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수소 생산을 위한 물 전기분해 이해 및 기술동향

Understanding Underlying Processes of Water Electrolysis

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.19 no.4, 2008년, pp.357 - 365  

이재영 (광주과학기술원 환경공학과 Ertl 연구실) ,  이영미 (광주과학기술원 환경공학과 Ertl 연구실) ,  엄성현 (광주과학기술원 환경공학과 Ertl 연구실)

초록
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현재 수소에너지는 화석연료의 고갈과 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 가능성 있는 자원으로 그 중요성은 점점 커지고 있으며 지금까지 비 화석연료로부터 수소를 생산하는 방법 중에서 관심을 받는 기술은 물 전기분해이다. 물 전기분해는 전기에너지를 이용하여 무한정한 원료인 물로부터 고순도의 수소와 산소를 생산할 수 있는 친환경적인 방법이다. 본 총설에서는 물 전기화학반응의 기본원리와 종류, 최근 국내외 기술 개발현황과 발전가능성에 대해서 기술하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Hydrogen energy becomes more attractive in that it can resolve the exhaustion of fossil fuels and their environmental problems. Until now, water electrolysis has been a interesting technique to produce hydrogen from non-fossil fuels. In principle, water electrolysis is an environmentally friendly te...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • Figure 12는 알카라인 전기분해법, PEM 전기분해법, 고온수증기 전기분해법과 신 재생에너지로 생성된 전력를 이용하여 물 전기분해를 통해 수소를 생성하고, 연료전지로부터 발생된 전력을 이용할 수 있는 에너지 시스템으로 분류하여 비교하였다. 한국의 경우는 PEM 전기분해법보다 알카라인 전기분해법의 특허가 더 많았으며, 일본과 미국의 경우는 PEM 전기분해법에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있는 것을 알 수 있었다.

이론/모형

  • 특허분석은 WIPS 특허분석서비스를 이용하였다. 출원일을 기준으로 2000년 이후에 등록된 특허에 한하여 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 가장 많이 이용되는 수소의 제조기술은 무엇인가? 따라서 미국 ․ 일본⋅독일을 비롯한 기술선진국들은 21세기 에너지문제와 환경문제를 한꺼번에 해결할 수 있는 거의 유일한 대안으로 수소에너지 기술의 연구에 심혈을 기울여 왔으며, 이미 상당한 성과를 거두고 있다. Figure 1에 나타내듯이 현재 가장 많이 이용되는 수소의 제조기술은 화석연료를 개질하는 것이다. 하지만 여전히 화석연료를 사용한다는 점에서 자원고갈의 문제를 해결할 수 없다.
물 전기분해의 특징은 무엇인가? 물 전기분해는 가장 간단하면서도 신뢰성이 높고 대량생산이 용이하며, 고순도의 수소를 얻을 수 있다. 고순도의 수소는 연료전지기기 작동 시 내구성을 증가시키고, 환경오염물질을 발생시키지 않는다.
현재 화석연료를 개질하는 수소의 제조기술의 한계는 무엇인가? Figure 1에 나타내듯이 현재 가장 많이 이용되는 수소의 제조기술은 화석연료를 개질하는 것이다. 하지만 여전히 화석연료를 사용한다는 점에서 자원고갈의 문제를 해결할 수 없다. 그러므로 궁극적으로 무한정인 물과 유기물질을 원료로 하는 재생가능 에너지원으로부터 얻는 방법에 초점을 맞춰야 한다.
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참고문헌 (34)

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  31. U.S. Patent (미국특허) : US7381313, US7351316, US7331179, US7326329, US7261874, US7258779, US7247950, US7241522, US7241522 US7146918, US71408777, US7100542, US7048839, US7005075, US6977120, US6890419, US6841046, US7323089, US6740436, US6630061 

  32. EU Patent (유럽특허, EP) : 1570110, 1397583, 1303028, 1240274, 1264008, 1240274 

  33. J. Turner, G. Sverdrup, M. K. Mann, P. C. Maness, B. Kroposki, M. Ghirardi, R. J. Evans, and D. Blake, Int. J. Energy Res., 32, 379 (2008) 

  34. T. M. Maloney, Proton Energy Systems, An Electrolysis-Based Pathway Towards Hydrogen Fueling, IEEE Conference (2005) 

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