본문/내용
1. 고분자전해질 연료전지의 기본 원리와 작동 방식을 설명하시오.
고분자전해질 연료전지는 수소와 산소의 화학반응을 통해 전기를 생성하는 장치입니다. 작동 원리는 수소가 양극에서 전해질을 통해 이동하면서 전자를 방출하고, 이 전자는 외부 회로를 통해 전력을 공급합니다. 동시에 수소이온은 전해질을 통과하여 음극으로 이동하며, 산소는 음극에서 수소이온과 결합하여 물을 생성합니다. 이 과정에서 수소 1mol당 약 237kJ의 에너지가 방출됩니다. 연료전지는 고분자전해질(PEM) 막을 이용하며, 수소의 순수 공급이 핵심입니다. 한국에너지기술연구원에서 개발된 시스템은 출력이 대략 1kW 규모이며, 반응 효율은 40~60% 정도입니다. 또한, 연료전지의 수명은 수백에서 천 시간 이상 유지 가능하며, 밸브 및 전해질의 안정성을 높이는 기술이 중요합니다. 이러한 시스템은 도시 가정용, 이동대상, 무공해 차량 등 다양한 분야로 확장되고 있으며, 2023년 기준 세계 시장 규모는 약 2조 원 이상으로 꾸준히 성장하고 있습니다.
2. 고분자전해질 연료전지의 주요 구성 요소와 각각의 역할에 대해 설명하시오.
고분자전해질 연료전지는 주로 세 가지 핵심 구…