연료전지

선진국들은 대형 연료 전지 개발을 중점 연구 프로젝트로 삼았고, 기업도 연료 전지 기술 개발에 거액을 투자했다. 현재, 이미 많은 중요한 성과를 거두었으며, 연료 전지를 발전과 자동차에 광범위하게 응용하여 전통적인 발전기와 내연 기관을 대체할 것이다. 이 중요한 신형 발전 방식은 대기오염을 크게 줄이고 전기망 전력과 피크 조절 문제를 해결할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 2MW, 4.5MW, 1 10MW 연료 전지 발전 설비가 상업화 생산에 들어갔고, 일부 선진국들은 다양한 등급의 연료 전지 발전소를 건설했다. 연료 전지의 발전과 혁신은 100 년 전 내연 기관이 인력을 대체한 기술 돌파로 인한 산업혁명과 같이, 컴퓨터의 발명과 보급이 인력의 계산, 그림, 문서 처리를 대체하는 컴퓨터 혁명과 같다. 인터넷 통신의 발전은 사람들의 생활 습관을 바꾸는 정보 혁명이다. 연료 전지는 효율적이고 오염되지 않으며 건설주기가 짧고 유지 보수가 쉬우며 비용이 적게 드는 잠재력은 2 1 세기에 새로운 에너지와 친환경 녹색 혁명을 폭발시킬 것이다. 현재 북미, 일본, 유럽에서는 연료 전지 발전이 추월하는 추세로 산업 규모 적용 단계에 빠르게 진입하고 있으며, 2 1 세기에는 화력, 수력, 원자력에 이어 4 세대 발전 방식이 될 예정이다. 외국에서의 연료 전지 기술의 급속한 발전은 반드시 우리의 주의를 불러일으켜야 하며, 지금은 에너지와 전력 공업이 직면해야 할 과제가 되었다. 인산 연료 전지 (PAFC) 연료 전지

1973 세계 석유 위기와 미국 PAFC 개발의 영향을 받아 일본은 다양한 유형의 연료 배터리를 개발하기로 했다. PAFC 는 NEDO 에서 개발한 대규모 에너지 절약 발전 기술입니다. 198 1 년 이후 1000kW 현장 PAFC 발전기를 개발해 왔습니다. 1986 년 200kW 야전발전기를 개발해 외진 지역의 PAFC 발전기나 상업용으로 적용했습니다. 후지 모터는 일본 PAFC 배터리 팩의 최대 공급업체입니다. 1992 년 말까지 회사는 국내외에 17 대의 PAFC 데모 장치를 제공했다. 1997 년 3 월 후지 모터는 분산 5MW 장비의 작동 연구를 완료했습니다. 현장 설비로서 이미 50kW, 100kW, 500kW 등 88 종의 설비가 가동되고 있습니다. 다음 표는 후지 모터사가 제공하는 발전 설비의 운행을 보여줍니다. 1998 까지 부분적으로 40,000 시간의 목표 수명을 초과했습니다. 1970 년대 후반부터 도시바는 분산 연료 전지 개발을 중심으로 1 10MW 기계와 200kW 기계를 시리즈화했다. 1 10MW 발전기는 세계 최대 연료 전지 발전 설비이다. 1989 부터 도쿄전력회사 오정화력발전소에 건설되었습니다. 3 월 초 발전에 성공한 후 5 년여의 현장 테스트를 거쳐 6 월 1965438 까지 누적 운행시간이 20,000 시간을 넘었다. 소형 야전 연료 전지 분야에서 1990 년 도시바와 미국 IFC 는 ONSI 회사를 설립하여 야전 연료 배터리를 상용화한 뒤 야전형 200kW 장비' PC25' 시리즈를 전 세계에 판매하기 시작했다. PC25 시리즈 연료 배터리는 199 1 연말부터 1998 년 4 월까지 운행되며, * * * 전 세계에 174 대를 판매한다. 이 가운데 미국의 한 회사에 설치된 1 호기와 일본 오사카 시 미천센터에 설치된 오사카 가스회사 2 호기는 연이어 4 만 시간을 넘어섰다. 연료 전지의 수명과 신뢰성 측면에서 40000h 의 누적 가동 시간은 연료 전지의 장기 목표입니다. 도시바 ONSI 는 이미 공식 상용 기계 PC25C 개발을 완료하고 시장에 진출했다. PC25C 는 2 1 세기 신 에너지 선봉장으로 일본 국제무역공업상을 수상했다. 