[공업화학실험]연료전지(예비)

소개

연료전지 예비 레포트입니다.

목차

1. 연료전지의 정의
2. 연료 전지의 기본적인 원리
3. 현재 연구되고 있는 연료 전지의 종류 및 특성
4. 연료 전지가 현재 상용화되어 있거나 예정중인 분야 조사

본문내용

1. 연료전지의 정의
연료전지(fuel cell)는 연료가 가진 화학에너지를 화학반응에 의해 직접 전기에너지로 바꾸는 에너지 전환 장치이다. 일반 배터리와는 달리, 연료 전지는 재충전이 필요 없이 연료가 공급되는 한 계속해서 전기를 만들어 낼 수 있는 발전 시스템이다. 연료전지는 전해질(electrolyte)과 두개의 전극(electrode)이 샌드위치처럼 포개어져 있는 형태로 산소와 수소가 각각의 전극으로 흘러갈 때, 전기와 열 그리고 물이 만들어진다. 연료전지에는 천연 가스, 메탄올, 가솔린 등의 다양한 연료가 사용되어질 수 있는데, 연료 개질기(fuel reformer)를 이용해 수소로 개질하여 사용한다. 외부에서 연속적으로 공급되는 연료(수소)와 산소의 전기 화학적 반응에 의해 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 장치이다. 수소 등의 활성을 갖는 물질(연료로서 LNG, LPG, 메탄올 등)을 전기화학 반응에 의하여 산화시켜 그 과정에서 방출되는 화학에너지를 전기 및 열로 직접 변환시키는 장치이다. 기존의 발전기술(연료의 연소 → 증기발생 → 터빈구동 → 발전기구동)과는 달리 연소 과정이나 구동장치가 없으므로 효율이 높을 뿐만 아니라 환경문제(대기오염, 진동, 소음 등)를 유발하지 않는 새로운 개념의 발전 기술이라고 말을 할 수 있다.
Daimler- Chrysler, Ford, General Motors, Toyota등 여러 대형 자동차 제조업체들은 소형 연료전지 자동차를 개발하였고 2003년 내에 생산할 계획을 발표하였다.
소형 연료전지 자동차가 상용화되기 위해서는 가격, 수소저장 및 공급 시스템 등 보강 되어야 할 문제가 있으나 2-3년 안에 생산 가능성이 전망된다.

2. 연료 전지의 기본적인 원리
연료로서는 주로 천연가스로부터 쉽게 생산해 낼 수 있는 수소와 공기중의 산소가 사용된다. 수소와 산소는 각각 양극과 음극에서 전자를 주고 받는 반응에 참여하게 되는데, 양극에서 음극으로 흐른 전자를 이용하는 것이다.

Anode : H2 → 2H+ + 2e-
Cathode : O2 + 2H+ + 2e- → H2O
Overall : 2H2 + O2 → 2H2O + 전류 + 열

연료 전지의 발전 원리는 연료중 수소와 공기중 산소가 전기 화학 반응에 의해 직접 발전
① 연료극(양극)에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리 → ②수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동 → ③ 공기극(음극)쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물(물)을 생성 ⇒ 최종적인 반응은 수소와 산소가 결합하여 전기, 물 및 열생성

참고자료

· 없음