KR20010079927A - 수소 저장용 탄소 매질 - Google Patents

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헤럴드 푸루
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Abstract

본 발명은 공지된 및 신규한 마이크로-도메인 물질을 포함하며 1 단계 또는 2 단계 플라즈마 공정으로 제조됨을 특징으로 하는 수소 저장용 탄소 매질에 관한 것이다. 카본블랙 또는 그라파이트 카본 블랙은 1 단계 플라즈마 공정으로 형성될 수 있다. 2 단계 플라즈마 공정에서, 탄화수소 공급 물질은 플라즈마 영역을 통해 제공되고 제 1 단계에서 부분적으로 탈수소화되어 폴리시클릭 방향족 탄화수소(PAH)를 형성한 후, 제 2 플라즈마 영역을 통해 제공되어 완전히 탈수소화되어 제 2 단계에서 마이크로-도메인 그라파이트 물질을 형성한다. 마이크로-도메인 그라파이트 물질이라 함은 풀러렌, 탄소 나노튜브, 개방 원뿔형 탄소 구조(마이크로-콘 이라고도 불리움), 평면 구조의 그라파이트 시이트, 또는 이들 중의 둘 또는 전부의 혼합물을 의미한다. 신규한 탄소 물질은 112.9°및/또는 83.6°의 콘 각에 각각 상응하는 전체 전경각 60°및/또는 120°을 갖는 개방향 탄소 마이크로-콘이다.

Description

수소 저장용 탄소 매질 {CARBON MEDIA FOR STORAGE OF HYDROGEN}
현재, 탄소 물질은 이들의 독특한 특성 및 신규한 특성으로 인해 상당한 관심이 모아지고 있다. 예를 들어, 탄소 물질은 전자/약제 분야에서의 다양한 적용 뿐만 아니라 정제 공정에서 사용하기 위한 높은 수소 에너지를 저장하는데 유용할 수 있다. 상기 특성은 탄소 물질의 미세 구조에 민감하며, 이러한 특성은 나노(nano) 구조 정렬(그라파이트화 수준)에 의해 변화될 수 있다. 나노 구조 정렬은 통상의 카본블랙(로(furnace) 블랙, 열분해 카본블랙)과 같은 비결정 특성에서부터 그라파이트 및 그라파이트 구조를 지닌 신규한 탄소 물질과 같은 결정 특성에까지 영향을 미친다. 나노 구조 정렬은 그라파이트층들간의 거리로 기술될 수 있으며, 이러한 거리는 정연한 결정 구조에 대해 3.4Å으로부터 비결정 물질에 대해 3.6Å까지 변화될 것이다.
저장 매질로서 사용하기 위한 탄소 물질에서의 최근의 관심사는 그라파이트화의 정도 및 망상 구조로의 육각형 이외의 고리의 도입이 매우 중요한 그라파이트 구조를 갖는 신규한 물질에 주로 집중되었다. 풀러렌(fullerene)은 육각형 망상 구조로의 12개의 오각형의 도입으로 폐쇄된 셀이 생성되는 신규한 그라파이트 구조의 예이다[1]. 탄소 나노튜브도 또한 이러한 가능성의 예이다[2]. 개방 원뿔형 구조는 가능한 그라파이트 구조의 더욱 또 다른 예지만, 현재 5개의 가능한 종류중 3개만이 합성되었다[3, 4, 5].
풀러렌 및 나노튜브에서의 최근의 관심사는 특히 수소 저장 분야에서의 이들의 용도에 관련된다. 향후, 나노튜브에 대해 놀랍게도 75중량%의 수소 저장율이 보고되어 있다[6]. 만약 그렇게만 된다면, 이는 수송 분야에서 사용하기 위한 실제적인 수소 저장 시스템에 관한 약진을 나타내는 것일 것이다. 이는 이러한 저장 기술공학을 채용하는 미래형 연료 전지 자동차가 약 8000km의 범위에 도달할 수 있음을 나타낸다.
