희박한 공기: 새로운 태양광

연구원들은 그들의 프로토타입이 99% 이상의 순도를 가진 수소를 생산하고 4%의 상대 습도만큼 건조한 공기에서 작동한다고 말합니다.

연구원들이 공기 중의 수분으로부터 직접 수소 연료를 생산하는 태양열 동력 장치를 만들었습니다.

발명가에 따르면, 프로토타입은 99% 이상의 순도를 갖는 수소를 생산하며 상대 습도가 4%만큼 건조한 공기에서도 작동할 수 있습니다. 이 장치를 사용하면 육지에 물이 부족한 지역에서도 탄소 배출 없이 수소를 생산할 수 있다고 그들은 말합니다.

수소는 연료전지에 사용될 때 부산물로 물만 생성되는 탄소 제로 연료입니다. 그러나 순수한 수소는 자연계에 풍부하지 않으며 이를 생산하려면 에너지 투입이 필요합니다. 대규모 생산에는 일반적으로 탄소 배출을 발생시키는 화석 연료가 포함됩니다.

이번 연구의 주저자이자 멜버른 대학교 화학공학과의 수석 강사인 Gang Kevin Li 박사는 수소 생산 장치가 태양광이나 풍력 에너지로 구동될 수 있다고 말했습니다.

프로토타입은 모니터링된 시험에서 12일 이상 연속으로 수소를 생산했습니다. “그 중 한 곳은 8개월 동안 저절로 작동하도록 두었습니다.”라고 Li는 말했습니다.

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이 장치는 흡습성 액체(공기 중 수분을 흡수하는 액체)가 포함된 해면질 소재로 구성되어 있으며 기능이 실리카겔 봉지와 유사합니다. 흡수된 물 분자는 전극에서 수소와 산소 가스로 분리되는데, 이 과정을 전기분해라고 합니다.

"수소는 물을 전기분해할 수 있는 재생 가능한 에너지원이 있는 한 최고의 청정 에너지입니다."라고 Li는 말했습니다.

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이 장치는 시간당 평방미터당 최대 93리터의 수소를 생산하는 것으로 추산됩니다. "10평방미터의 이 장치가 있으면 집 전체에 전력을 공급할 수 있으며... 집에서 요리와 난방을 위해 소비하는 천연가스를 대체할 수 있습니다"라고 Li는 말했습니다.

프로토타입의 크기는 여전히 작으며 팀은 내년에 1제곱미터와 10제곱미터 단위를 만들 계획을 가지고 있습니다.

연구원들은 이 장치가 수소 생산을 위해 액체 물을 쉽게 이용할 수 없는 지역에서 유용한 도구가 될 수 있다고 생각합니다. “세계의 많은 지역이 물 부족 문제를 겪고 있습니다.”라고 Li는 말했습니다. "풍력이나 태양광과 같은 재생 가능 에너지가 많을 때 이러한 유형의 수소 생산을 위한 담수가 많지 않은 경우가 많습니다."

이번 연구에 참여하지 않은 스윈번 대학교 빅토리아 수소 허브의 Kim Beasy 박사는 수소 연료가 중요하기는 하지만 순 제로 도달을 위한 만병통치약은 아니라고 말했습니다. “우리는 수소가 퍼즐의 한 조각이 될 것이라는 점을 이해하게 되었습니다.”라고 그녀는 말했습니다.

“이것은 운송과 같이 완화하기 어려운 일부 산업에서 우리에게 방향을 제시할 것입니다. 현재로서는 디젤에 대한 대안이 없습니다. 수소는 정말 좋은 선택입니다.”

Beasy는 기존 수소 전해조의 비싼 가격을 언급하면서 "깨끗한 수소로는 필요한 규모의 경제에 즉시 도달하지 못할 것"이라고 말했습니다. "우리에게 정말로 필요한 것은 이 기술을 현장에 도입하는 데 드는 비용을 낮추기 위해 더 많은 정부 지원과 보조금입니다."

이 연구는 Nature Communications 저널에 게재되었습니다.

이 조항은 2022년 9월 14일에 수정되어 수소가 연료 전지에 사용될 때 부산물로 물만 생성된다는 점을 명확히 했습니다. 공기 중에서 연소되면 질소산화물도 생성됩니다.