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수소저장 - FCVs 개발의 주된 기술 장벽

전문가 제언: ○ 수소 온보드 저장은 연료전지자동차와 ICE/전기 하이브리드차에 초점이 주어진다. 이는 온보드 저장기술의 타결이 수소시대를 겨냥하는 목표이며, 이 기술을 통하여 다른 저장과 수송문제는 쉽게 해결할 수 있기 때문이다. 수소의 저장 목표는 중형 연료전지차로 500km를 달릴 수 있는 5kg의 수소를 저부피로 저장할 수 있어야 한다. 저온액체와 가스수소저장은 동급의 가솔린탱크에 비해 7~9배 크고, 금속수소화물은 가스수소에 비해 3, 4배 높은 밀도를 가지나 아직 상업적으로 입증되지 못한 것과 무게 문제가 있다.

○ 고체에의 수소저장은 정치용과 모바일용에서 안전과 효율적 측면이 있다. 4개의 주류는 카본과 기타 고표면적(HSA), 물과 반응화학수소화물, 열화학수소화물과 충전수소화물이다. 카본 나노튜브는 가볍고 내구성이 좋은데 실제 실험에서는 5~10wt%, 알칼리를 도핑한 나노튜브는 20wt%의 보고가 있었다. 그러나 이들은 불안정하고 높은 온도가 요구되고 다른 결과와 상충되며 불확실하였다. 최근의 믿을만한 결과는 0.67bar/ 327℃에서 7wt%의 수소 흡탈착이 이루어졌다는 보고가 나와 있다.

○ 충전수소화물로 borohydrides, alanates, 아미드는 괜찮은 성능이나 연구가 더 필요하며, NaAlH4는 Ti 촉매에서 저온구동과 좋은 가역성을 주는데, 4~5wt% 저장과 가격이 비싸다. 촉매의 Mg(AlH4)2는 고온방출이 문제이나, 기타의 alanates의 촉매기능이 연구되고 있다. Borohydrides는 alanates보다 높은 저장능이 있으나 고온방출이고 덜 가역적이다. LiBH4는 성능이 개선되고 있으며, 이들의 연구 목표는 촉매, 방출온도와 가격이다.

○ 다른 대안의 제올라이트 같은 HSA 재료, 벤젠에 ZnO를 브리지한 MOFs, 격자형 하이드레이트가 가능성이 있으나 더 연구가 필요하다. Aluminosilicate로 만든 제올라이트는 다공성이며, MOFs는 대단히 높은 표면적을 갖는다. HSA 재료는 극저온에서 수%의 저장능력이 있는데, 상온에서는 얼마의 저장능력을 보여주는가가 관점이며, MOF와 격자 하이드레이트도 신 개념의 연구가 더 필요하다.

저자: D.K. Ross
자료유형: 학술정보