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2D 티타늄카바이드 첨가 NaAlH4의 수소저장능력의 탁월한 개선

전문가 제언: ○ 최근 높은 수소 저장량 때문에 많은 연구가 이루어지고 있는 분야는 금속착수소화물(complex metal hydrides)이다. 이는 수소를 포함하고 있는 착수소 화합물을 분해하여 발생하는 수소를 이용하는 방법이다. 이때 착수소 화합물은 화합물 내에서 수소가 차지하는 양에 의해 저장량이 결정된다. 현재까지 알려진 금속착수소화물은 크게 알라네이트 수소화물(metal alanate)과 붕소계통 수소화물(metal borohydrides) 등 두 가지로 구분할 수 있다.

○ 수소를 흡수방출 하는 방법은 금속수소화물과 같이 온도와 압력을 변화시켜 저장/방출한다. 이는 수소가 결합되어 있는 화합물이 물질 자체의 성질로 활성화 에너지가 높지 않아야한다. 착수소화합물인 LiAlH4, NaAlH4, Mg(AlH4)2 등은 모두 높은 이론수소저장용량 (5.6～12 wt%)을 지니고 있으며 낮은 온도인 100～160℃정도에서 열분해하여 수소를 발생시키나 수소를 흡장시키는 데는 높은 수소 압력을 필요로 한다.

○ 따라서, 이러한 착수소 화합물은 실용적으로 수소의 흡/방출이 가역적으로 일어나기 힘들다고 여겨졌다. 그러나 최근 Bogdanovic 등이 2011년에 Ti기반촉매를 첨가한 NaAlH4가 가역적으로 흡/방출 반응이 일어난다는 것을 처음으로 발표한 이후에 더욱 효과적인 촉매 개발과 더불어 다른 착수소 화합물의 수소 흡/방출에 대한 가역성 실험에 관한 연구가 가속화되고 있다.

○ 이 자료에서는 위에 기술한대로 NaAlH4에 Ti3C2함유한 촉매를 첨가하여 수소의 저장용량을 올리고 흡방출 온도를 현저하게 낮추는 결과를 도출하였다. 그러나 문제는 US DOE의 저장목표 6wt%에 이르지 못하고 사이클 안정성에서 10회까지만 결과를 낸 것이 SEM측정이 보여준 응결로 인한 더 이상의 문제는 없는지 다소의 안타까움이 있다.

○ 국내는 한양대, 인하대, 한밭대, 전북대에서 NaAlH4에 촉매를 첨가하여 수소저장과 탈착 거동에 관한 연구논문이 있다. 특허는 쉐링코포레이션 등이 국내에 특허출원 내용이 몇 건 있다.

저자: Ruyan Wu, Hufei Du, Zeyi Wang, Mingxia Gao, Hongge Pan, Yongfeng Liu
자료유형: 니즈학술정보