KR20060120033A - Hydrogen storage compositions and methods of manufacture thereof - Google Patents

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KR20060120033A
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수잔 홀트 타운센드
윌리엄 폴 미니어
지-쳉 자오
존 레몬
루크 나타니알 브루어
잡 토마스 리즈쎈비크
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

Disclosed herein is a method for making a combinatorial library comprising disposing on a substrate comprising silicon, graphite, boron, boron carbide, boron nitride, aluminum, germanium, silicon nitride, silicon carbide or silicon boride at least one reactant, wherein the reactants are lithium, magnesium, sodium, potassium, calcium, aluminum or a combination comprising at least one of the foregoing reactants; heat treating the - substrate to create a diffusion multiple having at least two phases; contacting the diffusion multiple with hydrogen; detecting any absorption of hydrogen; and/or detecting any desorption of hydrogen.

Description

수소 저장 조성물 및 이것의 제조 방법{HYDROGEN STORAGE COMPOSITIONS AND METHODS OF MANUFACTURE THEREOF}HYDROGEN STORAGE COMPOSITIONS AND METHODS OF MANUFACTURE THEREOF

본 발명은 수소 저장 조성물 및 이것의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen storage composition and a method of making the same.

수소는, 연료 전지 또는 연소 연진과 같은 수소-소비 장치에서 산소와 반응하여 에너지와 물을 생성할 수 있기 때문에 "청정 연료"이다. 실제적으로, 다른 반응 부산물이 배기물에서 생성되지 않는다. 결과적으로, 연료로서의 산소의 사용은 석유계 연료의 사용과 관련된 많은 환경 문제를 효과적으로 해결한다. 그러나, 수소 가스의 안전하고 효과적인 저장은 수소를 사용할 수 있는 많은 용도에서 본질적인 것이다. 특히, 수소 저장 시스템의 부피 및 중량을 최소화시키는 것은 자동차 분야에서 중요한 인자이다. Hydrogen is a "clean fuel" because it can produce energy and water by reacting with oxygen in a hydrogen-consuming device such as a fuel cell or combustion combustion. In practice, no other reaction byproducts are produced in the exhaust. As a result, the use of oxygen as a fuel effectively solves many environmental problems associated with the use of petroleum fuels. However, safe and effective storage of hydrogen gas is essential in many applications where hydrogen can be used. In particular, minimizing the volume and weight of hydrogen storage systems is an important factor in the automotive sector.

몇몇 수소 저장 방법이 최근에 사용되고 있지만, 이들은 넓은 범위의 자동차 소비자 용도에 대해 부적당하거나 비실용적이다. 예컨대, 수소는 매우 낮은 온도에서 액체 형태로 저장될 수 있다. 그러나, 액화 수소 가스에서 소비되는 수소는 생성된 수소로부터 활용가능한 에너지의 약 40%이다. 또한, 액체 수소로 충전된 표준 탱크는 약 1주일 내에 증발에 의해 비게 될 것이다. 따라서, 휴지기(dormancy)가 또한 문제이다. 이런 인자들은 대부분의 소비자 용도에서 액체 수소를 비실용적으로 만든다. Although several hydrogen storage methods have been used recently, they are inadequate or impractical for a wide range of automotive consumer applications. For example, hydrogen can be stored in liquid form at very low temperatures. However, hydrogen consumed in liquefied hydrogen gas is about 40% of the energy available from the hydrogen produced. In addition, a standard tank filled with liquid hydrogen will be emptied by evaporation within about one week. Thus, dormancy is also a problem. These factors make liquid hydrogen impractical in most consumer applications.

다른 대안은 고압 하에 실린더에서 수소를 보관하는 것이다. 그러나, 100 파운드 강철 실린더는 약 2200 psi에서, 1중량%의 수소 저장으로 전달되는 단지 약 1파운드의 수소만을 저장할 수 있다. 특수 압축기를 구비한 보다 비싼 복합물 실린더는 약 4,500 psi의 보다 고압에서 수소를 저장하여 약 4중량%의 보다 바람직한 저장 비를 성취할 수 있다. 보다 더 높은 압력도 가능하지만, 안정성 인자 및 이런 고압을 성취하는데에서 소비되는 높은 양의 에너지는 안전하고 효과적인 대안적 수소 저장 기술에 대한 연구를 강요해 왔다. Another alternative is to store hydrogen in the cylinder under high pressure. However, a 100 pound steel cylinder can store only about 1 pound of hydrogen delivered at about 2200 psi, with a 1 weight percent hydrogen storage. More expensive composite cylinders with special compressors can store hydrogen at higher pressures of about 4,500 psi to achieve a more desirable storage ratio of about 4% by weight. Higher pressures are possible, but stability factors and the high amounts of energy consumed in achieving these high pressures have forced research into alternative hydrogen storage technologies that are safe and effective.

전술한 바와 같이, 보다 안전하고 보다 효과적인 수소 저장 및 회수 방법에 대한 필요성이 있다. 또한, 전체 시스템 부피 및 중량을 최소화하는 필요성이 있다. As mentioned above, there is a need for safer and more efficient hydrogen storage and recovery methods. There is also a need to minimize the overall system volume and weight.

발명의 요약Summary of the Invention

하나의 실시양태에서, 조합 라이브러리를 제조하는 방법은 규소, 흑연, 붕소, 붕소 카바이드, 붕소 나이트라이드, 알루미늄, 게르마늄, 규소 나이트라이드, 규소 카바이드 또는 규소 보라이드를 포함하는 기판 상에 경금속을 포함하는 반응물을 배치시키는 단계; 기판을 열 처리하여 둘 이상의 상을 갖는 확산 멀티플(diffusion multiple)을 생성하는 단계; 수소와 확산 멀티플을 접촉시키는 단계; 임의의 수소 흡수를 검출하는 단계; 및/또는 임의의 수소 탈리를 검출하는 단계를 포함한다.In one embodiment, a method of making a combinatorial library comprises a light metal on a substrate comprising silicon, graphite, boron, boron carbide, boron nitride, aluminum, germanium, silicon nitride, silicon carbide or silicon boride Placing the reactants; Thermally treating the substrate to produce a diffusion multiple having two or more phases; Contacting the hydrogen and a diffusion multiple; Detecting any hydrogen uptake; And / or detecting any hydrogen desorption.

다른 실시양태에서, 수소를 회수하는 방법은 AlSi, Ca2Si, CaSi, CaSi2, KSi, K4Si23, Li22Si5, Li13Si4, Li7Si3, Li12Si7, Mg2Si, NaSi, NaSi2, Na4Si23, AlB2, AlB12, B6Ca, B6K, B12Li, B6Li, B4Li, B3Li, B2Li, BLi, B6Li7, BLi3, MgB2, MgB4, MgB7, NaB6, NaB15 NaB16, AlLi, Al2Li3, Al4Li9, Al3Mg2, Al12Mg17, AlB12, Ge4K, GeK, GeK3, GeLi3, Ge5Li22, Mg2Ge, Ge4Na, GeNa, GeNa3, 알루미늄 도핑된 Ge4K, 알루미늄 도핑된 GeK, 알루미늄 도핑된 GeK3, 알루미늄 도핑된 GeLi3, 알루미늄 도핑된 Ge5Li22, 알루미늄 도핑된 Mg2Ge, 알루미늄 도핑된 Ge4Na, 알루미늄 도핑된 GeNa, 알루미늄 도핑된 GeNa3, Al4C3, Na4C3, Li4C3, K4C3, LiC, LiC6, Mg2C3, MgC2, AlTi2C, AlTi3C, AlZrC2, Al3Zr5C, Al3Zr2C4, Al3Zr2C7, KC4, NaC4, 또는 전술된 화합물 중 하나 이상을 포함하는 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 수소 중에서 접촉시켜 수소화된 화합물을 형성하는 단계; 및 수소화된 화합물을 가열하여 수소를 회수하는 단계를 포함한다.In another embodiment, the method for recovering hydrogen comprises AlSi, Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 , KSi, K 4 Si 23 , Li 22 Si 5 , Li 13 Si 4 , Li 7 Si 3 , Li 12 Si 7 , Mg 2 Si, NaSi, NaSi 2 , Na 4 Si 23 , AlB 2 , AlB 12 , B 6 Ca, B 6 K, B 12 Li, B 6 Li, B 4 Li, B 3 Li, B 2 Li, BLi, B 6 Li 7 , BLi 3 , MgB 2 , MgB 4 , MgB 7 , NaB 6 , NaB 15 NaB 16 , AlLi, Al 2 Li 3 , Al 4 Li 9 , Al 3 Mg 2 , Al 12 Mg 17 , AlB 12 , Ge 4 K, GeK, GeK 3 , GeLi 3 , Ge 5 Li 22 , Mg 2 Ge, Ge 4 Na, GeNa, GeNa 3 , Aluminum Doped Ge 4 K, Aluminum Doped GeK, Aluminum Doped GeK 3 , Aluminum Doped GeLi 3 , aluminum doped Ge 5 Li 22 , aluminum doped Mg 2 Ge, aluminum doped Ge 4 Na, aluminum doped GeNa, aluminum doped GeNa 3 , Al 4 C 3 , Na 4 C 3 , Li 4 C 3 , K 4 C 3 , LiC, LiC 6 , Mg 2 C 3 , MgC 2 , AlTi 2 C, AlTi 3 C, AlZrC 2 , Al 3 Zr 5 C, Al 3 Zr 2 C 4 , Al 3 Zr 2 C 7 , KC 4, the combination comprising a NaC 4, or one or more of the above-mentioned compound Contacting at least one compound selected from the group consisting in hydrogen to form a hydrogenated compound; And recovering hydrogen by heating the hydrogenated compound.

또 다른 실시양태에서, 수소를 재생성시키는 방법은 수소와 화학식 I 내지 V 중 하나 이상을 갖는 화합물을 접촉시켜 수소화된 화합물을 형성하는 단계; 및 수소화된 화합물을 가열하여 수소를 회수하는 단계를 포함한다:In another embodiment, a method of regenerating hydrogen comprises contacting hydrogen with a compound having one or more of Formulas I-V to form a hydrogenated compound; And recovering hydrogen by heating the hydrogenated compound:

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N, Si)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N, Si) y

(Lia, Nab, Mgc, Kd, Cae, Gef)x(Al)y (Li a , Na b , Mg c , K d , Ca e , Ge f ) x (Al) y

(Lia, Nab, Mgc, Kd, Cae, Alf)x(Ge)y (Li a , Na b , Mg c , K d , Ca e , Al f ) x (Ge) y

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N) y

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, N, C)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, N, C) y

상기 식에서, Where

Li는 리튬이고, Na는 나트륨이고, Mg는 마그네슘이고, K는 칼륨이고, Ca는 칼슘이고, Al은 알루미늄이고, Ge는 게르마늄이고, B는 붕소이고, C는 탄소이고, N은 질소이고, Si는 규소이고, a, b, c, d, e 및 f는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 내지 1의 값을 갖고, x 및 y는 약 1 내지 약 22의 값을 갖는다.Li is lithium, Na is sodium, Mg is magnesium, K is potassium, Ca is calcium, Al is aluminum, Ge is germanium, B is boron, C is carbon, N is nitrogen, Si is silicon, a, b, c, d, e and f can be the same or different and have a value from 0 to 1 and x and y have a value from about 1 to about 22.

제 4 실시양태에서, 확산 멀티플 화합물은 화학식 I 내지 V 중 하나 이상을 갖는다:In a fourth embodiment, the diffusion multiple compound has one or more of Formulas I-V:

화학식 IFormula I

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N, Si)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N, Si) y

화학식 IIFormula II

(Lia, Nab, Mgc, Kd, Cae, Gef)x(Al)y (Li a , Na b , Mg c , K d , Ca e , Ge f ) x (Al) y

화학식 IIIFormula III

(Lia, Nab, Mgc, Kd, Cae, Alf)x(Ge)y (Li a , Na b , Mg c , K d , Ca e , Al f ) x (Ge) y

화학식 IVFormula IV

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N) y

화학식 VFormula V

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, N, C)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, N, C) y

상기 식에서, Where

Li는 리튬이고, Na는 나트륨이고, Mg는 마그네슘이고, K는 칼륨이고, Ca는 칼슘이고, Al은 알루미늄이고, Ge는 게르마늄이고, B는 붕소이고, C는 탄소이고, N은 질소이고, Si는 규소이고, a, b, c, d, e 및 f는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 내지 1의 값을 갖고, x 및 y는 약 1 내지 약 22의 값을 갖는다.Li is lithium, Na is sodium, Mg is magnesium, K is potassium, Ca is calcium, Al is aluminum, Ge is germanium, B is boron, C is carbon, N is nitrogen, Si is silicon, a, b, c, d, e and f can be the same or different and have a value from 0 to 1 and x and y have a value from about 1 to about 22.

제 5 실시양태에서, 조성물은 AlSi, Ca2Si, CaSi, CaSi2, KSi, K4Si23, Li22Si5, Li13Si4, Li7Si3, Li12Si7, Mg2Si, NaSi, NaSi2, Na4Si23, AlB2, AlB12, B6Ca, B6K, B12Li, B6Li, B4Li, B3Li, B2Li, BLi, B6Li7, BLi3, MgB2, MgB4, MgB7, NaB6, NaB15 NaB16, AlLi, Al2Li3, Al4Li9, Al3Mg2, Al12Mg17,AlB12, Ge4K, GeK, GeK3, GeLi3, Ge5Li22, Mg2Ge, Ge4Na, GeNa, GeNa3, 알루미늄 도핑된 Ge4K, 알루미늄 도핑된 GeK, 알루미늄 도핑된 GeK3, 알루미늄 도핑된 GeLi3, 알루미늄 도핑된 Ge5Li22, 알루미늄 도핑된 Mg2Ge, 알루미늄 도핑된 Ge4Na, 알루미늄 도핑된 GeNa, 알루미늄 도핑된 GeNa3, Al4C3, Na4C3, Li4C3, K4C3, LiC, LiC6, Mg2C3, MgC2, AlTi2C, AlTi3C, AlZrC2, Al3Zr5C, Al3Zr2C4, Al3Zr2C7, KC4, NaC4, 또는 전술된 화합물 중 하나 이상을 포함하는 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물의 수소화물을 포함한다.In a fifth embodiment, the composition comprises AlSi, Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 , KSi, K 4 Si 23 , Li 22 Si 5 , Li 13 Si 4 , Li 7 Si 3 , Li 12 Si 7 , Mg 2 Si, NaSi, NaSi 2 , Na 4 Si 23 , AlB 2 , AlB 12 , B 6 Ca, B 6 K, B 12 Li, B 6 Li, B 4 Li, B 3 Li, B 2 Li, BLi, B 6 Li 7 , BLi 3 , MgB 2 , MgB 4 , MgB 7 , NaB 6 , NaB 15 NaB 16 , AlLi, Al 2 Li 3 , Al 4 Li 9 , Al 3 Mg 2 , Al 12 Mg 17 , AlB 12 , Ge 4 K, GeK, GeK 3 , GeLi 3 , Ge 5 Li 22 , Mg 2 Ge, Ge 4 Na, GeNa, GeNa 3 , Aluminum doped Ge 4 K, Aluminum doped GeK, Aluminum doped GeK 3 , Aluminum doped GeLi 3 , Aluminum Doped Ge 5 Li 22 , Aluminum Doped Mg 2 Ge, Aluminum Doped Ge 4 Na, Aluminum Doped GeNa, Aluminum Doped GeNa 3 , Al 4 C 3 , Na 4 C 3 , Li 4 C 3 , K 4 C 3 , LiC, LiC 6 , Mg 2 C 3 , MgC 2 , AlTi 2 C, AlTi 3 C, AlZrC 2 , Al 3 Zr 5 C, Al 3 Zr 2 C 4 , Al 3 Zr 2 C 7 , KC 4 , NaC 4 , or a combination comprising at least one of the foregoing compounds Hydrides of the compounds selected.

제 6 실시양태에서, 수소 저장 조성물은 칼슘, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐으로 본질적으로 이루어진, 저장 조성물 위에 배치된 촉매 조성물을 포함한다.In a sixth embodiment, the hydrogen storage composition comprises calcium, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, And a catalyst composition disposed over the storage composition, consisting essentially of tungsten, rhenium, osmium or iridium.

제 7 실시양태에서, 수소 저장 조성물은 칼슘, 바륨, 백금, 팔라듐, 니켈, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐 또는 전술된 금속 중 하나 이상을 포함하는 조합물의 합금을 포함하는, 저장 조성물 위에 배치된 촉매 조성물을 포함한다.In a seventh embodiment, the hydrogen storage composition comprises calcium, barium, platinum, palladium, nickel, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, And a catalyst composition disposed over a storage composition, comprising an alloy of barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, osmium, iridium, or a combination comprising one or more of the metals described above.

제 8 실시양태에서, 수소 저장 방법은 칼슘, 백금, 팔라듐, 니켈, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브 덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐의 합금을 포함하는, 저장 조성물 위에 배치된 촉매 조성물을 포함하는 수소 저장 조성물을, 수소를 포함하는 가스 혼합물에 합침시키는 단계; 수소를 원자 수소로 해리시키는 단계; 및 저장 조성물에 원자 수소를 저장하는 단계를 포함한다.In an eighth embodiment, the hydrogen storage method comprises calcium, platinum, palladium, nickel, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, Incorporating a hydrogen storage composition comprising a catalyst composition disposed over the storage composition, the alloy comprising a alloy of yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, osmium or iridium, to a gas mixture comprising hydrogen; Dissociating hydrogen into atomic hydrogen; And storing the atomic hydrogen in the storage composition.

제 9 실시양태에서, 수소 생성 방법은 저장 조성물 위에 배치된 촉매 조성물을 포함하는 수소 저장 조성물을 가열하는 것을 포함하되, 상기 촉매 조성물은 칼슘, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐으로 본질적으로 이루어지거나, 또는 촉매 조성물이 칼슘, 백금, 팔라듐, 니켈, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐의 합금을 포함한다. In a ninth embodiment, the method of hydrogen generation comprises heating a hydrogen storage composition comprising a catalyst composition disposed over the storage composition, wherein the catalyst composition comprises calcium, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, Consists essentially of silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, osmium or iridium, or the catalyst composition is calcium, platinum, palladium, nickel, barium Alloys of titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, osmium or iridium.

제 10 실시양태에서, 수소의 저장 및 회수 방법은 제 1 농도의 수소를 포함하는 제 1 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 수소를 원자 수소로 해리시키는 단계; 저장 조성물에 원자 수소를 저장하는 단계; 제 2 농도의 수소를 포함하는 제 2 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 및 수소 저장 조성물로부터의 수소의 탈리(desorption)를 촉진시키는데 효과적인 온도로 수소 저장 조성물을 가열하는 단계를 포함한다.In a tenth embodiment, a method of storing and recovering hydrogen comprises contacting a hydrogen storage composition with a first gas mixture comprising hydrogen at a first concentration; Dissociating hydrogen into atomic hydrogen; Storing atomic hydrogen in the storage composition; Contacting the hydrogen storage composition with a second gas mixture comprising a second concentration of hydrogen; And heating the hydrogen storage composition to a temperature effective to promote desorption of hydrogen from the hydrogen storage composition.

