KR101514130B1 - Structure body for storage of hydrogen and method for the preparing the same - Google Patents

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Abstract

본 출원은 수소 저장 유닛; 및 상기 수소 저장 유닛이 분산된 고분자 섬유를 포함하는 수소 저장용 구조체 및 이의 제조방법을 제공한다.The present application relates to a hydrogen storage unit; And a polymeric fiber in which the hydrogen storage unit is dispersed, and a method of manufacturing the hydrogen storage structure.

Description

수소 저장용 구조체 및 이의 제조방법{STRUCTURE BODY FOR STORAGE OF HYDROGEN AND METHOD FOR THE PREPARING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a hydrogen storage structure and a method of manufacturing the hydrogen storage structure.

본 출원은 수소 저장용 구조체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen storage structure, a method of manufacturing the same, and a fuel cell including the hydrogen storage structure.

연료전지는 메탄올이나 천연가스 등 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중의 산소를 연료로 하여 일어나는 전기화학 반응에 의하여 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전시스템으로서, 고효율의 청정에너지 변환장치이며, 연소과정 없이 연료가스와 산화제 가스의 전기 화학적인 반응에 의해 생성되는 전기와 그 부산물인 열을 동시에 사용할 수 있다는 특징을 갖고 있다.A fuel cell is a power generation system that converts chemical energy directly into electric energy by electrochemical reaction taking place with hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol or natural gas and oxygen in the air as a fuel. The fuel cell is a high- And is characterized in that electricity generated by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas and heat as a by-product can be used at the same time without a combustion process.

상기와 같은 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 구동 및 작동 온도가 다르게 되며, 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC), 직접메탄올 연료전지(DMFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체 산화물 연료전지(SOFC) 등이 있는데, 이들 중에서 직접메탄올 연료전지를 제외하고는 모두 수소를 연료로 사용한다.The fuel cell has different driving and operating temperatures depending on the type of the electrolyte used. The fuel cell can be used in various applications such as a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), a direct methanol fuel cell (DMFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), a solid oxide fuel cell SOFC). Among them, hydrogen is used as fuel except for direct methanol fuel cell.

그러나, 수소를 직접 연료로 사용하기 위해서는 수소저장의 안정성과 수소 저장 물질과 수소간의 흡착 및 탈착이 비교적 용이하게 이루어져야 한다.However, in order to use hydrogen as a direct fuel, stability of hydrogen storage and adsorption and desorption between hydrogen storage material and hydrogen should be comparatively easy.

한국공개특허 제10-2003-0076057호Korean Patent Publication No. 10-2003-0076057

본 출원이 해결하려는 과제는, 비교적 저온에서 수소의 흡착 및 탈착이 이루어지고, 수소의 흡착 및 탈착 속도가 빠르며, 수소 저장의 안정성이 개선된 수소 저장용 구조체를 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present application is to provide a structure for hydrogen storage in which hydrogen is adsorbed and desorbed at a relatively low temperature, adsorption and desorption rates of hydrogen are high, and stability of hydrogen storage is improved.

본 출원의 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present application are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위하여, 본 출원의 일 구현예는 수소 저장 입자를 포함하는 수소 저장 유닛; 및 상기 수소 저장 유닛이 분산된 고분자 섬유를 포함하는 수소 저장용 구조체를 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present application provides a hydrogen storage unit comprising hydrogen storage particles; And a polymeric fiber in which the hydrogen storage unit is dispersed.

본 출원의 일 구현예는 상기 수소 저장용 구조체를 포함하는 연료 전지를 제공한다.One embodiment of the present application provides a fuel cell including the hydrogen storage structure.

본 출원의 일 구현예는 수소 저장 입자로 이루어진 수소 저장 유닛을 제조하는 단계; 고분자 물질에 상기 수소 저장 유닛을 분산시키는 단계; 및 수소 저장 유닛이 분산된 고분자 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 수소 저장용 구조체의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present application relates to a method of manufacturing a hydrogen storage device, comprising: preparing a hydrogen storage unit comprising hydrogen storage particles; Dispersing the hydrogen storage unit in a polymer material; And producing a polymer fiber in which the hydrogen storage unit is dispersed.

본 출원의 일 구현예는 수소 저장 입자를 제조하는 단계; 수소 저장 입자의 외측 표면의 적어도 일 영역에 촉매를 코팅하여 수소 저장 유닛을 제조하는 단계; 고분자 물질에 상기 수소 저장 유닛을 분산시키는 단계; 및 수소 저장 유닛이 분산된 고분자 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 수소 저장용 구조체의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present application is directed to a method of making a hydrogen storage material comprising the steps of: preparing hydrogen storage particles; Coating a catalyst on at least one region of the outer surface of the hydrogen storage particles to produce a hydrogen storage unit; Dispersing the hydrogen storage unit in a polymer material; And producing a polymer fiber in which the hydrogen storage unit is dispersed.

기타 구현예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 출원에 의할 경우, 비교적 저온에서 수소의 흡착 및 탈착이 이루어지고, 수소의 흡착 및 탈착 속도가 빠르며, 수소 저장의 안정성이 개선된 수소 저장용 구조체가 제공된다.According to the present application, there is provided a hydrogen storage structure in which hydrogen is adsorbed and desorbed at a relatively low temperature, adsorption and desorption rates of hydrogen are high, and hydrogen storage stability is improved.

도 1은 수소 저장 입자들의 투사전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM) 사진이다.
도 2는 본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체를 나타낸 것이다.
도 3은 도 2의 I-I’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 수소 저장용 구조체(11)의 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 사진이다.
도 5는 본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체를 나타낸 것이다.
도 6은 본 출원의 일 구현예의 수소 저장 유닛을 나타낸 것이다.
도 7은 본 출원의 일 구현예의 수소 저장 유닛을 나타낸 것이다.1 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of hydrogen storage particles.
2 shows a hydrogen storage structure according to an embodiment of the present application.
3 is a cross-sectional view taken along the line I-I 'in FIG.
4 is a Scanning Electron Microscope (SEM) photograph of the hydrogen storage structure 11. As shown in FIG.
5 shows a hydrogen storage structure according to an embodiment of the present application.
Figure 6 shows a hydrogen storage unit of one embodiment of the present application.
7 shows a hydrogen storage unit of one embodiment of the present application.

본 출원의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 출원은 이하에서 개시되는 구현예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 구현예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 출원은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.Brief Description of the Drawings The advantages and features of the present application, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It will be understood, however, that this application is not limited to the embodiments disclosed herein but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and this application is only defined by the scope of the claims. The dimensions and relative sizes of the components shown in the figures may be exaggerated for clarity of description.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this application belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

이하, 본 출원을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present application will be described in detail.

본 출원의 일 구현예는 수소 저장 입자를 포함하는 수소 저장 유닛; 및 상기 수소 저장 유닛이 분산된 고분자 섬유를 포함하는 수소 저장용 구조체를 제공한다.One embodiment of the present application relates to a hydrogen storage unit comprising hydrogen storage particles; And a polymeric fiber in which the hydrogen storage unit is dispersed.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체를 설명한다. 도 1은 수소 저장 입자들의 투사전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM) 사진이고, 도 2는 본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2의 I-I’선을 따라 절단한 단면도이고, 도 4는 수소 저장용 구조체(11)의 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 사진이다.First, referring to Figs. 1 to 4, a hydrogen storage structure according to an embodiment of the present application will be described. FIG. 1 is a transmission electron microscope (TEM) image of hydrogen storage particles, FIG. 2 shows a hydrogen storage structure according to one embodiment of the present application, FIG. 3 is a cross- FIG. 4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the hydrogen storage structure 11. FIG.

도 2를 참조하면, 본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체(11)는 수소 저장 입자(101)와 고분자 섬유(201)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the hydrogen storage structure 11 according to an embodiment of the present invention may include hydrogen storage particles 101 and polymer fibers 201.

본 출원의 일 구현예에서, 상기 수소 저장 유닛은 수소 저장 입자(101)로 이루어진 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the hydrogen storage unit may be composed of the hydrogen storage particles 101. [

본 출원의 일 구현예에서, 상기 수소 저장 입자(101)의 입경은 5nm 초과 50nm이하일 수 있다. 상기 수소 저장 유닛이 수소 저장 입자로만 이루어진 경우, 수소 저장 유닛의 입경은 5nm 초과 50nm이하일 수 있다. 즉, 수소 저장 입자(101)가 갖는 여러 특성 중 하나인 수소 흡착 속도의 관점에서, 수소 저장 입자(101)의 입경이 대략 50nm이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 수소 흡착 속도가 기존에 비하여 월등히 향상될 수 있다. 50nm 보다 큰 입자의 경우보다 10~100% 수소 흡착 속도가 빨라질 수 있다. 이는 동일한 수소 저장 입자의 경우, 수소 흡착 속도는 수소 저장 입자의 비표면적에 비례하고, 입자 크기가 작을수록 수소를 흡착할 수 있는 비표면적이 증가하기 때문에 입자 크기가 작을수록 좋다. In one embodiment of the present application, the particle size of the hydrogen storage particles 101 may be more than 5 nm but not more than 50 nm. When the hydrogen storage unit is made of only hydrogen storage particles, the particle diameter of the hydrogen storage unit may be more than 5 nm but not more than 50 nm. That is, from the viewpoint of the hydrogen adsorption rate, which is one of the characteristics of the hydrogen storage particles 101, it is preferable that the particle size of the hydrogen storage particles 101 is approximately 50 nm or less. As a result, the hydrogen adsorption rate can be greatly improved as compared with the conventional method. The hydrogen adsorption rate can be accelerated by 10 to 100% more than that of particles larger than 50 nm. In the case of the same hydrogen storage particles, the hydrogen adsorption rate is proportional to the specific surface area of the hydrogen storage particles. The smaller the particle size, the larger the specific surface area capable of adsorbing hydrogen.

