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수소 저장재료 개발의 현상과 과제

전문가 제언: ○ 연료전지 자동차의 개발을 위한 수소저장 연구 프로젝트의 초점은 미국DOE의 2010년과 2015년의 성능 목표에 적합한 기술의 개발이다. 2010년까지 6wt% H2와 0.045kg/L H2의 시스템 기준 용량과 무게, 부피, 가격 및 차량이 요구하는 T-P 조건 등을 달성하는 것이 중요하다. 장기 목표는 시장에서 현재의 가솔린 차량과 동등한 성능을 달성하는 것이다.

○ 현재의 압축가스 탱크의 중량과 부피 저장능을 증가시키는 것은 2가지로 극저온 압축(cryo-compressed)탱크와 차량의 공간 허용성을 최대한 살린 정합성의 탱크를 개발하는 것이다. 이는 재료 속의 저장에도 적용할 수 있다.

○ 경금속 수소화물 시스템의 장래에는 나노 다공 호스트에 촉매나 다 성분이 도입되는 비안정화 시스템의 연구가 강화될 것이다. 또한 구조 지지제의 나노 다공 호스트도 수소화물을 비활성화 한다. 수소화나 탈수소화 화합물이 호스트 표면과 일으키는 화학적 간섭은 호스트를 화학적으로 조정하여 비안정화 할 수 있을 것이다.

○ 콤플렉스 수소화물은 단계적인 반응으로 수소를 내는데, 이들의 수소 저장능은 이론적으로 높으나 실제와는 차이가 있고 화학 수소화물의 borate로부터 borohydride로의 역반응은 차량 외부에서 수행되어야 하는데, 이때 소비된 연료와 함께 탑재된 물도 시스템에 포함해야한다.

○ 카본 재료는 플러린(Fullerene)의 최대 가역 수소 저장 밀도 9wt%가 희망적이며, 신 물질과 새로운 개념은 높은 수소 저장능은 높은 비표면적을 갖는 재료의 발견이 우선이다. 이런 목적을 위하여 나노 다공 재료와 네트웍 재료, 유무기 클라스레이트 및 금속-유기, 금속 산화물 구조가 현재로 가장 유망한 재료 시스템이다.

○ 아직까지 US DOE의 목표에 맞는 수소 저장재는 없다. 일부 개선된 키네틱스와 낮은 분해 온도의 금속 수소화물은 기술 적용에서 추가적인 연구가 필요하다. 앞으로 상온에서의 높은 저장능을 갖는 금속 수소화물 재료와 저가의 재료 개발은 수소 경제 성공의 길이 될 것이다.

저자: Nobuhiro Kuriyama
자료유형: 학술정보