화학전지

소개글

화학전지에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 전지의 원리

2. 전지의 종류
1) 볼타전지
2) 다니엘 전지
3) 실용전지
4) 1차, 2차전지

본문내용

O + H2O → Hg + 2OH-
전체반응 : Zn + HgO → ZnO + Hg
(e) 연료전지
연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지이다. 특징은 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되어 반응생성물이 연속적으로 계의 바깥으로 제거된다는 점이다. 화석연료, 액체연료, 기체연료등 다양한 연료를 사용하며, 작동온도에 따라 저온형과 고온형으로도 나눈다.
일종의 발전장치라고 할 수 있다. 산화 ·환원반응을 이용한 점 등 기본적으로는 보통의 화학전지와 같지만, 닫힌계 내에서 전지반응을 하는 화학전지와 달라서 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되어, 반응생성물이 연속적으로 계외로 제거된다. 가장 전형적인 것에 수소-산소 연료전지가 있다. 원리적으로는, 1839년 영국의 W.R.그로브(1811~96)가 발견하였으나, 그 특징이 바뀌어 다시 관심을 가지게 된 것은 1950년대 후반의 일로, 1959년 5 kW의 수소-산소 연료전지가 영국의 F.T.베이컨에 의해 실증 시험됨으로써 각광을 받게 되었다. 그 후 1960~1970년대에 걸쳐 제미니 및 아폴로 우주선에 연료전지가 탑재되었다. 이 전지는 다같이 알칼리 수용액을 전해질로 하며, 순수한 수소와 산소를 사용한다.
그 후, 수소 외에 메탄과 천연가스 등의 화석연료를 사용하는 기체연료와, 메탄올(메틸알코올) 및 히드라진과 같은 액체연료를 사용하는 것 등 여러 가지의 연료전지가 나왔다. 이 중에서, 작동온도가 300 ℃ 정도 이하의 것을 저온형, 그 이상의 것을 고온형이라고 한다. 또, 발전효율의 향상을 꾀한 것이나, 귀금속 촉매를 사용하지 않는 고온형의 용융탄산염 연료전지를 제2세대, 보다 높은 효율로 발전을 하는 고체전해질 연료전지를 제3세대의 연료전지라고 한다.
최근, 가장 실용화에 접근한 것은 제1세대의 것으로서, 미국 UT사(社)를 중심으로 일반 민수용으로 개발된 인산전해질 연료전지가 그 좋은 예이다. 이것은 화석연료를 개질한 수소를 주성분으로 하는 수소가스와 공기 속의 산소를 사용한 수소-공기 연료전지이다. 연료전지는 저공해성이며, 소음이 없고, 배열을 이용할 수 있기 때문에 종합효율이 높다. 1988년에 한국에서는 동력자원연구소와 한국전력(주) 기술연구원에서 메탄올을 연료로 하여 열과 전기를 동시에 얻는 5 kW급 연료전지를 개발하였다. 이 연료전지는 천연가스 등의 연료와 공기 중의 산소를 반응시켜 전지를 얻는 기술로, 효율이 50~60 %로서 매우 높다.
수소는 백금촉매가 들어있는 다공성 탄소전극을 통해서 전지안으로 들어가고 산소는 은 촉매가 들어있는 다공성 전극을 통해서 전지 안으로 들어간다. 그리고 가운데에는 수산화칼륨(KOH) 용액이 들어있다.
(-)극 : H2 + 2OH- → 2H2O + 2e-
(+)극 : 1/2 O2 + H2O + 2e0 → 2OH-
전체반응 : H2 + 1/2 O2 → H2O
4) 1차, 2차전지
a) 1차전지 : 방전한 후 충전에 의해 본래의 상태로 되돌릴 수 없는 전지
b) 2차전지 : 충전과 방전이 모두 가능한 전지

키워드

볼타전지,   화학전지,   다니엘전지,   실용전지,   전지의원리,   전지의 표시