[화공양론 설계] 연료전지 설계

소개

[화공양론 설계] 연료전지 설계입니다.

목차

◈ 설계 과제
◈ 기초 data
◈ 개질기의 효율
① LNG(CH4)
② LPG(C3H8)
③ 바이오 디젤(C16H34)
④ 바이오 에탄올(C2H5OH)
⑤ DME(CH3CH3O)

본문내용

◈ 설계 과제
주택용 연료전지 시스템은 전력발생 효율이 높고, 전력 공급 외에 가정용 난방 및 온수 공급을 위한 보일러 대체효과를 거둘 수 있다. 또한 다양한 연료를 이용할 수 있다는 면에서 활용도가 제고될 수 있는 측면이 있다. 이와 관련 하여 기존 도시가스(CH4) 및 LPG 외에 CO2 저감 차원에서 대체연료로 각광 받고 있는 바이오 디젤, 바이오 에탄올, DME 등이 고려되고 있다.
상기에 언급된 연료를 이용하여 수소발생을 위한 개질기 및 전력발생 용 연료전지를 포함하는 주택용 연료전지 시스템에 대한 개념설계 (물질 및 에너지 수지)를 수행하여 최고효율을 얻을 수 있는 연료를 선정하고, 이로부터 향후 실용화를 관점에서 대체 연료의 시장 가격이 어느 정도가 되어야 소비자들이 부담 없이 가정용 연료전지시스템을 이용할 수 있을지에 대하여 논하시오.

◈ 기초 data
≫ 연료전지 시스템 구성 : 수소발생 개질기, 연료전지스택, 시스템 BOP, 전력변환회로
≫ 기본 효율: 연료전지 수소이용률: 80%, 전력변환 회로 효율: 95%, 시스템 BOP 효율: 80%
≫ 대상연료: LNG(CH4), LPG (C3H8), 바이오디젤(C16H34), 바이오에탄올(C2H5OH), DME(dimethyl ether)
≫ 국내주택 한 달간 평균 전력소비량: 450kWh/월
≫ 국내 가정용 보일러 연료 소비량: 600 kWh/월
≫ 수소발생 개질기 운전온도 (탄화수소류: 800oC, 알코올, DME : 400oC)
≫ 개질기 반응양론비 (S/C ratio = 2 (탄화수소), 1.5 (알코올)
≫ 연료전지 단위셀의 성능 : 500mA/cm2 (at 0.7 V/cell)

참고자료

· 없음