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지속 가능한 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라 알칼리성 연료 전지 (AFC)가 점점 인기를 얻고 있습니다.이 연료 전지는 에너지를 절약하고 탄소를 줄일 수있을뿐만 아니라 최대 70%의 전환 효율을 가지고있어 모든 생계의 관심의 초점이됩니다.알칼리성 연료 전지는 1960 년대 이래로 음료수, 열 에너지 및 전기를 생성하기 위해 수소와 순수한 산소를 원료로 사용하여 NASA에서 Apollo 일련의 임무 및 우주 셔틀에서 널리 사용되었습니다.
알칼리성 연료 전지는 산화 환원 반응에 의존하여 수소와 산소 사이의 상호 작용을 통해 에너지를 생성합니다.
알칼리성 연료 전지의 핵심 작동 원리는 수소와 산소의 분자 반응을 포함한다.음성 전극에서 수소가 산화되고 반응은 다음과 같습니다.
h2 + 2oh- ⟶ 2h2o + 2e-
이 공정은 수분을 생성하고 전자를 방출하는데, 이는 외부 회로와 양의 전극으로 흐르는 전자를 방출하며, 여기서 산소와의 환원 반응을 겪습니다 :
. o2 + 2h2o + 4e- ⟶ 4oh-
전체 반응은 하나의 산소 분자와 2 개의 수소 분자를 소비하여 2 개의 물 분자를 생성하며 동시에 전기와 열을 방출합니다.
알칼리성 연료 전지의 전해질은 일반적으로 수산화 칼륨 (KOH)과 같은 포화 수성 알칼리성 용액입니다.그러나 이러한 시스템은 이산화탄소 (CO2)에 민감합니다.이산화탄소가 공기에 포함된다면, KOH는 탄산 칼륨 (K2CO3)으로 전환 될 수 있으며, 이는 연료 전지의 성능에 영향을 미칠 수있다.CAD는 이에 대해 논쟁했지만 학자들 사이에 동의는 없습니다.
과정의 복잡성으로 인해 많은 연구자들은 알칼리성 연료 전지의 중독 문제가 상황에 따라 돌이킬 수 없거나 회수 할 수 있음을 이해합니다.
알칼리성 연료 전지는 정전기 전해질과 유량 전해질의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.정전기 전해질은 일반적으로 포화 칼륨 수산화 칼륨이있는 석면 분리 층을 사용하며, 이는 물이 형성된 후에 재활용 할 수 있습니다.대조적으로, 유동 전해질 설계는 전해질이 전극 사이에 흐르도록하여 물 생성 및 제거를 더 잘 관리 할 수 있습니다.
리튬 수산화물 시스템 설계의 장점은 현재 순수한 산소 환경에서 주로 작동하고 있지만 전해질을 대체하는 능력에 있습니다.이러한 설계는 필요한 촉매가 비자비 금속과 함께 사용될 수 있고 철 또는 구리와 같은 재료를 효과적으로 활용할 수 있기 때문에 재료 선택 비용을 줄입니다.
알칼리성 연료 전지의 전기 효율은 일반적으로 화학에 가져 오는 장점 덕분에 산 전해질 기반 연료 전지의 전기 효율보다 높습니다.
산성 연료 전지와 비교하여 알칼리성 연료 전지는 작동 온도 범위 (90 ° C) 내에서 더 나은 전기 화학 동역학을 갖는다.촉매의 사용에서, 알칼리 환경은 산소 감소 반응을 촉진하고 연료 산화를 가속화 할 수 있기 때문에, 촉매에 대한 수요는 선택의 임계 값을 줄이고 생산 비용을 줄입니다.
현재, 알칼리성 연료 전지는 상업적 개발에서 상당히 좋아 보이며, 많은 신제품 이이 기술의 적용을 강화하기 위해 지속적으로 시장에 출시되고 있습니다.예를 들어, 일부 회사는 양극성 버전의 기술을 개발하여 성능을 크게 향상 시켰습니다.이것은 AFC 시스템을 사용하는 최초의 연료 전지 구동 선박 "Hydra"와 같은 미래의 응용 프로그램의 기초를 마련했습니다.
또한, 액체 전해질을 대체하기 위해 고체 음이온 교환 막을 사용하여 고체 알칼리성 연료 전지의 출현은 중독 문제를 성공적으로 해결하면서 안전한 작동 범위를 확장하여 액체 요소 용액 또는 금속 아민 복합체와 같은 수소가 풍부한 캐리어를 효과적으로 사용할 수있게한다. 그러나그러나 알칼리성 연료 전지 기술의 발전 으로이 기술의 미래를 반영해야합니다.미래의 재생 가능 에너지 시장에서 자리를 잡고보다 환경 친화적이고 효율적인 에너지 옵션이 될 수 있습니까?
