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TNO – 획기적인 전해조 개발: 필요한 이리듐이 200배 적습니다.

태양과 바람의 전기를 이용해 전기분해를 통해 생산되는 그린수소는 에너지 전환에 중요한 역할을 합니다. 이리듐은 일반적으로 사용되는 양성자 교환막(PEM) 기술을 사용하는 전해조에 현재 필수적인 희소 물질입니다.

TNO의 연구원들은 현재 전해조 세대의 25%~46% 성능을 이미 달성할 수 있는 이리듐을 200배 적게 필요로 하는 방법을 최초로 개발했습니다. 이 방법에 대해 특허가 출원되었습니다.

레나르트 반 데르 부르크, TNO 전문가는 다음과 같이 말했습니다.

2020년 300메가와트에서 2030년 수십 기가와트까지 성장할 것으로 예상되는 녹색수소의 성장에는 반전이 있습니다.

“이는 전해조 건설에 필요한 희소한 이리듐에 대한 수요가 비례적으로 증가한다는 것을 의미합니다.”

이전 TNO 연구에서는 희소 자원, 특히 이리듐과 백금의 가용성이 극도로 제한되어 전기분해의 규모 확대가 방해받을 수 있음이 밝혀졌습니다. 10년 후에는 이리듐에 대한 수요가 가용성을 훨씬 초과할 것입니다. 더욱이 우리는 모든 위험을 수반하는 배송을 위해 소수의 국가 그룹에 의존하고 있습니다.'

기술적 혁신

우리가 이미 현재 전해조 성능의 평균 1/3을 달성하면서 필요한 이리듐을 200배로 줄이고 있다는 사실은 기술적 혁신입니다'라고 Van der Burg는 말합니다. 전기분해 전문 Petten 소재 Faraday Lab의 TNO 연구원들은 아인트호벤 홀스트 센터의 동료들과 협력했습니다.

TNO는 이전에 이곳에서 극도로 얇은 기능성 재료 층을 넓은 표면적에 적용하는 방법인 공간 원자층 증착(sALD) 기술을 개발했습니다. 이 기술은 차세대 TV, 태블릿, 스마트폰 디스플레이를 탄생시키기 위한 것이었습니다. 연구팀은 이제 이 기술을 전해조에도 적용할 수 있게 됐다.

"우리가 이미 현재 전해조 성능의 평균 1/3을 달성하면서 필요한 이리듐을 200배로 줄이고 있다는 사실은 기술적 혁신입니다.", Lennart van der Burg, 프로그램 및 비즈니스 개발자 TNO

안정성 입증

TNO는 지난 2년 동안 sALD 기술을 실험해 왔습니다. 연구원들은 현재 관례적인 방식으로 멤브레인 대신 티타늄의 다공성 수송층에 촉매 물질로 초박형 이리듐 층을 적용했습니다.

새로운 방법의 기능과 안정성은 다양한 실험실 테스트를 통해 입증되었습니다. 초기 스트레스 테스트 후에 성능 저하가 거의 발생하지 않았습니다. 게다가 전해조의 멤브레인에는 이리듐이 포함되어 있지 않아 재활용과 재사용이 더 쉽습니다.

확장이 필요함

TNO는 선도적인 산업 파트너 그룹과 함께 Voltachem 프로그램 내에서 이 유망한 기술을 실험실에서 실습으로 옮기기 위해 노력하고 있습니다. 이를 위해서는 실제 조건에서 기능을 입증하기 위해 방법을 파일럿 규모로 확장해야 합니다.

van der Burg는 “아직 거기에 도달하지 못했습니다”라고 경고합니다. “우리는 이 기술이 실험실에서 작동한다는 것을 보여줬지만, 수명, 효율성 및 대규모 생산 능력을 향상시키기 위해 계속해서 개발해야 합니다. 이전에 TNO와 기타 여러 유럽 지식 연구소에서는 이미 대규모 파일럿 프로젝트를 수행할 때 부족한 재료의 사용에 대한 요구 사항 설정을 요청했습니다.”

“2030년에는 이 기술을 대규모로 적용하는 것이 가능해야 합니다. 올해 유럽의 전기분해 용량 목표는 40GW로 설정되어 있으며, 이는 훨씬 적은 양의 희소 물질을 사용하는 것입니다.'

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획기적인 전해조 개발: 이리듐 필요량을 200배 줄임, 2022년 10월 24일