양극 (음극):

음극 (음극):

양성자 교환막은 양성자만 전달할 수 있기 때문에 수소 이온 (양성자) 은 양성자 교환막을 통해 음극에 직접 도달할 수 있고 전자는 외부 회로를 통해서만 음극에 도달할 수 있다. 전자가 외부 회로를 통해 음극으로 흐를 때 직류 전기가 발생한다. 양극을 참고로 할 때 음극 전위는 1.23V 입니다. 즉, 각 단량체 배터리의 발전 전압 이론 상한선은 1.23V 이며, 부하가 연결되면 출력 전압은 출력 전류 밀도 (보통 0.5-/KLV) 에 따라 달라집니다 출력 전압이 실제 부하 요구 사항을 충족하는 연료 전지 스택 (힙) 은 여러 개의 단일 배터리 스택으로 구성될 수 있습니다. 양성자 교환막 연료 전지는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 그 발전 과정은 수소산소 연소를 포함하지 않기 때문에 카노 순환의 제한을 받지 않고 에너지 변환율이 높다. 발전 과정은 오염이 없고, 발전기는 모듈화되고, 신뢰성이 높으며, 조립유지 보수가 편리하고, 일할 때 소음이 없다. 따라서 양성자 교환막 연료 전지 전원은 깨끗하고 효율적인 녹색 전원입니다.

일반적으로 양성자 교환막 연료 전지의 작동에는 일련의 보조 설비와 함께 발전 시스템을 구성해야 한다. 양성자 교환막 연료 전지 발전 시스템은 원자로, 수소산소 공급 시스템, 수열 관리 시스템, 전기 변환 시스템, 제어 시스템으로 구성되어 있다. 원자로는 발전 시스템의 핵심이다. 발전 시스템이 가동될 때 반응가스 수소와 산소는 각각 조절 밸브와 가습기 (가습 및 난방) 를 거쳐 원자로에 들어가 직류를 발생시켜 전압 조절과 변환 후 부하를 공급한다. 원자로가 작동할 때 수소산소반응에 의해 생성된 물은 음극 과잉의 산소 (공기) 에 의해 흘러간다. 반응하지 않은 (과도한) 수소와 산소가 원자로에서 흘러나온 다음 탄산음료 분리기에 의해 탈수되어 순환펌프에 의해 회수되거나 개방공간의 공기로 직접 배출될 수 있다. 양성자 교환막 연료 전지 원자로의 정상적인 작동을 보장하기 위해, 일반적으로 원자로, 수소산소 처리 시스템, 수열 관리 시스템, 해당 제어 시스템 메카트로닉스, 양성자 교환막 연료 전지 발전기가 형성된다. 서로 다른 부하와 환경 조건에 따라 수소산소 저장 시스템, 여열 처리 시스템, 전력 변환 시스템을 구성하여 메카트로닉스 (Mechanism Integration) 를 통해 양성자 교환막 연료 전지 발전소를 구성할 수 있다.

일반적으로 양성자 교환막 연료 전지 발전소는 양성자 교환막 연료 전지 발전기, 수소 및 수소 저장 장치, 가스 공급 보장 시스템, 수소 안전 모니터링 및 배출 장치, 냉각 탱크 및 폐열 처리 시스템, 발전소 전기 시스템 및 자동 제어 시스템으로 구성됩니다.

