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수소기술

수소활용

수소의 활용

*자료출처 : 수소기술 미래전략 (관계부처 합동, 2022)

연료전지


수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기, 열과 물을 생성

[그림 - 물의 전지분해 반응의 역반응]
• 연료(수소)와 산화제(산소)를 활용하여 연소하지 않고 전기화학 반응으로 전기를 만드는 기술
• 수소, 천연가스, 메타올, 개미산, 금속 등 다양한 연료의 연료전지가 개발
• 충전지 및 ESS의 2차 전지와 반응 원리와 셀의 기본구조는 동일*
* 2차 전지는 밀봉된 셀 내의 연료를 전기화학반응으로 반응물로 변환하면서 전기가 발생하고, 전기를 충전하면 반응물이 다시 연료로 돌아옴
* 연료전지는 외부에서 연료가 공급되어 지고 반응물은 밖으로 배출되며, 연료가 공급되는 동안 지속적으로 전기를 만들 수 있음(3차전지로도 불림)

연료전지 작동 원리

연료극
전해질
전기
공기극
수소는 연료극으로 투입되어
촉매에 의해 수소 양이온과 전자로 분리
이온만 통과시키는 물질
수소 이온은 연료극에서 전해질을 통과하여 공기극으로 이동
수소는 연료극으로 투입되어
촉매에 의해 수소 양이온과 전자로 분리
전자가 외부의 회로를 통해
이동하며 전기를 생성

연료전지 타입별 특징

용    도주택용/차량용
(수십KW-수십KW)
건물용/발전용
(수백kw-수십MW)
주택용/건물용/발전용
(수백kw-수십MW)

연    료H²,NGH²,NG,LPG
NG
NG
발전효율(CHP효율)350%(90%)43%(90%)47%(80%)55%(55-80%)
전 해 질고분자전해질인산(액상)
용융탄산염(액상)
고체산화물(세라믹)
작동온도25~80°C160~200°C650°C600~1000°C
열 활 용저온수중온수, 스팀
중온수, 스팀중온수, 스팀
사    례
사업자(국내)(주)두산, S퓨얼셀, 현대차두산퓨얼셀
한국퓨얼셀(포스코에너지)
미코, STX
사업자(해외)
파나소닉(일), Ballard(캐),
하이드로제닉스(캐)
후지전기(일)
FCE(미)Bloom Energy(미),
MHPS(일), 아이신(일)

수소활용

수소 생성과정 및 배송과정

*자료출처 : 수소기술 미래전략 (관계부처 합동, 2022)
*자료출처 : 수소기술 미래전략 (관계부처 합동, 2022)

연료전지


수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기, 열과 물을 생성

[그림 - 물의 전지분해 반응의 역반응]
[그림 - 물의 전지분해 반응의 역반응]
• 연료(수소)와 산화제(산소)를 활용하여 연소하지 않고 전기화학 반응으로 전기를 만드는 기술
• 수소, 천연가스, 메타올, 개미산, 금속 등 다양한 연료의 연료전지가 개발
• 충전지 및 ESS의 2차 전지와 반응 원리와 셀의 기본구조는 동일*
* 2차 전지는 밀봉된 셀 내의 연료를 전기화학반응으로 반응물로 변환하면서 전기가 발생하고, 전기를 충전하면 반응물이 다시 연료로 돌아옴
* 연료전지는 외부에서 연료가 공급되어 지고 반응물은 밖으로 배출되며, 연료가 공급되는 동안 지속적으로 전기를 만들 수 있음(3차전지로도 불림)

연료전지 작동 원리

연료극
수소는 연료극으로 투입되어
촉매에 의해 수소 양이온과 전자로 분리
전해질
이온만 통과시키는 물질수소 이온은
연료극에서 전해질을 통과하여 공기극으로 이동
전기
수소는 연료극으로 투입되어
촉매에 의해 수소 양이온과 전자로 분리
공기극
전자가 외부의 회로를 통해
이동하며 전기를 생성

연료전지 타입별 특징

용도주택용/차량용
(수십KW-수십KW)
연료H²,NG
발전효율
(CHP효율)
350%(90%)
전해질
고분자전해질
작동온도25~80°C
열활용
저온수
사례
사업자
(국내)
(주)두산, S퓨얼셀, 현대차
사업자
(해외)

파나소닉(일), Ballard(캐),
하이드로제닉스(캐)
용도건물용/발전용
(수백kw-수십MW)
연료H²,NG,LPG
발전효율
(CHP효율)
43%(90%)
전해질
인산(액상)
작동온도160~200°C
열활용
중온수, 스팀
사례
사업자
(국내)
두산퓨얼셀
사업자
(해외)

후지전기(일)
용도건물용/발전용
(수백kw-수십MW)
연료NG
발전효율
(CHP효율)
47%(80%)
전해질
용융탄산염(액상)
작동온도650°C
열활용
중온수, 스팀
사례
사업자
(국내)
한국퓨얼셀(포스코에너지)
사업자
(해외)

FCE(미)
용도주택용/건물용/발전용
(수백kw-수십MW)
연료NG
발전효율
(CHP효율)
55%(55-80%)
전해질
고체산화물(세라믹)
작동온도600~1000°C
열활용
중온수, 스팀
사례
사업자
(국내)
미코, STX
사업자
(해외)

Bloom Energy(미),
MHPS(일), 아이신(일)