풀러렌의 경우에, 7중량% 초과의 가역적으로 첨가된 수소가 달성된다[7, 8, 9]. 풀러렌은 또한 높은 수소 함유율, 즉, 풀러렌 분자 당 24-26H 원자를 달성하기 위해 금속간 화합물 또는 금속과 고체상 혼합물 형태로 사용되어 왔다.
2차원 시이트의 스택으로 형성된 평면 구조의 그라파이트 물질은 게스트(guest) 원소 및 화합물의 흡착을 위한 표면적을 많이 갖는다. 그러나, 이러한 물질에서, 흡착 과정은 확산으로 한정될 것이다. 그라파이트 도메인(domain)이 많으면 많을수록, 흡착 과정은 느려질 것이다. 가능하다면, 관심 대상은 도메인이 작아 게스트 물질이 대용적 탄소 물질을 통한 삼출에 의해 모든 그라파이트 마이크로 도메인에 용이하게 도달되는 고도로 그라파이트화된 물질일 것이다. 마이크로 도메인으로의 접근성은 도메인의 일부 또는 전부가 위상 전경(topological disclination)을 갖는 경우에, 바람직하게는 각각의 도메인이 게스트 물질의 흐름을 위한 공동 또는 미세공을 제공하기 위해 300° 이하의 전경을 갖는 경우에 추가로 증대될 수 있다.
이들 그라파이트 물질을 합성하기 위한 현재의 방법과 관련된 공통된 문제점은 생성 수율이 낮다는 것이다. 플러렌은 대부분의 경우에, 그라파이트 전극을 감소된 불활성 가스 대기에서 탄소-아크 방전을 통해 기화시킴으로써 합성된다. 10-15%의 풀러렌으로의 전환 속도가 보고되어 있는데, 이러한 수치는 거의 10g/시간의 발생 속도에 상응한다[11].
탄소-아크 방법은 또한 탄소 나노튜브의 생성을 위해 매우 종종 사용되는 방법이다. 코어 물질의 약 60%의 나노튜브 수율은 최적의 조건에서 달성되었다[2]. 현재까지 달성된 생산량은 그램 수준이다.
불특정 소량의 개방 원뿔형 탄소 구조는 탄소 호일을 저항식으로 가열시키고 배향성이 높은 열분해 그라파이트 표면상에 탄소 증기를 추가로 응축시킴으로써 얻어진다[3,4]. 이러한 방법에 의해 생성된 원뿔각은 약 19°[3], 및 19° 및 60°[4]였다.
외견상의 원뿔각이 약 39°인 원뿔을 생성시키기 위해 냉각기 표면상에의 추가의 증착과 함께 탄소 막대의 저항식 가열이 사용되었다[5]. 이는 단지 5가지 유형의 원뿔만이 어셈블링될 수 있는 그라파이트의 연속적인 시이트로부터 확인할 수 있으며, 각각의 도메인은 하기 식으로 제시되는 이의 위상 전경(TD)에 의해 독특하게 정의된다:
TD = N × 60°
상기 식에서,
N은 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이다.
이러한 그라파이트 도메인의 구조는 평면 구조의 그라파이트 시이트의 스택(N=0) 또는 원뿔형 구조(N=1 내지 5)로서 기술될 수 있다. 이들중 둘, 즉, 83.6°및 112.9°의 원뿔각을 유지하는 구조는 아직까지 보고되지 않았다.
본 발명은 수소 저장용 탄소 매질에 관한 것이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 수소 저장용 탄소 매질을 제공하는 데에 있다. 이러한 목적은 공지된 및 신규한 결정상 또는 비결정상 물질을 포함하고, 2 단계 플라즈마 공정에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 매질에 의해 달성된다. 탄소 물질의 나노 구조 정렬은 플라즈마 공정의 공정 파라미터를 변화시킴으로써, 최적의 수소 저장을 위해 요망되는 마이크로 구조가 달성되는 방식으로 변화될 수 있다. 이들 마이크로구조는 통상의 카본블랙, 그라파이트 카본블랙 및/또는 원뿔, 풀러렌 또는 나노튜브와 같은 신규한 탄소 물질일 수도 있다.
