고체 수소저장 재료: 저장용량, 열역학 및 반응속도론

전문가 제언

○ 가역적 수소저장 재료인 고체 수소화물은 기존의 수소가스나 액체수소의 탱크 시스템보다 수소의 중량 및 용적 저장용량을 더 크게 할 수 있고, 장치도 훨씬 단순화할 수 있기 때문에 차량용 PEM 연료전지에 대한 수소 공급원으로서 적합하다.

○ 차량 탑재용 수소저장 장치에서 실용성을 가늠하는 것은 충분한 저장용량, 유리한 열역학적 특성, 빠른 반응속도 등이다.

- 미국 에너지부(DOE)는 FreedomCAR 프로그램에서 차량 탑재용 수소저장 장치의 2010년 중량 및 용적 저장용량 목표치를 각각 2kWh/㎏(6wt.% H2)과 1.5 kWh/L(0.045㎏ H2/L)로 설정하였다. 현재 LiNH2 + LiH 시스템을 비롯하여 여러 수소화물들이 이 목표치들을 달성하였지만, 차량용으로 필요한 다른 요구사항들을 만족시키지 못하여 실용화되지 못하고 있다.

- PEM 연료전지의 폐열을 수소 방출에 이용하려면 반응의 평형온도와 압력이 각각 25~120℃, 1~10기압의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이 목표를 달성하려면 재료의 열역학적 특성을 개선할 필요가 있다.

- 반응속도에 대한 DOE의 목표는 2010년까지 5㎏의 수소를 3분 내에 충전할 수 있어야 한다는 것이다. 이를 위해서는 반응속도를 촉진시키기 위한 나노-엔지니어링이나 촉매의 이용 등 새로운 기술이 필요하다.

○ DOE의 요구사항 중에는 수소의 순도가 99.99% 이상이어야 한다는 것이 있다. 이것을 만족시키려면 반응 중 생성되는 휘발성 물질과 반복 반응에 수반되는 오염물질의 혼입에 주의하여야 한다.

○ 또 수소저장 장치의 반복 사용수명(cycle life)은 1,000회 이상이어야 한다. 이를 위해 불순물의 거동, 휘발성 물질의 발생 여부, 재료의 구조적 안정성, 반복 사용 거동 등에 대한 연구가 필요하다.

저자

W. Osborn, T. Markmaitree, L. L. Shaw, R. Ren, J. Hu, J. H. Kwak, and Z. Yang

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2009

권(호)

61(4)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

45~51

분석자

심*주

분석물

• 고체 수소저장 재료-저장용량, 열역학 및 반응속도론.pdf [356,390 byte]

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