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초임계 이산화탄소 사이클을 이용한 연료 재순환 MCFC의 폐열회수
Waste heat recovery of recirculated MCFC using supercritical carbon dioxide power cycle 원문보기

플랜트 저널 = Plant journal, v.15 no.2, 2019년, pp.42 - 45  

이재윤 (인하대학교 대학원) ,  안지호 (인하대학교 대학원) ,  김동섭 (인하대학교 기계공학부)

초록
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용융탄산염 연료전지는 폐열의 온도가 높아 하부 사이클을 구성하여 효율을 높일 수 있다. 이러한 목적으로 연료를 재순환하는 용융탄산염 연료전지에 하부 사이클로 증기 터빈 사이클을 적용한 선행 연구가 있었다. 본 연구는 하부 사이클을 증기 터빈 사이클에서 초임계 이산화탄소 사이클로 대체하는 것을 고려하였다. 그리고 출력을 비교하여 하부 사이클을 대체하는 것에 대한 검토를 하였다. 그 결과 현재 개발 단계의 초임계 이산화탄소 사이클의 출력은 증기 터빈 사이클보다 낮지만, 이론적으로 증기 터빈 사이클보다 출력이 더 커질 수 있음을 확인하였다. 만약 초임계 이산화탄소 사이클이 터빈의 등엔트로피 효율을 89%, 압축기의 등엔트로피 효율을 83%, 복열기의 유용도를 0.9의 수준으로 향상 시킨다면 증기 터빈 사이클과 동등한 출력을 낼 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The molten carbonate fuel cell has a high temperature of waste heat and can constitute a bottoming cycle to increase the efficiency. Previous study used a bottoming cycle as steam turbine cycle. In this study, we are going to replace the bottoming cycle with a supercritical carbon dioxide power cycl...

주제어

#용융탄산염 연료전지   #초임계 이산화탄소 사이클   #증기 터빈 사이클   #하부 사이클  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 로 회수하는 시스템을 제시 하였다. 그리고 기존의 ST로 작동하는 시스템과 출력을 비교하여 sCO2의 적용을 검토하고자 한다.
  • 본 연구는 안지호 등이 제시한 연료 재순환 MCFC 복합 시스템의 하부 사이클을 초임계 이산화탄소 사이클(Supercritical Carbon Dioxide Power Cycle; sCO2)로 대체하고자 한다.
  • 본 연구는 연료를 재순환하는 MCFC 시스템의 폐열을 sCO2로 회수하는 시스템을 제시 하였다. 그리고 기존의 ST로 작동하는 시스템과 출력을 비교하여 sCO2의 적용을 검토하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
용융탄산염 연료전지의 특성은 무엇인가? 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell; MCFC)는 폐열의 온도가 높으므로 하부 사이클과 결합하여 더욱 높은 시스템 효율 및 출력을 얻을 수 있다. 기존의 MCFC의 폐열은 350℃ 전후로 이에 적합한 하부 사이클인 유기 랭킨 사이클을 결합하려는 연구(1) 가 있었다.
초임계 이산화탄소 사이클의 기대효과는 무엇인가? sCO2는 작동 유체가 초임계 상태이므로 작은 압력비에도 높은 출력을 기대할 수 있다. 또한, 사이클 내에서 초임계 압력 이상의 고압을 유지하여 작동 유체의 부피가 작아 지므로 ST보다 하부 시스템의 크기를 줄일 수 있다. 
재생을 고려한 sCO2에서 어떤 환경을 만들어주면 ST와 동등한 수준의 출력을 얻을 수 있는가? 하지만 기술이 성숙기에 접어든 ST의 경우 현재보다 성능을 증가시키는것은 어 려우므로 두 사이클간의 성능 차이는 점차 줄어들 것으로 예상된다. 재생을 고려한 sCO2에서 터빈의 등엔트로피 효율을 89%, 압축기의 등엔트로피 효율을 83%, 복열기의 유용도를 0.90의 수준으로 향상 시킨다면 현재의 ST과 동등 한 수준의 출력을 얻을 수 있다. 만약 두 사이클이 동등한 출력을 생산한다면 sCO2는 기존의 ST에 비해 설치 면적을 적게 차지하므로 하부 사이클로서 큰 경쟁력을 갖출 것 으로 예상된다.
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