연료전지

소개

연료전지는 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. 연료전지의 기본 개념은 수소와 산소의 반응에 의하여 생성되는 전자의 이용으로 설명할 수 있다. 그림에서 보는 바와 같이 수소는 (-)극을 통과하고 산소는 (+)극을 통과한다. 수소는 전기 화학적으로 산소와 반응하여 물을 생성하면서 전극에 전류를 발생시킨다.

목차

1. 연료전지란 무엇인가?
2. 연료전지의 원리
3. 연료전지의 구성
4. 연료전지의 특징
5. 연료전지의 종류
6. 연료전지의 응용

본문내용

1. 연료전지란 무엇인가?

연료전지는 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. 연료전지의 기본 개념은 수소와 산소의 반응에 의하여 생성되는 전자의 이용으로 설명할 수 있다. 그림에서 보는 바와 같이 수소는 (-)극을 통과하고 산소는 (+)극을 통과한다. 수소는 전기 화학적으로 산소와 반응하여 물을 생성하면서 전극에 전류를 발생시킨다. 전자가 전해질을 통과하면서 직류 전력이 발생하며 열도 부수적으로 생산된다. 직류 전류는 직류 전동기의 동력으로 사용되거나 인버터에 의해 교류 전류로 바꾸어 사용된다. 연료전지에서 발생된 열은 개질을 위한 증기를 발생시키거나 냉난방 열로 사용될 수 있으며, 사용되지 않을 경우에는 배기열로 배출된다.

(-)극 Anode : H2 → 2H+ + 2e-
(+)극Cathode : ½O2 + 2H+ + 2e- → H2O
전체반응 : H2 + ½O2 → H2O + 전류 + 열

수소는 백금 촉매가 들어 있는 다공성 전극을 통해서, 그리고 산소는 은 촉매가 들어 있는 다공성 탄소 전극을 통해서 전지 안으로 들어가고, 가운데에는 뜨거운 수산화칼륨 용액이 들어 있다.

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 발전기술 이라고 말을 할 수 있다.
연료전지에 의한 발전은 기존의 발전방식과 비교할 때 발전효율이 높을 뿐 아니라, 발전에 따른 공해물질의 배출이 전혀 없어서 미래의 발전기술로 평가되고 있으며, 뿐만 아니라 다양한 연료(천연가스, 석유, 석탄)를 사용할 수 있고, 발전소 건설에 필요한 부지 및 송전, 변전시설이 필요하지 않으므로 에너지 부존자원이 적고, 발전소 건설을 위한 입지확보가 어려운 우리나라의 실정에 매우 적합한 발전방식이라 할 수 있다.

참고자료

· 없음