(1) 물을 전기분해해서 얻어지는 수소와 산소의 양은 전기분해조에 공급한 에너지의 양에 비례하는데 전해조에 부과하는 전압에 따라 효율이 달라질 것입니다. 전압이 높으면 전기분해 반응속도가 빠르지만 효율은 떨어지고 반대로 전압이 낮으면 효율은 높지만 전기분해 반응속도는 떨어질 것입니다. 아주아주 느린 속도의 가역반응으로 이뤄질 때만이 100% 효율이 달성될 것이지만 속도가 너무 느려서 실용상으로는 무의미 합니다.
(2) 수소를 연소하여 물을 만드는 반응에서 생성되는 반응열(수소의 연소열)은 수소 1 g-mole 당 58 kcal이 됩니다. 전기분해 반응은 이 반응의 역방향, 즉 물에 전해질을 넣은 후 전압을 가해 물을 산소와 수소로 분해하는 반응입니다. 여기에 소모되는 에너지(전력량)은 이 연소반응보다 많은 에너지를 필요로 합니다. 100%의 효율이 되려면 (58kcal/gmol-H2의 에너지만으로 전기분해하려면) 수소의 산화전극에 근접한 전압을 사용해서 분해 반응해야 하지만 분해속도가 느려서 쓸모가 없습니다 .
(3) 질문으로 돌아가서.. 질문을 고치자면
"1kW의 전력(공률단위)으로 860 kcal/h의 연소열을 가지는 수소가스의 유량이 나올 수 없는가?" 라는 질문과 같은데
수소의 연소열은 상온에서의 산소와의 반응열이기 때문에 에너지 준위가 낮아서 연소온도를 상온으로 낮추어 사용할 수가 없기 때문에 열량 그대로 이용할 에너지로 환산할 수가 없습니다. 가열로 연료로 사용하지 않고 연료전지로 이용한다고 하면 보다 낮은 온도에서도 에너지원으로 사용할 수가 있지만 여기서도 100% 에너지 전환효율이 되는 것은 아니지요.
단순히 100% 전기분해 효율로 생성될 수 있는 수소의 양을 계산하자면
(860 kcal/h)/(58 kcal/g-mole H2)=14.8 g-mole H2/h 로 계산되지만 이는 숫자계산에 불과합니다.
(4) 전기분해조의 크기나 전해속도등에 따라 실제적인 물의 전기분해 효율이 달라지겠지만
혹시 실용적 전해조에서의 전해 효율을 알고 있는 분이 계시면 답글로 올려주세요.
