화학공학소재연구정보센터
Korean Industrial Chemistry News, Vol.21, No.5, 23-40, October, 2018
[기획특집: 전기화학 에너지 기술] 저온 알칼라인 수전해
Low-temperature Alkaline Water Electrolysis
본 논문에서는 현재 수전해 기술 중 가장 긴 역사를 갖는 저온형 알칼라인 수전해의 기본 원리와 사용되는 촉매, 전극, 분리막 등 핵심소재에 대한 연구개발 동향에 대해 살펴보고자 한다. 최근에는 재생에너지의 간헐적 특성을 보완하고 이용률을 높이기 위해서 미이용 전력을 대용량 및 장주기 수소로 저장하는 Power to Gas 프로젝트가 주목을 받고 있다. 이에 따라 부하변동 대응형 수전해는 핵심 요구기술이다. 알칼라인 수전해는 고분자전해질 수전해에 사용되는 귀금속 촉매 대비 저렴한 니켈 또는 스테인리스강이 사용 가능하고 높은 수명(10~20년)을 갖는다는 장점이 있다. 하지만, 고분자전해질 수전해 대비 운전 전류밀도가 낮아(~0.4 A/cm2 vs. ~2.0 A/cm2) 장치의 부피가 커지고, 느린 시작/정지 응답성, 고압(~350 bar) 및 차압 운전에 불리한 단점을 지니고 있다. 더 나아가 재생에너지 전력원의 불규칙한 출력특성으로 기존 정격출력 운전모드로 개발된 알칼라인 수전해 장치에 예기치 못한 내구성 및 효율저하 등의 문제를 야기할 수 있다. 이에 따라 본 논문에서는 재생에너지 연계 부하변동 대응형 수전해 스택 개발을 위한 스택 및 단위 소재별 요구 특성을 검토하고 관련된 소재의 연구개발 동향을 소개하고자 한다.