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금속산화물 산화 환원으로 물 분해

전문가 제언: ○ 수소는 탄수화물을 만드는데 필수적인 성분이다. 현재 화석연료의 가스화(석탄), 또는 개질(천연가스 및 석유)로 만들고 있으나 이는 지구 온난화를 초래하는 공정으로 피해야 한다. 그 대안으로 재생에너지에서 나오는 전기로 물을 전기분해하여 수소를 얻으려는 것이 본문의 목적이다.

○ 본문이 제시한 공정은 양자 투과막을 사이에 두고 물의 산화(산소의 발생)와 환원(수소의 발생)이 분리되고 수소의 발생도 매개체의 분리된 산화 환원을 거치는 것이 특징이다. 즉 이 실리콘-텅스텐산 매개체가 H4- 화합물과 H6- 화합물로 왕복하면서 양자와 결합하고(매개체의 환원) 다시 수소를 발생(매개체의 산화)한다. 이 공정이 분리된 반응실에서 진행됨으로 생산된 수소는 산소가 혼합되지 않아 순도가 높다는 것이 본문의 주장이다.

○ 산소와 수소의 반응은 발열반응으로 매우 빠르게 진행되어 소위 산수소 폭명반응(酸水素爆鳴反應)을 폭발적으로 일으켜 매우 위험하다. 수소 스트림을 취급하는 공정에서 이 스트림에 공기가 침투하는 것을 가장 두려워하는 것은 이 이유 때문이다. 일반적으로 수소 스트림에 산소 함량이 일정 농도 이상이 되면 전 라인이 운전 정지되는 것이 일반적이다. 재생에너지를 이용한 전기 생산은 간헐적임으로 운전 정지가 잦고 그 때마다 전기밀도가 낮아진다. 따라서 이를 이용한 물의 전기분해는 산소와 수소 스트림이 섞이게 되는 경우가 많아진다.

○ 본문은 막을 이용하여 산소의 발생을 음극과 분리하였다 아울러 수소가 발생하는 음극에서 반응도 매개체를 사용하여 환원 반응과 산화반응을 또 한 번 분리하여 이 산소와 수소의 크로스오버의 위험을 더욱 절감했다고 주장한다. 그러나 이 매개체의 산화와 환원 사이클은 아직까지 아홉 번에 불과하여 매개체의 열화실험이 충분하다 할 수 없다. 본 공정이 가지는 여러 가지 개념상의 장점에도 불구하고 이 매개체의 내구성은 본문에서 그 필요성을 인정한 개선과 함께 좀 더 확실한 보장이 필요하다고 생각된다.

저자: Benjamin Rausch, Mark D. Symes, Greig Chisholm, Leroy Cronin
자료유형: 학술정보