전자회로를 시뮬레이션하는 툴로 널리 알려진 SPICE는 아날로그 동작 모델을 사용해 SPICE 모델을 제작하고 반도체 부품, 수동 부품, 기구 부품, 모터, 센서, 전지를 시뮬레이션할 수 있다. 여기서는 연료전지의 SPICE 모델을 만드는 방법에 대해 소개한다.
니켈수소 축전지나 리튬이온 축전지를 연료전지로 치환하고 싶은 경우, SPICE 모델이 있다면 모터나 인버터 회로 등의 동작을 예측할 수 있다.
또한, 연료전지 내부의 수소 양, 압력, 온도가 변동했을 때 모터나 인버터 회로 등이 어떠한 고장을 일으키는지도 예측할 수 있다. 현재, 연료전지의 SPICE 모델에 관한 정보는 전무하다. 이 글을 참고로 하여 독자들 모두 도전할 수 있게 되기를 바란다.
연료전지는 수소와 산소를 아용한 발전 장치다. 연소 반응을 일으키지 않으므로 질소산화물 등이 거의 발생하지 않는다. 뛰어난 환경 특성을 가진 디바이스이다. 수소와 산소를 계속 공급하면 전기를 지속적으로 만들 수 있다.
수소는 전극(애노드)에서 이온화된다. 이온화되었을 때 발생하는 전자는 도선을 통해 전달되어 전류가 된다. 수소 이온은 전해질을 통과해 캐소드 전극으로 이동한다.
산소는 전해질을 통과해 나가는 수소 이온과 도선을 통해 전달된 전자에 반응해 물이 되어 배출된다. 환경에 가해지는 스트레스가 큰 질소산화물 등을 만들지 않는다.
- CQ출판사 『트랜지스터기술』
