수소 연료전지가 자동차를 움직이는 원리를 수소와 산소의 화학 반응으로 생성되는 전기에너지와 부산물인 물의 배출되는 과정으로 설명해 주세요.

Question

수소 연료전지가 자동차를 움직이는 원리를 수소와 산소의 화학 반응으로 생성되는 전기에너지와 부산물인 물의 배출되는 과정으로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

수소 연료전지 자동차는 고압 탱크 속 수소와 외부 공기 중의 산소를 반응시켜 발생하는 화학 에너지를 전기에너지로 변환하여 모터를 구동시키는 원리로 작동합니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.

수소 탱크에서 공급된 수소 기체가 연료전지 내부의 음극(-)으로 들어가면, 백금 촉매에 의해 수소 분자가 산화되어 수소 이온과 전자로 분리됩니다. 분리된 수소 이온은 중앙의 전해질막을 통해 양극(+)으로 이동하고 전해질막을 통과하지 못하는 전자는 외부 도선을 따라 이동하게 되는데, 이 전자의 흐름이 곧 전기에너지가 되어 전기 모터를 돌리고 바퀴를 움직이게 합니다. 반면, 공기 흡입구를 통해 흡입된 외부 공기 속 산소가 양극인 공기전극으로 들어오면, 외부 도선을 타고 돌아온 전자, 전해질막을 통과해 온 수소 이온, 그리고 산소가 만나 결합하면서 환원 반응이 일어납니다.

수소 연료전지는 연소 과정이 없어 매연, 탄소, 유해 가스가 전혀 배출되지 않습니다. 수소와 산소가 반응하여 전기를 만들어내고 남은 유일한 부산물인 순수한 물은 수증기나 물방울 형태로 배기구를 통해 밖으로 안전하게 배출됩니다.