메탄 열분해는 약 37.7kJ/몰의 수소를 생산하는데, 이는 41.4kJ/몰의 수소를 필요로 하는 증기 메탄 개질보다 에너지 집약적이며 물 증발에 필요한 에너지를 포함할 경우 최대 63.4kJ/몰의 에너지가 필요합니다. 메탄 열분해는 메탄을 수소와 고체 탄소로 분해하는 열분해 공정으로, 주로 촉매 없이 700°C 이상의 온도에서, 촉매를 사용하면 800°C 이상의 온도에서 발생합니다. 이 과정은 흡열 방식으로 진행되므로 주변에서 열을 흡수하여 진행됩니다.
메탄 열분해에 필요한 에너지는 주로 열분해 과정에서 물 증발이 없기 때문에 증기 메탄 개질에 필요한 에너지보다 낮습니다. 증기 개질에서는 물이 증기로 전환되므로 추가 에너지가 필요합니다. 이 추가 단계는 증기 개질에서 전체 에너지 수요를 63.4kJ/몰의 수소로 증가시킵니다.
메탄 열분해는 일반적으로 촉매 공정의 경우 800°C 이상, 열 공정의 경우 1000°C 이상의 고온에서 작동하며, 플라즈마 토치를 사용하는 일부 방법은 최대 2000°C까지 도달합니다. 이러한 고온은 메탄의 C-H 결합의 안정성을 극복하고 상당한 반응 속도와 메탄 전환을 달성하는 데 필요합니다.
고온에도 불구하고 메탄 열분해는 물 증발 없이 수소와 고체 탄소를 직접 생산하기 때문에 증기 개질보다 에너지 효율이 더 높은 것으로 알려져 있습니다. 또한 메탄 열분해는 재생 가능한 전기나 생산된 수소의 일부를 연소하는 등 사용되는 열원에 따라 이산화탄소 배출량을 최대 85% 이상 크게 줄일 수 있습니다. 따라서 메탄 열분해는 증기 개질과 같은 기존 방식에 비해 온실가스 배출량이 적은 수소 생산의 유망한 대안이 될 수 있습니다.
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