연료전지에 대해
연료전지는 수소를 공기중 산소와 화학반응시켜 전기를 생성하는 미래 동력원이다.
물을 전기분해하면 수소와 산소로 분해된다. 반대로 수소와 산소를 결합시켜 물을 만들면 이때 발생하는 에너지를 전기 형태로 바꿀 수 있다. 연료전지는 이 원리를 이용한 것이다.
연료전지 구성은 전해물질주위에 서로 맞붙어있는 두 개의 전극봉으로 구성돼 있으며 공기중의 산소가 한 전극을 지나고 수소가 다른 전극을 지날때 전기 화학반응을 통해 전기와 물, 열을 생성하는 원리다.
화학적 반응에 의해 전기를 발생시킨다는 점에서 배터리와 비슷하지만 연료전지는 반응 물질인 수소와 산소를 외부로부터 공급 받으므로 배터리와는 달리 충전이 필요 없고, 연료가 공급되는 한 전기를 발생시킨다.
또 연료의 연소반응 없이 에너지를 발생시키기 때문에 기존의 내연기관과 달리 유독공해물질의 배출이 없고 이산화탄소배출량도 획기적으로 줄일 수 있으며 소음이 거의 없다.
에너지효율도 50%로 기존의 내연기관 30%보다 높다.
아래 그림은 연료 전지의 구조를 나타낸 것이다.
전극에는 두 극 모두 탄소 혹은 금속을 사용하고 있는데, 전극의 표면적을 증대시키기 위해 다공질(多孔質)로 되어 있다. 전해액은 수산화칼륨(KOH) 용액이다. 수소 가스는 1~10 기압으로 보내지고, 수소가 스며드는 쪽이 (-)극, 산소 쪽이 (+)극이다. 수소는 (-)극에서 산화되고 산소는 (+)극에서 환원된다.
이 반응식에서 볼 수 있듯이 수산화 이온(OH-)의 농도는 변하지 않고 단지 수소와 산소로 물이 만들어진다. 이것은 수소가 공기 중에서 연소하여 물이 되는 변화와 동일하다.
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2013.05.30
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