제 11 실시양태에서, 수소의 저장 및 회수용 시스템은 수소화물 재순환 반응기와 유체 교류하는 수소 생성 반응기를 포함하되, 상기 수소 생성 반응기는 수소 를 회수하기 위해 경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드의 수소화물을 사용한다. In an eleventh embodiment, a system for storage and recovery of hydrogen includes a hydrogen generation reactor in fluid communication with a hydride recycle reactor, wherein the hydrogen generation reactor comprises a light metal silicide, borosilicate, carbosilicide, nitro to recover hydrogen. The hydrides of silicides, aluminides, germanides, borides, borocarbide, boronides or carbides are used.

또한 본원에서는, 수소를 포함하는 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 및 수소의 수소 저장 조성물로의 흡수, 흡착 또는 화학흡착을 촉진시키는데 효과적인 양으로 라디오 주파수 조사 또는 마이크로파 조사로써 수소 저장 조성물을 조사시키는 단계를 포함하는 수소의 저장 방법이 개시된다. Also herein, there is provided a method comprising contacting a hydrogen mixture with a gas mixture comprising hydrogen; And irradiating the hydrogen storage composition by radio frequency irradiation or microwave irradiation in an amount effective to promote absorption, adsorption, or chemisorption of hydrogen into the hydrogen storage composition.

또한 본원에서는, 제 1 농도의 수소를 포함하는 제 1 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 수소의 수소 저장 조성물로의 흡수, 흡착 및/또는 화학흡착을 촉진시키는데 효과적인 양으로 제 1 주파수를 갖는 라디오 주파수 조사 또는 마이크로파 조사로써 수소 저장 조성물을 조사시키는 단계; 제 2 농도의 수소를 포함하는 제 2 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 및 수소의 수소 저장 조성물로부터의 탈리를 촉진시키는데 효과적인 양으로 제 2 주파수를 갖는 라디오 주파수 조사 또는 마이크로파 조사로써 수소 저장 조성물을 조사시키는 단계를 포함하는 수소의 저장 및 회수 방법이 개시된다.Also herein, there is provided a method comprising contacting a hydrogen storage composition with a first gas mixture comprising a first concentration of hydrogen; Irradiating the hydrogen storage composition by radio frequency irradiation or microwave irradiation with a first frequency in an amount effective to promote absorption, adsorption and / or chemisorption of hydrogen into the hydrogen storage composition; Contacting the hydrogen storage composition with a second gas mixture comprising a second concentration of hydrogen; And irradiating the hydrogen storage composition with radio frequency irradiation or microwave irradiation with a second frequency in an amount effective to promote desorption of hydrogen from the hydrogen storage composition.

또한 본원에서는, 수소를 회수하기 위해 라디오 주파수 조사 및/또는 마이크로파 주파수 조사를 사용하는 수소 생성 반응기를 포함하는 수소의 저장 및 회수용 시스템이 개시된다.Also disclosed herein is a system for storage and recovery of hydrogen comprising a hydrogen generation reactor that uses radio frequency irradiation and / or microwave frequency irradiation to recover hydrogen.

도 1은 규소 기판에서의 확산 멀티플 어셈블리의 배열을 보여주는 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing the arrangement of a diffuse multiple assembly in a silicon substrate.

도 2는 알루미늄 기판에서의 확산 멀티플 어셈블리의 배열을 보여주는 개략도이다. 2 is a schematic diagram showing the arrangement of a diffuse multiple assembly in an aluminum substrate.

도 3은 (a) 마그네슘 및 알루미늄의 2원 커플의 형성 및 (b) 마그네슘, 리튬 및 알루미늄의 3원 확산 트리플의 형성을 보여주는 개략도이다. 3 is a schematic diagram showing (a) formation of binary couples of magnesium and aluminum and (b) formation of three-way diffusion triples of magnesium, lithium and aluminum.

도 4는 붕소 기판에서의 확산 멀티플 어셈블리의 배열을 보여주는 개략도이다. 4 is a schematic diagram showing the arrangement of a diffusion multiple assembly in a boron substrate.

도 5(본원에서 도 5라 함은 도 5a 및 도 5b 모두를 일컫는다.)는 흑연 기판에서의 확산 멀티플 어셈블리의 배열을 보여주는 개략도이다. FIG. 5 (herein referred to as FIG. 5 refers to both FIGS. 5A and 5B) is a schematic diagram showing the arrangement of a diffuse multiple assembly in a graphite substrate.

도 6은 분석을 목적으로 확산 멀티플 어셈블리가 슬라이싱되는 방식을 보여주는 개략도로서, 도면에 규소 기판이 도시되어 있다. FIG. 6 is a schematic diagram showing how a diffusion multiple assembly is sliced for analysis purposes, with a silicon substrate shown in the figure. FIG.

도 7은 높은 점착 확률로 수소를 화학흡착하는 금속(+) 및 그렇지 않은 금속(-)을 보여주는 원소의 주기율표이다. 7 is a periodic table of elements showing metals (+) and metals (-) that chemisorb hydrogen with a high adhesion probability.

도 8은 수소 저장 조성물로부터의 수소의 흡수 및 탈리(회수)용 시스템을 보여주는 개략도이다. 8 is a schematic diagram showing a system for uptake and desorption (recovery) of hydrogen from a hydrogen storage composition.

도 9는 다른, 수소 저장 조성물로부터의 수소의 흡수 및 탈리(회수)용 시스템을 보여주는 개략도이다. 9 is a schematic diagram showing a system for uptake and desorption (recovery) of hydrogen from another hydrogen storage composition.

수소의 저장을 위해 유용하게 사용될 수 있는 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드(게르마늄-함유 화합물), 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드를 측정하기 위한 조합 라이브러리를 전개시키는(develope) 방법이 본원에서 개시된다. 또한, 후속적으로 수소화되어 효과적으로 수소를 저장할 수 있는 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드를 제조하는 방법이 본원에서 개시된다. 또한, 자동차, 가정 및 아파트, 제조 산업 등에서의 연료 전지 제품에서의 에너지 생성에 사용하기 위한 수소를 저장할 수 있는 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드를 포함하는 수소 저장 조성물이 본원에서 개시된다. 하나의 실시양태에서, 이런 수소 저장 조성물은 필요한 경우 수소를 해리시킬 수 있는 촉매 조성물을 포함할 수 있다. For measuring silicides, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides (germanium-containing compounds), borides, borocarbide, boronides or carbides which may be usefully used for the storage of hydrogen Disclosed herein is a method of developing a combinatorial library. Also provided herein are methods for producing silicides, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides, borides, borocarbide, boronides or carbides that are subsequently hydrogenated to effectively store hydrogen. Is initiated. In addition, silicides, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides, borides, which can store hydrogen for use in energy generation in fuel cell products in the automotive, home and apartment, manufacturing industries, etc. Disclosed herein are hydrogen storage compositions comprising borocarbide, boronitride or carbide. In one embodiment, such a hydrogen storage composition may comprise a catalyst composition capable of dissociating hydrogen if necessary.

수소 저장 조성물이 촉매 조성물을 포함하는 경우, 촉매 조성물은 일반적으로 저장 조성물 위에 배치된다. 촉매가 원자 또는 이온 수소로 분자 수소를 해리시킬 수 있고, 저장 조성물은 원자 수소를 저장한다. 또한, 수소 저장 조성물을 수소 가스에 함침시키는 단계, 및 수소 가스를 이후에 저장 조성물에서 보관되는 원자 수소로 해리시키는 단계를 포함하는, 수소를 저장하는 방법이 본원에 개시된다. If the hydrogen storage composition comprises a catalyst composition, the catalyst composition is generally disposed above the storage composition. The catalyst can dissociate molecular hydrogen into atomic or ionic hydrogen and the storage composition stores atomic hydrogen. Also disclosed herein is a method of storing hydrogen, comprising impregnating the hydrogen storage composition into hydrogen gas, and dissociating the hydrogen gas into atomic hydrogen that is subsequently stored in the storage composition.

또한, 라디오파 주파수(라디오 주파수) 및 마이크로파 주파수 영역의 전자기 조사를 사용하는 것을 포함하는, 수소를 저장하는 방법이 본원에 개시된다. 본 방법은 탄소, 알루미나이드, 카바이드, 실리사이드, 나이트라이드, 보라이드, 옥사이드, 옥시나이트라이드, 하이드록사이드, 실리케이트, 알루미노실리케이트 등 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합물과 같은 수소 저장 조성물에서의 수소의 저장을 촉진시키기 위해 유용하게 사용될 수 있다. 전자기 에너지의 사용은 또한 수소 저장 조성물에 저장된 수소의 양을 유용하게 증진시킬 수 있다. 수소 저장 조성물은 연료 전지, 가스 터빈 등과 같은 에너지 생성 장치에서 수소의 회수를 위해 사용될 수 있다. Also disclosed herein is a method of storing hydrogen, including using electromagnetic radiation in the radio frequency (radio frequency) and microwave frequency regions. The process is useful in hydrogen storage compositions such as carbon, aluminide, carbide, silicides, nitrides, borides, oxides, oxynitrides, hydroxides, silicates, aluminosilicates, and the like, or combinations comprising one or more thereof. It can be usefully used to promote the storage of hydrogen. The use of electromagnetic energy can also usefully enhance the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage composition. The hydrogen storage composition may be used for the recovery of hydrogen in energy generating devices such as fuel cells, gas turbines, and the like.

저장된 수소는 이후 연료 전지, 가스 터빈 등과 같은 에너지 생성 장치에서 수소의 회수를 위해 사용될 수 있다. 또한, 이런 수소 저장 및 회수 방법은 지상 이동수단, 예컨대 자동차, 기차 등; 수상 이동수단, 예컨대 바지선, 배, 잠수함 등; 또는 공중 이동수단 또는 우주선, 예컨대 비행기, 로켓, 우주 정거장 등에서 유용하게 사용될 수 있다. The stored hydrogen may then be used for recovery of hydrogen in energy generating devices such as fuel cells, gas turbines, and the like. In addition, such hydrogen storage and recovery methods include land vehicles such as cars, trains, and the like; Water vehicles such as barges, ships, submarines, etc .; Or may be usefully used in aerial vehicles or spacecraft, such as airplanes, rockets, space stations, and the like.

수소의 저장을 위해 유용하게 사용될 수 있는 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드를 측정하기 위한 조합 라이브러리를 전개시키는 전술된 방법은 매우 다양한 물질들의 동시적 대규모 시험을 가능케 한다. 이런 높은 효율의 방법은 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드의 벌크 특성의 신속하고 체계적인 조사를 위해 벌크 샘플에서의 많은 수의 제어된 조성 변이의 생성을 촉진시킨다. 미세분석 기술, 예컨대 전자 프로브 마이크로분석, 전자 후방산란 회절 분석 등과 연결되어 사용 시에 이런 조합 라이브러리는 다-성분 합금 및 시스템의 가속화된 디자인을 위한 상 평형, 계수, 침전 역학, 성질 및 조성-상-특성 관계의 효율적 조사를 위해 추가적으로 이용될 수 있다. Tactics to develop a combinatorial library for measuring silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide, boronide or carbide that may be usefully used for the storage of hydrogen The method allows for simultaneous large-scale testing of a wide variety of materials. This high efficiency method allows for rapid and systematic investigation of the bulk properties of silicides, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides, borides, borocarbide, boronides or carbides in bulk samples. Promote the generation of large numbers of controlled composition variations. When used in conjunction with microanalysis techniques such as electron probe microanalysis, electron backscatter diffraction analysis, etc., this combinatorial library provides phase equilibrium, modulus, precipitation kinetics, properties and composition-phase for accelerated design of multi-component alloys and systems. Can be used additionally for efficient investigation of characteristic relationships.

수소가 수득될 수 있는 착체 수소화물은 일반적으로 H-M 착제(여기서, M은 금속이고, H는 수소이다)로 구성된다. 이런 수소화물은 이온 결합, 공유 결합, 금속 결합 또는 전술된 유형의 결합 중 하나 이상의 조합을 포함하는 결합을 가질 수 있다. 이런 수소화물은 약 1 이상의 수소 대 금속 비를 갖는다. 수소화물을 형성하기 위한 금속과 수소 사이의 반응은 일반적으로 가역 반응이고, 다음 반응식에 따라 일어난다. Complex hydrides from which hydrogen can be obtained are generally composed of H-M complexes, where M is a metal and H is hydrogen. Such hydrides may have a bond comprising one or more combinations of ionic bonds, covalent bonds, metal bonds, or bonds of the type described above. Such hydrides have a hydrogen to metal ratio of at least about one. The reaction between the metal and hydrogen to form the hydride is generally a reversible reaction and takes place according to the following scheme.

M + (x/2)H2 <-> MHxM + (x / 2) H 2 <-> MHx

착체 수소화물은 약 18중량% 이하의 수소를 저장할 수 있고, 높은 부피 저장 밀도를 가질 수 있다. 수소화물의 부피 저장 밀도는 액체 또는 고체 수소보다 크되, 이는 이들을 에너지 저장 용도에서 매우 유용하게 만든다. 수소의 흡착, 흡수 또는 화학흡착(이후, 간단하게 흡수라 부른다) 처리는 수소를 저장하는 반면, 탈리 처리는 수소를 방출한다. Complex hydrides can store up to about 18 weight percent hydrogen and have a high volume storage density. The bulk storage densities of hydrides are greater than liquid or solid hydrogen, which makes them very useful in energy storage applications. Adsorption, absorption or chemisorption (hereinafter simply referred to as absorption) treatment of hydrogen stores hydrogen, while desorption treatment releases hydrogen.

예시적 실시양태에서, 경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드를 포함하는 조성물은 약 300℃ 이하의 비교적 낮은 온도에서 가역적으로 분해되어 수소를 방출할 수 있는 수소화물을 형성할 수 있다. 경금속은 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속이다. 적당한 경금속의 예는 리튬, 나트륨, 마그네슘, 칼륨, 알루미늄, 칼슘 및 게르마늄이다. 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드 및 나이트로실리사이드는 화학식 I의 구조를 갖는다:In an exemplary embodiment, a composition comprising light metal silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide, boronide or carbide has a relatively low temperature of about 300 ° C. or less Can be reversibly decomposed at to form a hydride capable of releasing hydrogen. Light metals are alkali metals and / or alkaline earth metals. Examples of suitable light metals are lithium, sodium, magnesium, potassium, aluminum, calcium and germanium. Silicides, borosilicates, carbosilicides and nitrosilicides have the structure of Formula I:

화학식 IFormula I

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N, Si)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N, Si) y

상기 식에서, Where

Li는 리튬이고, Na는 나트륨이고, Mg는 마그네슘이고, K는 칼륨이고, Ca는 칼슘이고, Al은 알루미늄이고, Ge는 게르마늄이고, B는 붕소이고, C는 탄소이고, N은 질소이고, Si는 규소이고, a, b, c, d, e 및 f는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 내지 1의 값을 갖고, x 및 y는 약 1 내지 약 22의 값을 갖는다. a+b+c+d+e+f의 합은 1일 수 있다. Li is lithium, Na is sodium, Mg is magnesium, K is potassium, Ca is calcium, Al is aluminum, Ge is germanium, B is boron, C is carbon, N is nitrogen, Si is silicon, a, b, c, d, e and f can be the same or different and have a value from 0 to 1 and x and y have a value from about 1 to about 22. The sum of a + b + c + d + e + f may be one.

경금속 알루미나이드는 화학식 II의 구조를 갖는 반면, 경금속 게르마나이드는 화학식 III의 구조를 갖는다:Light metal aluminides have the structure of formula II, while light metal germanides have the structure of formula III:

화학식 IIFormula II

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(Al)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (Al) y

화학식 IIIFormula III

(Lia, Nab, Mgc, Kd, Cae, Alf)x(Ge)y (Li a , Na b , Mg c , K d , Ca e , Al f ) x (Ge) y

상기 식에서, Where

Li는 리튬이고, Na는 나트륨이고, Mg는 마그네슘이고, K는 칼륨이고, Ca는 칼슘이고, Al은 알루미늄이고, Ge는 게르마늄이고, B는 붕소이고, C는 탄소이고, N은 질소이고, Si는 규소이고, a, b, c, d, e 및 f는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 내지 1의 값을 갖고, x 및 y는 약 1 내지 약 22의 값을 갖는다. a+b+c+d+e+f의 합은 1일 수 있다. Li is lithium, Na is sodium, Mg is magnesium, K is potassium, Ca is calcium, Al is aluminum, Ge is germanium, B is boron, C is carbon, N is nitrogen, Si is silicon, a, b, c, d, e and f can be the same or different and have a value from 0 to 1 and x and y have a value from about 1 to about 22. The sum of a + b + c + d + e + f may be one.

보라이드, 보로카바이드 및 보로나이트라이드는 화학식 IV의 구조를 갖는다:Borides, borocarbide and boronides have the structure of Formula IV:

화학식 IVFormula IV

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N) y

상기 식에서, Where

Li는 리튬이고, Na는 나트륨이고, Mg는 마그네슘이고, K는 칼륨이고, Ca는 칼슘이고, Al은 알루미늄이고, Ge는 게르마늄이고, B는 붕소이고, C는 탄소이고, N은 질소이고, Si는 규소이고, a, b, c, d, e 및 f는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 내지 1의 값을 갖고, x 및 y는 약 1 내지 약 22의 값을 갖는다. a+b+c+d+e+f의 합은 1일 수 있다. Li is lithium, Na is sodium, Mg is magnesium, K is potassium, Ca is calcium, Al is aluminum, Ge is germanium, B is boron, C is carbon, N is nitrogen, Si is silicon, a, b, c, d, e and f can be the same or different and have a value from 0 to 1 and x and y have a value from about 1 to about 22. The sum of a + b + c + d + e + f may be one.

카바이드는 화학식 V의 구조를 갖는다:Carbide has the structure of Formula V:

화학식 VFormula V

(Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, N, C)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, N, C) y

상기 식에서, Where

Li는 리튬이고, Na는 나트륨이고, Mg는 마그네슘이고, K는 칼륨이고, Ca는 칼슘이고, Al은 알루미늄이고, Ge는 게르마늄이고, B는 붕소이고, C는 탄소이고, N은 질소이고, Si는 규소이고, a, b, c, d, e 및 f는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 내지 1의 값을 갖고, x 및 y는 약 1 내지 약 22의 값을 갖는다. a+b+c+d+e+f의 합은 1일 수 있다. Li is lithium, Na is sodium, Mg is magnesium, K is potassium, Ca is calcium, Al is aluminum, Ge is germanium, B is boron, C is carbon, N is nitrogen, Si is silicon, a, b, c, d, e and f can be the same or different and have a value from 0 to 1 and x and y have a value from about 1 to about 22. The sum of a + b + c + d + e + f may be one.

