연료전지란?

ㅁ 연료전지

1. 개요

말 그대로 연료를 사용하여 전기를 만들어내는 장치로서, '3차 전지'라고도 부른다. 연료나 재질에 따라 PEMFC, SOFC, MCFC 등의 다양한 종류가 존재한다.

가장 기초적인 형태의 연료전지는 수소와 산소를 사용하는 것으로서, 수소와 산소가 반응하여 물이 만들어지는 반응을 사용한다. 간단히 요약하자면 물을 전기분해하면 양극에서는 산소가 생성되고 음극에서는 수소가 생성되는데, 이 과정을 완전히 거꾸로 진행시킨다고 보면 된다. 메탄올 등의 알코올을 사용하는 연료전지도 있다. 연구용으로만 따지자면 주스나 혈액에 있는 당으로 작동하는 것도 있다.

수소와 산소를 사용하는 연료전지의 음극(anode)에서는 H2인 수소가 2개의 수소 이온과 2개의 전자로 분해된다. 전자는 도선을 타고 양극(cathode)로 이동하고, 수소 이온은 전해질(electrolyte)를 통과하여 양극으로 이동하게 된다. 양극에서는 이동해온 수소 이온과 전자, 그리고 산소가 반응하여 물이 생성된다. 이 과정에서 존재하는 전자의 이동을 전력으로서 사용한다는 것이 연료전지의 기본 개념이다.

2. 배터리(2차 전지)와의 차이

연료전지와 배터리(2차 전지)는 큰 차이가 있는데, 배터리가 전기를 저장하는 장치라면 연료전지는 전기를 만들어내는 발전기와 같은 장치이다. 따라서 배터리는 그 자체만 가지고 있으면 전력원으로서 사용 가능하지만, 연료전지는 수소나 산소 같은 연료를 내부에 넣어 반응시켜야 전력원으로서 사용 가능하다. 또한 충전시간이 꽤 오래 걸린다는 한계가 있는 배터리와는 달리, 연료전지는 그냥 열기관과 같이 연료만 채워넣으면 되므로 충전시간이 비교적 빠르다. 또 시간의 경과에 따라 발생되는 자연방전 문제를 심히 고민해야 하는 배터리와는 달리, 연료전지는 자연방전 문제에 있어서 배터리보다는 사정이 그래도 다소 나은 편이다.

** 출처 : 위키백과