통상의 카본블랙 또는 그라파이트 카본 블랙은 1 단계 플라즈마 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 공정은 예를 들어 EP 0 636 162호에 기술되어 있다. 생성된 탄소 물질의 표면적(BET)은 5-250m2/g일 수 있으며, 디부틸 프탈레이트 흡착율(DBP)은 40-175ml/100g일 수 있다.
2 단계 플라즈마 공정에서는, 탄화수소 공급 물질이 플라즈마 영역을 통해제공되고 제 1 단계에서 부분적으로 탈수소화되어 폴리시클릭 방향족 탄화수소(PAH)를 형성시킨 후, 제 2 플라즈마 영역을 통해 제공되어 완전히 탈수소화되어 제 2 단계에서 마이크로 도메인 그라파이트 물질을 형성시킨다. 본원에서 사용되는 마이크로 도메인 그라파이트 물질이라 함은 풀러렌, 탄소 나노튜브, 개방 원뿔형 탄소 구조(마이크로-콘(cone)이라고도 함), 평면 구조의 그라파이트 시이트, 또는 이들중 둘 또는 전부의 혼합물을 의미한다. 탄소 물질의 신규한 부분은 112.9°및/또는 83.6°의 원뿔각에 각각 상응하는, 전체 전경각 60°및/또는 120°을 갖는 개방형 탄소 마이크로-콘이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탄소 매질이 1 단계 또는 2 단계 플라즈마 공정에 의해 90% 이하 수율의 대규모로 생성됨을 특징으로 하여, 공지된 및 신규한 마이크로-도메인 물질을 포함하는 수소 저장용 탄소 매질을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 또한 수소 저장 매질로서의 탄소 매질의 용도에 관한 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 반응기 및 주변 장치의 개략도이다.
도 2는 다양한 유형의 본 발명의 개방형 마이크로-원뿔 탄소를 나타내는 샘플의 투과 전자 현미경 사진이다.
도 3은 완전한 그라파이트 원뿔에 대한 투사각, 즉, 19.2°, 38.9°, 60°, 83.6° 및 112.9°을 나타내는 도면이다. 상기 투사각은 각각 300°, 240°, 180°, 120°및 60°의 전체 전경각을 나타낸다. 또한, 180°의 투사각 및 0°의 전체 전경각을 갖는 그라파이트 시이트도 도시되어 있다.
도 4a, 4b, 4c, 4d 및 4e는 각각 본 발명에 존재하는 각 유형의 전경 60°, 120°, 180°, 240°및 300°에 대한 도메인의 예를 도시하는 도면이다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 목적은 본 발명의 청구의 범위 및 하기의 설명 부분에 기재된 바와 같은 특징 및 특성에 의해 달성될 수 있다. 탄소 매질의 수소 저장 용량은 소형의 도메인 및 물질에 있어서의 다양한 형태의 존재와 연관된다. 이들 매질은 수소와 같은 게스트 원소 및 화합물의 혼입에 유용하다. 또한, 도메인 사이의 공간은 각각의 도메인에 도달할 수 있고 소형의 도메인이 도메인을 구성하는 각 층의 안팎으로 게스트 물질을 빠르게 확산시킬 수 있도록 게스트 물질의 흐름을 위한 미세공을 제공할 것이다.
