개념과 작동 원리
물의 전기분해에서 수소 한 분자를 만드는 환원에는 전자 두 개가 필요합니다. 수소와 산소의 이론 몰수 비는 2:1입니다.
같은 전하량을 흘려도 생성 몰수와 전기에너지는 다른 양입니다. 전기에너지는 전하뿐 아니라 작동 전압에도 달려 있습니다.
관계식과 성립 조건
이상 전류 효율에서 n(H₂)=It/(2F), n(O₂)=It/(4F)입니다. 연료전지에서 회수한 전기에너지를 투입 전기에너지와 비교해 왕복 효율을 구합니다.
실제 시스템에는 전압 손실, 가스 처리, 저장과 보조 장치의 에너지가 포함됩니다. 수소는 에너지를 공짜로 만드는 원천이 아니라 저장·전달 매개가 될 수 있습니다.
가상 실험에서 읽을 변화
전기분해의 수소와 산소는 2:1로 생겨요. 같은 물질량을 되돌려도 전기 에너지는 모두 회수되지 않아요.
패러데이 효율 100%, 전기분해 1.8 V, 연료전지 0.7 V, 수소 고위발열량 285830 J/mol의 모형이에요. 압축·누출·반응 속도는 생략해요. 실제 가스·화기·고전압으로 따라 하지 말고 화면에서 실험해요.
핵심 관계와 기호
n(H₂) = It/(2F) · n(O₂) = It/(4F) · F = 96485.33212 C/mol
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| F | 패러데이 상수 | C/mol |
| It | 통과한 전하량 | C |
| n | 생성된 기체의 양 | mol |
예시로 확인하기
같은 전하량으로 전기분해 후 발전하면 전기 에너지 왕복 비율은?
38.9 % · 전기분해의 수소와 산소는 2:1로 생겨요. 같은 물질량을 되돌려도 전기 에너지는 모두 회수되지 않아요.
자주 헷갈리는 점
- 수소를 만들고 다시 사용하는 과정을 반복해 처음보다 큰 전기에너지를 얻을 수는 없습니다.