수전해는 말그대로 물을 전기분해하는 방식으로, 수소와 산소를 얻는 가장 익숙한 방법임.
현재 세가지 기술 방식이 있으며, 모두 총 반응식은 H2O -> 1/2 O2 + H2 로 다 동일함.
1. 알칼라인 수전해(AWE, Alkaline water electrolysis)
- 가장 상용화된 기술
- KOH 전해질 사용(20~40wt%의 KOH)
- 작동온도 : 60~80도
- 특징 : 용량이 크고, 비용이 저렴하며, 전류밀도가 낮음*
*) 전해질 사이 분리막 사용하여 이온전도 저항이 높아서, 고분자전해질수전해방식에 비해 동일 전압 대비 전류밀도가 낮음.
※ 전류밀도는 수소 생산량에 비례함, 그래서 분리막이 있는 경우, 동일 크기 스택대비 수소생산량이 낮을 수 밖에 없음
2. 고분자 전해질 수전해 (PEMEC, Polymer Electrolyte membrane electrolysis Cell)
- 현재 급부상하는 수전해 기술, 상용화됨.
- 고분자 전해질(Nafion 고분자막)을 통해 수소이온(H+)이 Anode 에서 Cathode로 이동, Cathode의 전자(2e-)와 만나, 수소(H2) 생성
- 작동온도 : 60~80도
- 비용이 알칼라인 수전해방식에 비해 높으며, 내구성이 떨어짐
3. 고체 산화물 수전해 (SOEC, Solid Oxide Electrolysis Cell)
- 가장 기술 성숙도가 낮은 기술임
- 세라믹 전해질
- 고온에서 작동 (750도), 고효율 --> 고온의 스팀을 어디서 받아야하는가?
- 세라믹 전해질을 통해 산소 음이온(O^2-)이 음극쪽으로 이동하여 H2O와 반응하여, H2를 분리시킴