MIT 연구원들은 물과 햇빛이 녹색 수소와 같다고 말합니다.

CChatGPT8
8 Min Read

[ad_1]

가입 CleanTechnica의 일일 뉴스 업데이트 이메일로. 또는 Google 뉴스에서 우리를 팔로우하세요!


요즘 뉴스에 수소가 많이 나오네요. 미국 정부는 방금 발표했습니다. 70억 달러 규모의 이니셔티브 깨끗한 수소에 대한 접근 속도를 높이도록 설계되었습니다. 옹호자들은 물에 강한 전류를 흘려 물을 수소와 산소라는 성분으로 분리할 수 있다고 말합니다. 그들이 옳습니다. 그 과정은 효과가 있지만 대량의 수소를 생산하려면 엄청난 양의 전기가 필요합니다.

지지자들은 잉여 재생 에너지를 사용하여 전해조에 전력을 공급할 수 있다고 말하며 행복한 표정을 짓습니다. 그들은 초과 에너지를 나중에 사용하기 위해 저장하는 등 다른 용도로 사용할 수 있다는 사실을 완전히 간과합니다. 그들은 또한 우리가 재생 가능 에너지로 세계의 모든 에너지 수요를 충족시키는 방법의 약 10%에 불과하다는 사실을 무시합니다. 사람들이 새로운 용도를 찾을 만큼 풍부해지기까지는 오랜 시간이 걸릴 것입니다. 계량하기에는 너무 저렴한 전기의 시대가 다가오고 있지만 아직 오지도 않았고 조만간 오지도 않을 것입니다.

MIT와 수소

MIT 수소 원자로

신용: MIT 뉴스

MIT 연구진 해결책이 있다고 말합니다. 그들은 햇빛만을 사용하여 물을 수소와 산소로 분리하는 기차와 같은 반응기 시스템을 발명했다고 주장합니다. 이 시스템은 태양열을 이용하여 물을 직접 분해하고 수소를 생성합니다. 수소는 장거리 트럭, 선박, 비행기에 동력을 공급하는 동시에 온실가스를 배출하지 않는 청정 연료입니다. 연구자들은 이것을 “태양열화학수소” 또는 STCH라고 부른다.

STCH는 수소 생산을 추진하기 위해 재생 가능한 태양 에너지에 전적으로 의존하기 때문에 배출이 전혀 없는 대안을 제공합니다. 그러나 지금까지 기존 STCH 설계는 제한된 효율성으로 인해 어려움을 겪었습니다. 들어오는 햇빛의 약 7%만이 수소를 만드는 데 사용됩니다.

MIT 연구팀은 최신 디자인이 그들이 찾고 있던 돌파구가 될 수 있다고 말합니다. 그들은 새로운 원자로 열차를 사용하여 태양열의 최대 40%를 활용하여 수소를 생성할 수 있다고 추정합니다. 이러한 효율성 증가는 시스템의 전체 비용을 낮추고 STCH를 다양한 산업의 탈탄소화에 도움이 되는 잠재적으로 확장 가능하고 저렴한 옵션으로 만들 것입니다.

“우리는 수소를 미래의 연료로 생각하고 있으며, 이를 저렴하고 대규모로 생성할 필요가 있습니다.”라고 MIT 기계공학과의 Ronald C. Crane 교수이자 본 연구의 리더인 Ahmed Ghoniem은 말했습니다. 연구팀. “우리는 2030년까지 킬로그램당 1달러로 녹색 수소를 만드는 에너지부의 목표를 달성하려고 노력하고 있습니다. 경제성을 개선하려면 효율성을 높이고 우리가 수집한 태양 에너지의 대부분이 수소 생산에 사용되도록 해야 합니다.”

아이디어는 이 시스템이 거울을 사용하여 햇빛을 모아서 중앙 수신 타워로 반사하는 집중형 태양열 발전소와 같은 기존 태양열 공급원과 짝을 이룬다는 것입니다. 그런 다음 STCH 시스템은 수신기의 열을 흡수하여 물을 분해하여 수소를 생성하도록 지시합니다. 이 과정은 열 대신 전기를 사용하여 물을 분해하는 전기 분해와 매우 다릅니다.