하나의 실시양태에서, 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드의 수소 저장 능력을 측정하기 위한 조합 라이브러리를 전개시키는 방법은 확산 멀티플의 사용에 의한다. 확산 멀티플(diffusion multiple)은 제 1 반응물과 제 2 반응물 모두가 각각 서로 인접한 간격을 갖게 놓여지고, 상호확산이 일어나는데 효과적인 온도로 가열되는 경우에 제 1 반응물과 제 2 반응물 사이에서 형성된 상호확산 반응의 생성물인 화합물이다. 상호확산을 가능케하는데 효과적인 온도는 확산의 활성화 에너지를 극복할 수 있고, 관리가능한 시간 내에 반응물들의 상호확산을 어느 정도 성취할 수 있는 온도이다. 이런 온도는 반응물에 따라 일반적으로 약 200 내지 약 2000℃이다. In one embodiment, a method of developing a combinatorial library to measure the hydrogen storage capacity of silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide, boronide or carbide Is due to the use of diffusion multiples. Diffusion multiple refers to the interdiffusion reaction formed between the first reactant and the second reactant when both the first reactant and the second reactant are each spaced apart from each other and are heated to a temperature effective to effect interdiffusion. Compound that is a product. The temperature effective to enable interdiffusion is the temperature that can overcome the activation energy of diffusion and achieve some degree of interdiffusion of reactants within a manageable time. Such temperatures are generally from about 200 to about 2000 ° C. depending on the reactants.

확산 멀티플은 일반적으로 기판에 반응물을 위치시켜 확산 멀티플 어셈블리를 형성하는 단계; 임의적으로 고온 평형 가압으로 확산 멀티플 어셈블리를 처리하는 단계; 확산 멀티플 어셈블리를 열 처리하여 반응물 서로간의 상호확산 및/또는 반응물과 기판 사이의 상호확산을 촉진시키는 단계; 임의적으로 확산 멀티플을 절 단, 폴리싱 및 연마하는 단계; 확산 멀티플에 존재하는 다양한 상들의 원소 조성을 규명하는 단계; 및 수소 풍부 가스 혼합물로 확산 멀티플을 접촉시킴에 의해 수소로 확산 멀티플을 충전시시고, 수소를 흡수한 상을 측정하는 단계에 의해 제조된다.Diffusion multiplexing generally includes placing a reactant on a substrate to form a diffusion multiplex assembly; Optionally treating the diffusion multiple assembly with hot equilibrium pressurization; Heat treating the diffusion multiple assembly to promote cross diffusion between reactants and / or cross diffusion between reactants and the substrate; Optionally cutting, polishing, and polishing the diffusion multiple; Determining the elemental composition of the various phases present in the diffusion multiple; And filling the diffusion multiples with hydrogen by contacting the diffusion multiples with a hydrogen rich gas mixture and measuring the hydrogen absorbed phase.

도 1은 경금속 실리사이드를 포함하는 확산 멀티플 어셈블리의 예시적 실시양태를 보여준다. 도 1에서, 경 원소는 규소 기판에 천공된 홀(hole)에 위치된다. 사용될 수 있는 다른 기판은 규소 보라이드(SiB4), 규소 카바이드(SiC) 또는 규소 나이트라이드(Si3N4) 기판이다. 홀은 일반적으로 블록의 두께의 1/2에서 종결된다. 일부 홀은, 기판 물질과 반응하여 2원 커플 및 2원 고용체를 형성하는 반응물이 단 하나만 있도록 열 처리 동안 서로 떨어진 간격을 갖는다. 기판이 규소 보라이드, 규소 카바이드 또는 규소 나이트라이드를포함하는 경우, 3원 트리플이 형성될 수 있다. 1 shows an exemplary embodiment of a diffuse multiple assembly comprising light metal silicides. In FIG. 1, the light element is located in a hole drilled in the silicon substrate. Other substrates that can be used are silicon boride (SiB 4 ), silicon carbide (SiC) or silicon nitride (Si 3 N 4 ) substrates. Holes generally terminate at half the thickness of the block. Some holes are spaced apart from each other during heat treatment such that there is only one reactant that reacts with the substrate material to form a binary couple and binary solid solution. If the substrate comprises silicon boride, silicon carbide or silicon nitride, ternary triples may be formed.

3원 트리플을 제조하는 다른 방식에서, 홀은 도 1에 도시된 바와 같이 상호 간의 쌍으로 인접한 간격을 갖는다. 홀들이 상호 간의 쌍으로 인접한 간격을 갖는 이와 같은 배열은 확산 멀티플 어셈블리를 열 처리 할 때에 3원 확산 트리플(또한 3원 화합물 및/또는 3원 고용체로 불림)을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 반응물은 일반적으로 느슨한 형태의 홀에 위치된다(즉, 이들은 정확하게 일치될 필요는 없다). In another way of making a ternary triple, the holes have adjacent pairs of spacing between each other, as shown in FIG. Such an arrangement, in which the holes have spacing in pairs adjacent to each other, can be used to create a three-way diffusion triple (also called a ternary compound and / or ternary solid solution) when heat treating the diffusion multiple assembly. The reactants are generally located in loosely shaped holes (ie they do not need to match exactly).

다음의 실리사이드는 도 1에 도시된 확산 멀티플 어셈블리로부터 수득될 수 있고, 이는 수소 전위의 측정에 사용될 수 있다: AlSi, Ca2Si, CaSi, CaSi2, KSi, K4Si23, Li22Si5, Li13Si4, Li7Si3, Li12Si7, Mg2Si, NaSi, NaSi2, Na4Si23 등 또는 전술된 실리사이드 중 하나 이상을 포함하는 조합물. 일반적인 3원 실리사이드 및 특히 전술된 실리사이드를 포함하는 3원 실리사이드가 수소화 및 수소 생성에 유용할 수 있다. 또한, 리튬, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨 및 알루미늄의 보로실리사이드, 카보실리사이드 및 나이트로실리사이드가 수소화 및 수소 생성에 사용될 수 있다. The following silicides can be obtained from the diffusion multiple assembly shown in FIG. 1, which can be used for the determination of hydrogen potential: AlSi, Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 , KSi, K 4 Si 23 , Li 22 Si 5 , Li 13 Si 4 , Li 7 Si 3 , Li 12 Si 7 , Mg 2 Si, NaSi, NaSi 2 , Na 4 Si 23, etc., or a combination comprising one or more of the silicides described above. General ternary silicides and in particular ternary silicides including the silicides described above may be useful for hydrogenation and hydrogen production. In addition, borosilicate, carbosilicide and nitrosilicide of lithium, magnesium, calcium, sodium, potassium and aluminum can be used for hydrogenation and hydrogen production.

실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드 및 나이트로실리사이드는 일반적으로 칼륨, 리튬, 마그네슘 또는 나트륨 중 하나 이상을 갖는다. 칼륨, 리튬, 마그네슘 및 나트륨의 존재는 수소에 대한 친화도를 증진시킨다. 다른 한편, 규소는 수소에 대해 낮은 친화도를 갖고, 이런 특징은 칼륨, 리튬, 마그네슘 및/또는 나트륨에 의해 나타나는 수소 친화도에 의해 상쇄되는 것으로 여겨진다. 이론에 구속됨이 없이, 수소에 대해 높은 친화도를 갖는 확산 멀티플의 원소는 일반적으로 수소의 흡수를 촉진시키는 반면, 수소에 대해 낮은 친화도를 갖는 규소와 같은 원소는 일반적으로 수소의 탈리를 촉진시키는 것으로 여겨진다. Silicides, borosilicates, carbosilicides and nitrosilicides generally have one or more of potassium, lithium, magnesium or sodium. The presence of potassium, lithium, magnesium and sodium enhances affinity for hydrogen. On the other hand, silicon has a low affinity for hydrogen, which is believed to be offset by the hydrogen affinity exhibited by potassium, lithium, magnesium and / or sodium. Without being bound by theory, elements of a diffusion multiple that have a high affinity for hydrogen generally promote the uptake of hydrogen, while elements such as silicon that have a low affinity for hydrogen generally promote the desorption of hydrogen. It is thought to make.

도 2는 경금속 알루미나이드를 포함하는 확산 멀티플 어셈블리의 예시적 실시양태를 도시한다. 도 2에서, 확산 멀티플은 알루미늄 기판에 홀을 천공함에 의해 제조된다. 다음의 알루미나이드 및 게르마나이드는 도 2에 도시된 확산 멀티플 어셈블리로부터 수득될 수 있고, 수소 전위의 측정에 사용될 수 있다: AlLi, Al2Li3, Al4Li9, Al3Mg2, Al12Mg17, Ge4K, GeK, GeK3, GeLi3, Ge5Li22, Mg2Ge, Ge4Na, GeNa, GeNa3 등 또는 전술된 알루미나이드 및 게르마나이드 중 하나 이상을 포함하는 조합물. 또한, 전술된 게르마나이드는 필요한 경우 알루미늄으로 도핑될 수 있다. 2 illustrates an exemplary embodiment of a diffuse multiple assembly comprising light metal aluminide. In FIG. 2, a diffusion multiple is produced by drilling holes in an aluminum substrate. The following aluminides and germanides can be obtained from the diffusion multiple assembly shown in FIG. 2 and can be used for the determination of hydrogen potential: AlLi, Al 2 Li 3 , Al 4 Li 9 , Al 3 Mg 2 , Al 12 Mg 17 , Ge 4 K, GeK, GeK 3 , GeLi 3 , Ge 5 Li 22 , Mg 2 Ge, Ge 4 Na, GeNa, GeNa 3, etc., or a combination comprising one or more of the aluminides and germanides described above water. In addition, the aforementioned germanides may be doped with aluminum if necessary.

알루미늄이 기판으로서 사용되는 경우, 3원 트리플이 형성될 수 있다. 3원 트리플은 알루미늄과 리튬 및 마그네슘, 알루미늄과 리튬 및 게르마늄, 알루미늄과 나트륨 및 게르마늄, 알루미늄과 마그네슘 및 게르마늄, 및 알루미늄과 게르마늄 및 칼륨을 포함한다. 알루미나이드 및 게르마나이드는 일반적으로 칼륨, 리튬, 마그네슘 또는 나트륨 중 하나 이상을 갖는다. 칼륨, 리튬, 마그네슘 및 나트륨의 존재는 수소에 대한 친화도를 증가시킨다. 한편, 알루미늄 및 게르마늄은 수소에 대해 낮은 친화도를 갖고, 이런 특징은 칼륨, 리튬, 마그네슘 및/또는 나트륨에 의해 나타나는 수소 친화도에 의해 상쇄된다. 이론에 구속됨이 없이, 수소에 대해 높은 친화도를 갖는 확산 멀티플의 원소는 일반적으로 수소의 흡수를 촉진시키는 반면, 수소에 대해 낮은 친화도를 갖는 알루미늄 및 게르마늄과 같은 원소는 일반적으로 수소의 탈리를 촉진시키는 것으로 여겨진다. When aluminum is used as the substrate, ternary triples can be formed. Ternary triples include aluminum and lithium and magnesium, aluminum and lithium and germanium, aluminum and sodium and germanium, aluminum and magnesium and germanium, and aluminum and germanium and potassium. Aluminides and germanides generally have one or more of potassium, lithium, magnesium or sodium. The presence of potassium, lithium, magnesium and sodium increases the affinity for hydrogen. Aluminum and germanium, on the other hand, have a low affinity for hydrogen, and this feature is offset by the hydrogen affinity represented by potassium, lithium, magnesium and / or sodium. Without being bound by theory, elements of a diffusion multiple that have a high affinity for hydrogen generally promote the uptake of hydrogen, while elements such as aluminum and germanium that have a low affinity for hydrogen generally desorb hydrogen. It is believed to promote.

도 3에서, 확산 멀티플은 붕소 기판에 홀을 천공함에 의해 제조된다. 다음의 보라이드는 도 3에 도시된 확산 멀티플 어셈블리로부터 수득될 수 있고, 수소 전위의 측정에 사용될 수 있다: AlB2, AlB12, B6Ca, B6K, B12Li, B6Li, B4Li, B3Li, B2Li, BLi, B6Li7, BLi3, MgB2, MgB4, MgB7, NaB6, NaB15 NaB16 또는 전술된 보라이드 중 하나 이상을 포함하는 조합물 등. 일반적인 3원 보라이드 및 특히 전술된 보라이드를 포함하는 3원 보라이드가 수소화 및 수소 생성에 유용할 수 있다. 또한, 리튬, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨 및 알루미늄의 보로카바이드 및 보로나이트라이드가 수소화 및 수소 생성에 사용될 수 있다. 또한, 반응물의 확산 트리플은 도 3에 도시될 수 있는 바와 같이 각각 서로 인접하게 홀을 천공함에 의해 제조될 수 있다. 3원 트리플은 붕소와 마그네슘 및 알루미늄, 붕소와 나트륨 및 알루미늄, 붕소와 마그네슘 및 칼륨, 붕소와 리튬 및 알루미늄, 붕소와 나트륨 및 마그네슘, 붕소와 나트륨 및 칼륨, 붕소와 리튬 및 나트륨, 붕소와 리튬 및 마그네슘, 붕소와 리튬 및 칼륨, 및 붕소와 나트륨 및 알루미늄을 포함한다. In FIG. 3, a diffusion multiple is produced by drilling holes in the boron substrate. The following borides can be obtained from the diffusion multiple assembly shown in FIG. 3 and can be used for the determination of hydrogen potential: AlB 2 , AlB 12 , B 6 Ca, B 6 K, B 12 Li, B 6 Li, B 4 Li, B 3 Li, B 2 Li, BLi, B 6 Li 7 , BLi 3 , MgB 2 , MgB 4 , MgB 7 , NaB 6 , NaB 15 NaB 16 or a combination comprising one or more of the foregoing borides Water etc. General ternary borides and in particular ternary borides including the aforementioned borides may be useful for hydrogenation and hydrogen production. In addition, borocarbide and boronide of lithium, magnesium, calcium, sodium, potassium and aluminum can be used for hydrogenation and hydrogen production. In addition, diffusion triples of the reactants can be prepared by drilling holes adjacent to each other, as can be seen in FIG. 3. Ternary triples include boron and magnesium and aluminum, boron and sodium and aluminum, boron and magnesium and potassium, boron and lithium and aluminum, boron and sodium and magnesium, boron and sodium and potassium, boron and lithium and sodium, boron and lithium and Magnesium, boron and lithium and potassium, and boron and sodium and aluminum.

보라이드, 보로카바이드 및 보로나이트라이드는 일반적으로 칼륨, 리튬, 마그네슘 또는 나트륨 중 하나 이상을 갖는다. 칼륨, 리튬, 마그네슘 및 나트륨의 존재는 수소에 대한 친화도를 증진시킨다. 다른 한편, 붕소는 수소에 대해 낮은 친화도를 갖고, 이런 특징은 칼륨, 리튬, 마그네슘 및/또는 나트륨에 의해 나타나는 수소 친화도에 의해 상쇄되는 것으로 여겨진다. Borides, borocarbide and boronides generally have one or more of potassium, lithium, magnesium or sodium. The presence of potassium, lithium, magnesium and sodium enhances affinity for hydrogen. Boron, on the other hand, has a low affinity for hydrogen, which is believed to be offset by the hydrogen affinity exhibited by potassium, lithium, magnesium and / or sodium.

도 4에서, 확산 멀티플은 흑연 기판에 홀을 천공함에 의해 제조된다. 다음의 카바이드는 도 4에 도시된 확산 멀티플 어셈블리로부터 수득될 수 있고, 수소 전위의 측정에 사용될 수 있다: Al4C3, Na4C3, Li4C3, K4C3, LiC, LiC6, Mg2C3, MgC2, AlTi2C, AlTi3C, AlZrC2, Al3Zr5C, Al3Zr2C4, Al3Zr2C7, KC4, NaC4 등 또는 전술된 카바이드 중 하나 이상을 포함하는 조합물. 일반적인 3원 카바이드 및 특히 전술된 카 바이드를 포함하는 3원 카바이드가 수소화 및 수소 생성에 유용할 수 있다. 또한, 리튬, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨 및 알루미늄의 보로카바이드 및 나이트로카바이드가 수소화 및 수소 생성에 사용될 수 있다. In FIG. 4, a diffusion multiple is produced by drilling holes in the graphite substrate. The following carbides can be obtained from the diffusion multiple assembly shown in FIG. 4 and can be used for the determination of hydrogen potential: Al 4 C 3 , Na 4 C 3 , Li 4 C 3 , K 4 C 3 , LiC, LiC 6 , Mg 2 C 3 , MgC 2 , AlTi 2 C, AlTi 3 C, AlZrC 2 , Al 3 Zr 5 C, Al 3 Zr 2 C 4 , Al 3 Zr 2 C 7 , KC 4 , NaC 4 , or the like described above Combination comprising at least one of the carbides. General ternary carbides and in particular ternary carbides, including those described above, may be useful for hydrogenation and hydrogen production. In addition, borocarbide and nitrocarbide of lithium, magnesium, calcium, sodium, potassium and aluminum can be used for hydrogenation and hydrogen production.

칼륨, 리튬, 마그네슘 및 나트륨의 존재는 수소에 대한 친화도를 증진시킨다. 다른 한편, 탄소는 수소에 대해 낮은 친화도를 갖고, 이런 특징은 칼륨, 리튬, 마그네슘 및/또는 나트륨에 의해 나타나는 수소 친화도에 의해 상쇄되는 것으로 여겨진다. 이론에 구속됨이 없이, 수소에 대해 높은 친화도를 갖는 확산 멀티플의 원소는 일반적으로 수소의 흡수를 촉진시키는 반면, 수소에 대해 낮은 친화도를 갖는 탄소와 같은 원소는 일반적으로 수소의 탈리를 촉진시키는 것으로 여겨진다. The presence of potassium, lithium, magnesium and sodium enhances affinity for hydrogen. On the other hand, carbon has a low affinity for hydrogen, which is believed to be offset by the hydrogen affinity exhibited by potassium, lithium, magnesium and / or sodium. Without being bound by theory, elements of a diffusion multiple that have a high affinity for hydrogen generally promote the uptake of hydrogen, while elements such as carbon that have a low affinity for hydrogen generally promote the desorption of hydrogen. It is thought to make.

기판이 단일 원소로 제조되는 경우, 기판에 천공된 홀의 수는 일반적으로 목적하는 확산 멀티플의 최소 수와 일치한다. 따라서, 예컨대, 2원 확산 커플이 규소, 알루미늄, 붕소 등과 같은 단일 원소로부터 제조된 기판에서 요구되는 경우, 하나의 홀이 기판에 천공되는 반면, 3원 확산 트리플이 요구되는 경우, 두 개의 홀이 서로 인접하게 기판에 천공된다. 전술된 바와 같이, 3원 트리플을 제조하는 다른 방법은 단일 홀을 합금으로 이루어진 기판에 천공시키는 것을 포함한다. 홀은 직경 약 1 내지 약 10 밀리미터이다. 예시적 직경은 약 5 밀리미터이다. 기판의 두께는 일반적으로 직경 약 5 내지 약 25 밀리미터이다. 예시적인 기판 두께는 약 25 밀리미터이다. When the substrate is made of a single element, the number of holes drilled in the substrate generally corresponds to the minimum number of diffusion multiples desired. Thus, for example, if a binary diffusion couple is required in a substrate made from a single element such as silicon, aluminum, boron, etc., one hole is drilled in the substrate, whereas if a three-way diffusion triple is required, two holes are Perforations in the substrate adjacent to each other. As mentioned above, another method of making a ternary triple involves drilling a single hole in a substrate made of an alloy. The hole is about 1 to about 10 millimeters in diameter. Exemplary diameter is about 5 millimeters. The thickness of the substrate is generally about 5 to about 25 millimeters in diameter. Exemplary substrate thickness is about 25 millimeters.

