연료 전지l은 연료의 전기화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 일종의 에너지 변환 장치입니다. 배터리와 함께 전기화학적 전력을 생산하는 장치이기 때문에 연료 전지라고 불립니다. 수소를 연료로 사용하는 연료 전지를 수소 연료 전지라고 합니다. 수소 연료 전지는 물을 전기분해하여 수소와 산소로 분해하는 반응으로 이해될 수 있습니다. 수소 연료 전지의 반응 과정은 깨끗하고 효율적입니다. 수소 연료 전지는 기존 자동차 엔진에 사용되는 카르노 사이클의 42% 열효율에 제한받지 않으며, 효율은 60% 이상에 도달할 수 있습니다.
로켓과 달리 수소 연료 전지는 수소와 산소의 격렬한 연소 반응을 통해 운동 에너지를 생성하고, 촉매 장치를 통해 수소에서 깁스 자유 에너지를 방출합니다. 깁스 자유 에너지는 엔트로피 및 기타 이론을 포함하는 전기화학적 에너지입니다. 수소 연료 전지의 작동 원리는 수소가 전지의 양극에 있는 촉매(백금)를 통해 수소 이온(즉, 양성자)과 전자로 분해되는 것입니다. 수소 이온은 양성자 교환막을 통과하여 음극으로 이동하고, 산소는 반응하여 물과 열로 변합니다. 이에 상응하는 전자는 양극에서 외부 회로를 통해 음극으로 이동하여 전기 에너지를 생성합니다.
에서연료 전지 스택수소와 산소의 반응이 진행되면서 전하 이동이 일어나 전류가 발생합니다. 동시에 수소는 산소와 반응하여 물을 생성합니다.
화학 반응 풀로서 연료 전지 스택의 핵심 기술은 "양성자 교환막"입니다. 필름의 양면은 촉매층에 인접하여 수소를 하전된 이온으로 분해합니다. 수소 분자가 작기 때문에 수소를 운반하는 전자는 필름의 작은 구멍을 통해 반대쪽으로 이동할 수 있습니다. 그러나 수소를 운반하는 전자가 필름의 구멍을 통과하는 과정에서 전자는 분자에서 떨어져 나가고, 양전하를 띤 수소 양성자만 필름을 통해 반대쪽 끝에 도달합니다.
수소 양성자필름 반대편 전극에 끌려 산소 분자와 결합합니다. 필름 양쪽의 전극판은 수소를 수소 양이온과 전자로, 산소를 산소 원자로 분리하여 전자를 포획하고 산소 이온(음전하)으로 변환합니다. 전자는 전극판 사이에 전류를 형성하고, 수소 이온 두 개와 산소 이온 하나가 결합하여 물을 생성하는데, 이 물은 반응 과정에서 유일한 "폐기물"이 됩니다. 본질적으로 전체 작동 과정은 발전 과정입니다. 산화 반응이 진행됨에 따라 전자는 지속적으로 전달되어 자동차 구동에 필요한 전류를 생성합니다.
게시 시간: 2022년 2월 12일