본 발명의 수소 저장용 탄소 매질은 통상의 카본블랙, 풀러렌, 탄소 나노튜브, 개방 원뿔형 탄소 구조(마이크로-콘이라고도 함), 또는 평면 구조의 그라파이트 시이트 단독, 또는 이들 중의 둘 또는 모두의 혼합물과 같은 공지된 및 신규한 마이크로 도메인 물질로 구성된다. 매질중에 존재하는 탄소 구조중의 어느 하나, 통상의 카본블랙, 풀러렌, 탄소 나노튜브, 마이크로-콘 또는 평면 구조의 그라파이트 시이트의 양은 어느 곳에서든 수소 저장 매질의 전체 중량을 기준으로 하여 0 내지 100중량%일 수 있다. 또한, 이들 구조의 모든 가능한 혼합물도 존재할 수 있다.
신규한 탄소 물질은 112.9°및/또는 83.6°의 원뿔각에 각각 상응하는 전체 전경각 60°및/또는 120°를 갖는 개방형 탄소 마이크로-콘이다. 원뿔이 개방 에지부 이외의 장소에서 그라파이트의 연속 시이트로 구성되는 경우, 그라파이트의 대칭으로 인해 단지 5가지 유형만이 존재할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이들은 60°, 120°, 180°, 240°및 300°의 전체 전경각에 상응한다. 0°의 전체 전경각은 평면 구조의 도메인에 상응한다. 도 3에는 이들 구조의 투사각이 개략적으로 도시되어 있다. 이들 유형의 도메인의 각각의 예는 도 4a, 4b, 4c, 4d 및 4e에 도시되어 있다. 모든 원뿔이 정점에서 닫혀있음을 인지하는 것은 중요하다. 본 발명의 신규한 탄소 물질은 하기 식으로 제시된 분리값을 갖는 잘 규정된 전체 전경 TD(만곡)의 그라파이트의 마이크로-도메인을 포함하며, 특정의 전체 전경을 생성시키는데 필요한 오각형의 유효수에 상응한다:
TD = N × 60°
상기 식에서,
N은 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이다.
수소 저장 매질은 1 단계 또는 2 단계 플라즈마 기초 공정으로 탄화수소를 탄소와 수소로 분해시킴으로써 대규모로 생성된다. 플라즈마 아크는 내부 전극에 하나의 극성을 갖는 전기 직류 전압이 공급되고 외부 전극이 전원장치로부터의 반대 극성에 연결되는 관형 전극으로 구성된 플라즈마 발생기에서 형성된다. 플라즈마 발생기는 반응기가 최종 생성물용 유출구를 갖는 한정 영역의 단열 챔버로서 설계되어 있는 분해 반응기와 연결되어 설치된다. 플라즈마 가스는 공정으로부터 재순환된다. 일반 공정 및 장치에 대한 추가 설명은 본 출원인의 유럽특허 EP 0 636 162호에 기술되어 있다.
생성된 탄소 물질의 구조는 다음의 세가지 공정 파라미터, 즉, 탄화수소 공급 속도, 플라즈마 가스 엔탈피 및 체류 시간에 좌우될 것이다. 생성된 탄소 물질은 이들 파라미터를 변화시킴으로써 통상의 카본블랙, 마이크로-도메인 물질 또는 이 둘의 혼합물로서 유용할 것이다. 이하에, 마이크로-도메인 물질에서의 최적화를 위한 공정 파라미터가 기술될 것이다. 이것은 수소 저장 매질로서 가장 적합한 탄소 물질을 생성시키는 공정 능력을 나타낸다.
실험 결과는 전체 전경이 거의 항상 핵형성 단계에서 결정됨을 나타낸다. 시드(seed)에서 오각형을 형성하는 확률이 온도에 좌우됨은 이미 공지되어 있다[12]. 그러므로, 시드에서의 오각형의 수는 반응 온도를 증가시키는 것을 포함하며 이에 국한되지 않는 공정 파라미터를 변경시킴으로써 증가될 수 있다. 이것은 달리 말하면 나노튜브 또는 폐쇄된 쉘(shell)을 형성시킬 수 있는 것이다.
