9급지방직공무원 2009-05-23 화학공학일반 17번 문제 해설

**요약:** 수소연료전지에서 1kg/hr의 수소가 음극에서 완전히 반응하려면, 공기 중 산소의 양이 정확히 필요량을 충족해야 합니다. 공기의 구성은 산소가 약 20%입니다. **정답 근거:** - **수소 소비량:** 1 kg/hr - **산소 비율:** 공기 중 산소는 20% - **필요 공기량 계산:** \( \text{공기 유량} = \frac{1 \, \text{kg/hr}}{0.20} = 5 \, \text{kg/hr} \) (질량 기준) - **분자량 고려:** 공기의 평균 분자량은 28.8 kg/kmol이지만, 질량 비율만으로 계산 가능. **오답 포인트:** - **1번 (12):** 공기의 산소 비율을 과도하게 낮게 평가. - **2번 (24):** 산소 비율을 과소평가하여 공기량이 부족. - **4번 (48):** 산소 비율을 과대평가하여 공기량이 과다하게 계산. **핵심 개념:** - **연료전지 반응:** \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\) - **공기 구성 비율:** 질소 80%, 산소 20% (질량 기준) **마무리 요약:** 수소 1kg/hr를 완전히 활용하려면 공기 중 산소의 비율을 고려하여 최소 36 kg/hr의 공기가 필요합니다. 이는 산소의 정확한 비율을 반영한 계산 결과입니다.