수소저장기술은 수소경제를 달성하기 위해 개발해야할 핵실요소기술이다. 이 논문에서는 고체수소저장기술의 최신 개발 동향을 고찰하였다. 나노구조 탄소계 물질(nanostructured carbon materials), 유기금속구조물(metal organic framework, MOFs), 금속수소화물(metal hydrides), 클래스레이트수화물(clathrate hydrates), 금속착수소화물(complex chemical hydrides)과 같은 고체수소저장매체를 중점적으로 고찰하였다. 그 결과 지금까지 개발된 고체수소저장재료의 수소저장용량은 고체의 표면적에 비례하여 증가함을 알 수 있었다. 탄소나노튜브의 수소저장 메커니즘을 연구하여 탄소나노튜브의 표면적이 수소저장량을 증가시키는데 중요한 인자로 작용함을 알 수 있었다.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.19
no.5
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pp.377-385
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2008
In this study, we demonstrated that, although hydrogen molecules can be adsorbed onto the adsorbent such as MOF and MC itself, the loading of noble metal such as Pt is necessary to enhance the $H_2$ storage capacity since $H_2$ molecules can be dissociatively adsorbed on Pt metal and migrated to high-surface-area adsorbent via the primary spillover. In addition, the hybrid material have been prepared coupling MOF-5 with Pt/MC through carbon bridges formed by sucrose polymerization/carbonization. That this material showed the highest $H_2$ uptake at room temperature and about 100 bar is believed to be associated with the secondary spillover effect. Thus, such a strategy is very promising in developing $H_2$ storage technology using porous adsorbents. However, further experiments should be carried out to explore the choice of bridge carbon, the hybridization method, the dispersion technique of noble metals, etc.
문헌 연구를 통해 최적의 수소저장물질의서 수소저장 효율, 물질의 안정성 및 경제성이 우수한 나트륨붕소수소화물($NaBH_4$, sodium borohydride)을 선정하여, 소형연료전지용 수소저장시스템에 대한 다양한 특성을 조사하였다. $NaBH_4$의 기초 물성 조사를 위해 수소 발생 능력, 용해도, 수소 비발생 등의 실험을 수행하였으며 다양한 촉매의 특성비교는 물론 수소저장시스템의 설계시 핵심적으로 고려할 수 있는 Key factor의 특성을 파악하였다.
지구의 환경보존과 에너지원의 효율적인 이용을 위하여 고효율의 환경친화적 청정에너지 기술개발을 활발이 진행중에 있으며, 이중 수소를 이용한 연료전지차 개발이 최근 가장 각광을 받고 있다. 연료전지차 실용화를 위해서는 여러 가지 기술적으로 해결해야 과제가 많으나, 그 중에서도 연료로 사용하고 있는 수소의 안전적인 저장 문제가 중요하다고 하겠다. 수소를 저장하는 방법은 여러 가지 있으나, 현재 기술로 이용 가능한 것은 압축저장 방식이다. 현재 소개되고 있는 연료전지차 대부분에는 350 bar 압축수소저장용기가 탑재되어 $120\~300km$까지 주행이 가능하다. 이는 소비자 입장에서 수소충전을 자주해야 하는 불편사항이다. 이를 보완하기 위해서 초고압 (700 bar) 수소저장시스템과 저압이면서 수소를 더 많이 저장할 수 있는 신 수소저장물질 개발을 각 연구기관에서 활발이 연구중에 있다. 국내에서도 최근에 연료전지차의 관심이 높아지면서 연료전지차량용 부품 개발을 정부과제로 연구중이거나 예정이다. 수소저장분야도 21세기 프론티어사업을 통하여 산.학.연 합동으로 연구를 활발이 진행중에 있다.
This article provides a panoramic overview of the state-of-the-art technologies in the field of solid-state hydrogen storage methods. The emerging solid-state hydrogen storage techniques, such as nanostructured carbon materials, metal organic framework (MOFs), metal and inter-metal hydrides, clathrate hydrates, complex chemical hydride are discussed. The hydrogen storage capacity of the solid-sate hydrogen storage materials increases in proportion to the surface area of the solid materials. Also, it is believed that new functional nanostructured materials will offer far-reaching solutions to the development of on-board hydrogen storage system for the application of the transportation vehicles.
