[공학]연료전지

소개

연료전지의 정의와 원리 그리고 연료전지의 종류, 연료전지의 국내ㆍ외 기술개발 현황 및 동향에 대해 조사한 레포트입니다.

목차

< 연료전지 >

1. 연료전지의 정의

2. 연료전지의 원리

3. 연료전지의 종류
1>Phosphoric acid fuel cell(인산형 연료전지)
2>Molten Carbonate fuel cell (용융 탄산염 연료전지)
3>Solid oxide fuel cell (고체산화물 연료전지)
4>Alkarine fuel cell(알칼리성 전해액 연료전지)
5>Polymer Electrolyte Fuel Cell(고분자 전해질형 연료전지)

4.국내ㆍ외 기술개발 현황 및 동향
1>해외 현황
2>국내 현황

본문내용

1. 연료전지의 정의

우선 물은 지구 표면의 3분의 2를 덮고 있고, 우리 몸의 70%를 차지하고 있으며, 자연계 모든 생물들이 살아가는 데 필수불가결한 요소이다. 물의 중요성은 동서고금을 막론하고 회자되어 왔는데, 우리 선조는 ‘상선약수’란 말로 그 덕을 기리기까지 했다. 연료전지(Fuel cell)는 이 물과 깊은 관련이 있다.
라부아지에나 돌턴, 아보가드로 같은 과학자들을 통하여 알게 된 사실이지만, 물은 수소와 산소로 이루어져 있다. 물을 전기에너지를 가하여 분해를 하면(전기분해반응), (-)극에서는 수소기체가 (+)극에서는 산소기체가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 반대로, 수소분자 두 개와 산소 분자 한 개가 반응을 하면 물분자 두 개가 생성된다. 이 때, 단지 물만 만들어 지는 것이 아니라 에너지가 방출된다. 원래 수소와 산소가 가지고 있던 에너지보다 물이 갖고 있는 에너지가 더 적기 때문에, 남는 에너지가 밖으로 나오게 되는 것이다. 연료전지는 바로 이 에너지로 전기를 만드는 장치이다.
연료전지의 개념은 <그림 1>의 1839년 영국의 W.R. 그로브라는 사람이 처음으로 발견하였고, 1960년대 초에 미국의 우주선-제미니호, 아폴로호에 실질적으로 사용되기 시작했다. 그 원리와 구조는 일반적인 화학전지와 비슷하다. 연료극(-극)에서 수소가 이온과 전자로 분리되어, 이온은 전해질을 통과하여 반대편으로 이동하여 산소극(+극)에서 산소를 만나 물을 만든다(산화-환원반응이라고 한다.). 이 때, 수소에서 떨어져 나온 전자는 밖의 전기회로를 돌면서 일을 하게 되는 것이다. 즉, 연료전지는 수소와 산소를 연료로 사용한다. 이 둘은 무한히 많은 양의 자원으로 지구에 저장되어 있고, 또 그 결과물인 물은 환경에 무해한 물질이다. 요즈음 고유가 시대의 도래와, 환경문제의 대두 등으로 대체에너지에 대한 관심이 높아지게 된 시기에 연료전지가 주목을 받는 이유이다.
<그림 >

그렇다면, 일반적인-건전지, 수은전지나, 니켈전지, 리튬전지 등과 같은 2차 전지 등의 화학전지와 연료전지와의 다른 점은 무엇인가? 둘 다 모두 화학반응에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이지만, 가장 큰 차이점은 일반적인 화학전지는 에너지 저장장치인 반면, 연료전지는 에너지 발생장치라는 점이다. 일반적인 화학전지는 에너지를 보관하는 역할을 한다. 충전된 에너지원이 소모되면 사용할 수 없거나, 또는 다시 에너지를 가해 충전을 하여야 사용할 수 있다. 하지만 연료전지는 연료를 공급하면서 끊임없이 에너지를 발생시킬 수 있다. 또한 연료전지는 화학반응의 에너지를 바로 전기에너지로 전환하기 때문에 그 효율이 매우 높습니다.

참고자료

· 없음