플라스틱 폐기물로 수소 생성 및 생산비용 자체 조달

플라스틱 폐기물로 수소 생성 및 생산비용 자체 조달

수소는 화석 연료의 대안으로 앞으로 그 수요가 급증할 것으로 예상됩니다. 하지만 현재의 수소 생성 방식은 화석 연료에서 파생된 것으로 생산비용은 저렴하지만 많은 이산화탄소를 발생시킵니다. 라이스대학교 연구자들은 플라스틱 폐기물을 통해 수소를 생성하고 생산비용을 자체적으로 조달할 수 있는 방법을 발견하였습니다.

 

목차

연구 개요

수소와 그래핀 생성

회색 수소와 그린 수소

Contents

 

연구 개요

수소는 화석 연료의 대안으로 여겨지지만 현재의 수소 생성 방법은 많은 이산화탄소를 생성하거나 비용이 너무 많이 듭니다. 라이스대학교 연구자들은 수소 생성 과정에서 생산 비용을 지불할 수 있는 플라스틱 폐기물을 통한 수소 생성 방법을 발견했습니다. 이번 연구에서는 종류별로 분류하거나 세척할 필요가 없는 혼합된 폐플라스틱을 고수율 수소가스와 고부가가치 그래핀으로 전환했습니다. 생산된 그래핀을 현재 시장 가치의 5%(95% 할인)로만 판매하여도 깨끗한 수소를 비용없이 생산할 수 있는 것입니다.

 

폐플라스틱으로 형성된 나노 규모 플래시 그래핀 시트

 

 

 

플라스틱 폐기물로 수소와 그래핀 생성

연구팀은 플라스틱 폐기물을 약 4초 동안 급속 플래시 줄 가열에 노출시켜 3100도 켈빈온도까지 높여 가열하였습니다. 이 실험은 플라스틱에 존재하는 수소를 기화시키고, 단일 탄소 원자 층으로 구성된 매우 가볍고 내구성이 뛰어난 소재인 그래핀을 남겼습니다. 예를 들어 폴리에틸렌의 경우 탄소 86%와 수소 14%로 구성되어 있고, 이 실험으로 순도 94%의 가스를 통해 수소 원자의 최대 68%를 회수할 수 있었습니다.

 

회색 수소와 그린 수소

현재 사용되는 수소 제조 방법은 증기-메탄 개질을 통해 생산되는 회색 수소로 녹색 수소에 비해 가격이 저렴하지만 이산화탄소를 많이 발생시킵니다. 이에 비해 재생 에너지원을 사용하여 물을 두 가지 구성 요소로 분리하여 생산하는 녹색 수소의 가격은 평균 약 5달러입니다. 2022년 전 세계 사용량 약 1억 톤의 수소는 대부분 회색 수소로 화석 연료에서 파생되었으며, 수소 1톤당 약 12톤의 이산화탄소가 발생합니다. 수소에 대한 수요는 앞으로 수십 년 동안 급증할 가능성이 높습니다. 따라서 2050년 넷 제로에 도달하는 것을 생각한다면 지금까지와 같은 방식으로 계속해서 생산할 수는 없습니다.

 

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Date : September 14, 2023

Source : Rice University

Journal Referance : Synthesis of Clean Hydrogen Gas from Waste Plastic at Zero Net Cost