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MCFC의 열병합 발전 설계와 경제성 분석

전문가 제언: ○ MCFC(molten carbonate fuel cell, 용융탄산염연료전지)는 다공성의 불활성 세라믹 매트릭스에 용융탄산염전해질을 투입시킨다. 이들은 CO2에서 CO32- 이온을 음극에서 양극으로 보내므로 순수 수소는 필요치 않다. 650℃ 이상에서 구동되며 귀금속 촉매는 필요치 않아 가격을 저하시킨다. 또한 고온구동으로 외부 리포머가 불요하다. MCFC는 60%의 효율을 갖는데 열병합발전을 하면 90%까지 이른다. 그동안 피독과 수명이 많이 개선되었는데, 고온운전과 전해질부식이 운전수명에 영향을 준다.

○ MCFC는 고온으로 운전되면서 전기와 열 및 수소를 생산하는 SOFC(solid oxide fuel cell)와 더불어 3-발전 모델의 전형이다. 이 보고서에서 보여주는 바와 같이, 그리드와 연결되어 전기를 서로 주고받으면서 운전하기도하고, 그리드에서 멀리 떨어진 외진 곳에 전기를 공급한다. 또 전방의 군 진영에 전기를 공급하고, 큰 상업 빌딩만의 동력으로 쓰는 등, 독립 분산 전원으로 사용할 수 있다.

○ 이 보고는 Costco 같은 대형 할인 매장에 MCFC를 가동하여 전기와 열 및 MCFC의 가동에 연료로 공급되는 수소를 동시에 연료전지 자동차에도 사용하여 CDM(clean development mechanism)을 구축하는 시도이다. 이렇게 할 경우, 3-발전 생산품을 사용하는 것과, 그리드 전기를 사용하면서 NG(natural gas)로 열기를 가동하든 종래의 방법과 경제성을 비교한 보고서이다.

○ 이 연구를 적용한 곳은 북부 캘리포니아로서 설정한 조건과 환경에서 MCFC쪽이 경제성이 있다는 결론을 도출하였다. 나아가 소규모 MCFC는 보조금이 불요하다는 등 정책도 제시한다. 국내에서 MCFC를 연구하는 대표적인 곳은 POSTEC과 KAIST 등이 있다. KAIST는 MCFC를 상용화할 때, 장기운전의 어려운 점을 극복하기 위하여, 공기극 표면에 Co 코팅을 형성함으로써 NiO의 전해질 내로의 용해를 억제하는 안정화 공기극 제조 기술개발이 있었다.

저자: Xuping Li
자료유형: 학술정보