[기계공학실험] 연료전지실험

목차

1.실험제목
2.실험목적
3.관련이론
4. 실험데이터 :전압 - 전류 그래프
5. 결과 및 고찰

본문내용

1. 실험 제목 : Fuel cell performance test

2. 실험 목적 : PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)의 작동 방법을
직접 경험해 보고, 각 운전조건에 따른 연료전지의 효율 및 특성을
살펴본다.
3. 관련 이론
Fuel Cell의 원리
연료전지는 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환시켜주는 에너지 변환 기구이다.따라서 에너지 저장 장치가 아니라, 에너지 변환장치이다.연료전지를 축전지와 비교하면 다음과 같다.
연료전지가 전기를 발생시키는 원리는 아래 그림과 같다.

수소이온이 연료극에서 만들어져 전해질을 통과해 공기극에서 산소와 만나 물을 생성한다. (PEMFC). 연료전지는 공기극(+)과 연료극(-), 그리고 그 사이 사이에 분리막인 전해질층으로 이뤄져있다. 공기극에 산소, 연료극에 수소를 주입하면 전극 표면의 촉매에 의해 기체 분자가 이온과 전자로 분리되고, 전해질에서 이온이 교환되면서 양전극에 직류전류가 발생하는 원리다.

Gibbs Function
열역학 제 2법칙은 우주의 진화 방향에 관한 법칙으로 "자연계에 있어서 자발적인 진화 방향은 entropy가 증가하는 방향"이라는 법칙이다. 지금 현재 전체우주의 엔트로피의 변화를 dS우주 라고하자.
dS우주를 쉽게 산출할 수 없으므로 이를 자발적 변화의 판단 기준으로 사용하기는 어렵다.보다 사용이 간편한 기준을 유도하면, 이때 일정 온도와 압력에서 압력-부피에 관한 일만을 고려하기로 한다.
전체 시스템(우주)의 엔트로피 변화는 각 상의 엔트로피 변화를 합친 것과 같다. 즉, 엔트로피의 정의에 따라, 위 식은 다음과 같이 다시 쓸 수 있다. 이 때 주어진 시스템에서 이므로,
어떠한 시스템에서 다른 시스템과 만나 온도차이를 이루게 되면, 엔트로피 변화값은 양수 또는 음수가 될 것이다. 여기서 일정 온도가 된다면 이 때dQ = 0, dS = 0 이 된다. 평형을 이루었을 때 독립 시스템이 아닌 다른 시스템들에 있어서는
만일, 이러한 시스템들에 있어서 이면 평형을 향해 자발적인 진화가 진행되는 중인 것이다.

참고자료

· -me.kaist.ac.kr/upload/course/MAE208/%BF%AC%B7%E1%C0%FC%C1%F6%C0%C7%20%BC%D2%B0%B3-%B9%E8%C1%DF%B8%E9.pdf
· -General chemistry ,J. W. Hill,R. H. Petrucci,S. S. Perry & T. W. McCreary,4th Ed. Prentice Hall, 2004. Chapter 17.Thermodynamics: Spontaneity,Entropy, and Free Energy