탄화수소는 탄화수소 스프레이가 반응기의 축방향과 일렬로 정렬되는 자체 발명된 노즐의 사용에 의해 플라즈마 아크 영역에 근접한 부분에서 분해 반응기로 도입된다.
에너지는 플라즈마 가스를 가열시키는 플라즈마 아크로부터 공급된다. 상기 아크로부터의 에너지의 일부는 플라즈마 발생기 자체 뿐만 아니라 주변 반응기를 가열시키는데도 사용될 것이다. 플라즈마 가스에 의해 생성된 에너지량(플라즈마 가스 엔탈피)은 탄화수소를 증발시키는데 충분하다. 탄화수소는 크래킹(cracking) 및 중합반응 공정을 개시시켜 PAH를 형성시킨다. PAH는 마이크로-도메인을 형성시키는 그라파이트 시이트의 기초물질이다. 플라즈마 가스 엔탈피는 가스 상태 탄화수소의 주요 분획이 사용된 특정의 공급원료 속도 및 체류 시간에서 열분해 온도에 도달하지 못하는 그러한 수준에 유지된다. 그러나, 공급 원료가 소분획이면 반응기에서의 체류 시간 동안 열분해 온도에 도달하기에 충분한 에너지를 달성할 것이며, 그 결과로 통상의 카본블랙으로 전환된다. 이러한 분획은 가능한 한 낮은 수준으로 유지되어야 한다.
PAH는 플라즈마 가스와 함께 반응기로부터 이탈하고 플라즈마 가스의 일부로서 반응기로 또 다시 도입된다. 상기 플라즈마 가스는 에너지 집약적 플라즈마 아크 영역으로 유입되고, 여기에서 PAH는 제 2의 분류동안 그라파이트 시드로 전환된다. 이들 시드는 마이크로-도메인의 형상을 나타낸다. 새로운 공급원료를 도입시킬 때 형성되는 PAH는 시드의 성장을 유발시켜 그라파이트 마이크로-도메인을 형성시킨다.
또 다른 대안은 PAH 함유 플라즈마 가스를, 플라즈마 발생기 및 PAH를 그라파이트 마이크로-도메인으로 전환시키는 탄화수소 공급원료용 유입구가 장착되어 있는 후속적인 챔버 또는 반응기로 도입시키는 것이다.
그라파이트 마이크로-도메인 물질에서 최적화시키기 위한 공급원료 공급 속도는 본 발명자에 의해 사용된 반응기에서는 50-150kg/시간 범위지만, 이 범위에 한정되는 것은 아니다. 낮은 공급원료 공급 속도 및 높은 공급원료 공급 속도 둘 모두가 사용될 수 있다. 그라파이트 마이크로-도메인 물질의 수율은 최적의 조건하에서 90%를 초과한다. 이용된 공급원료 공급 속도를 고려하면, 대량의 마이크로-도메인 탄소가 얻어진다. 규모를 추가로 상향 조정하면, 물질의 단위 중량 당 상업적 규모의 카본블랙과 동일한 수준으로 마이크로-도메인 탄소가 얻어질 것이다.
도 1은 반응기의 개략도이다. 반응기 및 주변 장치에 관한 추가의 상세한 설명은 본 출원인의 유럽특허 EP 0 636 162호에 기술되어 있다.
도 2는 마이크로-도메인 물질의 내용물의 전형적인 예를 도시한다. 샘플에서의 각각의 단편은 단일 그라파이트 도메인을 형성하며, 각 도메인에서의 시이트의 정렬 형태는 전자 현미경으로 측정한 결과 전형적으로 터보스트라틱(turbostratic) 형상을 이룬다. 도메인의 직경은 전형적으로 5㎛ 미만이며, 두께는 100nm 미만이다.
