전체 시스템 구성
수소를 압축하지 않고
고체 소재에 담습니다.
고압 압축은 수소 1kg당 10~13kWh를 소모합니다. 생산 에너지의 약 3분의 1이 저장 과정에서 사라집니다.
에어로원은 압축 대신 흡착을 씁니다.
Ni@BNS-GQD 나노소재
그래핀 양자점에 붕소·질소·황을 도핑하고 니켈 나노입자를 담지한 고체 저장 소재입니다.
수소를 분자째 가두지 않고 원자 단위로 흡착합니다.
상온 · 저압 운용
700bar 고압 용기가 아니라 5~20bar에서 저장합니다.
극저온 냉각 없이 20~30°C 상온에서 충·방전합니다.
모듈 단위 확장
1kWh 스마트 모듈을 기본 단위로 구성합니다.
용도에 맞춰 모듈 수를 조합해 용량을 키웁니다.
성능 사양
Ni@BNS-GQD 저장 모듈의 운용 사양입니다.
목표 5.0 wt% 이상
고압 방식 700bar 대비
극저온 냉각 불필요
성능 저하 최소
압축에서 흡착으로
고압 압축은 에너지·안전·입지 세 가지를 동시에 제약합니다.
고체 저장은 그 제약을 압력 자체를 낮춰 풉니다.
- 기체를 350~700bar로 압축해 보관
- 수소 1kg당 10~13kWh 압축 전력 소모
- 초고압 용기의 폭발 위험이 상존
- 이격거리 규제·높은 보험료로 도심 설치가 어려움
- 압축 스테이션 등 대형 부대설비가 필요
- 나노소재에 원자 단위로 흡착해 보관
- 5~20bar 저압이라 압축 전력을 대부분 절감
- 저압 운용이라 구조적으로 위험이 낮음
- 분산·소규모 설치에 유리
- 압축 스테이션 없이 전해조에서 바로 저장
저장 원리
세 가지 원리가 하나의 소재 위에서 동시에 작동합니다.
삼중 도핑
순수 탄소는 무극성이라 수소를 약하게만 붙듭니다.
붕소·질소·황을 심어 탄소 격자의 전기적 대칭을 깨면, 수소를 강하게 끌어당기는 분극 자리가 생깁니다.
니켈 촉매 분해
수소는 H₂ 분자 상태로는 부피를 많이 차지합니다.
표면에 고르게 담지된 니켈 나노입자가 분자 결합을 끊어 원자 두 개로 만듭니다. 고온 없이 상온에서 일어납니다.
스필오버 저장
쪼개진 원자 수소가 촉매에서 소재 표면으로 흘러 퍼집니다.
도핑으로 만들어진 자리마다 원자가 촘촘히 자리 잡아 밀도가 올라갑니다.
소재 구조
촉매-흡착 사이클
주입부터 충전까지 네 단계가 이어집니다.
수소 주입
5~20bar의 완만한 압력으로 다공성 매트릭스에 수소를 넣습니다.
촉매 분해
니켈 나노입자가 H₂를 원자 수소로 연속 분해합니다.
급속 확산
스필오버 효과가 원자 수소의 고속 이동 통로를 만듭니다.
고밀도 충전
도핑된 기공이 원자 수소를 촘촘한 층으로 붙잡습니다.
소재 제조 공정
세 단계를 거쳐 Ni@BNS-GQD 복합체를 합성합니다.
전구체 혼합 · 도핑
구연산과 멜라민을 배합해 질소·황 전구체를 품은 탄소 베이스를 만듭니다.
질소 분위기 열분해
N₂ 분위기에서 고온 열분해해 붕소·질소·황 삼중 도핑 그래핀 양자점을 합성합니다.
습식 환원 · 담지
니켈 전구체와 환원제를 투입해 양자점 표면에 니켈 나노입자를 고르게 입힙니다.
1kWh 스마트 모듈
저장 소재를 실제 운용 가능한 장치로 만드는 네 개의 층입니다.
스마트 외장
30bar까지 견디는 금속 용기입니다.
압력·온도 센서를 달아 상태를 실시간으로 감시합니다.
타공 금속 필터
가스가 고르게 흐르도록 잡아 줍니다.
사장 공간을 없애고 구조 강성을 유지합니다.
저장층
Ni@BNS-GQD를 조밀한 다공성 층으로 채운 부분입니다.
실제 흡착이 일어나는 자리입니다.
방열층
충·방전 중 생기는 발열·흡열을 관리합니다.
20~30°C 최적 구간을 유지합니다.
생산부터 활용까지
압축 스테이션이라는 병목을 건너뛴 구성입니다.
생산
태양광 전력으로 현장에서 그린수소를 전기분해 생산합니다.
저장
생산한 수소를 저압 그대로 모듈에 넣습니다. 대형 압축 설비가 필요 없습니다.
배송
상온·저압 모듈이라 트레일러 적재나 장비 직결 장착이 가능합니다.
활용
드론·물류로봇 같은 소형 모빌리티와 이동형 발전기의 고밀도 전원으로 씁니다.
관련 특허
- 특허번호
- 제 10-2545179 호
- 발명의 명칭
- 태양광·수소 기반의 모바일 전력 발생 장치 및 이를 이용한 전력 발생 방법
- 출원 / 등록
- 2020.12.02 출원 · 2023.06.14 등록
시스템 구성
