수자동차는 최근 인기 있는 친환경 자동차 중 하나로, 전기차와는 달리 전기를 충전하는 것이 아니라 연료인 수소를 전기로 생산해 전기차 모터의 움직임을 발생시킵니다. 수소자동차의 핵심적인 부분은 수소연료전지(Fuel cell)입니다. 이번 글에서는 수소자동차의 수소연료전지에 대해 살펴보도록 하겠습니다.
수소연료전지란?
수소연료전지는 수소와 산소의 희박한 공기에서 반응하여, 전기에너지를 생성하는 장치입니다. 이러한 전기에너지는 수소 차량의 모터를 움직이는 데 사용됩니다. 즉, 수소자동차의 수소연료전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸어 자동차의 모터를 구동하는 방식입니다. 이러한 전기화학 원리를 이용해 생산되는 전기에너지는 탁월한 효율성과 환경 친화적인 장점을 가지고 있어 수소자동차에 적용되었습니다.
수소연료전지의 작동원리
수소연료전지는 수소와 산소가 반응하는 과정에서 전기에너지를 생성합니다. 이러한 전기화학 반응은 아래와 같은 과정을 거칩니다.
- 수소는 수소 저장 탱크에서 수소 공급받아 수소 공급 측면에서 나와 연료전지 스택의 음극 쪽으로 이동합니다.
- 이 과정에서 수소 분자는 쪼개져 전자와 양이온으로 분리됩니다.
- 이때 음극쪽의 촉매제를 이용해 전자를 추출합니다.
- 전자와 양이온은 전해질을 통해 분리되며 전자는 배전회로를 통해 흐르게 됩니다.
- 이때 생성된 전자는 자동차의 전기 시스템에서 사용됩니다.
- 수소와 산소가 반응하면서 생성된 수증기는 배출되며, 수소자동차에서 배출되는 유일한 배기가스는 정화된 수증기입니다.
수소연료전지의 장단점
장점
- 무단질소산화물, 미세먼지 및 이산화탄소가 배출되지 않습니다.
- 수소 연료전지의 경우 비교적 높은 에너지 효율을 가집니다.
- 충전 시간이 빠릅니다.
- 연비 및 주행 거리등 탁월한 장점이 있으며, 계속 발전중이고 환경에 매우 친화적입니다.
단점
- 도로 주유소나 수소 충전소가 적어 사용이 불편할 수 있습니다.
- 자동차의 가격이 비교적 높을 수 있습니다.
- 연료전지의 내구성에 대한 문제가 남아있습니다.
- 자동차 생산 과정에서 폭발 위험이 있습니다.
현재 우리나라에서 판매되는 승용 수소차는 현대의 넥소가 유일 합니다.
끝으로, 수소연료전지를 이용해 작동하는 수소차는, 대기를 오염시키지 않으며 빠른 충전 및 주행거리 등의 장점을 가지고 있습니다. 하지만 아직 전체적으로 충전소의 부족, 비용적 이슈 등의 문제가 있습니다. 하지만 수소자동차의 기술적인 발전과 함께 수소충전소의 확대 등으로 이러한 문제가 해결될 가능성이 높아지고 있습니다.
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