- 녹색 수소 생산자들은 간헐적인 전력 공급에 대비해 AST(수소 저장 장치)의 성능을 향상시켜야 한다
- 펄세닉스는 차세대 진단을 기반으로 한 AST 방법론을 제공합니다.
간헐적 전력 공급은 전해조 열화 현상에 새로운 국면을 가져온다
전 세계 녹색 수소 생산자들은 풍부한 풍력과 태양광 에너지를 저비용으로 활용하고자 합니다. 이러한 재생에너지는 간헐적이기 때문에, 생산자들은 빈번하고 불규칙한 가동-정지 주기를 견딜 수 있는 전해조를 사용하고자 합니다( 주파수 제어, 전압 제어, 고장 전류 수준과 관련된 기술적 문제도 존재합니다). 안타깝게도, 업계가 현재 전해조 성능 저하를 모델링하는 방식은 이러한 까다로운 실제 사용 사례를 고려하지 못하고 있습니다.
펄세닉스는 캐나다-독일 하이에르 컨소시엄과 협력하여 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 기반 AST 기술을 선도함으로써 지식 격차를 해소하고 있습니다.
HYER는 산업계와 학계 전반에 걸쳐 글로벌 협력을 주도합니다
HYER 컨소시엄은 2022년 캐나다와 독일 정부로부터 자금을 지원받아 녹색 수소 생산의 기술경제성에 관한 핵심 연구에 공공 투자를 집중하고 있습니다. Pulsenics의 주도 하에 캐나다 파트너인 캐나다 국립연구위원회(NRC), 트루아리비에르 퀘벡 대학교(UQTR), 빅토리아 대학교가 독일 파트너인 SEGULA Technologies GmbH 및 바이로이트 대학교(UBT)와 협력했습니다.
이 양국 간 협력은 캐나다의 주요 녹색 수소 수출국으로의 도약이라는 전략적 목표와 에너지 집약적 산업의 탈탄소화를 위한 재생 가능 수소 수입이라는 독일의 야망을 실현하는 데 기여합니다. 원래 3년으로 계획된 HYER 프로젝트는 최근 호주 현장 배치를 지원하기 위해 운영 기간을 1년 더 연장했습니다.
녹색 수소 비즈니스 모델은 종종 재생에너지와의 직접적인 연결에 의존한다
HYER의 임무 중 하나는 전 세계 수소 생산자들과 깊이 있고 광범위한 대화를 시작하는 것이었습니다. 가장 놀라운 발견 중 하나는 수소 생산자들이 전력 비용을 바라보는 방식이었습니다. 우리는 수소 생산이 어느 정도 변동하는 가격에 의존할 것이라는 점을 알고 있었지만, 전력은 궁극적으로 전력망에서 공급받을 것이라고 가정했습니다.
우리는 틀렸다.
사실 녹색 수소의 경제성은 매우 공격적이어서 많은 생산자들이 재생에너지 발전 시설에 직접 연결하여 전력망을 완전히 우회할 계획을 세우고 있다. 또는 수소 생산을 기가와트급 태양광 프로젝트에 '추가 설치'하여 과잉 공급의 가치를 확보할 것이다.
그림 1: 과잉 태양광으로부터 수소 생산
수소 생산자들은 종종 제한될 수 있는 잉여 태양광(따라서 거의 무료인)을 활용합니다. 실제로 이는 전해조 스택이 하루 동안 자주 켜졌다 꺼졌다 할 것임을 의미합니다.
그림 1은 이 초간헐적 전력 공급을 보여줍니다. 하루 태양광 발전량의 종형 곡선은 윤곽으로 보이지만 실제 전력 공급은 짧은 급증과 깊은 급감으로 나타납니다. 각 급감 구간은 전기분해 장치 가동 중단 시간과 일치할 가능성이 높습니다.
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현재로서는 이러한 불안정한 조건에서 전해조가 어떻게 열화될지 정확히 알 수 없습니다. 이는 AST(전기분해 기술) 분야에 있어 미지의 영역입니다. HYER는 캐나다의 친환경 수소 산업이 번성하기 위해서는 더 나은 시뮬레이션이 필요하다는 명확한 피드백을 받았습니다.
구식 AST는 기술 발전을 저해한다
녹색 수소 전기분해 장치에 대한 가속 스트레스 테스트는 산업계에 있어 매우 큰 골칫거리이다.
생산자들은 간헐적인 재생에너지 대신 안정적인 전력망 전력을 모델로 한 AST를 사용해 왔으며, 이로 인해 그들의 시스템 노후화 예측은 근본적으로 검증되지 않은 상태이다.
또한 기존 AST는 전지 전압, 압력, 패러데이 효율과 같은 공정 데이터에 의존합니다. 공정 입력 및 출력 주변 센서에서 수집되는 이러한 데이터 포인트는 단락과 같은 명백한 고장을 감지할 수 있지만, 전해조 자체의 성능 저하에 대한 정보는 제공하지 않습니다.
HYER는 바로 이러한 이유로 Pulsenics의 인오퍼란도 EIS 모니터링 적용을 기반으로 유용한 AST 방법론을 개발하였으며, 바이에른 대학의 전해조 플랜트 운영에 대한 특별한 전문성과 국립연구위원회 및 빅토리아 대학의 AST 개발 노하우를 활용하였습니다.
EIS는 수소 전기분해 장치의 블랙박스를 해제합니다
수소 생산 업체들은 처음으로 전해조 스택이 가동 중인 상태에서 전해조의 물리적 특성을 모니터링할 수 있게 되었습니다. 공정 데이터는 스택의 입력과 출력만 측정할 수 있는 반면, Pulsenics의 플러그 앤 플레이 하드웨어는 개별 셀 수준에서 전극, 막, 전해질의 본질적 성능을 모니터링합니다.
펄세닉스는 HYER 파트너사와 함께 AST 생성 방법론을 개발하기 위해 300회 이상의 테스트(1,000시간 이상의 전해조 운영 모니터링)를 수행했습니다. 우리는 AST 프로파일을 테스트하고, 작동 스트레스 요인이 열화 경로(또는 양극, 음극, 막 및 전해질 성능의 열화)에 미치는 영향을 분리 분석했습니다. 이 차세대 데이터는 녹색 수소 생산자들이 전해조의 실제 내재적 열화 양상을 작동 중에 확인할 수 있는 AST 방법론을 개발하는 데 기여합니다.
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펄세닉스는 현대적 방법론을 통해 귀사의 AST(분석 표준 테스트) 개발을 지원합니다. EIS(전기화학 이미징)의 힘을 활용하여 전해조 열화 과정에 대한 전례 없는 통찰력을 확보하십시오.
알고 계셨나요? Pulsenics 하드웨어는 일반적으로 수소 연료전지 스택에 1시간 이내로 설치할 수 있습니다!
더 보기
- 펄스닉스와 버다지가 공동으로 발표한 연구 논문에서, 펄스닉스의 수소 전기분해 장치에 대한 지속적인 EIS 모니터링의 효과를 입증하였습니다.
- 로이터 통신, 독일과 캐나다, 녹색 수소 개발 협력 추진 합의
- 지속가능한 수소 기술에 관한 대서양 횡단 연구 연합, 바이로이트 대학교 주관.
- 캐나다 국립연구위원회(NRC)가 주관하는 저탄소 수소 기술 분야의 캐나다-독일 공동 연구 프로젝트 지원
- 세굴라 테크놀로지스(SEGULA Technologies)는 캐나다-독일 공동 프로젝트를 위한 전해조 시험 장비 및 시험 프로토콜을 개발합니다.