전기화학 반응이 수소 연료전지의 전력 생산 과정에서 작동하는 방식

Question

안녕하세요. 연료전지는 수소와 산소 반응으로 전력을 생산합니다. 전기화학 반응이 수소 연료전지의 전력 생산 과정에서 작동하는 방식에 대해서 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 질문해주신 수소 연료전지에서 전기화학 반응이 전력을 생산하는 원리에 대해서 설명해드리자면, 우선 수소 연료전지는 수소가 공급되는 양극, 산소가 공급되는 음극, 양극과 음극 사이에서 이온만 통과시키는 막인 전해질로 구성되어 있습니다. 우선 양극에서 수소 기체 H2가 양극에 공급되면, 촉매, 주로 백금이 수소 분자를 전자와 양성자(H⁺)로 분리시킵니다. 여기서 전자(e⁻)는 외부 회로로 흐르게 되고, 양성자(H⁺)는 전해질을 통해 음극으로 이동합니다. 다음으로 음극에서는 산소 O2가 수소 이온과 전자를 만나 물(H₂O)로 환원되며, 이 과정이 연속되면서 전류가 생성되고, 이 전류가 외부 회로를 통해 전력을 공급합니다. 양극에서 생성된 전자는 외부 회로를 통해 음극으로 이동하는데요, 전자가 이동하는 동안 외부 회로에 전류가 흐르게 되고, 이 전류를 전력으로 활용할 수 있습니다. 동시에 전해질 막은 양성자만 통과시키므로 전자와 양성자가 서로 섞이지 않고, 안정적인 전위차가 유지되게 됩니다. 감사합니다.