Polymer Electrolyte Fuel Cell의 성능 측정 실험(예비레포트)

소개

Polymer Electrolyte Fuel Cell의 성능 측정 실험(예비레포트)
(PEMFC ; 고분자 전해질 연료전지)

목차

1.실험목적
2.실험이론
3.실험시약
4.실험방법
5.예비문제조사
1) 연료전지의 구조 중에서 GDL(Gas Diffusion Layer)이란 무엇인가, 종류와 특성 등에 대해
알아올 것. (힌트 : Micro porous layer, Gas Diffusion Media)
2) PEMFC의 Empirical Equation에 대해서 조사할 것.
3) 연료전지의 MEA에 사용되어지는 촉매의 종류(담지채 포함)와 Hopping 효과에 대해서 조사
할 것.
4) PEMFC에서 Cyclic Voltammetry에 대해서 조사해 올 것.
5) Flooding 현상과 Cross Over현상이란 무엇인가.
6.참고문헌

본문내용

1.실험목적
▹연료전지의 기본 원리와 PEMFC(고분자 전해질 연료전지)의 특성에 대해 이해함.

2. 이 론
▹연료전지 정의
연료전지는 연료(수소)의 화학에너지가 전기에너지로 직접 변환되어 직류 전류를 생산하는 능력을 갖는 전지로 정의되며, 종래의 전지와는 다르게 외부에서 연료와 공기를 공급하여 연속적으로 전기를 생산한다. 연료전지의 기본 개념은 수소와 산소의 반응에 의하여 생성되는 전자의 이용으로 설명할 수 있다. 위의 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 : H2 - → 2H+ + 2e-
(+) 극 Cathode : O2 + 2H+ + 2e- - → H2O
전체반응 : H2 + O2 - → 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.

▹연료전지의 역사
- 1839년 영국의 William R Grove에 의해 수소를 연료로 하는 최초의 연료전지가 제작, 실험되었으나 제조비용, 연료의 특수성 및 짧은 수명 등으로 연구개발이 미비했습니다.
- 연료전지는 우주선, 특수 잠수함, 무인 통신중개소 등과 같이 단위 부피당 높은 발전 출력이 요구되는 곳에서 사용하기 위하여 1960년도 초부터 미국, 소련 등에서 본격적인 연구가 시작되었습니다.

참고자료

· ▹고분자연료전지연구단 자료실(http://nfcrc.kier.re.kr/)
· ▹시료조사: 백과사전
· ▹삼성SDI 제품정보 Fuel Cell 구조 및 원리