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자연과학부 이우람

대체 에너지와 연료전지. 자연과학부 이우람. 대체 에너지란 ? 대체 에너지란 우리가 지금 사용하고 있는 에너지원인 ‘ 화석연료 ’ 를 대체할 수 있는 에 너지를 말한다. 2. 대체 에너지 개발의 필요성 1) 화석연료로 인한 지구의 환경오염 - 화석 연료를 태울 때 발생되는 NOX,SOX CO2 등은 산성비를 내리게 하고 온실 효 과를 가져오는 등 지구에 나쁜 영향들을 끼치고 있다. 2) 화석 연료의 유한성 - 화석 연료란 아주 먼 옛날 살던 생물들이

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Presentation Transcript

  1. 대체 에너지와 연료전지 자연과학부 이우람

  2. 대체 에너지란? 대체 에너지란 우리가 지금 사용하고 있는 에너지원인 ‘화석연료’ 를 대체할 수 있는 에 너지를 말한다.

  3. 2. 대체 에너지 개발의 필요성 1)화석연료로 인한 지구의 환경오염 -화석 연료를 태울 때 발생되는 NOX,SOX CO2 등은 산성비를 내리게 하고 온실 효 과를 가져오는 등 지구에 나쁜 영향들을 끼치고 있다.

  4. 2) 화석 연료의 유한성 -화석 연료란 아주 먼 옛날 살던 생물들이 죽어서 땅에 묻혀서 생긴 것이다. 그러므로 인간이 쓸 수 있는 화석연료의 양은 제한적 일 수 밖에 없다. 화석연료의 고갈은 인간에게 있어서 심각 한 에너지 부족을 가져 올 수 있다.

  5. 3) 현재 ‘화석연료’ 대신 사용되는 대체 에너지원의 문제점과 한계 - 원자력 발전소의 핵 폐기물 • 낮은 효율의 대체 에너지원들 • 수력발전소 건설로 인한 주위 생태계 파괴 등등 아직 해결되지 못한 많은 문제점 들이 존재한다.

  6. 3. 대체 에너지의 종류와 그 장단점

  7. -그리고!! 바로!! -수소연료- 그 중 하나인 연료전지(Fuel cell) 에 대해서 알아보도록 하겠습니다~^^

  8. 4. 연료전지(Fuel cell)이란 무엇인가? • 연료전지란? -연료전지는 수소와 산소가 화학반응을 통 해 물이 되는 반응에서 전기 에너지를 생산 하는 발전형 전지를 말한다.

  9. 2) 연료전지(Fuel cell)의 역사 -1839년 영국의 W. Grove에 의해 발명 1839년 William Grove가 황산 용액에 두 전극을 담그고 산소와 수소를 흘려주어 전기를 발생시켜 처음으로 화학적 에너지의 전기적 에너지로의 직접적인 전환이 증명되고 Christian Friedrich Schonbein 교수에 의해 그 원리가 밝혀진 후, 많은 연구가 진행되었다. -1959년 : F.T. Bacon(영국) - 5kW 수소/ 산소 연료전지 실증시험

  10. -1960년대 : 제미니 및 아폴로 계획에 Alkaline Fuel Cell(AFC) 적용 상업적 응용의 잠재력이 인정되어 기본 연 구 시작 -1970년대 : PAFC(Phosphoric Acid Fuel Cell) 개발 -1980년대 : PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 개발

  11. -1984년 이후 미국의 DOE(Department of Energy)에서 연료전지에 대한 R & D 자금 적극적 지원 -1990년대 : DMFC(Direct Methanol Fuel Cell) 개발, MCFC 발전 개시, SOFC 발전소 개발 -2002.12 : 연료전지 하이브리드 차량 출시

  12. 3) 연료전지의 종류

  13. ① DMFC(Direct Methanol Fuel Cell) -연료: Methanol -장점: 낮은 작동온도, 값 싼 연료사용, 초소형화 가능, 배터리에 비해 재충 전 용이. -응용분야: 핸드폰 전원, Computer backup 메모리 전원,

  14. e- e- CH3OH H2O O2 H+ H2O CO2 anode cathode membrane Anode : CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e- Eo = 0.046 V Cathode : 3/2O2 + 6H+ + 6e- → 3H2O Eo = 1.23 V Overall : CH3OH + 3/2O2 → CO2 + 2H2O Eo = 1.18 V

  15. CO2 H2O diffusion layer H+ end plate anode cathode membrane separator CH3OH H2O O2 gasket

  16. ② PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) -연료: Hydrogen -장점: 재료선택의 용이, 제작, 운전의 용이 전해질의 비 휘발성 -단점 : H20 조절의 어려움 전해질이 고가

  17. Anode : 2H2 → 4H+ + 4e- Cathode : O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O Overall : 2H2 + O2 → 2H2O + 전류 + 열

  18. -Polymer Electrolyte Membrane

  19. Polymer electrolyte membrane MEA : Electrode - 촉매 Anode : Pt/Ru/C , Pt/Ru black Cathode : Pt/C , Pt black -

  20. 아주대학교 화학과에서 제작한 PEMFC

  21. 4. 연료전지의 개발

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