기판에서 홀 사이의 거리 "d"는 쌍으로 천공된 홀들에 대해 가능한 한 근접 하게 유지된다. 거리(d)는 일반적으로 약 0.1 내지 약 2000 마이크로미터이다. 이 범위 내에서, 일반적으로 약 400 마이크로미터 이하의 거리를 이용하는 것이 바람직하다. 하나의 실시양태에서, 약 200 마이크로미터 이하의 거리를 이용하는 것이 바람직한 반면, 다른 실시양태에서는, 약 100 마이크로미터 이하의 거리를 이용하는 것이 바람직하다. The distance “d” between the holes in the substrate is kept as close as possible to the holes drilled in pairs. The distance d is generally about 0.1 to about 2000 micrometers. Within this range, it is generally desirable to use a distance of about 400 micrometers or less. In one embodiment, it is desirable to use a distance of about 200 micrometers or less, while in other embodiments it is desirable to use a distance of about 100 micrometers or less.

예시적 실시양태에서, 하나의 실시 방식에서, 확산 멀티플 어셈블리는 도 1에 도시된 규소 기판을 포함한다. 규소 기판은 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속으로부터 조합 라이브러리를 제조하기 위해 사용된다. 즉, 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속은 기판의 홀에 위치되어 확산 멀티플을 형성한다. 기판은 2.0 인치의 직경을 갖고, 반응물을 함유하는 홀은 0.5 인치의 깊이로 천공된다. 기판의 홀에 위치되도록 선택되는 반응물은 칼륨, 리튬, 나트륨, 마그네슘, 알루미늄 및 칼슘이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반응물 나트륨, 칼륨, 리튬 및 알루미늄이 기판의 개별적 홀에 위치된다. 이들은 규소와 반응물의 2원 확산 커플을 제조하기 위해 사용될 수 있다. In an exemplary embodiment, in one embodiment, the diffusion multiple assembly comprises the silicon substrate shown in FIG. 1. Silicon substrates are used to make combinatorial libraries from alkali metals and / or alkaline earth metals. That is, the alkali metal and / or alkaline earth metal are located in the holes of the substrate to form a diffusion multiple. The substrate has a diameter of 2.0 inches and the hole containing the reactant is drilled to a depth of 0.5 inches. Reactants selected to be located in the holes of the substrate are potassium, lithium, sodium, magnesium, aluminum and calcium. As shown in FIG. 1, the reactants sodium, potassium, lithium and aluminum are located in separate holes of the substrate. These can be used to make binary diffusion couples of silicon and reactants.

또한 반응물의 3원 확산 트리플은 도 1에 도시된 바와 같이 각각 서로 인접하게 홀을 천공함에 의해 제조될 수 있다. 3원 트리플은 규소와 리튬 및 나트륨, 규소와 리튬 및 칼륨, 규소와 나트륨 및 칼륨, 규소와 리튬 및 알루미늄, 및 규소와 나트륨 및 알루미늄을 포함한다. The three-way diffusion triples of the reactants can also be prepared by drilling holes adjacent to each other as shown in FIG. 1. Ternary triples include silicon and lithium and sodium, silicon and lithium and potassium, silicon and sodium and potassium, silicon and lithium and aluminum, and silicon and sodium and aluminum.

경금속을 기판의 홀에 위치시키는 작업은 우수하게 제어되는 환경, 예컨대 경금속의 산화를 방지하기 위해 순소 아르곤으로 충전된 글로브 박스에서 실시된 다. 각 홀에서의 경-원소(light element)의 양은 상호확산/열처리 단계 후에 남아 있는 순수한 경 원소가 없도록 보통 홀의 부피의 1/4 미만이다. 홀에 경-원소를 갖는 규소 기판은 이후 노 또는 반응기로 이동된다. 노 또는 반응기는 진공 상태이거나 아르곤과 같은 보호 환경 상태에 있다. 이후 기판은 승온에서 가열되어 상당한 상호확산이 홀의 원소와 규소 기판 사이에서 일어날 수 있게 한다. The operation of placing the light metal in the hole of the substrate is carried out in a well controlled environment, such as a glove box filled with pure argon to prevent oxidation of the light metal. The amount of light element in each hole is usually less than one quarter of the volume of the hole so that there is no pure light element remaining after the interdiffusion / heat treatment step. The silicon substrate with light-elements in the hole is then transferred to the furnace or reactor. The furnace or reactor is in a vacuum or in a protective environment, such as argon. The substrate is then heated at an elevated temperature so that significant interdiffusion can occur between the element of the hole and the silicon substrate.

홀에 위치된 경금속을 갖는 규소 기판은 약 580 내지 약 900℃의 온도로 열처리되어 반응물 또는 이들의 공융(eutectic) 화합물의 용융을 가능케 한다. 또한 확산 커플을 형성하는 열처리는 일반적으로 대류 노에서 실시된다. 확산 커플을 형성하는 열 처리는 필요한 경우 조사 가열 및/또는 대류 가열을 사용하는 것을 또한 포함할 수 있다. 용융된 반응물은 확산되고, 규소 기판과 반응하여 실리사이드, 도핑된 상 및 고용체 조성물을 형성한다. Silicon substrates with light metals located in the holes are heat treated to a temperature of about 580 to about 900 ° C. to allow melting of the reactants or eutectic compounds thereof. Also, the heat treatment forming the diffusion couple is generally carried out in a convection furnace. The heat treatment to form the diffusion couple may also include the use of irradiation heating and / or convection heating, if necessary. The molten reactant diffuses and reacts with the silicon substrate to form the silicide, doped phase and solid solution composition.

규소 카바이드가 기판으로서 사용되는 경우, 열 처리는 확산 멀티플의 형성이 적절한 시간 내에 촉진되도록 일반적으로 약 580 내지 약 1,250℃의 온도에서 실시된다. 열처리에서의 예시적 온도는 600℃이다. When silicon carbide is used as the substrate, the heat treatment is generally carried out at a temperature of about 580 to about 1,250 ° C. such that the formation of the diffusion multiple is promoted in a timely manner. An exemplary temperature in heat treatment is 600 ° C.

규소 나이트라이드가 기판으로 사용되는 경우, 열 처리는 확산 멀티플의 형성이 적절한 시간 내에 촉진되도록 일반적으로 약 600 내지 약 1,250℃의 온도에서 실시된다. 열처리에서의 예시적 온도는 600℃이다. When silicon nitride is used as the substrate, the heat treatment is generally carried out at a temperature of about 600 to about 1,250 ° C. such that the formation of the diffusion multiple is promoted in a timely manner. An exemplary temperature in heat treatment is 600 ° C.

규소 보라이드가 기판으로 사용되는 경우, 열 처리는 확산 멀티플의 형성이 적절한 시간 내에 촉진되도록 일반적으로 약 580 내지 약 1,250℃의 온도에서 실시된다. 열처리에서의 예시적 온도는 600℃이다. When silicon boride is used as the substrate, the heat treatment is generally carried out at a temperature of about 580 to about 1,250 ° C. such that the formation of the diffusion multiple is promoted within an appropriate time. An exemplary temperature in heat treatment is 600 ° C.

알루미늄 또는 게르마늄이 기판으로 사용되는 경우, 기판은 약 400 내지 약 600℃의 온도로 열 처리되어 반응물 또는 이들의 공융 조성물의 용융을 가능케 한다. 용융된 반응물은 확산되고, 알루미늄 기판과 반응하여 알루미나이드, 게르마나이드, 도핑된 상 및 고용체 조성물을 형성한다. 열처리에서의 예시적 온도는 450℃이다. If aluminum or germanium is used as the substrate, the substrate is heat treated to a temperature of about 400 to about 600 ° C. to allow melting of the reactants or their eutectic compositions. The molten reactant diffuses and reacts with the aluminum substrate to form aluminide, germanide, doped phase and solid solution compositions. An exemplary temperature in heat treatment is 450 ° C.

붕소 기판은 약 600 내지 약 1000℃의 온도로 열 처리되어 반응물 또는 이들의 공융 조성물의 용융을 가능케 한다. 붕소 카바이드가 기판으로 사용되는 경우, 열 처리는 확산 멀티플의 형성이 적절한 시간 내에 촉진되도록 일반적으로 약 660 내지 약 1,250℃의 온도에서 실시된다. 열처리에서의 예시적 온도는 700℃이다. The boron substrate is heat treated to a temperature of about 600 to about 1000 ° C. to enable melting of the reactants or eutectic compositions thereof. When boron carbide is used as the substrate, the heat treatment is generally carried out at a temperature of about 660 to about 1,250 ° C. such that the formation of the diffusion multiple is promoted in a timely manner. An exemplary temperature in heat treatment is 700 ° C.

붕소 나이트라이드가 기판으로 사용되는 경우, 열 처리는 확산 멀티플의 형성이 적절한 시간 내에 촉진되도록 일반적으로 약 660 내지 약 1,250℃의 온도에서 실시된다. 열처리에서의 예시적 온도는 700℃이다. When boron nitride is used as the substrate, the heat treatment is generally carried out at a temperature of about 660 to about 1,250 ° C. such that the formation of the diffusion multiple is promoted in a timely manner. An exemplary temperature in heat treatment is 700 ° C.

하나의 실시양태에서, 보로카바이드를 포함하는 확산 멀티플을 제조하는 하나의 방법에서, 목적하는 반응물을 갖는 붕소 기판은 탄소성 분위기에서 열처리된다. 확산 멀티플은 일반적으로 보로카바이드를 포함하는 3원 트리플이다. 보로카바이드의 제조에서의 열처리 온도는 약 660 내지 약 2000℃이다. In one embodiment, in one method of making a diffusion multiple comprising borocarbide, the boron substrate having the desired reactant is heat treated in a carbonaceous atmosphere. Diffusion multiples are generally ternary triples containing borocarbide. The heat treatment temperature in the production of borocarbide is from about 660 to about 2000 ° C.

흑연 기판을 포함하는 확산 멀티플 어셈블리는 약 500 내지 약 1000℃의 온도로 열처리되어 반응물 또는 이들의 공융 조성물의 용융을 가능케 한다. 열처리에서의 예시적 온도는 670℃이다.The diffuse multiple assembly comprising the graphite substrate is heat treated to a temperature of about 500 to about 1000 ° C. to allow melting of the reactants or eutectic compositions thereof. An exemplary temperature in heat treatment is 670 ° C.

붕소 카바이드가 기판으로 사용되는 경우, 열 처리는 확산 멀티플의 형성이 적절한 시간 내에 촉진되도록 일반적으로 약 500 내지 약 1,000℃의 온도에서 실시된다. 열처리에서의 예시적 온도는 670℃이다. 하나의 실시양태에서, 확산 멀티플 어셈블리는 질소 분위기에서 열처리되어 카보나이트라이드를 포함하는 확산 멀티플(2원 커플 및 3원 트리플)을 형성한다. 질소에서의 열처리는 일반적으로 약 550 내지 약 1000℃의 온도에서 실시된다. 예시적 온도는 약 670℃이다. When boron carbide is used as the substrate, the heat treatment is generally carried out at a temperature of about 500 to about 1,000 ° C. such that the formation of the diffusion multiple is promoted within a suitable time. An exemplary temperature in heat treatment is 670 ° C. In one embodiment, the diffusion multiple assembly is heat treated in a nitrogen atmosphere to form a diffusion multiple (binary couple and ternary triple) comprising carbonitride. Heat treatment in nitrogen is generally carried out at a temperature of about 550 to about 1000 ° C. Exemplary temperature is about 670 ° C.

확산 멀티플 어셈블리의 열처리에 대한 적절한 시간은 약 5 내지 약 100시간이다. 하나의 실시양태에서, 약 10 내지 약 75시간 동안 확산 멀티플을 열처리하는 것이 바람직하다. 다른 실시양태에서, 약 15 내지 약 50시간 동안 확산 멀티플을 열처리하는 것이 바람직하다. 또 다른 실시양태에서, 약 17 내지 약 40시간 동안 확산 멀티플을 열처리하는 것이 바람직하다. 예시적인 열처리 시간은 약 24시간이다. Suitable times for heat treatment of the diffusion multiple assemblies are about 5 to about 100 hours. In one embodiment, it is preferred to heat treat the diffusion multiples for about 10 to about 75 hours. In other embodiments, it is desirable to heat treat the diffusion multiples for about 15 to about 50 hours. In another embodiment, it is desirable to heat treat the diffusion multiple for about 17 to about 40 hours. An exemplary heat treatment time is about 24 hours.

확산 커플 또는 트리플의 형성을 예시하는 실시양태가 도 5에 개시된다. 도 5a는 알루미늄 기판에서의 확산 커플의 형성을 도시한다. 도 5a에서, 마그네슘이 2원 확산 커플을 생성하기 위한 반응물로서 사용되었다. 블록을 450℃로 24시간 동안 가열시켜, 알루미늄 기판과 마그네슘 반응물 사이에 상호확산이 일어날 수 있게 한다. 마그네슘의 융점이 약 650℃이지만, 알루미늄과 마그네슘의 상호작용이 437℃의 융점을 갖는 공융 조성물을 생성한다. 용융된 원소는 확산되고 서로 반응하여 도 5에 의해 예시되는 다양한 조성의 알루미나이드를 형성한다. 도 5에서, 알루미늄 기판의 본래의 홀의 경계로부터 멀리 떨어져서 형성된 알루미나이드가 마그네슘의 분율과 비교 시에 더 많은 알루미늄 분율을 가짐을 볼 수 있다. 비슷한 방식으로, 도 5b는 알루미늄 기판에서 마그네슘 및 리튬을 반응물로서 사용하는 것을 포함하는 확산 트리플의 형성을 보여준다. 블록을 450℃로 24시간 동안 가열시켰다. 많은 상이한 2원 알루미나이드가 리튬 또는 마그네슘과 알루미늄의 계면에서 형성된다. 알루미늄과 리튬의 계면에서 형성된 이런 알루미나이드의 예는 AlLi, Al2Li3 또는 Al4Li9인 반면, 알루미늄과 마그네슘의 계면에서 형성된 알루미나이드의 예는 Al3Mg2 및 Al12Mg17이다. 알루미늄, 리튬 및 마그네슘을 포함하는 많은 상이한 3원 조성물이 알루미늄, 마그네슘 및 리튬 사이의 계면에서 형성된다.An embodiment illustrating the formation of a diffusion couple or triple is disclosed in FIG. 5. 5A illustrates the formation of diffusion couples in an aluminum substrate. In FIG. 5A, magnesium was used as a reactant to create a binary diffusion couple. The block is heated to 450 ° C. for 24 hours, allowing interdiffusion between the aluminum substrate and the magnesium reactant. Although the melting point of magnesium is about 650 ° C., the interaction of aluminum with magnesium produces a eutectic composition with a melting point of 437 ° C. The molten elements diffuse and react with each other to form aluminides of various compositions illustrated by FIG. 5. In FIG. 5, it can be seen that the aluminide formed away from the boundary of the original hole of the aluminum substrate has a higher aluminum fraction compared to the magnesium fraction. In a similar manner, FIG. 5B shows the formation of diffusion triples comprising using magnesium and lithium as reactants in an aluminum substrate. The block was heated to 450 ° C. for 24 hours. Many different binary aluminides are formed at the interface of lithium or magnesium and aluminum. Examples of such aluminides formed at the interface of aluminum and lithium are AlLi, Al 2 Li 3 or Al 4 Li 9 , while examples of aluminides formed at the interface of aluminum and magnesium are Al 3 Mg 2 and Al 12 Mg 17 . Many different ternary compositions including aluminum, lithium and magnesium are formed at the interface between aluminum, magnesium and lithium.

확산 멀티플을 형성하는 열처리 후에, 슬라이싱 작업이 확산 멀티플 어셈블리에서 실시된다. 슬라이싱 단계는 도 6에 도시된 바와 같이 확산 멀티플 어셈블리의 상이한 위치에서 형성된 상이한 조성물/고용체를 노출시키도록 설계된다. 슬라이싱 작업은 일반적으로 톱 또는 와이어 방전 전기-기계가공(EDM)을 이용한 기계적으로 절단법을 이용하여 실시된다. 슬라이싱 후에, 개별적 슬라이스는 필요한 경우 임의적으로 연마 및 폴리싱(polishing) 처리될 수 있다. 임의적 연마 및 폴리싱 작업 후에, 수소화를 위한 경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드의 능력에 대한 시험 이전에 샘플을 전자 마이크로프로브 분석 및 전자 후방산란 회절(EBSD) 분석을 실시하여 상 및 화합물을 규명한다. 본원에 정의된 상 또는 화합물의 규명은 상 또는 화합물을 위치설정(locating) 및/또는 분석하는 것을 의미한다. After the heat treatment to form the diffusion multiple, the slicing operation is performed in the diffusion multiple assembly. The slicing step is designed to expose different compositions / solid solutions formed at different locations of the diffusion multiple assembly as shown in FIG. 6. Slicing operations are generally carried out using mechanical cutting using a saw or wire discharge electro-machining (EDM). After slicing, the individual slices can be optionally polished and polished if necessary. After optional polishing and polishing operations, samples are tested prior to testing for the ability of light metal silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide, boronide or carbide for hydrogenation. Electron microprobe analysis and electron backscatter diffraction (EBSD) analysis are performed to identify phases and compounds. Identification of a phase or compound as defined herein means locating and / or analyzing the phase or compound.

경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드의 전자 마이크로프로브 및 EBSD 분석 후에, 생성된 확산 멀티플은 수소에 노출시킴에 의해 또는 수소화할 때에 수소화물로 전환될 수 있다. After electron microprobe and EBSD analysis of light metal silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide, boronide or carbide, the resulting diffusion multiples are exposed to hydrogen Or by hydrogenation.

경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드를 포함하는 확산 멀티플은 일반적으로 이들의 수소 흡수 및 탈리 능력에 대해 시험될 수 있다. 확산 멀티플 제조 동안에 형성된 조성 구배는 특정 조성물이 수소를 흡수 및 탈리할 수 있는가를 측정하는 조합 라이브러리로서 역할을 할 수 있다. Diffusion multiples, including light metal silicides, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides, borides, borocarbide, boronides or carbides are generally tested for their hydrogen absorption and desorption capacity. Can be. The composition gradient formed during diffusion multiple preparation can serve as a combinatorial library that determines whether a particular composition can absorb and desorb hydrogen.

