우주에서 가장 간단하면서도 가장 풍부한 원소인 수소는 놀라울 정도로 다재다능하며 가장 최근에 활용되었습니다. 수소 연료 전지 수소와 산소를 결합하여 물과 가스를 생성하는 전기화학적 공정을 통해. 이러한 전지는 잠재적으로 가장 시급한 에너지 관련 문제 중 일부를 해결할 수 있습니다. 수소 연료 전지의 장단점에 대한 논쟁이 계속되고 있지만, 수소가 많은 산업 공장과 운송 수단에 고밀도 전력을 제공할 수 있는 화석 연료에 대한 친환경적 대안이라는 점은 논란의 여지가 없습니다.
여기서는 수소 연료 전지가 전력 활용의 미래를 어떻게 바꿀 것인지, 그리고 기업이 이러한 변화로부터 어떤 이익을 얻을 수 있는지 자세히 알아보겠습니다.
차례
수소연료전지의 글로벌 시장
수소 연료 전지에 대한 사실
결론
수소연료전지의 글로벌 시장
수소연료전지의 세계시장 규모는 6.6년에는 약 2021억 달러로 추산, 연료 전지 회사들은 수소 연료 전지를 더 가볍고, 생산 비용을 낮추고, 더 적은 부품이 필요하도록 만들기 위해 계속 노력할 것입니다.
따라서 이 시장은 19.5년까지 2027억 달러 규모로 성장할 것으로 예상되며 21년에서 2022년 사이에 2027%의 CAGR을 기록할 것으로 예상됩니다. 특정 지역, 특히 아시아 태평양 지역의 청정 에너지 수요는 수소 연료 전지 시장의 성장을 더욱 촉진하고 있으며, 일본은 다양한 응용 분야를 통해 이 부문의 확장을 주도하고 있습니다. 미래 성장이 불가피해 보이는 다른 국가로는 중국, 독일, 한국이 있습니다.
수소 연료 전지에 대한 사실
여기에 대한 10가지 사실이 있습니다. 수소 연료 전지 다른 연료 저장 시스템과 차별화되는 점:
연료전지는 깨끗한 에너지원입니다
수소 연료 전지 환경에 미치는 영향이 거의 없는 깨끗한 에너지원으로 자리매김합니다. 저장에는 연소가 수반되지 않으며 부산물은 열과 물뿐입니다. 또한 수력 발전이나 바이오 연료와 달리 수소를 생산하기 위해 광대한 토지가 필요하지 않습니다.
NASA는 수소를 자원으로 사용하기 위해 노력하고 있으며, 부산물로 생산된 물은 우주인의 식수로 사용되고 있습니다. 이 사실은 수소 연료 전지 독성이 없는 자원이므로 석탄, 원자력, 천연가스보다 우수합니다.
수소 전지는 소음이나 시각적 오염이 거의 없습니다.
다른 에너지원과 마찬가지로, 수소 연료 전지 과도한 소음을 발생시키지 마십시오. 수소 연료 차량조차도 기존 내연 기관을 사용하는 차량보다 소리가 적습니다. 기존 차량 엔진에는 폭발과 움직이는 기계 부품이 포함되는 반면 연료 전지의 전기 화학적 프로세스는 조용하고 최소한의 기계적 소음을 발생시킵니다. 이것이 한 가지 이유입니다. 추정된다 20년까지 전 세계 차량의 약 2030%가 연료 전지로 구동될 것으로 예상됩니다.
연료 전지의 간단한 설계는 시각적 오염에 기여할 수 있는 복잡한 기계적 구성 요소의 필요성을 줄입니다. 간소화된 설계 수소 전지 다양한 응용 프로그램을 통해 시각적 호환성이 향상됩니다.
연료전지는 다재다능하다
다재다능함 수소 연료 전지 또한 채택이 증가하는 주요 요인이기도 합니다. 이들의 응용 분야는 차량 및 건물에 전력을 공급하는 것부터 휴대용 전자 기기 및 대체 전력 구조에 이르기까지 다양합니다.
수소 연료 전지는 또한 해양 및 항공우주 산업을 위해 탐구되고 있습니다. 수소 기반 추진에 대한 이러한 경향은 배출을 줄이고 환경 영향을 최소화하는 것을 목표로 합니다.
수소 연료 전지는 충전 시간이 빠릅니다.
최신 수소 연료 전지 설계 충전 시간이 상당히 단축되었습니다. 이는 반원통형 코일을 내부 열 교환기로 사용하여 고체 수소 연료 전지를 더 빨리 냉각시켜 더 빨리 충전할 수 있도록 함으로써 달성되었습니다.
이 방법을 사용하면 기존 나선형 코일 열교환기를 사용할 때보다 수소 충전 시간이 59% 단축되었습니다.
연료전지는 장시간 사용 가능
정확한 수명은 연료 전지 배터리는 용도에 따라 다른 속도로 소모되기 때문에 사용에 의존합니다. 예를 들어, 수소 연료 전지 차량은 연료를 재보급하기 전에 평균 312~380마일을 주행할 수 있습니다. 셀의 연료 스택은 약 150,000~200,000마일의 수명 사용을 위해 설계되었습니다. 수명이 다하면 연료 전지를 분해하고 구성 요소를 재활용할 수 있습니다.
