수소 연료 전지

 

연료전지는 말 그대로 연료를 사용해여 전기를 직접 만들어 내는 장치로서 '3차 전지' 라고도 불린다.

 

역사를 살펴보면,

 

연료전지는 1842년 영국의 물리학자 W. Grove에 의 해 최초로 발명되었으며 그는 황산에 담근 2개의 백금 전극에 수소와 산소를 공급하여 전류를 만드는 실험에 성공하였으나 전류가 매우 작아 실용화에 성공한 증기 기관의 그늘에 가려 실용화 연구로 연계되지 않았다.

출저 : Google

 

1922년 Rideal과 Evans에 의해 연료전지 개념이 정리되 었으며 1932년 Bacon에 의해 급속도로 발전하게 되었 다. 1960년대 초반부터 우주선 및 잠수함과 같이 단위 부피당 높은 발전 출력이 요구되는 곳에 응용하기 위해 활발히 연구되었으며, 1969년 달 탐사선인 아폴로 우주 선에서 전기를 공급하는 장치로 채택되어 달나라에 다녀오기도 하였다.

출저 : 나무위키

 

[연료전지 원리]

수소와 산소의 화학반응을 이용하여 전기를 생산하는 친환경 수소 발전 기술이다.

 

출저 : 두산 퓨얼셀

 

쉽게 얘기하면, 수소가 연료극(Anode)쪽으로 통과해서 촉매에 의해 수소 양이온과 전자로 분리 되는데 전해질(Electrolyte)은 양이온만 통과가 가능하기 때문에 양이온은 그대로 공기극(Cathod)로 가게 되고 갈 곳없는 전자는 외부와 연결된 통로(회로)를 따라 이동하며 전류를 만들어 전기를 생성하게 되는 것

 

 

[연료 전지의 특징]

1. 연료전지는 배기가 대단히 깨끗해 환경에 친밀한 특 성을 가지고, 얼마의 소용량으로도 효율이 높고, 더욱이 폐열의 유효 이용에 의하여 종합 에너지 효율의 향상이 도모할 수 있음.

2. 무공해 

  : 화석 연료 사용시 개질기를 통한 조작(탈황, 분진제거등)을 통해 이산화 탄소 배출량을 저하 가능

  : 수소 연료 사용을 통해 무공해 가능

 

3. 열의 유효 이용

 : 반응의과정에서발생하는열을유효 하게 이용하는 것이 가능하고, 전기와 열을 동시에 발 생하는 코제네레이션 (cogeneration) 시스템에

   최적 이다

 

[연료 전지 활용]

연료 전지 주택 : 전기와, 열을 동시에 얻을 수 있기 떄문에 주택에 활용하면 가치 극대화

출저 : 그린홈

• 개질기(Reformer) : 화석연료(천연가스, 메탄올, 석유 등)로 부터 수소를 발생시키는 장치
  • 시스템에 악영향을 주는 황(10ppb이하), 일산화탄소(10ppm이하) 제어 및 시스템 효율향상을 위한 compact가 핵심기술
• 스택(Stack) : 원하는 전기출력을 얻기 위해 단위전지를 수십장, 수백장 직렬로 쌓아 올린 본체
  • 단위전지 제조, 단위전지 적층 및 밀봉, 수소공급과 열회수를 위한 분리판 설계·제작 등이 핵심기술
• 전력변환기(Inverter) : 연료전지에서 나오는 직류전기(DC)를 우리가 사용하는 교류(AC)로 변환시키는 장치
• 주변보조기기(BOP: Balance of Plant) : 연료, 공기, 열회수 등을 위한 펌프류, Blower, 센서 등을 말하며, 연료전지에 특성에 맞는 기술이 미비함

 

수소자동차 : 수소탱크에 저장된 수소를 전기 발생 장치에 보내서 수소를 연료전지에 공급하여 전기 에너지를 만들어냄 (위의 연료전지 방법) 그리고 그 전기 에너지로 모터에 공급하여 운동에너지로 변환하여 차를 움직이는 방법

 

 

출저 : 현대 넥쏘

 

 

 

[Reference]

https://namu.wiki/w/연료전지

https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO201203939216610.pdf

https://greenhome.kemco.or.kr/ext/itr/intr/fuelBatteryIntro.do