경제적이고 자원 절약적인 그린수소

(Economical and resource-saving green hydrogen)

 주요내용

[서론]

 수소는 가장 가벼운 원소이며, 도로 운송, 산업 및 열 공급에 사용가능하여 활용도가 높으나 대량 생산에 많은 어려움을 겪고 있음

 독일과 뉴질랜드의 국제 연구팀은 녹색 수소를 생산하기 위해 떠오르는 AEM 전기분해 기술의 효율성을 개선하기 위해 노력

 Fraunhofer 과학자들은 전기분해 공정을 대규모 산업에 도입하기 위해 쉽게 구할 수 있는 금속인 망간과 니켈에 초점

[일반적인 전기분해 공정으로 수소 생산]

 수소는 산업적 규모의 전기분해를 통해 생산 가능하며, 전기 에너지는 전해질과 혼합된 물에서 물 분자를 수소와 산소로 분리하는 데 사용

 에너지는 화학 결합으로 수소에 흡수되고 저장, 재생 가능 에너지원에서 생성된 수소는 녹색 수소라고 명명

 대규모로 사용되고 있는 세 가지 주요 전기분해 공정이 존재, 물에 수산화칼륨을 첨가하는 알칼리 전기분해(AEL), 양성자 교환막 전해조(PEM-EL)를 포함하는 전기분해, 음이온 교환막(AEM)을 사용한 전기분해

[고효율 AEM 전기분해용 촉매]

 음이온 교환막(AEM)을 사용한 전기분해는 비교적 새로운 접근 방식

 AEM 전기분해는 비귀금속을 사용할 때 공정에 포함된 산소 발생 반응(OER)이 너무 느리기 때문에 산업 응용 분야에서 아직 성공하지 못함

 원하는 전류 밀도에 대해 물 전기분해에 필요한 셀 전압이 매우 높고 결과적으로 수소 생산에 필요한 에너지가 매우 높음

[니켈 및 망간 촉매 화합물]

 연구원들은 AEM 전기분해를 통해 산업 규모로 녹색 수소를 생산하기 위해 혁신적인 니켈-망간 화합물을 OER 촉매로 사용

 두 금속 모두 저렴하고 원료로 쉽게 구할 수 있으며, 다양한 화학 활동에서 사용되고 있음

 니켈-망간 분말을 코팅에 사용할 때 생성되는 다공성 구조와 같은 다공성 구조에 대한 노하우가 핵심 요소

[AEM 전기분해의 높은 잠재력]

 산업 분야에서 사용하기에 적합한 AEM 전기분해의 잠재력은 매우 큼

 새로운 공정에서 전기분해 에너지 사용에 대한 EU 목표는 2030년까지 생산되는 수소 킬로그램당 약 48킬로와트시로 설정

 이전에 확립된 AEL 및 PEM-EL 프로세스와 유사한 생산량을 달성하는 동시에 구동 부하 및 사용 장소 측면에서 훨씬 더 큰 유연성을 제공하고 재료 비용을 크게 낮출 수 있음

 출처

 Fraunhofer(프라운호퍼) > PRESS / NEWSROOM

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