자원순환 및 청정에너지 열 병합 가정용 연료전지 설계 보고서

소개

최근 환경 친화적이면서도 효율적인 에너지 생산을 추구함에 따라 대체연료와 에너지 자원에 대한 관심이 증가하고 있다. 그 중 하나인 연료전지는 오래전에 발견된 에너지변환 기술이지만 상용화를 위해서 광범위하게 연구되기 시작한 것은 비교적 최근의 일이다.

목차

Ⅰ. 서론
1. 연료전지
2. 국내 연료전지 현황

Ⅱ. 본론
0. 조원의 역할분담
1. 전체 공정의 흐름도와 주요 반응
1-1) 전체 공정의 흐름도
1-2) 단위 공정별 기능 및 주요 화학반응
1-3) 에너지 교환 반응
2. 수소발생 개질기 공정
2-1) 주요 화학반응, 열 및 물질 흐름도, 조업조건
2-2) 1차 수소전환 공정
2-2-1) 셀당 전류량과 수소공급량
2-2-2) 셀당 필요한 메탄가스 소요량
3. 연료전지 스택 공정
3-1) 전류밀도와 수소 반응 속도
3-2) 총 손실전압과 가용전압
3-3) 셀당 전기 생산량과 열 발생량
3-4) 전력 공급에 필요한 전극셀의 수
3-5) 온수공급량
3-6) 연간 연료비용
4. 장치비, 연료비, 가정용 누진 전기요금
4-1) 도시 가스량과 비용
4-2) 월간 전기요금
4-3) 월간 최대 온수 사용량
4-4) 가정용 전기 사용량
4-5) 연간 전력 사용량과 열병합 연료전지 시스템 생산비
5. 최대 열역학적 전압과 전류밀도
5-1) 전기생산 가용전압
5-2) 셀당 전기 생산량과 열발생량
5-3) 전극셀의 수
5-4) 온수공급량
5-5) 연간 연료비용
6. 역점을 두어 조사한 것
가. 환경영향과 대응
나. 주요 원동기의 환경특성과 환경대응
다. 환경적, 에너지절약 측면에서의 연료전지 보급효과
7. 참고문헌

본문내용

<서론>
최근 환경 친화적이면서도 효율적인 에너지 생산을 추구함에 따라 대체연료와 에너지 자원에 대한 관심이 증가하고 있다.
그 중 하나인 연료전지는 오래전에 발견된 에너지변환 기술이지만 상용화를 위해서 광범위하게 연구되기 시작한 것은 비교적 최근의 일이다.
현재 에너지원으로 주로 사용되는 화석연료에 대한 의존성이 증가하면서 극심한 대기 오염과 석유 자원의 개발을 더욱 촉진시키고 있다. 대기오염은 인간을 포함한 많은 생물의 건강에 해를 끼칠 뿐만 아니라 지구의 대기를 변화시켜 지구온난화 등에 영향을 준다.
특히, 세계 인구의 급격한 증가에 따라 필요한 전기 생산을 늘리기 위한 화석연료 사용 증가로 인해 지구 온난화 현상은 더욱 가속화 될 것으로 예측된다.
하지만 사용가능한 화석연료 매장량 자체가 급속도로 감소하고 있기 때문에 오염 물질의 방출이 적고 에너지 효율이 높으며 증가하고 있는 세계 인구에 무한정으로 공급이 가능한 에너지 자원을 필요로 하고 있다. 연료전지는 이러하나 조건들을 충족시킬 수 있는 가장 유망한 기술 중 하나로 알려져 있다.

1. 연료전지
1-1) 연료전지란?

연료전지는 수소와 산소의 전기화학반응을 통해 전기와 열에너지를 생산하는 고효율·친환경 발전시스템이다.
기존발전기와 달리 연료의 연소를 통한 에너지변환과정을 거치지 않고, 바로 전기를 생산하기 때문에 에너지 손실이 적어 발전효율이 높고, 친환경적이며 분산전원으로 활용이 가능한 차세대 에너지원으로 주목 받고 있다.

1-2) 연료전지의 특징
① 최고 효율의 연비 절약형 에너지이다.
② 연료전지는 1년 365일, 하루 24시간 쉬지 않고 전기를 생산한다.
- 운용 신뢰도가 높아 비상전원, 무정전 전원 및 보조전원장치 등으로 적합하다.
- 90% 이상의 높은 가동률로 운용조건에 제약이 많은 재생에너지의 약점을 보완한다.
③ 최고의 공간효율성을 갖춘 연료전지는 설치조건이 열악한 도심지역에 적합하다.
- 1kW당 약 0.18로 최고의 공간효율을 가진다.
- 옥외, 지하, 옥상 등 설치 조건에 제약이 없다.
- 토지비 부담이 큰 도심지 등에 설치가 용이하다.

참고자료

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· https://www.knenergy.co.kr/kor/html/04_invest/invest_02010203.jsp
· 가정용 연료전지 시스템의 전기 효율 향상을 위한 연료/공기 이용률 운전 최적화
· 석동훈, 김민진, 손영준, 이진호
· Cost and Performance Comparison Of Stationary Hydrogen Fueling Appliances, Duane B. Myers, Gregory D. Ariff, Brian D. James, John S. Lettow, C.E. (Sandy) Thomas, & Reed C. Kuhn
· http://www.e2news.com/news/articleView.html?idxno=60510
· https://www.cheric.org/PDF/PIC/PC14/PC14-2-0026.pdf
· http://blog.naver.com/ba090909/100051924282
· 연료전지 보급현황 조사 및 보급 활성화 방안 연구, 삼정KPMG