수소 저장 장치는 발전기에 수소를 공급하는데, 그 매장량은 부하에 필요한 발전량에 따라 결정된다. 수소 저장 방식에는 기체 수소 저장, 액체 수소 저장, 고체 수소 저장 등이 있으며, 그에 상응하는 수소 저장 물질도 많은데, 주로 발전소의 환경 조건과 기술 경제 지표에 의해 결정된다. 수소 저장은 양성자 교환막 연료 전지 발전소 건설의 핵심 문제 중 하나이며, 수소 저장 방법과 수소 저장 물질의 선택은 전체 발전소의 안전과 경제성과 관련이 있다. 가스 공급 보장 시스템은 양성자 교환막 연료 전지를 지상 개방 공간 (예: 연료 전지 전기 자동차) 에 적용하는 데는 문제가 되지 않지만 지하공사나 폐쇄공간의 응용에는 매우 중요한 문제이다. 입구가 어떻게 설정되었는지는 반드시 엄격하게 논증해야 한다. 수소 안전 모니터링과 배출 장치는 수소 발전소 특유의 문제이다. 수소는 가장 가벼운 가연성 폭발성 가스이기 때문에 수소 저장 장치, 파이프, 밸브 액세서리, 양성자 교환막 연료 전지 원자로 및 원자로의 예정된 배출로 인해 수소 누출이 발생할 수 있습니다. 발전소 공간에 축적된 수소 농도가 폭발 한계를 초과하는 것을 막기 위해서는 실시간 탐지, 경보 및 배출이 필요하다. 수소 안전 모니터링 및 배출 제거 장치는 수소 센서, 모니터링 경보기, 배기 팬, 파이프 및 수소 제거기 등으로 구성됩니다. 센서는 발전소 공간의 가장 높은 위치에 설치해야 합니다. 냉각 탱크 또는 폐기물 열처리 시스템은 양성자 교환막 연료 전지 발전기의 작동으로 인한 열을 흡수하거나 처리하여 발전소 환경이 과열되지 않도록 합니다. 양성자 교환막 연료 전지 발전소의 여열을 재활용하여 공사 제습, 에어컨, 난방, 오염 제거 등 연료의 이용 효율을 크게 높여 좋은 개발 응용 전망을 가질 수 있다. 프로젝트의 전체 전원 공급 방식 및 구조에 따라 전기 시스템은 양성자 교환막 연료 전지 발전기에서 생성된 전기를 처리한 후 전력망과 병렬로 작동하거나 직접 부하에 전원을 공급합니다. 여기에는 전력 흐름, 스위치 장비, 다이얼 및 릴레이 보호가 포함됩니다. 양성자 교환막 연료 전지 발전소를 이용하여 공사 비상 전력망의 다중 전력 분산 전원 공급 모드를 실현할 수 있기 때문에 전기 및 배전 시스템은 심도 있는 연구가 필요한 문제이다. 발전소 자동화 시스템은 컴퓨터 매개변수 감지 및 조정 제어를 기반으로 양성자 교환막 연료 전지 발전소의 정상적이고 안정적인 작동을 보장하는 자동화 장치입니다. 일반적으로 분산 제어 시스템 (DCS) 또는 필드 버스 제어 시스템 (FCS) 을 사용해야 합니다. 주요 장비에는 현장 스마트 미터 또는 센서, 트랜스미터, 통신 버스 및 컨트롤러가 포함되며 엔지니어링 제어 센터와의 네트워크 통신을 위한 인터페이스가 제공됩니다. 주요 기능으로는 매개변수 감지, 표시, 경고, 기록 데이터 저장소, 문제 해결, 사고 리콜, 운영 지침, 출력 제어 및 보호, 데이터 정보 관리 등이 있습니다. 양성자 교환막 연료 전지 발전소 정보화와 지능화의 핵심이다. 지금까지 가장 많이 사용된 양성자 교환막은 여전히 미국 듀폰사의 나피온 양성자 교환막으로 양성자 전도율이 높고 화학적 안정성이 좋다는 장점을 가지고 있다. PEMFC 는 대부분 Nafion 과 같은 퍼플 루오로 술폰산 막을 사용하며, 국내에서 PEMFC 조립에 사용되는 PEM 은 주로 수입에 의존하고 있습니다. 그러나 Nafion 양성자 교환막에는 여전히 다음과 같은 단점이 있다. (1) 제작이 어렵고 비용이 많이 든다. 퍼플 루오로 물질의 합성과 술 폰화는 매우 어렵다. 성막 과정의 가수 분해와 술 폰화는 중합체를 분해하기 쉽고 성막난으로 인해 비용이 많이 든다. (2) 온도와 수분 함량에 대한 요구가 높고, Nafion 시리즈 필름의 최적 작동 온도는 70 ~ 90 C 입니다. 이 온도를 초과하면 Nafion 시리즈 필름의 수분 함량과 전도율이 급속히 떨어지면서 전극 반응 속도의 향상과 작업 온도를 적절히 높여 촉매제 중독을 극복할 수 있다. (3) 메탄올과 같은 일부 탄화수소는 침투성이 뛰어나 직접 메탄올 연료 전지의 양성자 교환막 (DMFC) 에는 적용되지 않는다.

Nafion 막의 가격은 평방미터당 약 600 달러로 킬로와트 120 달러 (배터리 전압당 0.65V) 에 해당한다. 연료 전지 시스템에서 막 비용은 총 비용의 거의 20 ~ 30% 를 차지한다. 가능한 한 빨리 연료 전지의 상용화를 실현하기 위해 양성자 교환막의 가격을 낮추는 것이 시급하다. 캐나다 Ballard 는 양성자 교환막 분야에서 매우 훌륭하게 해내어 교환막 상업화의 희망을 보여 주었다. 연구 계획에 따르면, 그 3 세대 양성자 교환막 BAM3G 는 일부 불화술산 양성자 교환막이다. 데모 수명은 4500h 를 넘어 입방미터당 50 달러로 킬로와트 10 달러 (배터리 전압당 0.65V) 에 해당합니다.

세계에서 가장 큰 양성자 교환막 연료 전지 시범 발전소가 화남공대에 건설되었다. 연료전지자동차는 전기자동차의 일종으로 자동차 오염과 자동차의 석유 의존도를 해결하는 가장 좋고 최종적인 해결책으로 여겨진다. 연료전지의 화학반응 과정은 유해물질을 생산하지 않고 소량의 수증기만 배출하며 내연 기관보다 에너지 변환 효율이 2~3 배 높기 때문이다. 이런 배터리를 장착한 자동차는 주유처럼 수소를 가득 채우면 계속 주행할 수 있다.

자동차 외에도 연료 전지는 교통 군사 통신 등 분야에서도 광범위한 응용 전망을 가지고 있다. 선진국들은 이 기술의 연구개발에 막대한 인력과 물력을 투입했고, 우리나라는 연료전지에 종사하는 연구기관이 30 여 개이다.

