새로운 물

호주 과학자들은 현재 대규모 수소 생산업체가 선호하는 값비싸고 희귀한 루테늄, 백금, 이리듐 촉매 대신 쉽게 조달할 수 있는 철과 니켈 촉매를 사용하여 물에서 수소를 분리하는 훨씬 저렴하고 효율적인 방법을 찾아냈다고 주장합니다. 말 그대로 수천배 더 비쌉니다.

압축된 수소 연료가 휘발유만큼 일반적인 에너지원이 되고, 연료 전지 자동차가 연소 엔진 및 전기 자동차와 함께 운송 믹스에서 자리를 차지하게 되는 발전하는 "수소 경제" 아이디어가 많이 만들어지고 있습니다.

어제 우리는 호주에서 생산된 수소를 물 건너 일본에서 청정 에너지로 사용하도록 설계된 세계 최초의 액체 수소 수송선에 대해 썼습니다. 하지만 현재 호주는 가장 더러운 방법 중 하나로 수소를 생산하고 있습니다. 갈탄을 사용하는 방법입니다. 이 방법은 3톤의 압축 액체 수소를 생산하는 데 160톤의 석탄이 필요하고, 그 부산물로 100톤의 엄청난 양의 이산화탄소가 필요합니다. 제품.

특히 일본과 한국에서 "청정 에너지" 수소 파이는 향후 수십 년 동안 수조 달러의 가치가 있을 것으로 추산되므로 많은 탐사자들이 막대한 에너지 수출 기회를 포착하고 있지만 현실적으로 계산이 더 친환경적이 되기 전까지는 수소를 생산하는 방법을 대량으로 생산하는 데 드는 환경 비용은 엄청날 수 있습니다.

수소를 만드는 "친환경" 방법은 전기분해를 사용해 수소를 물에서 분리하는 것입니다. 한 쌍의 전극이 담긴 용기에 물을 넣고 전원을 공급합니다. 산소는 양극에, 수소는 음극에 모이고, 이 과정에 투입한 전기가 지속 가능하게 생성되었다면 축하합니다. 디젤 트럭에 운반하지 않는 한, 적절한 녹색 수소를 얻게 된 것입니다. 그리고 선박을 압축하고 과냉각시키는 데 사용하는 에너지도 녹색입니다.

지금까지의 문제는 물을 분해하는 데 비용이 많이 들고 비효율적이어서 녹색 수소가 갈색 수소나 휘발유와 경쟁하기 어렵다는 점이었습니다. 이 모든 것이 호주의 3개 주요 대학(UNSW, Griffith 및 Swinburne)에 분산된 연구팀의 최근 개발을 흥미롭고 의미 있게 만듭니다.

Nature Communications에 게재된 논문에서 팀은 "니켈-철 산화물 인터페이스를 갖춘 야누스 나노입자 촉매"를 사용하여 탄소 촉매의 값비싼 백금을 대체할 수 있었으며 결과 회로는 물을 분리할 수 있었다고 밝혔습니다. "우리가 아는 한, 현재까지 보고된 가장 높은 에너지 효율(83.7%)입니다."

UNSW 화학대학의 Chuan Zhao 교수는 "우리가 하는 일은 에너지 소비를 줄이기 위해 촉매로 전극을 코팅하는 것"이라고 말했습니다. "이 촉매에는 철과 니켈이 원자 수준에서 만나는 작은 나노 규모의 경계면이 있는데, 이는 물을 분해하는 활성 장소가 됩니다. 이곳에서 수소가 산소에서 분리되어 연료로 포획될 수 있고, 산소는 환경친화적인 폐기물로 배출되어야 합니다."

"나노 규모의 인터페이스는 이러한 물질의 특성을 근본적으로 변화시킵니다."라고 그는 계속합니다. "우리의 결과는 니켈-철 촉매가 수소 생성에 있어서 백금 촉매만큼 활성이 있을 수 있다는 것을 보여줍니다. 추가적인 이점은 우리의 니켈-철 전극이 수소와 산소 생성을 모두 촉매할 수 있다는 것입니다. 지구에 풍부한 원소를 사용하는 것뿐만 아니라 두 개가 아닌 하나의 촉매를 제조하는 데 드는 비용도 발생합니다."

이러한 개발이 대규모 수소 생산 비용에 어떤 영향을 미칠 수 있는지는 아직 알 수 없지만 Zhao는 매우 낙관적입니다. "우리는 오랫동안 수소 경제에 대해 이야기해 왔지만 이번에는 실제로 다가오고 있는 것처럼 보입니다."

또한 호주와 같은 국가가 도쿄나 서울의 스모그 수준을 크게 줄일 수 있는 규모로 진정한 "녹색" 수소 수출국이 될 만큼 충분한 태양광 또는 풍력 발전기를 확보할 수 있는지 여부도 지켜봐야 합니다. 아니면 실제로 수출에 굶주린 국가들이 연료의 형태로 많은 양의 물을 해외로 운송한 것을 후회하게 될 것입니다. 고무가 국제 수소 공급망의 길을 만날 때까지는 건전한 회의론이 타당해 보입니다.