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수소에너지 장단점 친환경에너지 최종 대안이 될 수 있을까? 수소경제

2020. 7. 7. 21:26

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오늘은 주기율표 1번에 있는 원자를 가지고 만드는 에너지에 대해 설명해볼까합니다.

 

이 원소의 특징부터 설명할게요.

 

1번 기호에 맞게 원소들중에 가장 가볍습니다. 하나의 양성자와 전자로 구성이 되어있습니다.

 

우주의 75%가 수소로 이루어져 있다. 매우 풍부합니다. 또한 대부분의 별들 또는 플라즈마은 이원자로 구성이 되어있습니다.

 

수소는 산소 탄소 질소와 대부분의 금속들과 반응을 한다. 탄소-수소 결합 일반적인 석유나 메탄처럼 탄소 -수소 화합물인 유기 화확의 기본으로 두고있다. 산(H)끼가 많다(산 반응이다). 대기중에서는 H2인 상태로 있다.

 

수소에너지란?

수소 형태로 에너지를 저장을 합니다. 여러가지 방법으로 수소를 얻을 수 있는데 이게 화석연료들을 대체할 수 있는 미래의 청정에너지원이다.

 

화석연료 대신 수소를 쓰면 어떠한 장점이 있나?

-위에 말햇듯이 우주의 75%가 수소이기에 거의 무제한에 가까운 자원이 있다.

-수소가 타면 물이 되는데 이를 전기분해를 통해 다시 수소로 만들 수 있다.

이 식을 보면 수소랑 산소가 만나서 물이 나오고 또한 572kJ만큼의 열이 나온다.

 

이 뿐만 아니라 수소를 연소시켜도 산소와 결합해서 물로 변한다.

 

-탈때 오염물질이 배출이 되지 않는다. (대기중으로 CO2가 나오지 않는다)

 

-기존의 게솔린보다 낮은 온도에 보다 더 빠르게 탈 수 있다.

 

수소에너지의 단점

-담기가 매우 어렵다 (또한 단위체적당 부피가 커서 큰 탱크가 필요하다)

 

-기껏해서 탱크에 담아도 탱크의 금속(metal)이랑 반응을 해서 깨지기 쉽게한다.

 

-쉽게 폭발하고 안정성에 문제가 있다.

 

-에너지 캐리어이고 발전에서 있어서 비효율적이다.

 

-화석연료를 통해서 수소를 만들 수 있는데 이 방법일 경우 많은 공해물질을 배출한다.

 

 

수소경제

 

 

수소경제의 성패는 에너지 운반체로서의 수소가 궁극적으로 생산 분배, 저장 및 추진 시스템과 구성품에서 달성한 성능에 따라 갈려진다.

 

 

 

자동차 분야에서 우리는 100년보다 더 넘게 화석연료를 사용했다. 하지만 현재 수소경제적인 측면으로 보면 많은걸 극복해야한다.

 

성공적으로 이용을 하기 위해서는 동일한 가격으로 공급을 하고 성능이 뒤지지 않아야하고 운용비를 유지할 수 있어야한다.

 

수소연료전지 교통수단의 장점

 

1) 온실가스 방출을 줄이고 공해 물질을 줄인다

 

2)다양한 연료공급처를 가질 수 있다.

 

3)산유국에 의지하지 않아도 된다.

 

 

수소를 만들어내는 과정

일반적인 방법: 석탄을 가스화 하거나 천연가스의 과정을 통해서 부산물로써 얻을 수 있다.

 

전기 분해를 통해 만드는 경우

Oxygen gas (산소 가스) Hydrogen gas (수소가스)

 

 

전기를 가하면 왼쪽 음극(anode)에서는 산소 오른쪽 양극(cathode)에서는 수소가 나온다.

 

이렇게 분리를 시킬 수 있으며 오른쪽 노란 원 처럼 수소 가스만 따로 축출할 수 있다. 가장 간단하고 순수한 분자를 얻을 수 있다.

 

탄화수소방법: 석탄, 기름 같은거에서 H 원자만 떼내는 방법이다. (부분산화)

 

미래

바이오매스 &신재생에너지를 이용한 전기분해를 통해 수소를 만든다. 보다 더 많은 용량을 저장할 수 있는 장치가 개발이 되어야한다.

 

비젼!

자동차는 수소연료를 사용하고 수소 보급 시스템이 설립이 더 많아지고 대량으로 발생시킬 수 있는 시스템을 만든다. 탄소를 격리 저장을 할 수있어야한다.