연료 전지연료전지는 연료의 전기화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 변환 장치의 일종입니다. 배터리와 함께 전기화학적 발전 장치이기 때문에 연료전지라고 불립니다. 수소를 연료로 사용하는 연료전지는 수소 연료전지입니다. 수소 연료전지는 물의 전기분해를 통해 수소와 산소를 생성하는 반응으로 이해할 수 있습니다. 수소 연료전지의 반응 과정은 깨끗하고 효율적입니다. 수소 연료전지는 기존 자동차 엔진에 사용되는 카르노 사이클의 42% 열효율에 제한받지 않고 60% 이상의 효율을 달성할 수 있습니다.
로켓과 달리 수소 연료 전지는 수소와 산소의 격렬한 연소 반응을 통해 운동 에너지를 생성하고, 촉매 장치를 통해 수소에 저장된 깁스 자유 에너지를 방출합니다. 깁스 자유 에너지는 엔트로피 및 기타 이론과 관련된 전기화학적 에너지입니다. 수소 연료 전지의 작동 원리는 전지 양극의 촉매(백금)를 통해 수소가 수소 이온(즉, 양성자)과 전자로 분해되는 것입니다. 수소 이온은 양성자 교환막을 통과하여 음극으로 이동하고, 산소는 반응하여 물과 열을 발생시키며, 이에 대응하는 전자는 외부 회로를 통해 양극에서 음극으로 흐르면서 전기 에너지를 생성합니다.
그 안에서연료 전지 스택수소와 산소의 반응이 일어나고, 이 과정에서 전하 이동이 발생하여 전류가 흐릅니다. 동시에 수소는 산소와 반응하여 물을 생성합니다.
연료전지 스택의 핵심 기술은 화학 반응 풀로서 "양성자 교환막"입니다. 이 막의 양면은 촉매층에 밀착되어 수소를 전하를 띤 이온으로 분해합니다. 수소 분자는 크기가 작기 때문에 전자를 가진 수소 이온은 막의 미세한 구멍을 통해 반대쪽으로 이동할 수 있습니다. 그러나 전자를 가진 수소 이온이 막의 구멍을 통과하는 과정에서 분자에서 전자가 떨어져 나가고, 양전하를 띤 수소 양성자만이 막을 통해 반대쪽으로 이동하게 됩니다.
수소 양성자수소 이온은 필름 반대편의 전극에 끌려가 산소 분자와 결합합니다. 필름 양쪽의 전극판은 수소를 양이온인 수소 이온과 전자로 분해하고, 산소를 산소 원자로 분해하면서 전자를 포착하여 산소 이온(음전하)으로 변환합니다. 전자는 전극판 사이에 전류를 형성하고, 두 개의 수소 이온과 하나의 산소 이온이 결합하여 물이 생성되는데, 이는 반응 과정에서 유일한 "폐기물"이 됩니다. 본질적으로 전체 작동 과정은 발전 과정입니다. 산화 반응이 진행됨에 따라 전자가 지속적으로 이동하여 자동차를 구동하는 데 필요한 전류를 생성합니다.
게시 시간: 2022년 2월 12일