KR101106508B1 - 마그네슘에 기초한 수소 저장 물질의 나노화 - Google Patents

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Abstract

마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 나노화하는 방법은, 불활성 기체 하에서 탄소 나노 물질 및 마그네슘 베이스 물질을 그라인딩하고 혼합하여 나노 스케일의 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 형성하는 단계를 포함하고, 이때 상기 나노 스케일의 마그네슘 베이스 수소 저장 물질은 100nm 이하의 차원을 갖는다.

Description

마그네슘에 기초한 수소 저장 물질의 나노화{NANOTIZATION OF MAGNESIUM-BASED HYDROGEN STORAGE MATERIAL}
본 발명은 마그네슘 베이스 수소 저장 물질에 관한 것으로, 보다 자세하게 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 나노화하는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2008년 8월 25일자로 대만 특허청에 출원된 대만특허 출원 제097132385호를 우선권으로 하는 출원이다.
수소 저장 물질 분야에서 나노화(nanotization)는 수소 저장 능력을 향상시키고, 흡수/제거(absorption/desorption) 속도를 가속화하고 흡수/제거 온도를 감소시키는 신규한 기술이다. 그라인딩 볼들(grinding balls)은 나노 스케일이 아니고 그라인딩되는 물질과 비교할 때 너무 크기 때문에, 종래의 기계적 나노화를 마그네슘 베이스 화합물과 같은 고연성 물질 또는 경도 물질(hard material)에 고 첨가제를 사용하여 적용하는 것은 어렵다. 또한, 비-나노 스케일의 볼 그라인딩은 그라인딩되는 물질에 나노 수준의 스트레스를 효율적으로 제공할 수 없다. 비-나노 스케일의 볼 그라인딩은 고 연성의 물질을 분쇄하고 부스러트릴 수 있지만, 상기 부스러진 물질은 용이하게 재결정화되고 더 큰 크기(dimension)를 형성한다. 그러한, 볼 그라인딩은 결정 사이즈를 축소시킬 수 없다. 마그네슘 베이스 화합물의 연성을 감소하여 재결정화를 방지하는 종래의 방법은 액체 질소를 사용하는 것이다. 그러나 상기 저온 공정은 고가이다.
따라서 나노 스케일의 수소 저장 물질을 형성하는 신규한 방법이 요청된다.
본 발명의 목적은 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 나노화하는 방법을 제공하는 데 있다.
마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 나노화하는 방법은, 불활성 기체하에서 탄소 나노 물질 및 마그네슘 베이스 물질을 그라인딩하고 혼합하여 나노 스케일의 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 형성하는 단계를 포함하고, 이때 상기 나노 스케일의 마그네슘 베이스 수소 저장 물질은 100nm 이하의 크기를 갖는다.
일 실시예에 있어서, 상기 마그네슘 베이스 화합물은 마그네슘 또는 마그네슘 베이스 합금들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 탄소 나노 물질은 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 파우더 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소 또는 헬륨을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 마그네슘 베이스 화합물 및 상기 탄소 나노 물질의 중량비는 100:0.5에서 100:1일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 그라인딩 단계는 1에서 2atm의 압력하에서, 27에서 40℃의 온도에서 6에서 12시간의 시간으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질은 100에서 200℃ 사이일 때, 0.0073L/s이상의 수소 흡수/제거 속도를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질은 상온에서, 0.0051L/s에서 0.0073L/s 사이의 수소 흡수/제거 속도를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 그라인딩 단계에 경도 물질을 첨가하여 상기 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질 및 나노 스케일 경도 물질을 