CFC탄산염 연료전지 물리,화학,공학 세특주제(생기부)
CFC탄산염 연료전지에 대한 보고서
- CFC탄산염연료전지(CFC fuel cell)는 석탄, 천연가스, 바이오매스 등에서 발생하는 이산화탄소를 직접 연료로 사용하는 고온형 연료전지
- CFC탄산염연료전지는 이산화탄소를 직접 연료로 사용하기 때문에 기존의 연료전지와 달리 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 과정의 불필요
- CFC탄산염연료전지가 기존의 연료전지에 비해 경제적이고 효율적인 탈탄소 솔루션으로 주목받고 있는 이유
출처: https://www.mk.co.kr/news/it/4458975
업계, 유가 급등하자 발전시스템 개발나서KIST, 현대차 수소스테이션 연구원에 유치
CFC탄산염연료전지 구성 요소
연료극: 이산화탄소가 전해질을 통해 전자를 전달하는 곳입니다.
산소극: 산소가 전해질을 통해 전자와 결합하여 전기 에너지를 생성하는 곳입니다.
전해질: 연료극과 산소극을 연결하여 전자를 전달하는 매질입니다. CFC탄산염연료전지에서는 일반적으로 염화물 이온을 전해질로 사용합니다
CFC탄산염 연료전지 작동원리
CFC탄산염연료전지의 작동 원리는 다음과 같습니다.
이산화탄소는 연료극에서 전해질을 통해 전자를 전달합니다.
산소는 산소극에서 전해질을 통해 전자와 결합하여 전기 에너지를 생성합니다.
발생한 전기 에너지는 전기 장치를 구동하거나 전력을 생산하는 데 사용됩니다.
조금더 구체적으로 설명합니다.
아래 반응식에 나타낸 바와 같이 수소가 주성분인 연료가 스와 산소와 이산화탄소로 구성된 산화제가 각각 연 료극과 공기극으로 공급되면 공기극에서 산소 및 이 산화탄소가 외부회로로부터 전달된 전자와 결합하여 탄산이온을 형성한 후 이 탄산이온이 용융탄산염으로 구성된 전해질을 통해 연료극으로 전달된다.
연료극 에 전달된 탄산이온은 연료전지의 연료인 수소와 결 합하면서 물과 이산화탄소가 되고, 이 때 유리된 전자 가 외부 회로를 통해 흐르면서 전기를 생산하게 된다.
Anode reaction : H2 + CO3 -2 = H2O + CO2 + 2e
Cathode reaction : ½O2 + CO2 + 2e- = CO3 -2
Overall reaction : H2 + ½O2 = H2O
CFC탄산염연료전지는 다음과 같은 장점이 있습니다.
이산화탄소를 직접 연료로 사용하기 때문에 CCS 과정이 필요하지 않아 경제적입니다.
고온에서 작동하기 때문에 열 회수 효율이 높아 발전 효율이 높습니다.
다양한 연료에 적용할 수 있습니다.
CFC탄산염연료전지는 아직 개발 초기 단계에 있지만, 다양한 산업 분야에서의 적용 가능성을 인정받고 있습니다. 특히, 화력 발전소, 철강 공장, 제지 공장 등에서 발생하는 이산화탄소를 포집 및 저장하기 위한 솔루션으로 주목받고 있습니다.
극복해야할 기술적인 난제
연료극과 산소극의 내부식성을 개선해야 합니다.
전해질의 성능을 향상시켜야 합니다.
전기 수율을 높여야 합니다.
CFC탄산염연료전지의 상용화가 이루어진다면, 탈탄소 사회로의 전환에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
참고링크
탄소포집기술과 접목한 연료전지 실증사업
https://www.h2news.kr/mobile/article.html?no=11627
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