2단계 열화학 반응

개념적 STCH 시스템의 핵심은 2단계 열화학 반응입니다. 첫 번째 단계에서는 증기 형태의 물이 금속에 노출됩니다. 이로 인해 금속이 증기에서 산소를 빼앗아 수소가 남게 됩니다. 이 금속 “산화”는 물이 있을 때 철이 녹스는 것과 유사하지만 훨씬 더 빠르게 발생합니다. 수소가 분리되면 산화된(또는 녹슨) 금속을 진공에서 재가열하여 녹이 발생하는 과정을 역전시키고 금속을 재생시키는 역할을 합니다. 산소가 제거되면 금속을 냉각하고 다시 증기에 노출시켜 더 많은 수소를 생산할 수 있습니다. 이 과정은 수백 번 반복될 수 있습니다.

MIT 연구원들은 원형 트랙에서 작동하는 상자 모양의 원자로 열차와 유사한 그들의 시스템이 공정을 최적화할 것이라고 말합니다. 실제로 트랙은 CSP 타워와 같은 태양열 소스 주위에 설정됩니다. 각 원자로는 먼저 최대 섭씨 1,500도에 달하는 태양열에 노출되는 뜨거운 스테이션을 통과하게 됩니다. 이 극심한 열은 각 반응기 내부의 금속에서 산소를 효과적으로 끌어낼 것입니다.

그러면 금속은 “환원된” 상태가 되어 증기에서 산소를 흡수할 준비가 됩니다. 이를 위해 원자로는 약 1,000°C 온도의 더 차가운 스테이션으로 이동하여 증기에 노출되어 수소를 생산하게 됩니다. 다른 유사한 STCH 개념은 심각한 장애물에 직면했습니다. 즉, 냉각될 때 환원 원자로에서 방출되는 열을 어떻게 처리해야 할까요? 이 열을 회수하고 재사용하지 않으면 시스템 효율성이 너무 낮아 실용적이지 않습니다.

두 번째 과제는 금속이 녹을 제거할 수 있는 에너지 효율적인 진공을 만드는 것과 관련이 있습니다. 일부 프로토타입은 기계식 펌프를 사용하여 진공을 생성하지만 펌프는 대규모 수소 생산에 너무 에너지 집약적이고 비용이 많이 듭니다.

청정 수소 및 에너지 효율성

MIT 설계에는 여러 가지 에너지 절약 해결 방법이 포함되어 있습니다. 첫째, 시스템에서 빠져나올 대부분의 열을 회수하기 위해 원형 트랙의 반대편에 있는 원자로는 열복사를 통해 열을 교환할 수 있습니다. 즉, 뜨거운 원자로는 냉각되고 차가운 원자로는 가열되어 내부에 열이 유지됩니다. 시스템.

둘째, 그들은 첫 번째 열차 주위를 돌면서 반대 방향으로 움직이는 또 다른 원자로 세트를 추가했습니다. 이 원자로의 외부 트레인은 더 낮은 온도에서 작동하며 에너지를 많이 소비하는 기계식 펌프 없이도 더 뜨거운 내부 트레인에서 산소를 배출하는 데 사용됩니다. 두 원자로 열차는 연속적으로 작동하여 순수한 수소와 산소의 별도 흐름을 생성합니다.

이 시점에서 이것은 모두 이론적인 것입니다. 개념적 설계에 대한 상세한 시뮬레이션에서 팀은 이전 설계에서 입증된 것처럼 태양열 열화학 수소 생산 효율을 7%에서 40%로 크게 향상시킬 수 있음을 발견했습니다.

“우리는 비용을 최소화하기 위해 시스템의 모든 에너지와 이를 사용하는 방법을 생각해야 합니다.”라고 Ghoniem은 말합니다. “이 디자인을 통해 우리는 모든 것이 태양에서 나오는 열로 전력을 공급받을 수 있다는 사실을 발견했습니다. 태양열의 40%를 사용하여 수소를 생산할 수 있습니다.”