본 출원의 일 구현예에서, 수소 저장 입자(101)는 수소를 흡착하고 탈리하는 특성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 이러한 물질로는 금속 또는 금속 화합물이 될 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 또는 금속 화합물은 Li, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Cu, La, Mm, Re 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. 상기 Mm은 미시메탈(mish metal)이고, Re는 희토류 금속(rare earth metal) 이다. 더욱 구체적으로 LiH, LiNH2, Li2B12H12, Li3BN2, NaH, Na3AlH6, Mg, MgB2, Al, LaNi5, LaNi, MmNi5, TiFe, TiCo, Mg2Ni, Mg2Cu, Ti-V-Cr, Ti-V-Mn 및 LiAl로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 구체적으로 수소 저장 능력이 우수한 LiH, Li2B12H12, Mg 또는 MgB2를 사용할 수 있다. In one embodiment of the present application, the hydrogen storage particles 101 may be formed of a material having the property of adsorbing and desorbing hydrogen. Such a material may be a metal or a metal compound. The metal or metal compound may be selected from the group consisting of Li, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Cu, La, Mm, have. Mm is mish metal, and Re is a rare earth metal. More specifically, LiH, LiNH 2, Li 2 B 12 H 12, Li 3 BN 2, NaH, Na 3 AlH 6, Mg, MgB 2, Al, LaNi 5, LaNi, MmNi 5, TiFe, TiCo, Mg 2 Ni, Mg 2 Cu, Ti-V- Cr, may be at least one selected from the group consisting of Ti-V-Mn and LiAl. Specifically, LiH, Li 2 B 12 H 12 , Mg or MgB 2 having excellent hydrogen storage ability can be used.

본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장 입자(101)는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 기계적인 방법인 볼-밀링법(ball-milling), 소노전기화학법(sonoelectrochemistry), 기상 응축법(gas phase condensation), 용융 마그네슘을 나노 포러스 카본에 침투시키는 방법 또는 용액 합성법 등으로 형성될 수 있다. The hydrogen storage particles 101 according to one embodiment of the present application can be produced by the following method. For example, mechanical methods such as ball-milling, sonoelectrochemistry, gas phase condensation, infiltration of molten magnesium into nanoporous carbon, or solution synthesis .

본 출원의 일 구현예에서 상기 수소 저장 입자:고분자 섬유의 함량비, 즉, 수소 저장 입자:고분자 섬유를 구성하는 고분자 물질의 함량비는 40:60 내지 95:5일 수 있고 구체적으로 50:50 내지 70:30일 수 있다. 수소 저장 입자/고분자 물질의 함량비가 40/60 이상이어야 수소의 흡착 및 탈착이 일어날 수 있다. 즉, 수소 저장 입자의 함량이 40 이하일 경우 수소 저장 입자에 수소가 흡착 및 탈착시 고분자 내의 수소 이동 속도 저하로 인하여 수소 저장 속도가 급격하게 줄어들 수 있다. 반면에 고분자 물질/ 수소 저장 입자의 함량비가 5/95 이상이어야 수소 저장 입자의 안정성이 확보될 수 있다. 고분자 물질은 수소 저장 입자가 산소와 접촉함으로써 발생할 수 있는 산화 현상을 억제하는 역할을 하기 때문에, 고분자 물질의 함량이 5 이상이어야 수소 저장 입자의 안정성이 확보될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the content ratio of the hydrogen storage particle: polymer fiber, that is, the content ratio of the polymer material constituting the hydrogen storage particle: polymer fiber may be 40:60 to 95: 5, To 70:30. If the content ratio of the hydrogen storage particle / polymer substance is not less than 40/60, adsorption and desorption of hydrogen may occur. That is, when the content of the hydrogen storage particles is 40 or less, the hydrogen storage rate may be drastically reduced due to the decrease of the hydrogen transport speed in the hydrogen adsorption and desorption at the hydrogen storage particles. On the other hand, the stability ratio of the hydrogen storage particles can be secured only when the content ratio of the polymer substance / hydrogen storage particles is 5/95 or more. Since the polymer material plays a role of suppressing the oxidation phenomenon that may occur when the hydrogen storage particles come into contact with oxygen, the stability of the hydrogen storage particles can be secured only when the content of the polymer material is 5 or more.

도 1은 본 출원의 실시예에서 제조된 마그네슘 입자로 이루어진 수소 저장 입자들의 투사전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면 각각 25m, 32nm 또는 38nm의 입경을 가지는 수소 저장 입자들이 제조될 수 있음을 알 수 있다.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a projection electron micrograph of hydrogen storage particles made of magnesium particles prepared in an embodiment of the present application. Referring to FIG. 1, hydrogen storage particles having particle diameters of 25 m, 32 nm, or 38 nm, respectively, can be produced.

본 출원의 일 구현예에서, 수소 저장용 구조체(11)는 고분자 물질로 이루어진 고분자 섬유(201)를 포함할 수 있다. 고분자 섬유(201)는 특정 가스에 대한 선택적 투과성을 갖는 고분자 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 물질은 수소를 투과시키고 산소를 투과시키지 않는 특성을 가질 수 있다. 이에 의해, 수소 이외의 물질이 수소 저장 입자(101)에 흡착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 수소 저장 입자(101)에 흡착된 수소가 외기와 반응하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 수소 저장 입자(101)의 수소 저장 능력을 향상시킬 수 있다. In one embodiment of the present application, the hydrogen storage structure 11 may include a polymer fiber 201 made of a polymer material. The polymer fibers 201 may be formed of a polymer material having selective permeability to a specific gas. For example, the polymer material may have a property of transmitting hydrogen and not transmitting oxygen. As a result, it is possible to prevent substances other than hydrogen from being adsorbed on the hydrogen storage particles 101. Further, it is possible to prevent the hydrogen adsorbed on the hydrogen storage particles 101 from reacting with the outside air. Therefore, the hydrogen storage ability of the hydrogen storage particles 101 can be improved.

본 출원의 일 구현예에 따른 고분자 섬유는 내열성을 갖는 고분자 물질로 이루어진 것이어야 한다. 예를 들어, 수소 저장 입자(101)로 마그네슘 입자를 사용하여 수소가 흡착 또는 탈착될 때, 대략 300℃ 이상의 온도에서 반응이 진행될 수 있다. 이러한 반응 조건에서, 수소 저장용 구조체(11)의 형태가 유지되기 위해서는, 수소 저장 입자(101)가 분산되어 있는 고분자 섬유(201)는 300℃ 이상의 온도에서 내열성을 갖는 고분자 물질로 이루어진 것이어야 한다. 즉, 상기 고분자 물질은 300℃ 이상의 온도에서도 기계적 강도를 유지할 수 있어야 한다. 따라서, 고분자 섬유(201)는 300℃ 이상의 온도에서 열변형이 최소로 되는 물질로 형성될 수 있다. The polymer fiber according to one embodiment of the present application should be made of a polymer material having heat resistance. For example, when hydrogen is adsorbed or desorbed by using the magnesium particles as the hydrogen storing particles 101, the reaction can proceed at a temperature of about 300 캜 or higher. In order to maintain the shape of the hydrogen storage structure 11 under such reaction conditions, the polymer fibers 201 in which the hydrogen storage particles 101 are dispersed should be made of a polymer material having heat resistance at a temperature of 300 ° C or higher . That is, the polymer material should be able to maintain its mechanical strength even at a temperature of 300 ° C or higher. Therefore, the polymer fiber 201 can be formed of a material having a minimum thermal deformation at a temperature of 300 ° C or higher.

본 출원의 일 구현예에 따른 고분자 섬유는 수소에 선택적 투과성을 갖고, 내열성을 갖는 고분자 물질로 이루어진 것이어야 한다.The polymer fiber according to an embodiment of the present application should be made of a polymer material having selective permeability to hydrogen and having heat resistance.

본 출원의 일 구현예에 따른 고분자 물질은 구체적으로 멜라민(melamine), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리아미드(polyamide: PA), 폴리에테르에테르케톤(polyetherether ketone: PEEK), 폴리에테르술폰(polyether sulfone: PES), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylene naphthalene: PEN), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate: PMMA) 또는 폴리에틸렌(polyethylene: PE), 폴리페닐렌설피드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리카보네이트(polycarvonate: PC), 폴리페닐렌옥사이드(Polyphenylene oxide: PPO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate: PET), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene: ABS), 폴리아닐린(Polyaniline: PANI) 및 폴리메타크릴산(Poly(methacrylic acid): PMAA)로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있고, 더욱 구체적으로 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메타크릴산 또는 폴리에틸렌을 사용할 수 있다. The polymer material according to one embodiment of the present invention specifically includes at least one selected from the group consisting of melamine, polyimide (PI), polyamide (PA), polyetheretherketone (PEEK), polyetheretherketone sulfone: PES), polyethylene naphthalene (PEN), polymethyl methacrylate (PMMA) or polyethylene (PE), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate ), Polyphenylene oxide (PPO), polyethylene terephthalate (PET), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyaniline (PANI), and poly (methacrylic acid) methacrylic acid): PMAA), and more specifically polyimide, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, Lee metadata may be used methacrylic acid or polyethylene.

