이리듐 공급과 비용이 피엠에스 전해조 개발의 가장 큰 장벽이 될까요?
소개
최근 몇 년 동안 수소는 재생 에너지 시스템을 위한 잠재적인 에너지 운반체로 여겨져 순제로 배출 목표 달성에 기여했습니다. 그러나 전통적인 수소 생산은 거의 전적으로 화석 연료에 의존합니다. 2020년에는 약 9천만 톤의 수소가 화석 연료에서 생산되어 약 9억 톤의 이산화탄소 배출이 발생했습니다.
탄소 없는 수소 생산 방법은 물 전기 분해입니다. 풍력, 태양광, 수력과 같은 재생 에너지원과 통합하면 전해조에서 생성된 수소는 온실 가스 배출이 전혀 없으며, 이런 방식으로 생산된 수소를 "그린 수소라고 합니다.으아아아아 물 전기 분해를 통한 녹색 수소 생산의 주요 기술은 다음과 같습니다.양성자 교환막 물 전기분해기(페므웨), 음이온 교환막 전해조(에이엠에이), 알칼리성 전해조(두려움), 고체 산화물 전해조(국영기업).PEMWEs현재 연구의 초점은 AEMWE이며, 귀금속이 필요하지 않기 때문에 AEMWE가 미래 방향을 나타냅니다.
페므웨 기술과 이리듐 사용
PEMWEs얇은 양성자 교환막을 활용합니다.피엠에스) (70–200 µm) 양성자를 운반하고 양극과 음극 전극을 분리합니다. 음극 쪽에서거기에스, 백금(백)은 일반적으로 탄소에 담지된 수소 발생 반응(그녀의)을 촉매하는 데 사용됩니다. 양극 측에서 이리듐은 일반적으로 느린 산소 발생 반응(오에르)을 촉매하는 데 사용됩니다. 그러나 이리듐은 지구상에서 가장 희귀한 원소 중 하나입니다(그림 1 참조). 2020년과 2023년 사이에 이리듐 비용은 거의 두 배가 되었습니다(그림 2 참조). 이리듐 로딩이 400g/MW이고 전류 밀도가 2V에서 2A/센티미터²라고 가정하면 1MW당 이리듐 비용은거기약 45,000달러 증가했습니다. 따라서 이리듐 비용을 줄이면 전해조의 전체 비용을 상당히 낮출 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 이 기사에서는 먼저 이리듐의 수요와 비용을 포함한 기본 경제학을 살펴보겠습니다.
이리듐 수요 예측
이리듐은 얼마나 필요한가?
필요한 이리듐의 양을 결정하려면 먼저 전체 크기를 추정하는 것이 필수적입니다.
거기시장을 분석한 후 단위 수요(킬로그램 이르/메가)를 계산합니다.
피엠에스 전해조 시장은 얼마나 확대될까?
2024년까지 총피엠에스전해조 용량은 약 4GW에 도달할 것입니다. 2021년에 글로벌 재생 에너지 용량은 거의 300GW 증가했으며, 그 대부분은 풍력과 태양광 에너지에서 나왔습니다(그림 3 참조). 이러한 추세는 2026년까지 8.3%의 연평균 성장률(연평균 성장률)로 지속될 것으로 예상되며, 2030년까지 연간 500GW 이상 증가할 것입니다.
그러나 문제는 이 새로운 녹색 에너지 중 얼마나 많은 양이 사용될 것인가입니다.피엠에스전기분해를 통해 녹색 수소를 생산할 수 있을까요? 표 1은 세 가지 다른 이산화탄소 배출 시나리오인 단계(정해진 정책 대본), 앱스(발표됨 서약 대본), 뉴질랜드(그물 영 배출량 ~에 의해 2050 대본)에서 국제에너지기구(IEA)(2022)의 이러한 데이터를 수집한 것입니다. IEA는 뉴질랜드 시나리오에 따라 2050년까지 수소 생산에 11,433TWh의 전기가 사용되고 앱스 시나리오에 따라 2030년까지 879TWh가 사용될 것으로 예상합니다.
표 2는 이러한 예측을 2021년 수소위원회와 맥킨지(H2C & 맥케이)의 예측과 비교합니다.
표 2에서 알 수 있듯이 H2C & 맥케이(2021)는 2050년까지 수소 생산을 위한 녹색 전기의 양을 더 많이 추정하지만, 양측의 데이터는 녹색 수소 생산에 사용되는 전기에 대해 합리적으로 일치하는 것을 보여줍니다. 따라서 2030년까지 재생 에너지의 약 4-6%가 수소 생산에 사용될 것으로 예상됩니다(앱스 시나리오).
본 논문에서는 표 3에 나타난 바와 같이 수소 생산 및 전해조 용량을 추정합니다. 초기에는 급속한 성장이 이루어진 후 점진적으로 안정화될 것으로 예상됩니다.
2030년까지 녹색시장의 예상 성장률은 현재 성장률보다 훨씬 낮을 것으로 예상된다.피엠에스전해조,피엠에스전기분해는 이미 상당한 시장 점유율을 확보했습니다. 장기적으로 이 기사의 예측은 수소 위원회의 예측과 일치하며,피엠에스전해조는 전체 전해조 시장의 약 40%를 차지할 것입니다. 2030년까지 전해조의 총 설치 용량은 315GW로 추산되며,피엠에스전해조 용량은 126GW에 달할 것으로 예상된다.
표 5의 데이터는 H2C & 맥케이(2021), 골드먼 삭스(GS) – 클라크 에트 알.(2022), 플러그 Intelligence에서 가져왔습니다. GS(2022)는 강세장, 기저장, 약세장이라는 세 가지 시나리오를 고려합니다.
그림 4는 예상되는 추가 비용을 보여줍니다.피엠에스2022년부터 2030년까지 전해조 용량과 재생 에너지의 연간 성장에 대한 예측을 함께 제공합니다. 새로운 재생 에너지에 대한 예측은 위에서 언급한 8.3% CAGR을 따릅니다. 이 기사에서는 처음에는 새로운 녹색 에너지 공급의 일부만이 사용될 것으로 추정합니다.피엠에스전기분해이지만, 이 비율은 향후 몇 년 동안 상당히 증가하여 2028-2030년까지 약 6-8%에 도달할 것입니다. 전반적으로 이 수치의 추세는 표 1과 표 2의 예측의 재생 에너지 부분과 일치하는 것으로 보입니다.