이하의 내용을 통해, 플라즈마 반응기에서의 조건을 변경시킴으로써 통상의 카본블랙 또는 마이크로-도메인 그라파이트 물질을 생성시키는 것이 가능하다는 것이 입증될 것이다. 본 발명에 따르면, 이 둘 모두가 수소 저장 매질로서 사용될 수 있다. 실시예 1에서, 공정 파라미터는 통상의 카본블랙이 반응기를 통한 탄화수소의 제 1 (및 유일한) 사이클에서 형성되는 방식으로 선택된다. 공급원료 공급 속도, 플라즈마 가스 엔탈피 및 체류 시간을 변화시킴으로써, 반응기를 통한 제 2 사이클에서, 마이크로-도메인 그라파이트 물질이 제 1 사이클에서 형성된 PAH로부터 생성될 수 있다는 것을 실시예 2를 통해 알 수 있다.
실시예 1
중질유를 160℃로 가열하고 자체 발명한 축방향 정렬된 노즐을 사용하여67kg/시간의 공급 속도로 반응기내로 도입시켰다. 반응기 압력을 2bar로 유지시켰다. 수소를 플라즈마 가스로서 사용하였고, 플라즈마 가스 공급 속도는 350Nm3/시간이었으며, 플라즈마 발생기로부터의 전체 전력공급량은 620kW였다. 이러한 결과, 플라즈마 가스 엔탈피는 1.8kWh/Nm3H2였다. 생성물이 반응기로부터 이탈할 때까지 도입된 분무형 오일로부터의 경과 시간은 약 0.23초였다.
생성된 카본블랙은 N-7xx 특성을 지닌 통상의 비결정질이었다. 카본블랙의 휘발성 내용물은 0.6% 이하인 것으로 측정되었다.
실시예 2
본 실시예에서, 중질유 공급 속도, 수소 플라즈마 가스 엔탈피 및 체류 시간은 증발된 탄화수소가 제 1 사이클 동안 열분해 온도에 도달하지 못하는 쪽으로 조정되었다. 반응기를 통한 제 1 사이클 동안 탄화수소의 체류 시간은 오일 및 플라즈마 가스 공급 속도를 증가시킴으로써 최소화되었다.
중질유를 160℃로 가열시키고 115kg/시간의 공급 속도로 자체 발명한 축방향 정렬된 노즐을 사용함으로써 반응기로 도입시켰다. 반응기 압력을 2bar로 유지시켰다. 수소 플라즈마 가스 공급 속도는 450Nm3/시간이었고, 반면에 플라즈마 발생기로부터의 전체 전원공급량은 1005kW였다. 이러한 결과, 플라즈마 가스 엔탈피는 2.2kWh/Nm3H2였다. PAH가 반응기로부터 이탈할 때까지 도입된 분무형 오일로부터의 경과 시간은 약 0.16초였다.
생성된 PAH를 플라즈마-아크 영역내의 반응기내로 재도입시켜 마이크로-도메인 그라파이트 물질을 생성시켰는데, 이때의 수율은 90%를 초과하였다. 탄소 물질의 휘발성 물질 함유율은 0.7%인 것으로 측정되었다. 그 밖의 모든 공정 파라미터는 제 1 사이클에 대한 공정 파라미터와 동일하였다.
수소 저장 매질의 생성에 관한 예로서 중질유의 마이크로-도메인 그라파이트 물질로의 전환으로 기술되었지만, 상기 매질이 모든 탄화수소, 즉, 액체 및 가스 상태의 모든 탄화수소의 전환으로부터 생서될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 생성 과정이 일렬로 배열된 하나 이상의 플라즈마 반응기에 의해 회분식 또는 연속적 생성 과정으로도 수행될 수 있다. 제 1 분해 단계에서 형성된 PAH가 동일한 플라즈마 반응기내로 재도입되는 마이크로-도메인 그라파이트 생성물에 관해, 제 2 분해 단계에서 형성된 마이크로-도메인 그라파이트 물질도 물론 어떠한 통상의 적합한 수단에 의해 PAH 함유 플라즈마 가스로부터 분리된다. 이것은 여과, 사이클론 등에 의해 수행될 수 있다.
