인하대 공업화학실험 PEMFC/DSSC 예비 보고서

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험방법
4. 참고문헌

본문내용

A.연료 전지의 정의와 기본원리 및 구조
: 연료 전지란 연료가 되는 물질이 anode인 연료극이 되고 이때 산화-환원 반응에 의해 발생하는 화학에너지를 전기에너지로 전환시키는 전지이다. 다시 말해, 연료 물질로 쓰이는 화학적 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 전기화학적 장치가 되며 이때 발생하는 전기에너지를 통해 목적성에 부합한 일을 하게 된다. 연료극(anode)의 물질은 전자를 방출하여 이온 형태를 가지는 산화 과정을 거치고, 방출된 전자는 외부 도선을 따라 이동한다. cathode로 이동한 전자는 산소 분자와 수소 이온과 결합해 물이 되는 환원 과정이 일어나는 메커니즘을 가진다. 다른 연료 전지도 이와 같은 산화-환원 메커니즘에 의해 전기적 에너지를 얻으며, 주로 수소 연료전지(PEMFC)뿐만 아니라 인산염(PAFC), 탄산염(MCFC), 고체 산화물(SOFC), 메탄올(DMFC) 전지 등이 연료전지로 활용된다.
B.고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 정의와 특징
: 기존의 연료전지의 원리에서, anode인 연료극에서 수소가 전자를 방출하여 수소 이온으로 산화되고 cathode인 공기극에서 산소와 수소 이온과 전자가 결합하여 물이 생성되는 연료전지이다. 주로 산화 연료극으로 Pt/Ru 촉매를 함유하는 다공성 탄소 전극을, 환원 전극으로 Pt 촉매를 함유하는 다공성 탄소 전극을 이용한다. PEMFC는 전해질로 고분자 이온 교환막(Proton Exchange Membran; PEM)을 이용하며, 수소 이온은 이런 고분자 교환막 사이를 자유롭게 이동할 수 있다. PEM을 사용하므로 양성자교환박막형 연료전지라고도 불린다.
PEMFC는 다른 연료전지에 비하여 전류밀도가 비교적 큰 고출력 연료전지로서, 상온에서 100°C 사이의 낮은 온도에서 작동한다. 또한 불소계 고분자로서 간단한 구조와 우수한 안정성으로 현재까지 시판, 생산되는 물질 중에 가장 활용도가 높다. 간단하고 빠른 응답 특성과 뛰어난 내구성을 가지고 있으며 수소 이외에도 메탄올 및 천연가스를 연료로 활용 가능하다.

참고 자료

<공업화학, 화학공학 실험교재>인하대학교 화학공학과 저/2018/12~18p
<태양전지의 기본> Katsuaki Sato 저/한산/2013/20~25p