신에너지 중 연료전지의 정의 및 필요성

소개글

에너지공학 - 연료전지에 관련된 레포트

목차

<제목 차례>
1. 연료전지란 무엇인가?
2. 연료전지의 역사
3.연료전지의 원리와 특징
3.1 연료전지의 원리
3.2 연료전지의 특징
4. 연료전지의 필요성
5. 연료전지의 종류
5.1 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Electrolyte Fuel Cell, PAFC)
5.2 용융탄산염형 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)
5.3 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)
5.4 고분자전해질 연료전지(PEMFC)
6. 연료전지의 응용
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

1. 연료전지란 무엇인가?
연료전지(fuel cell,)란 전기화학적 에너지 변환장치로서, 연료의 화학 에너지를 직접 직류(DC) 전기로 변환한다. 연료로부터 발전에 이르는 재래식 에너지 변환단계는 다음과 같다.
연료를 연소시켜서 연료의 화학 에너지를 열로 변환한다.
이 열로 물을 끓여서 수증기를 발생한다.
수증기로 터빈을 돌려서 열에너지를 기계적 에너지로 변환한다.
기계적 에너지로 발전기를 돌려 전기를 발생한다.
연료전지는 이러한 모든 과정을 생략하고, 가동장치 없이 단 하나의 단계에서 전기를 발생한다.(그림1) 이러한 단순성 때문에 연료전지가 매력이 있다. 장치가 아주 간단하므로, 재래식 4단계 발전 프로세스에 비해 한층 저렴하고 효율적일 수 있다. 실제로도 그러한가? 아직은 아니다. 만족할만한 수준이 아니다. 하지만 연료전지는 계속 개발 중에 있다.

연료전지는 일반 전지(battery)와 유사한 측면이 있다. 전해질과 전극(양극과 음극)이 있으며, 전기화학 반응에 의해 직류전기(DC)를 만든다(그림2). 그러나 일반 전지와는 달리 연료전지에서는 연료와 산화제를 계속 공급해야한다. 또한 연료전지의 전극은 화학변화를 일으키지 않는다. 일반 전지에서는 전지 내부에 미리 저장한 물질의 전기화학 반응에 의해 전기를 생산한다. 따라서 전기화학 반응에 참여하는 물질이 고갈되면 일반전지는 방전된다. 일반 전지 중에는 충전식도 있는데, 일반 전지의 충전 과정에서는, 외부에서 전기를 가하면 전기화학 반응의 역반응이 일어난다. 연료전지는 반응물(연료와 산화제)을 공급하는 한 방전되지 않는다. 연료전지의 전형적 연료는 수소와 산소이지만, 어느 것이나 순수한 형태일 필요는 없다. 수소는 다른 기체(CO2, N2, CO 등)와의 혼합물로 존재할 수도 있고, 천연가스(CH4)와 같은 탄화수소, 메탄올(CH3OH)과 같은 액상 탄화수소 중에 존재할 수도 있다. 대기 중에는 연료전지에서 사용하기에 충분한 산소가 들어 있다.

참고 자료

- 도서 「신재생에너지와 연료전지」(2006) 김홍건 외 1명 편찬
- 도서 「신· 재생에너지공학」(2007) 일본화학공학회 SCE.Net 편찬
- 도서 「고분자 연료전지공학」(2007) Frano Barbir 편찬