팔라듐이 담지된 중형 기공성 탄소 재료를 이용한 수소 저장

Hydrogen Storage Using Pd Doped Mesoporous Carbon Materials

본 연구에서는 실리카 주형을 사용하여 중형기공성 탄소 재료인 CMK-3와 CMK-5를 제조하였으며 이의 수소 저장량을 측정하였다. 비교 물질로는 탄소 재료 중 수소 저장에 관해 가장 많은 연구가 이루어진 다중벽 탄소나노튜브를 사용하였다. 실험 결과, 탄소체에 흡착되는 수소의 양은 탄소 물질의 표면적과 매우 밀접한 관계가 있으며 표면적이 증가될수록 수소 저장량이 증가함을 확인할 수 있다. 본 연구에서 사용된 탄소 재료 중 CMK-5가 가장 높은 수소 저장량을 나타내었으며 CMK-3, MWCNT 순으로 높은 수소 저장량을 보였다. CMK-5의 경우, 팔라듐을 도핑하였을 때 수소 저장량이 매우 크게 증가하였으며 이는 hydrogen spill-over 효과에 의한 것으로 생각되며 이와 같은 현상은 팔라듐이 도핑된 CMK-5의 수소 저장량을 결정하는데 가장 큰 역할을 하는 것으로 나타났다.

Two types of mesoporous carbons, CMK-3 and CMK-5, were prepared using mesoporous silica as a removable template, and their hydrogen storage capacities were evaluated. For the purpose of comparison, MWCNT (multi-walled carbon nanotubes) was selected and the adsorption of hydrogen was measured. The amount of hydrogen adsorbed on carbon materials was found to be closely related to the surface areas of carbon samples: The higher the surface area of the carbon material, the larger amount of hydrogen was adsorbed. The hydrogen storage capacity increased in the order of CMK-5 > CMK-3 > MWCNT. In addition, hydrogen storage capacity was greatly enhanced by the Pd-doping onto CMK-5. When the metallic Pd was doped on the carbon material, the adsorption amount of hydrogen via a hydrogen spill-over mechanism was crucial to the hydrogen storage capacity of Pd-doped CMK-5.