지구상 전체 물의 약 3.5%에 불과한 담수 자원의 제한된 가용성은 에너지 재활용을 위해 풍부한 해수 활용의 중요성을 강조해 왔습니다. 해수 담수화는 식수 자원 부족 문제를 해결하기 위한 실행 가능한 솔루션을 제시합니다. 그러나 증류 및 막 처리와 같은 전통적인 방법은 비용이 많이 드는 경우가 많습니다.
수소 기반 에너지 경제의 가속화는 탄소 중립성과 최대 탄소 배출을 달성하는 데 매우 중요합니다. 이에 맞춰 국무원이 발표한 '2030년 탄소피크 실행계획'에서는 저비용 재생에너지 수소생산과 기술혁신에 집중할 필요성을 강조하고 있다. 또한 산업, 운송, 건설 등 다양한 부문에 걸쳐 수소 기술의 연구, 개발 및 시연 적용을 가속화하는 것이 중요하다는 점을 강조합니다.
바닷물은 지구 물의 약 96.5%를 구성하고 92가지 화학 물질과 원소의 복잡한 혼합물을 함유하고 있다는 점에서 담수와 크게 다릅니다. 바닷물의 염도는 약 35PSU(35‰)이며 나트륨, 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 염소 및 황산염 이온이 전체 염분 함량의 99% 이상을 차지합니다. 해수에서 수소를 생산하는 것은 수많은 이온, 미생물 및 입자의 존재로 인해 어려움에 직면해 있으며, 이는 부작용 경쟁, 촉매 비활성화 및 막 오염과 같은 문제로 이어질 수 있습니다.
해수로부터 수소를 생산하기 위해 직접 생산과 간접 생산이라는 두 가지 뚜렷한 기술 접근 방식이 개발되었습니다. 직접 생산에는 물의 전기분해 또는 광분해가 포함됩니다. 중국과학원, 프랑스 국립과학연구센터, 일본 도호쿠 공과대학, 베이징 화공대학, 인도 과학산업연구위원회, 휴스턴대학 등 전 세계 유수의 연구기관들이 직접적 연구에 적극적으로 참여하고 있다. 수소 생산 연구. 반면, 간접 생산은 해수 담수화 기술과 전기분해, 광분해, 열분해와 같은 가수분해 공정을 결합합니다.
현재 전 세계 수소의 90% 이상이 석탄, 천연가스 등 탄소 기반 에너지원에서 생산되고 있다. 그러나 탄소 중립의 미래적 의미와 담수 자원의 부족을 고려하여 수성 수소 생산에 대한 관심이 높아지고 있습니다. '담수화 없는 현장 해수 직접 전기분해 수소생산 기술'은 이론적, 기술적, 전략적 중요성이 매우 크다.
올해 7월 중국과학원 닝보재료기술공학연구소는 편평관형 고체산화물 연료전지를 이용해 고온 전기분해를 통해 해수에서 수소를 생산하는 획기적인 개발을 보고했다. 연구팀은 귀금속 촉매 없이도 72.47%라는 놀라운 에너지 전환 효율을 달성했다. 장기 실험에 따르면 전지의 구조, 구성 및 성능에는 최소한의 변화가 있었으며 전해 전압은 실온 전지보다 훨씬 낮게 유지되었습니다.
연구진은 닝보시 연안 해역에서 휘발, 운반된 바닷물이 담긴 고체산화물 전해조에 운반가스 역할을 하는 수소를 통과시켜 750도에서 전기분해를 진행했다. 해수를 미리 가열, 증발시켜 대부분의 불순물이 전해조에 직접 닿는 것을 방지해 손상 위험을 최소화했다.
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