[132회 소방기술사] 3교시 답안작성 연습(연료전지의 구성, 전기 발생 원리, 종류 및 특징)

4. 연료전지에 대하여 다음 사항을 설명하시오
(1) 구성 및 전기 발생 원리
(2) 종류 및 특징

 

1. 연료전지의 구성

 

[그림 1] 연료전지의 구성

 1. 개질기 : 화석연료로 부터 C 원자를 빼고 수소를 추출하는 부분

 2. 스택 : 수소의 분해 및 산소의 결합이 일어나 전기를 생산하는 부분

 3. 전력변환기 : 연료전지에서 나오는 직류를 교류로 변환시키는 장치

 4. 주변보조기기 : 연료, 공기, 열 회수 등을 위한 펌프, Blower, 센서 등

 

2. 연료전지의 전기 발생 원리

 

[그림 - 2] 스택 내부 전기 발생 원리

 

1. 연료극(음극) : 개질된 수소가 수소이온과 전자로 분해된다.

 

2. 수소이온이 전해질을 거쳐 공기극으로 이동한다.

 

3. 전자는 외부 회로를 거쳐 전류를 생성한다(발전)

 

4. 공기극(음극) : 수소이온과 전자, 산소가 결합해 물이 생성된다.

 5. 전체 반응식

 

3. 연료전지의 종류

 

종류	알칼리형	인산형	고분자 전해질형	용융탄산염형	고체산화물형
전해질	알칼리	인산염	이온교환막	탄산염	세라믹
동작온도( ℃)	100 이하	220 이하	80 이하	650 이하	1200 이하
효율(%)	85	70	75	80	85

 

* 연료전지 구분
 1. 알칼리전해질 연료전지 - 알칼리형 연료전지

 2. 산성 전해질 연료전지 - 인산형 연료전지, 고분자 전해질형 연료전지

 3. 고온형 연료전지 - 용융탄산염형 연료전지, 고체 산화물형 연료전지

 

4. 연료전지의 특징

 
 1. 발전 효율이 30~40% 이고, 열병합 발전시 80% 이상의 고효율을 보여준다.

 2. 도시가스, LPG, 바이오 가스 등 다양한 연료를 사용 가능하다.

 3. 스택에서 발생한 열을 활용해 난방 및 온수로 사용 가능하다.

 4. 친환경적이며 에너지 효율이 높다.

 5. 날씨와 계절에 상관 없이 발전이 상시 가능하다.

 

5. 소방용 비상전원으로 사용시 장단점

 

소방용 비상전원으로 합리적 전원(장점)	소방용 비상전원으로 사용시 문제점(단점)
1. 확실한 동작 2. 수년간 성능이 입증되어 신뢰도가 높음 3. 날씨와 계절에 상관없어 상시 사용 가능	1. 비용이 비싸다 2. 비상시 전원 용량이 충분하지 않을 수 있음 3. 유지관리가 어려움

 
 

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 연료전지 파트는 뭔가 대충은 알겠는데, 막상 쓰라고 하면 잘 안써져서 결국 쓰지 않았던 것 같다. 연료전지 구분은 지엽적이라 생각해서 대충 보고 넘어가서 아예 기억이 안나기도 했다 ㅋㅋㅋ. 근데 앞으로도 나올지는 의문이라 연료전지 구성 , 원리, 화학식, 특징 정도만 알고, 종류도 이름 정도만 알아두면 도움이 될 것 같다.

※ 개인 공부 용도로 작성한 것이라 틀린 내용이 있을 수 있습니다. 틀린 내용이 있을시 댓글로 알려주시면 감사하겠습니다.