September 17,2019

효율적으로 고순도 수소 뽑아낸다

KIER, 팔라듐 분리막 기반 수소 생산·정제

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팔라듐 분리막 구조와 수소투과에 대한 용해·확산 메커니즘 ⓒ 한국에너지기술연구원

팔라듐 분리막 구조와 수소투과에 대한 용해·확산 메커니즘 ⓒ 한국에너지기술연구원

국내 연구진이 천연가스와 바이오매스를 포함한 합성가스에서 고순도 수소를 만들어낼 수 있는 핵심 기술을 국산화했다.

한국에너지기술연구원(KIER)은 이신근 에너지소재연구실 책임연구원 연구팀이 복합 막 형태 팔라듐 분리막 핵심인 ‘무전해 도금법’을 구현하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

현재 주로 쓰는 천연가스 기반 수소생산 기술은 촉매반응을 적용한 메탄 수증기 변환 방식이다. 섭씨 700∼900도의 고온 운전 환경과 후속 공정을 위한 넓은 장소 등을 필요로 한다.

메탄 수증기 변환 공정에 팔라듐 분리막을 도입하면 500∼550도의 상대적으로 낮은 온도에서도 운전할 수 있다.

합성가스 중 수소만 선택적으로 분리·정제할 수 있기 때문에 별도의 정제 공정을 추가하지 않아도 된다. 온실가스 감축과 친환경에너지 확산 측면에서도 강점이 있다.

팔라듐 분리막과 분리막 모듈 ⓒ 한국에너지기술연구원

팔라듐 분리막과 분리막 모듈 ⓒ 한국에너지기술연구원

연구팀은 팔라듐 분리막 코팅 공정 중 무전해 도금법을 독자적으로 개발했다.

이 기술을 적용하면 도금액 안에 포함한 팔라듐을 99.5% 이상 활용할 수 있다.

현재 판매 중인 팔라듐 포일 막의 20∼33% 수준인 5㎛ 이하 두께로 코팅해도 수소를 정제할 수 있다. 공정 비용을 낮출 수 있다는 뜻이다.

연구팀은 확산방지 막 코팅 기술로 원통형 금속 표면에 매우 얇은 세라믹 막을 단순하면서도 균일하게 입힐 수도 있다고 덧붙였다.

천연가스 개질 반응 과정에서 팔라듐 분리막을 적용한 효과 ⓒ 한국에너지기술연구원

천연가스 개질 반응 과정에서 팔라듐 분리막을 적용한 효과 ⓒ 한국에너지기술연구원

이신근 책임연구원은 “분리막을 적용한 수소 정제기도 만들었다”며 “관련 기술은 현지공급형(On-Site) 고순도 수소 생산·정제 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대한다”고 말했다.

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