연료 전지의 상업화부터 이 설비는 선진적이고 믿을 만하며 우월한 친환경 설비로 평가되었다. 제조 비용은 킬로와트/3,000 달러이며, 최근 출시되는 상용 PC25D 장비 비용은 1.500 달러/킬로와트로 떨어질 것이며, 부피는 PC25C 보다 1/4 감소, 품질은/kloc-0 에 불과합니다 내년 200 1 국내에는 최초의 PC25C 연료전지발전소가 도입될 예정이며, 주로 일본 MITI(NEDO) 가 출자해 국내 최초의 연료전지발전소가 될 예정이다. PAFC 는 중간 저온 연료 배터리 (작동 온도 180-2 10℃) 로 발전 효율, 청결, 소음 없는 특성뿐만 아니라 대부분의 열을 온수로 회수할 수 있습니다. 다음 표는 고급 ONSI PC25C 200kWPAFC 의 주요 사양을 보여줍니다. PAFC 는 원래 발전소의 봉곡 전력 균형을 통제하기 위해 개발되었지만 최근에는 아파트, 쇼핑몰, 병원, 호텔 및 기타 지역에 전력과 열을 공급하는 중앙 집중식 전력 시스템으로 주력해 왔습니다. PAFC 는 발전소에 두 가지 상황이 있다: 10-20MW 용량의 분산 발전소, 배전 스테이션 설치; 중앙 발전소는 100MW 보다 용량이 크며 중형 화력 발전소로 사용할 수 있습니다. PAFC 발전소는 일반 발전소에 비해 발전 부하가 상대적으로 낮더라도 높은 발전 효율을 유지한다는 장점이 있습니다. 모듈식 구조로 인해 현장 설치가 간단하고 시간이 절약되며 발전소 확장이 용이합니다. 양성자 교환막 연료 전지 (PEMFC) 의 유명한 캐나다 Ballard 는 PEMFC 기술의 글로벌 리더입니다. 현재 그 응용 분야는 차량에서 고정발전소에 이르기까지 자회사인 BallardGenerationSystem 은 제로 배출 PEMFC 의 개발, 생산 및 시장화의 세계 선두주자로 꼽힌다. BallardGenerationSystem 의 초기 제품은 250kW 의 연료 전지 발전소로, 기본 구성 요소는 Ballard 연료 전지로 수소 (메탄올, 가스 또는 석유에서 얻음) 와 산소 (공기에서 얻음) 를 이용하여 전기를 생산하며 연소할 필요가 없다. Ballard 는 BallardFuelCell 을 상업화하기 위해 세계의 많은 유명 기업들과 협력하고 있다. BallardFuelCell 은 이미 고정발전소에 사용되고 있다: BallardGenerationSystem 은 BallardGenerationSystem, GPUInternationalInc, AlstomSA, EBARA Company * * * 운영한다 5 년간의 발전을 거쳐 첫 번째 250kW 발전소는 1997 년 8 월 발전에 성공하여 1999 년 9 월 인도 국가에너지회사에 보냈다. 세심한 테스트와 평가를 통해 설계 성능을 향상시키고 비용을 절감함으로써 베를린에 설치된 두 번째 발전소가 탄생하게 되었으며, 수출전력은 250kW 로 유럽에서 첫 번째 테스트였습니다. 얼마 지나지 않아 Ballard 의 세 번째 250 킬로와트 발전소는 2000 년 9 월 스위스에서 현장 테스트를 실시한 후, 2000 년 6 월 파트너인 EBARABallard 를 통해 네 번째 연료 배터리 발전소가 일본의 NTT 에 설치되어 아시아 시장을 열었습니다. 다른 분야에서 테스트를 하면 연료 전지 발전소의 상업화를 크게 촉진할 것이다. 최초의 초기 상업 발전소는 2006 년 5 월 38 일에 끝날 것이다. 아래 그림은 미국 Cinergy 에 설치된 Ballard 연료 전지 장치이며 현재 테스트 중입니다. 