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수전해 시스템에 적용 가능한 전해질막 연구 개발 동향
Research and Development Trend of Electrolyte Membrane Applicable to Water Electrolysis System 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.30 no.4, 2019년, pp.389 - 398  

임광섭 (경상대학교 나노신소재 융합공학과) ,  손태양 (경상대학교 나노신소재 융합공학과) ,  김기현 (경상대학교 나노신소재 융합공학과) ,  김정 (인천대학교 에너지화학공학과) ,  남상용 (경상대학교 나노신소재 융합공학과)

초록
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수소에너지는 화석연료의 사용으로 인해 나타나는 기후변화의 문제를 해결할 수 있는 방안일 뿐 아니라 산업용 전력 생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지로 인식되고 있다. 수소제조 방법 중 물의 전기분해를 이용한 방법이 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있으며, 수소를 물로부터 직접 제조하는 방법은 화석연료 이용 제조 방법과 비교하여 보았을 때 지구환경 오염물질인 메탄, 이산화탄소 등의 배출이 없다. 본 총설은 수소제조 방법 중 하나인 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(alkaline water electrolysis, AWE), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis, PEMWE)에 대해서 분석하고 최근 연구 중인 탄화수소 전해질막의 동향 및 전해질막의 문제점인 크로스오버현상에 대해 설명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Hydrogen energy is not only a solution to climate change problems caused by the use of fossil fuels, but also as an alternative source for the industrial power generation and automotive fuel. Among hydrogen production methods, electrolysis of water is considered to be one of the most efficient and p...

주제어

#Hydrogen   #Water electrolysis   #Alkaline water electrolysis   #Polymer electrolyte membrane water electrolysis   #Crossover  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 총설에서는 수전해 시스템의 종류에 대해 파악한 후 구동조건에서의 장점을 갖고 있는 고분자전해질막 수전해 시스템의 기술개발 동향과 고분자전해질막 수전해에 응용되는 이온교환 고분자전해질막에 대해 소개하고자 한다. 아울러 최근에 연구되고 있는 알칼리 전해질막기반 수전해용 음이온 교환 막에 대해서도 간략히 소개하고자 한다.
  • 따라서 본 총설에서는 수전해 시스템의 종류에 대해 파악한 후 구동조건에서의 장점을 갖고 있는 고분자전해질막 수전해 시스템의 기술개발 동향과 고분자전해질막 수전해에 응용되는 이온교환 고분자전해질막에 대해 소개하고자 한다. 아울러 최근에 연구되고 있는 알칼리 전해질막기반 수전해용 음이온 교환 막에 대해서도 간략히 소개하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
6대 기후변화대응기술은 무엇인가? 이러한 기후변화를 방지하기 위하여 Table 1에서 보는 바와 같이 세계적으로 온실가스 감축을 목표로 하는 기후변화 대응 정책이 활발히 진행되고 있으며, 우리나라에서는 2015년 파리협약 이후에 6대 기후변화대응기술을 전정하여 집중적인 연구가 이루어지고 있다. 6대 기후변화대응기술로는 태양전지, 바이오에너지, 이차전지, 전력 IT, CCS, 연료전지 기술이 있으며 태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 기술로서 최근까지 태양전지 기술 개발 방향은 발전 단가를 낮추는 저가형 태양전지 개발 연구와 변환 효율을 높이는 고효율 태양전지 개발 연구가 진행되고 있다[5]. 바이오에너지는 광합성에 의하여 생성되는 유기물과 유기물을 소비하여 발생하는 모든 바이오매스를 활용하여 생성되는 에너지로써 바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오오일, 바이오수소, 바이오가스 등으로 분류되며 특히, 바이오에탄올과 바이오디젤은 친환경적 특성과 수송연료로 즉시 사용할 수 있는 특성으로 인해 다른 바이오에너지에 비하여 경제성과 에너지 효율측면에서 성장가능성이 가장 크다[6].
태양전지 기술 개발 방향은 어떻게 진행되고 있는가? 이러한 기후변화를 방지하기 위하여 Table 1에서 보는 바와 같이 세계적으로 온실가스 감축을 목표로 하는 기후변화 대응 정책이 활발히 진행되고 있으며, 우리나라에서는 2015년 파리협약 이후에 6대 기후변화대응기술을 전정하여 집중적인 연구가 이루어지고 있다. 6대 기후변화대응기술로는 태양전지, 바이오에너지, 이차전지, 전력 IT, CCS, 연료전지 기술이 있으며 태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 기술로서 최근까지 태양전지 기술 개발 방향은 발전 단가를 낮추는 저가형 태양전지 개발 연구와 변환 효율을 높이는 고효율 태양전지 개발 연구가 진행되고 있다[5]. 바이오에너지는 광합성에 의하여 생성되는 유기물과 유기물을 소비하여 발생하는 모든 바이오매스를 활용하여 생성되는 에너지로써 바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오오일, 바이오수소, 바이오가스 등으로 분류되며 특히, 바이오에탄올과 바이오디젤은 친환경적 특성과 수송연료로 즉시 사용할 수 있는 특성으로 인해 다른 바이오에너지에 비하여 경제성과 에너지 효율측면에서 성장가능성이 가장 크다[6].
알칼리형 수전해의 단점은 무엇인가? 9% 정도로 조금 낮은 편이다. 또한 빠른 시간 내에 수소 생산을 위해서 필수적인 고압 구동 조건에서 구동이 불가능한 단점이 있다[15-17]. 알칼리형 수전해와 다르게 고압에서 구동이 가능한 고분자전해질막 수전해는 Figure 1의 (b)에서와 같이 양성자(H+)를 이동시켜 수전해 반응을 유도하기 때문에 양이온교환막을 주로 사용하며 양이온 교환막을 전해질로 이용하여 물을 전기분해하는 방법이다.
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