연료전지공학

제1장 전지란 무엇인가?
1.1 서론 1
1.2 전지의 용량 2
1.3 전지화학 5
1.3.2 이차전지 9

제2장 연료전지 개요
2.1 연료전지의 역사 21
2.2 전지 포텐셜 25
2.3 볼타(Volta) 전지 28
2.4 연료전지의 분류 32
2.4.1 운전온도 33
2.4.2 전해질의 상태 34
2.4.3 연료의 형태 34
2.4.4 전해질의 화학적 성질 35
2.4.5 대표적인 연료전지의 특성 36
2.5 연료전지 반응 39
2.5.1 알칼리 전해질 40
2.5.2 산 전해질 40
2.5.3 용융탄산염 전해질 41
2.5.4 세라믹 전해질 41
2.5.5 메탄올 연료전지 42
2.5.6 포름산 연료전지 42
2.6 연료전지의 구조 42
2.6.1 초기 연료전지(KOH) 44
2.6.2 인산 연료전지(PAFCs) 45
2.6.3 용융탄산염 연료전지(MCFCs) 48
2.6.4 세라믹 연료전지(SOFCs) 49
2.6.5 고체-고분자 전해질 연료전지 61
2.6.6 직접 메탄올 연료전지(DMFCs) 69
2.6.7 직접 포름산 연료전지(DFAFCs) 71
2.6.8 고체산 연료전지(SAFCs) 72
2.6.9 금속 연료전지 - 아연-공기 연료전지 73
2.7 연료전지의 모델링 74
2.7.1 연료전지 모델의 특성 74
2.7.2 수학적 모델의 생성 77

제3장 연료전지 열역학
3.1 연소열 81
3.2 자유에너지 83
3.3 가역 연료전지의 효율 87
3.4 반응의 엔탈피 및 자유에너지 변화에 대한 압력과 온도의 영향 88
3.4.1 온도에 대한 엔탈피의 의존성 88
3.4.2 압력에 대한 엔탈피의 의존성 95
3.4.3 온도에 대한 자유에너지의 의존성 95
3.4.4 압력에 대한 자유에너지의 의존성 103
3.4.5 Nernst 방정식 105
3.4.6 온도에 대한 전압의 의존성 106
3.5 실제 연료전지의 성능 108
3.5.1 연료전지에 의해 생성되는 전류 108
3.5.2 실제 연료전지의 효율 109
3.5.3 연료전지의 특성 110
3.5.4 열린회로 전압 121
3.5.5 반응 동역학 122
3.5.6 Butler-Volmer 방정식 127
3.5.7 전달손실 132
3.5.8 연료전지에 의한 열의 소산 135

제4장 고분자전해질 연료전지
4.1 서론 145
4.2 고분자전해질 연료전지의 구성 146
4.2.1 단위전지의 구성 146
4.2.2 전해질 147
4.2.3 이온의 전도 148
4.2.4 전하이동에 의한 전압손실 157
4.3 양자 교환구조의 특성 166
4.3.1 양자 교환막의 물리적 특성 167
4.3.2 양자교환 모델의 형태 168
4.3.3 양자교환 막 모델의 보기 174
제5장 연료전지 이동현상
5.1 서 론 189
5.2 연료전지 물질수지 190
5.3 채널로부터 전극으로의 대류 물질전달 199
5.4 전극에서의 확산 물질전달 201
5.5 흐름장 판에서의 대류 물질전달 205
5.6 물질전달 모델의 형태 210
5.6.1 Fick의 법칙 210
5.6.2 Stefan-Maxwell 방정식 211
5.6.3 Dusty 기체모델 211
5.7 연료전지 열전달 214
5.7.1 열전달의 기초 214
5.8 연료전지 에너지 수지 219
5.8.1 일반적인 에너지 수지 과정 219
5.8.2 연료전지 스택의 에너지 수지 220
5.8.3 연료전지에 대한 일반적인 에너지 수지 221
5.8.4 노드 네트웤 225
5.8.5 평판에서의 전이 열전도 226
5.8.6 연료전지 층에 대한 에너지 수지 232
5.9 연료전지 열 운용 246
5.9.1 공기 냉각 246
5.9.2 가장자리 냉각 251

제6장 연료전지의 적용
6.1 가정용 연료전지 253
6.1.1 가정용 연료전지시스템의 장점 255
6.1.2 가정용 연료전지시스템의 요소부품 257
6.1.3 가정용 연료전지의 개발현황 258
6.2 휴대용 연료전지 264
6.3 자동차용 발전기 278

제7장 수소의 제조와 저장
7.1 개 요 283
7.2 수소의 화학적 생산 286
7.2.1 배경 286
7.2.2 금속-물 수소 생산 287
7.2.3 대규모의 수소 생산 289
7.2.4 수소의 정제 294
7.2.5 간결한 연료처리 장치 298
7.3 전해 수소 303
7.3.1 서론 303
7.3.2 전해조의 구성 304
7.3.3 전해조의 효율 307
7.3.4 농도차 전해조 310
7.3.5 전해수소 압축 312
7.4 열분해 수소 314
7.4.1 물의 직접적인 전리 314
7.4.2 물의 화학적 분해 322
7.5 광분해 수소 324
7.5.1 개론 324
7.5.2 태양광 분해 325
7.6 광생물학적 수소 생산 329
7.7 수소 저장 331
7.7.1 압축 기체 332
7.7.2 극저온 수소 334
7.7.3 흡착에 의한 수소의 저장 336
7.7.4 화학적 화합물에서의 수소 저장 337


부록 361
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