베를린에 설치된 250kW PEMFC 연료 전지 발전소: 미국에서 PlugPower 는 가장 큰 양성자 교환막 연료 전지 개발 회사로 주민과 자동차에 적합한 경제형 연료 전지 시스템을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다. 1997 년, PlugPower 모듈은 처음으로 휘발유를 전기로 전환하는 데 성공했다. 최근 PlugPower 는 주택을 위한 분산 전원 공급 시스템인 특허 제품인 PlugPower7000 을 개발했습니다. 200 1 초 상용 제품 출시. 가정용 연료 전지의 도입은 원자력 발전소와 가스 발전소를 도전에 직면하게 할 것이다. 이 제품을 홍보하기 위해 1999 년 2 월, PlugPower 와 GEMicroGen 은 GEHomeGen7000 으로 이름을 바꾼 합작 회사를 설립하고 GEMicroGen 이 글로벌 프로모션을 담당했습니다. 이 제품은 7kW 의 지속적인 전력을 제공할 것이다. GE/Plug 는 200 1 연초 가격이 1500 달러 /kW 라고 주장합니다. 그들은 5 년 후에 양산 연료 전지의 가격이 킬로와트당 500 달러로 떨어질 것이라고 예측했다. 각각 7kW 의 가정용 연료 전지 발전 설비를 갖춘 200,000 가구가 있다고 가정해 봅시다. 그 합계는 원자력 발전소의 용량에 근접할 것입니다. 이 분산 발전 시스템은 최대 전력 공급에 사용할 수 있으며 분산 시스템 설계로 인해 전력 안정성이 향상되었습니다. 그중 몇 개가 실패하더라도 전체 발전 시스템은 여전히 정상적으로 작동할 수 있다. Ballard 의 추진으로 많은 자동차 제조업체들이 크라이슬러, 포드, 유니버설, 혼다, 닛산, 대중, 볼보와 같은 연료 전지 자동차 개발에 참여하고 있습니다. 그들이 사용하는 많은 연료 전지는 Ballard 에서 생산한 것이다. 동시에, 그들은 연료 전지 개발에 많은 돈을 투자했다. 크라이슬러는 최근 발라드에 4 억 5 천만 캐나다 달러를 투자하여 연료 전지 자동차를 개발해 PEMFC 의 발전을 크게 촉진시켰다. 1997 년 도요타는 25kW 연료 배터리 1 개와 보조 건전지로 50kW 의 에너지, 최고 시속 125km/h, 500km 을 제공하는 RAV4 스포츠카를 제조했다. 현재, 이 대형 자동차 회사들은 모두 연료 전지의 발전 계획을 가지고 있다. 연료 전지 자동차의 상용화 시기는 아직 성숙하지 않았지만, 몇몇 회사들은 이미 양산 시간표를 확정했다. 다임러 벤츠는 2004 년까지 매년 40,000 대의 연료 전지 자동차를 생산할 것이라고 발표했다. 따라서 향후 10 년 동안 10 만 대의 연료 전지 자동차에 도달할 가능성이 매우 높다. PEMFC 는 유망한 신형 연료 전지이다. 양성자 교환막 연료 전지는 1980 년대 초부터 현재까지 거의 20 년간의 발전을 거쳐 천지개벽의 변화가 일어났다. 그 막 전극의 진화 과정에서 이런 변화를 볼 수 있다. 막 전극은 PEMFC 의 전기화학 심장으로, 바로 그것의 변화 때문에, PEMFC 는 오늘에야 왕성한 생명력을 보였다. 초기 막 전극은 백금 블랙을 방수 및 접착 기능이 있는 Tefion 입자와 직접 혼합한 다음 양성자 교환막에 열압하여 만든 것이다. Pt 로드 최대 10mg/cm2. 이후 Pt 활용도를 높이기 위해 Pt/C 촉매제를 사용했지만 Pt 활용도는 여전히 낮았다. 1980 년대 중반까지 PEMFC 막 전극의 Pt 부하량은 여전히 4mg/cm2 에 달했다. 1980 년대 중반 후반, 미국 LosAlamos National Laboratory (LANL) 는 Pt/C 다공성 가스 확산 전극을 Nafion 양성자 교환 중합체 용액으로 함침한 다음 열압하여 양성자 교환막에 막 전극을 형성하는 새로운 방법을 제시했다. 이 방법은 플루토늄의 활용도를 크게 높이고 막 전극의 플루토늄 부하를 0.4mg/cm2 로 낮춘다. 1992 에서 LANL 은 이 방법을 개선하여 막 전극의 Pt 부하량을 0. 