귀하의 농장은 수소로 안전하게 운영될 수 있습니까?

2023년 5월 26일 4분 분량의 글

이제 수소는 에너지계의 화두입니다.

물을 전기분해하여 만들 수 있으며, 사용된 전기가 재생 가능한 자원에서 나온 경우 효과적으로 배출이 발생하지 않습니다. 연료전지에 수소를 이용해 전기를 생산하거나 차량에 연료를 공급할 때 배기관에서는 수증기 외에는 아무 것도 나오지 않습니다.

그렇다면 왜 우리는 아직 그것을 사용하지 않는 걸까요? 글쎄, 저장 및 운송과 같이 극복해야 할 몇 가지 기술적 과제가 있습니다.

천연가스와 마찬가지로 수소도 고압 탱크에 저장하거나 액화하여 극저온 탱크에 저장해야 합니다. 그리고 천연가스와 마찬가지로 수소도 폭발할 수 있습니다. 수소는 산업 환경에서 숙련된 전문가에 의해 안전하게 관리되지만, 도시 환경에서는 대량의 수소 사용에 대한 우려가 있을 수 있습니다.

전 세계 연구자들은 수소를 최대한 안전하게 저장하고 운송하는 방법을 찾고 있습니다. 한 가지 방법은 정상적인 작동 조건에서 안정적인 운반 액체에 수소를 부착하는 것입니다. 이 액체는 기존 휘발유 또는 디젤 인프라와 유사한 표준 연료 탱크 및 트럭을 사용하여 저장하고 운송할 수 있습니다.

우리 연구원들은 저장 및 운송 문제를 해결하기 위해 액체 운반체에서 수소를 회수할 수 있는 수소 발생기를 구축하고 있습니다.

액체 유기 수소 운반체(LOHC)는 화학 반응을 통해 수소를 흡수하고 방출할 수 있는 유기 화합물입니다. LOHC에는 메탄올, 톨루엔 또는 벤질 톨루엔과 같은 화학 물질이 포함될 수 있습니다.

수소를 저장하고 운반하기 위한 LOHC의 사용은 30년 넘게 연구되어 왔습니다. 그러나 지난 몇 년 동안 세계가 순 제로 문제를 해결하기 위해 수소로 전환함에 따라 연구가 확대되었습니다.

LOHC를 수소 공급망의 일부로 사용하려면 다음과 같은 여러 단계를 거쳐야 합니다.

이러한 수소화/탈수소화 사이클은 GHG(온실가스) 배출을 전혀 발생시키지 않습니다.

수소화 단계(위의 2단계)에 대한 기술은 이미 확립되어 있습니다. 그러나 최근까지 이러한 수소 운반체, 특히 중소 규모 분산 응용 분야에 대한 상업적인 탈수소화 공정은 없었습니다. 우리의 수소 발생기는 이 문제를 해결하여 LOHC 사용 주기를 효과적으로 완성합니다.

이는 디젤 발전기처럼 필요한 곳에서 발전을 가능하게 합니다. 그러나 이산화탄소와 미립자(공기 중에 발견되는 고체 입자와 액체 방울의 혼합물) 배출은 없습니다!

우리가 만들 계획인 수소 발생기는 우리의 특허 기술인 CSM(Catalytic Static Mixer)을 사용합니다. 당사의 CSM은 표준 파이프에 꼭 맞는 촉매 코팅이 적용된 3D 프린팅된 비계입니다. 시약간의 상호작용을 최적화하도록 구조를 설계하여 촉매반응이 가장 효과적입니다.

CSM은 기존의 충전층보다 더 나은 공정 제어를 가능하게 합니다. 촉매가 고갈되면 CSM을 새 것으로 교체한 다음 기존 촉매를 재생하는 것은 상대적으로 간단합니다. 이 기술은 확장성도 뛰어납니다. 병렬 흐름에서 CSM 수를 늘리기만 하면 됩니다.

CSM 기술은 수소발생기의 핵심입니다. LOHC는 CSM을 통해 흐르고 촉매와 연결됩니다. 촉매는 LOHC에서 수소를 제거하고 수소 가스 기포를 형성합니다.

이 프로젝트는 두 부분으로 구성됩니다. 먼저 우리는 파일럿 규모의 수소 발생기를 구축할 것입니다. 그런 다음 우리가 배운 내용을 사용하여 시연 규모의 수소 발생기를 구축하겠습니다.

파일럿 장치는 하루에 5kg의 수소를 생산합니다. 1m x 2m 정도 크기로 벤치에 앉을 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.

실증 장치는 하루에 20kg의 수소를 생산할 예정이며, 이는 수소 충전소에 적합한 규모입니다. 크기는 표준 12m 선적 컨테이너 크기일 것으로 예상됩니다.

호주의 국가 수소 전략에서는 1kg의 수소가 현대 Nexo로 100km를 이동하거나 14.5시간 동안 1400와트 전기 분할 사이클 에어컨에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다고 추정합니다.