New Energies, new possibilities

TIANJIN, Jan. 1 (Xinhua) -- Chinese scientists have developed a proton exchange membrane fuel cell with ultra-high volumetric power density, more than 80 percent higher than the performance of mainstream counterparts.

Jiao Kui, a professor at Tianjin University's School of Mechanical Engineering, and his team redesigned the proton exchange membrane fuel cell's architecture, incorporating new components and optimizing the gas-water-electric-heat transfer routes.

The team created an ultra-thin and ultra-high power density fuel cell. They eliminated traditional gas diffusion layers and flow channels by using ultra-thin carbon nanofiber film produced by electrospinning technology and metal foam.

This progress has contributed to a 90 percent reduction in the thickness of the membrane electrode assembly and a 80 percent reduction in mass transfer losses caused by reactant diffusion, nearly doubling the volumetric power density of the fuel cell.

The research team estimates that the peak volumetric power density of the fuel cell stack using the new structure will reach 9.8 kilowatts per liter.

Hydrogen fuel cells are regarded as one of the most promising technologies in the application of hydrogen energy. Increasing their volumetric power density, however, remains a significant technical challenge.

This breakthrough not only provides pivotal guidance for advancing proton exchange membrane fuel cell technology, but it also indicates a promising leap forward in the field of clean energy.

On Thursday, the findings were published in the international authoritative energy research journal Joule. 

Chinese scientists develop high-performance hydrogen fuel cells-Xinhua (news.cn)

Fuel cell stack redesign and component integration radically increase power density - ScienceDirect

Summary

NEDOの「水素社会構築技術開発事業/地域水素利活用技術開発/地域モデル構築技術開発」事業として採択 　本田技研工業は12月25日、トクヤマ、三菱商事と、2023年6月に国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の「水素社会構築技術開発事業/地域水素利活用技術開発/地域モデル構築技術開発」事業として採択され、検討を進めてきた「副生水素と車両からのリユースを想定した定置用燃料電池電源のデータセンター向け実証」の実施が決定したと発表した。 　

この実証は、山口県周南市でトクヤマが食塩電解事業で製造する副生水素を活用し、ホンダが燃料電池車からのリユースを想定して開発する定置用燃料電池電源から、三菱商事が運用する分散型データセンターに電力供給を行なうというもの。車載用燃料電池の定置用燃料電池電源へのリユースの可能性を探索し、今後普及が見込まれる燃料電池の有効活用を通じて、定置用燃料電池電源の導入や運用にかかわる利用者の経済的負担の軽減、電力の脱炭素化への貢献を目指していく。 　また、大容量のデータ処理を必要とする生成AIや自動運転などの普及拡大により、今後データセンターの電力需要のさらなる増加が見込まれているといい、地域展開に適した分散型データセンターに、副生水素と燃料電池を活用することで、データセンターのグリーントランスフォーメーションと、自治体や地元企業のデジタルトランスフォーメーションへの貢献を目指すとした。 　この実証で得られる知見をもとに、同地域におけるクリーンな電力を用いたデータセンターの導入・拡大や国内外でのビジネス展開の検討を進めていくとした。

ホンダ、トクヤマ、三菱商事と山口県で「副生水素と車両からのリユースを想定した定置用燃料電池電源のデータセンター向け実証」実施（Car Watch） - Yahoo!ニュース

- 서부산 SK V1 지식산업센터에 국내 최초 중대형 고체산화물 연료전지(SOFC) 적용 ∙∙∙ 면적 기준 국내 최대규모 제로에너지건축물 예비인증 사례
- 제로에너지건축물 달성 최적 솔루션 ’연료전지’ ∙∙∙ 기존 태양광 등 분산발전원 대비 ‘高효율∙小면적’

SK에코플랜트는 현재 시공중인 ‘서부산 SK V1 지식산업센터’가 제로에너지건축물(Zero Energy Building, 이하 ZEB) 예비인증을 취득했다고 28일 밝혔다.

ZEB 인증제도는 2014년 신축 건물부문의 온실가스 감축을 위해 정부가 수립한 ‘녹색건축물 기본계획’ 정책에 따라 건축물의 에너지자립률을 인증하는 제도로, 2017년부터 본격적으로 시행 중이다. 정책 로드맵에 따라 2020년부터 신축 공공 건축물의 ZEB 인증 취득이 의무화됐으며, 내년부터는 신축 민간 건축물에도 의무화가 확대 적용될 예정이다.

서부산 SK V1 지식산업센터는 국내 최초로 일반건축물(비주거)에 중대형(10kW 초과) 고체산화물 연료전지(SOFC)를 도입해 ZEB 예비인증 획득에 성공했다. 연료전지 660kW 및 태양광발전설비 103.6kW을 복합도입해 에너지자립률 24.9%를 인증 받았으며 이는 ZEB 5등급에 해당한다.(에너지자립률 20~40%) 인증 대상 건축물 연면적은 약 16만5천m2로 일반건축물 ZEB 인증 사례 중 역대 최대규모다. 연료전지와 태양광을 통해 생산된 전기는 건물 공용전력 용도로 사용되며, 연료전지 가동 시 발생하는 폐열도 탑재된 열회수모듈을 통해 급탕 용도로 활용될 예정이다.

