수소 연료전지 6종류의 작동 원리, 장단점을 함께 정리한 표

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수소 연료전지 종류, 작동 원리 및 장단점 정리

   종류  /  정식 명칭  /  작동 온도  /  작동 원리  /  장점  /  단점

PEMFC	고분자전해질 연료전지(Proton Exchange Membrane FC)	60~80℃	H₂ → H⁺ + e⁻ → H⁺이온이 막 통과 → O₂와 결합하여 H₂O 생성	- 낮은 작동온도 → 빠른 기동- 구조 단순 → 소형화 가능- 자동차, 가정용, 이동형에 적합	- 고순도 수소 필요- 전해질 수분 유지 어려움- 내구성 개선 필요
PAFC	인산형 연료전지(Phosphoric Acid FC)	150~220℃	H₂ 산화 → H⁺ 이동 → O₂와 반응 → H₂O 생성	- 상용화 경험 多- 열병합 가능- 내구성 우수 (5~10년)	- 기동 시간 김- 출력밀도 낮음- 부피 큼
AFC	알칼리형 연료전지(Alkaline FC)	60~90℃	H₂ 산화 → e⁻ + OH⁻ → H₂O 생성	- 높은 효율- 반응 속도 빠름- 우주 분야 활용 경험 多	- CO₂에 매우 민감 → 순수 산소 필요- 연료 정제 비용 ↑
MCFC	용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate FC)	600~700℃	H₂ + CO₃²⁻ → H₂O + CO₂ + e⁻ / O₂ + CO₂ + e⁻ → CO₃²⁻	- 연료 다양성 (H₂, CH₄ 등)- 열병합 효율 ↑ (85% 이상)- CO₂ 포집 연계 가능	- 고온 부식 문제- CO₂ 순환 시스템 필요- 시동 지연, 복잡한 설계
SOFC	고체산화물 연료전지(Solid Oxide FC)	600~1000℃	O₂ → O²⁻ 이온 → 연료측에서 H₂ + O²⁻ → H₂O + e⁻	- 최고 수준 효율 (단독 60%, 열병합 85% 이상)- 연료 다양성- 고온 열 활용 가능	- 고온으로 내열 소재 필요- 시동 지연- 열팽창, 내구성 문제
DMFC	직접메탄올 연료전지(Direct Methanol FC)	50~120℃	CH₃OH + H₂O → CO₂ + H⁺ + e⁻ → PEM막 통과	- 액체 연료 사용 가능 (간편한 저장)- 소형 전자기기 적합- 재충전 시간 짧음	- 낮은 효율- 메탄올 누출 위험- 가격 경쟁력 낮음

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요약 정리

• 저온형 연료전지: PEMFC, DMFC, AFC → 빠른 기동, 소형/이동형에 적합
• 고온형 연료전지: PAFC, MCFC, SOFC → 열병합, 발전소, 산업용에 적합
• 연료 다양성 우수: MCFC, SOFC (천연가스, 바이오가스 등 직접 사용 가능)
• 효율 최고: SOFC, MCFC (열병합 시 85% 이상 가능)

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