소개
경북대학교 박현웅 교수 연구팀이 분리막 없이 바닷물에서 고순도 그린 수소를 생산하는 해수 전기분해 촉매 시스템을 개발했다.
수소는 연소 시 이산화탄소를 배출하지 않아 다양한 화학 산업의 주요 원료로 사용되며, 미래 에너지 저장 매체로 주목받고 있습니다.
이번 기사에서는 이 획기적인 시스템과 산업용 수소 생산에 미치는 영향에 대해 살펴봅니다.
시스템 개발
물에서 수소를 생성하는 공정인 전기분해는 가장 일반적으로 사용되는 수소 생산 기술 중 하나입니다.
하지만 낮은 효율과 내구성, 고가의 시스템은 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있습니다.
기후 변화로 인해 담수가 점점 더 불안정해지면서 바닷물에서 수소를 생산하는 해수 전기분해가 실현 가능한 대안으로 주목받고 있습니다.
바닷물의 높은 염화물 이온 농도는 양극의 산소 발생과 음극의 수소 발생 효율을 크게 떨어뜨리고 수전해 시스템의 내구성에도 악영향을 미칩니다.
이를 해결하기 위해 기존에는 고가의 분리막을 양극과 음극 사이에 배치해 염화물의 이동을 차단하고, 바닷물을 인위적으로 알칼리화해 염화물의 반응 참여를 억제하는 방식이 사용됐다.
박 교수팀은 염화물 이온만 선택적으로 산화시키는 이산화티타늄-백금-루테늄 3중 양극 촉매와 산화된 염화물 이온의 영향을 받지 않고 수소 기체를 생성하는 망간산화물 음극 촉매를 개발했다.
개발된 양극-촉매-음극 수전해장치는 분리막 없이도 해수 수전해 플랜트에 바로 적용할 수 있는 저전류에서 100% 순도 수소 가스를 발생시켰으며, 500시간 이상 안정적인 수전해 성능을 나타냈다.
바닷물 속 염화물 이온은 양극 촉매에서 액체 차아염소산염으로 생성되고, 음극 촉매는 차아염소산염과 반응하지 않고 수소 기체만 생성해 선택성이 우수해 분리막 없이도 고순도 수소 포집이 가능하다.
산업 수소 생산에 대한 시사점
이 해수 전기분해 촉매 시스템은 산업용 수소 생산에 대한 새로운 아이디어를 제공하여 해양 수소 생산 및 운송을 실현에 더 가깝게 만들 수 있습니다.
양극 촉매에는 백금과 루테늄이 극소량 함유되어 있어 일반적으로 사용되는 이산화이리듐 촉매보다 성능과 가격이 우수합니다.
또한 산화망간 음극 촉매는 저렴하고 제조가 용이합니다.
이 획기적인 시스템은 친환경 수소 생산에 혁명을 일으키고 해수 전기분해를 수소 생산 기술의 선두에 올려 담수 부족으로 고통받는 지역에 실현 가능한 대안을 제시할 수 있습니다.
data-ke-size="size23">결론
경북대학교 박현웅 교수팀은 분리막 없이 해수에서 고순도 그린 수소를 생산할 수 있는 해수 전기분해 촉매 시스템을 개발하는 데 있어 혁신적인 접근 방식을 채택한 점을 높이 평가할 만합니다.
이 시스템은 분리막 없이도 해수 수전해 플랜트에 직접 적용할 수 있는 저전류에서 순수한 수소 가스를 생성할 수 있으며, 500시간 이상 안정적인 전기분해 성능을 보여 산업용 수소 생산에 새로운 가능성을 제시했습니다.
이 획기적인 기술은 해양 수소 생산 및 운송을 실현하여 담수가 부족한 지역에 실현 가능한 대안을 제공하고 친환경 수소 생산 산업에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
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