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그린 수소 양이온 교환막(PEM) 수전해를 위한 솔루션양이온 교환막(PEM) 수전해는 주요 그린 수소 생산 수단입니다. 그러나 일반적으로 증기 메탄 개질을 통해 생산되는 수소와 경쟁할 수 있는 확장 가능하고 비용 효율적인 PEM 전기분해는 값비싼 이리듐 기반 촉매를 필요로 하는 고가의 기술이어서 오랫동안 실현되지 못했습니다.
현재 개발 중인 3M™ 나노구조 이리듐 촉매*을 사용하면 PEM 전해조에서 비용을 절감할 수 있습니다. 10그램당 연간 10톤의 수소를 생산하고, 증기 개질 방식을 통해서 배출되는 연간 100톤의 CO₂ 를 감소 시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 이리듐 사용량를 줄이고 시스템 비용을 절감하여 전해조 효율 및 수명 요건을 충족할 수 있도록 도와드립니다.
미국 에너지부(DOE)의 지원을 받아 3M이 개발하는 이리듐 촉매는 고객분들께서 PEM 수전해 개발의 어려움을 극복하고 그린 수소 생산의 확대를 선도하는데 도움을 드릴 수 있습니다.
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알카라인 수전해를 위한 유체 관리 솔루션알카라인 수전해는 정밀도가 관건입니다. 알카라인 수전해를 통하여, 효율성을 극대화하고 비용을 관리하여, 그린 수소를 경제적으로 생산하려면 온도, 유량 및 전해질 농도가 제어되어야 합니다. 이를 위해서는 안정적이고 정밀한 유체 관리 시스템을 갖춘 알카라인 전해조가 필요합니다.
3M은 다양한 유체 관리 응용 분야에 사용되는 맞춤형 엔지니어링 기술 세라믹 부품을 제공합니다. 3M™ 실리콘 카바이드 슬라이딩 베어링은 고하중에서의 마찰 성능과 우수한 내식성 및 내마모성이 결합된 제품입니다. 이 제품은 강산 및 알칼리를 포함한 다양한 공정 유체에 사용되며, 밀폐형 원심 펌프 및 교반기를 위한 산업용 및 공정 펌프 응용 분야에 사용됩니다.
3M의 기술 세라믹 제품에는 씰, 베어링 및 기타 유체 관리 부품이 포함되어 있어 고객의 응용 분야 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 자세한 내용은 3M 전문가에게 문의하세요.
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고체산화물 전기분해의 가능성고체 산화물 전기분해는 청정 에너지 전환에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 고체 산화물 전해조는 PEM이나 알카라인 전해조보다 에너지 효율이 높아 비용 효율적인 저탄소 수소 생산을 가능하게 할 잠재력이 있습니다. 이 전지는 원자력 수소 생산(핑크 수소) 및 폐열을 회수할 수 있는 기타 응용 분야에 이상적입니다.
그러나 고체 산화물 전기분해가 상업적으로 실용화되기까지는 넘어야 할 장애물이 많습니다. 고체 산화물 전해조는 최대 1,000°C의 고온에서 작동하기 때문에 기계적 / 화학적 손상이 증가하고 전해조 수명이 제한됩니다. 비용을 제어하면서 열 스트레스를 관리하는 것은 고체 산화물 전해조 설계의 근본적인 과제입니다.
전 세계 에너지 선도업체들은 스택 무결성을 유지하고 전지 수명을 연장하기 위해 고체 산화물 연료 전지에 3M™ Nextel™ 세라믹 섬유 및 직물을 사용해 왔습니다. 넥스텔 섬유는 극한의 온도와 열 순환을 견딜 수 있으며, 3M은 고체 산화물 전해질에 대한 잠재적 응용 분야를 모색하고 있습니다. 자세한 내용은 3M 전문가에게 문의하세요.
숫자로 보는 PEM 전기분해
일반적으로 산업계에서 사용되는 운전 조건에서 10그램의 3M™ 나노구조 이리듐 촉매를 사용하면 PEM 수전해를 통해 연간 최대 10톤의 수소를 생산할 수 있습니다. 이는 다른 촉매의 20~25g/㎡보다 훨씬 적은 5g의 이리듐(gˡʳ/m²) 또는 그 이하의 단위 면적당 촉매 사용량으로 인해 가능합니다.
실험실 테스트 결과, 80°C의 작동 온도에서 5gˡʳ/m²의 사용량으로 최대 10A/cm²의 전류 밀도에서의 1000시간당 3mV 미만의 감쇠율을 보이며, 이 수치는 산업계에서 요구되는 내구성 조건을 충족합니다.
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* 본 제품은 일반 판매를 위해 도입되거나 상용화되지 않은 실험용 또는 개발용 제품이며, 제형, 성능 특성 및 기타 속성, 사양(있는 경우), 가용성 및 가격은 보장되지 않으며 예고 없이 변경되거나 철회될 수 있습니다.
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그린 수소 생산과 탈탄소화의 미래
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그린 수소는 전체 생산과정에서 탄소 배출 없이 재생 에너지로 구동되는 수전해 설비를 통해서 생산되는 수소입니다. 그린 수소는 철강 및 장거리 운송과 같이 탈탄소화가 어려운 부문에 에너지 솔루션을 제공합니다.
현재 모든 수소의 약 95%가 천연가스에서 생산되고 있습니다.¹ 그러나 그린 수소 시장은 2021년 18.3억 달러에서 2030년 892억 달러로 급성장할 것으로 예상됩니다.² 3M™ 나노구조 이리듐 촉매는 고객들이 그린 수소 생산 확대를 가로막는 오랜 장벽을 극복하고 효율적으로 비용을 관리하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 3M의 기후 및 에너지 기술에 대한 자세한 내용은 3M 2023 Global Impact 보고서(92페이지)(PDF, 10.18MB) 를 참조하세요.
3M은 다양한 기술 플랫폼을 바탕으로 전 세계 고객이 탈탄소화 문제를 해결하는 데 도움을 줄 수 있는 기회를 모색하고 있습니다.
또한 3M은 분리막 기술에 대한 전문 지식을 저탄소 에너지 분야에 적용하고 있습니다. 분리막 기술은 재생 연료 생산과 탄소 포집 등 새롭게 떠오르는 탈탄소화 기술을 개선하고 확장하는 데 큰 도움이 될 잠재력을 가지고 있습니다. 자세한 내용은 당사에 문의하세요.
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¹수소 및 연료 전지 기술. “수소 연료 기초.” Energy.gov 2023년 7월 28일 https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-fuel-basics.
²선행 연구. “2030년까지 녹색수소 시장규모 891억8000만달러 돌파” GlobeNewswire News Room, 2022년 1월 11일. https://www.globenewswire.com/news-release/2022/01/11/2364715/0/en/Green-Hydrogen-Market-Size-to-Surpass-US-89 -18-Bn-by-2030.html.
수소 경제 활성화에 3M이 앞장 서겠습니다.
3M의 첨단 소재와 전문가 그리고 강력한 협업 시스템은 고객의 수전해 설비를 최적화하는데 도움을 드릴 수 있습니다.
