혁신적인 세라믹 멤브레인으로 수소 연료 전지의 효율성 향상

수소는 연료전지의 에너지 운반체로 알려져 있습니다. 또한 식품 가공부터 유리, 반도체 및 암모니아 기반 비료 제조에 이르기까지 다양한 산업 공정에서 중요한 응용 분야를 찾습니다.

세계 최고의 엔지니어링 세라믹 제조업체인 CoorsTek이 지원하고 이끄는 과학자 팀이 천연 가스와 전기에서 추출된 압축 수소를 생성하는 세라믹 멤브레인을 개발했습니다. 이 변환은 1단계 프로세스이며 더 흥미롭게도 에너지 손실이 거의 없습니다.

값싸고 풍부한 천연가스를 활용하는 고효율 기술이기 때문에 세라믹 분리막을 사용하면 전기나 석유에 비해 가장 깨끗하고 저렴한 차량 연료 대체재인 수소를 생산할 수 있다.

이번 연구의 공동 저자인 Jose Serra 박사에 따르면 에너지 손실이 거의 없고 매우 효율적이며 천연 가스를 수소로 변환하는 과정은 열 흡수 또는 흡열 화학 반응과 전기 화학 반응의 조합에 기인합니다. . 후자는 반응이 진행되기 위해 전기와 전해질이 필요한 반응입니다.

산화바륨, 산화지르코늄, 산화이트륨으로 구성된 세라믹 멤브레인은 고체 전해질 역할을 하여 섭씨 400~900도 범위의 높은 온도에서 수소 이온을 운반합니다. 세라믹 전지에 전기를 가하면 수소는 다른 가스로부터 분리될 뿐만 아니라 전기화학적으로 압축됩니다.

Serra 박사는 세라믹 멤브레인 기술의 타당한 응용 사례를 인용합니다. "예를 들어, 세라믹 막 기술을 사용하여 물에서 수소를 생산할 수 있습니다. 이를 위해서는 메탄을 개질하는 것보다 더 많은 전력이 필요하지만, 재생 가능한 자원에서 전기를 사용할 수 있다면 CO2 배출 없이 수소를 만들 수 있습니다. 한 단계 더 생각해 볼 수도 있습니다. 더 나아가 저탄소 또는 무탄소일 뿐만 아니라 탄소 배출량이 마이너스인 에너지 시스템을 설계합니다. 이는 재생 가능한 전기를 사용하여 바이오가스를 수소로 전환하고 바이오가스에서 생성된 탄소를 지하에 저장하는 경우에 해당됩니다. , 수소는 언젠가는 음의 방출 에너지 운반체가 될 수 있습니다."

CoorsTek Membrane Sciences의 상무이사인 Per Vestre는 기술의 장점을 설명합니다. "우리의 획기적인 세라믹 멤브레인 기술을 통해 수소 연료 차량은 그리드에서 전기로 충전되는 배터리 전기 자동차에 비해 온실가스 배출량이 적고 우수한 에너지 효율성을 가질 수 있습니다. 이 기술의 잠재력은 또한 비용을 낮추는 것 이상으로 자동차 연료 공급이 환경에 미치는 영향 대용량 CoorsTek 엔지니어링 세라믹 제조 역량을 통해 우리는 산업 규모 및 소규모 수소 생산 모두를 위한 전통적인 에너지 변환 기술을 사용하여 세라믹 멤브레인을 비용 경쟁력 있게 만들 수 있습니다."

자세한 내용은 "에너지 손실이 거의 없는 메탄에서 압축 수소의 열전기화학적 생산"이라는 제목의 연구 논문에서 읽을 수 있습니다.