수소 자동차의 원리
지구가 계속 병들어 가고 있어 자원고갈이 되지 않고 친환경적인 제품들이 많이 나오고 있는데요? 심지어 요즘은 차량들도 친환경으로 나오고 있습니다. 전기차는 유명해져 많이 아시겠지만, 전기차 외에도 수소차량이 점점 수면위로 올라오고 있다는 사실 알고계실까요? 하지만 수소차량은 어떻게 만들어지는지 또한 수소차 원리에 대해 잘 모르는 분들이 있을테죠. 그래서 오늘은 수소자동차 원리에 대해 알아보겠습니다! 흔히 수소차 라고 불리는 진짜 이름은 수소연료전지자동차입니다. 여기에서 연료전지란, 어떠한 연료를 통해 전기를 생성해 내는 전지를 일컫는 말인데요? 즉, 수소를 원료로 전기를 발생시켜 그 전기로 자동차를 구동시키는 전기 자동차의 일종인 셈이죠! 사실 여러분들이 알고 있는 전기차량은 화석 연료나 원자력 발전을 통해 생산된 전기를 원료로 사용하여 실상 친환경차라고 보기는 어렵습니다. 이에 비해 수소차량은 전기차와 동일하게 배터리에 읜존하긴 하지만 고갈 우려가 없는 수소를 태워 전기를 만들어 배출가스 대신 물(수증기)만 내놓기 때문에 운행할 수록 공기가 깨끗해집니다~ 즉, 수소차 뜻은 이 시대의 완전한 친환경 차량이라 볼 수 있겠네요! 먼저 수소연료전지 차량의 구조도를 보면서 전체적으로 한번 알아보고 핵심이 되는 원리를 알아 보려고 하는데요? 여기서 중요한 핵심 원리는 바로 연료전지스택입니다! 자 그렇다면 수소전기차의 전체적인 구동원리에 대해 알아가 볼까요? 1. 차 내부로 외부 공기가 내부로 들어온 뒤, 필터링을 거쳐 순도가 높은 산소를 포집합니다. 이때 수소 충전소에서 자동차 내부 수소탱크로 수소를 충전합니다. 2. 산소와 수소가 연료전지스택으로 들어옵니다. 3. 연료전지스택에서 전기를 만들어 내어 부산물로 물(H20)가 생성됩니다. 4. 연료전지스택에서 생성된 전기를 모터로 보내줍니다. 5. 전기를 통해 모터를 돌려 자동차가 주행됩니다. 6. 물(H20)가 차 밖으로 배출됩니다. 즉, 수소차량에 잇는 탱크는 수소만 있다면 언제든지 연료전지를 작동할 수 있으며, 탱크에 수소를 충전하는 시간도 2, 3분 밖에 걸리지 않습니다. 급속 충전을 해도 1시간 가량 소요되는 전기차와는 다르죠. 또한 한번 충전시 대략 500km ~ 700km까지 주행할 수 있습니다! 연료전지스택 내에서 전기가 발생되는 과정은 배터리의 방전과 동일합니다. 배터리와 동일하게 이 연료전지 스택은 두개의 전극과 그 사이에 수소이온을 전달하는 전해질 막으로 구성되어 있으며, 화학적으로는 산화와 환원반응이 진행되기 때문입니다. 배터리와 동일하게 두 개의 극과 극 사이에 전해질막으로 구성되어 있습니다. 두 개의 극 중 수소가 들어오는 극을 연료극 이라고 하며, 산소가 들어오는 극을 공기극 이라고 합니다. 여기에서 연료극은 음극 - 에 해당하며 공기극은 양극 + 에 해당합니다. 양쪽 극에는 촉매역할을 하는 백금이 위치해 있죠. 1. 먼저 수소 H2가 연료극으로 들어와 백금의 촉매작용을 통해 수소이온과 전자로 분리됩니다. 수소는 그 자체로 반응성이 무지 커서 전자를 떼어 놓으려 하는 성향을 지녔는데 이 성질이 이용되는 것이죠. 2. 수소에서 분리된 전자는 외부로 연결된 도선을 따라 흐르면서 전기를 발생시킵니다. 3. 전자와 불리된 수소 양이온은 전해질을 통해 공기극(양극+)로 이동합니다. 4. 공기극에서 주입된 산소와 도선을 타고 온 전자 그리고 전해질을 통해 온 수소이온이 만나 물이 생성됩니다. (양극+) 즉, 마이너스로 대전된 산소분자와 수소이온의 결합으로 물이생성되는 것이죠. 먼저 촉매란 반응 과정에서 소모되거나 변하지 않으면서 반응속도를 빠르게 만드는 물질을 말합니다. 반응에 필요한 활성화 에너지를 낮추어 반응을 촉진시키는 역할을 하는것인데요? 반응에 참여하긴 하지만 반응속도촉진이라는 역할을 수행할 뿐, 변하지 않고 반응전의 원래 자신 그대로 남는 물질이 되는겁니다. 백금은 연료전지스택안에서 이러한 촉매 역할을 하면서 음극에서는 수소의 이온화를 촉진시키고, 양극에서는 물의 생성을 촉진시키고 있는것입니다. 수소자동차 뜻은 완전한 친환경 차량을 말한답니다. 수소를 연료 시켜 99.9%의 순도 높은 산소를 얻어 쓴다는 점에서 공기의 정화 기능까지 하죠. 그래서 수소전기차량을 도로위에 공기청정기라고도 불리기 하는데요? 하지만 아직 완벽한 기술을 갖추기 위해서는 갈길이 멀기에 오늘도 고생하고 있는 기술자 분들께 존경을 표하며 글을 마치도록 하겠습니다.
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