신재생에너지개론 연료전지최근기술동향보고서

목차

1. 연료전지란?
2. 연료전지의 원리
3. 연료전지의 대표적인 장단점
4. 연료전지의 구조
5. 연료전지의 종류
6. 연료전지의 최신 기술 동향
7. 차세대 전지의 산업 동향
8. 차세대 전지 기술 개발 동향

본문내용

연료전지란?
연료전지란 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로
변환해 사용할 수 있게 하는 전지이다.
이는 생성물이 전기와 순수(純水)인 발전효율 30~40%, 열효율 40%이상으로 총
70~80%의 효율을 갖는 신기술이다.

연료전지의 원리
1. 연료극에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리
2. 수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동, 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동
3. 공기극 쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성, 물(물)을 생성
-> 최종적인 반응은 수소와 산소가 결합하여 전기,물 및 열에너지 생성

추가적으로 수소분자가 백금 촉매에 접촉되면 수소원자가 되고 다시 전자가 튀어나 수소 이온이 된다. 수소이온은 전해질을 지나서 산소 쪽 전극으로 이동한다. 한편 전자는 전해질을 통과할 수 없다. 산소 쪽에서는 백금 촉매에 접촉된 산소 분자가 산소 원자가 된다. 두 전극을 회로에 이으면 수소쪽 전극의 전자가 회로를 거쳐 산소쪽 전극으로 이동하면서 전기가 흐르게 된다. (이동해 온 수소이온과 산소원자는 회로에서 전자를 취해 물분자가 된다.)

<그림 : 연료전지의 반응과정 (예))

연료전지의 대표적인 장단점
연료전지는 전기를 만드는 단계에서는 이산화탄소의 배출이 없고, 수소라는 형태로 에너지를 저장할 수 있다는 큰 장점을 가졌다. 또한 전력과 함께 발생하는 열을 이용하여 물을 데울 수 있어 에너지의 이용률이 높아지는 효과가 있다. 그러나 단점역시 있는데 연료전이의 원료인 수소와 산소는 대기 중에 대량존재 하지만 그중 수소는 잘 연소되므로 안전하게 이용하는 기술이 필요하며, 화석연료를 이용해서 산소와 수소를 결합시킨다면 이 역시 친환경 미래에너지원 이라는 결과의 모순이 될 것이다. 하지만 이 역시 수소를 안전하게 이용하고 화석연료가 아닌다른 방법으로 결합시키는 기술 역시 현재 진행형으로 연구되고 있으며 아래내용으로 추가적으로 기술 하고자 한다.

연료전지의 구조
연료전지는 전지라는 용어 때문에 전기를 축척하는 장치로 생각하기 쉬우나 전기를 저장하는 장치가 아닌 일종의 발전기이다. 화력 발전과 같은 다른 일반적인 발전은 연료를 연소시켜 열을 발생시키고 그열에 의해 터빈을 돌려 전기를 발생시킨다.

참고 자료

IT용 차세대 전지: 휴대용 연료전지 및 2차전지
휴대용 연료전지의 산업 동향