Electrochemical Hydrogenation Behavior of Surface-Treated Mg-based Alloys for Hydrogen Storage of Fuel Cell

The effects of surface treatment on the hydrogen storage properties of a $Mg_2Ni$ alloy particle were investigated by the microvoltammetric technique, in which a carbon-filament microelectrode was manipulated to make electrical contact with the particle in a KOH aqueous solution. It was found that the hydrogen storage properties of $Mg_2Ni$ at room temperature were improved by the surface treatment with a nickel plating solution. The sodium salts(sodium phosphate and sodium dihydrogen citrate) contained in the nickel plating solution made the alloy form an amorphous-like state, resulting in an improved hydrogen charge/discharge capacity at room temperature as high as about 150[mAh/g] from the original value of 17[mAh/g]. Potential-step experiment was carried out to determine the apparent chemical diffusion coefficient of hydrogen atom($D_{app}$) in the alloy. Since the alloy particle we used here was a dense, conductive sphere, the spherical diffusion model was employed for data analysis. $D_{app}$ was found to vary the order between $10^{-8}{\sim}10^{-9}[cm^2/s]$ over the course of hydrogenation and dehydrogenation process.

연료전지의 수소저장용 마그네슘계 합금의 표면제어에 의한 전기화학적 수소화 거동 연구

[ $Mg_2Ni$ ]계 합금 입자의 수소저장 특성에 대한 표면처리 효과가 마이크로 전극 측정법에 의해 검토되었다. 카본-섬유로 된 마이크로 전극을 KOH 수용액 속에서 조정자를 사용하여 수소 단일입자에 접촉시켰다. 상온에서 $Mg_2Ni$ 합금의 수소저장 특성은 니켈 도금용액에 의한 표면 처리에 의해 크게 개선되었다. 니켈 도금용액 속에 있는 함유된 나트륨염(sodium phosphate 및 sodium dihydrogen citrate)이 합금을 아몰퍼스와 같은 형태로 만들었으며, 그 결과 상온에서 수소 흡장/방출 용량이 최초의 17[mAh/g]에서 150[mAh/g]로 향상되었다. 합금 입자 내에서 수소원자의 겉보기 화학적 확산계수를 계산하기 위하여 Potential-step 실험을 실시하였으며 데이터 해석을 위해 구형확산 모델을 적용하였다. 실험결과로서 겉보기 확산계수($D_{app}$)는 수소 흡장 및 방출되는 전 과정에서 $10^{-8}{\sim}10^{-9}[cm^2/s]$ 수준인 것으로 확인되었다.