가역적으로 수소를 흡수 및 탈리하는 경금속 확산 멀티플의 능력은 다양한 분석 기법에 의해 검출될 수 있다. 일반적으로, 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드로의 수소의 흡수 절차는 결정 구조 변화 및/또는 부피(volumetric) 팽창 때문에 외형에 변화가 생긴다. 또한, 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드로의 수소의 흡수는 일반적으로 발열을 동반하지만, 수소의 탈리는 일반적으로 가열에 의해 성취된다. 확산 멀티플에서의 변화를 측정하기 위해 사용될 수 있는 분석 기법은 타임 오브 플라이트 세컨더리 매스 이온 스펙트로메트리(time of flight secondary mass ion spectrometry; ToF-SIMS), 텅스텐 옥사이드(WO3) 코팅 및 서모그래피(thermography)가 있다. 또한, 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드는, 수소화된 상(즉, 수소화물)이 일반적으로 분쇄되기 때문에 수소화 후에 확산 멀티플을 관찰함에 의해 스크리닝(screening)될 수 있다. The ability of light metal diffusion multiples to reversibly absorb and desorb hydrogen can be detected by various analytical techniques. In general, the procedure for the absorption of hydrogen into silicides, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides, borides, borocarbide, boronides, or carbides is characterized by crystal structure changes and / or volumetric The expansion causes a change in appearance. In addition, the absorption of hydrogen into silicides, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides, borides, borocarbide, boronides or carbides is generally accompanied by exothermic, but desorption of hydrogen is generally Is achieved by heating. Analytical techniques that can be used to measure changes in diffusion multiples include time of flight secondary mass ion spectrometry (ToF-SIMS), tungsten oxide (WO3) coating, and thermography. There is. In addition, silicides, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides, borides, borocarbide, boronides or carbides are hydrogenated since the hydrogenated phase (ie, hydrides) is generally comminuted. It can then be screened by observing the diffusion multiples.

ToF-SIMS는 수소를 포함하는 모든 원소의 흡수 및 탈리를 검출하는 능력을 가져서, 이는 수소의 저장에 용이하게 사용될 수 있는 경금속 확산 멀티플에 존재하는 조성물을 측정하는데 유용하다. 이런 기법은 약 -100 내지 600℃의 온도에서 수행될 수 있고, 수소에 대해 고도로 민감하므로, 확산 멀티플에 의해 생성되는 조합 라이브러리를 연구하는데 유용한 장비이다. 그러므로, ToF-SIMS는 수소화 공정 동안 흡수 온도 및 반응 조건을 매핑(mapping)하기 위해 효과적으로 사용될 수 있다. ToF-SIMS has the ability to detect the uptake and desorption of all elements, including hydrogen, which is useful for determining compositions present in light metal diffusion multiples that can be readily used for storage of hydrogen. This technique can be performed at temperatures of about -100 to 600 ° C. and is highly sensitive to hydrogen, making it a useful tool for studying combinatorial libraries produced by diffusion multiplexes. Therefore, ToF-SIMS can be effectively used to map the absorption temperature and reaction conditions during the hydrogenation process.

일반적으로 텅스텐 옥사이드(WO3)는 수소와 반응하는 경우 색상이 변한다. 다양한 조성의 확산 멀티플에서의 수소 흡수에 대한 검출체로서 텅스텐 산화물을 사용하기 위해, 확산 멀티플은 수소화 반응 후에 WO3로 코팅된다. 확산 멀티플이 가열되어 수소를 방출하는 경우, 수소가 확산 멀티플로부터 탈리됨에 따라 WO3 색상이 변한다. In general, tungsten oxide (WO 3 ) changes color when reacted with hydrogen. In order to use tungsten oxide as a detector for hydrogen absorption in diffusion multiples of various compositions, the diffusion multiples are coated with WO 3 after the hydrogenation reaction. When the diffusion multiple is heated to release hydrogen, the WO 3 color changes as the hydrogen is released from the diffusion multiple.

또한 서모그래피 또는 열 이미지화(적외선 이미지화)가 수소의 흡수 및 탈리를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 확산 멀티플의 상이 수소를 흡수하는 경우 국 부 온도가 상승하는 반면, 상기 수소를 탈리하는 경우 국부 온도가 감소된다. 그러므로, 서모그래피는 수소를 흡수 또는 탈리하는 화합물을 이미지화하기 위해 사용될 수 있다. Thermography or thermal imaging (infrared imaging) can also be used to measure the absorption and desorption of hydrogen. When the phase of the diffusion multiple absorbs hydrogen, the local temperature rises, while when the hydrogen is desorbed, the local temperature decreases. Therefore, thermography can be used to image compounds that absorb or desorb hydrogen.

하나의 실시양태에서, 경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드와 같은 상기 개시된 확산 멀티플은 촉매 조성물로 코팅될 수 있고, 수소 시스템으로서 사용될 수 있다. 확산 멀티플은 촉매 조성물이 위에 배치되는 저장 조성물로서 작용한다. 일반적으로 촉매 조성물은 보다 높은 점착 확률(sticking probability)로 수소를 화학흡착할 수 있는 금속을 포함한다. 도 7은 수소에 대한 상당한 점착 확률을 보여주는 원소를 반영한 주기율표를 도시한다. 이 표에서, 높은 점착 확률을 갖는 모든 물질은 + 부호로 도시된다. 이런 금속의 적당한 예는 칼슘, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐 또는 전술된 금속 중 하나 이상을 포함하는 조합물이다. 하나의 실시양태에서, 촉매 조성물은 칼슘, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐으로 본질적으로 이루어진다. 다른 실시양태에서, 촉매 조성물은 칼슘, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐의 합금 을 포함한다. In one embodiment, the diffusion multiples disclosed above, such as light metal silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide, boronide or carbide may be coated with a catalyst composition And may be used as a hydrogen system. The diffusion multiple acts as a storage composition upon which the catalyst composition is disposed. Generally the catalyst composition comprises a metal capable of chemisorbing hydrogen with a higher sticking probability. 7 shows a periodic table reflecting an element that shows a significant probability of adhesion to hydrogen. In this table, all materials with high adhesion probabilities are shown with + signs. Suitable examples of such metals are calcium, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, Osmium, iridium or a combination comprising at least one of the foregoing metals. In one embodiment, the catalyst composition comprises calcium, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten Consists essentially of rhenium, osmium or iridium. In other embodiments, the catalyst composition comprises calcium, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, Alloys of rhenium, osmium or iridium.

전술된 바와 같이, 이들 금속의 합금이 또한 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 합금은 백금을 함유할 수 있다. 다른 실시양태에서, 합금은 팔라듐을 함유할 수 있다. 다른 실시양태에서, 합금은 니켈을 함유할 수 있다. 분자 수소를 원자 수소로 해리시키기 위해 백금 및/또는 팔라듐 및/또는 니켈과 합금화될 수 있는 적당한 금속의 예는 칼슘, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐 또는 전술된 금속 중 하나 이상을 포함하는 조합물이다. As mentioned above, alloys of these metals may also be used. In one embodiment, the alloy may contain platinum. In other embodiments, the alloy may contain palladium. In other embodiments, the alloy may contain nickel. Examples of suitable metals that can be alloyed with platinum and / or palladium and / or nickel to dissociate molecular hydrogen into atomic hydrogen are calcium, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, Rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, osmium, iridium or combinations comprising at least one of the foregoing metals.

일반적으로 백금 및/또는 팔라듐 및/또는 니켈은 촉매 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 75중량%의 양으로 존재할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 백금 및/또는 팔라듐 및/또는 니켈은 촉매 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 70중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 다른 실시양태에서, 백금 및/또는 팔라듐 및/또는 니켈은 촉매 조성물의 총 중량을 기준으로 약 3 내지 약 65중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 또 다른 실시양태에서, 백금 및/또는 팔라듐 및/또는 니켈은 촉매 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 50중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. Generally, platinum and / or palladium and / or nickel may be present in an amount from about 0.1 to about 75 weight percent based on the total weight of the catalyst composition. In one embodiment, the platinum and / or palladium and / or nickel is preferably present in an amount of about 0.5 to about 70 weight percent based on the total weight of the catalyst composition. In other embodiments, the platinum and / or palladium and / or nickel is preferably present in an amount of about 3 to about 65 weight percent based on the total weight of the catalyst composition. In another embodiment, the platinum and / or palladium and / or nickel is preferably present in an amount of about 5 to about 50 weight percent based on the total weight of the catalyst composition.

촉매 조성물은 저장 조성물 위에 배치된다. 저장 조성물은 원자 수소의 저장을 유용하게 촉진시킨다. 조장 조성물에서 사용될 수 있는 물질의 적당한 예는 탄소, 카바이드, 실리사이드, 설파이드, 나이트라이드, 옥사이드, 옥시나이트라이 드, 하이드록사이드, 실리케이트, 알라네이트, 알루미노실리케이트, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 전술된 것들 중 하나 이상을 포함하는 조합물이다. The catalyst composition is disposed above the storage composition. The storage composition usefully facilitates storage of atomic hydrogen. Suitable examples of materials that can be used in the preparation composition are carbon, carbide, silicide, sulfide, nitride, oxide, oxynitride, hydroxide, silicate, alanate, aluminosilicate, borosilicate, carbosilicide, nitro Silicides, aluminides, germanides, borides, borocarbide, boronides or combinations comprising one or more of the foregoing.

저장 조성물에 사용될 수 있는 탄소의 예시적 형태는 카본 블랙 및/또는 탄소 나노튜브와 같은 높은 표면적을 갖는 것들이다. 적당한 탄소 나노튜브는 증기 성장 탄소 섬유, 단일 벽 탄소 나노튜브 및/또는 다중 벽 탄소 나노튜브이다. Exemplary forms of carbon that can be used in the storage composition are those having high surface areas such as carbon black and / or carbon nanotubes. Suitable carbon nanotubes are vapor grown carbon fibers, single wall carbon nanotubes and / or multiwall carbon nanotubes.

저장 조성물에 사용될 수 있는 적당한 옥사이드는 규소 다이옥사이드(예, 건식 실리카), 알루미나, 세리아, 티탄 다이옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 텅스텐 옥사이드, 바나듐 펜톡사이드 등 또는 전술된 옥사이드 중 하나 이상을 포함하는 조합물이다. 일반적으로 금속 옥사이드는 에어로젤(aerogel) 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 일반적으로 금속 옥사이드는 텅스텐 옥사이드(WO3), 니켈 옥사이드(NiO2), 코발트 옥사이드(CoO2), 망간 옥사이드(Mn2O4 및 MnO2), 바나듐 옥사이드(VO2 및 V2O5), 몰리브덴 옥사이드(MoO2) 등 또는 전술된 옥사이드 중 하나 이상을 포함하는 조합물을 포함한다. Suitable oxides that may be used in the storage compositions are silicon dioxide (eg, dry silica), alumina, ceria, titanium dioxide, zirconium oxide, tungsten oxide, vanadium pentoxide, and the like, or combinations comprising one or more of the foregoing oxides. Generally, metal oxides can be prepared using aerogel technology. Generally, metal oxides include tungsten oxide (WO 3 ), nickel oxide (NiO 2 ), cobalt oxide (CoO 2 ), manganese oxide (Mn 2 O 4 and MnO 2 ), vanadium oxide (VO 2 and V 2 O 5 ), Molybdenum oxide (MoO 2 ), or the like, or combinations comprising at least one of the foregoing oxides.

일반적으로 저장 조성물은 약 10 m2/gm 이상의 표면적을 갖는 것이 바람직하다. 하나의 실시양태에서, 저장 조성물은 약 50 m2/gm 이상의 표면적을 갖는 것이 바람직하다. 다른 실시양태에서, 저장 조성물은 약 100 m2/gm 이상의 표면적을 갖 는 것이 바람직하다. In general, the storage composition preferably has a surface area of at least about 10 m 2 / gm. In one embodiment, the storage composition preferably has a surface area of at least about 50 m 2 / gm. In other embodiments, the storage composition preferably has a surface area of at least about 100 m 2 / gm.

하나의 실시양태에서, 저장 조성물은 나노입자를 포함할 수 있다. 나노 입자는 약 1 내지 약 200 나노미터의 크기를 가질 수 있되, 이 위에 촉매 조성물이 배치될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 입자 크기는 약 3 내지 약 150 나노미터이다. 다른 실시양태에서, 입자 크기는 약 5 내지 약 100 나노미터이다. 또 다른 실시양태에서, 입자 크기는 약 10 내지 약 80 나노미터이다. In one embodiment, the storage composition may comprise nanoparticles. The nanoparticles may have a size of about 1 to about 200 nanometers, on which the catalyst composition may be disposed. In one embodiment, the particle size is about 3 to about 150 nanometers. In other embodiments, the particle size is about 5 to about 100 nanometers. In yet another embodiment, the particle size is about 10 to about 80 nanometers.

일반적으로 촉매 조성물은 용액 등으로부터 스퍼터링, 화학 증착을 통해 저장 조성물에 침착된다. 하나의 실시양태에서, 촉매 조성물은 저장 조성물의 총 표면적의 약 1 내지 약 100%의 표면적을 완전히 덮을 수 있다. 하나의 실시양태에서, 촉매 조성물은 저장 조성물의 총 표면적의 약 5 내지 약 90%의 표면적을 덮을 수 있다. 다른 실시양태에서, 촉매 조성물은 저장 조성물의 총 표면적의 약 10 내지 약 75%의 표면적을 덮을 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 촉매 조성물은 저장 조성물의 총 표면적의 약 15 내지 약 50%의 표면적을 덮을 수 있다. Generally, the catalyst composition is deposited in the storage composition through sputtering, chemical vapor deposition from a solution or the like. In one embodiment, the catalyst composition may completely cover about 1 to about 100% surface area of the total surface area of the storage composition. In one embodiment, the catalyst composition may cover about 5 to about 90% surface area of the total surface area of the storage composition. In other embodiments, the catalyst composition may cover about 10 to about 75% surface area of the total surface area of the storage composition. In another embodiment, the catalyst composition may cover about 15 to about 50% of the surface area of the total composition of the storage composition.

촉매 조성물이 저장 조성물의 표면적의 100%를 덮지 않는 경우, 촉매 조성물은 단리된 미립자로서 저장 조성물의 표면에 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 입자의 모양에는 특별한 제한이 없다. 예컨대 구형, 불규칙형, 판형 또는 휘스커형(whisker) 등일 수 있다. 쌍봉형(bimodal) 또는 보다 높은 입자 크기 분포가 또한 사용될 수 있다. 촉매 조성물의 미립자는 약 1 내지 약 200 나노미터(nm)의 회전 반경을 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서, 촉매 조성물의 미립자는 약 3 내지 약 150 나노미터(nm)의 회전 반경을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 촉매 조성물의 미립자는 약 5 내지 약 100 나노미터(nm)의 회전 반경을 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 촉매 조성물의 미립자는 약 10 내지 약 75 나노미터(nm)의 회전 반경을 가질 수 있다. If the catalyst composition does not cover 100% of the surface area of the storage composition, it may be desirable for the catalyst composition to be disposed on the surface of the storage composition as isolated particulates. There is no particular limitation on the shape of the particles. For example spherical, irregular, plate or whiskers and the like. Bimodal or higher particle size distributions may also be used. Particulates of the catalyst composition may have a radius of rotation of about 1 to about 200 nanometers (nm). In one embodiment, the particulates of the catalyst composition may have a radius of rotation of about 3 to about 150 nanometers (nm). In other embodiments, the particulates of the catalyst composition may have a radius of rotation of about 5 to about 100 nanometers (nm). In yet another embodiment, the particulates of the catalyst composition may have a radius of rotation of about 10 to about 75 nanometers (nm).

다른 실시양태에서, 저장 조성물 위에 배치된 촉매 조성물을 갖는 저장 조성물의 나노입자 및 마이크로입자는 감압 하에 함께 융합되어 수소 저장 조성물을 형성할 수 있다. 일반적으로 저장 조성물은 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 30 내지 약 99중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 하나의 실시양태에서, 저장 조성물은 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 35 내지 약 95중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 다른 실시양태에서, 저장 조성물은 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 90중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 또 다른 실시양태에서, 저장 조성물은 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 45 내지 약 85중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. In other embodiments, nanoparticles and microparticles of a storage composition having a catalyst composition disposed over the storage composition can be fused together under reduced pressure to form a hydrogen storage composition. Generally, the storage composition is preferably present in an amount of about 30 to about 99 weight percent based on the total weight of the hydrogen storage composition. In one embodiment, the storage composition is preferably present in an amount of about 35 to about 95 weight percent based on the total weight of the hydrogen storage composition. In other embodiments, the storage composition is preferably present in an amount of about 40 to about 90 weight percent based on the total weight of the hydrogen storage composition. In another embodiment, the storage composition is preferably present in an amount of about 45 to about 85 weight percent based on the total weight of the hydrogen storage composition.

수소의 저장과 관련된 하나의 실시양태에서, 수소 저장 조성물은 수소 함유 환경에 함침된다. 분자 구조의 수소는 촉매 조성물에 의해 원자 수소로 해리되고, 저장 조성물에 저장된다. 수소는 이후 가열에 의해 수소 저장 조성물로부터 탈리된다. 수소의 저장은 어플리케이터(applicator)로 불리는 장치에서 실시될 수 있다. 어플리케이터는 수소 저장 조성물을 유지시키는 용기이다. 다른 실시양태에서, 수소 저장 조성물로 수소를 저장하는 동안, 수소는 갑압 하에 어플리케이터로 도입될 수 있거나, 또는 어플리케이터는 수소 도입 후에 가압될 수 있다. 또한, 수소 저장 조성물은, 수소 저장 조성물로의 수소의 균일한 저장을 수득하기 위해 저장 공정 동안 교반될 수 있다. 일반적으로 수소의 저장이 발열 반응이기 때문에, 어플리케이터는 수소를 저장하는 동안 필요한 경우 물, 액체 질소, 액체 이산화 탄소 또는 공기로 냉각될 수 있다. In one embodiment involving the storage of hydrogen, the hydrogen storage composition is impregnated in a hydrogen containing environment. Hydrogen in molecular structure is dissociated into atomic hydrogen by the catalyst composition and stored in the storage composition. Hydrogen is then released from the hydrogen storage composition by heating. The storage of hydrogen can be carried out in a device called an applicator. The applicator is a container for holding the hydrogen storage composition. In other embodiments, while storing hydrogen in the hydrogen storage composition, hydrogen may be introduced into the applicator under reduced pressure, or the applicator may be pressurized after hydrogen introduction. In addition, the hydrogen storage composition may be stirred during the storage process to obtain uniform storage of hydrogen into the hydrogen storage composition. Since storage of hydrogen is generally an exothermic reaction, the applicator can be cooled with water, liquid nitrogen, liquid carbon dioxide, or air as needed during storage of hydrogen.

