양성자 교환막 연료 전지

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Proton Exchange Membrane Fuel Cells

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09:40 min
April 30, 2023

개요

출처: 마가렛 노동자와 킴벌리 프라이의 실험실 – 데폴 대학

미국은 많은 양의 에너지를 소비합니다 – 현재 속도는 매년 약 97.5 quadrillion BtUs입니다. 대다수 (90%) 이 에너지의 재생 불가능한 연료 공급원에서 비롯됩니다. 이 에너지는 전기(39%), 운송(28%), 산업(22%), 주거/상업용 이용(11%)에 사용됩니다. 세계가 이러한 재생 불가능한 자원의 공급이 제한되어 있기 때문에 미국은 미래의 에너지 수요를 충족시키기 위해 재생 가능 에너지원의 사용을 확대하고 있습니다. 이러한 소스 중 하나는 수소입니다.

수소는 잠재적인 재생 연료원으로 간주됩니다, 그것은 많은 중요한 기준을 충족하기 때문에: 그것은 국내에서 사용할 수, 그것은 몇 가지 유해한 오염 물질을 가지고, 그것은 에너지 효율, 그리고 그것은 활용하기 쉽습니다. 수소는 우주에서 가장 풍부한 원소이지만, 지구상의 복합 형태에서만 발견된다. 예를 들어, H2O로서 물에 산소와 결합된다. 연료로 유용하려면 H2 가스의 형태여야 합니다. 따라서 수소가 자동차 나 다른 전자 제품의 연료로 사용되려면 H2를 먼저 만들어야합니다. 따라서 수소는 종종 “연료”가 아닌 “에너지 캐리어”라고 합니다.

현재H2 가스를 만드는 가장 인기있는 방법은 탄화수소 또는 석탄 가스화의 증기 개혁을 통해 화석 연료에서 입니다. 이것은 화석 연료에 대한 의존도를 감소시키지 않으며 에너지 집약적입니다. 덜 사용되는 방법은 물의 전동 분해에 의한 것입니다. 이를 위해서는 에너지원이 필요하지만 풍력이나 태양광 발전과 같은 재생 가능한 원천이 될 수 있습니다. 전기 분해에서,물(H2O)은 전기화학반응을 통해 부품, 수소가스(H2) 및 산소가스(O2)로 분할된다. 전기 분해 과정을 통해 만들어진 수소 가스는 양성자 교환 멤브레인(PEM) 연료 전지에서 사용될 수 있어 전류를 생성합니다. 이 전류는 모터, 조명 및 기타 전기 장치에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있습니다.

Principles

Procedure

1. 전해질기를 사용하여 수소 가스를 생산합니다. 전해질기 설정(그림 3). 가스 수집 실린더를 설정하여 외부 실린더의 증류수 수위가 0마크(도4)에있는지 확인합니다. 전해질기를 가스 수집 실린더에연결합니다(그림 5). 점퍼 와이어를 사용하여 전해질에 태양 전지판을 연결하고 직사광선에 노출시다(그림6). 날씨가 ?…

Results

전해 시술 중에 태양전지판이 연결되어 햇빛에 노출되면 수소와 산소 가스가 생성됩니다. 내부 실린더(표 1)를 채우기 위해서는 충분한H2 가스를 생성하는 데 약10분이걸립니다. 균형 잡힌 방정식에서 볼 수 있듯이 O2보다 두 배 많은 H2가생성됩니다. 2 H2O(l) → 2 H2 (g) + O2 (g) H2…

Applications and Summary

수소는 유연한 연료입니다. 현지 용도로 소량 또는 중앙 집중식 시설에서 대량으로 현장에서 생산할 수 있습니다. 수소는 부산물로만 물을 사용하여 전기를 생산하는 데 사용할 수 있습니다(풍력 터빈과 같은 재생 가능한 에너지원이 수소 가스를 생성하는 데 사용되었습니다). 예를 들어 콜로라도 볼더에서 Wind2H2 프로젝트에는 풍력 터빈과 태양전지 패널이 있어 물에서 수소 가스를 생산한 다음 ?…

내레이션 대본

1. 전해질기를 사용하여 수소 가스를 생산합니다. 전해질기 설정(그림 3). 가스 수집 실린더를 설정하여 외부 실린더의 증류수 수위가 0마크(도4)에있는지 확인합니다. 전해질기를 가스 수집 실린더에연결합니다(그림 5). 점퍼 와이어를 사용하여 전해질에 태양 전지판을 연결하고 직사광선에 노출시다(그림6). 날씨가 ?…