수소 생산의 상업적 방법
수소 생산은 암모니아 생산에서 연료 전지에 이르는 응용 분야의 글로벌 에너지 환경의 중요한 요소입니다. 수많은 방법이 존재하지만 다음은 가장 상업적으로 널리 퍼져 있습니다.
1. 증기 메탄 개혁 (SMR) :
* 과정 : 이것은 글로벌 수소 생산의 75% 이상을 차지하는 가장 널리 사용되는 방법입니다. 천연 가스 (주로 메탄)는 니켈 촉매의 존재하에 고온 (700-1000 ° C)에서 증기와 반응합니다.
* 화학 반응 : CH4 + H2O → CO + 3H2
* 장점 : 고효율, 저렴한 비용, 쉽게 이용 가능한 공급 원료.
* 단점 : 높은 CO2 배출은 상당한 에너지 입력이 필요합니다.
2. 부분 산화 :
* 과정 : SMR과 유사하지만 증기 대신 산소를 사용합니다. 반응은 촉매와 함께 낮은 온도 (800-1000 ° C)에서 발생합니다.
* 화학 반응 : 2CH4 + O2 → 2CO + 4H2
* 장점 : SMR보다 더 효율적으로 무거운 탄화수소를 활용할 수 있습니다.
* 단점 : 순수한 산소가 필요하고 CO2 및 NOX 배출량을 생성합니다.
3. 석탄 가스화 :
* 과정 : 석탄은 합성 가스 혼합물 (CO 및 H2)을 생성하기 위해 고온 (1000-1400 ° C)에서 증기 및 산소와 반응합니다.
* 장점 : 쉽게 구할 수 있고 풍부한 연료 공급원을 사용합니다.
* 단점 : SMR에 비해 높은 CO2 배출, 복잡한 공정, 더 낮은 효율.
4. 전기 분해 :
* 과정 : 전기를 사용하여 수 분자를 수소와 산소로 분할합니다.
* 화학 반응 : 2H2O → 2H2 + O2
* 장점 : CO2 배출이 0 인 "녹색"수소를 생산하며 재생 가능 에너지 원으로 전원을 공급할 수 있습니다.
* 단점 : 현재 화석 연료 기반 방법보다 더 비싼 고 에너지 소비.
5. 바이오 가스 개혁 :
* 과정 : 혐기성 소화를 통해 유기 폐기물에서 생산 된 바이오 가스 (주로 메탄)를 활용합니다. SMR 및 부분 산화와 유사한 공정이 적용됩니다.
* 장점 : 온실 가스 배출량을 줄이고 재생 가능한 자원을 활용합니다.
* 단점 : 바이오 가스의 가용성에 따라 다른 방법과 비교하여 소규모 생산.
6. 기타 신흥 기술 :
* 광촉매 물 분할 : 햇빛을 사용하여 물을 수소와 산소로 직접 분할합니다.
* 열 화학 물 분할 : 고온 열을 사용하여 물 분자를 분해합니다.
* 혈장 개혁 : 혈장을 사용하여 탄화수소를 분해하고 수소를 생산합니다.
이러한 방법은 효율성, 비용 및 환경 영향 측면에서 다양합니다. 생산 방법의 선택은 공급 원료의 가용성, 에너지 가격 및 환경 규정과 같은 요소에 따라 다릅니다.
수소에 대한 수요가 증가함에 따라 연구 개발은 수소 생산의 효율성과 지속 가능성을 향상시키는 데 중점을 둡니다. 여기에는 전기 분해의 효율성 증가, IT 전원을 공급하기위한 새로운 재생 가능 에너지 원을 탐색하며 화석 연료 기반 방법으로부터 CO2 배출을 완화하기위한 탄소 포획 및 저장 기술을 개발하는 것이 포함됩니다.
