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보고서 상세정보

금속수소화물을 이용한 고성능 상온용 수소저장재료개발
Development of a hydrogen storage material for room temperature use with high performance using metal hydrides

  • 사업명

    21C프론티어연구개발사업

  • 과제명

    금속수소화물을 이용한 고성능 상온용 수소저장재료개발

  • 주관연구기관

    한국지질자원연구원
    Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources

  • 연구책임자

    조성욱

  • 참여연구자

    서창열   최국선   심건주  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2006-05

  • 과제시작년도

    2003

  • 주관부처

    과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국과학재단
    Korea Science and Engineering Foundtion

  • 등록번호

    TRKO201000012212

  • 과제고유번호

    1350001364

  • 키워드

    수소저장.금속수소화물.수소저장합금.금속착수소화물.기계적 합금화법.마그네슘합금.촉매.싸이클링 수명.hydrogen storage.metal hydrides.hydrogen storage alloy.Complex metal hydride.mechanical alloying.Magnesium alloys.catalysts.cycle life.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Effective hydrogen storage technology is essential not only for hydrogen utilization systems but also for matching the supply and...

    Effective hydrogen storage technology is essential not only for hydrogen utilization systems but also for matching the supply and demand sides of hydrogen. A typical example of hydrogen utilization system is the fuel cell which has a wide range of applications: stationary fuel cells for generating electricity, transportable fuel cells for automobiles, and portable fuel cells for electronic devices. Particularly, the competition for the commercialization of a fuel cell vehicle is quite intense due to the expected shortage of fossil fuels in the near future.
    Metal hydrides possess solid form and so occupy relatively small space. This is one of the important qualifications as a hydrogen storage and supply material for the fuel cells. Metal hydrides can also be used for various other applications: hydrogen storage tanks for the hydrogen produced by atomic energy or by surplus electricity at night, heat pumps, hydrogen purifiers, actuators, static compressors and so on. Metal hydrides are capable of reversibly absorbing and desorbing hydrogen with temperature and pressure. Using this property, hydrogen gas at room temperature and atmospheric pressure may be shrunken to one thousandth of its original volume, which is more effective volume-wise than liquefying hydrogen. Metal hydrides can be used at temperatures and pressures not much
    higher than the ambient temperature and pressure and therefore are relatively safe.
    Unfortunately, however, there are still several obstacles to be cleared to put metal hydrides to practical use; their gravimetric storage density is not much higher than that of the pressurized hydrogen gas, and the cyclic life span associated with the reversibility of the reactions with hydrogen is not yet long
    enough. Therefore, the demand for the development of a high performance hydrogen storage material using metal hydrides is rapidly growing.


    제 1 세부과제
    ○ 수소 흡수속도 : 초기 2분 이내 98%이상 흡수
    ○ 싸이클링 수명 : 1000회 이상 반복 후 초기 유효 용량(2.3wt%, 140kg H2/m3)의 85% 이상(2wt%) 유지
    ○ 상온에서 수...

    제 1 세부과제
    ○ 수소 흡수속도 : 초기 2분 이내 98%이상 흡수
    ○ 싸이클링 수명 : 1000회 이상 반복 후 초기 유효 용량(2.3wt%, 140kg H2/m3)의 85% 이상(2wt%) 유지
    ○ 상온에서 수소 흡ㆍ방출
    제 2 세부과제
    ○ 중력주조 및 급냉응고를 이용하여 Mg-xNi(x=13.5, 23.5, 33.5wt.%)계 합금 제조 및 특성 평가
    - 유효수소저장용량 5.96wt.%, 수소흡수속도 5.65wt.%/20min.(300℃)
    ○ Reactive Mechanical Grinding을 이용한 Mg-Oxide 복합분말 제조기술 확립.
    - 유효수소저장용량 4.59wt.%, 수소흡수속도 4.47wt.%/20min.(320℃)
    제 3 세부과제
    ○ 상온 고상반응법을 적용한 나노/비정질 Mg계 복합수소화물 합성 및 제조 기술 개발
    - $MgH_2-(TiO_2)_0.05$ → rutile TiO_2 첨가의 경우 나노 복합상 형성하여 300℃에서 4.40 wt.%의 저장
    제 4 세부과제
    ○ 기계화학적 방법을 이용하여 100 nm 내외의 입자크기를 갖는 TiAl3 촉매를 합성하고, 촉매의 성능을 $Li_3AlH_6$$NaAlH_4$에 분산시켜 확인함. 촉매 첨가시 $NaAlH_4$는 150 $^{\circ}C$에서 4 wt% 내외의 가역적 수소화반응(수소 방출/저장)을 나타냄.


  • 목차(Contents) 

    1. 제출문...1
    2. 보고서초록...2
    3. 요약...5
    4. 목차...15
    5. 제1장 연구개발과제의 개요 ...17
    6. 제1절 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성 ...17
    7. 제2절 연구개발의 범위 ...19
    8. 제2장 국내외 기술개발 현황...21
    9. 제1절 연구사...
    1. 제출문...1
    2. 보고서초록...2
    3. 요약...5
    4. 목차...15
    5. 제1장 연구개발과제의 개요 ...17
    6. 제1절 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성 ...17
    7. 제2절 연구개발의 범위 ...19
    8. 제2장 국내외 기술개발 현황...21
    9. 제1절 연구사례의 조사...21
    10. 제2절 세부 기술사항의 검토 분석...24
    11. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...26
    12. 제1절 이론적 배경 ...26
    13. 제2절 실험방법...40
    14. 제3절 결과 및 고찰...46
    15. 1. Ti-Cr-Mo계 bcc 합금...46
    16. 2. Ti-Cr-V계 bcc 합금...56
    17. 3. 합금의 열처리 및 싸이클링 수명조사 ...67
    18. 제4절 결론...77
    19. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...79
    20. 제1절 1단계ㆍ연차별 연구개발 목표 및 달성도...79
    21. 제2절 관련분야에의 기여도...80
    22. 제5장 연구개발결과의 활용계획...82
    23. 제1절 향후 실용화 및 활용계획...82
    24. 제2절 연구개발성과의 응용잠재력 및 사업화시의 활용가능성 ...83
    25. 제6장 참고문헌 ...84
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
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    3. 특허(0)
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