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연료전지에 대해
연료전지는 수소를 공기중 산소와 화학반응시켜 전기를 생성하는 미래 동력원이다.
물을 전기분해하면 수소와 산소로 분해된다. 반대로 수소와 산소를 결합시켜 물을 만들면 이때 발생하는 에너지를 전기 형태로 바꿀 수 있다. 연료전지는 이 원리를 이용한 것이다.
연료전지 구성은 전해물질주위에 서로 맞붙어있는 두 개의 전극봉으로 구성돼 있으며 공기중의 산소가 한 전극을 지나고 수소가 다른 전극을 지날때 전기 화학반응을 통해 전기와 물, 열을 생성하는 원리다.
화학적 반응에 의해 전기를 발생시킨다는 점에서 배터리와 비슷하지만 연료전지는 반응 물질인 수소와 산소를 외부로부터 공급 받으므로 배터리와는 달리 충전이 필요 없고, 연료가 공급되는 한 전기를 발생시킨다.
또 연료의 연소반응 없이 에너지를 발생시키기 때문에 기존의 내연기관과 달리 유독공해물질의 배출이 없고 이산화탄소배출량도 획기적으로 줄일 수 있으며 소음이 거의 없다.
에너지효율도 50%로 기존의 내연기관 30%보다 높다.
아래 그림은 연료 전지의 구조를 나타낸 것이다.
전극에는 두 극 모두 탄소 혹은…(생략)
1. 폴리실리콘에 대해
2. 잉곳 그리고 웨이퍼
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되어 전위차가 발생하면 전류가 흐르게 되는 것이다.
태양광발전의 장점은 공해가 없고, 필요한 장소에 필요한 만큼만 발전할 수 있으며, 유지보수가 용이하다는 것이다. 반면에 전력생산량이 일조량에 의존하고, 설치 장소가 한정적이며, 초기 투자비와 발전단가가 높은 단점이 있다.
1. 폴리실리콘에 대해
규소에서 실리콘을 뽑아내는 공정으로 만들어지며 잉곳, 웨이퍼, 태양전지, 태양전지모듈, 발전소로 이어지는 태양광에너지 가치 사슬에서 맨 앞에 위치한 핵심 소재로 태양전지에서 광에너지를 전기에너지로 전환시키는 역할을 한다.
작은 실리콘결정체들로 이루어진 물질로, 일반 실리콘결정과 아모퍼스(비정질)실리콘의 중간 정도에 해당하는 물질이다. 순도가 99.9999% 이상일 경우에는 반도체용으로 반도체 웨이퍼를 만드는 데 사용하며, 99.99%일 경우에는 태양전지용으로 솔라 셀(solar cell) 기판을 만드는 재료로서 사용된다. 입자크기는 보통 10나노미터에서 1마이크로미터 정도다. 전 세계 생산량의 3분의 2가 반도체 제조에 사용되며, 전체 중 30% 정도가 태양전지 기판용으로 사용된다. 우리나라는 가공기술만 있고 제조기술이 없어 전량 수입에 의존한다.
일반 실리콘에 비해 감광성이 좋고 불에 잘 견디는 내화성, 발수성, 산화 안정성, 저온 안정성, 전기적 안정성, 가스 투과성 등이 뛰어나다.
2. 잉곳 그리고 웨이퍼
태양광전지의 핵심 소재이다. 잉곳은 태양전지의 원재료인 폴리실리콘을 녹여 원기둥 모양의 결정으로 만든 것으로, 태양전지 셀을 만드는 웨이퍼는 바로 이 잉곳을 얇게 절단해 만들어진다. 실리콘 기판이라고도 한다.
잉곳은 잉곳케이스라고 하는 비교적 간단한 모양의 주형을 쓰며 주괴라고도 한다. 철강의 생산 공정에서 전로평로전기로 등에서 얻어진 용강을 주형에 부어 냉각하면 강괴가 된다. 이것을 조괴공정이라고 한다.
조괴공정 중에 가스가 발생하지 않도록 제조한 것이 킬드강, 가스가 발생
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