본 출원의 일 구현예에서 수소 저장 유닛은 고분자 섬유 내에 분산되어 있다. 구체적으로 수소 저장 유닛은 고분자 섬유 내에 임베디드(embedded)된 상태로 분산될 수 있다. In one embodiment of the present application, the hydrogen storage unit is dispersed in the polymer fibers. Specifically, the hydrogen storage unit may be dispersed in a state embedded in the polymer fiber.

수소 저장 유닛이 고분자 섬유 내에 임베디드됨으로써, 수소 저장 유닛의 표면의 적어도 일부 또는 전면이 고분자 섬유로 피복될 수 있다. 이에 의해, 수소 저장 유닛의 안정성이 향상될 수 있다. By embedding the hydrogen storage unit in the polymer fiber, at least a part or the entire surface of the hydrogen storage unit can be covered with the polymer fiber. Thereby, the stability of the hydrogen storage unit can be improved.

수소 저장 유닛의 표면이 고분자 섬유로 피복되지 않은 경우에는 수소 저장 유닛에 수소가 흡착되어 있다고 할지라도, 흡착된 수소가 외기와 접촉하면, 반응성이 우수한 수소는 외기와 반응할 수 있다. 이에 의해, 수소가 수소 저장 유닛으로부터 실질적으로 탈리된 상태일 수 있어, 수소 저장 유닛의 수소 저장 능력은 전체적으로 저하될 수 있다. 다시 말해, 수소 저장 유닛의 수소 저장의 안정성(stability)이 전체적으로 저하될 수 있다. When the surface of the hydrogen storage unit is not covered with the polymer fiber, even if hydrogen is adsorbed in the hydrogen storage unit, the hydrogen having excellent reactivity can react with the outside air when the adsorbed hydrogen comes into contact with the outside air. Thereby, the hydrogen may be substantially desorbed from the hydrogen storage unit, so that the hydrogen storage ability of the hydrogen storage unit may be lowered as a whole. In other words, the stability of the hydrogen storage of the hydrogen storage unit can be lowered as a whole.

본 출원에 의할 경우, 수소 저장 유닛의 표면이 수소에 대한 선택 투과성을 갖는 고분자 섬유에 의해 피복된다. 이에 의해, 수소는 고분자 섬유의 피막을 통과하여 수소 저장 유닛의 표면에 흡착될 수 있다. 반면에, 고분자 섬유에 의해 외기가 고분자 섬유를 투과하지 못하므로, 수소 저장 입자에 흡착된 수소와 외기가 직접적으로 접촉되는 것이 방지될 수 있다. 이에 의해, 수소 저장 유닛에 흡착된 수소가 외기와 반응하는 것이 차단될 수 있다. 따라서, 수소 저장 유닛의 수소 저장의 안정성(stability)이 전체적으로 향상될 수 있으므로, 수소 저장용 구조체의 수소 저장 능력도 전체적으로 향상될 수 있다.According to the present application, the surface of the hydrogen storage unit is covered with a polymer fiber having selective permeability to hydrogen. Thereby, hydrogen can be adsorbed on the surface of the hydrogen storage unit through the coating of the polymer fibers. On the other hand, since the polymer fibers can not permeate the polymer fibers through the outside air, direct contact between the hydrogen adsorbed on the hydrogen storage particles and the outside air can be prevented. Thereby, the hydrogen adsorbed to the hydrogen storage unit can be blocked from reacting with the outside air. Therefore, since the stability of the hydrogen storage of the hydrogen storage unit can be improved as a whole, the hydrogen storage ability of the hydrogen storage structure can be improved as a whole.

본 출원의 일 구현예에서 수소 저장 유닛은 수소 저장 입자로 이루어져 있고, 수소 저장 입자(101)는 고분자 섬유(201) 내에 분산되어 있다. 보다 구체적으로, 수소 저장 입자(101)는 고분자 섬유(201) 내에 임베디드(embedded)된 상태로 분산될 수 있다. 이때, 수소 저장 입자(101)가 고분자 섬유(201) 내에 임베디드됨으로써, 수소 저장 입자(101)의 표면은 고분자 섬유(201)로 피복될 수 있다. 이에 의해, 수소 저장 입자(101)의 안정성이 향상될 수 있다. 본 출원의 일 구현예에 의할 경우, 수소 저장 입자(101)의 수소 저장의 안정성(stability)이 전체적으로 향상될 수 있으므로, 수소 저장용 구조체(11)의 수소 저장 능력도 전체적으로 향상될 수 있다. In one embodiment of the present application, the hydrogen storage unit is made of hydrogen storage particles, and the hydrogen storage particles 101 are dispersed in the polymer fibers 201. More specifically, the hydrogen storage particles 101 may be embedded in the polymer fibers 201 and dispersed. At this time, since the hydrogen storage particles 101 are embedded in the polymer fibers 201, the surface of the hydrogen storage particles 101 can be covered with the polymer fibers 201. Thereby, the stability of the hydrogen storage particles 101 can be improved. According to one embodiment of the present application, since the stability of hydrogen storage of the hydrogen storage particles 101 can be improved as a whole, the hydrogen storage ability of the hydrogen storage structure 11 can be improved as a whole.

본 출원의 일 구현예에서 고분자 섬유(201)는 다수의 미세 구멍(pore)을 포함할 수 있다. 다수의 미세 구멍에 의해, 수소 저장 유닛에 수소가 흡착 및 탈착되는 속도가 향상될 수 있다. 미세 구멍의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로 1 nm 내지 10 ㎛, 더욱 구체적으로 3 nm 내지 100 nm 로 다양한 크기일 수 있다. 또한, 고분자 섬유가 섬유의 형태이기 때문에 수소의 흡착 및 탈착에 있어서 유리하다.In one embodiment of the present application, the polymer fibers 201 may comprise a plurality of pores. By the plurality of fine holes, the rate at which hydrogen is adsorbed and desorbed into the hydrogen storage unit can be improved. The size of the fine pores is not particularly limited, but may be various sizes ranging from 1 nm to 10 占 퐉, more specifically, from 3 nm to 100 nm. Further, since the polymer fibers are in the form of fibers, they are advantageous in adsorption and desorption of hydrogen.

본 출원의 일 구현예에서 고분자 섬유의 단면 직경(D)은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로 10 nm 내지 100 ㎛, 더욱 구체적으로 20 nm 내지 50 ㎛ 일 수 있다. 고분자 섬유의 단면 직경(D)은 사용되는 장치의 특성에 따라 선택적으로 형성될 수 있다. 고분자 섬유(201)의 단면 직경(D)은 도 3에 나타내었다.In one embodiment of the present application, the cross-sectional diameter (D) of the polymer fiber is not particularly limited, but may be specifically 10 nm to 100 탆, more specifically 20 nm to 50 탆. The cross-sectional diameter D of the polymer fibers may be selectively formed depending on the characteristics of the apparatus to be used. The cross-sectional diameter D of the polymer fiber 201 is shown in Fig.

도 4는 본 출원의 제조예에서 제조된 수소 저장용 구조체(11)의 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 사진을 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 폴리메틸메타크릴레이트를 이용하여 전기 방사법으로 형성된 고분자 섬유(201)를 관찰할 수 있다. 이때, 고분자 섬유(201)내에 수소 저장 입자(101)가 고르게 분산되어 임베디드되어 있다.4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the hydrogen storage structure 11 manufactured in the production example of the present application. Referring to FIG. 4, the polymer fibers 201 formed by electrospinning can be observed using polymethyl methacrylate. At this time, the hydrogen storage particles 101 are evenly dispersed and embedded in the polymer fibers 201.

본 출원의 일 구현예에서 수소 저장 유닛은 촉매를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the hydrogen storage unit may further comprise a catalyst.

본 출원의 일 구현예에서 상기 촉매는 수소 저장 입자의 외측 표면의 적어도 일 영역에 코팅된 것일 수 있고, 외측 표면의 전면에 코팅된 것일 수 있다. In one embodiment of the present application, the catalyst may be coated on at least one region of the outer surface of the hydrogen storage particle, and may be coated on the entire surface of the outer surface.

본 출원의 일 구현예에서 상기 촉매가 수소 저장 입자의 외측 표면의 적어도 일 영역이나 전면에 코팅되는 경우, 촉매(112)의 코팅 두께는 1㎚ 내지 15㎚의 두께로 형성될 수 있다. 촉매의 두께가 1㎚ 미만일 경우, 공정의 관점에서 제조가 어려울 수 있다. 한편, 촉매의 두께가 15㎚를 초과할 경우, 수소 저장 입자에서 수소가 흡착 또는 탈착되는 속도가 느려질 가능성이 있다.In one embodiment of the present application, when the catalyst is coated on at least one area or entire surface of the outer surface of the hydrogen storage particles, the coating thickness of the catalyst 112 may be formed to a thickness of 1 nm to 15 nm. When the thickness of the catalyst is less than 1 nm, the production may be difficult in view of the process. On the other hand, when the thickness of the catalyst exceeds 15 nm, there is a possibility that the rate at which hydrogen adsorbs or desorbs from the hydrogen storage particles is slowed.

본 출원의 일 구현예에서 상기 촉매는 수소 저장 입자의 내부에 포함될 수 있다. In one embodiment of the present application, the catalyst may be contained within the hydrogen storage particles.

