안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
물의 전기분해는 물에 강력한 전기 에너지를 가하면 전자의 이동을 통해 물의 화학 결합을 강제로 끊어내는 과정입니다. 이 과정을 이해하기 쉽게 설명해 드리도록 하겠습니다.
물은 산소 원자 1개와 수소 원자 2개가 단단히 결합한 매우 안정한 상태여서 자연적으로는 분해되지 않지만, 여기에 전원 장치를 연결해 전류를 흘려보내면 두 전극에서 각각 전자를 주고받는 산화, 환원 반응이 일어납니다.
(-)극에서는 물 분자가 전원 장치로부터 쏟아져 들어오는 전자를 받아들이는 환원 반응이 일어나며 수소 기체가 발생하고 (+)극에서는 전원 장치가 전자를 강제로 끌어당겨 물 분자가 전자를 빼앗기는 산화 반응이 일어나 산소 기체가 만들어집니다. 결과적으로 전기 에너지가 전자를 억지로 이동시키며 물 분자를 수소와 산소로 쪼개는 원리입니다. 이때 물 분자의 구조적 특징 때문에 발생하는 수소와 산소 기체의 부피 비는 항상 2:1이 됩니다.
수소 연료 전지는 방금 설명해 드린 물의 전기분해를 정확히 거꾸로 돌린 과정이라고 생각하시면 됩니다. 전기를 가해서 물을 수소와 산소로 쪼갰다면, 반대로 수소와 산소를 결합시켜 물을 만들면서 그 과정에서 발생하는 에너지를 전기로 뽑아 쓰는 것이 연료 전지의 핵심입니다.