이번 ZEB 인증 취득의 핵심인 중대형 고체산화물 연료전지는 천연가스에서 수소를 추출해 산소와 반응시켜 전기를 생산하는 고효율∙저탄소 신재생 분산발전원이다. 기존 ZEB 인증에 주로 활용되는 태양광∙BIPV(건물일체형 태양광시스템)∙소형 연료전지 등의 경우 연면적 약 7만m2이하 규모의 중소형 건축물에 효과적이며, 이를 활용한 플러스제로에너지빌딩(에너지자립률 100% 초과)인증 사례도 있다. 그러나 대형 건축물의 경우 고층 위주로 조성되는 국내 대형 건축물 특성상 기존 분산발전원으로는 설치면적 대비 발전량에서 ZEB 인증에 한계가 있었다. 중대형 고체산화물 연료전지는 태양광발전설비와 비교했을 때 약 10분의 1 규모 설치면적만 확보돼도 비등한 발전량 확보가 가능해 대형 건축물 ZEB 달성의 최적 솔루션이 될 수 있다.

중대형 고체산화물 연료전지는 미국 등 해외에서는 이미 도심지 내 업무시설, 주거시설 등 다양한 건축물에 설치∙운영 중이다. 국내에서도 10kW 이하 소형 연료전지를 활용한 ZEB 인증사례는 있었으나, 중대형 고체산화물 연료전지를 도입해 인증을 획득한 것은 이번 서부산 SK V1 지식산업센터가 최초다. 이번 인증 사례를 발판삼아 앞으로 더욱 중요해질 국내 대형 일반건축물 ZEB 인증 시장 선점도 기대된다.

한편 SK에코플랜트는 2018년부터 미국 연료전지 선도기업 블룸에너지와 긴밀한 협력체계를 구축하고 국내외에서 연료전지 사업을 활발히 펼치고 있다. 지난 3월 미국 코네티컷주 소재 스탬퍼드 병원 등 의료시설 2곳에 블룸에너지와 협력해 연료전지를 공급 및 설치하기도 했다.

 송영규 SK에코플랜트 에코스페이스BU대표는 “앞으로도 ZEB를 비롯한 사업 전반에 차별화된 솔루션 확보를 통해 새로운 가치를 담을 수 있는 공간을 만들 것”이라며 “정부의 분산에너지 활성화 및 순환경제 정책 강화에 적극적으로 부응해 사업을 전개해 나가겠다”고 밝혔다.

보도자료 (상세) | 미디어센터 | SK에코플랜트 (skecoplant.com)

UBEは2023年12月18日、トヨタ自動車と共同開発した、燃料電池車用の高圧水素タンクライナー向けポリアミド（ナイロン）6樹脂「UBE NYLON 1218IU（以下、1218IU）」が、トヨタ自動車が発売した新型クラウンの燃料電池車に採用されたと発表した。UBEのナイロン6樹脂がトヨタ自動車の燃料電池車に採用されるのは「MIRAI」に続いて2車種目となる。 　1218IUは、クラウンの燃料電池車に搭載される高圧水素タンクの最内層の構成部材（インナーライナー）として使用され、水素が外部に漏れだすことを防止する樹脂ライナーの材料としての厳しい要件をクリアした。ナイロン6樹脂として優れた水素透過防止性能を有するとともに、水素ガスの充填や放出によるタンク温度の急激な変化に対する耐久性や低温環境における耐衝撃性などについても極めて優れた機械的性質を示している。 　UBEは、1959年からナイロン6樹脂の製造販売を開始し、グローバルでの重合生産能力は19.8万トン（t）と世界有数の規模を持つ。近年では、より高度化する市場のニーズに対し、エンプラコンポジットメーカーとしてグローバル展開を拡大しており、日本、アジア、欧州、北米の4極体制で計5.3万tのコンポジット生産能力を持ち、製品開発力と安定した品質に基づくソリューション提供型ビジネスが高く評価されている。今後も、エンプラコンポジットの能力増強を図るとともに、多様化する自動車部材の要求特性にマッチした製品の開発に注力していく考えだ。

UBEとトヨタが共同開発したナイロン6樹脂が新型クラウンの燃料電池車で採用（MONOist） - Yahoo!ニュース

수소전기차 보급 확대 방안
[수소뉴스 = 유재준 기자]청정수소 생태계 전환을 가속화하고, 수소산업 육성을 뒷받침할 청정수소 인증제 등 주요 정책이 민관합동 수소경제위원회에서 발표됐다.

정부는 18일 서울 롯데호텔에서 한덕수 국무총리(위원장) 주재로 ‘제6차 수소경제위원회’를 개최했다.