13mg/cm2 로 더 낮췄습니다. 1995 년 인도 전기화학에너지연구센터 (CEER) 는 스프레이 함침법을 사용하여 Pt 부하량이 0. 1mg/cm2 인 막 전극을 제작해 성능이 좋았다. 보도에 따르면 LANL 에서 테스트한 일부 단체 배터리에서 막 전극의 백금 부하량은 이미 0.05mg/cm2 로 감소했다. 막 전극에서의 플루토늄 부하량 감소는 연료 전지의 비용을 직접 낮춰 상용화를 위한 조건을 만들었다. 용해탄산염연료전지 (MCFC) 는 1950 년대 초 용융탄산염연료전지 (MCFC) 가 대형 민간용 발전기로서의 전망으로 전 세계의 관심을 끌었다. 이후 MCFC 는 급속도로 성장하여 배터리 재료, 공예, 구조에 크게 향상되었지만 배터리의 작동 수명은 이상적이지 않다. 1980 년대는 이미 2 세대 연료 전지로 여겨져 최근 메가와트 상업용 연료 전지 발전소를 실현하는 주요 연구 대상이 되면서 발전 속도가 빨라지고 있다. 현재 MCFC 의 주요 개발업자들은 미국, 일본, 서유럽에 집중되어 있다. 2002 년에 상용화될 예정입니다. 미국 에너지부 (DOE) 는 지난해 고정연료전지 발전소 연구에 4420 만 달러를 배정했고, 그 중 2/3 은 MCFC 개발에, 1/3 은 SOFC 개발에 쓰였다. 미국 MCFC 기술의 개발은 줄곧 주로 ERC(EnergyResearchCorporation) (현재 FuelCellEnergyInc) 와 M-CPower 의 두 대기업이 담당해 왔다. 그들은 다른 방식으로 MCFC 원자로를 건설했다. 두 회사 모두 현장 데모 단계에 들어갔다. ERC 1996 은 캘리포니아 산타클라라에 있는 2MW MCFC 발전소에 대한 실증테스트를 실시했으며 현재 3MW 장비를 테스트할 장소를 찾고 있다. ERC 의 MCFC 연료 전지는 배터리에 연료 가스가 없는 상태에서 별도의 재조정기가 없습니다. 테스트 결과에 따르면 ERC 는 배터리를 재설계하여 원래 125kW 의 배터리 스택 대신 250kW 의 단일 배터리 스택으로 변경함으로써 3MW 의 MCFC 를 0. 1 에이커의 사이트에 설치할 수 있도록 하여 투자 비용을 절감했습니다 ERC 는 3MW 장비를 제공할 것으로 예상되며 장비 비용은 $ 1200/kW 입니다. 소형 가스 터빈 발전기의 장비 비용 $65,438+0,000/KW 에 가깝습니다. 소형 가스 발전 효율은 30% 에 불과하며 배기가스와 소음 문제가 있다. 이와 함께 미국 M-CPower 는 캘리포니아 샌디에고에 있는 해군항공소에서 250kW 의 설비를 테스트했으며, 현재 같은 장소에서 75kW 의 설비를 테스트하고 개선할 계획이다. M-CPower 는 500kW 모듈을 개발하고 있으며 2002 년에 생산을 시작할 계획입니다. MCFC 에 대한 일본의 연구는 198 1 년' 달빛 계획', 199 1 년 후 초점으로 돌아섰다. 연료 전지 연간 지출 12- 15 억 달러, 정부는 1990 에 2 억 달러를 추가한다. 배터리 힙의 전력은 1984 에서 1kW 이고 1986 에서는 10kW 입니다. 일본은 내변과 외변기술을 모두 연구하고, 30kW 간접내변인 MCFC 는 199 1 년 시험운행에 들어갔다. 1992 50- 100kW 파일럿. 1994 년, 두 대의 100kW, 전극 면적 1m2 의 MCFC 는 히타히타와 석천도에 의해 각각 압력 개조를 했다. 또한 중앙전력회사에서 생산한 1MW 외부 재조정 MCFC 는 천월열 발전소에 설치되어 있습니다. 천연가스를 연료로 사용할 경우 열전기 효율이 45% 를 초과하고 수명이 5000 시간보다 클 것으로 예측됩니다. 미쓰비시 모터가 미국 ERC 사와 공동으로 개발한 내부 개편 30kWMCFC 는 이미 10000 시간을 실행했습니다. 