열분해를 통한 수소 생산은 주로 산소가 없는 상태에서 바이오매스나 메탄을 열분해하여 수소가스를 생성하는 방식입니다.
이 과정은 바이오매스와 같은 재생 가능한 자원을 활용하거나 메탄을 사용할 때 탄소 발자국을 줄일 수 있기 때문에 지속 가능한 에너지 생산에 매우 중요합니다.
5가지 주요 단계 설명
1. 바이오매스 열분해
바이오매스 열분해에서는 사탕수수 사탕수수, 밀짚, 왕겨와 같은 물질을 산소가 없는 상태에서 가열합니다.
이 과정에서 바이오매스는 휘발성 기체와 액체 제품으로 분해됩니다.
휘발성 성분에는 수소가 포함되며, 이 수소는 추가 처리를 거칩니다.
예를 들어 열분해와 증기 개질을 포함하는 2단계 공정이 연구되었는데, 후자의 단계에서는 10wt% Ni-돌로마이트와 같은 촉매를 사용하여 수소 수율을 향상시킵니다.
2. 메탄 열분해
메탄 열분해는 천연가스의 주성분인 메탄(CH₄)의 열분해를 포함합니다.
이 과정에서 열 에너지를 가해 탄소와 수소 사이의 화학 결합을 끊어 수소 기체와 고체 탄소를 생성합니다.
메탄 열분해는 CO₂를 생성하는 다른 방법과 달리 CO₂를 배출하지 않으므로 더 깨끗한 수소 생산 방법입니다.
고체 탄소 부산물은 철강 첨가제, 자동차 타이어용 필러, 토양 개량제 등 다양한 산업에 활용되어 공정의 지속 가능성을 높일 수 있습니다.
3. 수소 정제를 위한 추가 단계
공급원(바이오매스 또는 메탄)에 관계없이 열분해 공정에서는 수소를 정제하기 위해 추가 단계가 필요한 경우가 많습니다.
여기에는 일반적으로 일산화탄소(CO)가 증기와 반응하여 이산화탄소(CO₂)와 더 많은 수소(H₂)를 형성하는 시프트 반응이 포함됩니다.
그런 다음 수소를 분리하고 정제하여 다양한 용도에 적합한 고순도 수소를 얻습니다.
4. 지속 가능성 및 청정 에너지
열분해는 바이오매스와 메탄에서 수소를 생산하는 유망한 방법으로, 지속 가능하고 비교적 깨끗한 수소 생산 방식을 제공합니다.
이는 보다 지속 가능한 에너지 시스템으로 전환하는 데 있어 매우 중요한 요소입니다.
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