수소생산 방법의 혁신

 

기초과학 연구원(IBS) 현택환 단장님..대단하십니다.

 

2019년 4월, 생산 효율 50%까지 끌어 올린 촉매 개발 뉴스가 나왔고,

2024년 2월, 최고 효율 98%까지 끌어 올렸다고 나왔네요.

 

요약하면, 

기존 값 비싼 백금촉매를 저렴한 구리 촉매를 이용해서 생산 단가를 줄였다는 것.

 

 

 

 

https://www.h2news.kr/news/articleView.html?idxno=7470

기초과학硏, 수소 생산 효율 50% 높인 광촉매 개발

 

https://www.h2news.kr/news/articleView.html?idxno=12059

“폐플라스틱을 수소로”…IBS, 최고 효율 촉매 개발

 

 

 

백금 촉매를 이용한 수소 생산 방법은 아래 2가지로 분류..

전기분해(전기분해수소생산, Electrolysis):

• 전기분해는 전기에너지를 사용하여 물을 수소와 산소로 분해하는 과정입니다.
• 백금은 전해질(일반적으로 수산화나트륨)에 촉매로 사용됩니다. 수전해 셀의 양극에서 발생하는 반응에서 산소가 생성되고, 음극에서는 수소가 생성됩니다.
• 백금 촉매는 전해된 물 분자에서 수소의 생성을 용이하게 하며, 반응 속도를 높여줍니다.

 

염소알칼리 전기분해(Chlor-Alkali Electrolysis):

• 이 방법은 염소와 알칼리를 생성하는 공정에서 수소도 생산하는데 사용됩니다.
• 백금은 이러한 환원 반응에서 사용되어 촉매 역할을 하며, 전기에너지를 통해 염화수소에서 수소를 생성합니다.

 

 

 

구리촉매를 이용한 수소 생산 방법은...

수화 고분자 전해질 수전해 (Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolysis, PEM WE):

• 작용 원리: 이 방법에서는 전해질로 고분자 전해질을 사용하며, 구리나 구리계 합금이 촉매로 사용됩니다.
• 과정:
  1. 양극에서는 물이 산화되어 산소가 발생하고, 음극에서는 수소가 발생합니다.
  2. 구리 촉매는 음극 반응에서 전해질에 전자를 제공하여 수소 발생을 촉진합니다.

 

 

가열된 수증기 중 수소 생산 (Steam Methane Reforming, SMR):

• 작용 원리: 이 방법에서는 천연가스나 메탄과 수증기 반응을 통해 수소를 생성합니다.
• 과정:
  1. 메탄과 수증기가 반응하여 수소와 이산화탄소가 생성됩니다.
  2. 이 반응에서 구리 촉매는 수소 생산을 촉진합니다.

 

 

 

구리 촉매를 사용하는 것은 특히 수전해 셀이나 촉매 리포머와 같은 장치에서 수소 생산에 유용합니다. 그러나 구리는 일부 반응에서는 안정성이 떨어지거나 독성이 발생할 수 있으므로, 특히 고온 및 고압 조건에서 사용될 때 안전성이 고려되어야 합니다. 또한, 특정 응용에 따라 다른 촉매나 공정이 선호될 수 있습니다.