또한, 불활성이며 마이크로-도메인 생성물을 오염시키지 않는 어떠한 가스도 플라즈마 가스로서 사용될 수 있지만, 수소가 공정 생성물이기에 특히 적합하다. 플라즈마 가스는 요망에 따라 반응기로 다시 재순환될 수 있다. 분해 반응기의 측면에 있는 유출구를 통해 추가의 탄화수소를 도입시켜 분해 영역의 온도를 조절하고/거나 수율을 증가시킴으로써 본 발명의 방법을 사용하는 것도 가능하다[참조: 본 출원인의 유럽특허 EP 0 636 162].
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Claims (11)

  1. 탄화수소가 플라즈마 아크 영역에 근접한 분해 챔버내로 공급되어 플라즈마 가스와 혼합되고, 공정 파라미터가 탄화수소가 열분해 온도에 도달되지 못하게 하며 부분적으로만 분해되어 폴리시클릭 방향족 탄화수소(PAH)를 생성시키도록 조정되는 제 1 단계 ; 및
    제 1 분해 단계 후에 PAH 형태의 탄화수소가 플라즈마 가스와 혼합되고 플라즈마 가스의 일부로서 분해 챔버의 플라즈마 아크 영역으로 재도입되며, 여기에서 플라즈마 아크 영역내의 강한 열에 의해 PAH가 마이크로-도메인 그라파이트 물질로 전환되는 제 2 단계를 포함하여, 플라즈마 발생기에 연결된 반응 챔버내에서의 탄화수소 분해에 의해 생성된 마이크로-도메인 그라파이트 물질을 포함함을 특징으로 하는 수소 저장용 탄소 매질.
  2. 제 1항에 있어서, 마이크로-도메인 그라파이트 물질이 탄소 나노튜브, 풀러렌, 탄소 마이크로-콘, 및 평면 구조의 그라파이트 탄소 시이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질로 구성됨을 특징으로 하는 매질.
  3. 제 2항에 있어서, 도메인 크기를 규정함에 있어 그라파이트 스태킹 방향과 평행한 직경 또는 길이가 5㎛이고 그라파이트 스태킹 방향으로의 두께가 100nm임을 특징으로 하는 매질.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 매질이 0 내지 90중량% 초과 범위의 마이크로-도메인 그라파이트 물질을 함유함을 특징으로 하는 매질.
  5. 제 4항에 있어서, 매질이 90중량% 초과의 마이크로-도메인 그라파이트 물질을 함유함을 특징으로 하는 매질.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 매질이 중질유를 마이크로-도메인 그라파이트 물질로 탈수소화시킴으로써 수득됨을 특징으로 하는 매질.
  7. 112.9°및/또는 83.6°의 원뿔각에 각각 상응하는 전체 전경각 60°및/또는 120°을 갖는 개방형 탄소 마이크로-콘을 함유함을 특징으로 하여, 마이크로-도메인 그라파이트 물질을 포함하는 수소 저장용 탄소 매질.
  8. 발생기에서의 강한 가열에 의해 탄화수소가 마이크로-도메인 물질로 전환되게 하는 플라즈마 발생기에 연결된 반응 챔버에서의 탄화수소의 분해에 의해 생성된 마이크로-도메인 물질을 포함함을 특징으로 하는 수소 저장용 탄소 매질로서.
  9. 제 8항에 있어서, 마이크로-도메인 물질이 통상의 카본블랙과 같은 비정질 탄소를 포함함을 특징으로 하는 매질.
  10. 마이크로-도메인 물질이 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 제시된 그라파이트 마이크로-도메인 물질과 제 8항 또는 제 9항에 제시된 마이크로-도메인 물질의 혼합물을 포함함을 특징으로 하는 수소 저장용 매질.
  11. 탄소의 저장을 위한 제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 따른 탄소 매질의 용도.
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