수소연료가 어떻게 만들어지는지 생각해보면, 왜 수소를 연료로 사용하는지 의문이 생길 것이다. 그런데 수소를 연료전지의 연료로 사용하면 물만 생산하는 깨끗한 연료가 됩니다.
다음을 포함한 수많은 리소스 천연 가스, 원자력, 바이오 매스및 재생 가능 에너지 원 처럼 태양의 바람을 이용해 수소를 생산할 수 있다.
그 장점으로 인해 에너지 생산 및 운송과 관련된 응용 분야에 바람직한 연료 선택이 됩니다. 휴대용 전원, 주택, 자동차 등 다양한 용도로 사용됩니다.
깨끗하고 효과적인 대체 연료로 수소 연료 전지 사용 기존의 연소 엔진 크게 성장했습니다. 전기를 생산하는 연료전지에서 수소와 산소 사이의 화학적 상호작용의 유일한 결과는 물입니다.
수소 연료전지의 잠재력을 최대한 활용하려면 정교한 생산 절차가 필요합니다.
차례
수소 연료가 만들어지는 방법 - 4가지 주요 생산 방법
여러 가지가있다. 수소 연료를 제조하는 방법. 요즘에는 열 공정인 전기분해와 천연가스 개질이 가장 자주 사용되는 기술입니다. 생물학적 및 태양열 발전 프로세스에는 두 가지 접근 방식이 더 있습니다.
- 열 공정
- 전해 공정
- 태양광 기반 공정
- 생물학적 과정
1. 열처리 공정
수소를 생산하는 가장 일반적인 열적 방법은 증기 개질(Steam Reforming)입니다. 이는 증기와 수소를 생산하는 탄화수소 연료 사이의 고온 반응입니다.
수소는 디젤, 천연가스, 가스화된 석탄, 가스화된 바이오매스, 재생 가능한 액체 연료 등 다양한 탄화수소 연료의 개질을 통해 생산될 수 있습니다. 오늘날 증기 개질 천연 가스는 전체 수소의 거의 95%를 생산합니다.
2. 전해공정
전기분해 기술을 사용하여 물에서 수소와 산소를 추출할 수 있습니다. 전해조는 전해 공정을 수행하는 장치입니다. 수소 분자의 에너지를 활용하지 않고 물 분자에서 수소를 생산한다는 점에서 연료전지와 유사하다.
3. 태양열 기반 공정
태양열 발전 시스템에서 빛은 수소를 생산하는 대리인 역할을 합니다. 몇 가지 태양열 구동 공정에는 열화학, 광전기화학, 광생물학 공정이 있습니다. 수소는 박테리아와 녹조류의 자연적인 광합성 활동에 의존하는 광생물학적 과정을 통해 생산됩니다.
특정 반도체를 활용하는 광전기화학 반응은 물을 수소와 산소로 나눕니다. 집중형 태양열 발전은 태양 열화학 수소 합성에 사용되어 물 분해 반응을 촉진하며, 종종 금속 산화물과 같은 추가 종과 함께 사용됩니다.
4. 생물학적 과정
박테리아 및 미세조류와 같은 미생물은 생물학적 과정에 사용되며 이러한 유기체는 생물학적 반응을 통해 수소를 생산할 수 있습니다.
박테리아는 바이오매스나 폐수와 같은 유기 물질을 분해함으로써 미생물 바이오매스 전환이라는 과정을 통해 수소를 생산할 수 있습니다. 대조적으로, 광생물학적 과정은 햇빛을 미생물의 에너지원으로 사용합니다.
수소 연료가 만들어지는 방법 – 8가지 생산 단계
다양한 생산 방식을 논의한 후, 원자재 찾기부터 청정에너지원 생산까지 수소연료전지를 생산하는 구체적인 절차를 살펴보겠습니다. 우리는 전해 과정을 구성하는 절차를 검토할 것입니다.
- 원자재 소싱
- 촉매 준비
- 막 전극 조립체(MEA) 제작
- 양극판 제조
- 연료전지 스택 조립
- 식물 성분의 균형
- 품질 관리 및 테스트
- 배포 및 통합
1. 원자재 소싱
수소연료전지 제작에 필요한 원자재 조달은 생산공정의 첫 번째 단계다. 필수 구성 요소에는 분리판용 탄소 기반 소재, 전해질막용 폴리머, 전극 반응용 백금 또는 기타 촉매가 포함됩니다.
일반적으로 많은 공급업체로부터 구입하는 이러한 재료는 연료 전지 제조에 대한 적합성을 보장하기 위해 엄격한 품질 보증 절차를 거칩니다.
2. 촉매 준비
흔히 백금으로 만들어지는 촉매는 전기화학 반응을 수행하는 연료전지의 능력에 필수적입니다.
