[공학]연료전지

1.연료전지란 무엇인가

연료전지

1)연료전지의 정의

연료전지란 천연가스, 메탄올, 석탄가스 등의 연료에 있는 수소와 공기 중의 산소를 촉매를 이용한 전기 화학반응을 일으켜 연료가 가지고 있는 화학에너지를 전기에너지와 열로 변환시키는 발전장치이다. 기존 의 내부연소엔진과는 달리 연소의 효율을 최대 80%까지 올릴 수 있으며 NOx, SOx 및 CO2의 발생량을 크게 줄일 수 있고 소음도 아주 적은 무공해 에너지기술이다. 이러한 연료전지의 장점으로 그동안 자동 차, 발전, 가전제품 등의 연소 및 에너지 관련분야에서 많은 연구가 진행되고 있다.

2)연료전지의 원리

석유나 천연가스 등의 화석연료를 개질하여 얻은 수소나 순수한 수소를 공기중의 산소와 반응시킴 으로써 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 고효율의 무공해 발전장치로서 공기극(cathode)에는 산소가, 연료극(anode)에는 수소가 공급되어 물의 전기분해 역반응으로 전기화학반응이 진행되어 전기, 열, 물이 발생하게 된다. Anode reaction : H2(g) → 2H++ 2eCathode reaction : 1/2O2(g) + 2H++ 2e-→ H2O(ℓ) Overall reaction : H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(ℓ)
Table. 1. 수소 전기화학 반응
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연료극에서 수소가 수소이온과 전자로 분해된다. ↓ 수소이온은 전해질을 거쳐 공기극으로 이동한다. ↓ 전자는 외부회로를 거쳐 전류를 발생한다. ↓ 공기극에서 수소이온과 전자, 산소가 결합하여 물이 된다.
Fig.1. 연료 전지의 원리
전력변환장치는 연료전지가 발전하는 직류전력을 안정된 교류 전력으로 변환시키는 역할을 한다. 특히 연료전지용 전력변환장치는 연료전…
3)연료전지의 구성
4)연료전지의 장ㆍ단점

가) 장점 ① 고효율 : 연료전지 는 연료의 연소과정과 열에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 과정이 없 어 기존에너지원보다 효율이 10 - 20 % 정도 높아진다. ② 무공해 : 연료전지는 연료로써 화석연료를 사용하므로 개질기에 의한 조작이 반드시 필요하 다. 이 경우 탈황, 분진제거를 충분히 할 수 있어서 SOx와 분진의 방출은 거의 없다. 또, 종합 효율이 높기 때문에 이산화탄소()의 발생