리

고분자 전해질형 연료전지 (PEMFC) ,[object Object]

PEMFC 구성 요소 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],MEA 그라파이트 분리판 개스킷

막전극접합체 (Membrane Electrode Assembly) ,[object Object],[object Object],[object Object],gPROMS 모델 MEA < 실제 MEA, Gore>

PEMFC 기체 확산층 (Gas Diffusion Layer) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Carbon Cloth, E-TEK

PEMFC 분리판 (Bipolar Plate) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],분리판의 다양한 유로 형태

PEMFC Stack ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],PEMFC Stack 개념도 Intelligent Energy 사 스택 Fuel Flow Field Plates Air MEA

용융 탄산염형 연료전지 (MCFC) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],<FCE 사의 MCFC 발전시스템 > <MCFC 의 구성 요소 > Matrix Fuel Anode Bipolar Plate Oxidant

용융 탄산염형 연료전지 (MCFC) ,[object Object]

고체산화물형 연료전지 (SOFC) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Siemens 열병합발전용 SOFC 시스템과 HPD5 와 Delta9 SOFC 스텍

고체산화물형 연료전지 연료전지 (SOFC) ,[object Object]

직접메탄올연료전지 (DMFC) ,[object Object]

직접메탄올연료전지 (DMFC) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],<DMFC 를 이용한 이동형 전원 > <DMFC Stack>

쮸부 발전의 200kW PAFC 발전기 도쿄가스의 200kW PAFC 발전기 간사이 발전소의 200KW PAFC 발전기 발 전 용 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

매직 큐브 , 한달 사용노트북 전지 , 지갑용 휴 대 용 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

휴대용 FC for Laptop Fraunhofer Miniature H Power FC for VC H Power FC for VC Laptop

가 정 용 Fuel Processor 를 이용하여 화석연료로부터 수소를 생산하고 가정에서 필요로 하는 전기와 열 공급

한국이 건조키로 한 독일 HDW 사의 214 급 잠수 연료전지를 내장해 2 주까지 물 속에 버틸 수 있다 수 송 용 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC) : 운전 속도 =80 도 C 수십 KW 급 자동차용 전원 연료 = 수소 , 천연가스 , LPG, 가솔린 등 산소 탱크 모터 디젤 발전기 연료 전지 축전지

연료전지 자동차 수소 탱크 FC 시스템 냉각 장치 배터리

미래 우주에서의 연료전지 사용 예

발전 전망 및 문제점 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

요 약 ,[object Object],[object Object],[object Object]

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