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수소생산방법 저장 및 수송

수소생산방법 저장 및 수송에 대해 알아봅시다.

이번에는 수소생산방법 저장 및 수송의 정보 그리고 필요성 등을 알려드리겠습니다.

연료전지의 연료가 되는 수소를 생산하는 방법

현재 가장 널리 사용되고 있는 방법은 탄화수소를 이용한 수증기 개질(Steam reforming)입니다.
다른 수소 생산 방법은 전기 분해(Electrolysis)와 열분해(Thermolysis)방법 등이 있습니다.
  • 수소는 다른 화학 공정에서 부산물로 만들어질 수 있는데, 무거운 석유 원료를 분해하는 과정에서 수소가 생산
  • 전기 분해를 이용한 염소(Cl) 생산과정에서 수소가 생산

탄화수소를 이용한 수소의 생산은 수증기 개질(Steam reforming), 부분 산화(Partial oxidation), 플라즈마 개질(Plasma reforming), 석탄으로부터 생산 방법 등이 있습니다.
  • 물로부터 수소를 얻는 방법은 전기 분해와 열분해 방법이 있으나 수소를 생산하는 과정에서 많은 에너지를 필요
  • 황-요오드 순환(Sulfur iodine cycle) 과정을 이용한 열화학 공정을 이용하는 방법

바이오 매스(Biomass)를 이용한 수소 생산 방법은 생물 촉매 전기분해나 발효 수소 생산과 같은 생물화학적인 과정을 통하여 수소를 생산하는 방법입니다.

수소의 생산에 못지않게 중요한 수송과 저장방법

  • 수소 기체는 큰 부피를 차지하기 때문에 보관과 운송에 큰 어려움이 있습니다.
  • 수소의 끓는 점이 약 –253도씨이기 때문에 수소를 액체 상태로 만들기 위해서는 고압과 아주 낮은 온도가 요구됩니다.

수소를 저장하기 위해서 많은 에너지가 필요하고 이에 따른 여러 가지 연구가 진행 중에 있습니다.
수소 저장 합금(Hydrogen storage alloy)은 고압이나 저온 등 특수한 상태에서 수소를 흡수하여 금속 수소화합물이 되어 압력이나 열 변화에 의해 수소를 방출하여 흡열하는 성질의 합금입니다.
  • 액체, 기체의 수소에 비하여 수소 저장 합금은 안전하고 다루기 쉬운 등 몇 가지 장점이 있습니다.

  1. 수소 저장 합금은 비교적 간단히 수소화할 수 있습니다.
  2. 합금과 접하는 수소가스의 기압을 올려주거나, 가스의 온도를 내려주면 됩니다.
  3. 금속 수소 화합물로 만들면 보통 온도의 수소 가스에 비하여 체적이 1500분의 1이 됩니다.

수소의 저장, 수송의 연구에서 합금의 갖가지 특성이 발견되어 광범위한 발전이 이루어지게 되었습니다.
  • 금속의 수소화는 열의 이동을 수반하는 가역반응이고, 이 반응을 이용하면 냉난방 시스템을 만들 수가 있습니다.

  1. 태양열 등을 수소 저장 합금의 봄베에 보내면 수소를 방출
  2. 방출시킨 수소를 다른 통에 저장
  3. 저장된 수소를 필요할 때 수소 저장 합금의 통으로 보냄
  4. 흡장시키면 발열하기 때문에 송풍장치가 같이 있으면 난방장치가 완성

  • 거꾸로 수소 저장 합금에서 수로를 방출시키면 흡열반응이 일어나 냉방을 위한 냉열원이 됩니다.

다른 냉난방 시스템과 다른 특징은 수소 저장 합금의 종류를 달리하여 여러 가지 단계의 온도로 이루어진 열원을 얻을 수 있다는 점입니다.
  • 합금과 수소를 밸브 조작만으로 분리시킬 수가 있으므로 반응을 정지시켜 둘 수도 있습니다.

열을 축적하여 사용하는 방법의 연구가 이루어지고 있고 있습니다. 
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