세계 최초의 직접 공기 전해조로 습기로부터 수소 생성

호주 연구자들은 다른 담수 공급원 없이도 지구상 어디에서나 공기 중에서 직접 수소를 전기분해하는 방법을 개발하고 테스트했습니다. 직접 공기 전해조(DAE)는 대기 중 수분을 흡수하여 "뼈가 건조한" 4% 습도까지 변환합니다.

이러한 기계는 청정 에너지 수출국으로서의 야망과 막대한 태양 에너지 잠재력을 갖고 있지만 광범위한 가뭄 조건과 깨끗한 물에 대한 제한된 접근을 갖고 있는 호주와 같은 국가와 특히 관련이 있을 수 있습니다. 수소 생산과 물 공급의 필요성을 분리하면 녹색 수소를 선적할 수 있는 어느 곳에서나 생산할 수 있습니다. 물 부족과 태양 에너지 잠재력이 종종 함께 작용하기 때문에 이는 아프리카 대부분에 도움이 될 수 있습니다. , 아시아, 인도, 중동도 마찬가지입니다.

Melbourne University의 화학 엔지니어들은 양극과 음극 역할을 하는 두 개의 평판이 있는 전해조라는 간단한 디자인을 고안했습니다. 두 판 사이에는 다공성 재료(예: 멜라민 스폰지 또는 소결 유리 폼)가 끼워져 있습니다. 이 매체는 공기 중의 수분을 자연적으로 흡수할 수 있는 화학물질인 흡습성 이온 용액에 담겨 있습니다.

에너지원에 연결하고 공기에 노출시키면 음극에서 수소가 방출되기 시작하고 양극에서 산소가 방출되기 시작합니다. 아주 간단합니다. 연구원들은 수소가 공기에서 직접 추출된 것은 이번이 처음이라고 믿고 있으며, 앨리스 스프링스와 같은 호주 레드 센터의 건조한 지역에서도 습도가 약 20%인 경향이 있는 4%의 습도까지 작동한다는 점에 주목했습니다.

연구원들은 다양한 흡습성 액체, 다공성 매체, 두께 및 기타 매개변수를 테스트하여 결국 약 95%의 패러데이 효율을 달성했습니다. 단행본 크기의 태양 전지판에 연결한 팀은 DAE가 음극 제곱미터(10.7평방피트)당 하루에 3.7입방미터(131입방피트)의 고순도 수소를 생성할 수 있음을 발견했습니다.

팀은 이 기술이 기술적으로나 구조적으로 실행 가능하고 유지 관리가 적다고 설명하며 다음 단계는 다양한 가혹한 조건과 온도에서 테스트하고 확장하는 것이라고 말했습니다.

"우리는 DAE를 5층 스택에서 1m2, 10m 등으로 확장하는 과정에 있습니다."라고 해당 논문의 수석 연구원인 Kevin Gang Li 박사는 말했습니다. "그리고 우리는 실험실에서 건조한 기후를 시뮬레이션할 수 있지만 그곳은 실제 사막이 아닙니다. 그래서 우리는 그것을 앨리스 스프링스로 가져가서 몇 주 동안 어떻게 진행되는지 보고 싶습니다."

이 연구는 Nature Communications 저널에 공개되어 있습니다.

출처: 멜버른 대학교