태양열 효율 40%의 수소 생산 실현 제조 공정의 대폭적인 에너지 절약

 태양열 효율 40%의 수소 생산 실현 제조 공정의 대폭적인 에너지 절약

[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]

출처 - https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/2004/24/news054.html

양자 과학 기술 연구 개발기구 (양자 연구소), 시바 우라 공업 대학, 일본 원자력 연구 개발기구는 

2020년 4월 기존 대비 70% 감소하는 열화학 수소 제조 프로세스의 

주요 반응에 대해서 대폭적인 에너지 절약 화에 성공했다고 발표했다. 

따라서 기술적 성립성 지표인 수소 제조 효율 40% 달성에 대한 가능성이 높아졌다.

차세대 에너지로서 기대되는 수소의 대규모 안정적인 제조 방법의 하나로, 

요오드(I)와 황(S)의 화합물로 물을 열분해하는 'IS 프로세스'가 있다. 

이 방법에서 환경 부하를 줄이기 위해 태양열을 이용하는 경우,

태양열로 부터 얻을 수 있는 상한 온도는 650 ℃,

허나 그 정도로는 온도가 낮아, 수소 제조 효율이 나아지지 않는다는 문제점이 있다.

650 ℃에서도 물 전기 분해법 등의 기성 수소 제조 기술을 넘는 40% 정도의 효율을 실현하기 위해서는 

분젠 반응의 과전압을 기존 0.65V에서 0.2V로 감소시키는 것이 중요하다. 

즉 대폭적인 에너지 절약을 실현해야 한다. 

이 경우 반응 과전압의 약 70%는 양이온 교환막의 저항에 기인하고 있기 때문에 

막의 저 저항 화가, 에너지 절약의 큰 열쇠가 된다.

그래서 '양자 빔 이식 가교 기술'을 이용해 새로운 낮은 저항 양이온 교환막 개발. 

시바우라 공업 대학은 양극 반응 (황산 생성 반응)에 의한 과전압을 줄이기 위해 다공질화 한 양극을 개발했다. 

일본 원자력 연구 개발기구는 분젠 반응의 최적 온도가 50 ℃ 인 것으로 나타났다.

　

개발 한 양이온 교환막과 금 양극을 막 알콜 반응기에 내장하여, 

50 ℃에서 시험을 실시한 결과, 

기존 시험과 비교하여 막 저항의 전압을 약 80%, 

양극 반응의 과전압을 약 40% 감소 시킬 수 있었다. 

그 결과, 전체의 반응 과전압을 목표치 인 0.2V로 감소에 성공했다. 

태양열의 650 ℃의 비교적 저온에서도 

수소 생산 효율 40% 달성에 전망이 서는 것을 세계 최초로 보여준 성과라고 한다.

향후 연구팀은 기술의 실용화를 목표 프로젝트에서 설정 한 각 요소 기술을 통합하여 

소규모 수소 제조 시험을 실시 할 예정이다. 

태양열 구동 IS 프로세스 기술을 확립 할 수 있으면, 

대량의 수소를 생산하고 연료 전지 자동차와 가정용 연료 전지에 공급이 가능하게되어, 

'수소 사회'구축에 큰 공헌이 기대된다고 하고 있다.

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