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개발동향 상세정보 게시판
분류 [폐기물] 폐기물자원화
과제명 고분자 전해질 막 연료전지와 흡수식 냉동기를 이용한 전기 생산-공기조화 하이브리드 시스템 개발
연구기관 중앙대학교
연구기간 2017.09.01. ~ 2019.02.28.
연구비 90,000 천원
핵심키워드 저온 폐열, 흡수식 냉동기, 흡수제, 이온성 용액, 고분자 전해질 막 연료전지
요약

연구목적 및 필요성

 O 고분자 전해질 막 연료전지의 경우, 친환경 고효율 발전시스템으로 차세대 발전시스템으로 각광 받고 있지만, 높은 가격과 낮은 시스템 효율 등으로 인해 상용화에 어려움이 있는 실정임

 O 고분자 전해질 막 연료전지 시스템의 폐열을 이용하여 흡수식 냉동기를 작동시키면, 값싼 천연가스를 통해 전기를 생산하고 가정의 냉·난방에 활용할 수 있어 연료전지 시스템의 수준을 향상시키고 상용화를 앞당길 수 있음

 O 본 연구에서는 연료전지의 폐열을 이용한 하이브리드 공기조화-전기생산 하이브리드 시스템을 개발하여 탈원전을 위한 기틀을 마련하는 데 도움을 주고자 함

 

연구 내용 및 범위

 O 흡수식 냉동장치를 결합한 하이브리드 시스템에 대한 모델링 수행

 O 저온에서도 효율적으로 작동하는 흡수식 냉동기 개발을 위한 냉매-흡수제 선정

연구성과

연구결과

 O 하이브리드 시스템의 수치해석적 연구

  - 연료전지의 효율이 떨어질수록 연료전지 스택에서 발생하는 폐열이 증가함

  - 흡수식 냉동기-연료전지 하이브리드 시스템의 최대 출력은 9.6kW이며, 이 때의 효율 약 60%

  - 흡수식 냉동장치의 냉동부하를 출력으로 치환한 경우 최대 21.2kW의 에너지를 얻을 수 있으며, 이 경우 흡수식 냉동장치에 대한 COP도 높은 효율(3.2)을 얻을 수 있음

  - 개질기의 폐열을 이용하는 하이브리드 시스템의 효율이 스택의 폐열을 이용하는 경우 대비 3배 정도 높은 효율을 나타냄

 O 이온성 용액 사용 가능성 고찰

  - 암모니아에 대해 다양한 흡수제를 사용하는 경우, 흡수제 종류에 관계없이 재생기의 온도가 올라갈수록 흡수식 냉동기의 COP가 증가함

  - 온도가 올라갈수록 많은 양의 냉매가 흡수제에 용해되기 때문에 혼합용액의 유량이 높아짐

  - 이온성 용액을 흡수제로 사용한 경우, 냉매의 종류에 상관없이 흡수식 냉동기의 성능은 재생기의 온도가 올라갈수록 높은 COP를 나타냄

  - 이는 암모니아 냉매를 사용하는 경우에 비해 전반적으로 높은 COP가 나타났으며, 혼합용액의 순환량에 있어서도 암모니아를 냉매로 사용한 경우에 비해 낮은 값을 보임

  - 이온성 용액을 흡수제로 사용할 때, 적은 양의 혼합 용액의 유량으로도 더 높은 재생 능력을 보여줌

 

활용계획

 O 막대하게 버려지는 저온의 폐열을 활용하여 가정의 공기조화에 사용함으로써 전기세 저감 가능

 O 에너지 효율 향상 및 자원 소모 감소를 통한 친환경 시스템 개발 가능

 O 이온성 용액의 대량 생산에 대한 산업 성장 기대

 O 가정용 연료전지의 효용성을 향상시켜 연료전지 산업 분야의 동반 성장 기대

 

주요성과

 O 보고서 1

 O 논문 2

첨부파일 고분자전해질막연료전지와흡수식냉동기를이용한전기생산공기조화하이브리드시스템개발.pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2021-06-09

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