[에너지공학] Alkaline Fuel Cell(AFC)

1. Alkaline Fuel Cell 개요

알카라인 연료전지(Alkaline Fuel Cell, AFC)는 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산하는 연료전지 종류 중 하나로, 높은 효율성과 빠른 응답성을 자랑한다. AFC는 1960년대 NASA의 우주왕복선에 처음 활용되었으며, 이후 민간 분야에도 적용 사례가 늘어나고 있다. AFC의 핵심 원리는 알카라인 전해질인 수산화칼륨 용액을 통해 수소 이온(H+)이 아닌 수산화이온(OH-)이 이동하는 구조로, 전기화학 반응의 속도가 빠른 점이 특징이다. 수소는 전극에서 수소 이온으로 해리되면서 전자를 방출하고, 이 전자는 외부 회로를 통해 전력을 공급하며, 산소는 음극에서 수산화이온과 반응하여 물과 전기를 생성한다. AFC는 높은 작동 효율(일반적으로 60~70%)로 알려져 있으며, 이는 동일 용량의 내연기관보다 약 2배 이상의 에너지 변환 효율을 보이고 있다. 또한, AFC는 작동 온도가 낮아(약 60~90°C) 기기 설계가 간단하며, 빠른 시동이 가능한 장점이 있다. 그러나, 수산화칼륨 수용액이 대기 중의 이산화탄소(CO2)와 반응하여 탄산화물과 탄산을 형성하는 문제가 있어, 시스템 내 CO2 농도 관리가 필요하다. 기술적 난제와 …