인하대 공업화학실험 Al-Air Battery A+ 예비보고서

소개

인하대 2020년 1학기 공업화학실험 A+ 받은 보고서 입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1) 배터리
2) Al-air battery의 이론 및 특징

3. 용어설명

4. 각 농도에 해당하는 전해질을 50mL 만큼 만들기 위해 필요한 시료의 양을 계산하여 표를 완성하세요. 계산에 필요한 값은 표를 참조하세요

본문내용

1. 실험 목적
알루미늄 베터리의 원리를 이해하고 open circuit voltage과 방전용량이 전해질의 pH와 농도에 따라 어떻게 되는 지 측정값을 통해 알 수 있다.
2. 실험 이론
- 1. 배터리
1-1 배터리의 구성요소
배터리의 구성요소는 4개의 양극, 음극, 전해액, 분리막으로 이루어져있다.
이온화 경향이 높아 전자를 주고, 자신이 산화되는 물질은 음극, 이온화 경향이 상대적으로 낮아 전자를 받아서 자신이 환원되는 물질은 양극물질이 된다. 음극에서 생성되는 전자는 도선을 통하여 양극으로 이동한다. 전해질은 극성을 띤 용매로, 물질이동이 일어나는 매체이다.
즉 배터리에서 전자는 도선을 통해 이동하고 이온은 전해액을 통해 이동이 되는 것을 알 수 있다.
분리막은 양극과 음극의 물리적인 접촉을 방지하는 역할을 한다. 분리막의 미세한 구멍을 통해 원하는 이온만 이동할 수 있게 한다.
1-2 배터리의 종류 및 특징
위 내용에서 전자가 도선을 통해 이동을 하는 과정은 전하로 전기적인 일을 하는 것으로 전지로 볼 때는 방전이라고 한다. 즉, 전지가 지속적으로 전기적인 일을 하게 되면 전하를 이동 시킬 수 없는 상태가 되는데 이 때, 폐기하는 전지를 1차전지라고 하고, 외부에서 전기에너지를 주어 화학에너지를 다시 충전하여 다시 사용할 수 있는 전지를 2차전지라고 한다.
1차전지에는 대표적으로 알칼리건전지, 망간건전지, 리튬1차전지가 존재한다.
알칼리건전지와 망간건전지를 비교하면, 양극 작용물질은 이산화망간, 음극작용물질은 아연으로 같은 물질을 이용하지만 전해액에 차이점이 존재한다. 차이점은 망간건전지는 염화암모늄이나 염화아연을 (중성염)전해액으로 가지고, 알칼리건전지는 수사화칼륨 수용액을 전해액으로 가진다는 것이다. 전지내부의 전해액의 성분 차이로 인해서 망간전지는 소모 전류가 적으면서 오랜 시간동안 사용이 가능한 탁상시계나 리모콘에 사용이 되고, 알칼리 전지는 소모전류가 큰 카메라나 카세트등에 사용이 된다.

참고자료

· 심은기 외 3인, 알루미늄-공기 단위전지의 음극전위 특성, 한국전기연구원 전지연구 그룹, 경남대학교 화학공학과,357p
· 박권필, 전해수, 전해질 첨가제가 알루미늄-공기전지의 성능에 미치는 영향, 순천대학교 고려대학교 화학공학과,53p
· 인하대학교 화학공학과 실험메뉴얼