해피레포트 - 공학 - 연료전지에 관해서

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보고서설명
○연료전지란 무엇인가? 연료전지는 연료를 공급하여 전기를 발생시키는 하나의 ‘공장’이라고 생각 할수 있다. 연료전지는 공장과 같은 원재료가 공급되는 한 계속적으로 생산물(전기)을 만들어 낸다. 이것이 연료전지와 배터리의 가장 큰 차이점이다. 연료전지와 배터리 모두 전기화학 반응에 의해 동작하지만, 연료전지는 전기를 생산할 때 자체의 에너지를 소모하지 않는다. 연로에 저장된 화학적인 에너지를 전기적인 에너지로 변환하는 실제 공장과 같은 것이다.

본문일부/목차
이러한 광점에서, 내연기고나 역시 화학적 공장 이라 할 수 있다. 내연기관도 연로네 저장된 화학적 에너지를 유용한 기계적 에너지 또는 전기적 에너지로 변환하는 역할을 한다. 그러면 내연기관과 연료전지의 차이점은 무엇인가? 내연기관 내에서 연료는 연소되며 열을 방출한다. 특히 원자단위에서는 1조분의 1초단위로 수소-수소 결합이 생성된다. 생성된 물의 결합 에너지는 초기 상태의 수소 기체와 산소 기체의 결합 에어지보다 작다. 이 에너지 차이가 열로 방출된다, 초기 상태와 최종 상태의 에너지 차이는 한 결합 상태에서 또 다른 경합 상태로 변환되는 순가 전자들의 재배열에 의하여 생성되지만, 이러한 에너지는 화학결합의 재배치가 소립자 상태에서 1조분의 1초 단위로 일어나기 떄문에 오직 열로서만 얻어진다. 전기를 생산하기 위해서 이런한 열에너지는 기계적 에너지로 변환되어야 하며, 기계적 에너지는 다시 전기적 에너지로 변환되어야 한다. 모든 단계를 거치는 것은 본질적으로 복잡하면 비효율적이다. 하나의 대안은 높은 에너지 상태에 있는 반응물의 화학 결합들이 낮은 에너지 상태의 화학 결합으로 변환될 때 방생하는 전자들을 이용하여 전기화학 반응으로부터 직접적으로 전기를 생산하는 것이다. 실제로 ㅣ것이 바로 연료전지의 역할이다. 그런데 우리가 어떻게 소립자 상태에서 1조분의 1초단위로 재배치 되는 전자들을 이용할수 있을까? 그답은 수소와 산소 반응물을 공간적으로 분히라여 화학결합의 재배치가 이루어질 때 필효한전자의 이동이 보다 확장된 길이 단위에서 이루어지도록 하는 것이다. 그러면 전자가 연료물질에서 산화물질로 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지이다. 특징은 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되어 반응생성물이 연속적으로 계의 바깥으로 제거된다는 점이다. 화석연료, 액체연료, 기체연료등 다양한 연료를 사용하며, 작동온도에 따라 저온형과 고온형으로도 나눈다.

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