Mg-Ga합금의 우수한 수소저장 특성

전문가 제언

○ 현존하는 에너지 중에서 가장 풍부하며 무공해 에너지원으로서의 수소는 인류 궁극의 연료로 지목되고 있다. 그러나 폭발성이 크기 때문에 저장에 문제가 있다. 이 수소를 효율적이고 안전하게 사용하기 위한 저장용 고체금속으로 La-Ni계의 수소저장합금이 1960년 네덜란드의 필립스사에서 처음 개발하였다. 이것은 금속과 수소를 반응시켜 수소가스가 금속에 흡수되어 금속수소화물을 생성하면서 수소를 저장한 후, 이를 가열하여 수소를 방출시켜 회수하여 사용하는 것이다.

 

○ 최초의 La-Ni계 수소저장합금 이후 많은 연구를 통하여 여러 재료와 공정이 제안되었다. 그 중, 수소저장용량이 큰 Mg합금의 수소화 특성을 개선하기 위한 여러 방법 중 볼 밀링(BM)을 포함하여 NbF5, nano-TiO2, Pd, Y 및 Ni같은 물질을 첨가하는 것이 MgH2의 수소방출 반응속도를 높일 수 있는 방법으로 알려지고 있다. 또한 Si 또는 Ge를 MgH2와 BM하여 기계적 합금화하여도 수소방출 반응속도를 높일 수 있다고 한다.

 

○ Mg내의 Ga의 고용한도는 573K에서 5wt%이기 때문에 Mg(Ga)고용체가 수소흡수(방출)과정 중 형성될 수 있으며 수소저장능력이 Mg(In)과 유사할 것으로 사료된다. 또한 Mg-Ga계에는 Mg5Ga2, Mg2Ga, MgGa등의 금속간 화합물이 있으며 이들도 수소흡수(방출)과정 중 반응경로를 변경시킬 가능성이 있어서 MgH2를 불안정하게 할 수 있다. 이와 같은 이전의 연구를 이용하여, 이 분석에서는 합금원소로 Ga를 이용하여 Mg-Ga계합금의 수소저장능력과 반응 기구를 규명한다.

 

○ 이 분야 연구는 서방 선진국에서 처음 시작된 이래 일본에서 활성화 된 후 뒤늦게 최근 중국 에서 폭발적으로 진행되고 있다. 한국에서도 1980년 후반부터 KAIST의 이재영 교수팀이 국내에서 처음 시작하여 많은 제자를 양성하였다. 현재는 그 제자들이 주축이 되어 전북대, 전남대, 한양대, 공주대 등의 대학과 KIST, 재료연구소 및 한국세라믹기술원 등의 연구소에서도 활발히 연 구를 수행하고 있다. 전술한 바와 같이 자원이 무한하고 공해가 없는 이상적인 에너지원으로서의 수소를 가장 효과적으로 저장-방출 할 수 있는 우수재료개발이 시급하다. 

저자

Daifeng Wu, Liuzhang Ouyang, Cong Wu, Hui Wang, Jiangwen Liu, Lixian Sun

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

642()

잡지명

Journal of Alloys and Compounds

과학기술
표준분류

재료

페이지

180~184

분석자

남*우

분석물

• Mg-Ga합금의 우수한 수소저장 특성.pdf [498,857 byte]

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