전술된 바와 같이, 라디오 주파수 및 마이크로파 주파수가 수소 저장 조성물로부터의 수소의 저장 뿐만 아니라 회수를 촉진시키는데 사용될 수 있다. 수소 저장 조성물에 존재하는 쌍극자와 조사의 커플링이 수소의 저장 및 회수를 촉진시키기 위해 사용된다. 하나의 실시양태에서, 마이크로파 및 라디오파 조사의 주파수는 조사와 수소 저장 조성물의 쌍극자 사이에서의 효과적 커플링을 성취하기 위해 변할 수 있다. 이런 커플링은 수소의 저장 및/또는 방출을 효과적으로 촉진시킬 수 있다. 다른 실시양태에서, 마이크로파 및 라디오파 조사의 주파수는 수소의 저장 및/또는 방출을 효과적으로 촉진시키기 위해 수소 저장 조성물의 온도와 함께 변할 수 있다. As mentioned above, radio and microwave frequencies can be used to facilitate the recovery as well as the storage of hydrogen from the hydrogen storage composition. Coupling of dipoles and radiation present in the hydrogen storage composition is used to facilitate storage and recovery of hydrogen. In one embodiment, the frequencies of microwave and radio wave irradiation can be varied to achieve effective coupling between the radiation and the dipole of the hydrogen storage composition. Such coupling can effectively promote the storage and / or release of hydrogen. In other embodiments, the frequencies of microwave and radio wave irradiation can be varied with the temperature of the hydrogen storage composition to effectively promote storage and / or release of hydrogen.

하나의 실시양태에서, 수소 저장 조성물이 전자기장에 위치되는 경우, 조성물에 의해 흡수되는 전력은 다음의 수학식 VI로 기술된다:In one embodiment, when the hydrogen storage composition is located in the electromagnetic field, the power absorbed by the composition is described by the following formula VI:

Figure 112006024825102-PCT00001
Figure 112006024825102-PCT00001

상기 식에서,Where

P는 단위 부피 당 흡수된 전력이고, ω는 2πf(이때, f는 인가된 주파수이다)이고, ε0은 자유 공간의 유전율이고, ε"r은 물질의 유전 손실 인자이고, E는 국부적으로 인가된 전기장이다. 수학식 VI로부터, 흡수된 전력은 유전 손실 인자에 직접 의존한다. 유전 손실 인자는 다른 인자들 중에서 수소 저장 조성물에 존재하는 다양한 성분들의 쌍극자 모멘트, 온도 및 조사의 주파수와 같은 많은 인자에 의존한다. P is the power absorbed per unit volume, ω is 2πf (where f is the applied frequency), ε 0 is the permittivity of free space, ε ″ r is the dielectric loss factor of the material, and E is applied locally From Equation VI, the absorbed power directly depends on the dielectric loss factor, which, among other factors, has many factors such as the dipole moment, temperature and frequency of irradiation of the various components present in the hydrogen storage composition. Depends on

하나의 실시양태에서, 수학식 VI의 이용에서, 수소 저장 조성물에서의 유전 손실 인자는 수소 저장 조성물에서 수소의 저장 및/또는 방출을 촉진시키는 것이 바람직하도록 조정 또는 최적화될 수 있다. 다른 실시양태에서, 제 1 환경에서의 제 1 주파수(마이크로파 또는 라디오파 범위에서의)가 수소 저장 조성물에서 수소의 저장을 촉진시키기 위해 사용될 수 있는 반면, 제 2 환경(또는 제 1 환경)에서의 제 2 주파수는 수소 저장 조성물에서 수소의 회수를 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 본원에서 정의된 환경은 수소 저장 조성물이 라디오 주파수 조사 및/또는 마이크로파 조사와 커플링되는 경우에 수소의 저장 및/또는 회수를 촉진시키는 수소 저장 조성물 뿐만 아니라 조성물에 함유된 임의의 제제를 일컫는다. 이런 제제의 예는 라디오 주파수 조사 및/또는 마이크로파 조사로 처리 시에 가열될 수 있는 쌍극자를 갖는 물질이다. 이런 물질의 예는 물, 알콜, 다이메틸폼아미드, 아세톤, 탄소, 규소 카바이드 등 또는 전술된 제제 중 하나 이상을 포함하는 조합물이다. In one embodiment, in the use of Equation VI, the dielectric loss factor in the hydrogen storage composition may be adjusted or optimized to desirably facilitate the storage and / or release of hydrogen in the hydrogen storage composition. In other embodiments, the first frequency (in the microwave or radio wave range) in the first environment may be used to facilitate storage of hydrogen in the hydrogen storage composition, while in the second environment (or the first environment) The second frequency can be used to promote recovery of hydrogen in the hydrogen storage composition. The environment defined herein refers to any formulation contained in the composition as well as the hydrogen storage composition that promotes storage and / or recovery of hydrogen when the hydrogen storage composition is coupled with radio frequency radiation and / or microwave radiation. Examples of such agents are materials having dipoles that can be heated upon treatment with radio frequency radiation and / or microwave radiation. Examples of such materials are water, alcohols, dimethylformamide, acetone, carbon, silicon carbide, and the like or combinations comprising one or more of the foregoing agents.

일반적으로, 라디오파가 수소 저장 조성물에 의한 수소의 저장 및/또는 탈리를 수행하기 위해 사용되는 경우, 흡수 및/탈리에서 우수한 균일성 및 현저한 속도가 가능해진다. 그러나, 마이크로파가 사용되는 경우, 기계적 교반이 수소 저장 조성물에 의한 균일한 수소의 흡수 및/탈리를 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 마이크로파에 의한 비균일 가열은 열 이탈을 생기게 할 수 있고, 이는 수소 저장 조성물의 바람직하지 못한 소결을 가져올 수 있다. 전자기 스펙트럼 내에서의 상이한 주파수가 수소 저장 조성물에서 수소의 저장 및 회수를 동시에 또는 순차적으로 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 수소를 저장시키기 위해, 수소를 함유하는 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 것이 바람직할 수 있다. 다른 실시양태에서, 수소의 저장에 있어서, 수소의 저장은 수소 저장 조성물을 방금 형성된 수소에 노출시킴에 의해 일어날 수 있다. 예컨대, 수소 저장 조성물은 주어진 시간 동안 라디오 주파수파를 통해 먼저 조사된 후, 수소 저장 또는 회수 공정 동안 마이크로파 주파수에서 조사될 수 있다. 다르게는, 수소의 저장 및/또는 회수 동안 라디오 주파수 뿐만 아니라 마이크로파 주파수 모두에 수소 저장 조성물을 동시에 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 라디오 주파수 범위 또는 마이크로파 주파수 범위, 또는 이들 모두의 범위 내의 몇몇 상이한 주파수가 수소 저장 조성물에서 수소의 저장 및 회수를 촉진시키기 위해 순차적으로 또는 동시에 사용될 수 있는 것이 또한 계획된다. In general, when radio waves are used to perform storage and / or desorption of hydrogen by the hydrogen storage composition, good uniformity and significant speed in absorption and / or desorption are possible. However, when microwaves are used, mechanical agitation can be used to promote uniform absorption and / or desorption of hydrogen by the hydrogen storage composition. Non-uniform heating by microwaves can lead to heat release, which can lead to undesirable sintering of the hydrogen storage composition. Different frequencies within the electromagnetic spectrum can be used to promote the storage and recovery of hydrogen in the hydrogen storage composition simultaneously or sequentially. In one embodiment, to store hydrogen, it may be desirable to contact the hydrogen storage composition with a gas mixture containing hydrogen. In other embodiments, for the storage of hydrogen, the storage of hydrogen can occur by exposing the hydrogen storage composition to the hydrogen just formed. For example, the hydrogen storage composition may be first irradiated over a radio frequency wave for a given time and then at a microwave frequency during the hydrogen storage or recovery process. Alternatively, it may be desirable to simultaneously treat the hydrogen storage composition at both the radio frequency as well as the microwave frequency during storage and / or recovery of hydrogen. It is also contemplated that several different frequencies within the radio frequency range or microwave frequency range, or both, may be used sequentially or simultaneously to facilitate storage and recovery of hydrogen in the hydrogen storage composition.

하나의 실시양태에서, 수소의 저장 및 회수 방법은, 수소를 포함하는 제 1 가스 혼합물에 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 제 1 주파수를 갖는 라디오 주파수 조사 또는 마이크로파 조사를 통해 수소 저장 조성물로의 수소의 흡수, 흡착 또는 화학흡착을 촉진시키는데 효과량으로 수소 저장 조성물을 조사시키는 단계; 수소의 제 2 농도의 수소를 포함하는 제 2 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 및 제 2 주파수를 갖는 라디오 주파수 조사 또는 마이크로파 조사를 통해 수소 저장 조성물로부터의 수소의 탈리를 촉진시키는데 효과량으로 수소 저장 조성물을 조사시키는 단계를 포함한다. In one embodiment, a method of storing and recovering hydrogen comprises contacting a hydrogen storage composition to a first gas mixture comprising hydrogen; Irradiating the hydrogen storage composition in an amount effective to promote absorption, adsorption, or chemisorption of hydrogen into the hydrogen storage composition via radio frequency irradiation or microwave irradiation having a first frequency; Contacting the hydrogen storage composition with a second gas mixture comprising hydrogen at a second concentration of hydrogen; And irradiating the hydrogen storage composition in an amount effective to promote desorption of hydrogen from the hydrogen storage composition via radio frequency irradiation or microwave irradiation having a second frequency.

하나의 실시양태에서, 제 1 주파수는 제 2 주파수와 동일하지 않지만, 제 2 주파수보다 크거나 작다. 하나의 실시양태에서, 라디오 주파수가 수소 저장 조성물에서의 수소의 저장을 촉진시키기 위해 사용될 수 있는 반면, 마이크로파 주파수는 수소 저장 조성물로부터의 수소의 회수를 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 마이크로파 주파수가 수소 저장 조성물에서의 수소의 저장을 촉진시키기 위해 사용될 수 있는 반면, 라디오 주파수는 수소 저장 조성물로부터의 수소의 회수를 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 제 1 주파수는 제 2 주파수와 동일하다. In one embodiment, the first frequency is not the same as the second frequency, but greater or less than the second frequency. In one embodiment, radio frequencies may be used to promote storage of hydrogen in the hydrogen storage composition, while microwave frequencies may be used to promote recovery of hydrogen from the hydrogen storage composition. In other embodiments, microwave frequencies may be used to promote storage of hydrogen in the hydrogen storage composition, while radio frequencies may be used to promote recovery of hydrogen from the hydrogen storage composition. In other embodiments, the first frequency is the same as the second frequency.

또 다른 실시양태에서, 수소 저장 조성물이 함침되는 수소의 제 1 농도는 수소 저장 조성물이 함침되는 수소의 제 2 농도보다 크다. 예시적 실시양태에서, 제 2 농도의 수소를 포함하는 환경과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 공정은 수소 저장이 일어나는 제 1 위치로부터 수소 회수가 일어나는 제 2 위치로의 수소 저장 조성물의 물리적 이동을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 제 1 위치는 제 2 위치와 동일할 수 있다. 예시적 실시양태에서, 제 1 위치는 도 9에 도시된 바와 같은 수소 저장 조성물 생성 반응기일 수 있지만, 반면에 제 2 위치는 수소 생성 반응기일 수 있다. 전술된 바와 같이, 수소 저장 조성물에 저장되는 수소는, 수소를 포함하는 가스 혼합물에 존재할 수 있거나, 다른 가스와 혼합됨이 없이 수소 저장 조성물에서 형성되어 직접 저장될 수 있다. In another embodiment, the first concentration of hydrogen impregnated with the hydrogen storage composition is greater than the second concentration of hydrogen impregnated with the hydrogen storage composition. In an exemplary embodiment, the process of contacting the hydrogen storage composition with an environment comprising a second concentration of hydrogen may comprise physical transfer of the hydrogen storage composition from a first location where hydrogen storage occurs to a second location where hydrogen recovery occurs. Can be. In other embodiments, the first position may be the same as the second position. In an exemplary embodiment, the first location may be a hydrogen storage composition production reactor as shown in FIG. 9, while the second location may be a hydrogen production reactor. As described above, the hydrogen stored in the hydrogen storage composition may be present in a gas mixture comprising hydrogen, or may be formed and stored directly in the hydrogen storage composition without mixing with other gases.

전자기 조사를 방출하기 위한 에너지 생성기는 연속 파 또는 펄스 파 생성기 모두일 수 있고, 이들 유형의 생성기 중 하나가 수소 저장 및 수소 생성 공정에 사용될 수 있다. The energy generator for emitting electromagnetic radiation can be both a continuous wave or a pulse wave generator, and one of these types of generators can be used for hydrogen storage and hydrogen generation processes.

하나의 실시양태에서, 전자기 조사의 조합된 공급원은 수소의 흡수 및 탈리를 촉진시키기 위해 이용될 수 있다. 이런 공급원은 마이크로파 및/또는 라디오 주파수 범위 내에 있을 수 있거나, 또는 필요한 경우 전술된 범위 밖에 있을 수 있다. 하나의 예시적 실시양태에서, 마이크로파 및 라디오 주파수 조사 외에, 또한 다른 형태의 전자기 에너지, 예컨대 적외선 조사, 자외선 조사, X-선 조사가 필요한 경우 사용될 수 있다. In one embodiment, a combined source of electromagnetic radiation can be used to promote the uptake and desorption of hydrogen. Such a source may be within the microwave and / or radio frequency range, or may be outside the range described above if necessary. In one exemplary embodiment, in addition to microwave and radio frequency radiation, it can also be used when other forms of electromagnetic energy such as infrared radiation, ultraviolet radiation, X-ray radiation are required.

전자기 조사의 조합 공급원(즉, 라디오파 및 마이크로파)을 사용하여 수소 저장 조성물에 수소의 저장 및 회수를 촉진시키는 것 외에, 전자기 조사로부터 유도된 에너지를 다른 형태의 열 에너지, 예컨대 가스 연소 또는 전기적으로 가열된 오븐 또는 노에서 유도된 가열로 보충하는 것이 바람직할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 수소 저장 조성물은 라디오 주파수 또는 마이크로파 조사로부터 유도된 에너지와 함께 대류 및/또는 전도 가열을 사용하여 가열될 수 있다. 이런 경우에서, 다른 형태의 가열이 임의로 미리설정된 목적하는 온도로 수소 저장 조성물을 가열하기 위해 사용될 수 있지만, 온도에서의 추가적 증가는 마이크로파 및 라디오파 조사와 커플링을 통해 수득될 수 있다. 대류와 같은 수법에 의한 통상적 가열이 단독으로 사용되는 경우, 외부 표면 또는 외피 온도가 내부 또는 중심 온도보다 높은 온도 구배가 보통 가열된 물질에 존재한다. 이런 효과는 보통 '외피-중심(skin-core)' 효과로 불리고, 수소 저장 조성물 내에 화학적 또는 물리적 구배를 발생시킨다. 따라서, 대류 또는 전도에 의한 가열 뿐만 아니라 마이크로파 및/또는 라디오 주파수 가열의 조합은 온도 균일성을 증진시키기 위해 유용하게 사용될 수 있으므로, 수소 저장 조성물 내에서의 화학적 농도 구배 또는 물리적 성질 구배를 감소시킨다. In addition to using a combination of sources of electromagnetic radiation (ie, radio and microwave) to facilitate storage and recovery of hydrogen in the hydrogen storage composition, the energy derived from electromagnetic radiation can be converted into other forms of thermal energy such as gas combustion or electrical It may be desirable to supplement with heating induced in a heated oven or furnace. In one embodiment, the hydrogen storage composition may be heated using convective and / or conductive heating with energy derived from radio frequency or microwave radiation. In this case, other forms of heating may be used to heat the hydrogen storage composition to a predetermined desired temperature, but additional increases in temperature can be obtained through microwave and radio wave irradiation and coupling. When conventional heating by a technique such as convection is used alone, a temperature gradient where the outer surface or skin temperature is higher than the inner or central temperature is usually present in the heated material. This effect is commonly referred to as the 'skin-core' effect and generates chemical or physical gradients in the hydrogen storage composition. Thus, combinations of microwave and / or radio frequency heating as well as heating by convection or conduction can be usefully used to enhance temperature uniformity, thereby reducing chemical concentration gradients or physical property gradients in the hydrogen storage composition.

일반적으로, 약 10 킬로헤르츠(kHz) 내지 약 300 메가헤르츠(MHz)의 라디오 주파수가 수소의 저장 및 회수를 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 약 1 MHz 내지 약 250 MHz의 주파수가 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 약 50 내지 약 225 MHz의 주파수가 수소의 저장 및 회수를 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. In general, radio frequencies of about 10 kilohertz (kHz) to about 300 megahertz (MHz) may be used to facilitate storage and recovery of hydrogen. In one embodiment, a frequency of about 1 MHz to about 250 MHz can be used. In other embodiments, a frequency of about 50 to about 225 MHz may be used to facilitate storage and recovery of hydrogen.

또한, 약 300 MHz 내지 약 300 기가헤르츠(GHz)의 마이크로파 주파수가 수소의 저장 및 회수를 촉진시키기 위해 효과적으로 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 약 400 MHz 내지 약 280 GHz의 주파수가 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 약 600 MHz 내지 약 260 GHz의 주파수가 수소의 저장 및 회수를 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 약 750 MHz 내지 약 250 GHz의 주파수가 수소의 저장 및 회수를 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 마이크로파 조사 및 라디오 주파수 조사 모두의 주파수는 수소의 흡수, 흡착, 화학흡착 또는 탈리를 촉진시키도록 변조(tune)될 수 있다. 일반적으로, 수소 저장 조성물로 전달되는 전자기 에너지는 어떠한 소결 없이도 저장할 수 있는 데에 일반적으로 충분하다. 이런 에너지는 약 0.001 와트/그램 내지 약 1,000 와트/그램의 수소 저장 조성물일 수 있다. 주파수는 수소의 흡수, 흡착, 화학흡착 또는 탈리를 촉진시키도록 변조 될 수 있다. In addition, microwave frequencies of about 300 MHz to about 300 gigahertz (GHz) can be effectively used to facilitate storage and recovery of hydrogen. In one embodiment, a frequency of about 400 MHz to about 280 GHz may be used. In other embodiments, frequencies of about 600 MHz to about 260 GHz can be used to facilitate storage and recovery of hydrogen. In another embodiment, frequencies of about 750 MHz to about 250 GHz can be used to facilitate storage and recovery of hydrogen. The frequencies of both microwave irradiation and radio frequency irradiation can be tuned to promote the absorption, adsorption, chemisorption or desorption of hydrogen. In general, the electromagnetic energy delivered to the hydrogen storage composition is generally sufficient to be able to be stored without any sintering. Such energy may be from about 0.001 watts / gram to about 1,000 watts / gram of hydrogen storage composition. The frequency can be modulated to promote hydrogen absorption, adsorption, chemisorption or desorption.