여기에는 화남 이공대가 포함된다. 왜 세계 최대의 시범 발전소를 건설해야 하는가? 세준은 기자들에게 "시범은 신기술의 상업화에 필요한 단계이다" 고 말했다. 연료 전지 기술의 점진적인 확대는 많은 난제를 포함한다. 일정한 생산능력 논증에 도달해야만 기술이 성숙해야 최종적으로 상용할 수 있다. 시범 발전소를 건설하는 것은 양성자 교환막 연료 전지라는 새로운 에너지 기술을 대중에게 보여주기 위해서일 뿐만 아니라, 이 기술의 실현 가능성을 테스트하고, 이 기술의 문제점과 개선 방법을 파악하기 위한 것이다. 발전소가 커질수록 건설의 난이도가 커질수록 문제도 점점 더 분명해질 것이다. "

시범발전소는 24 시간 운행할 수 있으며, 생성된 전류는 학교의 380V 저전압 전력망으로 직접 전달될 수 있다. 전체 부하에서는 발전소 근처의 호화준 5 성급 호텔인 화공 국제 학술센터의 정상 운행을 만족시킬 수 있다. 시범발전소의 부산물인 온수는 섭씨 약 50 도로 생활온수에 적합하다. 열과 전기가 모두 충분히 활용되면 연료 전지 발전소의 에너지 활용률이 90% 에 이를 것이다. " 리아 shijun 소개 했다.

시범발전소에서 천연가스는 먼저 수소로 전환되고 수소는 연료전지 발전기에 들어가 전류와 온수를 생산한다.

화남공대가 개발한 수소공예는 천연가스 수소 효율이 2.0 에 육박하는 것으로 알려졌다. 즉 1 세제곱미터 천연가스는 수소가 거의 2 세제곱미터에 육박하여 국내 일부 동종 수소보다 20 ~ 30% 높은 것으로 알려졌다. 발전량은 천연가스 직접 연소발전보다 최소 30% 높고 오염물 배출은 전년 대비 60% 감소했다. 연료 전지 발전의 고효율과 저배출의 장점을 충분히 보여 주었다. 연료 전지 기술은 이미 수십 년 동안 개발되었지만, 아직 광범위하게 보급되지는 않았다. 안정성과 내구성 문제 외에도 비용이 많이 드는 것도 상업화의 병목이다.

이세준은 기자들에게 외국 양성자 교환막 연료 전지의 가격이 킬로와트 당 7 만원에 달한다고 말했다. 자동차 한 대에 50 킬로와트의 배터리 시스템을 설치하는데, 광전지 한 대에 350 만 원이 들 것이다. 따라서 기술 공관과 동시에 연료 전지 비용을 효과적으로 낮추는 방법은 과제조의 중요한 연구 내용이다.

각종 신기술의 사용으로 화남공대에서 개발한 연료전지 비용은 이미 킬로와트당 6000~7000 위안으로 낮아져 국제시장 가격의110 에 불과하다.

"이 비용은 전통적인 발전 기술에 비해 여전히 높지만 태양열 등 다른 새로운 에너지원에 비해 훨씬 싸다." 리아 오 shijun 계정을 계산 합니다. 킬로와트 당 6000 위안으로 계산하면 연료 전지 자동차의 비용은 여전히 싸지 않다. 그러나 이에 비해 수소는 휘발유보다 훨씬 싸다!

연료 전지의 개발 이용을 촉진하기 위해 우리나라는 연료 전지 자동차 한 대를 구입하여 30 만 위안을 직접 보조하는 보조금 정책을 내놓았다. 게다가, 연료전지가 대규모로 생산된 후, 원가에는 여전히 많은 하강 공간이 있다. 한편, 많은 정부는 연료 전지가 대규모로 상업화되면 곳곳에 수소역을 건설하는 것은 문제가 되지 않을 것이며, 연료 전지가 일반인의 집에 들어가는 것은 그리 멀지 않을 것이라고 말한다. (빌 게이츠, 연료전지, 연료전지, 연료전지, 연료전지, 연료전지, 연료전지)

최근 몇 년 동안 발전소 건설을 순조롭게 완성하는 것 외에도 화남공대는 양성자 교환막 연료 전지의 핵심 기술 공관에서도 높은 분산 고활성 촉매제 제비 기술, 조명 아래 직접 코팅제비 막 전극 기술, 저백금 촉매제 준비 기술, 초저 부하제비 막 전극 기술 등 일련의 중요한 성과를 거두었다. 과제팀 * * * 연료전지 핵심 기술특허 8 개, 허가 4 개, 국제발명특허 1 항목 신청.

다음 작업에 대해 이야기할 때, 이세준은 "광저우 현대산업기술연구원의 플랫폼을 이용하여 연료전지 산업화를 전개하고 연료전지 백업 전원, 기지국 통신전원, 가정용 열병합 시스템 등 계열 제품 개발에 주력할 것" 이라고 말했다. 우리는 연료 전지의 비용을 더욱 낮추고 광동성의 연료 전지 기술의 발전과 상업화를 촉진하기를 희망합니다. "