사용 및 개발중인 대체에너지의 종류 – 연료전지

개요

연료전지는 수소를 공기 중 산소와 화학반응으로 전기를 생성하는 동력원이다.

수소 외의 메탄과 천연가스 등의 화석연료를 사용하는

기체연료와, 메탄올(메틸알코올) 및 히드라진과 같은 액체연료를 사용하는 것 등

여러가지의 연료전지가 있다.

이중에서 작동온도가 300도씨 정도 이하인 것을 저온형, 그 이상의 것을 고온형이라고 한다.

또 발전효율의 향상을 꾀한 것이나.

귀금속 촉매를 사용하지 않는 고온형의 용융탄산염연료전지를

제2세대, 보다 높은 효율로 발전을 하는 고체전해질 연료전지를 제3세대 연료전지라고 한다.

원리

물을 전기분해하면 수소와 산소로 분해된다.

반대로 수소와 산소를 결합시켜 물을 만드는데 이때 발생하는 에너지를 전기 형태로 바꿀 수 있다.

연료전지의 구성은 전해물질 주위에 서로 맞붙어 있는 두 개의 전극봉으로 이루어져 있으며,

공기 중의 산소가 한 전극을 지나고 수소가 다른 전극을 지날 때

전기화학 반응을 통해 전기와 물, 열을 생성하는 원리다.

화학적 반응에 의해 전기를 발생시킨다는 점에서 배터리와 비슷하지만

연료전지는 반응 물질인 수소와 산소를 외부로부터 공급 받으므로

배터리와는 달리 충전이 필요 없고, 연료가 공급되는 한 전기를 발생시킨다.

또 연료의 연소반응 없이 에너지를 발생시키기 때문에 기존의 내연기관과 달리

황, 질소산화물 등 유독공해물질의 배출이 없고 이산화탄소 배출량도 획기적으로 줄일 수 있어

친환경적이다.

연료전지는 별도의 구동부가 존재하지 않아 소음이 없으며,

다른 에너지원에 비해 에너지 효율도 50%로 내연기관의 30%보다 높다.

현황

우리나라의 현대자동차와 일본의 Toyota사 및 Honda사는 연료전지자동차의 보급을 2015년까지,

Nissan Renault/Daimler/Ford 연합은 2017년까지 달성한다는 계획을 발표하고

해당 정부와 지역에 수소 공급 인프라를 정비해 달라는 제안서를 제출하였다.

두산중공업은 300kW급의 용융탄산염 연료전지를 개발하고 있고

포스코에너지에서는 10kW급 고체산화물 연료전지의 실용화를 서두르고 있다.

또한 고체산화물연구센터로 지정된 한국과학기술원의 연구 활동도 활발하다.

우리나라의 지원실적은 2008 ~ 2011년까지 2,123억원에 달하고,

상용화 기반 마련을 위해 가정용 연료전지 197기,

80kW급 연료전지 승용차 12대 및 200kW급 연료전지 버스 2대 시범운행중이다.

‘09년 2차 실증사업에 착수하였고 수소스테이션 8곳 운영 및 디스펜서, 수소저장용기 등의

개술개발 등을 통하여 수소경제에 대한 인프라 구축중이다.

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