[화공생명] 화학전지 & 연료전지

1. 화학전지의 개념과 원리

화학전지는 화학반응을 통해 전기에너지를 직접 생성하는 전지로, 외부에서 공급되는 에너지 없이 화학반응만으로 전기를 발생시키는 장치이다. 일반적으로 두 개의 서로 다른 금속 또는 전극과 전해질로 구성되어 있으며, 이들 간의 화학반응이 전자를 이동시켜 전위를 만들어낸다. 화학전지의 가장 대표적인 예는 다이너마이트의 원리에서 유래한 원자력전지, 리튬이온전지, 납산전지 등이 있다. 이들 전지는 각각의 구성과 반응 방식에 따라 차이가 있지만, 모두 전자를 주고받는 산화환원반응을 기반으로 한다. 산화반응은 전자를 잃는 과정이고 환원반응은 전자를 얻는 과정으로, 이 두 반응은 전극에서 일어난다. 예를 들어, 리튬이온전지에서는 리튬이 이온 형태로 전해질을 통해 이동하면서 산화반응이 일어나며, 이 전자가 외부 회로를 통해 전류로 흐른다. 이 과정에서 발생하는 전압은 반응물의 종류와 상태에 따라 달라지며, 일례로 리튬이온전지의 표준전압은 약 3.6V로 높은 편이다. 이러한 전지는 에너지 저장과 전력 공급에 광범위하게 활용되며, 전 세계 전기차 시장에서 2023년 기준으로 약 75% 이상의 전기차에 충전용 배터…