균일하게 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 경도 물질은 바나듐(V), 티타늄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co), 나이오븀(Nb), 칼슘(Ca), 세슘(Cs), 망간(Mn), 니켈(Ni), 세륨(Ce), 이트륨(Y), 란탄(La), 팔라듐(Pd), 하프늄(Hf), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 지르코늄(Zr), 베릴륨(Be), 크롬(Vr), 게르마늄(Ge), 규소(Si), 리튬(Li) 또는 이의 혼합물 또는 합금을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 마그네슘 베이스 화합물 및 상기 경도 물질의 중량비는 100:5에서 100:30일 수 있다.
본 발명에 따르면, 100nm이하의 크기를 갖는 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 실시예들에서 설명되는 모든 조합들(combinations)이 본 발명에 있어서 필수 불가결한 것은 아니다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 실시예들로 보다 자세한 설명이 주어질 것이다. 다음의 설명은 본 발명을 수행하기 위해 가장 적합한 예에 해당한다. 이 설명은 본 발명의 일반적인 원리를 설명하기 위한 목적으로 작성된 것이며 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 범위는 청구항을 참조하여 결정된다.
본 발명은, 불활성 기체 하에서 탄소 나노 물질 및 마그네슘 베이스 물질을 그라인딩하고 혼합하여 나노 스케일의 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 형성하는 단계를 포함하는, 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 나노화하는 방법을 제공한다. 나노 스케일의 마그네슘 베이스 수소 저장 물질의 정의는 100nm이하의 크기의 물질을 말한다.
상기 마그네슘 베이스 화합물은 마그네슘 또는 마그네슘 베이스 합금인 Mg1-xAx를 포함하고, 여기서 A는 리튬(Li), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 인듐(In), 주석(Sn), 산소(O), 규소(Si), 붕소(B), 탄소(C), 불소(F) 또는 베릴륨(Be)이고 x의 범위는 0＜x≤0.3 이다.
적합한 탄소 나노 물질은 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 파우더 또는 이들의 조합이다. 일 실시예에서, 상기 탄소 나노 튜브는 12-15nm의 직경을 갖는다. 일 실시예에서, 상기 탄소 나노 튜브는 알드리치(Aldrich)로부터 상업적으로 이용가능한 것이다. 일 실시예에서, 상기 탄소 나노 파우더는 10-30nm의 직경을 갖는다. 일 실시예에서, 상기 탄소 나노 파우더는 알드리치(Aldrich)로부터 상업적으로 이용가능한 것이다.
일 실시예에서, 상기 마그네슘 베이스 화합물 및 상기 탄소 나노 물질은 100:0.5에서 100:1의 중량 비율을 갖는다. 상기 마그네슘 베이스 화합물이 고 비율을 차지하면, 상기 수소 저장 물질의 수소 흡수 온도 및 그레인 바운더리 영역이 너무 높을 것이다. 상기 탄소 나노 물질이 고 비율을 차지하면, 상기 수소 저장 물질의 수소 저장 용량이 감소할 것이다.
상기 설명된 마그네슘 베이스 화합물 및 상기 탄소 나노 물질은 먼저 혼합되고, 그 다음 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체하에서 볼 그라인딩된다. 상기 볼 그라인딩은 6-12 시간 동안 27-40℃의 온도로 8-10mm 텅스텐 스틸 볼을 사용하는 공정에 의해 진행된다. 상기 볼 그라인딩 공정 시간이 12시간보다 길어지면, 결정 그레인이 과성장할 것이다. 상기 볼 그라인딩 공정 시간이 6시간보다 짧아지면, 결정 그레인은 나노 스케일에 도달할 수 없다.
