청정에너지용 수소는 바닷물에서 생산될 수 있다

해수 전기분해를 통해 전 세계 담수 부족 현상을 악화시키지 않으면서 지속 가능한 수소를 생산할 수 있습니다.

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청정 에너지는 전 세계 국가의 최우선 과제입니다. 기존 전력이 석탄, 천연가스, 석유와 같은 화석 연료에 의존하는 반면, 청정 에너지는 태양열, 풍력, 지열, 수력, 바이오매스와 같은 다양한 형태로 제공됩니다.

수소 역시 재생 에너지를 위한 선도적인 에너지 저장 옵션이며 높은 수준의 탄소 배출을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

현재 연구에 따르면 물을 산소와 수소로 분리하는 과정인 바닷물 전기분해는 담수 전기분해의 일반적인 문제에 대한 실행 가능한 솔루션인 것으로 나타났습니다. 해수 전기분해를 통해 전 세계 담수 부족 현상을 악화시키지 않으면서 지속 가능한 수소를 생산할 수 있습니다.

미국 에너지부 대체 연료 데이터 센터에 따르면 순수 수소는 깨끗하고 지속 가능하며 재생 가능한 에너지로의 전환을 지원하는 데 큰 가능성을 보여주는 지구상의 풍부한 요소입니다.

수소를 생산한 뒤 연료전지에서 전기를 생산할 수 있고 수증기와 따뜻한 공기만 배출한다. 수소는 온실가스, 질소산화물, 탄화수소 또는 기타 입자상 물질을 방출하지 않으므로 환경에 부정적인 영향을 미치지 않습니다.

수소에는 청정 에너지 경제를 창출하는 데 도움이 되는 다른 이점이 있습니다. 일반적으로 탈탄소화가 어려운 분야에서 최적의 에너지 솔루션입니다. 이는 현대 전력망의 신뢰성과 탄력성을 향상시킵니다. 이는 또한 공중 보건과 환경 상태를 개선할 수 있습니다.

또한 글로벌 산업의 고용 기회 수와 에너지 안보를 늘릴 수 있습니다. 이는 운송 산업의 지속 가능성을 높이고 전기 자동차(EV)로의 전환을 지원하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그리고 이는 수익 증대에 기여하고 세계 경제를 강화할 수 있습니다.

미국, 호주, 사우디아라비아, 일본, 칠레, 독일 등 여러 국가에서 녹색수소 생산에 투자하고 있습니다. 또한 유럽연합은 유럽 그린딜(European Green Deal)에 명시된 목표 달성을 돕기 위해 2030년까지 그린 수소에 4,300억 달러를 투자할 예정입니다.

녹색 수소 생산과 관련된 비용을 높이는 한 가지 과제는 전해조에 초순수가 필요하다는 것입니다. 이는 많은 수원이 오염물질로 가득 차 있기 때문에 전통적인 바닷물 전기분해를 어렵게 만듭니다.

EPA는 납, 염소 및 박테리아의 존재로 인해 물에 대한 엄격한 요구 사항을 갖고 있지만 이것이 반드시 모든 물에 오염 물질이 없다는 것을 의미하지는 않습니다.

해수전기분해

해수 전기분해 연구는 19세기 초에 등장했습니다. 과학자들이 수소 생산 분야에서 발전을 이루었지만, 이는 결코 견인력을 얻지 못했으며 실행 가능한 에너지 솔루션이 되지도 못했습니다. 20세기에 수소는 대부분 천연가스에서 추출되어 자동차, 버스, 비행선, 로켓에 동력을 공급하는 데 사용되었습니다.

이 수소를 사용하는 것은 가능했지만 그 생산은 에너지 집약적이었고 기후 변화의 주요 원인 중 하나인 탄소 배출에 기여했습니다. 또한 일부 도시에서는 수소를 생산하고 지역 물 공급에서 폐기물로 인한 오염을 방지하는 수소 연료 전지 기술로 도시 고형 폐기물을 필터링합니다.

다양한 연구자와 과학자들이 이러한 문제를 피하기 위해 해수 전기분해를 사용하는 첨단 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 기술이 제대로 작동한다면 담수 자원을 사용하거나 탄소 배출에 기여하지 않고 지속 가능한 수소를 생산할 수 있습니다.

예를 들어, 텍사스 초전도 센터의 연구원들은 해수 전기분해를 성공적으로 수행하기 위해 구리-코발트와 상호작용할 수 있는 니켈 및 철 기반 전기촉매를 만들었습니다.

해당 기관의 책임자인 Zhifeng Ren은 이 다중 금속 전기촉매가 해수 전기분해 기술의 발전을 촉진하고 발전시킬 수 있다고 제안합니다. 미래에는 이 공정과 기술을 통해 수소 생산 비용을 킬로그램당 1달러까지 낮출 수 있습니다.