삼양은 30kW 내부 재조정 MCFC 도 개발했다. 현재 석천도 방송중공업은 세계 최대 MCFC 연료전지더미를 보유하고 있으며, 그 실험수명은13000H ... MCFC 개발을 촉진하기 위해 일본은 1987 에 MCFC 연구협회를 설립하여 연료전지를 담당하고 있다. 유럽은 일찍이 1989 년 1 줄 계획을 제정했으며, 환경오염이 적고 분산 설치, 200MW 전력이 적은' 2 세대' 발전소 (MCFC, SOFC, PEMFC 3 포함) 를 설립하는 것을 목표로 하고 있다. MCFC 에 대한 연구는 주로 네덜란드, 이탈리아, 독일, 덴마크, 스페인에서 진행된다. 네덜란드의 MCFC 연구는 1986 부터 1kW 급 배터리 힙은 1989 년에 개발되었습니다. 10kW 급 외부 변환형 및 1kW 급 내부 변환형 배터리 스택은 1992 테스트, 석탄 가스화와 석탄 가스화는 1995 테스트에 있습니다. 이탈리아는 1986 년부터 MCFC 국가연구프로그램을 실시하고 1992+0994 년 50- 100kW 배터리 힙을 개발했다. 이탈리아 안소도와 국제금융회사는 MCFC 기술에 대해 단체 배터리 자동화 생산 설비 (면적 1m2) 를 설치하여 연간 생산 능력을 갖추기로 합의했다. 독일 MBB 는 1992 년 10kW 외부 변환 기술 개발을 완료했습니다. ERC 의 도움을 받아 1992-1994 에서 100kW 및 250kW 배터리 팩의 제조 및 운영 실험을 실시했습니다. 현재 MBB 는 세계에서 가장 큰 280 킬로와트 배터리 팩을 보유하고 있습니다. 자료에 따르면 MCFC 는 다른 연료 배터리에 비해 고유한 장점을 가지고 있습니다. A. PAFC； 보다 발전 효율이 높습니다. B, 촉매제로서 값비싼 백금이 필요 없고, 제조 비용이 낮다. 일산화탄소는 연료로 사용될 수 있습니다. D. MCFC 의 작동 온도가 600-1000 C 이므로 배출되는 가스는 난방에 사용하거나 증기 터빈과 연합하여 전기를 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 열병합 발전 경우 효율을 80% 로 높일 수 있습니다. E. 여러 발전 방식을 비교해 보면 부하 지수가 45% 보다 클 때 MCFC 발전 시스템 비용이 가장 낮습니다. MCFC 는 PAFC 에 비해 초기 투자가 높지만 PAFC 의 연료 비용은 MCFC 보다 훨씬 높습니다. 발전 시스템이 중소형 분산일 때 MCFC 의 경제성이 더욱 두드러진다. MCFC 의 구조는 PAFC 보다 간단합니다. 고체 산화물 연료 전지 (SOFC) 의 SOFC 는 산화이트륨 안정화 지르코니아 (YSZ) 와 같은 세라믹이 공급하는 전해질과 다공성 물질이 에너지를 공급하는 연료와 공기 전극으로 구성되어 있다. 공기 중의 산소는 공기 전극/전해질 인터페이스에서 산화되고, 공기와 연료의 산소 차이로 전해질에서 연료 전극 쪽으로 이동하며, 연료 전극 전해질 인터페이스에서 수소 또는 일산화탄소와 반응하여 수증기나 이산화탄소를 생성하고 전자를 방출한다. 전자는 외부 회로를 통해 다시 공기전극으로 돌아오면 전기가 생긴다. SOFC 의 특징은 고온 (600-1000 C) 에서 작동하기 때문에 하단 루프를 설정하여 60% 이상의 효율을 지닌 고효율 발전을 얻을 수 있다는 것입니다. 산소 이온은 전해질에서 움직이기 때문에, CO 와 가스가스가스도 연료로 사용할 수 있다. 배터리 본체의 재료는 모두 고체이기 때문에 전해질의 증발과 흐름이 없다. 또한 연료 전극과 공기 전극은 부식되지 않습니다. L 작동 온도가 높으면 메탄 및 기타 내부 수정이 가능합니다. 발전 시스템은 다른 연료 전지에 비해 간단하여 작은 용량의 설비가 대형 설비로 발전하여 용도가 넓을 것으로 기대할 수 있다. 