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내열성 수소분리 무기막의 고성능화

전문가 제언: ○ 지구온난화 문제는 긴급히 대응해야할 과제로서 대기 중의 온실 효과 가스 특히 그 대부분을 차지하는 이산화탄소 배출 억제가 요구되고 있다. 최근에 청정에너지로서 주목받고 있는 수소를 이용한 환경 저부하형 에너지 시스템의 개발에 관심이 집중되고 있으며 그 중 하나로 수소를 연료로 하는 고효율 연료전지 시스템 기술의 확립과 그 실용화에 대한 기대가 높아지고 있다.

○ 종래의 수소 제조 프로세스의 대표적인 천연가스(주성분:메탄)나 나프타의 수증기 개질 반응은 일반적으로 가압, 고온(약 800℃)에서 진행되고 수소의 생성 공정과 분리 정제 공정이 독립되어 있어 열효율의 향상, 전체 시스템의 간소화 등이 기술 과제가 되고 있다. 수소 생성 공정과 수소 분리 공정을 일체화한 막 반응 프로세스는 생성 수소를 반응계 밖으로 빼낼 수 있어 약 500℃까지 반응 온도를 낮추고 압축 동력을 저감하여 수소 제조 프로세스를 한층 더 효율화, 간소화하고 에너지를 절약할 수 있는 장점이 있다.

○ 현재, 수소 분리막으로는 고분자계 유기막, Pd계 합금막, 세라믹스 재료의 다공질 무기막이 존재한다. 내열 온도 100℃정도의 유기막은 실질적으로 곤란하고, Pd와 같은 귀금속을 주성분으로 하는 합금막은 높은 수소 선택 투과성을 나타내지만, 수소 취성 열화, 유황 성분 등에 의한 피독, 특히 매우 고가로서 실용화에 어려움이 있다. 한편, 다공질 무기막은 내열성, 내약품성이 뛰어나고 Pd계 합금막과 비교해 피독성이나 비용면에서 유망하여 수소 제조 프로세스에의 응용을 기대할 수 있다.

○ 본고는 고체고분자형 연료 전지용 수소 제조법 소개와 막 반응기의 격벽으로 사용되는 내열성 수소 분리막, 표면 처리 기술을 구사한 내열성 수소 분리막의 고성능화에 관한 최근의 연구 개발 동향을 설명한 것으로 분리막의 내구성 향상을 앞으로의 과제로 지적하고 있다. 관련 분야의 좋은 자료가 될 것으로 믿는다.

저자: Shigeyuki UEMIYA
자료유형: 학술정보