도쿄가스가 고체산화물연료 전지(SOFC)의 발전 효율을 향상시키는 기술을 개발했다.

도쿄가스(주)는 5kW급 핫 박스에서 발전한 DC 발전효율이 73%, LHV AC 발전 효율 65%를 입증했다고 24일 밝혔다.

도쿄가스는 “5kW 급 출력 규모에서 AC 발전 효율 65%를 확인 한 것은 세계 최초 ”라고 밝혔다.

가정용이나 업무용으로 실용화되어있는 SOFC 시스템은 화석 연료 중에서도 탄소 성분이 적은 천연 가스를 주 성분으로 하는 도시 가스가 연료로 45~60% LHV 정도의 발전 효율을 보이고있다.

해당 발전 효율을 현재 분산형 전원에서는 최고의 효율이지만 저탄소 사회의 실현을 위한 고효율화가 시장에서 계속 요구되고 있었다.

이번 도쿄가스가 개발 한 SOFC의 고효율 화 기술은 투입한 연료를 더 발전에 이용하기 위한 SOFC 스택의 이단화 기술 및 연료 재생 기술의 두 가지 기술, 적은 미이용(未利用) 연료에서 열자립 기술의 총 3개의 기술을 결합한 것이다.

일반적으로 SOFC는 열화를 방지하기 위해 투입한 연료의 20% 정도는 발전에 이용하지 않았다.

이에 도쿄가스는 이단화 한 SOFC 스택에서 한단의 SOFC스택의 발전후 가스를 한단보다 필요한 연료가 적어도 좋은 ‘작은 둘째 단의 SOFC 스택의 발전에 재사용’했다. 전체적으로 발전에 이용하는 연료를 많이 사용할 수 있어 효율향상이 가능했다고 밝혔다.

동시에 각 단에서 30%의 연료를 남겨 열화 위험을 감소 시켰다. 뿐만 아니라 발전후 가스에서 H₂O와 CO₂ 를 제거해 H₂와 CO의 농도를 높이는 ‘연료재생’을 실시해 둘째 단의 SOFC 스택에서도 첫 번째 단과 농도의 연료 가스를 발전에 이용, 발전 효율의 향상을 가능하게 했다.

또한 고온에서 작동하는 SOFC의 발전에 뜨거운 상자를 외부에서 가열하지 않고 발전에 따른 SOFC 스택의 발열과 미이용 연료 가스의 연소열에 의해 필요한 고온을 유지하는 ‘열 자립’을 성공했다.

이번 도쿄 가스에서 이러한 기술을 결합한 핫 박스 의한 SOFC의 고효율화의 원리 실증을 실시해, 세계 최초 5kW 급 출력 규모에서 AC 발전 효율 65 % 상당을 확인했다.

도쿄가스는 “본 기술을 기반으로 프로토 타입 개발을 위해 연구 개발을 더 진행시켜 환경 부하가 적은 도시 가스의 고도 이용을 통한 저탄소 사회의 실현에 공헌할 것”이라 밝혔다.

한편, 도쿄가스는 이번에 개발 한 ‘SOFC의 고효율화 기술’에 대한 자세한 내용은 2017년 5월 25일, 26일에 개최되는 제24회 ‘연료전지 심포지엄’에서 발표한다고 밝혔다.