연료 전지 발전 특성의 평가 및 분석 방법 요약과 정리 1. 연료전지의 원리와 종류 2. 연료전지의 발전 특성 3. 연료전지 개별특성의 평가 분석 방법

목차

0. 들어가기에 앞서

1. 연료전지의 원리와 종류
1) 발전원리
2) 연료전지의 구조
3) 연료전지의 특성
4) 연료전지의 종류
5) 발전 시스템의 구조

2. 연료전지의 발전 특성
1) 분극 특성
2) 전극 반응

3. 연료전지 개별특성의 평가 분석 방법
1) 전류-전압(I-V) 특성 측정
2) 내부 저항 측정
3) 전류 차단법에 의한 내부 저항 측정
4) STEP법을 이용한 내부 저항 측정
5) 교류 임피던스법(복소 임피던스법)
6) Cyclic Voltammetry를 이용한 전극 특성 측정
7) 연료전지 특성 분석 (교류 임피던스 등가회로 추정, Curve Fitting을 이용한 평가 기법)

본문내용

0. 들어가기에 앞서
본 “연료 전지 발전 특성의 평가 및 분석 방법” 글을 읽고 연료전지의 원리, 소재, 특성, 응용분야 등을 학습함과 동시에 요약하고 더 나아가 궁금했던 부분이나 더 배워보고 싶은 부분에 대한 자료들을 찾고, 찾은 내용과 함께 저의 의견이나 사회의 동향 등을 덧붙였습니다.

1. 연료전지의 원리와 종류
1) 발전원리
연료전지는 일종의 발전 장치로서 연료와 산화제를 전극에 공급함으로써 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 시스템으로, 전기화학반응에 의해 전력을 발생시킨다.

고체고분자형 연료전지의 경우 각 극에서 일어나는 반응은 다음과 같다.

-연료극(Anode): 외부에서 공급된 수소가 활성화되어 수소 이온이 되며 2개의 전자를 전극에 방출하고 수소 이온은 전해질 층을 통해 공기 극으로 이동한다.
(수소 산화 반응: H2 → 2H++ 2e-)

-공기극(Cathode): 공기 중의 산소가 활성화되어 전극에서 2개의 전자를 갖게 되고 전해질 층을 이동해 온 수소 이온과 결합하여 물을 생성한다.
(산소 환원 반응: 1/2O2 + 2H++ 2e-→ H2O)

이 두 반응이 일어나는 동안 전자는 전해질 층을 통과할 수 없으므로 전지 외부 전기 회로로 이동하면서 전류를 생성한다.

2) 연료전지의 구조
연료전지는 다공질 금속과 탄소로 구성된 2개의 전극이 전해질을 품고 있는 구조로 되어 있다. 이것을 단위 셀이라 하며 이 중에서 연료극과 공기극 및 고체 고분자막을 접합해 일체화 한 것을 막/전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)라 한다. 여기에 분리막을 끼워 단위 셀을 수십 장에서 수백 장까지 적층하여 보다 큰 전력을 얻을 수 있도록 만든 구조를 셀 스택(Cell Stack)이라 한다.

3) 연료전지의 특성
① 친환경성
반응과정에서 물만 생성되어 상대적으로 이산화탄소의 발생이 줄어든다.

참고 자료

소재기술백서
www.echemmat.com, 동아 사이언스, 월간수소경제