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차세대 수소저장재료로서의 수소화물의 재료설계

전문가 제언: ○ 미국의 DOE는 경제성과 환경을 고려하여 장기적인 수소저장 능력을 6.5wt%와 60∼120℃의 분해온도로 정하고 있다. 또한 수소의 흡탈착에 저온, 저압을 규정하여 기판으로의 단열과 비용 및 독성도 규제하고 있다.

○ PEMFCs(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells) 차량의 운전 가능한 P-T 영역은 1∼10기압과 25∼125℃ 범위다. 몇 가지 금속수소화물은 이 범위에서 수소 공급/방출 시스템에 연료전지의 폐열을 이용할 수 있는 온도영역이다.

○ 금속수소화물의 수소저장은 상이한 파라미터에 따라 다르며, 금속은 수소를 분해하는 능력이 상이한데 이는 표면구조와 형태학 및 순도 등에 따른다. 수소저장재료에 요구되는 성질은 단위질량과 부피당 높은 수소저장 능력, 낮은 분해온도 및 빠른 반응속도 등이다.

○ 착체수소화물은 단계적인 반응으로 수소를 내는데 이들의 수소저장능력은 이론적으로 높으나 실제와는 차이가 있으며, 또한 낮은 속도는 가장 큰 장애다. 금속간 화합물은 2wt%의 낮은 저장능력과 고가로 대체하는 방법이 필요하다.

○ M-N-H 시스템은 10wt%나 그 이상의 수소저장능력을 갖고 있으며 10개 이상의 매력적인 시스템이 5년 내에 개발될 것으로 예상된다. 앞으로 넓은 범위의 재료와 많은 가능성을 가지고 M-N-H 시스템에 대한 의 탐구가 필요하다.

○ 경금속 수소화물시스템의 가역 수소저장 열역학을 변화시키는 것은 탈수소 상태의 합금이나 화합물로 불안정화 시키는 것이다. 경금속 비안정제는 무게의 최소화와 새로운 시스템의 개발이 필요하다.

○ 수소저장재의 수소화물은 많은 재료가 연구되고 있는데, 이 글에서 보고한 AlH3는 기존의 문제점에 대한 돌파구로 관심을 끈다. 많은 연구 중에서 어느 것이 엔트로피적 성공을 이룰지 기대된다.

저자: K. Ikeda et. al.
자료유형: 학술정보