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연료전지 주택이란?

연료전지 발전이란?

  • 수소와 산소가 갖고 있는 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 직접 전기에너지로 변환시켜 발전하는 방식입니다.
  • 연료전지는 크게 연료극(양극, Anode), 공기극(음극, Cathode) 및 전해질부로 나누어지는데 공기극(음극, Cathode)에는 산소가 연료극(양극, Anode)에는 수소가 공급되면서 물의 전기분해 역반응(발열반응)으로 전기화학 반응이 진행되면서 전기,열,물이 발생되게 됩니다.
  • 주택용 연료전지 설비의 경우 수소원으로 도시가스를, 산소원으로 공기 중의 산소를 사용하여 전기와 열을 동시에 생산합니다.

※ 연료전지의 전기발생 원리

  • 1. 연료극에서 수소가 수소이온과 전자로 분해
  • 2. 수소이온은 전해질을 거져 공기극으로 이동
  • 3. 전자는 외부회로를 거처 전류를 발생
  • 4. 전자는 외부회로를 거처 전류를 발생
  • 연료극(양극, Anode) : H₂→ 2H?+2e¯
  • 공기극(음극, Cathode) : 1/2O₂+2H?+2e¯→H₂O
  • 전체반응(Overall) : H₂+ 1/2O₂→ H₂O + 전기 + 열

※ 연료전지 발전시스템 구성도

  • AIR(O2)
    • Cathode(음극), 연료전지(STACK), anode(양각)-열(30%)-온수, 난방
  • 연료
    • →개질기(Reformer)→H2→Cathode(음극), 연료전지(STACK), anode(양각)→D.C→전력변환기(Inverter)→교류(50%)
  • 천연가스,남사,메탄올(100%)
시스템구성
  • 개질기(Reformer) : 화석연료(천연가스, 메탄올, 석유 등)로 부터 수소를 발생시키는 장치
    • 시스템에 악영향을 주는 황(10ppb이하), 일산화탄소(10ppm이하) 제어 및 시스템 효율향상을 위한 compact가 핵심기술
  • 스택(Stack) : 원하는 전기출력을 얻기 위해 단위전지를 수십장, 수백장 직렬로 쌓아 올린 본체
    • 단위전지 제조, 단위전지 적층 및 밀봉, 수소공급과 열회수를 위한 분리판 설계·제작 등이 핵심기술
  • 전력변환기(Inverter) : 연료전지에서 나오는 직류전기(DC)를 우리가 사용하는 교류(AC)로 변환시키는 장치
  • 주변보조기기(BOP: Balance of Plant) : 연료, 공기, 열회수 등을 위한 펌프류, Blower, 센서 등을 말하며, 연료전지에 특성에 맞는 기술이 미비함

연료전지 주택이란?

  • 연료용가스에 포함되어있는 수소와 대기중의 산소를 반응시켜 전기와 열을 생산해내는 연료전지를 이용하여 전기뿐만 아니라 급탕과 난방에도 이용하는 주택입니다.
  • 가구당 지원규모는 1kW이하이며, 약 2㎡의 설치면적이 필요합니다.

연료전지 특징

  • 발전효율이 30~40%이며, 열병합발전 시 80% 이상 가능합니다.
  • 도시가스, LPG, 바이오가스 등 다양한 연료사용이 가능합니다.
  • 발생되는 열을 활용하여 난방 및 온수에 사용 가능합니다.
  • 종래의 발전소에서 송전받는 방식(열 손실, 송전 손실 발생)에 비해 친환경적이며 에너지효율이 높습니다.
  • 가정용 이외에 노트북, 자동차, 대규모 발전 등 다양한 분야에 적용 가능합니다.
  • 날씨와 계절에 상관없이 전기와 열을 생산 가능합니다.
  • 전기 사용량이 많은 주택일수록 절감효과가 큽니다.

보일러는 도시가스만 사용가능하지만 연료전지는 도시가스, LPG, 바이오가스등 다양한 연료를 사용할 수 있다.

연료전지의 종류자세히보기

설치효과



※ 설치효과는 설치장소 및 환경 등 조건에 따라 달라질 수 있으니, 참여기업에 문의하여 상담을 받으시길 권장합니다.

연료전지주택 보급실적

연료전지 주택 연도별 보급실적
년도 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
주택수 957 292 245 232 175 308 304 2,513

※ 그린홈 100만호 연료전지 사업은 2010년부터 시작

※ 2014~15년도 사업은 추진 중에 있으므로 변동될 수 있음