본 출원의 일 구현예에서 상기 촉매가 수소 저장 입자의 내부에 포함될 경우, 촉매의 함량은 수소 저장 입자 100 중량부를 기준으로 1 내지 70 중량부, 구체적으로 10 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 1 중량부미만으로 포함될 경우 촉매의 효과가 거의 나타나지 않고, 70 중량부를 초과하여 포함될 경우, 수소 저장 입자의 함량이 줄어들기 때문에 수소를 저장할 수 있는 용량이 저하될 수 있다. In one embodiment of the present invention, when the catalyst is contained in the hydrogen storage particles, the content of the catalyst may be 1 to 70 parts by weight, specifically 10 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the hydrogen storage particles. When the amount of the hydrogen storage particles is less than 1 part by weight, the effect of the catalyst hardly appears. When the amount of the hydrogen storage particles is more than 70 parts by weight, the capacity to store hydrogen can be lowered.

본 출원의 일 구현예에서 상기 촉매는 주기율표상 3 ~ 15족에 속하는 금속일 수 있다. 구체적으로 상기 촉매는 전이금속 또는 전이후 금속일 수 있다. 예를 들면, 상기 촉매는 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 몰리브덴(Mo), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 레늄(Re), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 텅스텐(W), 코발트(Co), 철(Fe), 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 비스므트(Bi), 주석(Sn), Cr(크롬), 타이타늄(Ti), 금(Au), 세륨(Ce) 및 구리(Cu)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 더욱 구체적으로 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 또는 타이타늄(Ti)일 수 있다. In one embodiment of the present application, the catalyst may be a metal belonging to groups 3 to 15 of the periodic table. Specifically, the catalyst may be a transition metal or a post-transition metal. For example, the catalyst may be selected from the group consisting of platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), molybdenum (Mo), osmium (Os), iridium (Ir), rhenium (Re), palladium ), Tungsten (W), cobalt (Co), iron (Fe), selenium (Se), nickel (Ni), bismuth (Bi), tin (Sn), chromium (Cr) Au), cerium (Ce), and copper (Cu). More specifically, it may be platinum (Pt), palladium (Pd), or titanium (Ti).

도 1, 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체(12)를 설명하면 아래와 같다. 1, 5, 6 and 7, the hydrogen storage structure 12 according to an embodiment of the present application will be described below.

도 5는 본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체를 나타낸 것이고, 도 6은 본 출원의 일 구현예의 수소 저장 유닛을 나타낸 것이다. 설명의 편의상, 각각의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.FIG. 5 illustrates a hydrogen storage structure according to one embodiment of the present application, and FIG. 6 illustrates a hydrogen storage unit of one embodiment of the present application. For convenience of explanation, members having the same functions as those of the respective members shown in the respective drawings are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체(12)는 수소 저장 유닛(103)와 고분자 섬유(201)를 포함할 수 있다. 여기서, 고분자 섬유(201)에 관하여 반복되는 설명은 생략하기로 한다.5, 6 and 7, the hydrogen storage structure 12 according to an embodiment of the present application may include a hydrogen storage unit 103 and a polymer fiber 201. [ Here, repeated description about the polymer fibers 201 will be omitted.

도 6을 참조하면, 수소 저장 유닛(103)은 촉매(112)와 수소 저장 입자(101)를 포함할 수 있다. 이때, 촉매(112)는 수소 저장 입자(101)의 표면에 코팅되어 있다. Referring to FIG. 6, the hydrogen storage unit 103 may include a catalyst 112 and hydrogen storage particles 101. At this time, the catalyst 112 is coated on the surface of the hydrogen storage particles 101.

도 7을 참조하면, 수소 저장 유닛(104)은 촉매(112)와 수소 저장 입자(101)를 포함할 수 있다. 이때, 촉매(112)는 수소 저장 입자(101)의 내부에 포함되어 있다.Referring to FIG. 7, the hydrogen storage unit 104 may include a catalyst 112 and hydrogen storage particles 101. At this time, the catalyst 112 is included in the hydrogen storage particle 101.

수소 저장 입자(101)는 수소를 흡착하고 탈리하는 특성을 갖는 물질로 형성될 수 있고, 상술한 바와 같다.The hydrogen storage particles 101 may be formed of a material having a property of adsorbing and desorbing hydrogen, and as described above.

수소 저장 유닛(103)은 예를 들어 다음과 같이 형성될 수 있다. 먼저, 수소 저장 입자(101)를 준비한다. 여기서, 수소 저장 입자(101)는 마그네슘(Mg) 입자일 수 있다. 예를 들어, 수소 저장 입자, 촉매의 염, 환원제를 넣고 교반하면 수소 저장 입자와 촉매를 포함하는 수소 저장 유닛이 형성될 수 있다. The hydrogen storage unit 103 may be formed, for example, as follows. First, the hydrogen storage particles 101 are prepared. Here, the hydrogen storage particles 101 may be magnesium (Mg) particles. For example, when a hydrogen storage particle, a salt of a catalyst, and a reducing agent are added and stirred, a hydrogen storage unit including a hydrogen storage particle and a catalyst may be formed.

상기 촉매의 염은 촉매의 질산화물(Nitrate, NO3 -), 염화물(Chloride, Cl-), 브롬화물(Bomide, Br-), 요오드화물(Iodide, I-)과 같은 할로겐화물(Halide), 수산화물(Hydroxide, OH-) 또는 황산화물(Sulfate, SO4 -) 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Salt of catalyst nitroxide (Nitrate, NO 3 -) of the catalyst, a chloride (Chloride, Cl -), bromide (Bomide, Br -), iodine-halides (Halide), hydroxides such as (Iodide, I) (OH - ) or sulfuric acid (SO 4 - ), but is not limited thereto.

상기 환원제는 NaBH4, NH2NH2, LiAlH4, LiBEt3H, 아스콜빈산(ascorbic acid), 디올 화합물, 시트르산(citric acid), 프럭토오스(fructose), 아민 화합물, 알파-히드록시 케톤(α-hydroxy ketone) 화합물, 숙신산(succinic acid) 및 말토오스(maltose)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. The reducing agent may be selected from the group consisting of NaBH 4 , NH 2 NH 2 , LiAlH 4 , LiBEt 3 H, ascorbic acid, diol compounds, citric acid, fructose, amine compounds, an α-hydroxy ketone compound, succinic acid, and maltose.

도 5를 참조하면, 본 출원의 구현예에 따른 수소 저장용 구조체(12)는 수소 저장 유닛(103)과 고분자 섬유(201)를 포함하는데, 수소 저장 유닛(103)은 고분자 섬유 내에 분산되어 있다. 보다 구체적으로, 수소 저장 유닛(103)은 고분자 섬유(201) 내에 임베디드(embedded)된 상태로 분산될 수 있다. 5, the hydrogen storage structure 12 according to the embodiment of the present application includes a hydrogen storage unit 103 and a polymer fiber 201. The hydrogen storage unit 103 is dispersed in a polymer fiber . More specifically, the hydrogen storage unit 103 may be embedded in the polymer fibers 201 and dispersed.

즉, 수소 저장 유닛(103)이 고분자 섬유(201) 내에 임베디드됨으로써, 수소 저장 유닛(103)의 표면은 고분자 섬유(201)로 피복될 수 있다. 이에 의해, 수소 저장 유닛(103)의 안정성이 향상될 수 있다. 즉, 수소 저장 유닛(103)에 수소가 흡착되어 있는 경우라 할지라도, 흡착된 수소가 외기와 접촉하면, 반응성이 우수한 수소는 외기와 반응할 수 있다. 이에 의해, 수소가 수소 저장 유닛(103)으로부터 실질적으로 탈리된 상태일 수 있어, 수소 저장 유닛(103)의 수소 저장 능력은 전체적으로 저하될 수 있다. 다시 말해, 수소 저장 유닛(103)의 수소 저장의 안정성(stability)이 전체적으로 저하될 수 있다. That is, the hydrogen storage unit 103 is embedded in the polymer fiber 201, so that the surface of the hydrogen storage unit 103 can be covered with the polymer fiber 201. Thereby, the stability of the hydrogen storage unit 103 can be improved. That is, even when hydrogen is adsorbed in the hydrogen storage unit 103, when the adsorbed hydrogen comes into contact with the outside air, hydrogen having excellent reactivity can react with the outside air. Thereby, hydrogen may be substantially desorbed from the hydrogen storage unit 103, so that the hydrogen storage capacity of the hydrogen storage unit 103 can be lowered as a whole. In other words, the stability of the hydrogen storage of the hydrogen storage unit 103 can be lowered as a whole.

그러나, 상술한 바와 같이, 본 출원에 의할 경우, 수소 저장 유닛(103)의 표면이 고분자 섬유(201)에 의해 코팅되므로, 수소 저장 유닛(103)의 수소 저장의 안정성(stability)이 전체적으로 향상될 수 있어, 수소 저장용 구조체(12)의 수소 저장 능력도 전체적으로 향상될 수 있다.However, as described above, according to the present application, since the surface of the hydrogen storage unit 103 is coated with the polymer fiber 201, the stability of the hydrogen storage of the hydrogen storage unit 103 is improved as a whole And the hydrogen storage ability of the hydrogen storage structure 12 can be improved as a whole.

본 출원의 일 구현예에서 수소 저장 유닛이 촉매를 포함하는 경우, 촉매가 포함되지 않은 경우에 비하여 저온의 환경에서 수소의 흡착 또는 탈착이 가능하다. In one embodiment of the present application, when the hydrogen storage unit includes a catalyst, adsorption or desorption of hydrogen is possible in a low temperature environment as compared with the case where the catalyst is not included.