상기 설명된 그라인딩 공정은 소위 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 완성한다. 더 작고, 더 경도가 높고 단단한 탄소 나노 튜브가 그라인딩 슬러리로서 제공되기 때문에, 그라인딩 스트레스는 나노 스케일로 축적될 수 있다. 높은 내부 스트레스는 빠르게 상기 마그네슘 베이스 물질의 내부로 불충분한 표면을 연장시켜 나노 스케일로 부스러트려 상기 내부 마그네슘 베이스 물질으로 큰 격자 내부 스트레스 및 큰 각도의 그레인 바운더리를 도입하게 된다. 그러므로, 상기 마그네슘 베이스 수소 저장 물질 구조는 수소 확산 채널인 많은 그레인 바운더리 디펙트를 포함하여, 상기 수소 저장 물질의 수소 저장/방출(storage/release) 속도를 가속시킨다. 그 결과, 유효한 수소 저장양이 이론적인 최대 수소 저장양에 도달하고, 상기 수소 흡수/제거 속도는 향상되고 상기 수소 흡수/제거 온도는 감소한다. 일 실시예에 있어서, 상기 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질은, 100에서 200℃의 온도 사이에 있을 때, 0.0073L/s 이상의 수소 흡수/제거 속도를 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질은, 상온(약 25℃)에서 0.0051L/s에서 0.0073L/s의 수소 흡수/제거 속도를 갖는다.
다른 실시예에서, 상기 설명된 방법은 상기 그라인딩 공정에서 고 강도(high strength) 및 고 비-연성의 경도 물질을 부가할 수 있다. 상기 그라인딩 순서는 예들에 의해 한정되지 않고, 상기 경도 물질 및 탄소 나노 물질의 혼합물은 먼저 그라인딩된 다음, 다음 그라인딩을 위해 상기 마그네슘 베이스 화합물이 부가된다. 이와 다르게, 상기 마그네슘 베이스 물질 및 탄소 나노 물질의 혼합물이 먼저 그라인딩된 다음, 다음 그라인딩을 위해 상기 경도 물질이 부가될 수 있다. 나아가, 상기 마그네슘 베이스 물질, 탄소 나노 물질 및 경도 물질의 혼합물이 동시에 그라인딩 될 수 있다. 상기 그라인딩 단계 이후, 상기 경도 물질은 100nm이하의 크기로 나노 스케일화되고, 상기 나노 스케일 경도 물질은 균일하게 상기 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질 내부에 분산된다. 상기 경도 물질의 도입 목적은 상기 수소 저장 물질의 기계적 강도를 향상시키는 것이다. 상기 경도 물질은 바나듐(V), 티타늄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co), 나이오븀(Nb), 칼슘(Ca), 세슘(Cs), 망간(Mn), 니켈(Ni), 세륨(Ce), 이트륨(Y), 란탄(La), 팔라듐(Pd), 하프늄(Hf), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 지르코늄(Zr), 베릴륨(Be), 크롬(Vr), 게르마늄(Ge), 규소(Si), 리튬(Li) 또는 이의 혼합물 또는 합금을 포함한다. 철(Fe), 티타늄(Ti) 또는 니켈(Ni)이 선택된 경우, 상기 경도 물질은 수소 분자들을 원자들로 더 촉진시키고, 상기 원자들을 저장할 것이다. 상기 마그네슘 베이스 화합물 및 경도 물질은 100:5에서 100:30의 중량비를 갖는다. 상기 경도 물질양이 너무 높으면 상기 수소 저장 물질의 성능이 저하될 것이다.
실험예 1
(대만의 Well-being Enterprise Co., 으로부터 상업적으로 이용 가능한)0.7g의 마그네슘, (대만의 SUMMIT-TECH RESOURCE CORP.,로부터 상업적으로 이용 가능한) 0.3g의 FeTi 및 (Aldrich로부터 상업적으로 이용 가능한) 0.01g의 탄소 나노 튜브를 아르곤 하에서 볼 그라인딩 하였다. 상기 볼 그라인딩은 6시간 동안 1atm하에서 27℃의 온도로 텅스텐 스틸 볼에 의한 공정으로 수행되었다. 엑스선 회절 장치(X-ray diffractometer, XRD) 및 주사 투과 전자 현미경(scanning transmission electron microscope, STEM) 결과들을 참조하면, 상기 볼 그라인딩된 마그네슘은 100nm이하의 평균 결정 크기를 가졌다. 도 1에 도시된 것과 같이, 상기 볼 그라인딩 된 물질의 수소 저장 속도는 수소 압력, 농도 및 온도를 측정하는 것에 의해 계산되었다.
비교예 1
비교예 1은 실험예 1과 유사하나, 비교예 1에서 다른 한가지는 탄소 나노 튜브가 첨가되지 않았다는 것이다. XRD 및 STEM 결과들을 참조하면, 상기 볼 그라인딩된 마그네슘은 100nm이상의 평균 결정 크기를 가졌다. 도 1에 도시된 것과 같이, 상기 볼 그라인딩 된 물질의 수소 저장 속도는 수소 압력, 농도 및 온도를 측정하는 것에 의해 계산되었다.
도 1의 수소 저장 속도 비교에서 나타나듯이, 실험예 1 의 상기 탄소 나노 튜브를 이용한 볼 그라인딩 공정으로부터의 생성물이 비교예 1의 탄소 나노 튜브 없이 생성된 물질보다 유리한 효과를 갖는다.
바람직한 실시예 및 실험예에 의해 본 발명이 설명되었지만, 본 발명이 개시된 실시예에 한정되지 않는다는 것은 이해되어진다. (당해 기술 분야에서 일반인에게 명백한) 유사한 배열 및 다양한 변형이 가능하다. 그러므로 청구된 청구항의 범위 및 균등물의 범위에서 변형될 수 있다.
도 1은 실험예 1 및 비교예 1의 수소 저장 속도를 비교한 그래프이다.

