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High Temperature FuelCell System

고온형 PEMFC는 저온형 PEMFC와 비교하여 발전효율이 높고 열 활용 범위가 다양하며, 고체산화물 연료전지(SOFC)는 발전효율이 가장 높은 열병합 시스템입니다.

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개요

고온형 고분자 전해질 연료전지 High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell, (이하 “고온 PEMFC”)는 기존 PEMFC (이하 “저온 PEMFC")와 발전원리는 동일하지만, 저온 PEMFC가 60~80℃에서 운전하는 것과 비교하면 100~200℃에서 운전함으로써 이론적으로 발전효율 및 열 활용 측면에서 유리합니다.

기존 저온 PEMFC시스템 비교

사양

핵심 기술 기술 개발지표 단계별 개발 목표
1단계 2단계
5kWe급
고온 PEMFC 시스템
(목표사양)
최대전력
전기효율
30%LHV 28% 31%
최대전력
총 효율
80%LHV 75% 80%
기동시간 40분 이내 1시간 이내 40분 이내
성능 감소율 0.7%/1000 h 1%/1000h
(2000h 운전)
0.7%/1000h
(3000h 운전)

특징

  • 저온형 PEMFC는 복잡한 물관리와 낮은 CO 내구성(연료 중 10ppm 미만)때문에 부품 구성이 복잡하여 시스템 단순화, 고비용 측면에서 문제점을 안고 있음. 반면에, 고온형 PEMFC는 고온 특성으로 인해 응축수가 적게 발생하고, CO 내성이 높아(연료 중 0.5%~수%) 부품수를 줄일 수 있어 시스템이 간소화 되고, 가격도 낮출 수 있는 것이 장점임.
  • 또한 고온에서의 운전 특성으로 인해 열 이용률을 높일 수 있어, 발전과 동시에 양질의 냉·난방 서비스 제공 가능.
특성 저온형 PEMFC 고온형 PEMFC 고온용 PEMFC 장점
작동온도 (℃) 70~80 120~170 열품질 향상
CO 내성(ppm) 10 3000~5000 PrOx 반응기 제거
막 내구성(시간) 4만 2만 (MEA 기술 개발 중)
가습 환경 RH 50~100 % 무가습 별도의 가습 장치 불필요
Cross leak (물관리) 내구성 향상
냉시동
(수증기 개질법)

(자열개질법)
시스템 단순화 및 짧은 시동
전극촉매 피독 CO, H2S 내성 향상
수분에 의한 열화 내구성 향상
시스템 구성 단순화 저가격, 높은 신뢰성
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