가정용 슬롯 추천전지 “Ene-Farm”

개발자 인터뷰

개발자 인터뷰

'세계 표준'을 목표로 가정용 슬롯 추천전지 개발에 도전

가정용 슬롯 추천전지 “Ene-Farm”

가스에서 수소를 추출하고 공기 중의 산소와 화학적으로 반응하여 전기를 생성합니다가정용 슬롯 추천전지 “Ene-Farm”발생된 열을 온수공급, 공간난방 등에 효과적으로 활용할 수 있는 친환경 에너지 시스템입니다
이것의 선구자는 1999년 오사카 가스의 슬롯 추천 개질기 개발이었습니다 이에 대응하여 가정용 열병합 발전 시스템 개발 프로젝트에 착수했으며 상용화를 준비하기 위한 기술 개발과 검증을 거듭한 끝에 마침내 2009년 6월 일반 판매를 시작했습니다 개발에 참여한 엔지니어들이 가정용 슬롯 추천 전지의 상용화를 이끈 노력에 대해 이야기합니다

회원

생활부 주택 열병합 발전 시스템 개발부 PEFC 개발팀

• 

  과장 리더
  히가시구치 세이사쿠

• 

  섹션 관리자
  카미이에 노리오

세계 최초의 PEFC용 슬롯 추천 개질기
실용적 적용 달성

카미이에

1998년부터 가정용으로 사용해 왔습니다소프트 폴리머 분자 연료 마메 슬롯 머신의 실용화를 목표로 하는 프로젝트에 참여하고 있습니다소프트 폴리머 분자 연료 마메 슬롯 머신 (PEFC) 시스템 | Daigas Group 기술 개발 | Daigas Group" 개발에 참여했습니다

[그림] 슬롯 추천 개질기의 공정 흐름 개편소프트 폴리머 분자 연료 마메 슬롯 머신

도시가스의 주성분인 메탄이 수증기와 촉매와 화학반응을 하면 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO)가 생성됩니다 상업용 인산형 슬롯 추천전지(PAFC)는 작동 온도가 200°C에 달해 배터리에 영향을 주지 않고 CO2 약 5000ppm에서도 전력을 생산할 수 있다 하지만 PEFC의 작동온도는 80°C로 낮아 배터리에 미치는 영향이 매우 커서 발전이 불가능하기 때문에 CO를 10ppm 이하로 제거해야 했다 오사카가스에너지기술연구소는 초기부터 CO를 선택적으로 산화 및 제거하는 촉매 연구개발에 착수해, 고성능 CO 제거 촉매를 개발하는 데 약 3년이 걸렸다 1999년에는 이 촉매를 최대한 활용하기 위해 CO 제거 반응기를 최적화했으며, 세계 최초로 PEFC용 슬롯 추천 개질기 상용화에 성공했습니다
리포머 설계의 주요 과제는 소형화와 제조 비용이었습니다 개질기에는 CO 제거기 외에도 탈황기, 수증기 개질 반응기 등 다수의 반응기와 보일러, 열교환기도 포함되기 때문에, 더 콤팩트하게 만들려고 하면 구조가 복잡해져서 비용이 더 많이 든다는 딜레마가 될 것입니다 우리는 고심 끝에 이러한 원자로, 보일러, 기타 장비를 프레스 가공과 자동 용접으로 만든 중공 판재 용기(판 요소)로 구성하여 일체화하는 방법을 고안했습니다 세계 유일의 플레이트 요소로 일체형 구조를 실현했습니다 기존의 다원통형 캔 구조(국제 특허 취득)에 비해 대량 생산 시 제조 비용도 대폭 절감되었습니다(자사 추산)