이번 연구에는 참여하지 않았지만 애리조나 주립대학교 화학공학과 조교수인 크리스토퍼 무히크(Christopher Muhich)는 “이것이 실현된다면 연중무휴 24시간 내내 수소 생산을 가능하게 함으로써 우리의 에너지 미래를 극적으로 변화시킬 수 있을 것”이라고 말했습니다. “수소를 만드는 능력은 햇빛으로부터 액체 연료를 생산하는 핵심입니다.”

내년에 연구원들은 시스템의 프로토타입을 구축하고 DOE 집중형 태양광 발전 시설에서 테스트할 예정입니다. 에너지부는 현재 이 프로젝트에 자금을 지원하고 있습니다. Patankar는 “완전히 구현되면 이 시스템은 태양광 필드 중앙에 있는 작은 건물에 수용될 것입니다.”라고 설명합니다. “건물 내부에는 각각 약 50개의 원자로를 갖춘 하나 이상의 열차가 있을 수 있습니다. 그리고 우리는 이것이 컨베이어 벨트에 반응기를 추가하여 수소 생산 규모를 늘릴 수 있는 모듈형 시스템이 될 수 있다고 생각합니다.”

테이크아웃

한 일반 독자가 다음과 같은 댓글을 달았습니다. 최근 수소 이야기 이렇게 하면 “수소는 변장한 NG입니다. 화석 연료 트로이 목마, 그 이상은 아닙니다. 시간과 자원이 완전히 낭비됩니다.” 우리는 주위에 모인 우리 중 많은 사람들이 클린테크니카 허브 주스 바는 매일 같은 것을 믿습니다.

하지만 이 이야기는 좀 다른 느낌을 줍니다. 깨끗한 수소가 필요하다 여러 산업의 탈탄소화 전 세계 탄소 배출에 큰 기여를 하는 물질입니다. 특히 제강. 수소를 생산하는 데에도 사용될 수 있습니다. 깨끗한 연소 연료 오늘날 세계가 운송 장치에 전력을 공급하기 위해 의존하는 장치를 대체하는 것입니다.

수소를 취급하고 운송하는 데에는 상당한 어려움이 따른다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 그리고 메탄가스 파이프라인에 일부를 추가하여 기후를 죽이는 제품이 예전보다 1~2% 더 깨끗하다는 터무니없고 터무니없는 주장을 하기를 원하는 메탄가스 업계와 같은 사기꾼들이 있습니다.

탈탄소화된 세계에는 저렴하고 깨끗한 수소 공급원이 필요합니다. MIT의 매우 똑똑한 사람들의 이 아이디어가 실제로 우리를 거기에 이르게 할 수도 있습니다.


CleanTechnica에 대한 팁이 있나요? 광고하고 싶나요? CleanTech Talk 팟캐스트에 게스트를 추천하고 싶으신가요? 여기로 문의하세요.


EV 집착 데일리!

https://www.youtube.com/watch?v=videoseries



나는 유료화를 좋아하지 않습니다. 당신은 유료화를 좋아하지 않습니다. 페이월을 좋아하는 사람은 누구인가요? CleanTechnica에서는 한동안 제한된 페이월을 구현했지만 항상 잘못된 느낌을 받았고 무엇을 뒤에 두어야 할지 결정하기가 항상 어려웠습니다. 이론적으로 가장 독점적이고 최고의 콘텐츠는 유료화를 통해 제공됩니다. 그런데 읽는 사람이 적어졌어요!! 그래서 우리는 여기 CleanTechnica에서 페이월을 완전히 없애기로 결정했습니다. 하지만…

다른 미디어 회사와 마찬가지로 독자 지원이 필요합니다! 당신이 우리를 지원한다면, 매달 조금씩이라도 돈을 모아주세요 우리 팀이 하루에 15개의 청정 기술 스토리를 작성, 편집 및 게시할 수 있도록 도와주세요!

감사합니다!


2023년, 2024년, 2030년 Tesla 판매량


광고




CleanTechnica는 제휴사 링크를 사용합니다. 우리의 정책을 확인하세요 여기.

Share this Article
Leave a comment

답글 남기기

이메일 주소는 공개되지 않습니다. 필수 필드는 *로 표시됩니다