활성이 높고 안정적인 촉매층을 만들기 위해 화학적 증착, 물리적 기상 증착 등 다양한 방법을 사용하여 촉매 물질을 처리하고 제조합니다.
그런 다음 스프레이 코팅이나 스크린 인쇄와 같은 기술을 사용하여 전극 표면을 이 층으로 덮습니다.
3. 막 전극 조립체(MEA) 제작
촉매가 코팅된 전극과 고분자 전해질막은 연료전지의 핵심 부품인 막전극 접합체를 구성합니다. 고분자 전해질막은 연료전지 스택 구조에 맞게 세심하게 제작 및 조각되었습니다.
이는 일반적으로 퍼플루오로설폰산 폴리머로 구성됩니다. MEA는 이후 촉매로 코팅된 전극을 멤브레인의 각 측면에 통합하여 형성됩니다.
4. 양극판 제조
연료전지 스택에서 분리판은 반응가스를 분산시키고 연료전지 사이에 전기를 전달하는 역할을 담당합니다. 일반적으로 부식에 강하고 가벼운 탄소 기반 재료를 사용하여 이러한 판을 만듭니다.
필요한 모양과 구조를 얻기 위해 생산 공정 중에 성형, 기계 가공 또는 프레싱 공정이 사용됩니다. 산소와 수소 가스의 효과적인 통과를 촉진하기 위해 채널과 유동장도 양극판에 포함되어 있습니다.
5. 연료전지 스택 조립
수소연료전지 시스템의 핵심 구성요소는 연료전지 스택으로, 이는 병렬 및 직렬 배열로 연결된 여러 개의 연료전지로 구성됩니다. 어셈블리는 완벽하게 적층된 양극판, 가스 확산층 및 MEA로 구성됩니다.
접착제, 개스킷과 같은 밀봉재를 사용하여 가스 누출을 방지하고 밀봉이 잘 이루어집니다. 스택 어셈블리는 냉각수와 가스의 이상적인 흐름을 유지하면서 가장 많은 전력을 생산하도록 만들어졌습니다.
6. 식물 성분의 균형
전체 연료전지 시스템에는 연료전지 스택 외에도 여러 가지 BOP(Balance of Plant) 구성 요소가 필요합니다. 이는 가습기, 냉각 시스템, 수소 및 산소 공급 시스템, 전기 출력을 관리하고 조절하는 전력 전자 장치로 구성됩니다.
적절한 연료 및 냉각수 흐름, 열 관리 및 전기 연결을 보장하기 위해 BOP 구성 요소가 전체 시스템 설계에 통합되었습니다.
7. 품질 관리 및 테스트
각 연료전지의 신뢰성과 효율성을 보장하기 위해 제조 과정에서 엄격한 품질 관리 절차가 사용됩니다. 여러 단계에서 육안 검사, 전기 테스트, 성능 검토 등의 품질 검사가 수행됩니다.
전기 출력, 내구성, 효율성 및 안전성을 확인하기 위해 최종 연료 전지 어셈블리에 대해 완전한 테스트가 수행됩니다. 필요한 품질 표준을 충족하기 위해 결함이 있는 셀이나 구성 요소를 찾아서 교체합니다.
8. 배포 및 통합
연료 전지는 성공적인 생산 및 테스트를 거쳐 다양한 응용 분야에 배포 및 통합될 준비가 되어 있습니다. 휴대용 전자제품, 고정형 발전 장비, 자동차 등이 모두 이 범주에 속합니다.
유용하고 효과적인 수소 구동 장치를 구성하기 위해 통합 절차에는 연료 전지 시스템을 수소 저장 탱크, 공기 흡입 시스템 및 전력 관리 장치와 같은 필수 보조 시스템에 연결하는 것이 포함됩니다.
결론
수소 연료전지 제조는 원자재 조달부터 시작하여 연료전지 시스템의 통합으로 끝나는 다단계 공정입니다.
이 복잡한 프로세스는 발전, 운송 및 기타 산업을 완전히 변화시킬 수 있는 잠재력을 가진 깨끗하고 신뢰할 수 있으며 효율적인 에너지원의 생산을 보장합니다.
수소 연료전지의 생산 공정은 지속적인 연구 개발로 인해 항상 진화하고 있으며, 이는 지속 가능한 에너지 솔루션 개발을 촉진합니다.
추천
열정이 넘치는 환경운동가. EnvironmentGo의 수석 콘텐츠 작가입니다.
나는 환경과 그 문제에 대해 대중을 교육하기 위해 노력합니다.
그것은 항상 자연에 관한 것이었고 우리는 파괴하지 말고 보호해야 합니다.