연료전지와 태양전지
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작성일 22-10-07 14:38
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H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(ℓ) ΔG。298〓-237.19 kJ/mol
여기에서 ΔG。298가 음의 값을 나타내는 것은 시스템으로부터 에너지를 방출하는 것을 의미한다. n을 反應(반응)식당 교환되는 전자의 수라고 하면 아래의 식으로부터 평형상태에서의 Cell Potential을 얻을 수 있따
ΔG。〓-nFE0
E0 〓ΔG/(nF) (2)
여기에서 n〓2, F〓96487 C/mol(Faraday`s Constant)이고 E0〓1.229V이다. 이 Potential E0는 평형상태, 즉 전류가 흐르지 않는 상태에서의 standard reversible cell potential이다. 反應(반응) Enthalpy가 완전하게 전지에너지로 전환되는 것은 …(투비컨티뉴드 )
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다. 이 값은 표준상태에서 연료전지의 어떤 potential이 최대로 되는 것인가를 나타낸 다.
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좀더 자세히 원리를 살펴보면,
각 전극에서 일어나는 反應(반응)식과 총 反應(반응)식은 다음과 같다.
수소가 연소되어 열을 얻는 것과 같이 수소의 에너지 함량(여기의 反應(반응) Enthalpy는 연소 Enthalpy 또는 Heat value, Lower Heating Valve(LHV))이 연료전지의 전기에너지로 모두 전환되지는 않는다. 25℃의 온도와 1atm의 가스압력에서 수소와 산소가 反應(반응)할 때의 Gibbs 자유에너지 變化(변화) ΔG。298은 다음과 같다.
Anode : H2(g) → 2H+ + 2e- (1)
Cathode : 1/2O2(g) + 2H+ + 2e- → H2O(ℓ) (2)
총反應(반응)식 : H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(ℓ)
하나의 화학反應(반응)에서 얻어지는 최대 에너지는 Gibbs 자유에너지 變化(변화) ΔG와 관계가 있따
ΔG〓ΔH - TΔS Gibbs-Helmholtz Eq. (1)
여기에서 ΔH : 反應(반응) Enthalpy 變化(변화), ΔS : 反應(반응) Entropy 變化(변화), T : 절대온도(K)이다.
