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금속수소화물과 열관리의 틈새 응용

전문가 제언: ○ 수소에너지 보급에서 필수적인 요소는 안전하고 콤팩트하게 수소를 저장하는 시스템과 이를 지원하는 수소저장재료의 개발이다. 수소저장재료는 공유 또는 이온결합에 의해 수소화물의 상태로 저장과 방출을 반복하는 기능재료다.

○ 금속 수소화물 기술은 콤팩트하고 안전하며 간단하다는 점에서 저장의 문제점을 풀 수 있다고 연구하고 있다. 이제껏 저온 금속수소화물을 사용하면 단위 무게 당 낮은 저장 용량이 있지만 모바일 적용에서는 이것이 큰 심각한 문제가 아니다. 그러나 MH수소저장에서 늦은 충전/방출이 열전달 때문에 제한적인 것은 MH시스템의 결정적 단점으로 해결해야 할 문제이다.

○ 종래의 LaNi5H6나 TiFeH2 등은 높은 수소체적밀도가 실현되어 실온부근에서도 신속하게 수소를 흡장하나 수소중량밀도가 비교적 낮다. 한편 AlH3는 높은 수소밀도를 갖는 금속수소화물(LiH, MgH2, AlH3) 중 가장 저온(353∼423K)에서 수소를 방출하며, 방출 후의 원상회복도 좋은 수소저장재료로 잠재력이 높다. AlH3는 옛날부터 알려져 있었으나 열역학적으로 불안정하다는 단점이 있어 최근 들어서야 고밀도 수소저장 재료로 연구 중이다. 그러나 금속 수소화물은 DOE의 목표에 아직 접근하지 못해 더 연구가 필요하다.

○ 이 글은 수소흡장 재료인 금속수소화물이 가지고 있는 열역학적 성질을 열관리 측면에서 분석하고, 수소의 저장 기능을 다른 틈새 기술에 적용하는, 예를 들면 열병합발전이나 냉장고의 냉매 및 히트펌프 등에의 사용 기술을 보여준다. 국내는 삼성SDI의 금속수소화물 축전지의 개발, 한국지질자원연구원의 금속수소화물 탱크 해석용 수치모델 및 한국기초과학지원연구원의 금속수소화물 및 나노재료의 수소저장 등 논문과 보고서로 많은 연구 실적이 나와 있다.

저자: M. Lototskyy, et al.
자료유형: 니즈학술정보