물리전지(physical cell , 物理電池)는 화학 반응을 수반하지 않는 물리적 에너지를 에너지원으로 하는 전지이다. 이 전지는 종류에 따라 발전의 원리가 각각 다른데, 태양 전지, 원자력 전지, 열전기 발전형 전지, 열전자 발전형 전지 등이 있다.
개요
물리전 전지는 물질의 물리적 변화에 의해서 발생하는 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 전지이다.
물리작용에 의한 전지의 예로는 태양전지를 들 수 있다. 이것은 실리콘에 미량의 비소(砒素)를 넣은 n형 반도체를 붕소의 화합물 속에서 가열하여 얇은 붕소의 층을 부착시켜서 p형 반도체로 만든다. 이 pn접합면에 햇빛이 닿았을 때 최고 0.6V 정도의 기전력을 얻을 수 있고, 햇빛이 닿는 반도체의 면적 1㎠에 대하여 10mW 정도의 전력을 얻을 수 있다. 이와 같은 소자(素子)를 다수조합하면 높은 기전력을 만들 수 있다. 이 전지는 야간이나 구름이 낀 날에는 전지로서의 구실을 하지 못하지만, 인공위성이나 우주기지에서는 유력한 전원으로 이용된다.
열전지는 열기전력을 이용한 것과 고온의 전극에서 방출되는 열전자에 의한 것이 있는데, 전자를 열전쌍형(熱電雙型), 후자를 열전자형의 전지라고 한다. 열전쌍형은 2종류의 다른 금속선의 양끝을 잇고 양쪽 이음매에 온도차를 주면 이 루프 내에 열기전력이 생기는 현상을 이용한 것으로서, 기전력의 값은 두 금속의 종류와 두 접합점의 온도차에 의해서 결정된다. 구리와 콘스탄탄의 조합인 경우 온도 400℃에서 약 20mV의 작은 것이므로, 여러 개의 열전쌍을 조합해서 열전기더미(熱電堆)로 만들어야 한다.
열전자형은 진공 속에 두 전극을 두고, 음극 쪽을 고온으로 했을 때 나온 열전자가 양극에 도달하면 에너지가 방출된다. 이것을 에너지원으로 한 것으로, 전극재료로는 음극에 텅스텐, 양극에 몰리브덴을 사용한 예가 있다.
물리전지와 화학전지 비교
화학전지와 물리전지
| 구분
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화학전지
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구분
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물리전지
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| 1차전지
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화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지로서 화학반응이 비가역적이라도 충전이 용이하지 않음
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태양전지
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반도체의 p-n집합을 이용하여 광전효과에 의해 태양광에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 장치
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| 2차전지
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화학에너지와 전기에너지간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지
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열전소자
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반도체의 p-n집합을 이용하여 열에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 장치
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| 연료전지
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연료(천연가스, Methamol, 석탄)의 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 화학발전 장치로서 외부에서 연료가 연속 공급되어 발전이 가능한 전지
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원자력 전지
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방사성 동위원소의 에너지를 전기에너지로 변환
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상세
참고자료
같이 보기
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