캐나다 슬롯 추천전지 벤처에서
발전 테스트 성공

카미이에

리포머를 위한 올인원 구조를 갖는 것에는 다른 이점이 있습니다 장비에 내장된 반응기 사이에 열전달체를 설치하여 적층구조를 형성함으로써 반응온도가 가장 높은 개질반응기(약 650°C)와 반응온도가 가장 낮은 CO 제거기(약 100°C) 2개 지점만을 제어하여 에너지 손실을 최소화할 수 있습니다 또한, CO 시프트 컨버터와 CO 제거기 사이에 안정기(제습기)를 설치하여 가스 내 수분의 부정적인 영향을 줄이고 CO 제거 촉매가 완전히 활성화되어 CO 제거 성능 및 안정성이 획기적으로 향상됩니다 그 결과, 개질기 출구의 CO 농도를 1ppm 이하로 안정적으로 유지하는 데 성공했습니다 상용 PAFC에 비해 1/5000의 궁극적인 감소를 달성했습니다

따라서 우리는 슬롯 추천 개질기를 실용화할 수 있었고 2002년경에 슬롯 추천 전지 시스템 제조업체에 라이센스를 제공하기 시작했습니다 작년에 캐나다의 한 수소슬롯 추천전지 벤처기업으로부터 문의를 받고 바로 그곳으로 달려갔습니다 방문한 곳에서는 개질기 성능을 단독으로 확인하려고 했으나 현지 엔지니어가 갑자기 'CO 농도가 매우 낮으니 우리 순수 수소 슬롯 추천전지에 연결해 보자'고 제안했다 당시 배터리 자체도 꽤 고가였고, 개질기 때문에 파괴하기 어려웠을 텐데, 나는 거절하지 못하고 일을 수락했다 그런데 발전을 준비하는 동안 마음이 차가워졌습니다 손으로 직접 만든 시제품 기계를 가져왔고, 항공운송은 처음이라 압력차로 인해 장치 안으로 공기가 들어가 촉매가 손상될까, 진동으로 인해 내부 내화물이 깨질까 걱정했는데, 결국 성공적으로 전기를 생산할 수 있었고, 현지 엔지니어들로부터 '멋지다'라는 칭찬을 받았습니다 그 순간 느꼈던 안도감과 성취감을 아직도 잊을 수 없습니다

[그림] 간단한 적층 요소 구조
(수상 기술명: "가정용 연료전지용 소형 개질기")

에네팜의 오사카 가스개질기 및 개질촉매공정 대외수상
・2009년 긴키 지역 발명상 발명 장려상 '유체 처리 장치' 수상
・2009년 오사카 우수 발명상 수상 "가정용 연료전지용 소형 개질기"
・2009년 일본 촉매 학회 상(기술 부문) "연료 개질 촉매 시스템 개발"

"세상을 바꾸는" 최첨단 분야에서
제조 작업 중

동쪽 출구

저는 "연료전지 유닛"의 시스템 개발을 담당했습니다 연료개질기를 이용하여 도시가스에서 추출한 수소를 이용하여 발전을 제어하는 ​​방법 또한, 유닛의 핵심인 셀 스택(연료전지 자체)의 성능을 극대화하면서도 패키지를 어떻게 가볍고 컴팩트하게 만들 수 있는지가 주요 주제였습니다
처음에는 실험 장비를 수동으로 조작하여 가스에서 전기를 생성하는 실험부터 시작했습니다 다음 단계에서는 상용화를 목표로 유량계, 펌프, 송풍기 등 시스템에 통합될 기능 부품 개발에 힘썼습니다 당시에는 가정용 슬롯 추천전지에 사용할 수 있는 이와 같은 기능성 부품이 전 세계에 없었습니다

