오랫동안 물을 전기분해해 수소를 생산하는 방식은 높은 전력 소모와 높은 수소 생산 비용 등의 문제를 안고 있어 '궁극의 에너지'라 불리는 수소 에너지의 보급과 활용이 제한돼 왔다. 9월 18일, 기자들은 후난성 창사시 샹장 신구에서 Zijin Mining New Energy and New Materials Technology (Changsha) Co., Ltd.의 Liu Ying 박사팀과 남중국 공과대학 Chen Yu 교수팀이 세슘 원소를 함유한 새로운 물질을 개발했다는 사실을 알게 되었습니다. 이는 전통적인 수소 생산 기술에 비해 수소 생산을 위한 고체 산화물 전기분해의 수소 생산 속도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 고효율, 저에너지 소비로 수소에너지 생산의 새로운 길을 제시할 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 국제 에너지 저널 'American Chemical Society Energy Letters'에 최근 게재됐다.
가장 깨끗한 수소 생산 기술이자 에너지 저장 형태인 수소 생산을 위한 물의 전기분해는 높은 전력 소모와 높은 수소 생산 비용으로 인해 1%에 불과합니다. 물의 전기분해를 통해 수소 생산 비용을 줄이는 방법은 업계가 직면한 주요 과제이자 진정한 탄소 제로 에너지 전환을 달성하는 열쇠입니다.
Liu Ying 팀은 Zijin Mining의 루비듐, 세슘 및 기타 자원 이점을 새로운 에너지 분야에 적용하는 데 중점을 두고 있습니다. 그는 루비듐과 세슘이 강한 화학적 활성과 우수한 광전효과 특성을 갖고 있으며, 물을 전기분해해 수소를 생산하는 과정에서 이러한 특성을 발휘할 것으로 기대된다고 제안했다. 프로젝트 팀은 남중국 공과대학 Chen Yu 교수 팀과 협력하여 반복적인 비교와 시도를 통해 새로운 복합 재료를 합성했습니다. 실험 결과, 이 새로운 세슘 첨가 전극 물질은 매우 높은 전기화학적 반응성을 나타내어 중저온 환경에서 전기분해 공정을 운영할 수 있게 하고, 전기화학적 성능과 전해수소 생산의 안정성을 크게 향상시켜 운영 비용을 크게 절감하는 것으로 나타났습니다.
"알칼리 및 양성자막 전해전지 등 기존 전해수소 생산 기술의 일반적인 전류밀도는 제곱센티미터당 0.5~1.5암페어인데, 테스트 결과 제곱센티미터당 2.85암페어로 높아졌다. 전해전지 재료의 소비 및 생산비용을 대폭 절감하고, 사용수명을 연장하며, 효율적인 수소에너지 생산을 가속화하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다." 류잉이 말했다. 동시에 그는 Zijin Mining이 소유한 후난성 Daoxian현에 위치한 Xiangyuan 경암 리튬 다금속 광산의 관련 산화 루비듐이 490,000톤, 관련 산화 세슘이 8,000톤이라고 말했습니다. 본 연구결과가 널리 응용될 수 있다면 루비듐과 세슘 소금속자원의 활용문제를 효과적으로 해결할 수 있을 것이다.
보고서에 따르면 앞으로 Zijin Changsha New Energy Technology Co., Ltd.는 물 전기 분해를 통한 수소 생산에서 루비듐 테스트와 페로브스카이트 태양 전지에 루비듐과 세슘을 적용하는 방법을 추가로 연구할 예정입니다.