차에 휘발유를 주입할 때마다 전 세계의 화석 연료 공급이 조금씩 고갈됩니다. . 이러한 연료에는 석유가 포함됩니다. 및 석탄 , 선사시대 생물체의 유골이 응축되어 있다. 이러한 연료의 공급은 제한되어 있으며 결국 고갈될 것입니다. 설상가상으로, 이 석유 공급의 대부분은 석유가 풍부한 축복을 받은 소수의 국가에 의해 통제되며, 이러한 국가는 석유 공급과 가격을 모두 결정할 수 있습니다. 더욱이 미국과 같은 국가의 화석연료 의존도는 이미 복잡한 대외관계 및 국가안보 문제를 더욱 복잡하게 만들고 있습니다. 화석 연료는 수세기 동안 세계 에너지 수요의 상당 부분을 충족해 왔지만 앞으로 얼마나 오래 지속할 수 있는지에는 한계가 있습니다.
우리가 살고 있는 우주는 약 75%가 수소로 구성되어 있지만, 지구 표면에는 놀랍게도 순수한 수소가 거의 없습니다. 수소 가스는 일반적으로 H2로 존재합니다. 두 개의 수소 원자가 결합된 분자. 왜냐하면 H2 분자는 너무 가벼워서 포함되지 않은 수소 가스는 쉽게 지구 대기의 맨 위로 떠오를 수 있으며 실제로 우주로 탈출할 수 있습니다. 지상에 있는 대부분의 수소는 분자 형태로 다른 원소와 결합되어 있습니다. 예를 들어 물에서 수소는 산소와 결합하여 H2를 형성합니다. O 분자.
수소 함유 분자에서 순수한 수소를 생산하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다. 수소는 천연 가스에서 추출할 수 있으며(지금까지 가장 일반적인 방법), 전기분해를 통해 물에서 제거하거나 조류 또는 특정 종류의 박테리아에서 생물학적으로 생성할 수 있습니다. 더 유망한 수소 생산 방법 중 일부는 여전히 연구 중이며 천연 가스 추출과 같은 다른 방법은 일반적으로 사용됩니다.
1970년 화학자 John Bockris는 수소 경제라는 용어를 만들었습니다. 모든 차량이 수소를 사용하는 미래를 나타냅니다. 연료로. 이 방향에서 중요한 단계는 연료 전지라는 장치의 개발이었습니다. , 수소를 사용하여 전기를 생성합니다. 주요 자동차 제조업체는 이미 연료 전지로 구동되는 개념 자동차를 생산했으며, 폭스바겐 티구안 하이모션(Volkswagen Tiguan HyMotion)과 쉐보레 이쿼녹스(Chevrolet Equinox) 연료 전지 SUV가 두 가지 예이며 적어도 하나의 수소 연료 전지 생산 모델이 캘리포니아에서 이미 사용 가능합니다. 혼다 FCX 클래리티(Honda FCX Clarity)
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수소 경제의 가장 중요한 이점 중 하나는 연료 전지가 무공해라는 것입니다. 연료 전지에서 전기를 생산할 때 탄소 배출이 발생하지 않습니다. 수소 연료 전지는 열과 물의 두 가지 부산물을 생성합니다. 도로 위의 모든 차량이 수소 연료 전지로 구동된다면 대부분의 차량 배기 가스가 발생하는 미국의 많은 도시에 드리워진 친숙한 스모그 구름이 대부분 사라질 것입니다. 환경 보호국(Environmental Protection Agency)에 따르면 전체 미국인의 절반이 인간의 건강에 부정적인 영향을 미칠 만큼 오염이 심한 지역에 살고 있으므로 스모그를 줄이는 것은 상당한 이점이 될 것입니다.
탄소 요소에서 파생된 연료를 연소하는 내연 기관 , 주로 이산화탄소와 같은 여러 부산물을 생성합니다. , 물 , 그리고 그을음이라고 하는 물질의 작은 입자 . 그을음은 사람이 호흡하는 공기 중으로 배출될 때 천식, 폐암 및 기타 질병을 유발할 수 있습니다. 또한, 대부분의 과학자들은 대기 중 이산화탄소의 양이 증가하면 지구 온난화에 기여하여 결국 지구 대부분에 해로운 기후 변화를 일으킬 수 있다고 믿습니다.
내연 기관에서 수소와 같은 무공해 연료원으로 전환하는 것은 21 st 에서 이러한 문제를 줄이는 데 중요할 것입니다. 세기. 그러나 오늘날 도로에 1억 3,000만 대 이상의 가솔린 구동 차량이 있으므로 가까운 장래에 연료 전지 자동차가 상당한 환경 개선을 일으키기에 충분한 차이를 만들 것 같지 않습니다. 초기 연료 전지 자동차의 가격은 최소 10만 달러로 일반 운전자의 손이 닿지 않는 범위에 있을 것으로 예상됩니다. 또 다른 요점은 수소 생산 공장과 주유소를 포함하여 이러한 자동차를 실용적으로 만드는 데 필요한 인프라를 아직 사용할 수 없다는 것입니다. 일부 관찰자들은 단기적으로 환경 변화가 수소 자동차와 배터리 구동 전기 자동차 및 다른 대체 연료를 사용하는 자동차를 포함한 기타 유형의 자동차의 결합 사용을 통해 올 것이라고 믿습니다.
기존 대기 오염은 곧 사라지지 않을 것입니다. 그을음은 몇 주 또는 몇 달 만에 대기에서 가라앉지만 이산화탄소는 훨씬 더 오래 남아 있습니다. 오늘날 모든 탄소 배출원을 제거하더라도 대기 탄소 수준이 정상으로 돌아오려면 수십 년이 걸릴 수 있습니다. 게다가 자동차는 탄소 배출원 중 하나일 뿐입니다. 석탄 화력 발전소와 같은 다른 발전소도 지구 온난화를 방지하기 위해 크게 축소되어야 합니다.