그래서 나는 전화번호부, 업계 신문, 인터넷에서 우리의 사양에 따라 작은 공장까지 제품을 개발할 수 있는 제조업체를 검색했습니다 게다가 개발 초기부터 '세상을 바꿀 슬롯 추천전지'라 불렸던 최첨단 분야였기 때문에 연구를 위해 미국까지 가보고, 현지 슬롯 추천전지 벤처기업 여러 곳을 방문해 파트너를 물색하기도 했다
개발단계에 들어서면서 가장 고민했던 것 중 하나가 바로 수처리 장비였습니다 슬롯 추천전지에서는 수소(H2)와 산소(O2)가 화학반응하여 전기를 생성할 때 물(H2O)이 생성됩니다 이 물을 모아 슬롯 추천 개질기와 가스 가습에 재이용하기 위해 물 순환 경로를 마련했지만, 순환되는 물은 염소를 포함하지 않은 순수한 물입니다 온도 조건으로 인해 박테리아가 발생했습니다 이는 필터 막힘을 유발하고 유지 관리를 크게 방해합니다 결국 수온을 조절해 발생을 억제하는 방법을 채택했지만, 이 문제를 극복하는 데 수년이 걸렸습니다

[그림] 슬롯 추천전지 발전의 원리소프트 폴리머 분자 연료 마메 슬롯 머신

[그림] 에네팜의 작동원리

안전하고 안전하며 고효율의 가정용 발전
본격적인 확산
추가 개발을 목표로 함

카미이에

1999년 PEFC용 슬롯 추천 개질기를 개발하고 발전 효율, 유용성 및 비용 절감을 개선하기 위해 10년을 더 노력하는 과정에서 우리는 수많은 문제에 직면했습니다 예를 들어 당사의 개질기는 도시가스뿐만 아니라 LPG에도 완벽하게 호환되는데, 이를 위해서는 도시가스, LPG, 수소가스를 안정적으로 연소할 수 있는 특수하고 저렴한 버너의 개발이 필수적이었습니다 그러나 시제품 단계에서는 점화가 불안정해 임계버너가 열로 인해 녹는 경우도 있었다 또한, 개선된 원가절감기의 증기발생기(보일러)가 알 수 없는 이유로 부딪히는 현상이 발생하여 가스 조성이 급격하게 변화하고 발전이 중단되어 시스템 제조업체에 불편을 초래했습니다 그러나 이러한 난제를 극복한 결과, 정격 연속 운전 40,000시간(약 5년) 이상의 내구성, 가속 열화 90,000시간의 내구성을 입증할 수 있었고, 정격 열효율 82%* 이상을 달성했으며, 10년 동안 촉매 교체가 필요 없어 유지 관리 비용이 절감되었습니다 현재 본 슬롯 추천개질기는 일본, 한국, 캐나다, 독일 등의 PEFC 제조사에서 사용하고 있으나, 당사에서는 더욱 높은 효율과 내구성, 저비용을 추구하여 세계표준의 가정용 개질기를 완성하는 것을 목표로 하고 있습니다

동쪽 출구

실패는 선택이 아니라는 사명감과 세상에 없는 것을 창조하는 기쁨 우리는 두 가지 측면을 모두 느끼면서 개발을 계속했습니다 슬롯 추천전지를 상용화하기 위해서는 8만시간(10년) 이상 작동할 수 있는 시스템의 내구성과 발전 성능, 신뢰성, 비용 등을 평가하는 것이 관건이었다 여기에는 오사카가스의 성과평가 기술이 큰 역할을 했다고 생각합니다 또한, 2005년부터 일반 가정을 대상으로 대규모 실증 테스트를 진행해 왔으며, 현장 고객은 물론 판매, 설치, 유지관리 직원의 피드백을 통해 시공 편의성, 유지관리, 사용성 향상에 큰 도움이 되었습니다 제조사와 함께 개선과 개선을 거듭한 결과, 우리가 개발한 슬롯 추천전지 시스템은 업계 표준으로 인정받고 있습니다 우리는 앞으로도 계속해서 비용 절감과 고신뢰성 시스템을 추구하며, 세계 표준으로 인정받는 가정용 슬롯 추천 전지 장치를 계속 개발해 나갈 것입니다

• *1~07kW 시스템의 경우 정격 82% 이상(HHV), 025kW(HHV)에서 75% 이상

태그 검색

키워드로 검색