하나의 실시양태에서, 수소 저장 조성물로 수소를 저장하는 동안, 수소 저장 조성물이 어플리케이터에서 목적하는 위치에 위치된 후에 라디오 주파수 또는 마이크로파 에너지는 어플리케이터 또는 도파기(waveguide)로 도입될 수 있다. 수소 가스는 이후 어플리케이터로 도입될 수 있다. 수소는 가압 하에 임의적으로 어플리케이터로 도입될 수 있고, 어플리케이터는 수소의 도입 후에 임의적으로 가압될 수 있다. 수소의 도입 후 어플리케이터의 압력은 일반적으로 약 1 kg/cm2 내지 약 100 kg/cm2에서 유지된다. 어플리케이터의 예시적 압력 값은 약 30 kg/cm2이다. In one embodiment, during storage of hydrogen in the hydrogen storage composition, radio frequency or microwave energy may be introduced into the applicator or waveguide after the hydrogen storage composition is positioned at the desired location in the applicator. Hydrogen gas may then be introduced into the applicator. Hydrogen may optionally be introduced into the applicator under pressure, and the applicator may optionally be pressurized after the introduction of hydrogen. The pressure of the applicator after the introduction of hydrogen is generally maintained at about 1 kg / cm 2 to about 100 kg / cm 2 . An exemplary pressure value of the applicator is about 30 kg / cm 2 .

수소는 저장 공정을 촉진시키기 위해 다른 비반응성 가스와 함께 어플리케이터로 도입될 수 있다. 이런 수소와 다른 가스와의 조합을 가스 혼합물로서 일컫는다. 예시적인 비반응성 가스는 불활성 가스이다. 다른 가스가 수소와 함께 도입되는 경우, 수소 함량은 가스 혼합물의 총 중량을 기준으로 일반적으로 약 50 내지 약 99중량%이다. Hydrogen can be introduced into the applicator along with other non-reactive gases to facilitate the storage process. This combination of hydrogen and other gases is referred to as a gas mixture. Exemplary non-reactive gases are inert gases. When other gases are introduced with hydrogen, the hydrogen content is generally about 50 to about 99 weight percent based on the total weight of the gas mixture.

라디오 주파수 조사 또는 마이크로파 조사는 연소 파의 형태 또는 펄스 파의 형태로 어플리케이터에 인가될 수 있다. 또한, 수소 저장 조성물은 저장 공정 동안 교반되어 조성물로의 수소의 균일한 저장을 수득할 수 있다. 수소의 저장이 일반적으로 발열 반응이기 때문에, 수소를 저장하는 동안, 어플리케이터는 필요한 경우 물, 액체 질소, 액체 이산화 탄소 또는 공기로 냉각될 수 있다. Radio frequency radiation or microwave radiation may be applied to the applicator in the form of combustion waves or pulse waves. In addition, the hydrogen storage composition can be stirred during the storage process to obtain uniform storage of hydrogen into the composition. Since storage of hydrogen is generally an exothermic reaction, during storage of hydrogen, the applicator can be cooled with water, liquid nitrogen, liquid carbon dioxide, or air if necessary.

수소를 회수하는 동안, 열이 수소 저장 조성물로 공급되어 수소를 생성할 수 있다. 그러므로, 라디오 주파수 조사 및 마이크로파 조사가 수소 저장 조성물을 가열하기 위해 인가될 수 있다. 조성물의 가열은 대류 가열 및 라디오 주파수 조사 및/또는 마이크로파 주파수 조사의 조합에 의해 성취될 수 있다. 수소를 회수하는 동안, 어플리케이터의 압력은 임의적으로 낮아질 수 있다. 수소를 회수하는 동안, 어플리케이터의 압력은 약 1 내지 약 300 밀리미터의 수은(mm of Hg)이다. During hydrogen recovery, heat may be supplied to the hydrogen storage composition to produce hydrogen. Therefore, radio frequency radiation and microwave radiation can be applied to heat the hydrogen storage composition. Heating of the composition may be accomplished by a combination of convective heating and radio frequency irradiation and / or microwave frequency irradiation. While recovering hydrogen, the pressure of the applicator can be arbitrarily lowered. During hydrogen recovery, the applicator pressure is about 1 to about 300 millimeters of mercury (mm of Hg).

수소 저장 조성물과 라디오 주파수 파(라디오파) 및/또는 마이크로파를 사용함에 의해 수소를 생성 및 저장하는 하나의 예시적인 방법에서, 도 9에 도시된 시스템은 수소 생성 반응기(제 2 위치에서의 제 2 어플리케이터)의 상류에 있으며 이와 유체 교류하는 임의적인 수소 저장 조성물 반응기(제 1 위치에서의 제 1 어플리케이터)를 포함한다. 전술된 바와 같이, 필요한 경우, 제 1 어플리케이터는 제 2 어플리케이터와 상이할 수 있고, 제 1 위치는 제 2 위치와 상이할 수 있다. 다른 실시양태에서, 제 1 어플리케이터는 제 2 어플리케이터와 동일할 수 있고, 제 1 위치는 제 2 위치와 동일할 수 있다. 수소 저장 조성물 반응기는, 수소 생성 반응기에서 수소를 생성하기 위해 사용되는 수소 저장 조성물을 재생성하기 위해 라디오파 및/또는 마이크로파를 사용한다. 수소 저장 조성물은 필요한 경우 슬러리 형태일 수 있다. In one exemplary method of generating and storing hydrogen by using a hydrogen storage composition and radio frequency waves (radio waves) and / or microwaves, the system shown in FIG. 9 is a hydrogen generation reactor (a second at a second location). An optional hydrogen storage composition reactor (first applicator in a first location) upstream of and in fluid communication with the applicator). As described above, if desired, the first applicator may be different from the second applicator, and the first position may be different from the second position. In other embodiments, the first applicator can be the same as the second applicator and the first position can be the same as the second position. The hydrogen storage composition reactor uses radio waves and / or microwaves to regenerate the hydrogen storage composition used to generate hydrogen in the hydrogen production reactor. The hydrogen storage composition may be in the form of a slurry if necessary.

수소 생성 반응기에서 수소 저장 조성물의 적어도 일부는 수소 저장 조성물로부터 수소를 회수하는데 사용된다. 수소 저장 조성물이 수소를 방출하는 경우, 이를 수소 저장 조성물을 소비한다라고 일컫는다. 수소 생성 반응기는 수소를 생성하기 위해 라디오 파 및/또는 마이크로파를 사용한다. 또한 수소 생성 반응기는 수소 생성의 목적으로 수소 저장 조성물을 가열하는 마이크로파 및 라디오파 외에 대류 가열, 전도 가열, PEM 연료 전지 배기 열 등을 사용할 수 있다. 또한, 수소 생성 반응기는 임의적인 건조 및 분리 반응기의 상류에 있으며 이와 유체 교류하고, 소비된 수소 저장 조성물은 임의적으로 건조 및 분리 반응기로 이동된다. 수소 생성 반응기에서 생성된 소비된 수소 저장 조성물의 적어도 일부는 건조 및 분리 반응기로 임의적으로 재순환된다. 임의적으로 수소 생성 반응기는 물을 공급받는다. 임의적인 건조 및 분리 반응기는 물과 같은 임의의 재사용가능한 유체를 소비된 수소 저장 조성물로부터 분리하고, 임의적인 수소 저장 조성물 반응기로 유체를 재순환시킨다. 수소 저장 조성물은 이후 재순환된 캐리어 액체와의 혼합 및 재생성을 위해 수소 저장 조성물 반응기로 재순환된다. 수소 저장 조성물 외에, 다른 물질, 예컨대 탄소, 알라네이트 등이 수소 생성 반응기에서 수소를 생성하기 위해 사용될 수 있다. At least a portion of the hydrogen storage composition in the hydrogen generation reactor is used to recover hydrogen from the hydrogen storage composition. When a hydrogen storage composition releases hydrogen, it is said to consume a hydrogen storage composition. Hydrogen generation reactors use radio waves and / or microwaves to produce hydrogen. The hydrogen generation reactor may also use convection heating, conduction heating, PEM fuel cell exhaust heat, etc., in addition to microwaves and radio waves for heating the hydrogen storage composition for the purpose of hydrogen generation. In addition, the hydrogen generation reactor is upstream of and in fluid communication with the optional drying and separation reactor, and the spent hydrogen storage composition is optionally transferred to the drying and separation reactor. At least a portion of the spent hydrogen storage composition produced in the hydrogen generation reactor is optionally recycled to the drying and separation reactor. Optionally, the hydrogen generation reactor is supplied with water. The optional drying and separation reactor separates any reusable fluid, such as water, from the spent hydrogen storage composition and recycles the fluid to the optional hydrogen storage composition reactor. The hydrogen storage composition is then recycled to the hydrogen storage composition reactor for mixing and regeneration with the recycled carrier liquid. In addition to the hydrogen storage composition, other materials, such as carbon, alanate, and the like, can be used to generate hydrogen in the hydrogen generation reactor.

하나의 실시양태에서, 수소 저장 조성물은 수소를 포함하는 가스의 혼합물로 이를 처리함에 의해 수소화될 수 있다. 전술된 바와 같이, 일반적으로 수소 저장 조성물은 수소를 흡수하는 동안 열을 방출한다. 수소의 탈리는 종종 열 사이클을 필요로 한다. 이런 열 사이클은 전기장을 인가함에 의해 또는 목적하는 물질에 전류를 통과시킴에 의해 수득될 수 있다. 이는 대부분의 수소화된 수소 저장 조성물이 전기적으로 전도성이기 때문에 성취될 수 있다. 이런 물질들의 저항은 수소 저장 정도에 따라 변한다. In one embodiment, the hydrogen storage composition may be hydrogenated by treating it with a mixture of gases comprising hydrogen. As mentioned above, hydrogen storage compositions generally release heat while absorbing hydrogen. Desorption of hydrogen often requires a thermal cycle. This thermal cycle can be obtained by applying an electric field or by passing a current through the desired material. This can be accomplished because most hydrogenated hydrogen storage compositions are electrically conductive. The resistance of these materials varies with the extent of hydrogen storage.

하나의 실시양태에서, 저장된 수소의 탈리는 전자기장의 사용에 의해 촉진될 수 있다. 마이크로파 에너지는 수소화된 수소 저장 조성물 또는 수소화된 수소 저장 조성물과 혼합된 적당한 매질, 예컨대 물, 알콜 등에 직접 인가되어, 전체 시스템의 가열 없이 제어된 조건 하에 수소의 국부적 방출을 가능케 할 수 있다. 이런 방법은 높은 효율의 탈리를 제공하되, 이는 일반적으로 전도 및/또는 대류에 의한 가열 때문에 성취된 온도보다 낮은 온도에서 일어난다. 이런 현상은 마이크로파에 의한 수소 저장 조성물에서의 결합의 국부적 여기 때문에 일어난다. 탈리는 상이한 두가지 방법에 의해 실시될 수 있다. 이들 중 첫 번째 방법은 전체 수소 함량의 방출을 성취하기 위해 마이크로파를 사용하는 것을 포함한다. 두 번째 방법은 이후에 보다 낮은 온도에서의 전도 및/또는 대류 가열에 의해 및 공정의 개시로부터 단지 전도 및/또는 대류 열에 의해 가열되는 경우 보다 훨씬 용이한 방식으로 계속될 수 있는 탈리 공정을 단지 개시하기 위해 마이크로파 처리를 이용하는 것을 포함한다. In one embodiment, desorption of stored hydrogen can be facilitated by the use of an electromagnetic field. Microwave energy may be directly applied to the hydrogenated hydrogen storage composition or a suitable medium mixed with the hydrogenated hydrogen storage composition, such as water, alcohol, or the like, to enable local release of hydrogen under controlled conditions without heating the entire system. This method provides for high efficiency desorption, which generally occurs at temperatures lower than the temperatures achieved due to conduction and / or heating by convection. This phenomenon occurs because of the local excitation of the bonds in the hydrogen storage composition by microwaves. Desorption can be carried out by two different methods. The first of these involves the use of microwaves to achieve the release of the total hydrogen content. The second method only initiates the desorption process which can then be continued in a much easier manner than when heated by conduction and / or convective heating at lower temperatures and only by conduction and / or convective heat from the start of the process. And using microwave processing to accomplish this.

또 다른 실시양태에서, 수소 탈리는 수소 저장 조성물에 삽입된 전기 저항에 의해 발생되는 열에 의해 유도될 수 있다. 저항으로 흐르는 전류 에너지는 줄(Joule) 효과에 의해 열로 전환된다. 전류 흐름에 의해 국부적으로 생성된 열의 양은 열점(hot spot)을 갖는 압축 분말 실리사이드 물질의 경우에서 특히 높은데, 이 경우 열점은 저항률이 매우 높은 분말 입자 사이의 전류 경로에서 발생된다. 극한 경우에서, 분말 접합이 열점에서 발생될 수 있다. 그러므로, 열 파라미터는 소결 또는 분말 접합을 방지하도록 적절하게 조정되어야 한다. 공정의 조건에 따라, 수소 저장 조성물은 직접적으로 가열될 수 있거나, 전술된 다중 저항의 사용에 의해 가열될 수 있다. In another embodiment, hydrogen desorption can be induced by heat generated by electrical resistance embedded in the hydrogen storage composition. The current energy flowing to the resistor is converted to heat by the Joule effect. The amount of heat generated locally by the current flow is particularly high in the case of compressed powder silicide materials with hot spots, in which case the hot spots are generated in the current path between powder particles with a very high resistivity. In extreme cases, powder bonding may occur at hot spots. Therefore, the thermal parameters must be properly adjusted to prevent sintering or powder bonding. Depending on the conditions of the process, the hydrogen storage composition may be heated directly or may be heated by the use of multiple resistors described above.

또 다른 실시양태에서, 수소 흡수 및 탈리는, 보다 빨리 수소 방출을 위한 수소화된 화합물로 열을 전도하기 위해 보다 높은 열 전도도를 갖는 적당한 양의 다른 화학 조성물과 미세 입자의 수소 저장 조성물을 혼합시킴에 의해 성취된다. 또 다른 실시양태에서, 수소 탈리는 수소화된 수소 저장 조성물을 가열하기 위해 양성자 교환 막(PEM) 연료 전지로부터 방출된 배기 열을 사용함에 의해 성취된다. In another embodiment, the hydrogen uptake and desorption mixes the fine particle hydrogen storage composition with an appropriate amount of another chemical composition having a higher thermal conductivity to conduct heat to the hydrogenated compound for faster hydrogen release. Is achieved by In another embodiment, hydrogen desorption is accomplished by using exhaust heat released from a proton exchange membrane (PEM) fuel cell to heat the hydrogenated hydrogen storage composition.

또 다른 실시양태에서, 티탄, 바나듐, 지르코늄, 이트륨, 란탄, 니켈, 망간, 코발트, 규소, 갈륨, 게르마늄 및 란탄계로부터의 원소를 포함하는 도판트가 첨가되어 수소의 탈리를 촉매화할 수 있다. 도판트는 수소의 저장 이전에 총 수소 저장 조성물의 약 20중량% 이하의 양으로 첨가될 수 있다. 일반적으로 총 수소 저장 조성물의 약 15중량% 이하의 양으로 도판트를 첨가하는 것이 바람직하다. 하나의 실시양태에서, 도판트는 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 양으로 첨가될 수 있는 반면, 다른 실시양태에서, 도판트는 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5중량% 이하의 양으로 첨가될 수 있다. In another embodiment, dopants comprising elements from titanium, vanadium, zirconium, yttrium, lanthanum, nickel, manganese, cobalt, silicon, gallium, germanium and lanthanides can be added to catalyze the desorption of hydrogen. The dopant may be added in an amount up to about 20% by weight of the total hydrogen storage composition prior to storage of hydrogen. Generally, it is desirable to add the dopant in an amount up to about 15% by weight of the total hydrogen storage composition. In one embodiment, the dopant may be added in an amount up to about 10 weight percent based on the total weight of the hydrogen storage composition, while in other embodiments the dopant is about 5 weight based on the total weight of the hydrogen storage composition. It may be added in an amount of up to%.

실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드로부터 탈리된 수소는 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 8중량%일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 탈리된 수소는 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 4중량% 이상이다. 다른 실시양태에서, 탈리된 수소는 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5중량% 이상이다. 또 다른 실시양태에서, 탈리된 수소는 수소 저장 조성물의 총 중량을 기준으로 약 6중량% 이상이다. Hydrogen released from silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide, boronide or carbide is about 1 to about 8 weight based on the total weight of the hydrogen storage composition May be%. In one embodiment, the desorbed hydrogen is at least about 4% by weight based on the total weight of the hydrogen storage composition. In other embodiments, the desorbed hydrogen is at least about 5% by weight based on the total weight of the hydrogen storage composition. In yet another embodiment, the desorbed hydrogen is at least about 6% by weight based on the total weight of the hydrogen storage composition.

전술된 바와 같이, 경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드의 수소 흡수 및 탈리 확률을 측정하는 조합 방법은 신속하고 효율적이다. 수소를 흡수 및 탈리하는 것으로 측정된 경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드는 에너지의 저장을 위한 연료 전지, 가스 터빈 등에서 사용될 수 있다. As described above, the combined method of measuring hydrogen absorption and desorption probability of light metal silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide, boronide or carbide is rapid and Efficient Light metal silicides, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides, borides, borocarbide, boronides or carbides measured as absorbing and desorbing hydrogen are fuel cells, gases for storage of energy It can be used in a turbine or the like.

경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드의 수소화물로부터 수소를 생성 및 저장하는 하나의 예시적 실시양태에서, 도 8에 도시된 시스템은 수소 생성 반응기의 상류에 있으며 이와 유체 교류하는 임의적인 슬러리 생성 반응기를 포함한다. 슬러리 생성 반응기는 수소 생성 반응기에서 수소를 생성하기 위해 사용되는 금속 수소화물 슬러리를 재생성시킨다. 수소 생성 반응기에서의 금속 수소화물의 적어도 일부는 경금속 수소화물로부터 수소를 회수하는 동안 금속 하이드록사이드로 산화된다. 수소 생성 반응기는 수소의 생성을 위한 수소화물을 가열하기 위해 전자기 조사, 대류 가열, PEM 연료 전지 배기 열 등을 사용한다. 또한, 수소 생성 반응기는 임의적인 건조 및 분리 반응기의 상류에 있으며 이와 유체 교류하고, 금속 하이드록사이드는 건조 및 분리 반응기로 이동된다. 수소 생성 반응기에서 생성된 금속 하이드록사이드의 적어도 일부는 건 조 및 분리 반응기로 재순환된다. 임의적으로 수소 생성 반응기는 물을 공급받는다. 임의적인 건조 및 분리 반응기는 물과 같은 임의의 재사용가능한 유체를 금속 하이드록사이드로부터 분리하고, 임의적인 수소 저장 조성물 반응기로 유체를 재순환시킨다. 시스템은 건조 및 분리 반응기와 유체 교류하며 이것의 하류에 있는 수소화물 재순환 반응기를 또한 포함한다. 건조 및 분리 반응기로부터의 건조 금속 하이드록사이드는 수소를 포함하는 가스의 혼합물과 접촉시킴에 의해 수소화물 재순환 반응기에서 금속 수소화물로 재생성된다. 수소화물 재순환 반응기는 금속 수소화물을 재생성시키는데 효과량으로 탄소 및 산소를 공급받는다. 재생성된 금속 수소화물은 이후 재순환된 캐리어 액체와의 혼합을 위해 슬러리 생성 반응기로 재순환된다. In one exemplary embodiment of generating and storing hydrogen from a hydride of a light metal silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide, boronide or carbide, FIG. The system shown in 8 includes an optional slurry generation reactor upstream of and in fluid communication with the hydrogen production reactor. The slurry generation reactor regenerates the metal hydride slurry used to generate hydrogen in the hydrogen production reactor. At least a portion of the metal hydride in the hydrogen generation reactor is oxidized to the metal hydroxide while recovering hydrogen from the light metal hydride. Hydrogen generation reactors use electromagnetic radiation, convection heating, PEM fuel cell exhaust heat, and the like, to heat hydrides for hydrogen production. In addition, the hydrogen generation reactor is upstream of and in fluid communication with the optional drying and separation reactor, and the metal hydroxide is transferred to the drying and separation reactor. At least a portion of the metal hydroxide produced in the hydrogen generation reactor is recycled to the drying and separation reactor. Optionally, the hydrogen generation reactor is supplied with water. The optional drying and separation reactor separates any reusable fluid, such as water, from the metal hydroxide and recycles the fluid to the optional hydrogen storage composition reactor. The system also includes a hydride recycle reactor downstream of and in fluid communication with the drying and separation reactor. Dry metal hydroxides from the drying and separation reactors are regenerated as metal hydrides in the hydride recycle reactor by contacting a mixture of gases comprising hydrogen. The hydride recycle reactor is supplied with carbon and oxygen in an effective amount to regenerate the metal hydride. The regenerated metal hydride is then recycled to the slurry production reactor for mixing with the recycled carrier liquid.