Claims (11)

  1. 불활성 기체 하에서 탄소 나노 물질 및 마그네슘 베이스 물질을 그라인딩하고 혼합하여 나노 스케일의 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 형성하는 단계를 포함하고, 이때 상기 나노 스케일의 마그네슘 베이스 수소 저장 물질은 100nm 이하의 크기를 가지며, 상기 마그네슘 베이스 물질 및 상기 탄소 나노 물질의 질량비가 100:0.5 내지 100:1인 마그네슘 베이스 수소 저장 물질을 나노화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마그네슘 베이스 화합물은 마그네슘 또는 마그네슘 베이스 합금들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄소 나노 물질은 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 파우더 또는 이들의 혼합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소 또는 헬륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 그라인딩 단계는 1에서 2atm의 압력 하에서, 27에서 40℃의 온도에서 6에서 12시간의 시간으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질은 100에서 200℃ 사이일 때, 0.0073L/s이상의 수소 흡수/제거 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질은 상온에서, 0.0051L/s에서 0.0073L/s 사이의 수소 흡수/제거 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 그라인딩 단계에 경도 물질을 첨가하여 상기 나노 스케일 마그네슘 베이스 수소 저장 물질 및 나노 스케일 경도 물질을 균일하게 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 경도 물질은 바나듐(V), 티타늄(Ti), 철(Fe), 코발트(Co), 나이오븀(Nb), 칼슘(Ca), 세슘(Cs), 망간(Mn), 니켈(Ni), 세륨(Ce), 이트륨(Y), 란탄(La), 팔라듐(Pd), 하프늄(Hf), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 지르코늄(Zr), 베릴륨(Be), 크롬(Vr), 게르마늄(Ge), 규소(Si), 리튬(Li) 또는 이의 혼합물 또는 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 마그네슘 베이스 화합물 및 상기 경도 물질의 중량비는 100:5에서 100:30인 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010151435A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-29 3M Innovative Properties Company Method of milling particles with nanoparticles and milled free-flowing powder
BR112012013350A2 (pt) 2009-12-03 2017-12-12 3M Innovative Properties Co método de deposição eletrostática de partículas, grãos abrasivos e artigos
WO2011068742A1 (en) 2009-12-03 2011-06-09 3M Innovative Properties Company Method of inhibiting water adsorption of powder by addition of hydrophobic nanoparticles
WO2011108688A1 (ja) 2010-03-04 2011-09-09 本田技研工業株式会社 車両の旋回制御装置
US9233674B2 (en) 2010-03-04 2016-01-12 Honda Motor Co., Ltd. Turning control device for vehicle
CN102674406B (zh) * 2011-12-19 2013-10-30 河南科技大学 一种纳米管状氧化镁的制备方法
TWI526396B (zh) * 2012-09-12 2016-03-21 財團法人工業技術研究院 儲氫複合材料及其形成方法
CN105401030A (zh) * 2015-11-10 2016-03-16 太仓捷公精密金属材料有限公司 一种耐腐蚀的钛镁合金材料
CN109457156A (zh) * 2018-10-17 2019-03-12 北京杜尔考特科技有限公司 一种高强超韧镁基复合材料及其制备方法
KR102183381B1 (ko) * 2018-12-28 2020-11-26 한국교통대학교산학협력단 Ｍｗｃｎｔ가 첨가된 마그네슘­산화칼슘계 수소저장합금 및 이의 제조방법
CN112404452B (zh) * 2020-10-21 2023-05-02 西安工程大学 一种镁基磁性微球的制备方法
KR102389205B1 (ko) * 2020-11-13 2022-04-21 한국과학기술원 마그네슘 나노시트, 및 이를 포함하는 수소 저장 장치
CN115367700B (zh) * 2022-08-31 2024-04-05 理工清科(重庆)先进材料研究院有限公司 锌铜双金属MOF催化的MgH2储氢材料、其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050075245A1 (en) * 2002-11-21 2005-04-07 Goddard William A. Carbon-based compositions for reversible hydrogen storage
US20070092437A1 (en) 2001-12-11 2007-04-26 Young-Kyun Kwon Increasing hydrogen adsorption of nanostructured storage materials by modifying sp2 covalent bonds

