연료전지

연료전지는 물의 전기 분해 반응의 역반응으로, 연료의 화학 에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 에너지 변환 장치이다.

 

연료전지의 발전원리

연료중 수소와 공기중 산소가 전기화학 반응에 의해 직접발전

① 연료극(anode)에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리
② 수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동
③ 공기극(cathode))쪽에서 산소이온과 수소이온이
만나 반응생성물(물)을 생성
⇒ 최종적인 반응은 수소와 산소가 결합하여 전기, 물 및 열 생성
 

연료전지의 종류

종류 전해질 작동온도 용도
알칼리 연료전지
(AFC)
KOH 수용액 60-90 특수용
고분자전해질 연료전지
(PEMFC)
이온전도성 고분자
(Nafion)
70-90 건물용 (1~10 kW)
수송용 (80~150 kW)
직접 메탄올 연료전지
(DMFC)
이온전도성 고분자
(Nafion)
60-120 소형/이동전원용 (1kW 이하)
인산형 연료전지
(PAFC)
인산
(H3PO4)
~220 중형건물 (200 kW)
용융탄산염 연료전지
(MCFC)
용융탄산염
(Li2CO3+K2CO3)
~650 중대형건물/발전용
(100 kW~MW)
고체 산화물 연료전지
(SOFC)
세라믹 (ZrO2/Y2O3) ~1000 소/중/대용량 발전
(1 kW~MW)
 

연료전지의 응용 분야

80 kW급 수소연료전지차
(현대자동차)
1 kW급 가정용 연료전지
(GS 퓨엘설, Fuel Cell Power, 효성 등)
   
20-50 W급 노트북 전원용 연료전지
(LG화학, 삼성SDI 등)
250 kW급 발전용 연료전지
(Posco Power, 두산중공업 등)