연료 전지

연료 전지란
무엇입니까?

당사는 장비, 테스트 및 구현, 시스템 통합을 통해 전 세계의 연료 전지 프로그램을 지속적으로 지원하고 있습니다. 당사의 저압 비가습 전지 전력 모듈은 타의 추종을 불허하는 신뢰성, 연비, 조용한 작동 및 쉬운 유지 관리의 이점을 제공합니다.

PEM 연료 전지의 네 가지 기본 요소

수소가 촉매와 접촉하면 수소는 양성자와 전자로 분리됩니다. 양성자는 방해받지 않고 양성자 교환막을 통과하여 음극 쪽으로 가는 반면, 전자는 차단되어 강제로 외부 회로를 통과합니다. 외부 회로를 따라 이동하면서 전구를 밝히거나 모터 구동에 필요한 전기를 제공합니다. 마침내 수소 양성자와 전자는 재결합하고 산소와 다시 결합하여 물이 됩니다.

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양극

연료 전지의 음극에는 여러 일이 일어납니다. 여기에는 촉매 표면에 균등하게 수소 가스를 분산시키는 채널이 에칭되어 있습니다. 또한, 수소 분자에서 분리 된 전자를 전도하므로 이를 외부 회로에서 사용할 수 있습니다.

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음극

연료 전지의 양극에는 촉매 표면에 산소를 분배하는 채널이 에칭되어 있습니다. 또한, 음극은 전자를 외부 회로에서 촉매로 다시 전도하므로 전자가 수소 이온 및 산소와 재결합하여 물을 형성할 수 있습니다.

전해질

양성자 교환막입니다. 일반 주방용 플라스틱 랩처럼 보이지만 특수 처리된 이 소재는 양전하를 띤 이온만을 전도하고 전자를 차단합니다. PEMFC의 경우, 기능을 유지하고 안정적으로 유지하려면 멤브레인을 수화해야 합니다.

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촉매

산소와 수소의 반응을 촉진하는 특수 소재입니다. 보통 카본지나 천에 아주 얇게 코팅된 백금 나노 입자로 만들어집니다. 촉매는 거칠고 다공성이므로 백금의 최대 표면적이 수소 또는 산소에 노출될 수 있습니다.

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과정

1

수소 가스는 양극 쪽의 연료 전지로 들어가 전기 화학적 포텐셜 에너지가 촉매를 통해 끌어당깁니다.

과정 설명 이미지.

2

수소 분자가 촉매의 백금과 접촉하면 두 개의 양성자(H+ 이온)와 두 개의 전자(e-)로 분리됩니다. 

이미지.

3

한편, 연료 전지의 음극 쪽에서는 산소 가스가 촉매를 통과하여 두 개의 산소 원자를 형성합니다. 이러한 원자들은 강한 음전하를 가지고 있어서 교환막을 통해 두 개의 수소 양성자를 끌어당깁니다. 

이미지.

4

전자는 동시에 양극을 통해 이동하고 전기를 생성하는 외부 회로를 통과하여 이후 연료 전지의 음극 쪽으로 돌아갑니다.

이미지.
연료 전지 모듈.

연료 전지 모듈

이러한 모든 반응은 셀 스택에서 발생합니다. 전지 스택은 연료, 물 및 공기 관리, 냉각수 제어, 하드웨어 및 소프트웨어가 포함된 더 큰 규모의 시스템 내에 포함됩니다. 시스템은 운송부터 산업 기계, 전력망을 보충할 수 있는 백업 전력에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 따라 크기와 용도가 다양합니다.

연료 전지 기술의 장점

  • 화학적 포텐셜 에너지를 전기 에너지로 직접 변환함으로써 연료 전지는 열 병목 현상(열역학 제2법칙에 따라)을 방지하므로 본질적으로 화학적 위치 에너지를 열로 변환한 다음 기계적 작업을 거쳐야 하는 연소 엔진보다 본질적으로 더 효율적입니다.
  • 배기관 배출이 없으므로 내연 기관에 비해 환경적 이점이 있습니다.
  • 연료 전지에는 이동하는 부품이 적어 내연 기관에 비해 신뢰성이 향상되고 유지 관리 빈도가 줄어듭니다.
  • 재생 가능한 전기와 비슷한 태양풍 또는 수력에서 수소가 생성되면 완전히 탈탄소화되고 재생 가능한 연료로의 배출이 전혀 발생하지 않습니다.
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