예를 들어, 수소 저장 입자(101)가 마그네슘 입자로 형성될 경우, 수소 저장 입자(101)에 수소가 흡착 또는 탈착될 때, 300℃ 이상의 고온 환경이 필요하다. 그러나 촉매(112)를 이용할 경우, 촉매(112)에 의해 300℃ 이하의 비교적 저온의 환경에서도 수소의 흡착 또는 탈착이 가능하다. 구체적으로, 마그네슘으로 형성된 수소 저장 입자 및 촉매를 포함하는 수소 저장 유닛을 사용하는 경우 250 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 수소의 흡착 또는 탈착이 가능하다. 그러므로, 이때, 고분자 섬유(201)는 250 ℃ 이상의 온도에서 열변형이 최소로 되는 물질로 형성될 수 있다. For example, when the hydrogen storage particles 101 are formed of magnesium particles, a high temperature environment of 300 DEG C or more is required when hydrogen is adsorbed or desorbed in the hydrogen storage particles 101. [ However, when the catalyst 112 is used, hydrogen can be adsorbed or desorbed even at a relatively low temperature of 300 ° C or lower by the catalyst 112. Specifically, when a hydrogen storage unit including hydrogen storage particles and a catalyst formed of magnesium is used, adsorption or desorption of hydrogen is possible at a temperature of 250 ° C to 300 ° C. Therefore, at this time, the polymer fibers 201 may be formed of a material having a minimum thermal deformation at a temperature of 250 ° C or more.

따라서, 촉매를 사용하는 경우, 수소의 이용 환경을 개선할 수 있다. 또한, 촉매(112)를 사용할 경우, 수소 저장 입자(101)에 수소가 탈착되고 흡착되는 속도를 향상시킬 수 있는 장점도 있다. 이때, 수소의 탈착 및 흡착 속도가 10 내지 100% 향상될 수 있다. Therefore, when the catalyst is used, the use environment of hydrogen can be improved. In addition, when the catalyst 112 is used, there is also an advantage that the rate at which hydrogen is desorbed and adsorbed on the hydrogen storage particles 101 can be improved. At this time, desorption and adsorption rate of hydrogen can be improved by 10 to 100%.

본 출원의 일 구현예는 상기 수소 저장용 구조체를 포함하는 연료 전지를 제공한다.One embodiment of the present application provides a fuel cell including the hydrogen storage structure.

본 출원의 일 구현예는 수소 저장 입자로 이루어진 수소 저장 유닛을 제조하는 단계; 고분자 물질에 상기 수소 저장 유닛을 분산시키는 단계; 및 수소 저장 유닛이 분산된 고분자 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 수소 저장용 구조체의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present application relates to a method of manufacturing a hydrogen storage device, comprising: preparing a hydrogen storage unit comprising hydrogen storage particles; Dispersing the hydrogen storage unit in a polymer material; And producing a polymer fiber in which the hydrogen storage unit is dispersed.

본 출원의 일 구현예는 수소 저장 입자를 제조하는 단계; 수소 저장 입자에 촉매를 첨가하여 수소 저장 유닛을 제조하는 단계; 고분자 물질에 상기 수소 저장 유닛을 분산시키는 단계; 및 수소 저장 유닛이 분산된 고분자 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 수소 저장용 구조체의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present application is directed to a method of making a hydrogen storage material comprising the steps of: preparing hydrogen storage particles; Adding a catalyst to the hydrogen storage particles to produce a hydrogen storage unit; Dispersing the hydrogen storage unit in a polymer material; And producing a polymer fiber in which the hydrogen storage unit is dispersed.

본 출원의 일 구현예에 따른 상기 수소 저장 입자에 촉매를 첨가하여 수소 저장 유닛을 제조하는 단계는 촉매를 수소 저장 입자의 내부에 포함시켜서 수소 저장 유닛을 제조할 수 있다. In the step of preparing the hydrogen storage unit by adding the catalyst to the hydrogen storage particles according to an embodiment of the present invention, the hydrogen storage unit may be manufactured by incorporating the catalyst into the hydrogen storage particles.

본 출원의 일 구현예에서 상기 촉매의 함량은 수소 저장 입자 100 중량부를 기준으로 1 내지 70 중량부, 구체적으로 10 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 함량에 따른 효과는 상술한 바와 같다.In one embodiment of the present invention, the content of the catalyst may be 1 to 70 parts by weight, specifically 10 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the hydrogen storage particles. The effect according to the content is as described above.

본 출원의 일 구현예에 따른 상기 수소 저장 입자에 촉매를 첨가하여 수소 저장 유닛을 제조하는 단계는 수소 저장 입자의 외측 표면의 적어도 일 영역 또는 전면에 촉매를 코팅하여 수소 저장 유닛을 제조할 수 있다. The step of preparing a hydrogen storage unit by adding a catalyst to the hydrogen storage particles according to an embodiment of the present invention may be performed by coating a catalyst on at least one region or an entire surface of the outer surface of the hydrogen storage particles to produce a hydrogen storage unit .

본 출원의 일 구현예에서, 상기 수소 저장 유닛은 수소 저장 입자를 포함하는 코어; 및 촉매를 포함하고, 상기 수소 저장 입자의 외측 표면의 적어도 일 영역에 형성되는 쉘로 이루어진 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the hydrogen storage unit comprises a core comprising hydrogen storage particles; And a shell formed on at least one region of the outer surface of the hydrogen storage particle.

본 출원의 일 구현예에서 상기 촉매의 코팅 두께는 1㎚ 내지 15㎚인 것일 수 있다. 즉, 촉매를 포함하는 쉘의 두께는 1㎚ 내지 15㎚인 것일 수 있다. 두께에 따른 효과는 상술한 바와 같다.In one embodiment of the present application, the coating thickness of the catalyst may be from 1 nm to 15 nm. That is, the thickness of the shell containing the catalyst may be 1 nm to 15 nm. The effect according to the thickness is as described above.

본 출원의 일 구현예에서 상기 고분자 섬유는 전기방사법(electrospinning)을 이용하여 제조할 수 있다.In one embodiment of the present application, the polymer fibers may be prepared using electrospinning.

본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체(11)는 예를 들어 다음과 같이 제조될 수 있다. 수소 저장 입자(101)의 제조방법은 상술한 바와 같다. 계속해서, 수소 가스에 대해 선택적 투과성을 갖고, 내열성을 갖는 고분자 물질을 준비하고, 이를 용액화시킨다. 계속해서, 상기 준비한 수소 저장 입자(101)를 고분자 물질 용액에 투입하여, 수소 저장 입자(101)와 고분자 물질 용액의 혼합액을 제조한다. 혼합액을 교반하여 수소 저장 입자(101)가 고분자 물질 용액 내에 고르게 분산되도록 한다. 계속해서, 수소 저장 입자(101)가 고르게 분산된 고분자 물질 용액을 예를 들어 전기 방사법으로 방사하여 고분자 물질을 고분자 섬유(201)로 제조한다. 이때, 수소 저장 입자(101)는 고분자 섬유(201) 내에 고르게 분산되고 임베디드된다. 이에 의해, 수소 저장 입자(101)로 이루어진 수소 저장 유닛과 고분자 섬유(201)를 포함하는 수소 저장용 구조체(11)가 제조된다.The hydrogen storage structure 11 according to one embodiment of the present application can be manufactured, for example, as follows. The method for producing the hydrogen storage particles 101 is as described above. Subsequently, a polymer material having selective permeability to hydrogen gas and having heat resistance is prepared, and the polymer material is made into a solution. Subsequently, the prepared hydrogen storage particles 101 are charged into the polymer material solution to prepare a mixed solution of the hydrogen storage particles 101 and the polymer material solution. The mixed solution is stirred to uniformly disperse the hydrogen storage particles 101 in the polymer material solution. Subsequently, the polymer material solution in which the hydrogen storage particles 101 are evenly dispersed is spun by, for example, an electrospinning method to prepare a polymer material 201 as a polymeric material. At this time, the hydrogen storage particles 101 are uniformly dispersed and embedded in the polymer fibers 201. Thereby, the hydrogen storage structure 11 including the hydrogen storage unit and the polymer fibers 201 made of the hydrogen storage particles 101 is produced.

본 출원의 일 구현예에 따른 수소 저장용 구조체(12)는 예를 들어 다음과 같이 제조될 수 있다. 수소 저장 입자의 제조방법은 상술한 바와 같다. 그리고, 수소 저장 입자 상에 촉매가 코팅된 수소 저장 유닛(103)을 준비한다. 계속해서, 수소 가스에 대해 선택적 투과성을 갖고, 내열성을 갖는 고분자 물질을 준비하고, 이를 용액화시킨다. 계속해서, 상기 준비한 수소 저장 유닛(103)을 고분자 물질 용액에 투입하여, 수소 저장 유닛(103)과 고분자 물질 용액의 혼합액을 제조한다. 혼합액을 교반하여 수소 저장 유닛(103)이 고분자 물질 용액 내에 고르게 분산되도록 한다. 계속해서, 수소 저장 유닛(103)이 고르게 분산된 고분자 물질 용액을 예를 들어 전기 방사법으로 방사하여 고분자 물질을 고분자 섬유(201)로 제조한다. 이때, 수소 저장 유닛(103)은 고분자 섬유(201) 내에 고르게 분산되고 임베디드된다. 이에 의해, 수소 저장 유닛(103)과 고분자 섬유(201)를 포함하는 수소 저장용 구조체(12)가 제조된다.The hydrogen storage structure 12 according to one embodiment of the present application can be manufactured, for example, as follows. The production method of the hydrogen storage particles is as described above. Then, a hydrogen storage unit 103 coated with a catalyst on the hydrogen storage particles is prepared. Subsequently, a polymer material having selective permeability to hydrogen gas and having heat resistance is prepared, and the polymer material is made into a solution. Subsequently, the prepared hydrogen storage unit 103 is charged into the polymer material solution to prepare a mixed solution of the hydrogen storage unit 103 and the polymer material solution. The mixed solution is stirred to uniformly disperse the hydrogen storage unit 103 in the polymer material solution. Subsequently, the polymer storage material 103 is dispersed evenly and the polymer material solution is spun by, for example, an electrospinning method to produce the polymer material 201 as the polymer fiber 201. At this time, the hydrogen storage unit 103 is evenly dispersed and embedded in the polymer fibers 201. Thereby, the hydrogen storage structure 12 including the hydrogen storage unit 103 and the polymer fibers 201 is manufactured.