지구상에 존재하는 화석연료는 산업혁명 이후 그 사용에 있어서 지속적인 증가 추세를 유지하여 왔고, 급기야는 그 잔존량의 고갈 및 이들 연료의 사용으로 인한 지구의 대기오염 등을 유발하고 있다. 이에 따라 새로운 에너지원, 즉 태양 에너지, 수소 에너지, 바이오 에너지 등에 그 활용 시각이 돌려지게 되었으며 이들은 다음 세대의 전인류적 에너지원으로 활용될 가능성이 원유 가격의 상승에 따라 점점 높아지고 있다. 이들 대체 에너지 중에서 수소 에너지는 지구뿐만 아니라 우주적으로 현존량이 가장 많은 에너지로 알려져 왔으며 이러한 수소 에너지 활성화를 위하여 무엇보다도 중요한 것이 수소 저장 능력에 관한 것이다. 본 분석에서는 이러한 수소 에너지를 비롯한 수소 저장에 대한 내용을 다루고 있으며 앞으로의 수소 저장 방향에 대해서 또한 언급한다.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.28
no.4
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pp.361-368
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2017
Alanate-based materials, which were known to have high hydrogen storage capacity, were synthesized by mechanochemically metathesis reaction of metal chloride and sodium alanate without solvent. XRD patterns of synthesized materials showed that metathesis reaction of cations between metal chloride and sodium alanate was progressed favorably without any solvent. Magnesium alanate showed that 3.2 wt.% of hydrogen was evolved by the thermal decomposition. The addition of a small amount of Ti to the magnesium alanate greatly reduced hydrogen evolution temperature. Also, Ti doped magnesium alanate had a good regeneration property. Both the calcium and lithium-magnesium alanate showed the lower starting temperature of the two step hydrogen evolution and fast kinetics for the hydrogen evolution.
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2004.06a
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pp.222-222
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2004
가압 중수로형 원자력발전소에서는 중수 중의 중수소와 중성자의 반응에 의하여 수소동위원소인 삼중수소(트리튬)가 불가피하게 생성되는데 발전소의 가동 년수가 증가함에 따라 계통내 중수중의 삼중수소 농도도 증가하게 된다. 따라서 계통내 삼중수소화 중수로부터 삼중수소를 분리하여, 중수는 원자로로 순환하고 분리된 삼중수소는 별도로 저장할 필요가 있다. 이 과정에서 분리$\cdot$농축된 삼중수소는 방사성 물질일 뿐만 아니라 앞으로 핵융합 연구에 매우 중요하게 이용되어야 할 자원이기 때문에 이를 안전하게 저장하기 위한 기술(저장기술)과 경우에 따라 지정된 장소로 운반하기 위한 기술(운반기술)이 필요하다.(중략)
Kim, Sang-Gon;HwangBo, Chi-Hyung;Yu, Chul Hee;Nahm, Kee-Suk;Im, Yeon-Ho
Korean Chemical Engineering Research
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v.49
no.5
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pp.644-651
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2011
Storing hydrogen in solid state hydride is one of the best promising methods for the future hydrogen economy. The total performance of such systems depends on the rate at which the amount of mass and heat migration is supplied to solid hydride. Therefore, an accurate modeling of the heat and mass transfer is of prime importance in optimizing the design of such systems. In this work, Hydrogen storage in Pt-CNTs hydrogen reactor has been intensively investigated by solving 2 dimensional mathematical models. Using a CFD computer software, systematic studies have been performed to elucidate the effect of heat and mass transfer during hydrogen charging periods. It was revealed that the optimized design of hydrogen storage vessel can prevent the increase of system temperature and the charging time due to the convective cooling effects inside the vessels at even high charging pressure. Because none has reported the critical issues of heat and mass transfer for CNT based hydrogen storage system, this work can support the first insight of the optimal design for solid state hydrogen storage system based on CNT in the near future.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.1
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pp.202-211
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1995
Heat and hydrogen transfer characteristics have been experimentally investigated for a hydride reaction bed, in which hydride material LaN $i_{4,7}$A $l_{0.3}$ is contained for hydrogen storage. This problem is of particular interest in the design of metal hydride devices such as metal-hydride refrigerators, heat pumps, or metal-hydride storage units. Transient behavior of hydrogen transfer through the hydride materials as well as heat transfer is studied during absorption and desorption processes in detail. The experimental results obtained indicate that the mass flow of the hydrogen is strongly affected by the governing parameters, such as the initial pressure of the reaction bed, absorption or desorption period, and cooling or heating temperature. These mass transfer results are along with the heat transfer rate between hydride materials and heat transfer medium in the reaction bed.d.d.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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