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제조사 | Horizon |
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상품코드 | P0000MQB |
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사양: 고성능 PEM 전해조 연료 전지
- 치수 (너비 x 높이 x 깊이): 32mm x 32mm x 10mm
- 총 중량: 27.3 그램
- 출력 : 270mW
- 출력 전압: 0.6V(DC)
- 출력 전류: 0.45A
- 출력 전류: 0.45A
- 색상 : 파랑
구성품 : PEM 전해조 연료 전지, 핀, 튜브, 2x 바나나케이블/ 연결리드, 주사기
필요한 물품 : 고성능 전해조 연료전지, 전지 또는 태양열판, 물, 가스용기
전해조의 준비와 태양열/전지를 동력으로 하는 수소 생성
참고 : 작동에 필요한 부품을 당사의 홈페이지에서 구매 할 수 있습니다.
연료 전지 실험: 연료 전지를 장착하기 전에 우선 먼저 화학 에너지의 변환 및 연
료 전지 필요로 한 수소와 산소 가스를 만들어야 한다.
이것은 “호라이존”PEM 전해조와 내/외부 가스용기 에 수소/산소를 보충 하기
위한 것이다.
이러한 내/외부 용기는 1차 교육 시험을 위한 것이며, 작은 주사기에 가스를
주입 하거나 H-레이서의 작은 풍선에 사용해도 된다.
1. 전해조를 평평한 표면 위에 올려놓습니다. 2 x 4cm 길이로 고무 튜브를 자르
고 검정색 핀을 튜브의 끝까지 닿도록 끼워 넣습니다. 검정색 핀을 꽂은 튜브를
(검은 단자가 있는) 수소 면의 위쪽 핀에 둡니다. 다른 튜브를 산소 면의 위쪽 입
력 노즐 위에 단단히 고정시킵니다.
2. 주사기를 증류수로 채웁니다. 전해조의 붉은 (산소) 면 위의 뚜껑을 벗긴
튜브에 주사기를 연결합니다.
물이 튜브 밖으로 흘러나올 때까지 전해조를 채웁니다. 전해조 산소 면의
짧은 튜브에 붉은 마개를 끼웁니다. 3분간 안정시킵니다.
3. 바깥쪽 물/가스 용기를 평평한 표면에 놓습니다. “0”선까지 물을 채워 넣습니다.
4. 틈이 안쪽 플라스틱 테두리에 의해 막히지 않도록 하면서, 안쪽 용기를 바깥
쪽 원통형 용기 안에 놓습니다. 물의 수위가 계속해서 “0” 선에 머물러 있는지
확인합니다. 만약 그렇지 않다면, 주사기를 물을 약간 덜어내어 수위가 “0”선에
오도록 합니다. 20cm 길이의 튜브 두 개를 잘라냅니다.
5. 튜브 한 개를 흰색 크린처의 구멍에 연결 하는데, 튜브 끝 부분의 4Cm 정도
까지 밀어 넣는다. 용기 내부의 노즐 상부에 튜브를 연결 한다. 만약 내부 실린
더에 마지막 튜빙이 될 경우 내부 용기의 안쪽에 공기 트랩이 생기지 않는다.
6. 두 개의 튜브를 안쪽 용기의 위쪽 노즐에 연결합니다. 튜브가 안쪽 원통형 용
기에 마지막으로 연결되면 안쪽 용기에 갇혀있는 공기가 없을 것입니다.
7. 케이블을 사용해서 전해조를 태양열 판에 연결한 뒤, 직사광선에 노출시킵니
다. AA 전지 두 개를 사용하여 전해조에 연결시킬 수도 있습니다.
(중요: 연결이 올바른지 확인하십시오. 그렇지 않으면 영구적인 손상이 발생할
수 있습니다. 확실하게 클린처를 열어야 함)
8. 태양열 판이 충분히 강한 햇빛을 받을 수 있도록 설치되었거나 전지의 스위치
가 켜지면, 이 시스템은 각각의 원통형 용기에 산소와 수소를 생성해내기 시작
합니다. 수소 원통형 용기의 표면에 공기 방울이 생기기 시작하면, 그 순환 사이
클이 완료된 것입니다.
전해조에서 태양열 판이나 전지를 제거합니다.
반복적인 가스 생성을 위한 과정 : 전해조의 노즐에 연결된 튜브에서 작은 마개
를 뽑습니다. 이는 물이 안쪽 원통형 용기로 들어가서 가스를 대체하도록 해주
고, 수위를 “0”선에 오도록 재설정합니다. 마개를 다시 튜브에 꽂고 전기 분해를
다시 반복합니다.