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10168502A (ja) * 1996-12-10 1998-06-23 Osaka Gas Co Ltd 高熱伝導率複合材
CN1100154C (zh) 2000-01-20 2003-01-29 南开大学 储氢合金/碳纳米管复合储氢材料
WO2003060209A1 (en) 2002-01-11 2003-07-24 The Trustees Of Boston College Reinforced carbon nanotubes
JP2004091839A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Kawatetsu Mining Co Ltd 水素吸蔵用複合金属粉、その製造装置、製造方法及び燃料電池自動車
EP1613550A4 (en) * 2003-04-17 2007-02-07 Kyungwon Entpr Co Ltd METAL-CARBON-COMPOSITE MATERIAL WITH NANOSTRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
CN100358624C (zh) * 2003-12-19 2008-01-02 中国科学院金属研究所 一种纳米镁／石墨复合储氢材料及制备方法
JP4550462B2 (ja) * 2004-03-31 2010-09-22 古河電気工業株式会社 水素吸蔵体、水素貯蔵容器及び水素貯蔵容器内圧力調整方法
CN100338798C (zh) 2004-05-19 2007-09-19 中国科学院金属研究所 镁/多壁纳米碳管复合储氢材料的制备方法
JP2006051473A (ja) * 2004-08-16 2006-02-23 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 水素吸蔵放出触媒およびそれを用いた水素吸蔵複合材料
CN100368074C (zh) * 2004-08-31 2008-02-13 中国科学院金属研究所 一种纳米复合储氢材料及其制备方法
US7259124B2 (en) * 2005-02-07 2007-08-21 Industrial Technology Research Institiute Hydrogen storage composite and preparation thereof
CN100513605C (zh) 2006-07-26 2009-07-15 贵州佑邦科技有限公司 一种四元系镁基储氢合金、其生产方法及应用
US7746812B2 (en) * 2006-08-17 2010-06-29 Texas Instruments Incorporated Reliable packet detection in a wireless receiver when packets contain a known repetitive sequence

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070092437A1 (en) 2001-12-11 2007-04-26 Young-Kyun Kwon Increasing hydrogen adsorption of nanostructured storage materials by modifying sp2 covalent bonds
US20050075245A1 (en) * 2002-11-21 2005-04-07 Goddard William A. Carbon-based compositions for reversible hydrogen storage

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