열전련납연료전지시스템은 전기화학반응을 통해 연료화학에너지를 직접 전기에너지와 열에너지로 전환시키는 종합에너지공급장치로서 고효률, 청결, 다련납 등 특징을 갖고있다.다음은 그 핵심 구성과 보양 요점에 대한 상세한 분석이다.

1. 시스템 구성

1. 연료전지더미 (핵심발전단위)

- 양성자교환막(PEM) 또는 고체산화물(SOFC): 연료 유형에 따라 수소연료에 PEM이 적용되며 낮은 작동온도(60~80℃);SOFC는 높은 작동 온도(600-1000℃)로 천연가스 또는 메탄올에 적합합니다.

- 전극과 촉매: 양극(수소산화반응), 음극(산소환원반응), 촉매는 백금기 또는 니켈기 재료가 많아 정기적으로 활성감쇠를 평가해야 한다.

- 양극판: 전도성 및 분리된 배터리 단량체, 흑연 또는 금속으로 부식 방지 처리가 필요합니다.

2. 연료 공급 시스템

- 수소/메탄 저장 및 수송: 고압 수소 저장 탱크 또는 재정비 수소 제조 모듈 (예: 메탄올 수증기 재정비), 압력 조절 밸브, 필터 (불순물 입자 제거).

- 증습장치: 전극의 습윤(PEM은 촉촉해야 함)을 유지하고 가습기나 순환수 시스템을 통해 습도를 제어한다.

3.공기 공급 시스템

- 공압기 및 흡기 여과: 0.1-0.3MPa까지 공기를 압축하여 분진, 유무 등 불순물을 여과한다(필터는 정기적으로 교체해야 한다).

- 증압 및 발열: SOFC와 같은 고온형은 배기가스의 잔열을 이용하여 공기 흡입을 예열하기 위해 열교환기를 구성해야 한다.

4.열전기 연결 공급 모듈

- 잔열 회수 시스템: 연료전지 폐열(50-80℃ 온수 또는 100-200℃ 고온 가스)을 이용하여 판식 환열기 또는 열관을 통해 열을 회수하여 난방, 온수 또는 흡수식 냉방에 사용한다.

- 열 관리 유닛: 냉각액 유량을 조절하고 배터리 더미의 온도를 균일하게 유지하며 국부적인 과열을 피한다.

5. 전력 및 제어 시스템

- DC/AC 변환(DC/AC): 인버터는 전력망 또는 부하 요구 사항에 맞게 DC를 AC로 변환합니다.

- 지능형 모니터링 플랫폼: 전압, 전류, 온도, 압력 등의 매개변수를 실시간으로 모니터링하여 PLC 또는 SCADA 시스템을 통해 자동 부팅, 하중 조절을 실현한다.

2. 시스템 보수 요점

1.일상적인 유지 관리

- 청소 및 검사:

- 매일 연료와 공기 파이프라인 인터페이스를 점검하여 누출을 방지한다(비눗물이 새는 것을 감지한다).

- 필터 필터, 특히 공기 필터 끝을 청소합니다 (먼지가 쌓이면 흡기 저항이 커집니다).

- 배터리 더미 표면의 응축수를 닦아 양극판이 부식되지 않도록 한다.

- 매개변수 모니터링:

- 전압, 전류, 온도 곡선을 기록하고 비정상적인 파동 (예: 단일 전압이 평균치보다 10% 낮음) 은 원인을 조사해야 한다.

- 산소 농도 프로브, 수소 센서와 같은 센서를 정기적으로 교정합니다.

2.정기적으로 심층 보양

- 연료 시스템 유지 관리:

- 500시간마다 수소 파이프라인 밀폐성 검사, 노후 밀폐코일 교체.

- 재정비기 (사용하는 경우) 를 세척하여 탄소 또는 촉매에 쌓인 때를 제거합니다.

- 공기 시스템 관리:

- 매달 에어필터를 교체하고 공압기 윤활지 상태를 체크한다.

- 터보차저 (장착된 경우) 를 세척하여 날개에 먼지가 쌓여 효율에 영향을 주지 않도록 합니다.

- 열 관리 유지 관리:

- 남은 열 교환기 표면의 때 (예: 칼슘 마그네슘 이온 퇴적) 를 제거하여 열 교환 효율을 보장합니다.

- 매년 냉각액 pH 수치를 측정하고 부동액/이온제거수를 보충 또는 교체한다.

3. 주요 부품 교체 주기

- 촉매층: PEM 배터리는 약 2-3년 교체(백금 손실로 30% 이상 성능 저하).

- 양성자 교환 필름: 1~2년에 한 번 검사하며, 필름 천공 또는 연화는 즉시 교체해야 한다.

- 양극판: 금속판은 부식 방지 코팅 보수가 필요하며, 흑연판은 접촉면을 정기적으로 다듬는다.

4. 장애 처리 및 최적화

- 일반적인 장애:

- 전압 불균등: 단일 배터리가 작동하지 않으므로 분해 수리 또는 교체해야 합니다.

- 산열 부족: 연료 유속이나 촉매 활성을 확인한다.

- 누전 위험: 절연 감지, 파손된 절연층 복구.

- 효율성 최적화:

- 연료와 공기화학의 계량비(람다=1.1-1.3)를 조절하여 과소비를 피한다.

- 남은 열로 연료를 예열하거나 공기를 흡입하여 시스템 전체의 에너지 효율을 향상시킵니다.

3. 장기 사용 정지와 응급 처리

1. 보호 비활성화

- 연료와 냉각액을 비우고 질소와 같은 불활성 가스를 주입하여 전극의 산화를 방지합니다.

- 부품의 윤활 및 활성을 유지하기 위해 한 달에 한 번 짧은 시간 (1-2시간) 가동합니다.

2.응급 대비책

- 수소 누출: 즉시 가스 공급을 차단하고, 송풍기 희석을 가동하며, 전기 설비를 비활성화한다.

- 과열 경보: 비상 정지, 냉각회로 차단 여부 확인.