FCEV

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FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)는 전기 자동차의 일종으로 수소와 산소를 연료로 사용하여이들의 전기화학적 작용으로 전기를 생산하는 수소 연료전지를 탑재하여 모터로 주행하는 자동차를 말한다. 또는 수소연료전지자동차, 연료전지차, 수소차라고도 부른다. 수소를 연료전지로 사용해 전기모터로 자동차가 구동되며, 수소충전소에서 몇분만에 수소를 재충전해 사용한다. 기존의 가솔린 차량과 큰 차이가 없는데, 배기가스가 전혀 없다. 연료전지시스템의 에너지변환효율은 60% 전후이고 배출물은 물 또는 수증기만으로 궁극의 환경친화형자동차이다.

역사[편집]

연료전지의 개념은 1801년 Humphry Davy에 의해 먼저 설명되었고 그 후 실제로 작동하는 연료 전지의 발명은 화학자이자 물리학자인 William Grove에 실현되었다. '기체 볼타 전지'라고 불리던 것으로 진행된 실험은 전자의 흐름이 수소 원자를 분리시킴으로서 생산된다고 증명하였다. 첫 번째 현대 연료 전지 운송수단은 15 kilowatt의 연료 전지가 적용된 농업용 트랙터였고 이후 Apollo 프로그램에 의해 연료 전지가 개발되어 왔다. 1990년대에 들어와서 연료 전지를 자동차에 적용하는 방법에 대하여 연구하기 시작하였고 2001년에 수송수단에 사용될 수 있는 크기의 연료 탱크가 개발 됨에 따라 현재 수소연료쟈동차 개발에 박차를 가하고 있다.

수소연료전지 시스템[편집]

  • 연료전지의 작동원리

수소분자는 촉매에 의해 연료전지의 음극에서 수소양이온(양자)과 전자로 분리된다. 그 다음 수소양자만이 전해질 박막(PEM)을 통과하여 셀의 양극으로 이동한다. 전자는 박막을 통과할 수 없기 때문에 수소측은 전자과잉상태가 된다. 공기측의 촉매는, 공기 중에 포함된 산소분자가 전자를 흡수하도록 야기시키는 작용을 한다. 양쪽 2극(bipolar)극판을 외부전류회로로 연결하면, 음으로 대전된 전자는 수소측으로부터 양으로 대전된 산소측으로 이동하면서 전기에너지를 방출하고, 산소를 음(-)으로 대전시키게 된다. 음(-)으로 대전된 산소이온은 양(+)으로 대전된 수소이온과 경계층에서 결합하여 무해한 수증기(H2O)를 생성하게 된다. 현재 사용되고 있는 연료전지의 셀(cell)전압은 0.6V이다. 전기모터를 구동하는데 충분한 전기에너지를 확보하기 위해서는 필요전압에 상응하는 다수의 셀을 직렬로 연결하여야 한다. 다수의 연료전지 셀이 직렬로 연결되어 층을 이룬 것을 스택(stack)이라고 한다. 이 스택(stack)을 다시 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용한다.

  • 전극막접합체(Membrane Electrode Assembly)

수소와 산소의 화학반응으로 직접 전기를 만드는 얇은 필름 형태의 부품으로 수소와 산소의 혼합을 방지하는 분리막과 화학반응을 일으키는 촉매로 구성된다. 해당부품은 자동차 가격의 약 15%를 차지한다.

미국[편집]

미국 에너지부는 2013년 5월 13일 민관 합동 FCEV 연구기관인 H₂USA에 개발 파트너로 벤츠, 닛산, 도요타, 현대를 선정했다.[1]

참조[편집]

[한국과학기술정보연구원] '수소연료전지자동차의 최신기술' 논문 [네이버 지식백과] 연료전지 시스템

각주[편집]

더 보기[편집]