이 지속 시간은 전기 자동차(EV)가 제공하는 것보다 더 깁니다. 외부 온도는 연료 전지의 효율성에 영향을 미치지 않습니다. EV에서 사용할 때와 같이 추운 날씨에 열화되지 않습니다. 수소 연료 전지의 이러한 장점은 빠른 충전 시간과 결합하면 증폭됩니다.
수소전지가 더 강력하다
연료 전지들 고밀도 에너지원으로 에너지 효율성이 우수합니다. 일반적으로 수소는 무게 면에서 일반적인 연료 중 가장 높은 에너지 함량을 가지고 있습니다. 액체 수소와 고압 가스는 LNG와 디젤의 3배의 중량 에너지 밀도를 가지고 있으며, 천연 가스와 유사한 체적 에너지를 가지고 있습니다.
연료 효율성은 연료 파운드당 더 많은 에너지를 생산할 수 있게 해줍니다. 예를 들어, 전통적인 연소 발전소는 다른 연료 전지의 33%와 대조적으로 35-65%의 효율성으로 전기를 생산합니다. 차량에서도 마찬가지입니다. 수소 연료 전지 연료 소비를 40% 절감하는 동시에 에너지의 60~50%를 활용합니다.
수소전지 기술은 농촌지역에 적합합니다
많은 국가의 에너지 플랜트는 도심에서 멀리 떨어져 있으며, 전력이 소비자에게 꾸준히 공급되도록 하기 위해 배전망이 필요합니다. 마찬가지로 농촌 지역에 전력을 공급하기 위한 구체적인 솔루션이 필요합니다. 연구자들은 그러한 지역에 전력을 공급하는 것이 경제적으로나 기술적으로 실행 불가능하다는 것을 밝혔습니다.
단순성과 효과성 연료 전지들 농촌 지역에 적합한 에너지 자원이 되도록 합니다. 이들의 기능은 움직이는 부품과 무관하며 수명이 길어 최대 40,000시간까지 가능합니다. 또한, 이들은 다양한 전력 요구 사항에 맞게 쌓을 수 있습니다.
연료 전지는 열과 전력을 동시에 생성한다는 사실을 활용하면 둘 다 다른 목적으로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 열을 추출하여 열 환기 및 공조(HVAC) 장비에 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 남아프리카에서는 에너지의 13%가 공간 난방에 사용되고 32%가 온수에 사용됩니다.
연료 전지는 백업 전원으로 작동할 수 있습니다
수소 연료 전지는 백업 전원 애플리케이션에 사용할 수 있는 유망한 기술이 되었습니다. 백업 전원은 갑작스러운 정전 시 전력을 공급하기 위해 보조 전원을 사용하는 것을 말합니다. 이는 데이터 센터, 병원 및 통신망과 같은 인프라에 필수적입니다. 수소전지 이러한 인프라에 안정적인 전력을 공급하고, 가동 시간이 길고 유지 관리 요구 사항이 낮습니다. 전 세계의 많은 조직이 연료 전지를 배치하여 이점을 최대한 활용하고 있습니다.
수소 전지는 휴대성이 뛰어납니다
휴대용 전원은 여러 분야에서 일하는 개인과 조직에 필수적이며, 거대한 전력 구조에 대한 높은 의존도는 이동 측면에서 제한을 초래할 수 있습니다. 다행히도, 연료 전지들 이러한 요구에 대한 솔루션으로 등장했습니다. 휴대용 연료 시스템은 무게가 10kg 미만이고 5kW 미만의 전력을 제공합니다.
작게 마이크로 연료 전지 휴대전화와 노트북에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있으며 리튬 이온 배터리와 비교했을 때 무게 감소 및 에너지 밀도와 관련된 이점이 있습니다. 반면, 대규모 휴대용 전원은 기상 관측소와 같이 지리적으로 멀리 떨어진 응용 분야에 유망함을 보여줍니다.
연료 전지는 전력을 민주화할 수 있다
전력 생산을 위해 화석 연료에 지나치게 의존하면 에너지 시스템이 고갈되고 환경이 오염됩니다. 연료 전지들 지역 사회와 소규모 단체가 더 많은 전력을 생산할 수 있도록 분산형 에너지 생산을 허용합니다. 또한 중앙 집중형 전력망에 대한 의존도가 낮아지면 개인과 지역 사회가 더 많은 통제력을 가질 수 있어 재고가 부족할 때 화석 연료 가격이 급등할 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
화석 연료를 활용한 분산형 전력 생산은 전력망 고장이나 자연 재해 발생 시 회복성을 높여 주고, 지역적인 전력 생산은 중앙 전력망이 중단되더라도 중요한 시설과 서비스는 계속 작동할 수 있음을 의미합니다.
결론
진행 중인 연구는 촉매, 멤브레인, 바이폴라 플레이트, 멤브레인-전극 어셈블리와 같은 연료 전지 스택 구성 요소의 비용을 절감하고 수명을 연장하기 위한 연료 전지 기술을 식별하고 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. 대량 생산 공정과 낮은 비용으로 인해 연료 전지 구조는 기존 기술과 비용 경쟁력을 가질 수 있습니다.
이런 종류의 개량된 연료 전지는 점점 더 지역 사회와 전력이 필요한 산업에 전력을 공급하는 데 도움이 되고 있습니다. 기술이 발전함에 따라 사회의 더 많은 부문에서 활용될 가능성이 높습니다.
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