물을 전기분해해서 수소를 생산할 때 필요한 에너지가 수소 연료 전지로부터 얻을 수 있는 에너지보다 큰 이유가 뭔가요?
수소 연료 전지를 공부하다가 수소 연료 전지의 단점을 찾아보았는데 이런 말이 있더라고요. 수소 연료 전지는 수소가 필요한데 물을 전기분해해서 수소를 생산할 때 필요한 에너지가 수소 연료 전지로부터 얻을 수 있는 에너지보다 큰 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
물을 전기분해하여 수소를 생산하는 과정에서 필요한 에너지가 수소 연료 전지로부터 얻을 수 있는 에너지보다 큰 이유는 에너지 변환 과정에서의 손실 때문입니다.
물의 전기분해는 전기 에너지를 화학 에너지(수소)로 변환하는 과정입니다. 이 과정에서 에너지 손실이 발생하며, 일반적으로 효율은 약 60~70% 수준입니다. 즉, 투입된 전기 에너지의 일부는 열로 손실됩니다.
수소 연료 전지는 수소의 화학 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하는데, 이 과정에서도 약 50~60%의 효율을 보입니다. 따라서, 전기분해와 연료 전지의 두 과정을 거치면 전체 효율은 더 낮아집니다. 물을 전기분해하는 데 필요한 최소 에너지는 열역학적으로 정해져 있지만, 실제로는 이론적인 최소값보다 더 많은 에너지가 필요합니다. 이는 전기분해 장치의 저항, 전극의 과전압 등으로 인해 추가적인 에너지 손실이 발생하기 때문입니다.
결론적으로, 물을 전기분해하여 수소를 생산하고 이를 다시 연료 전지에서 사용하는 과정은 에너지 변환 단계에서의 손실로 인해 전체적으로 비효율적일 수 있습니다. 이러한 이유로, 수소를 생산할 때는 재생 가능 에너지(예: 태양광, 풍력)를 활용하여 전기분해를 진행하는 것이 중요하며, 이를 통해 환경적 이점을 극대화할 수 있습니다.