한국열융합

구름나그네 2016. 4. 22. 12:51

안녕하세요! 3번째 글입니다.

이번엔 수소연료전지자동차원리에 대해 알아보겠습니다.

일단수소연료전지자동차란 수소와 산소의 화학 반응을 이용하는 연료 전지가 전기 모터를 구동시키는 방식의 친환경 자동차이다. 수소연료전지자동차도 일종의 전기자동차라고 할 수 있습니다.    투싼에서 만든 수소연료전지자동차.

원리는 수소연료전지 자동차를 이해하려면 우선 일반 내연기관 엔진의 역할을 담당하는 연료전지 스택을 알아야 합니다. 연료전지 스택이 어떻게 구성되고 있고, 어떤 화학적 원리로 전기를 발생시키는지를 알면 수소연료전자 자동차의 반 이상을 이해한 것이라고 보면 됩니다.

연료전지의 구조는 전기를 전달할 수 있는 `전해질'이라는 물질을 사이에 두고 양극과 음극의 두 전극이 샌드위치의 형태로 위치하게 됩니다. 연료전지의 음극(+)을 통해 수소가 공급되고 양극(-)을 통해 각각 산소가 공급되는데요. 음극을 통해 들어온 수소는 백금 등 촉매제(Catalyst)에 의해 수소이온(H+)과 전자(e-)로 나누어집니다.

나뉜 수소이온과 전자는 서로 다른 경로를 통해 양극(+)에 도달하게 되는데, 수소이온은 연료전지의 중심에 있는 전해질을 통해 양극(+)으로 흘러가고, 전자는 외부회로를 통해 이동하면서 전류를 흐르게 하는 동시에 양극으로 흘러가 산소와 결합해 물이 되는 것입니다. 결국 연료전지 스택의 원리는 수소분자를 수소이온과 전자로 분리한 다음, 분리된 전자가 전기를 만들어내는 것입니다.

이렇게 만들어진 전류는 그냥은 사용할 수 없는 직류(DC)입니다. 인터버라는 전기장치를 통해 교류(AC)로 변환증폭됩니다. 또 니켈수소나 리튬이온, 리튬폴리머를 주원료로 하는 배터리를 보조동력원으로 사용하기도 하는데요, 이럴 경우에는 연료전지에서 만들어진 전기와 함께 더 큰 힘을 발휘하거나 시동전원 등의 보조 역할을 합니다.

산소는 공기중에 풍부하게 존재하지만, 수소는 메탄올이나 가솔린 등 탄화수소 연료를 별도의 화학 처리작업을 통해 뽑아내야 하기 때문에 수소가 사실상 연료전지차의 핵심 연료원이라고 보면 되겠습니다.

수소를 연료전지차에 공급하는 방식은 초기 연료전지차 개발시에는 차량에 메탄올 등에서 수소를 추출하는 연료변환장치를 장착하는 방식이었지만, 최근에는 아예 주유소처럼 수소 주유소를 건설해 연료전지차 내부의 수소가스탱크에 고압으로 충전하는 방식이 대세로 굳어가고 있습니다.

 

 

 

 

출처 : 장민서와 친환경자동차
글쓴이 : 장민서 원글보기
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