수소발전에서 어떠한 원리로 전기가 발생되는건지 궁금합니다.

Question

한동안 수소발전과 수소차가 시장에서 뜨거웠던적이 있습니다.

여기서 재미난점은 수소를 넣게되면 전기가 발생된다는게 매우 신기하였습니다.

어떠한 원리로 인하여 수소를 넣게되면 수소발전에서 전기가 발생되는건지 그 원인과 구조가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.수소전지는 수소와 산소를 이용하여 전기를 생산하는 장치입니다. 이전지는 수소를 전극으로 사용하고, 산소를 산화제로 사용합니다. 이 때 수소 전극에서 수소 분자가 전극 표면으로 이동하여 전자를 방출하고, 이 전자들은 외부 회로를 통해 전기를 공급합니다.

동시에, 산소 산화제는 외부 공기 중의 전자를 받아들이면서 양이온과 물 분자를 생성합니다. 이 양이온은 전극을 통해 수소 전극과 연결되어 전기가 생성됩니다.

이러한 과정에서 전기는 전극을 통해 흐르면서 외부 회로에서 일을 하게 됩니다. 이 일은 전기를 이용하여 모터나 전구를 가동하는 등의 작업을 수행할 수 있습니다. 또한, 수소와 산소가 반응하는 과정에서 발생하는 물은 청정한 수소 전지의 유일한 배출물입니다.

수소전지는 깨끗하고 효율적인 전력 생산 장치로 각광받고 있으며, 미래 에너지의 핵심 기술 중 하나로 여겨지고 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.

수소를 넣으면 전기가 발생되는 원리는 수소 연료 전지에서 일어나는 화학반응에 기인합니다.

수소 연료 전지는 이산화 수소(H2)와 산소(O2)의 반응에서 전기를 생성합니다. 이 반응은 전해질인 전해질 막을 통해 일어나며, 전해질 막은 이온 전도성이 있는 물질로 구성됩니다. 전해질 막을 통해 수소 이온(H+)은 양극(음극)으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 전기를 생산합니다. 이렇게 생성된 전기는 연료전지에 부착된 전기 부하에 공급됩니다.

수소 연료 전지는 상대적으로 높은 전력 밀도와 높은 효율성을 제공하며, 깨끗한 에너지를 생성합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

수소발전은 수소와 산소가 결합하여 발생하는 화학반응에서 전기를 발생시키는 원리를 이용합니다. 이 화학반응은 수소와 산소가 결합하여 물이 생성되는 것으로 알려져 있습니다.

수소발전에서는 먼저 수소와 산소를 각각의 전극에 공급하고 전해질로는 염화나트륨과 같은 전해질을 사용합니다. 수소 분자는 알칼리성 전해질인 수소이온(H+)을 만들기 위해 전해질 내에서 양이온(H+)로 이동합니다. 이 과정에서 수소 분자는 전극 표면에서 전자를 잃고 양이온이 되며, 이렇게 생성된 전자는 전해질을 통해 다른 전극으로 이동합니다.

다른 전극에서는 산소 분자가 수소 이온과 전자를 받아 전기적으로 중성 물 분자를 생성합니다. 이때 생성된 전자는 외부 전기 회로를 통해 전원 장치로 이동하여 일정한 전류를 생성합니다. 이러한 화학반응에서 생성되는 전기는 수소 연료전지를 구동하는 데 사용됩니다.

이와 같은 원리를 이용하여 수소 연료전지는 매우 깨끗하고 효율적인 전력원으로 간주됩니다. 또한 연료전지를 이용한 차량은 배기가스가 수소와 산소를 결합하여 생성되는 물밖에 없기 때문에, 환경에 대한 부담을 줄일 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.

수소발전에서 전기가 발생하는 원리는 수소 연료 전지가 사용되기 때문입니다. 수소 연료 전지는 화학적 반응을 통해 전기를 생성하는데, 이는 수소와 산소가 반응하여 물과 열을 생성하는 반응에서 전기가 생성되는 것입니다.

수소 연료 전지는 수소와 산소를 전극에서 반응시키는데, 이 과정에서 전자와 양이온이 생성됩니다. 전자는 전극을 따라 전류를 생성하면서 외부 회로를 통해 작업을 수행하는데 사용됩니다. 양이온은 전해질을 통해 다른 전극에 도달하여 산소와 반응하면서 물을 생성합니다.

이러한 원리로 수소 연료 전지는 깨끗하고 효율적인 전력 생산 방법 중 하나로 인식되고 있습니다. 또한 수소를 연료로 사용하는 수소차 역시 대기오염 물질을 배출하지 않으며, 연비도 높은 차량으로 주목받고 있습니다.

Answer 5

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

수소연료전지 발전소의 원리는 천연가스에서 수소를 추출해 산소와 화학반응 시켜 물과 전기를 생성하는 것입니다.

Answer 6

수소 발전 원리는 천연가스에서 수소를 추출해 산소와 화학반응 시켜 물과 전기를 생성하는 것입니다.
물을 전기 분해해 산소와 수소로 나눠지는 것의 역반응인데, 화학적으로 보면 생성과정에서는 전기와 물 이외에는 부산물이 나오지 않습니다.

즉 유해화학물질이 나오지 않는다는 것입니다.
때문에 기존 화력발전소 보다 유해물질 발생이 없고 친환경적이며 깨끗한 것이 맞습니다.

그러나 문제는 수소와 산소의 화학반응 이전, 수소를 얻는 과정에 있습니다.
현재까지는 풍력ㆍ태양광보단 효율적이지만 LNG 연료를 사용해 단가는 비싸다는 문제가 있습니다.

Answer 7

안녕하세요. 권영수 과학전문가입니다.

수소연료전지에 공급된 수소(H2)는 음극(-)에서 수소이온(H+)과 전자(e-)로 분리됩니다. 분리된 전자(e-)는 음극(-)에서 양극(+)으로 흐르며 전기를 생산하고 전해질을 통과한 수소이온(H+)은 산소(O2)와 만나 물(H2O)이 되어 배출되게 됩니다.

문제는 이렇게 발생되는 전지의 양은 너무 작기 때문에 이러한 구조를 스택의 형태로 수십겹으로 구성하여 자동차 또는 발전에 사용을 하게 됩니다.

Answer 8

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.

수소 발전에서 전기는 수소 연료 전지에서 생산됩니다. 수소 연료 전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 기술입니다.

수소 연료 전지는 일종의 화학 셀(cell)입니다. 이 셀은 양극과 음극 사이에 전해질이 채워진 전해질막으로 분리되어 있습니다. 양극은 수소를 산화시켜서 전자를 방출하고, 음극은 산소 분자와 전자를 받아서 수소와 결합하여 물을 생성합니다. 이 과정에서 전자는 전해질막을 통과하여 외부 회로를 통해 전기를 생산합니다.