수소연료 전지 발전 시스템 성능 실험 장치
PERFORMANCE TEST EQUIPMENT of HYDROGEN FUEL CELL
POWER GENERATION SYSTEM
KTE-7000HS

수소연료전지 발전 시스템 메뉴얼 다운로드

■ 장비 소개

◐전기분해 이용 수소연료전지 실험장비는 전해조, 수소연료전지, 제습장치, DC램프, 물탱크, 제어 스위치 및 계기판 등으로 이루어져 있다. 물탱크에는 증류된 순수한 물이 저장이 되고 이 물은 전해조를 통해 산소와 수소로 분해 된다. 이 때, 전기분해의 제조 효율을 위해 4V의 전압이 유지된다. 분해된 산소는 방출되며 수소는 제습장치를 통해 섞여 있던 물을 제거 한 후 연료전지로 보내진다. 이 때 수소의 유량은 유량계를 통해 계측할 수 있으며, 이는 밸브를 이용하여 조절이 가능하다. 연료전지를 통해 만들어진 전기는 설치된 DC램프를 켜는데 사용이 되며, DC램프의 개수를 조절하면서 연료전지의 부하를 바꿀 수 있다. 계기판을 통해서는 전기분해 및 연료전지에 관련된 전압, 전류 값을 확인할 수 있다.

■ 장비 특징

◐ 이 장치는 콘솔타입으로 제작되어, 어느 장소이든 전원만 있으면 이동하여 실험이 가능하도록 제작되어야 한다.

◐ 이 장치는 전기분해를 이용한 수소제조 방식이어야 한다.

◐ 전기분해를 하기위한 전력은 DC전원 공급 부로부터 얻는다. AC전원을 이용하여 AC전원을 DC로 변환하여 전해조 부에 DC전원을 공급 할 수 있어야 한다.

◐ 전기분해를 통해 생성된 수소는 연료전지에 공급되어 전기를 생산할 수 있어야한다.

◐ 필요에 따라서 발전된 전기로 램프를 점등시켜 발전된 전기를 시각적으로 나타낼 수 있다.

◐ 물이 거의 없는 수소는 99% 이상의 순도를 가진 건조기의 수분 흡수를 통해 가스/물 분리기 내 응축수가 일정한 양으로 누적되면, 플로트가 상승하여 가스/물 분리기 바닥 배출구에서 재순환용 물탱크로 방출 할 수 있어야 한다.

■ 교육 내용

1. 연료전지의 발전 효율 실습하기

2. 연료전지를 활용한 DC LOAD(LED) 실습하기

3. 연료전지를 활용한 DC LOAD(MOTOR) 실습하기

4. 태양광 및 연료전지 출력 비교 분석 실습하기

5. 연료전지의 부하변화에 따른 성능 비교 실습하기

6. 전기분해를 이용한 수소연료전지 성능 실험하기

7. 전기분해를 이용한 수소연료전지 부하변화에 따른 성능 비교 실습하기

■ 수소연료전지 작동 원리 및 기술적 과정

◐양극 챔버에 전해수 공급

* 전해수는 전기 저항이 1MΩ/㎝를 초과하고, 이를 위해 전자 및 분석 산업에서 물이 탈이온화 되고 재증류되었어야 한다.

◐ 전해수는 전해조에서의 양 극에서 즉시 분해된다.

* 2H2O = 4H+ + 2O-2

◐분해 된 산소 음이온 (O-2)은 산소(O2)를 형성하기 위해 전자를 방출하고 전자를 방출한 산소는 물탱크로 방출된다.

* 물은 순환적으로 사용될수 있으며 산소는 물탱크 상단 덮개의 작은 구멍으로 방출된다.

◐ 분해 된 수소는 아쿠아 이온(H+·XH2O)형태로 SPE 이온막을 통한 전기장력의 작용에 따르는 수소 양자는 수소를 형성하는 전자를 흡수하기 위해 음극에 도달한 다음, 음극 챔버에서 제거할 전해조에서 대부분의 물을 가져오는 가스/물 분리기로 방출된다.

◐ 방출된 수소(H+)는 완벽히 습기를 제거하기 위해 건조기를 세번 거추어 수소연료전지로 이동하게 되고 수소연료전지에서 전기를 생성하게 된다.

■ 전기적 제어

◐ 전체적인 전기 시스템은 4개 부분으로 구성되어 있다.

* 전해용 전원 시스템, 메인 제어장치, 메인 제어장치, 보조 제어장치 및 디스플레이 패널

◐과압 경고

발생기 작동 중에 심하게 흔들리거나 부품 어딘가 고장이 생길시에 출력 압력을 통제할 수 없고 압력이 0.42 MPa로 상승하게 되면, 과압 보호 인식을 위해 발생기는 간격을 두고 네 차례 ‘삐’ 소리를 내며 전해용 전원 장치를 자동으로 차단하고 전해를 중지한다
이때, 경고등(적색)이 켜지고 수소 출력은 0을 나타낸다

◐ 수위 경고