고1 통합과학 수소연료전지 질문있습니다

Question

수

소연료전지에서 산화 환원반응식 식에서 4e- 이건 뭐를뜻하는 것인가요? 시험전날이라 인터넷에 반응식 검색해봐도 e-에관한 설명은 없던데 아시는분 있을까요?

Answer 1

안녕하세요.

수소연료전지에서 나타나는 4e⁻는 전자를 나타냅니다. 이 전자들은 산화-환원 반응 중 환원 반응을 일으키는 데 필수적인 역할을 합니다. 산화-환원 반응은 전자의 이동을 포함하는 화학 반응입니다. 여기서 산화란 전자를 잃는 과정을, 환원은 전자를 얻는 과정을 의미합니다. 수소연료전지의 경우, 전자가 한 반응에서 다른 반응으로 이동하면서 에너지를 생성합니다.
수소연료전지의 작동은 두 개의 반응으로 설명할 수 있습니다 :

- 음극에서의 산화 반응 : 2H₂ → 4H⁺ + 4e⁻

이 반응에서, 수소 가스(H₂)가 수소 이온(H⁺)과 전자(e⁻)로 분리됩니다. 여기서 수소 분자가 전자 4개를 잃으면서 산화되고, 이 전자들이 외부 회로를 통해 흐릅니다.

- 양극에서의 환원 반응 : O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O

이 반응에서는 산소 분자(O₂)가 수소 이온과 전자를 받아 물(H₂O)을 형성합니다. 이 과정에서 전자는 외부 회로에서 양극으로 이동한 후 산소와 반응하여 물을 생성하며, 이 때 에너지가 방출됩니다.