고정 발전소 분야에서 SOFC 는 PEMFC 보다 뚜렷한 우세를 가지고 있다. SOFC 는 연료 처리, 내부 구조 조정, 내부 열 통합 및 내부 매니 폴드를 거의 필요로 하지 않으며, SOFC, 가스 터빈 등의 장비도 고효율 열병합 발전을 쉽게 수행할 수 있습니다. 아래 그림은 세계 최초의 Siemens West House 에서 개발한 SOFC 와 가스 터빈 혼합 발전소입니다. 2000 년 5 월 캘리포니아 대학에 설치, 전력 220kW, 발전 효율 58%. 향후 SOFC/ 가스 터빈 발전 효율은 60-70% 에 이를 것이다. SOFC 는 3 세대 연료 전지라고 불리며 적극적으로 연구 개발 중이며 새로운 발전 방식 중 하나입니다. 미국은 세계 최초로 SOFC 를 연구한 나라로, 미국 서옥전기회사가 특히 중요한 역할을 해 SOFC 연구에서 가장 권위 있는 기관이 되었다. 일찍이 1962 년, 서옥전기회사는 SOFC 실험장치에서 메탄을 연료로 사용하여 전류를 얻었고, 탄화수소연료가 SOFC 에서 촉매 전환과 전기화학반응의 두 가지 기본 과정을 완료해야 한다는 점을 지적하여 SOFC 의 발전을 위한 토대를 마련했다. 그 후 10 년 동안 회사는 OCR 과 협력하여 400 개의 작은 원통형 ZrO _ 2-Cao 전해질을 연결하고 100W 배터리를 시험제작했지만, 이 형식은 대형 발전기에는 적용되지 않았다. 1980 년대 이후, 새로운 에너지를 개척하고 석유 자원 부족으로 인한 에너지 위기를 완화하기 위해 SOFC 연구가 활발하게 발전했다. 미국 서옥전기사는 전기화학기상침착기술을 SOFC 전해질과 전극막 준비에 적용해 전해질층의 두께를 미크론급으로 낮춰 배터리의 성능을 크게 높임으로써 SOFC 연구에서 새로운 페이지를 펼쳤다. 1980 년대 중반과 후반에, 그것은 고전력 SOFC 배터리 팩을 연구하기 시작했다. 1986,400w 튜브 SOFC 배터리 팩이 테네시에서 성공적으로 실행되었습니다. 1987 년 도쿄와 오사카 가스회사는 각각 3kW 관형 SOFC 발전기를 설치하고 5000h 의 연속 운행 실험을 성공적으로 실시하여 SOFC 연구가 실험 연구에서 상업으로 나아가는 것을 상징한다. 1990 년대에 DOE 조직은 고전환율과 2MW SOFC 발전기를 개발하기 위해 서옥전기회사에 6400 여만 달러를 계속 투자했습니다. 1992 년 25kW 관형 SOFC 2 대가 일본 오사카 및 미국 남부 캘리포니아에서 수천 시간 동안 운영됐다. 1995 부터 서옥전기회사는 공기전극을 버팀목으로 사용하여 원래의 CaO 안정한 ZrO2 버팀목을 교체하고 SOFC 의 구조를 단순화하여 배터리의 전력 밀도를 거의 3 배 높였다. 이 회사는 네덜란드 Utilies 를 위해 100kW 관형 SOFC 시스템을 구축하여 총 에너지 이용률이 75% 로 정식 가동되었습니다. 현재 SiemensWestinghouse 는 곧 노르웨이 토론토와 캐나다 토론토 부근에 250kWSOFC 시범발전소 두 대를 건설할 것이라고 발표했다. 다음 그림은 서옥사가 네덜란드에 설치한 SOFC 시범 발전소입니다. 1 10kW 의 전력과 64kW 의 열량, 발전 효율 46%, 가동 시간14000h h .. 연료 전지 편집 평가 이 말