본 출원의 구현예들에 의할 경우, 수소 저장 입자의 입경은 50nm이하일 수 있다. 구체적으로 5nm 내지 50nm일 수 있다. 수소 저장 입자의 입경을 50nm이하로 조절함으로써, 수소 저장 입자에 흡착되는 수소의 흡착 속도를 빠르게 할 수 있다. 또한, 수소에 대한 선택 투과성을 갖는 고분자 섬유로 수소 저장 입자의 표면을 코팅함으로써, 수소 저장 입자에 흡착된 수소와 외기가 접촉하는 것을 차단할 수 있어, 수소 저장의 안정성이 개선될 수 있다. According to embodiments of the present application, the particle size of the hydrogen storage particles may be 50 nm or less. Specifically, it may be 5 nm to 50 nm. By adjusting the particle size of the hydrogen storage particles to 50 nm or less, the adsorption rate of hydrogen adsorbed on the hydrogen storage particles can be increased. Further, by coating the surface of the hydrogen storage particles with the polymer fibers having selective permeability to hydrogen, it is possible to prevent contact between hydrogen adsorbed on the hydrogen storage particles and the outside air, and the stability of hydrogen storage can be improved.

상기 제조방법에 의해 제조된 수소 저장용 구조체는 수소 저장 입자를 촉매로 코팅함으로써, 수소 저장 입자에 수소가 흡착 또는 탈착될 때, 필요한 반응 온도를 300℃ 이하로 낮출 수 있으며, 수소의 흡착 또는 탈착 속도를 향상시킬 수 있다. The hydrogen storage structure produced by the above production method can coat the hydrogen storage particles with a catalyst so that the required reaction temperature can be lowered to 300 ° C or less when hydrogen is adsorbed or desorbed on the hydrogen storage particles, Speed can be improved.

이하, 본 출원을 구체적으로 설명하기 위해 실시예, 비교예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 출원에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 출원을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, Comparative Examples and Experimental Examples. However, the embodiments according to the present application can be modified into various other forms, and the scope of the present application is not construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present application are provided to more fully describe the present application to those of ordinary skill in the art.

<실시예 1> 수소 저장용 구조체의 제조&Lt; Example 1 > Preparation of hydrogen storage structure

먼저, 수소 저장 유닛으로 수소 저장 입자(101)를 제조하였다. 이때, 용액 합성법을 이용하여 나노 사이즈의 마그네슘 입자를 제조하였다. 먼저 1,2-다이메톡시에탄(dimethoxyethane)에 환원성 마그네소신(magnesocene, MgCp2)을 준비하였다. 모든 단계는 N2 글러브 상자(glovebox)에서 수행하였다.First, a hydrogen storage particle 101 was prepared as a hydrogen storage unit. At this time, nano-sized magnesium particles were prepared by solution synthesis. First, reducing magnesocene (MgCp 2 ) was prepared in 1,2-dimethoxyethane. All steps were performed in a N 2 glovebox.

0.02 몰 농도의 마그네소신 1 당량을 포함하는 상기 1,2-다이메톡시에탄(dimethoxyethane) 용액에 0.5 몰의 칼륨(Kr) 바이페닐(biphenyl) 환원 용액 1.8 당량을 첨가하였다. 마그네소신과 혼합하기 전에, 용해되지 않은 입자들을 제거하기 위하여 상기 환원 용액을 원심분리하였다. 계속해서, 최종 용액의 냉각 및 교반후, 상청액이 깨끗하게 될 때까지, 반응 생성물을 원심분리하고, 1,2-다이메톡시에탄(dimethoxyethane)으로 세척하였다. 보다 큰 입자로부터 가장 작은 입자를 수득하기 위하여 온화한 분위기(50℃)에서 수 시간 동안 정치시켜서 25nm 사이즈의 마그네슘 입자를 제조하였다.To the 1,2-dimethoxyethane solution containing 1 equivalent of magnesocin at a concentration of 0.02 mol was added 1.8 equivalents of 0.5 molar potassium (Kr) biphenyl reduction solution. Prior to mixing with the magnesosin, the reducing solution was centrifuged to remove undissolved particles. Subsequently, after cooling and stirring of the final solution, the reaction product was centrifuged and washed with 1,2-dimethoxyethane until the supernatant was clear. In order to obtain the smallest particles from larger particles, the particles were allowed to stand in a gentle atmosphere (50 DEG C) for several hours to prepare magnesium particles of 25 nm in size.

마그네슘 입자의 크기는 마그네소신의 농도 또는 환원 용액에 포함되는 환원 물질에 따라 그 크기를 적절히 조절할 수 있다.The size of the magnesium particles can be appropriately controlled according to the concentration of the magnesocin or the reducing substance contained in the reducing solution.

그 후, 고분자 물질로 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA)를 용액화시키고, 상기 제조된 마그네슘 입자를 폴리메틸메타크릴레이트 용액에 투입하여 마그네슘 입자와 폴리메틸메타크릴레이트용액의 혼합액을 제조하였다. 혼합액을 교반하여 마그네슘 입자가 폴리메틸메타크릴레이트 용액 내에 고르게 분산되도록 하였다. 계속해서, 마그네슘 입자가 고르게 분산된 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 전기 방사법으로 방사하여 폴리메틸메타크릴레이트를 고분자 섬유를 제조하였다. Thereafter, polymethyl methacrylate (PMMA) was dissolved as a polymer substance, and the magnesium particles thus prepared were put into a polymethyl methacrylate solution to prepare a mixture solution of magnesium particles and polymethyl methacrylate solution . The mixed solution was stirred so that the magnesium particles were uniformly dispersed in the polymethyl methacrylate solution. Subsequently, a polymethyl methacrylate solution in which magnesium particles were evenly dispersed was spun by electrospinning to prepare polymethyl methacrylate polymer fibers.

상기 전기 방사법의 구체적인 방법으로는 마그네슘 입자가 분산된 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 초음파파쇄(sonification)로 1 시간 혼합한 다음 시린지 펌프 (KD Scientific, MA, USA) 위에 놓여 있는 시린지에 넣는다. 이 시린지는 DC voltage로 30 kv를 생성할 수 있는 고전압 supply에 또한 연결되어 있다(Spellman, Model SL 30, NY, USA). 바닥에 놓여 있는 원통형의 타겟은 직경이 6 cm이고, 2,700 rpm으로 돌아가고 있으며, 시린지에서 나오는 섬유를 모아 고르게 분산하는 역할을 하는 것이다. 이때, 시린지 바늘과 타겟의 거리는 15 cm이고, 피드 속도는 0.5 ml/h이다.As a specific method of the electrospinning, a polymethylmethacrylate solution in which magnesium particles are dispersed is mixed by sonication for 1 hour and then put in a syringe placed on a syringe pump (KD Scientific, MA, USA). The syringe is also connected to a high voltage supply capable of generating 30 kV with a DC voltage (Spellman, Model SL 30, NY, USA). The cylindrical target lying on the bottom is 6 cm in diameter, rotating at 2,700 rpm and collecting the fibers from the syringe and distributing it evenly. At this time, the distance between the syringe needle and the target is 15 cm, and the feed rate is 0.5 ml / h.

수소 저장 입자인 마그네슘 입자는 고분자 섬유 내에 고르게 분산되고 임베디드된다. 이에 의해, 수소 저장 입자와 고분자 섬유를 포함하는 수소 저장용 구조체를 제조하였다. 이때, 수소 저장 입자의 함량 50 중량부를 기준으로, 고분자 섬유의 함량은 50 중량부이었다.The magnesium particles, which are hydrogen storage particles, are uniformly dispersed and embedded in the polymer fibers. Thus, a hydrogen storage structure containing hydrogen storage particles and polymer fibers was prepared. At this time, the content of the polymer fiber was 50 parts by weight based on 50 parts by weight of the hydrogen storage particles.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

0.04 몰 농도의 마그네소신 1 당량을 포함하는 상기 1,2-다이메톡시에탄(dimethoxyethane) 용액에 0.5몰의 칼륨(Kr) 페난트렌(phenanthrene) 환원 용액 1.8 당량을 첨가하고, 상기와 같은 단계를 거쳐 32nm 사이즈의 마그네슘 입자를 제조하였다. 그리고 실시예 1과 동일한 방법으로 수소 저장용 구조체를 제조하였다.  To the 1,2-dimethoxyethane solution containing 1 equivalent of magnesosine at a concentration of 0.04 mol was added 1.8 equivalents of 0.5 mol of a potassium (Kr) phenanthrene reduction solution, Thereby producing magnesium particles having a size of 32 nm. The hydrogen storage structure was prepared in the same manner as in Example 1.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

0.08 몰 농도의 마그네소신 1 당량을 포함하는 상기 1,2-다이메톡시에탄(dimethoxyethane) 용액에 0.5 몰의 칼륨(Kr) 나프탈라이드(naphthalide) 환원 용액 1.8 당량을 첨가하고, 상기와 같은 단계를 거쳐 38nm 사이즈의 마그네슘 입자를 제조하였다. 그리고 실시예 1과 동일한 방법으로 수소 저장용 구조체를 제조하였다. 1.8 equivalents of a 0.5 molar potassium (Kr) naphthalide reducing solution was added to the above-mentioned 1,2-dimethoxyethane solution containing 1 equivalent of magnesosin at a concentration of 0.08 mol, To prepare a magnesium particle having a size of 38 nm. The hydrogen storage structure was prepared in the same manner as in Example 1.

