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유기금속화합물 수소저장의 전산연구

전문가 제언: ○ 수소저장 기술은 수소시대의 수송 분야에서 기존의 가솔린 차량과 견줄만한 충분하고 저렴한 수소의 온보드 저장이 이루어져야한다. US DOE(Department Of Energy)의 온보드 수소저장시스템의 목표는 2010년과 2015년에 각각 6wt%와 9wt%를 잡고 있다. 이의 코스트도 각각 $4/kWh와 $2/kWh이다.

○ 현재까지 개발된 기술의 저장능은 이 목표에 도달하지 못하며 고압탱크나 액체수소 및 기존의 하이드라이드 물질은 용량한계에 도달한 것으로 보여 더 이상의 진전은 곤란해 보인다. 수소저장의 원리는 재료표면에 수소분자가 물리/화학적으로 흡착하는 것이다. Alvisatos 등은 나노다공 폴리머와 고체로 폴리머격자를 구성하고 펜던트그룹을 형성하여 수소결합을 증대시킨다.

○ 그러나 아직까지 이러한 재료들은 US DOE의 온도와 용량 목표에 어느 것도 이르지 못하고 있다. 그러나 합금이나 화합물에 의한 비안정화는 반응열역학을 변화시킬 수 있는 효과적인 방법으로 보고 있다. 금속과 탄화수소의 결합은 LiH나 LiBH4가 에틸렌 같은 탄화수소를 비안정화제로 사용하여 좋은 결과를 주는데, LiH는 13.6wt% 저장과 T(1기압)=90℃를 보여준다. 반응제로 가스가 비실용적이나, 그럼에도 불구하고 저장능과 온도가 매력적이어서 더 큰 탄화수소를 이용하는 연구가 진행된다고 보고하고 있다.

○ 이 논문은 Sc, Ti, V의 전이금속이 2중 결합이 많은 탄화수소와 결합하면서 그들의 결합구조 속에서 18전자룰에 따른 여분의 결합전자가 수소분자를 더 받아들일 수 있는 능력에 대하여 전산시스템을 가동한 결과를 기술하였다. 그중에서 ScC4H4와 TiC4H4는 9.3wt%, 9.1wt%를 각각 보이는 높은 저장능을 제시하고 있다. 앞으로의 과제는 PEMFCs의 운전조건(저온, 저압)에 부합하는 모델의 설계로 본다.

저자: Philippe F. Weck and Dhilip Kumar
자료유형: 학술정보