연료 전지는 일할 때 반드시 유동성이 좋은 기체 연료를 사용해야 한다. 수소는 저온 연료 전지에 사용되며, 천연가스와 가스는 고온연료 전지에 직접 사용할 수 있다. 이런 연료의 전망은 어떻습니까? 중국의 천연가스 매장량은 매우 풍부해서 이미 밝혀진 육지 매장량은 1.9 조 m3 이다. 전문가들은 중국이 이미 밝혀낸 천연가스 매장량이 30 조 입방미터라고 생각한다. 중국은 주변국의 풍부한 천연가스 자원도 활용할 예정이다. 러시아 서시베리아에서 확인된 천연가스 매장량은 38 조 6000 억 입방미터로 매년 중국에 200 억 ~ 300 억 입방미터를 공급할 수 있다. 러시아 동부 시베리아는 천연가스 매장량 3 13 조 m3 를 밝혀냈으며, 매년 중국에 공기 공급 100 ~ 200 억 m3 를 공급할 수 있다. 러시아 극동과 사할린에서 밝혀진 천연가스 매장량은 1 조 m3 으로 매년 중국 동북지역에 가스 공급 1 억 m3 이상을 공급할 수 있다. 중앙아시아 카자흐스탄, 우즈베키스탄, 투르크메니스탄은 천연가스 매장량 6 조 7700 억 입방미터를 밝혀냈으며, 대외적으로 300 억 입방미터를 공급할 수 있다. 중국은 20 10 앞에 9000km 의 가스관을 설치할 계획이며,' 양종횡사추오 5 기고' 의 구도를 형성하여 믿을 만한 가스 공급 체계를 형성할 것으로 예상된다. 이 중 두 개는 남북송기간선으로 사할린 대경 선양간선과 이르쿠츠크-베이징-일조-상하이 송기간선이다. 현재 우리나라 생산능력은 약 300 억 m3/a, 20 10 년 700 억 m3, 2020 년1000 ~1100 입니다 천연가스의 주성분은 CH4 (약 90%) 로, 발열량 (세제곱미터당 천연가스 8600 ~ 9500 대 카드) 이 높아 운송이 용이합니다. 3000 킬로미터 이내의 파이프로 운송하는 것은 경제적이다. 지난 반세기 동안 세계 대다수 국가들은 가능한 한 빨리 석탄 시대에서 석유 시대로의 전환을 완료하고 석유가스 시대로 전환하고 있다. 예를 들어 1950 년 세계 에너지 구조에서 석탄의 비중은 57.5% 였고 1996 년에는 26.9%, 천연가스는 23.5%, 석유는 39%, 둘 다 63% 로 떨어졌다. 현재 에너지 부문의 소비 예측에 따르면 석유는 20 년만 더 쓸 수 있고, 천연가스는 100 년을 사용할 수 있다. 따라서 2 1 세기는' 천연가스 세기' 라고 불린다. 중국의 에너지 산업도 세계 에너지 소비 추세를 따라갈 것이다. 또한, 환경 보호와 IGCC 기술의 보급으로 대형 석탄 가스화 설비의 기술은 이미 기준을 통과했다. 석탄 분야의 전문가들에 따르면, 현재의 기술은 석탄을 수소로 완전히 전환시킬 수 있으며, 변환 효율은 80% 에 달할 수 있다고 한다. 연료전지를 연료로 제공하는 효율은 기존의 화력 발전소보다 훨씬 높다.

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연료 전지는 점차 개선되고 있는 에너지 이용 방식이다. 그것의 투자는 끊임없이 감소하고 있다. 현재 중국 PEMFC 해외 상용가격은 65438 달러 +0500/kW, PAFC 가격은 3000 달러 /kW 입니다. 중국 부원회사는 PEMFC 가 주문서를 수락하는 가격이 10000 원 /kW 라고 발표했다. 다른 연료 전지는 국내에서는 당분간 상업화 제품이 없다. 기존의 화력 투자에 비해 연료 전지 발전은 전력 투자뿐만 아니라 장거리 송전 투자, 공장용 전기, 송전 에너지 소비 및 두 가지 에너지 변환 장치의 효율성도 고려해야 한다. 이렇게 대형 화력 발전소의 종합 투자는 킬로와트 1.3~ 1.5 만원 정도입니다. 발전에 소비되는 연료는 연료 전지의 두 배 이상이다. 현재 중국 천연가스 최저 시장가격 (생산지 시장가격 1 위안 /m3) 에 따르면 발전시간이 70000h 를 넘으면 연료전지 발전이 기존 열기보다 더 경제적일 것으로 보인다. 실제 발전공사에서 전통적인 열발전기발전은 면적이 크고 환경오염이 심한 문제도 고려해야 한다. 연료 전지 발전 기술이 지속적으로 향상됨에 따라, 특히 규모화된 생산 후 비용이 계속 절감될 것이다. 이런 발전 방식은 가까운 시일 내에 전통 열기에 도전하게 될 것이라고 믿을 만한 이유가 있다.