도 1은 실시예 1 내지 3에서 제조된 마그네슘 입자들의 투사전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면 각각 25m, 32nm 및 38nm의 입경을 가지는 마그네슘 입자들이 제조될 수 있음을 알 수 있다.FIG. 1 shows a TEM photograph of the magnesium particles prepared in Examples 1 to 3. FIG. Referring to FIG. 1, magnesium particles having diameters of 25 m, 32 nm, and 38 nm, respectively, can be produced.

도 4는 본 출원의 실시예 1 내지 3에서 제조된 수소 저장용 구조체(11)의 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 사진을 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 폴리메틸메타크릴레이트를 이용하여 전기 방사법으로 형성된 고분자 섬유(201)를 관찰할 수 있다.4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the hydrogen storage structure 11 produced in Examples 1 to 3 of the present application. Referring to FIG. 4, the polymer fibers 201 formed by electrospinning can be observed using polymethyl methacrylate.

<실시예 4> 촉매를 포함하는 수소 저장용 구조체의 제조Example 4 Preparation of Hydrogen Storage Structure Containing Catalyst

상기 실시예 3과 동일한 방법으로 수소 저장 입자로 직경 38 nm의 마그네슘 입자를 제조하였다. 계속해서, 마그네슘 입자와 Na2PdCl4를 용매에 용해시켜 용액을 형성한 후, 상기 용액에 환원제로 NaBH4를 첨가하였다. 마그네슘 입자, Na2PdCl4 및 NaBH4가 첨가된 용액을 대략 1시간 가량 교반하였다. 계속해서, 10000rpm에서 10분간 원심분리한 후, 위층의 상청액을 버리고 남은 침전물을 수거하여 마그네슘 입자(101)가 팔라듐(Pd) 촉매(112)로 코팅된 수소 저장 유닛(103)을 형성하였다. 이때, 촉매의 코팅 두께는 3 nm이었다. 또한, 이때, 수소 저장 입자의 함량 70 중량부를 기준으로, 촉매의 함량은 30 중량부이었다.Magnesium particles having a diameter of 38 nm were prepared from the hydrogen storage particles in the same manner as in Example 3. Next, after the magnesium particles and Na 2 PdCl 4 were dissolved in a solvent to form a solution, NaBH 4 was added to the solution as a reducing agent. The solution containing magnesium particles, Na 2 PdCl 4 and NaBH 4 was stirred for about 1 hour. Subsequently, the supernatant in the upper layer was discarded and the remaining precipitate was collected to form a hydrogen storage unit 103 in which the magnesium particles 101 were coated with a palladium (Pd) catalyst 112. At this time, the coating thickness of the catalyst was 3 nm. At this time, the content of the catalyst was 30 parts by weight based on 70 parts by weight of the hydrogen storage particles.

그리고, 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA)를 준비하고, 이를 용액화시켰다. 계속하여, 상기 준비한 수소 저장 유닛(103)을 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 용액에 투입하여, 수소 저장 유닛(103)과 폴리메틸메타크릴레이트 용액의 혼합액을 제조한 후, 혼합액을 교반하여 수소 저장 유닛(103)이 폴리메틸메타크릴레이트 용액 내에 고르게 분산되도록 한다. 계속해서, 수소 저장 유닛(103)이 고르게 분산된 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 전기 방사법으로 방사하여 직경 5 ~ 10 μm의 고분자 섬유를 제조하였다. Polymethyl methacrylate (PMMA) was prepared and dissolved therein. Subsequently, the prepared hydrogen storage unit 103 was charged into a poly methyl methacrylate (PMMA) solution to prepare a mixed solution of the hydrogen storage unit 103 and the polymethyl methacrylate solution, So that the hydrogen storage unit 103 is evenly dispersed in the polymethyl methacrylate solution. Subsequently, the hydrogen storage unit 103 was spun by an electrospinning solution of a polymethyl methacrylate solution evenly dispersed to prepare a polymer fiber having a diameter of 5 to 10 μm.

<실시예 5> &Lt; Example 5 >

0.02 몰 농도의 마그네소신 1 당량을 포함하는 상기 1,2-다이메톡시에탄(dimethoxyethane) 용액에 0.5몰의 칼륨(Kr) 페난트렌(phenanthrene) 환원 용액 1.8 당량을 첨가하고, 상기와 같은 단계를 거쳐 32nm 사이즈의 마그네슘 입자를 제조하였다. 그리고 실시예 1과 동일한 방법으로 수소 저장용 구조체를 제조 후, 표면에 미세 구멍을 형성시키기 위해 Ar 플라즈마를 이용하였다.To the 1,2-dimethoxyethane solution containing 1 equivalent of magnesocin at a concentration of 0.02 mol was added 1.8 equivalents of 0.5 mol of a potassium (Kr) phenanthrene reduction solution, Thereby producing magnesium particles having a size of 32 nm. The hydrogen storage structure was prepared in the same manner as in Example 1, and Ar plasma was used to form fine holes on the surface.

<비교예 1> &Lt; Comparative Example 1 &

1.0 몰 농도의 마그네소신 1 당량을 포함하는 상기 1,2-다이메톡시에탄(dimethoxyethane) 용액에 0.5 몰의 칼륨(Kr) 나프탈라이드(naphthalide) 환원 용액 1.8 당량을 첨가하고, 상기와 같은 단계를 거쳐 58 nm 사이즈의 마그네슘 입자를 제조하였다. 폴리메틸메타크릴레이트를 이용하여 수소 저장 구조체는 제조하지는 않았다.1.8 equivalents of a 0.5 molar potassium (Kr) naphthalide reducing solution was added to the above-mentioned 1,2-dimethoxyethane solution containing 1 equivalent of magnesosine at a concentration of 1.0 mol, To prepare a magnesium particle having a size of 58 nm. Hydrogen storage structures were not fabricated using polymethyl methacrylate.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

상기 실시예 3과 동일한 방법으로 수소 저장 입자로 직경 38 nm의 마그네슘 입자를 제조하였다. 계속해서, 마그네슘 입자와 Na2PdCl4를 용매에 용해시켜 용액을 형성한 후, 상기 용액에 환원제로 NaBH4를 첨가하였다. 마그네슘 입자, Na2PdCl4 및 NaBH4가 첨가된 용액을 대략 1시간 가량 교반하였다. 계속해서, 10000rpm에서 10분간 원심분리한 후, 위층의 상청액을 버리고 남은 침전물을 수거하여 마그네슘 입자(101)가 팔라듐(Pd) 촉매(112)로 코팅된 수소 저장 유닛(103)을 형성하였다. 이때, 촉매의 코팅 두께는 20 nm이었다. Magnesium particles having a diameter of 38 nm were prepared from the hydrogen storage particles in the same manner as in Example 3. Next, after the magnesium particles and Na 2 PdCl 4 were dissolved in a solvent to form a solution, NaBH 4 was added to the solution as a reducing agent. The solution containing magnesium particles, Na 2 PdCl 4 and NaBH 4 was stirred for about 1 hour. Subsequently, the supernatant in the upper layer was discarded and the remaining precipitate was collected to form a hydrogen storage unit 103 in which the magnesium particles 101 were coated with a palladium (Pd) catalyst 112. At this time, the coating thickness of the catalyst was 20 nm.

그리고, 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA)를 준비하고, 이를 용액화시켰다. 계속하여, 상기 준비한 수소 저장 유닛(103)을 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 용액에 투입하여, 수소 저장 유닛(103)과 폴리메틸메타크릴레이트 용액의 혼합액을 제조한 후, 혼합액을 교반하여 수소 저장 유닛(103)이 폴리메틸메타크릴레이트 용액 내에 고르게 분산되도록 한다. 계속해서, 수소 저장 유닛(103)이 고르게 분산된 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 전기 방사법으로 방사하여 직경 5 ~ 10 μm의 고분자 섬유를 제조하였다. Polymethyl methacrylate (PMMA) was prepared and dissolved therein. Subsequently, the prepared hydrogen storage unit 103 was charged into a poly methyl methacrylate (PMMA) solution to prepare a mixed solution of the hydrogen storage unit 103 and the polymethyl methacrylate solution, So that the hydrogen storage unit 103 is evenly dispersed in the polymethyl methacrylate solution. Subsequently, the hydrogen storage unit 103 was spun by an electrospinning solution of a polymethyl methacrylate solution evenly dispersed to prepare a polymer fiber having a diameter of 5 to 10 μm.

