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보고서 상세정보

보로하이드라이드계 수소화물을 이용한 수소저장 및 발생기술개발

  • 사업명

    21세기프론티어연구개발사업

  • 과제명

    보로하이드라이드계 수소화물을 이용한 수소저장 및 발생기술개발

  • 주관연구기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 연구책임자

    권혁상

  • 참여연구자

    이재영   S.Rajendran   박정원   김동영   조근우   장희진   송민상   이상수   박경진   엄광섭   이택홍   ...  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2006-05

  • 과제시작년도

    2005

  • 주관부처

    과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국과학재단
    Korea Science and Engineering Foundtion

  • 등록번호

    TRKO201000012217

  • 과제고유번호

    1350020744

  • 키워드

    붕수소화물.수소 저장 및 발생.촉매.수소발생속도.재생공정.borohydride.hydrogen storage and production.catalyst.hydrogen generation rate.recycling process.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Metal borohydrides such as NaBH4, LiBH4, KBH4 have received considerable attentions as high efficiency hydrogen storage materials...

    Metal borohydrides such as NaBH4, LiBH4, KBH4 have received considerable attentions as high efficiency hydrogen storage materials. Among them, sodium borohydride(NaBH4) provides a safe and practical mean of hydrogen storage and production at an economical cost compared with other borohydrides. NaBH4 provides the high hydrogen storage density of 10.8 wt.%, and it can produce double amount of its stored hydrogen by a hydrolysis reaction as follows:
    $NaBH_4 + 2H_2O → NaBO_2 + 4H_2 + 217 kJ$


    1. 페이스트법을 이용한 Co 및 Ni 계 촉매 개발 1) 페이스트법을 통하여 제조된 Co 촉매의 수소발생속도는 211 ml/min.g-catalyst로 Ni 계 촉매보다 높은 수소발생속도를 보였으며, 이는 Co가 Ni보다 NaBH...

    1. 페이스트법을 이용한 Co 및 Ni 계 촉매 개발 1) 페이스트법을 통하여 제조된 Co 촉매의 수소발생속도는 211 ml/min.g-catalyst로 Ni 계 촉매보다 높은 수소발생속도를 보였으며, 이는 Co가 Ni보다 NaBH₄가수분해반응에 높은 촉매 활성도를 가지기 때문. 2) 페이스트법으로 제조된 촉매의 퇴화원인은 촉매 표면에 산화막이 형성되고, 촉매 입자의 응집으로 인하여 촉매 site가 감소하기 때문. 매 사이클마다 촉매를 증류수로 세정 시, 촉매 표면의 산화막 형성이 크게 억제되었으며 100 사이클 후에도 촉매는 최대성능의 약 93 %를 유지하는 것으로 확인됨. 2. 전기도금을 이용한 고성능 Co-P 촉매 개발 1) 전기도금을 통하여 제조된 비정질 Co-P 촉매는 다결정 Co 촉매보다 NaBH₄가수분해반응에 대한 촉매 활성도가 20 배 이상 높은 것으로 확인됨. 2) Co-P 촉매의 수소발생특성은 전기도금조건에 따라 크게 변화하였으며, 이는 도금조건이 Co-P 촉매 내 P의 조성에 영향을 미치기 때문. Co-P 욕에서 환원전류밀도 0.01 A/cm², 1080 s 동안 도금 시, Co-13 at.% P가 제조되었으며 1 wt.% NaOH + 10 wt.% NaBH₄ 용액 내에서 가장 높은 954 ml/min.g-catalyst의 수소발생속도를 보임. 3) 전기도금으로 제조된 Co-P 촉매의 수명특성을 조사한 결과, 사이클이 진행됨에 따라 급격한 촉매퇴화는 관찰되지 않았으며, 50 cycle 후에도 초기 성능의 97 % 이상을 유지. 3. NaBH₄ 재생공정 연구 1) 볼밀링을 통한 NaBH₄ 재생공정은 변환효율이 5 % 이하인 반면, 열화학법을 이용한 NaBH₄ 재생공정은 550 oC 6 MPa 수소압력에서 18 h 동안 반응 시, 약 35 %의 변환효율을 보임. 특히 임계 압력(약 3-4 atm) 부근에서 변환효율이 급격히 변화함.


  • 목차(Contents) 

    1. 제출문...1
    2. 보고서 초록...2
    3. 요약문...3
    4. SUMMARY...7
    5. CONTENTS...11
    6. 목차...13
    7. 제1장 연구개발과제의 개요...15
    8. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...17
    9. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...18...
    1. 제출문...1
    2. 보고서 초록...2
    3. 요약문...3
    4. SUMMARY...7
    5. CONTENTS...11
    6. 목차...13
    7. 제1장 연구개발과제의 개요...15
    8. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...17
    9. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...18
    10. 제1절 페이스트법을 이용한 NaBH4 수소발생용 Co 및 Ni 계 촉매 개발 ...18
    11. 가. 서론 ...18
    12. 나. 실험방법 ...19
    13. (1) 페이스트법을 이용한 촉매 제조 ...19
    14. (2) 알칼리 NaBH4 용액의 제조 ...19
    15. (3) 수소발생시험 ...19
    16. (4) 분석방법 ...19
    17. 다. 결과 및 토의 ...20
    18. (1) Substrate 및 binder 최적화 ...20
    19. (2) 알칼리 NaBH4 용액의 pH 및 농도 최적화 ...24
    20. (3) 페이스트법을 이용한 Co 및 Ni 계 촉매 개발 ...26
    21. (4) 촉매의 수명특성 ...33
    22. 제2절 전기도금을 이용한 고성능 NaBH4 수소발생용 Co-P 촉매 개발 ...38
    23. 가. 서론 ...38
    24. 나. 실험방법 ...39
    25. (1) 전기도금을 이용한 Co 및 Co-P 촉매 제조 ...39
    26. (2) 수소발생시험 ...39
    27. 다. 결과 및 토의 ...39
    28. (1) 전기도금으로 제조된 Co 및 Co-P 촉매의 수소발생특성 ...39
    29. (2) 환원전류밀도의 영향 ...42
    30. (3) 도금시간의 영향 ...45
    31. (4) Co-P 촉매의 수명특성 ...47
    32. 제3절 볼밀링법 및 열화학법을 이용한 NaBH4 재생공정 ...49
    33. 가. 서론 ...49
    34. 나. 실험방법 ...49
    35. (1) 볼밀링법을 이용한 NaBH4 재생공정 ...49
    36. (2) 열화학법을 이용한 NaBH4 재생공정 ...49
    37. (3) 재생효율 분석방법 ...50
    38. 다. 결과 및 토의 ...50
    39. (1) 볼밀링법을 이용한 NaBH4 재생공정 ...50
    40. (2) 열화학법을 이용한 NaBH4 재생공정...51
    41. 제4절 결론...54
    42. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...56
    43. 제5장 연구개발결과의 활용계획...58
    44. 제6장 참고문헌...59
  • 참고문헌

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