수소경제 (수소연료전지 원리와 수소연료전지 발전소 등)

수소는 원자번호 1번이고 가장 가벼운 원소이다.

 

수소는 우주 질량의 75%를 차지하고 있다.

지구뿐만 아니라 전 우주에 가장 많이 존재하고 있는 것이 바로 수소다.

 

이렇게 흔한 수소를 에너지로 사용할 수 있다면?

많은 과학자들이 4차 에너지 혁명의 주인공으로 수소를 꼽고 있다.

하지만 수소를 에너지원으로 사용하는데 많은 어려움이 있다.

수소는 가장 가벼운 물질이고 반응성이 높다. 그만큼 위험성이 크다.

실용성과 경제성 또한 넘어야할 산이다.

지금도 많은 연구가 진행되고 있는 이유다.

◈ 수소의 특징

1. 수소는 가장 가볍다.

 

2. 비점이 낮아 -252.6도씨가 되어야 액체가 된다.

3. H + O 가 결합하면 1g 당 28,680 cal의 열을 발생시킨다.
공기 중 연소시 2,300 도 씨까지 올라간다.
2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O

4. 착화 에너지가 작아서 정전기에 의해서 발화될 수 있다. (반응성이 높다)

 

5. 공기보다 빠르고 확산속도가 빠르다. (밀폐된 공간만 아니면 폭발할 위험성이 낮다)

6. 자연계에서는 물이나 석유처럼 다른 원소와 결합된 형태로 나타나기 때문에 순수한 수소를 얻으려면 에너지를 투입해야 한다.

영국의 물리학자 윌리업 그로브(William Grove)가 1938년에 물에 전기를 가하면 수소와 산소로 분리된다는 것을 알아냈다.

 

뿐만 아니라 수소와 산소의 화학반응을 역으로 이용해 전기를 만들어냈는데 수소연료전지가 이렇게 탄생하게 된다.

수소연료전지는 1950년대 후반 미국과 소련의 달과 화성 탐사 경쟁 속에서 더욱 발전하게 된다.

1965년 미국의 우주선 제미니 5호에 처음으로 사용된다.

 

수소와 산소를 결합하면 물이 생성되면서 동시에 전기를 만들게 된다.

우주에서 필요한 산소와 물 그리고 전기에너지를 만들어 사용하게 되는 것이다.

 

수소에너지를 발전기에 적용하면 연간 소나무 8,000그루를 심는만큼 이산화탄소 배출을 줄일 수도 있다.

현재 수소연료전지는 발전용, 건물용, 챠량용 중심으로 발전하고 있다.

 

더 나아가 앞으로는 선박, 항공기 등으로 확대될 것이다.

 

◈ 수소 연료 전지 원리 & 부산그린에너지
유튜브 연결 출처 : 과학쿠키

 

 

 

https://8miracles.tistory.com/34

산화 / 환원 정의, 반응성

 

수소 연료 전지에서 수소는 전기를 저장하고 운반하는 역할을 담당한다.

수소 연료 전지는 에너지 변화가 적어 발전효율이 높다는 것도 큰 장점이다.

수소에너지를 생산하는 방법에는 크게 4가지가 있다.

수증기 개질, 가스화, 부생수소, 전기분해

 

과학쿠키 영상에서 소개하고 있는 부산그린에너지에서는 천연가스를 개질하여 수소를 얻고 부생 되는 열은 지역난방에 사용하고 있다.

 

전 세계적으로 7천만 톤의 수소가 생산되고 있는데 이중 75%가 천연가스에서 추출되고 있다.

 

CH4(메테인)은 우리가 흔히 부르는 메탄가스이다.

 

분자식에서 알 수 있듯이 메탄 분자 1개에는 4개의 수소원자가 있다.

메탄에서 수소를 분리해내는 것은 다른 에너지 생산보다 이산화탄소 배출이 현저히 작지만 그래도 여전히 부산물로 이산화탄소가 발생한다는 것은 해결해야 할 문제점이다.

가장 친환경적인 방법은 전기분해이지만 상용화하기에는 비용적인 측면과 기술적인 측면에서 아직 연구해야 할 부분이 많다.

 

특히 우리나라는 에너지 자원 부족 국가이다. 그래서 수소경제를 채택한 가장 큰 이유 중에 하나가 우리도 에너지 자원 국가로서 입지를 가지게 된다는 것이다.

 

 

우리나라 수소에너지 분야 기술력은 세계 최강이라고 봐도 무방하다.

수소경제를 성공하기 위해서는 수소연료전지 분야뿐만 아니라 수소저장과 운반 그리고 충전시설 등 기반시설들도 아주 중요하다.

 

 

현재도 수소를 얻는 여러 가지 방법을 연구하고 있다.