수소 효율수소 연료 전지의 또 다른 주요 이점은 효율성입니다. 내연 기관은 가솔린에 있는 화학 에너지의 20% 미만을 사용하므로 상대적으로 비효율적인 프로세스입니다. 대조적으로 연료 전지는 수소에서 사용 가능한 에너지의 약 60%를 활용하여 훨씬 더 효율적입니다.
미국에서 사용되는 석유의 절반 이상이 다른 나라에서 수입됩니다. 이는 미국 경제에 중대한 영향을 미치며 수입되는 석유의 3분의 2가 운송에 사용됩니다. 많은 양의 석유가 미국 이외의 지역에서 들어오기 때문에 가격과 공급의 변화는 대부분 우리가 통제할 수 없습니다. 석유의 대부분은 중동의 정치적으로 불안정한 지역에서 나옵니다. 미국을 중동 석유 의존에서 해방시키려는 시도는 1970년대로 거슬러 올라갑니다. 그러나 수입된 석유의 양은 그 이후로 실제로 증가했습니다. 또한 2001년 9월 11일 테러 사건 이후 미국의 석유 의존도에 대한 우려가 더욱 커졌습니다.
석유 의존도의 또 다른 문제는 유가 상승이 미국 경제 전체에 영향을 미치고, 석유를 제조에 사용하거나 시장에 석유를 공급해야 하는 거의 모든 제품의 가격을 인상한다는 것입니다. 유가는 최근 몇 년 동안 급격히 상승했으며 휘발유 및 디젤 연료 가격은 2008년 내내 갤런당 $4~$5 범위를 맴돌았습니다.
수소가 가솔린보다 저렴할까요? 미국 에너지부는 현재 세대의 연료 전지가 킬로와트당 약 $225의 가격으로 전기를 생산한다고 추정합니다. 불행히도 수소가 연료로서의 가솔린과 경쟁하기 전에 가격은 킬로와트당 약 30달러로 하락해야 합니다. 그러나 National Research Council은 마일 단위로 측정한 수소 자체의 비용이 곧 현재 휘발유 가격보다 50%나 더 낮아질 수 있다고 예측합니다. 분명히, 이 이점은 가스 가격이 상승함에 따라 꾸준히 증가할 것입니다. 수소가 전기로 변환되는 효율성도 상당한 이점을 제공합니다.
수소 자동차가 석유 중독을 끊는 데 도움이 될 수 있습니까? 수소 자동차는 이러한 의존도를 줄이는 데 도움이 될 것이지만, 석유 수입에 상당한 차이를 만들 만큼 충분한 수소 자동차가 일상적으로 사용되기까지는 수십 년이 걸릴 것입니다. 그러나 장기적으로 수소 자동차의 영향은 상당할 수 있습니다.
수소 자동차는 미래의 자동차가 아닙니다. 현재 여러 연료 전지 자동차(또는 FCV)가 도로를 운행하고 있습니다.
수소 경제가 미국에 공해가 없고 외국 석유에 의존하지 않는 미래를 제공하려면 지속 가능해야 합니다. 즉, 증가하는 인구 증가, 에너지를 많이 사용하는 기술의 사용 증가, 정치의 변화, 환경과 미래 세대의 복지에 대한 사람들의 태도 변화를 따라갈 수 있어야 합니다. 2050년까지 전 세계적으로 필요한 에너지가 두 배로 증가할 것으로 추정됩니다. 화석 연료의 공급이 급격히 감소하여 이러한 수요를 따라갈 가능성은 거의 없으므로 새로운 에너지 자원이 중요할 것입니다.
지속 가능한 수소 경제에 대한 주요 장애물 중 하나는 현재 더 큰 분자에서 수소를 추출하는 데 사용되는 방법이 전기에 의존한다는 것과 전기가 주로 오염을 일으키는 방법에 의해 생성된다는 것입니다. 석탄화력발전소의 전기로 수소추출을 한다면 수소를 추출할 때 오염이 발생하기 때문에 연료전지가 오염되지 않아도 상관없다. 수소가 진정한 무공해 전원이 되려면 수소를 추출하는 데 사용되는 전기를 태양광 발전과 같은 무공해 방식으로 생산해야 합니다. 현재로서는 일반적으로 그렇지 않으므로 진정으로 지속 가능한 수소 경제는 발전에 상당한 변화가 필요합니다.
보관도 문제다. 수소 연료는 압축 액체 형태로 저장되며 시간이 지남에 따라 일부는 증발을 통해 빠져나갑니다. 수소 자동차를 정기적으로 운전하지 않으면 증발 손실로 인해 전체 연료 비용이 상당히 증가합니다. 그리고 액체 수소를 자동차에 실을 수 있는 부피로 압축하는 데에도 많은 에너지가 필요하며, 그 에너지는 공해를 일으키는 방법을 사용하여 생성되었을 수 있습니다.
일부 전문가들은 수소 생산 및 저장의 개선이 15~30년 내에 지속 가능한 수소 경제로 이어질 것이라고 믿습니다. 그러나 수소 경제의 아이디어에는 반대자들이 있습니다. 많은 사람들은 그러한 경제는 결코 지속 가능하지 않으며 우리의 자원이 다른 형태의 발전을 탐구하는 데 더 잘 사용될 것이라고 믿습니다. 수소가 진정한 미래 연료인지 명확해지기까지는 몇 년이 걸릴 수 있습니다.
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