수소 압력용기 및 기타 저장 방법

수소는 기체 또는 액체 상태, 화학적으로 결합된 형태로 장기간 저장될 수 있습니다. 수소 압력 용기 및 기타 저장 방법에 대한 선택은 이동식 또는 고정식 요구사항, 사용된 물질의 안정성, 저장될 수소의 양과 안전 측면에 따라 다릅니다.

주변 조건에서 수소는 기체 상태입니다. 수소는 주기율표상 가장 가벼운 원소이며 체적 에너지 밀도가 매우 낮습니다. 따라서 기존 및 대체 수소 저장 방법의 장점에도 불구하고 어려움이 많습니다. 최적의 수소 저장 방법은 특정한 용도에 따라 다릅니다.

기체 수소를 제한된 부피로 저장하기 위해서는 고도로 압축해야 합니다. 수소 기체는 아주 작은 틈으로도 누출될 수 있어 저장하기 매우 어렵습니다. 고도로 감압된 상태에서 수소는 액화 상태로 저장될 수 있으나 영하 253°C에서만 가능하며 지속적으로 냉각되어야 합니다.

CGH2 - 압축가스로 저장

기체 수소 (CGH2 : 압축 기체 수소)는 매우 높은 압력을 견딜 수 있는 수소 압력 용기에 압축되고 저장됩니다. 이 저장 방법은 고정식 저장과 자동차 및 상용차와 같은 유동적인 사용에 이상적입니다. 700 bar의 압축가스 저장은 현재까지 가장 진보된 솔루션입니다.

LH2 - 액체 수소로 저장

수소는 더 높은 밀도와 영하 253°C에서 액체 상태로 저장될 수 있습니다 (LH2: liquid hydrogen/액체 수소). 이 저장 방법은 많은 양의 가스일 경우 더 저렴하기에 탱크 트럭, 탱크 바지선, 철도 탱크 차량과 같은 장거리 오프 그리드 운송에 사용됩니다. 단점은 액체 수소가 따뜻해지면 증발할 수 있어 일정한 냉각이 필요합니다.

압력이나 온도를 유지하는 문제를 해결하기 위한 대안으로 수소 운반체라는 방법을 사용할 수 있습니다. 대체 수소 저장 형태로 수소와 다른 물질의 물리적 또는 화학적 결합을 기반으로 하는 기술을 사용합니다.

금속 수소화물의 흡수에 의한 저장

수소는 금속 또는 합금, 이른바 ‘금속수소화물’과 함께 화합물을 형성하여 고체 상태로 저장할 수 있습니다. 수소가 저장 물질의 표면과 접촉하면 수소 분자가 원자 수소로 분해되어 물질에 침투합니다. 하지만 이 방법은 흡수된 수소에 비해 저장 물질의 무게가 상대적으로 무겁다는 단점이 있습니다.

LOHC - 액상유기수소운반체

액상유기수소운반체 (LOHC-Liquid Organic Hydrogen Carrier)는 액체-유기 운반체 매질에 수소를 저장합니다. 이 과정에서 수소는 화학적 결합에 의해 다른 물질로 전환되어 상온에서도 압력없이 저장 및 대량 운송이 가능합니다. 화학 반응을 반대로 하면 수소가 운반체에서 방출됩니다.

수소를 저장하는 다양한 방법이 있으며, 특정 응용 분야에 따라 사용될 저장 기술이 정해지므로 다음과 같은 문제를 해결해야 합니다:

• 에너지 전환 체인(전기 에너지에서 수소, 수소에서 전기 에너지)의 전체 효율성이 고려되어야 합니다.
• 높은 가연성과 넓은 가연성 범위를 고려해야 합니다.
• 많은 양의 저장은 대용량 저장소가 필요하므로 특히 차량에서 어려움이 있을 수 있습니다.
• 수소는 누출을 통해 쉽게 새어 나갈 수 있습니다.
• 액체 수소를 저장할 때는 일정한 냉각이 필요합니다.

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