Nothing, Everything _ Soli Deo Gloria

 신 재생에저지는 재생에너지와 신에너지로 분류된다. 재생에너지는 8개로 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 지열, 폐기물 에너지이다. 신 에너지는 3개로 수소에너지, 연료전지, 석탄액화가스이다. 재생에너지 중 몇 개는 신 재생에너지 카테고리에 포스팅 되어 있으니 참고하기 바란다.

 신 에너지 중 연료전지에 대해 소개하고자 한다. 연료전지의 최종생성물은 물이다. 가장 무공해적 재생에너지라 할 수 있다.

1. 기본원리

 연료전의 기본원리는 수소와 산소가 가지고 있는 화학에너지를 전기화학반을 통하여 직접전기에너지로 변화시키는 고효율 무공해 발전장치다. 연료전지는 연료극과 공기극으로 나뉘어진다. 나중에 그림을 통해 자세히 설명하겠다. 연료극(anode)에 수소, 공기극(cathode)에 산소가 공급되고 물의 전기분해 역반응을 통해 산소이온과 수소이온이 결합하여 전기, 물, 빛을 생성한다.

  연료전지 반응과정에 대해 좀 더 자세히 알아보면,

1. 연료극에 공급된 수소가 수소이온과 전자로 분리된다. 연료전지는 산화반응을 통해 전자를 내어놓고, 환원반응을 통해 전자를 받아들이는 전기화학적 기초를 바탕으로 진행된다.

2. 수소이온은 전해질을 통해 공기극으로 이동하고, 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동한다.

3. 공기극에서 수소이온과 산소이온이 만나 최종산물인 전기, 물, 빛을 생성한다.

참고로, 전류는 (+)에서 (-)으로 흐르고, 전자는 그 반대로 흐른다.  

2. 연료전지 발전 시스템

연료전지 발전 시스템은 개질기, 연료 단위전지, 전력변환기(Inverter) 등으로 구성된다. 각각의 역할에 대해 알아보면, 개질기는 천연가스, 메탄올 등을 수소가 많은 연료로 변화시킨다. 연료 단위전지는 전해질을 포함한 판, 연료극, 공기등으로 구성되면 통상 0.6~0.8V의 낮은 전압이 발생된다. 전력변환기 연료전지에서 나오는 DC전류를 가정에서는 사용하는 AC전류로 변화시키는 장치이다.

      *아래는 연료전지의 종류와 특성에 대한 표이니 참고하기 바란다.

 현재 연료전지는 전기자동차의 배터리를 대체하는 수송용 동력원을 비롯하여 이동 및 비상용 전원, 군사용 전원등으로 활발히 개발중이다. 하지만 연료전지는 재료의 물리적 한계와 동작에 따른 고열발생 등으로 인해 상용화되지 못하고 있다. 따라서 기존 구성재료의 한계를 극복하기 위한 새로운 소재기술 개발이 절실히 필요하다.

참고 사이트

1. energynatura.org

2. howeng.co.kr

3. amenews.kr

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