연료전지 원리 및 종류

소개글

연료전지 정의
연료전지는 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지를 말한다. 연료전지는 화학전지와 달리 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 반응생성물이 계 외로 제거된다.
연료전지의 가장 대표적 형태가 수소 - 산소 연료전지이고 연료전지는 작동온도에 따라 고온형과 저온형으로 나뉜다.(300℃이상은 고온형, 이하는 저온형)
발전효율의 향상을 꾀한 것이나, 귀금속 촉매를 사용하지 않는 고온형의 용융탄산염(溶融炭酸鹽) 연료전지를 제2세대, 보다 높은 효율로 발전을 하는 고체전해질 연료전지를 제3세대의 연료전지라고 한다.

연료전지 발전원리
연료중 수소와 공기중 산소가 전기 화학 반응에 의해 직접 발전
1. 연료극(양극)에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리
2. 수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동
3. 공기극(음극)쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물(물)을 생성

목차

연료전지 정의
연료전지 발전원리
연료전지의 특징
연료전지의 종류
▷ 인산형 연료전지
▷ 알칼리형 연료전지
▷ 고분자전해질형 연료전지
▷ 용융탄산염형 연료전지
▷ 고체산화물형 연료전지
▷ 직접메탄올연료전지

본문내용

연료전지 정의
연료전지는 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지를 말한다. 연료전지는 화학전지와 달리 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 반응생성물이 계 외로 제거된다.
연료전지의 가장 대표적 형태가 수소 - 산소 연료전지이고 연료전지는 작동온도에 따라 고온형과 저온형으로 나뉜다.(300℃이상은 고온형, 이하는 저온형)
발전효율의 향상을 꾀한 것이나, 귀금속 촉매를 사용하지 않는 고온형의 용융탄산염(溶融炭酸鹽) 연료전지를 제2세대, 보다 높은 효율로 발전을 하는 고체전해질 연료전지를 제3세대의 연료전지라고 한다.

연료전지 발전원리
연료중 수소와 공기중 산소가 전기 화학 반응에 의해 직접 발전
1. 연료극(양극)에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리
2. 수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동
3. 공기극(음극)쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물(물)을 생성

연료전지의 특징
1. 발전효율이 40% ~ 60% 이며, 열병합 발전시 80% 이상 가능
2. 천연가스, 메탄올 석탄가스 등 다양한 연료사용 가능
3. 환경공해 감소 : 배기가스 중 질소산화물이나 황산화물의 분진이 거의 없으며 이산화탄소 발생량에 있어서도 미분탄 화력발전에 비하여 20% ~ 40% 감소
4. 회전부위가 없어 소음이 없으며, 기존 화력 발전과 같은 다량의 냉각수 불필요
5. 도신부근 설치가능하여 송배전시의 설비 및 전력 손식 적음
6. 부하변동에 따라 신속히 반응하며, 설치형태에 따라서 현지 설치용, 분산 배치형, 중앙집중형 등의 다양한 용도 사용 가능

▷ 인산형 연료전지
인산형 연료전지 기술은 20년 이상 개발되고 개선되어 왔고, 전기 생산에 비교적 순수한 수소(70% 이상)를 요구한다. 인산형 연료전지 내의 전극은 탄소 지지체의 표면적 위에 촉매로써 백금이나 백금 혼합물을 포함한다.

참고 자료

강의 노트 정리