화학뉴스

JX에너지(JX Nippon Oil & Energy)가 연료전지자동차(FCV)용 고순도․고효율 수소 제조공정을 개발했다.
막분리공법을 채용했으며 수소분리막과 CO2 분리막을 병용함으로써 90%의 회수율로 농도 99.999% 이상의 고순도 수소가스를 얻는데 성공했다.
JX에너지는 2015년 FCV가 보급되기 시작할 것으로 예상하고 인프라 정비 및 수소사업을 적극 추진하고 있으며 2016년 실용화를 목표로 정유공장에서 시험할 계획인 것으로 알려졌다.
수소사업은 일본 석유에너지기술센터(JPEC)의 보조사업으로 진행하고 있으며 기존 정유공장의 수소 제조장치는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 공법을 사용해 흡착제로 불순물을 제거하기 때문에 생산된 조(粗) 수소가스의 순도가 99.9%에 그쳤다.
하지만, FCV는 99.999% 이상의 고순도 수소를 필요로 하기 때문에 불순물인 CO2 함유량을 더 낮출 필요성이 제기됐다.
PSA 공법으로도 고순도 수소를 제조할 수는 있으나 회수율이 70%로 낮고 아민흡착공법을 병행해 회수율이 80%로 향상시킬 수 있으나 에너지 제조효율이 떨어지는 것으로 나타났다.
JX에너지는 회수율과 순도를 동시에 확보하기 위해 대기압의 약 20배인 수소 제조장치의 배출가스 압력을 활용한 막분리공법에 착안해 2008년부터 수소 분리막과 CO2 분리막으로 구성된 하이브리드 분리막형 수소정제장치 개발에 성공했다.
실험과정에서 수소만을 통과시키는 수소 분리막에는 팔라듐과 구리 합금막을, CO2만을 통과시키는 CO2 분리막에는 제올라이트(Zeolite)막을 채용한 것으로 알려졌다.
막의 내외부 압력 차이 2.0MPa에 출력가스를 재현한 조건에서 수소회수율과 투과 CO2 농도는 모두 90% 이상이었으며 CO2 회수율 80%에 수소 순도는 거의 100%에 근접한 나타났다.
2013년 이내에 파일럿 플랜트에서 개발장치 시험을 시작하고 2015년을 목표로 공정 패키지화를 통한 정유공장에서의 실증실험을 목표로 하고 있다.
JX에너지는 공급 인프라 정비와 비즈니스 모델 구축도 추진하고 있으며, 2월부터 Kanagawa와 Aichi에 가솔린과 수소 충전을 병행하는 서비스 스테이션을 시범 운영하고, 탄소섬유를 이용한 사용압력 82MPa의 복합소재 저장탱크도 활용할 계획인 것으로 알려졌다.