연료전지를 활용하는 수소전력저장시스템

전문가 제언

○ 고체산화물 연료전지(SOFC)에서, 가정용 정치형은 일본이 기술적으로 앞서 있으나 우주, 항공, 잠수함 등 특수 분야를 제외하고는 본격적인 상업화 단계의 연료전지는 아직 없다고 볼 수 있다. 상업화에서 가장 장애요인은 SOFC모듈구성의 유리 실링기술이다. SOFC와 SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell: 고체산화물 전해셀)에서 실링으로 인접한 셀 요소들을 잘 밀봉하는 것과 장시간 가동에도 가스누설이 없고 전기적 분로(shunt)가 발생하지 않아 안정적인 셀 상태를 유지하여야 한다.

 

○ 이러한 유리의 실링의 기술적인 과제는 평판 형 SOFC/SOEC의 발전을 저해하는 문제점으로 고려되고 있다. 고체산화물의 연료전지는 고온(700~1000℃)에서 작동되고 열 사이클에 노출되어 있기 때문에 유리 실링 재와 셀 구성요소 사이에 열팽창계수의 차이로 결합계면에서 인장력과 압축응력을 발생시킬 수 있다. 인장력은 유리의 크랙을 발생시키고 과도한 압축응력은 SOFC/SOEC 요소의 계면에서 유리의 박리를 유발할 수 있기 때문에 유리 실링 재 및 셀의 구성요소의 열팽창계수가 열 특성 중에서 특히 중요하다.

 

○ 수소를 연료로 사용하는 연료전지는 효율이 높고 반응물로 오직 물만 생성하기 때문에 친환경 에너지변환 장치라 할 수 있다. 최근에는 자동차 및 분산전원을 위해서 활발히 연구가 진행되고 있는데 수소제조 자체가 친환경적이 아니면 연료전지의 의미는 높이 평가될 수 없다. 수소생산기술은 천연가스의 수증기 개질방법과 중질유의 부분 산화 법을 이용한 수소제조 그리고 물의 전기분해 등이 있다. 그러나 천연가스의 개질방법과 중질유 산화방법은 필연적으로 이산화탄소를 배출한다. 물의 전기분해 방법이 가장 친환경적인 수소제조방법을 제공한다.

 

○ 물의 전기분해는 수소생산에 투입되는 전기비용이 현재로는 많이 들지만 광촉매 등 새로운 방법을 개발하면 충분히 친환경적이고 상대적으로 효율적인 경제성이 있는 수소제조방법이 될 것이다. SOFC/SOEC를 조합시킨 시스템은 전지반응에서 발생한 열을 전해반응에 이용할 수 있기 때문에 축열 장치와 조합시킨 구성에 의해 높은 충전방전 효율의 잠재력을 가질 수 있다.

저자

Hisao Watanabe

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

전기·전자

연도

2014

권(호)

13(4)

잡지명

燃料電池

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

41~45

분석자

오*섭

분석물

• 연료전지를 활용하는 수소전력저장시스템.pdf [340,646 byte]

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