다니엘 전지 2차전지 - daniel jeonji 2chajeonji

화학전지 개요

* 화학전지 개요

1. 전지의 원리
(1)화학에너지 : 물질이 함유한 저장에너지

(2) 전지의 원리
                       ┌─────── 전자의 이동 ──→───┐
                     (-)극                                                      (+)극
           이온화경향이 큰 금속   ｜ 전해질 ｜   이온화 경향이 작은 금속
               전자방출 = 산화                               전자수용 = 환원
                        └────←── 전류의 이동 ──────┘
① 이온화 경향이 큰 금속 : (-)극
    이온화 경향이 작은 금속 : (+)극
    Zn > Cu -> Zn : (-)극, Cu : (+)극
② 전자(e)의 흐름 : (-)극 -> (+)극
③ 전류의 흐름 : (+)극 -> (-)극

(3) 전지 (Battery or Cell)
① 화학전지 (1차 전지, 2차전지) : 산화 ∙ 환원반응을 이용하여 화학에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치
② 물리전지 (광전지, 태양전지, 열전지, 원자력전지 등)
③ 연료전지 : 연료전지는 충전이 필요 없고 연료만 계속 공급된다면 지속적으로 발전이 가능한 전지.
                    연료전지가 발전기와 유사하기 때문에 Fuel Cell 이라 명칭됨.

(4) 화학전지
① 화학 전지의 정의
- 이온화 경향이 다른 두 금속을 전해질 용액에서 담궈 산화,환원반응을 이용하여 전류를 얻는 장치
- 두 금속의 이온화 경향의 차이가 클수록 높은 전압을 얻을 수 있음.

② 화학 전지의 원리
- 이온화 경향이 큰 금속이 양이온이 되어 전자를 내어 놓아 전자가 많으므로 (-) 극이 되고, 이온화 경향이 작은 금속 쪽이 (-)극에
비해 전자가 부족하여 (+) 극이 됨.
③ 화학 전지의 구성
- (-) 극 : 이온화 경향이 큰 금속, 전자를 잃음 (산화 반응)
- (+) 극 : 이온화 경향이 작은 금속, 전자를 얻음 (환원 반응)
- 전해질 용액 : 묽은 산이나 염의 수용액으로 함.

2. 전지의 종류
(1) 볼타 전지 : 1800년 경에 Alessandro Volta에 의해 최초 전지 발명
아연판과 은판을 교대로 쌓고 그사이에 염 용액으로 포화된 종이판을 끼워 놓은 형태로 여러개의 갈바니 전지가
직렬로 연결된 상태로 구성 되었고, 쌓은 판이 많을 때는 다소 높은 전위차가 발생하였다.

전지구성 : (-) Zn ｜ H2SO4 ｜ Cu(+)
                (-)극 Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
                                            : 산화 - 질량감소
               (+)극 2H+(aq) + 2e- → H2(g)
                                            : 환원 - 질량불변
               ─────────────
전체반응 :   Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

특징 :(-)극의 분극작용으로 기전력 감소

(2) 다니엘 전지 : 1836년에 John Daniell에 의해 최초 상용화에 성공한 전지 (Zn-Cu)

   (-) Zn｜Zn2+ ｜｜ Cu2+｜Cu(+) Eo = 1.1V
             (-)극 Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
                                           : 산화 - 질량감소
           (+)극 Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
                                          : 환원 - 질량증가
      ───────────────────
    전체반응 : Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu
    특징 :염다리 - 이온의 이동통로

① 일반전지 : 화학에너지 -> 저장 -> 전기에너지
② 연료전지 : 화학에너지 -> 바로 전기에너지
   - 기체(H2,O2) 연료의 산화, 환원의 화학에너지에서 전기에너지로 전환
   - 2H2 + O2 → 2H2O (폭발적 반응 : 순식간에 에너지 방출)
   - 기체 연료를 다공성 탄소전극을 통과시켜 서서히 반응토록 함.
   - 가볍고 열효율이 좋다.
   - 극 변화
    (-)극 : 2H2 + 4OH- → 4H2O +4e-
    (+)극 : 2H2O + O2 + 4e- → 4OH-
    ―――――――――――――――――
    전체반응 : 2H2 + O2 → 2H2O

③ 연료전지의 종류