태양에너지 생산 수소와 연료전지를 결합한 하이브리드 시스템의 기술동향

전문가 제언

○ 이 자료는 태양에너지 생산 수소와 연료전지를 결합한 하이브리드 에너지 시스템의 구성, 작동요건 및 각 요소들의 역할 등의 기술현황을 요약하고 있다. 이 시스템은 기본적으로 태양광발전(PV: Photovoltaic), 인버터, 축전지, 전해조, 수소 저장장치, 연료전지 등으로 구성된다.

○ 태양에너지는 PV에 의해 전기로 변환되며 전기는 인버터를 거쳐 축전지에 저장된다. 이 전기로 물을 전해조에서 전기분해하여 수소와 산소로 분리한다. 분리된 수소는 저장장치에 저장되며 필요시에 연료전지에 공급하여 지속적으로 전기를 생산한다.

○ PV-수소/연료전지 시스템은 발전시스템이라고 볼 수 있다. 이 시스템의 특징은 태양에너지로 생산된 수소를 저장하여 장기간에 걸쳐 전기 생산에 사용할 수 있다는 점이다. 가장 널리 사용되는 PV는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘이며 다음으로 비정질 실리콘이 사용되고 있다. 태양광발전의 전기 변환효율은 다결정 실리콘의 경우에 현재 11~15% 수준이다.

○ PV-수소/연료전지 시스템의 인버터는 축전지 시스템의 균형을 잡아주는 장치로서 축전지의 과도 충전 및 과도 방전을 막아준다. 축전지로 니켈/카드뮴 전지를 사용하면 수명이 납축전지의 5배까지 증가한다. 전해조는 1.23 볼트의 전위차로 물을 수소와 산소로 분리하는 장치이다. 전해조는 수산화칼륨(KOH) 전해조와 양성자 교환막(PEM: Proton Exchange Membrane) 전해조가 있다. PEM 연료전지는 저온(약 80oC)에서 운전할 수 있는 정점이 있으며 이를 사용하면 약 200psi의 압력에서 순수한 수소를 얻을 수 있다.

○ 수소는 미래의 지속 가능한 에너지시스템을 위한 최적의 에너지 매체로 인정받고 있다. 수소는 기체, 액체 및 고체(금속수화물)의 형태로 저장할 수 있는데 기체나 액체로 저장하는 경우에는 압축 및 액화 시의 에너지 소비와 저장 동안의 증발 손실 등의 문제가 있으며 앞으로 해결해야 할 과제가 되고 있다.

저자

A. Yilanci, I. Dincer, H.K. Ozturk

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2009

권(호)

35

잡지명

Progress in Energy and Combustion Science

과학기술
표준분류

에너지

페이지

231~244

분석자

차*희

분석물

• 태양에너지 생산 수소와 연료전지를 결합한 하이브리드 시스템의 기술동향.pdf [428,182 byte]

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