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예, 비교예들의 수소 흡착/ 탈착 속도를 측정하였다. 측정 조건은 수소저장 구조체를 200oC까지 heating을 한 후 35 bar의 수소 압력에서 30분 동안 수소의 흡착/탈착 양을 Hy-Energy사의 PTCpro 2000을 사용하여 측정하였다. 이로부터 측정된 값은 단위 시간당 수소의 흡착/탈착 속도와 비례하다. 이때, 실시예 4는 비교예 1 보다 27% 정도 속도가 향상되었다.The hydrogen adsorption / desorption rates of the above Examples and Comparative Examples were measured. The hydrogen storage structure was heated up to 200 ° C and the adsorption / desorption amount of hydrogen was measured for 30 minutes at a hydrogen pressure of 35 bar using PTCpro 2000 from Hy-Energy. The measured value is proportional to the adsorption / desorption rate of hydrogen per unit time. At this time, the speed of Example 4 was improved by about 27% as compared with Comparative Example 1.

<실험예 2><Experimental Example 2>

실험예 1의 방법으로 수소의 흡착과 탈착 양을 측정한 후 상온으로 수소저장 구조체를 냉각시킨 후 24시간 동안 Air 분위기에서 저장한 후, 다시 실험예 1의 방법으로 수소 흡착양을 측정하여 감소되는 정도를 비교하여 상대적인 안정성을 구하였다. 고분자를 이용하지 않은 경우 (비교예 1) 공기 중에 노출되어 있을 경우, 공기 중에 있는 산소에 의해 쉽게 산화되어 Mg가 MgO로 산화되어 수소 저장 물질로 역할을 하지 못함을 확인할 수 있었다.After the amount of hydrogen adsorption and desorption was measured by the method of Experimental Example 1, the hydrogen storage structure was cooled to room temperature and then stored in an air atmosphere for 24 hours. Thereafter, the amount of hydrogen adsorption was measured by the method of Experimental Example 1 And the relative stability was obtained. In the case where the polymer is not used (Comparative Example 1), when exposed to air, it is easily oxidized by oxygen in the air, and Mg is oxidized to MgO, and it can be confirmed that it does not serve as a hydrogen storage material.

Figure 112013048930732-pat00001
Figure 112013048930732-pat00001

본 출원이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 출원의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

이상으로 본 출원의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 출원의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 출원의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described specific portions of the present application in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present application is not limited thereto. Accordingly, the actual scope of the present application will be defined by the appended claims and their equivalents.

11, 12: 수소 저장용 구조체
101: 수소 저장 입자
103, 104: 수소 저장 유닛
201: 고분자 섬유
112: 촉매11, 12: Hydrogen storage structure
101: hydrogen storage particle
103, 104: hydrogen storage unit
201: Polymer fibers
112: catalyst

Claims (26)

금속 또는 금속 화합물로 이루어진 수소 저장 입자 및 상기 수소 저장 입자의 표면에 구비된 촉매를 포함하는 수소 저장 유닛; 및
상기 수소 저장 유닛이 분산되고 수소에 선택적 투과성을 갖고 내열성을 갖는 고분자 섬유를 포함하는 수소 저장용 구조체.A hydrogen storage unit comprising a hydrogen storage particle composed of a metal or a metal compound and a catalyst provided on a surface of the hydrogen storage particle; And
Wherein the hydrogen storage unit is dispersed and has high permeability to hydrogen and high heat resistance. 청구항 1에 있어서,
상기 수소 저장 입자의 입경은 5nm 내지 50nm인 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the hydrogen storage particles have a particle diameter of 5 nm to 50 nm. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 금속 또는 금속 화합물은 Li, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Cu, La, Mm, Re 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the metal or metal compound is selected from the group consisting of Li, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Cu, La, Mm, Re, Storage structure. 청구항 1에 있어서,
상기 입자는 볼-밀링법(ball-milling), 소노전기화학법(sonoelectrochemistry), 기상 응축법(gas phase condensation), 용융 금속을 나노 포러스 카본에 침투시키는 방법 또는 용액 합성법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체. The method according to claim 1,
The particles are produced by ball-milling, sonoelectrochemistry, gas phase condensation, a method of impregnating a molten metal into nanoporous carbon, or a solution synthesis method Hydrogen storage structure. 청구항 1에 있어서,
상기 수소 저장 유닛은 표면의 적어도 일부가 고분자 섬유에 의해 피복된 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체.The method according to claim 1,
Wherein at least a part of the surface of the hydrogen storage unit is covered with a polymer fiber. 청구항 1에 있어서,
상기 수소 저장 입자:고분자 섬유의 함량비는 40:60 내지 95:5인 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the hydrogen storage particle: polymer fiber content ratio is 40:60 to 95: 5. 청구항 1에 있어서,
상기 고분자 섬유는 미세 구멍(pore)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체. The method according to claim 1,
Wherein the polymer fibers comprise pores. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt; 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 고분자 물질은 멜라민(melamine), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리아미드(polyamide: PA), 폴리에테르에테르케톤(polyetherether ketone: PEEK), 폴리에테르술폰(polyether sulfone: PES), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylene naphthalene: PEN), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate: PMMA) 또는 폴리에틸렌(polyethylene: PE), 폴리페닐렌설피드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리카보네이트(polycarvonate: PC), 폴리페닐렌옥사이드(Polyphenylene oxide: PPO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate: PET), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene: ABS), 폴리아닐린(Polyaniline: PANI) 및 폴리메타크릴산(Poly(methacrylic acid): PMAA)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체.The method according to claim 1,
The polymer material may be selected from the group consisting of melamine, polyimide (PI), polyamide (PA), polyetheretherketone (PEEK), polyether sulfone (PES), polyethylene naphthalene naphthalene (PEN), polymethyl methacrylate (PMMA) or polyethylene (PE), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyphenylene oxide (PPO), polyethylene terephthalate (PET), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyaniline (PANI) and poly (methacrylic acid) (PMAA) &Lt; / RTI &gt; 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 촉매의 코팅 두께는 1㎚ 내지 15㎚인 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the catalyst has a coating thickness of 1 nm to 15 nm. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 촉매의 함량은 수소 저장 입자 100 중량부를 기준으로 1 내지 70 중량부인 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the content of the catalyst is 1 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydrogen storage particles. 청구항 1에 있어서,
상기 촉매는 주기율표상 3 ~ 15족에 속하는 금속인 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체. The method according to claim 1,
Wherein the catalyst is a metal belonging to groups 3 to 15 of the periodic table. 청구항 1에 있어서,
상기 촉매는 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 몰리브덴(Mo), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 레늄(Re), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 텅스텐(W), 코발트(Co), 철(Fe), 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 비스므트(Bi), 주석(Sn), Cr(크롬), 타이타늄(Ti), 금(Au), 세륨(Ce) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체.The method according to claim 1,
The catalyst may be at least one selected from the group consisting of Pt, Ru, Rh, Mo, Os, Ir, Re, Pd, V, W, cobalt, iron, selenium, nickel, bismuth, tin, chromium, titanium, gold, cerium, (Ce), and copper (Cu). 청구항 1, 2, 4 내지 8, 10, 13 및 15 내지 17 중 어느 한 항의 수소 저장용 구조체를 포함하는 연료 전지.A fuel cell comprising the hydrogen storage structure according to any one of claims 1, 2, 4 to 8, 10, 13 and 15 to 17. 삭제delete 금속 또는 금속 화합물로 이루어진 수소 저장 입자를 제조하는 단계;
상기 수소 저장 입자의 표면에 촉매를 코팅하여 수소 저장 유닛을 제조하는 단계;
수소에 선택적 투과성을 갖고 내열성을 갖는 고분자 물질에 상기 수소 저장 유닛을 분산시키는 단계; 및
수소 저장 유닛이 분산된 고분자 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 수소 저장용 구조체의 제조방법.Preparing hydrogen storage particles composed of a metal or a metal compound;
Coating a surface of the hydrogen storage particles with a catalyst to produce a hydrogen storage unit;
Dispersing the hydrogen storage unit in a polymer material having selective permeability to hydrogen and having heat resistance; And
A method for producing a hydrogen storage structure, comprising the steps of: preparing a polymer fiber in which a hydrogen storage unit is dispersed. 청구항 20에 있어서,
상기 수소 저장 입자의 입경은 5nm 내지 50nm 인 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체의 제조방법.The method of claim 20,
Wherein the hydrogen storage particles have a particle diameter of 5 nm to 50 nm. 청구항 20에 있어서,
상기 고분자 섬유는 미세 구멍(pore)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체의 제조방법.The method of claim 20,
Wherein the polymer fibers comprise pores. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 15. &lt; / RTI &gt; 청구항 20에 있어서,
상기 고분자 섬유는 전기방사법을 사용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체의 제조방법.The method of claim 20,
Wherein the polymer fiber is manufactured by using an electrospinning method. 청구항 20에 있어서,
상기 촉매의 함량은 수소 저장 입자 100 중량부를 기준으로 1 내지 70 중량부인 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체의 제조방법.The method of claim 20,
Wherein the content of the catalyst is 1 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydrogen storage particles. 삭제delete 청구항 20에 있어서,
상기 촉매의 코팅 두께는 1㎚ 내지 15㎚인 것을 특징으로 하는 수소 저장용 구조체의 제조방법.The method of claim 20,
Wherein the coating thickness of the catalyst is 1 nm to 15 nm.
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