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중국은 희토자원이 풍부하여 MCFC 와 SOFC 기술을 발전시키는 데 매우 유리한 조건이 있다. MCFC 와 SOFC 는 천연가스와 정화가스를 연료로 하는 발전 효율이 55% ~ 65% 에 달하며, 공동순환발전에 양질의 여열을 제공할 수 있는 우수한 지역 전력소이다. 열병합 발전 시 연료 이용률이 80% 에 달한다. 전문가들은 다양한 대형 중앙 발전소와의 관계가 개인용 컴퓨터와 대형 중앙 컴퓨터의 관계와 비슷하다고 생각하는데, 이 두 가지 관계는 서로 보완한다. 2 1 세기에는 이 지역, 환경, 효율적인 발전 기술이 주요 전력 공급 방식으로 발전할 수 있습니다. 최근 일본은 20 10 에서 연료 전지 보급을 제안하고 유럽 및 미국 선진국에 안전기준과 일반 규범을 제정할 것을 제안했다. 그 생산비용이 낮아짐에 따라 연료 전지도 중국에서 급속히 발전할 것이며, 이는 전통적인 열기발전에 유리한 도전을 제기할 것이다. 전력 시스템에 미치는 영향은 다음과 같습니다.

피크 조절 능력이 증가하다

수소를 연료로 하는 PEMFC 는 상용화를 달성했고, 해외 3kW, 5kW, 7kW 열병합 연료 전지가 가정에 진입하고 있으며, 수백 kW 의 연료 전지가 호텔 식당 쇼핑몰 등에 진입하고 있다. 이러한 전력 설비는 소형 광전지 발전 설비와 마찬가지로 독립적으로 발전하거나 전기망에 접근할 수 있다. 수소 연료를 얻기 위해 현재 불순수소 연료 전지 앞에 연료 재조정기를 추가하고 있다. 전문가들에 따르면 탄소 나노튜브의 수소 저장 기술은 돌파구를 만들었다. 상업화가 진행됨에 따라 가정용 발전을 실현하는 것은 가스난로와 가스통을 함께 사용하는 것만큼이나 편리할 것이다. 수소 한 캔을 사면 몇 달 동안 전기를 생산할 수 있다. 석탄이 있는 상황에서

유통망 건설 비용을 절감하다

우리나라에는 많은 외진 산촌, 섬이 있는데, 멀리 떨어져 있거나 전력망 끝에 있어서 전력 사용량이 크지 않다. 상업적으로 고압선을 세우는 것은 수지가 맞지 않지만, 가설을 세우지 않으면 마을 전기가 통하는 목표를 달성하기 어렵다. 연료 전지를 이용하여 현지의 바이오매스 가스를 연료로 사용하고, 현지의 풍력과 태양열을 결합하면 현지의 장기 전기 수요를 충족시킬 수 있다. 이렇게 하면 투자가 더욱 합리적이고 전력망의 경제적 효과를 높일 수 있다.

전력망의 안전성을 높이다

전기망은 고압장거리 송전을 채택하여 외진 산간 지역의 수력과 갱구, 길목, 해구의 화력을 부하 센터로 수송한다. 최근 국내외에서 발생한 수많은 전기망 사고는 지진 홍수 폭우 눈 번개 등 자연재해에 직면하여 이 시스템이 종종 매우 취약하다는 것을 증명했다. 전기망에 가입한 분산 연료 전지는 전기망의 안전성을 크게 높일 것이다. 장거리 기본 부하 전원 공급 장치가 트립되면 연료 전지는 전력망에서 일정한 지지 역할을 하여 중요한 사용자의 전력 수요를 보장할 수 있다. MCFC 와 SOFC 기술의 돌파, 가스관 배치, 대형 석탄 가스화 기술의 해결로 화석에너지를 사용하는 대형 전력 시스템에 대해서는 장거리 송전을 장거리 송신으로 바꾸고 부하 부근에 대형, 중, 소형이 결합된 각종 연료 전지와 난방을 적용해 더욱 경제적이고 안전하다는 것을 알 수 있다.

전기망 관리

연료 전지 발전은 관리의 복잡성을 증가시킬 수 있다. 첫째, 연료 전지는 모두 DC 이며 네트워크로 전환해야 하므로 고조파를 제어해야 합니다. 둘째, 가격 관리. 각 소형 시스템에는 전기망과의 전기 교환이 있어 합리적인 가격 관리가 필요하다. 이것은 다른 새로운 에너지 (예: 태양열, 풍력, 바이오매스 발전) 와 마찬가지로 전력이 작고 관리량이 많다.