이번 위원회에서는 청정수소 인증제 운영방안, 수소산업 소부장 육성 전략, 수소전기차 보급 확대방안, 국가 수소 중점연구실 운영방안 등 총 4개 안건이 상정·논의됐다.

정부는 지난 5차 수소경제위원회(2022.11월)에서 대규모 수소 수요 창출, 청정수소 인프라 및 제도 구축, 세계 1등 수소산업 육성을 주요 내용으로 하는 ‘새정부 수소경제 정책방향’을 제시한 바 있다. 이를 토대로 올해 수소를 국가전략기술로 지정(2023.3월)하고, 세계 최초로 수소발전 입찰시장을 개설(2023.6월)하는 한편, 정상회담 계기에 미국·사우디·일본 등 주요국 정부 및 기업과 수소 협력에 합의하는 등 청정수소 생태계 기반 조성과 수소산업 육성을 위해 힘쓰고 있다. 이번 위원회 상정된 안건은 이러한 정책적 노력의 일환이다.

제6차 수소경제위원회를 통해 발표된 주요 정책내용은 다음과 같다.

첫째, 청정수소 인증제 운영방안에 따르면 ‘청정수소 인증제’는 수소를 생산·수입하는 과정에서 온실가스 배출량이 일정 수준 이하인 경우 청정수소로 인증하고 인센티브를 지원하는 제도로, 수소법에 법적 근거를 두고 있다. 이번 운영방안에서는 청정수소 기준을 수소 1㎏당 온실가스 배출량 4㎏ 이하로 설정하는 내용의 청정수소 인증기준과 함께 인증 절차, 인증 추진체계, 연계 지원방안 등이 마련됐다.

청정수소 기준이 제시됨에 따라, 내년에 개설될 청정수소발전입찰시장(CHPS) 등 연관 제도의 차질없는 시행을 뒷받침할 것으로 기대되며, 기업들의 청정수소 관련 투자도 본격화될 전망이다.

둘째, 수소산업 소부장 육성 전략에 따르면 수소 소재·부품·장비산업 육성을 위해 수전해, 액체수소 운반선, 수소터빈 등 수소산업 10대 분야 40대 핵심품목을 도출하고, 원천기술 확보, 사업화 촉진, 공급망 강화 등을 지원키로 했다.

이를 통해, 2030년 10대 전략분야 소부장 국산화율 80% 달성 및 글로벌 소부장기업 20개사 육성 등 수소산업 소부장 생태계 강화와 기업들의 활발한 해외시장 진출이 기대된다.

셋째, 수소전기자동차 보급 확대 방안에 따르면 2030년 수소차 30만대 보급, 수소충전소 660기 이상 구축을 목표로 수소버스 등 상용차 중심의 수소차 보급 확대, 액화수소 충전소, 융복합 수소충전소 등 수소충전소 확충, 수소 수요 증가에 따른 수소 수급 대응체계 강화 및 공급 다변화 등 정책방안을 마련했다.

수소차 및 충전 인프라 확충을 통해 수송 부문의 수소 활용 촉진과 더불어 대기질 개선 및 2030년 국가 온실가스 감축목표 달성에도 기여할 것으로 기대된다.

넷째, 국가 수소 중점연구실 운영방안에 따르면 수전해 기술별 중점연구실(*알칼라인 수전해: 한국에너지기술연구원(주관), 한국생산기술연구원・울산과학기술원(참여). *PEM 수전해: 한국과학기술연구원(주관), 한국화학연구원・한국과학기술원(참여)을 구축하고, 중점 연구실 중심으로 기술 국산화를 위한 기초·원천 연구 수행, 기술 신뢰도 확보를 위한 성능평가 지원 등을 추진할 계획이다.

이를 통해 국가 수소 연구개발(R&D) 역량이 결집되고, 메가와트급(MW급) 대용량 수전해 국산기술 확보 및 청정수소 경제성 확보 등에 기여할 것으로 기대된다.

한편, 사전행사로 국내외 주요 수소기업간 업무협약(3건: 수전해 기술개발·공급망 구축, 액체충전소 구축 협력, 연료전지 부품개발·해외진출) 체결이 진행됐다. 협약을 체결한 LG화학, SK E&S, 효성중공업, 블룸에너지, SK에코플랜트 등 국내외 수요 대기업과 액화수소탱크·전극소재·분리판 등 주요 소부장 분야 국내 대표기업들은 기술개발, 공급망 구축 등을 협력하기로 약속했다. 이를 통해 알칼라인 수전해 시스템 기술 및 액체수소 충전소 핵심 기자재 국산화, 국내외 공급망 강화 등에 기여할 것으로 보인다.

정부는 위원회에서 심의·의결된 정책들을 속도감있게 추진하여 청정수소 기반 생태계 전환과 수소산업 경쟁력 강화에 총력을 다할 계획이다.
 



 



출처 : 수소뉴스(http://www.h2news.co.kr)