분야
hwp■ 다니엘 전지의 구성과 원리
■ 니켈 수소 전지(NI-MH)
■ 니카드(Ni-cd) 전지
■ 연료전지
■ 태양전지
양극 활물질로 니켈, 음극 활물질로 카드늄, 전해액은 알카리 수용액을 사용하고 있는 전지이다. 니카드 전지는 내부 저항이 적고 고방전율, 저온, 과방전, 과충전 등 열악한 사용환경도 견디어 낼 수 있는 장점이 있다. 그러나 "메모리 효과"가 있어서 초기에 완전히 방전하지 않고 충전을 하게 되면 용량이 줄어드는 단점이 있어서 완전 방전후에 충전하여야 오래 사용할 수 있다. 이론적으로는 500회 이상 충·방전이 가능하나 일반적으로는 300∼400회 정도 충·방전 할 수 있다. 초기 전압은 약 1.2∼1.3V이며, 충전이 진행되면서 점진적으로 전압이 상승하여 충전 후 전압은 1.4∼1.45V이다.
충전 온도 범위는 0℃ 이하에서도 충전은 가능하지만, 저온에서의 충전은 음극의 충·방전 효율이 저하되어 산소가 발생하므로 충·방전 효율이 크게 저하되어 전지 수명에 영향을 주기 때문에 0℃이하에서의 충전은 바람직하지 않고, 15℃ 이상에서의 충전은 양극의 충·방전 효율이 크게 저하하여 전지 수명에 영향을 주기 때문에 0℃∼45℃가 니카드 전지 충전시 권장하는 온도 범위이며, 방전 온도 범위는 충전시보다 넓은 -20℃∼60℃의 온도 범위에서 방전이 가능하다.충전시 주의할 점은 허용 전류 범위내에서 충전하지 않으면 안된다는 점이다.
■ 연료전지
연료전지는 연료(수소)의 화학에너지가 전기에너지로 직접 변환되어 직류 전류를 생산하는 능력을 갖는 전지로 정의되며, 종래의 전지와는 다르게 외부에서 연료와 공기를 공급하여 연속적으로 전기를 생산한다. 연료전지의 기본 개념은 수소와 산소의 반응에 의하여 생성되는 전자의 이용으로 설명할 수 있다. 위의 그림에서 보는 바와 같이 수소는 (-)극를 통과하고 산소는 (+)극을 통과한다. 수소는 전기 화학적으로 산소와 반응하여 물을 생성하면서 전극에 전류를 발생시킨다. 전자가 전해질을 통과하면서 직류 전력이 발생하며 열도 부수적으로 생산된다. 직류 전류는 직류 전동기의 동력으로 사용되거나 인버터에 의해 교류 전류로 바꾸어 사용된다. 연료전지에서 발생된 열은 개질을 위한 증기를 발생시키거나 냉난방 열로 사용될 수 있으며, 사용되지 않을 경우에는 배기열로 배출된다.