“수소 차가 세계적인 기준이 될 수 있을까요?” – Sciencetimes
전 세계적으로 약 10 억 대의 차량이 도로를 달리고 있습니다. 이 중 수소를 연료로 사용하는 자동차는 거의 없습니다.
덴마크 코펜하겐 대학의 한 연구팀은 최근 그들이 개발 한 ‘새로운 돌파구’에 의해이 숫자가 역전 될 수 있다는 기대를 표명했습니다. 새로운 돌파구는 더 저렴하고 훨씬 더 지속 가능한 수소 동력 차량을 생산하는 데 사용할 수있는 촉매 개발입니다.
현재 수소 자동차는 쉽게 찾을 수 없습니다. 그 이유 중 하나는 수소 자동차에는 다른 자동차에 비해 연료 전지에서 촉매 역할을하는 약 50g의 백금이 포함되어 있기 때문입니다.
다른 일반 차량에는이 희귀하고 값 비싼 백금이 약 5g 만 필요합니다. 주요 생산지 인 남아프리카에서는 매년 100 톤의 백금만 채굴되기 때문에 필연적으로 비싸다.
코펜하겐 대학 화학과의 연구팀은 많은 양의 백금이 필요하지 않은 새로운 촉매를 개발하여 재료 과학 저널 Nature Materials의 최신 호에 발표했습니다.
공기를 정화하는 수소 연료 차량은 새로운 촉매 개발로 가격이 저렴하고 내구성이 높아 글로벌 표준이 될 수 있다는 주장이있다. 미국 캘리포니아에있는 수소 연료 충전소에서 연료를 주입하는 운전자. © WikiCommons
이 논문의 저자 인 화학과의 Matthias Arenz 교수는 “우리는 현재 자동차 수소 연료 전지에 필요한 백금 양의 극히 일부만을 사용하는 실험실에서 촉매를 개발했습니다.”라고 말했습니다. 다가오고 있습니다.”
특히 이번에 개발 된 촉매는 현재 수소 동력 차량에 사용되는 촉매보다 훨씬 더 안정적이라고 Arends는 덧붙였다.
수소 자동차의 패러다임 전환
지속 가능한 기술은 종종 희귀 재료의 제한된 가용성으로 인해 어려움을 겪고 있으며, 이는 결국 기술의 확장 성을 제한합니다. 이러한 한계로 인해 전 세계의 자동차를 단시간에 수소 모델로 교체하는 것은 불가능합니다. 그러나 새로운 기술은 게임 체인저 역할을 할 수 있습니다.
같은 대학 화학과의 고 엔트로피 합금 촉매 센터 장인 Jan Rossmeisl 교수는 “새로운 촉매는 과거에 달성 할 수 있었던 것보다 훨씬 더 큰 규모로 수소 차량의 대량 생산을 가능하게 할 것”이라고 말했다.
새로운 촉매는 백금 1 그램 당 더 많은 전력을 생산할 수있어 수소 연료 전지의 효율을 크게 향상시킵니다. 따라서 수소 연료 전지 차량의 생산이 더 지속 가능해질 것으로 관찰됩니다.
수소로 구동되는 차량. 왼쪽부터 현대차 SUV 넥소, 도요타 미라이 (2015), 혼다 FCX 클라리 티 (2008 년 전시). © WikiCommons
높은 내구성과 낮은 백금 함량
화학 반응에서는 촉매의 표면 만 활성화되기 때문에 표면을 코팅하려면 가능한 한 많은 백금 원자가 필요합니다. 촉매는 또한 내구성이 있어야하며 이것이 핵심입니다.
오늘날의 촉매는 가능한 한 많은 표면적을 얻기 위해 탄소에 코팅 된 백금 나노 입자를 기반으로합니다. 여기서 문제는 탄소가 촉매를 불안정하게 만든다는 것입니다.
이 때문에 팀은 탄소가없는 새로운 촉매를 만들었습니다. 나노 입자 대신 표면적이 풍부하고 내구성이 높은 나노 와이어 네트워크를 개발했다.
Ross Maysle 교수는 “이번 획기적인 발전으로 수소 차량의 일반화가 더욱 실용화되었습니다”라고 말했습니다. 강조.
백금은 연료 전지의 산소 환원 촉매로 사용됩니다. 이번 연구에서는 수소 연료 전지에 사용되는 백금의 양을 대폭 줄이고 내구성을 향상시켜 수소 자동차의 대중화를 이끌었다. 사진은 기체 상태로 운반하여 성장한 순수한 백금 결정을 보여줍니다. © WikiCommons / Periodictableru
자동차 산업과의 대화
연구팀은 다음 단계로 새로운 기술이 실제 수소 차량에 구현 될 수 있도록 연구 결과를 확대 할 계획이다.
Arends는 “이 획기적인 기술을 실제로 적용 할 수있는 방법을 자동차 제조업체와 논의하고 있습니다.”라고 말했습니다. “상황이 매우 유망 해 보입니다.”
이것은 코펜하겐 대학의 고 엔트로피 합금 촉매 (CHEAC) 센터의 모든 연구자들이 공동으로 작업 한 최초의 논문이며 덴마크 국립 연구 재단의 지원을 받았습니다.
“우리의 촉매 센터는 화학 산업을보다 환경 친화적으로 만드는 데 도움이되는 지속 가능한 화학 물질과 연료를 만들 수있는 새로운 촉매 재료를 개발하고 있습니다.” 중요한 진전은 방법을 통해 생산을 확대 할 수있는 가능성을 확보 한 것입니다.”
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