연료전지

목차

연료전지
정의
원리
제조방법
종류
특징
응용

본문내용

고분자 전해질 연료전지의 기본 개념은 수소와 산소의 전기화학 반응에 의하여 물이 생성되며, 동시에 발생하는 전기를 이용하는 것으로 설명할 수 있다.
위의 그림에서 보는 바와 같이 수소는 연료극(Anode)으로 공급되고 산소는 공기극(Cathode)으로로 공급된다. 연료극으로 공급된 수소는 전극촉매상에 수소이온(H+)과 전자(e-)로 분해되고, 이 중 수소이온만이 선택적으로 고분자 전해질막을 통과하여, 공기극으로 전달된다. 동시에 전자는 외부도선을 통해서 공기극으로 이동하는데, 이들이 공기극에 공급된 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다. 이때에 일어난 전자의 흐름으로 인해 전류가 생성되고, 물생성 반응에서 열도 부수적으로 발생한다. 이렇게 생성된 전류는 직류 전류로써, 직류 전동기의 동력으로 사용되거나 전력변환기를 통해 교류 전류로 바꾸어 사용하기도 한다. 연료전지 반응에서 생성되는 부가적인 열은 난방용으로 사용될 수도 있다.

연료전지의 연료인 수소는 순수 수소를 이용하거나, 도시가스, 메탄올, 에탄올 같은 탄화수소를 이용하여 개질이라는 과정을 통해 생산된 수소를 이용한다. 공기극으로 공급되는 산소의 경우, 순수한 산소를 이용하면 연료전지의 성능을 높일 수 있지만 산소 저장에 따른 비용과 무게가 증가하는 문제가 있다. 따라서 공기를 그대로 이용하는 방식을 이용한다.
고분자 연료전지의 전극 반응은 아래의 식과 같으며, 최종적으로 전기와 열 및 물이 동시에 생성된다.

참고 자료

없음