*PEM 전해조와 PEM 연료 전지에 포함된 부착된 금 리드는 악어 입 모양 집게
형 리드/케이블을 사용하는 태양열 판이나 작은 풍력발전용 터빈 같은 다른 장
치가 부착되었을 때 연료 전지의 빨간색/검정색 단자에 삽입될 수 있습니다. 이
는 또한 PEM 연료 전지에 다양한 부하를 거는 데에도 사용될 수 있습니다. 우리
는 그 대신에 Horizon(호라이존) 태양열 판과 교육용 풍력 발전 터빈에 연결되
기 위해 설계된 PEM 전해조와 연료 전지 각각에 대해 한 세트의 빨간색/검은색
2mm 바나나 마개 리드/케이블을 제공하고 있습니다.
중요: PEM 전해조 연료 전지를 “지퍼락 봉지”같은 밀폐된 비닐 봉지 내부에 두
기를 권장합니다. 이는 키트를 사용하지 않을 때, 이 키트를 보호해 줄 것입니다.
PEM 전해조 연료 전지의 양극과 음극은 전원에 올바르게 연결되어야 합니다.
그렇지 않으면 손상이 발생할 수 있습니다.
PEM 전해조 연료 전지 안의 막은 수화되었을 때에만 사용해야 합니다. 물을 전
해조의 양극 (산소) 쪽으로만 주입하고, 3분 간 담가 놓습니다. 막이 건조한 상태
일 때 태양열 판이나 전원에 연결되면, 막이 손상될 수 있습니다.
3W 태양열 판과 1A 전류 또는 1.5V짜리 새 AA 알칼리 전지 두 개를 전원으로 사
용하기를 권장합니다.
연료전지는 어떻게 작동할까?
연료전지란?
수소나 천연가스같은 연료의 화학적에너지를 열에너지나 기계적에너지, 전기에
너지로 전환시킨 후 고효율의 청정에너지로 변환 시킨 것이다. 연료전지는 수소
와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전기화학적 장
치로서 수소와 산소를 양극과 음극에 공급해 연속적으로 전기를 생산하는 새로
운 발전 기술을 총칭하는 용어다.
연료전지의 일반적인 특징은, 연료가 전기화학적으로 반응하여 전기를 생산하
는 과정에서 열도 발생하므로, 총효율을 80%이상으로 높이는 고효율 발전이 가
능하며, 기존의 화력발전에 비해 효율이 높으며,연료전지는 작동온도와 주연료
의 형태에 따라 알카리형(AFC), 인산염형(PAGC), 용융 탄산염형(MCFC), 고체
전해질형(SOFC), 고분자 전해질형(PEMFC), 고압기체 수소저장형 등으로 구분
된다.
연료극 : H2 = (2H+) + (2e-)
공기극 : 1/2O2 + (2H+) + (2e-) = H2O
전체반응 : H2 + 1/2O2 = H2O
연료전지는 간단히 세 부분으로 나눌 수 있다. 수소가 들어가는 양극판과 공기
가 들어가는 음극판, 그리고 그 두 판 사이를 채우는 전해질이다. 재료만 다를
뿐 보통의 전지구조와 흡사하다.
양극에선 수소가 이온화되며 전자를 내놓는다.
이 전자는 중간의 전해질을 통해 음극으로 이동하고 그곳에서 공기와 반응해 물
을 만든다. 전자가 이동하는 과정에서 우리가 얻고자 하는 전기에너지가 발생한
다. 수소와 공기가 반응해 물이 생성되는 이 반응은 발열반응이어서 열과 물을
'덤'으로 얻을 수 있다. 우주선에선 수소연료전지를 이용해 전기에너지뿐 아니
라 식수와 온수를 얻기도 한다.
연료전지는 연료와 산출물이 모두 친환경적이라는데 가장 큰 이점이 있다.
하지만 자연환경에 수소가 그 자체로 존재하진 않기 때문에 수수한 수소분자를
얻기위해 수소화합물을 이용한다. 현재는 탄소와 수소의 화합물인 화석연료를
분해해 수소를 생산하고 있다.
이 때문에 지금의 연료전지는 100% 친환경적이라고 말할 순 없다. 그러나 수소
를 물에서 끌어내는 기술이 연구되고 있고 그렇게 되면 화석연료를 통하지 않고
도 수소를 무한대로 얻을 수 있다.
연료전지의 또 다른 장점은 효율이 높다는 것이다. 화석연료를 태워 물을 끊이
고 그 수중기를 이용해 터빈을 돌려 전기를 생산하는 지금의 방식은 화학에너지
가 열에너지. 운동에너지를 거쳐 전기에너지로 변화되므로 에너지 효율이 낮은
데 비해 연료전지는 단 한번의 반응식으로 전기가 생산되기 때문에 고효율이라
는 장점이 있다. 우리가 실제 사용하는 연료전지는 양극, 음극, 전해질로 구성된
하나의 단위전지가 여러 개 겹쳐진 적충구조를 이루고 있다. 전류는 단위전지
면적에 따라 전압은 쌓아올려진 단위전지 개수에 따라 조절되므로 연료전지는
전력을 자유자재로 결정할 수 있다는 장점도 있다.
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