촉매 조성물을 함유하는 수소 저장 시스템으로부터의 수소의 저장 및 회수에 관련된 다른 실시양태에서, 수소 저장 조성물은 먼저 도 9의 수소 저장 조성물 반응기와 같은 제 1 위치에서 제 1 농도의 수소를 포함하는 제 1 가스 혼합물과 접촉한다. 제 1 위치에서, 수소는 원자 수소로 해리되고, 저장 조성물에 저장된다. 이제 수소를 함유하는 수소 저장 조성물은 이후 도 9의 수소 생성 챔버와 같은 제 2 위치에서 제 2 농도의 수소를 포함하는 제 2 가스 혼합물과 접촉된다. 여기서 수소 저장 시스템은 수소 저장 조성물로부터 수소의 탈리를 촉진시키는데 효과적인 온도로 가열된다. 하나의 실시양태에서, 수소의 제 1 농도는 제 2 농도보다 크다. 다른 실시양태에서, 제 1 위치는 제 2 위치와 동일할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 제 1 위치는 제 2 위치와 상이할 수 있다. In other embodiments related to storage and recovery of hydrogen from a hydrogen storage system containing a catalyst composition, the hydrogen storage composition first comprises a first comprising a first concentration of hydrogen at a first location, such as the hydrogen storage composition reactor of FIG. 9. Contact with the gas mixture. In the first position, hydrogen is dissociated into atomic hydrogen and stored in the storage composition. The hydrogen storage composition which now contains hydrogen is then contacted with a second gas mixture comprising a second concentration of hydrogen at a second location, such as the hydrogen production chamber of FIG. 9. Wherein the hydrogen storage system is heated to a temperature effective to promote the desorption of hydrogen from the hydrogen storage composition. In one embodiment, the first concentration of hydrogen is greater than the second concentration. In other embodiments, the first position may be the same as the second position. In another embodiment, the first position may be different from the second position.

이런 수소 저장 및 회수 방법은 약 2,500 kg 이하의 중량을 같는 자동차와 같은 작은 차량에 장치되는 연료 전지에서 수소의 보드 회수(board recovery)에서 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 이런 수소 저장 및 회수 방법은 지상 이동수단, 예컨대 자동차, 기차 등; 수상 이동수단, 예컨대 바지선, 배, 잠수함 등; 또는 공중 이동수단 또는 우주선, 예컨대 비행기, 로켓, 우주 정거장 등에서 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 이는 주거 용도, 공장, 사무용 빌딩 등에 사용되는 전력 발전기에서 사용되는 연료 전지에서의 수소의 회수를 위해 사용될 수 있다. This hydrogen storage and recovery method can be useful for board recovery of hydrogen in fuel cells installed in small vehicles such as automobiles weighing less than about 2,500 kg. In addition, such hydrogen storage and recovery methods include land vehicles such as cars, trains, and the like; Water vehicles such as barges, ships, submarines, etc .; Or may be usefully used in aerial vehicles or spacecraft, such as airplanes, rockets, space stations, and the like. It can also be used for the recovery of hydrogen in fuel cells used in power generators used in residential applications, factories, office buildings, and the like.

본 발명이 예시적인 실시양태를 참고하여 기술되었지만, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변화가 가해질 수 있고, 본 발명의 요소를 균등물로 치환할 수 있다. 또한, 본 발명의 본질적 범위를 벗어남이 없이 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 물질에 적합하도록 많은 변형이 가해질 수 있다. 그러므로, 본 발명을 실시하는데 고려되는 최선의 방식으로서 기술된 특정 실시양태에 본 발명이 한정되지 않고, 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되는 모든 실시양태를 본 발명이 포함하는 것으로 의도된다. Although the invention has been described with reference to exemplary embodiments, various changes may be made and equivalents may be substituted for elements of the invention without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Therefore, it is intended that the present invention not be limited to the particular embodiments described as the best mode contemplated for carrying out the invention, but that all embodiments fall within the scope of the appended claims.

Claims (63)

규소, 흑연, 붕소, 붕소 카바이드, 붕소 나이트라이드, 알루미늄, 게르마늄, 규소 나이트라이드, 규소 카바이드 또는 규소 보라이드를 포함하는 기판 상에 경금속을 포함하는 반응물을 배치시키는 단계;Placing a reactant comprising a light metal on a substrate comprising silicon, graphite, boron, boron carbide, boron nitride, aluminum, germanium, silicon nitride, silicon carbide or silicon boride; 기판을 열 처리하여 둘 이상의 상을 갖는 확산 멀티플을 생성하는 단계;Thermally treating the substrate to produce a diffuse multiple having two or more phases; 수소와 확산 멀티플을 접촉시키는 단계;Contacting the hydrogen and a diffusion multiple; 임의의 수소 흡수를 검출하는 단계; 및/또는 Detecting any hydrogen uptake; And / or 임의의 수소 탈리를 검출하는 단계Detecting any hydrogen desorption 를 포함하는 조합 라이브러리를 제조하는 방법.Method of producing a combinatorial library comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 경금속이 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이고, 경금속이 기판의 홀에 배치되는 방법. Wherein the light metal is an alkali metal or an alkaline earth metal, and the light metal is disposed in a hole in the substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 경금속이 리튬, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 칼슘 또는 알루미늄이고, 경금속이 기판의 홀에 배치되는 방법. The light metal is lithium, magnesium, sodium, potassium, calcium or aluminum, and the light metal is disposed in the hole of the substrate. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 열 처리가 약 200 내지 약 2000℃의 온도에서 실시되는 방법.Wherein the heat treatment is carried out at a temperature of about 200 to about 2000 ° C. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 열 처리가, Heat treatment, 기판이 규소인 경우 약 580 내지 약 900℃의 온도에서 실시되고,If the substrate is silicon, it is carried out at a temperature of about 580 to about 900 ℃, 기판이 규소 보라이드인 경우 약 580 내지 약 1250℃의 온도에서 실시되고,When the substrate is silicon boride, it is carried out at a temperature of about 580 to about 1250 ° C., 기판이 규소 카바이드인 경우 약 580 내지 약 1250℃의 온도에서 실시되고,If the substrate is silicon carbide, it is carried out at a temperature of about 580 to about 1250 ℃, 기판이 규소 나이트라이드인 경우 약 600 내지 약 1250℃의 온도에서 실시되고,When the substrate is silicon nitride, it is carried out at a temperature of about 600 to about 1250 ° C., 기판이 알루미늄 또는 게르마늄인 경우 약 400 내지 약 600℃의 온도에서 실시되고,If the substrate is aluminum or germanium, it is carried out at a temperature of about 400 to about 600 ° C., 기판이 붕소인 경우 약 660 내지 약 1000℃의 온도에서 실시되고,If the substrate is boron is carried out at a temperature of about 660 to about 1000 ℃, 기판이 붕소 보라이드인 경우 약 660 내지 약 1250℃의 온도에서 실시되고, 또는If the substrate is boron boride is carried out at a temperature of about 660 to about 1250 ℃, or 기판이 흑연인 경우 약 500 내지 약 1000℃의 온도에서 실시되는 방법. If the substrate is graphite, the process is carried out at a temperature of about 500 to about 1000 ° C. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 하나 이상의 반응물이 기판에 배치되고, 열 처리 시에 2원 커플을 형성하는 방법. At least one reactant is disposed on the substrate and forms a binary couple upon thermal treatment. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 하나 이상의 반응물이 기판에 배치되고, 열 처리 시에 3원 트리플을 형성하는 방법. At least one reactant is disposed on the substrate and forms a ternary triple upon thermal treatment. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 둘 이상의 반응물이 기판에 배치되고, 열 처리 시에 3원 트리플을 형성하는 방법. Wherein at least two reactants are disposed on the substrate and form ternary triples upon thermal treatment. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 8, 전자 마이크로프로브 분석을 이용하여 확산 커플의 하나 이상의 상을 규명 및 분석하는 것을 추가로 포함하는 방법.And identifying and analyzing one or more phases of the diffusion couple using electronic microprobe analysis. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 9, 확산 멀티플을 슬라이싱 및 연마하는 것을 추가로 포함하는 방법.Slicing and polishing the diffusion multiple. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 10, 전자 마이크로프로브 분석법 또는 전자 후방산란 회절법에 의해 분산 멀티플을 분석하는 것을 추가로 포함하는 방법. The method further comprises analyzing the dispersion multiple by electron microprobe analysis or electron backscatter diffraction. AlSi, Ca2Si, CaSi, CaSi2, KSi, K4Si23, Li22Si5, Li13Si4, Li7Si3, Li12Si7, Mg2Si, NaSi, NaSi2, Na4Si23, AlB2, AlB12, B6Ca, B6K, B12Li, B6Li, B4Li, B3Li, B2Li, BLi, B6Li7, BLi3, MgB2, MgB4, MgB7, NaB6, NaB15 NaB16, AlLi, Al2Li3, Al4Li9, Al3Mg2, Al12Mg17, AlB12, Ge4K, GeK, GeK3, GeLi3, Ge5Li22, Mg2Ge, Ge4Na, GeNa, GeNa3, 알루미 늄 도핑된 Ge4K, 알루미늄 도핑된 GeK, 알루미늄 도핑된 GeK3, 알루미늄 도핑된 GeLi3, 알루미늄 도핑된 Ge5Li22, 알루미늄 도핑된 Mg2Ge, 알루미늄 도핑된 Ge4Na, 알루미늄 도핑된 GeNa, 알루미늄 도핑된 GeNa3, Al4C3, Na4C3, Li4C3, K4C3, LiC, LiC6, Mg2C3, MgC2, AlTi2C, AlTi3C, AlZrC2, Al3Zr5C, Al3Zr2C4, Al3Zr2C7, KC4, NaC4, 또는 전술된 화합물 중 하나 이상을 포함하는 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 수소 중에서 접촉시켜 수소화된 화합물을 형성하는 단계; 및AlSi, Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 , KSi, K 4 Si 23 , Li 22 Si 5 , Li 13 Si 4 , Li 7 Si 3 , Li 12 Si 7 , Mg 2 Si, NaSi, NaSi 2 , Na 4 Si 23 , AlB 2 , AlB 12 , B 6 Ca, B 6 K, B 12 Li, B 6 Li, B 4 Li, B 3 Li, B 2 Li, BLi, B 6 Li 7 , BLi 3 , MgB 2 , MgB 4 , MgB 7 , NaB 6 , NaB 15 NaB 16 , AlLi, Al 2 Li 3 , Al 4 Li 9 , Al 3 Mg 2 , Al 12 Mg 17 , AlB 12 , Ge 4 K, GeK, GeK 3 , GeLi 3 , Ge 5 Li 22 , Mg 2 Ge, Ge 4 Na, GeNa, GeNa 3 , Aluminum Doped Ge 4 K, Aluminum Doped GeK, Aluminum Doped GeK 3 , Aluminum Doped GeLi 3 , Aluminum Doped Ge 5 Li 22 , Aluminum doped Mg 2 Ge, aluminum doped Ge 4 Na, aluminum doped GeNa, aluminum doped GeNa 3 , Al 4 C 3 , Na 4 C 3 , Li 4 C 3 , K 4 C 3 , LiC, LiC 6 , Mg 2 C 3 , MgC 2 , AlTi 2 C, AlTi 3 C, AlZrC 2 , Al 3 Zr 5 C, Al 3 Zr 2 C 4 , Al 3 Zr 2 C 7 , KC 4 , NaC 4 , or the aforementioned compounds One or more shoes selected from the group consisting of combinations comprising one or more of Contacting the mixture in hydrogen to form a hydrogenated compound; And 수소화된 화합물을 가열하여 수소를 회수하는 단계Recovering hydrogen by heating the hydrogenated compound 를 포함하는 수소를 회수하는 방법.Recovering hydrogen comprising a. 수소와 화학식 I 내지 V 중 하나 이상을 갖는 화합물을 접촉시켜 수소화된 화합물을 형성하는 단계; 및Contacting hydrogen with a compound having one or more of Formulas I-V to form a hydrogenated compound; And 수소화된 화합물을 가열하여 수소를 회수하는 단계Recovering hydrogen by heating the hydrogenated compound 를 포함하는, 수소를 재생성시키는 방법:Including a method for regenerating hydrogen: 화학식 IFormula I (Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N, Si)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N, Si) y 화학식 IIFormula II (Lia, Nab, Mgc, Kd, Cae, Gef)x(Al)y (Li a , Na b , Mg c , K d , Ca e , Ge f ) x (Al) y 화학식 IIIFormula III (Lia, Nab, Mgc, Kd, Cae, Alf)x(Ge)y (Li a , Na b , Mg c , K d , Ca e , Al f ) x (Ge) y 화학식 IVFormula IV (Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N) y 화학식 VFormula V (Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, N, C)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, N, C) y 상기 식에서, Where Li는 리튬이고, Na는 나트륨이고, Mg는 마그네슘이고, K는 칼륨이고, Ca는 칼슘이고, Al은 알루미늄이고, Ge는 게르마늄이고, B는 붕소이고, C는 탄소이고, N은 질소이고, Si는 규소이고, a, b, c, d, e 및 f는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 내지 1의 값을 갖고, x 및 y는 약 1 내지 약 22의 값을 갖는다.Li is lithium, Na is sodium, Mg is magnesium, K is potassium, Ca is calcium, Al is aluminum, Ge is germanium, B is boron, C is carbon, N is nitrogen, Si is silicon, a, b, c, d, e and f can be the same or different and have a value from 0 to 1 and x and y have a value from about 1 to about 22. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, The method according to claim 12 or 13, 가열이 마이크로파 조사, 대류 가열, 전기 저항 가열, 또는 전술된 가열 방법 중 하나 이상을 포함하는 조합물을 이용하여 실시되는 방법.Wherein the heating is carried out using a combination comprising microwave irradiation, convection heating, electrical resistance heating, or one or more of the heating methods described above. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 12 to 14, 티탄, 바나듐, 지르코륨, 이트륨, 란탄, 니켈, 마그네슘, 코발트, 규소, 갈륨, 게르마늄 및 란탄계열로부터 선택된 원소를 포함하는 도판트를 확산 멀티플의 약 20중량% 이하의 양으로 화합물에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.Adding a dopant comprising an element selected from titanium, vanadium, zirconium, yttrium, lanthanum, nickel, magnesium, cobalt, silicon, gallium, germanium and lanthanides to the compound in an amount up to about 20% by weight of the diffusion multiple How to further include. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 12 to 15, 가열이 연료 전지의 배기 열에 의해 실시되는 방법.The heating is carried out by the exhaust heat of the fuel cell. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 방법이 에너지를 생성시키기 위해 사용되는 에너지 생성 장치.An energy generating device in which the method of any one of claims 12-16 is used for generating energy. 화학식 I 내지 V 중 하나 이상을 갖는 확산 멀티플 화합물:Diffusion multiple compounds having at least one of Formulas I-V: 화학식 IFormula I (Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N, Si)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N, Si) y 화학식 IIFormula II (Lia, Nab, Mgc, Kd, Cae, Gef)x(Al)y (Li a , Na b , Mg c , K d , Ca e , Ge f ) x (Al) y 화학식 IIIFormula III (Lia, Nab, Mgc, Kd, Cae, Alf)x(Ge)y (Li a , Na b , Mg c , K d , Ca e , Al f ) x (Ge) y 화학식 IVFormula IV (Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, C, N)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, C, N) y 화학식 VFormula V (Lia, Nab, Kc, Ald, Mge, Caf)x(B, N, C)y (Li a , Na b , K c , Al d , Mg e , Ca f ) x (B, N, C) y 상기 식에서, Where Li는 리튬이고, Na는 나트륨이고, Mg는 마그네슘이고, K는 칼륨이고, Ca는 칼슘이고, Al은 알루미늄이고, Ge는 게르마늄이고, B는 붕소이고, C는 탄소이고, N은 질소이고, Si는 규소이고, a, b, c, d, e 및 f는 동일하거나 상이할 수 있고, 0 내지 1의 값을 갖고, x 및 y는 약 1 내지 약 22의 값을 갖는다.Li is lithium, Na is sodium, Mg is magnesium, K is potassium, Ca is calcium, Al is aluminum, Ge is germanium, B is boron, C is carbon, N is nitrogen, Si is silicon, a, b, c, d, e and f can be the same or different and have a value from 0 to 1 and x and y have a value from about 1 to about 22. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, a, b, c, d, e 및 f의 합이 1인 화합물.Compound in which the sum of a, b, c, d, e and f is one. AlSi, Ca2Si, CaSi, CaSi2, KSi, K4Si23, Li22Si5, Li13Si4, Li7Si3, Li12Si7, Mg2Si, NaSi, NaSi2, Na4Si23, AlB2, AlB12, B6Ca, B6K, B12Li, B6Li, B4Li, B3Li, B2Li, BLi, B6Li7, BLi3, MgB2, MgB4, MgB7, NaB6, NaB15 NaB16, AlLi, Al2Li3, Al4Li9, Al3Mg2, Al12Mg17, AlB12, Ge4K, GeK, GeK3, GeLi3, Ge5Li22, Mg2Ge, Ge4Na, GeNa, GeNa3, 알루미늄 도핑된 Ge4K, 알루미늄 도핑된 GeK, 알루미늄 도핑된 GeK3, 알루미늄 도핑된 GeLi3, 알루미늄 도핑된 Ge5Li22, 알루미늄 도핑된 Mg2Ge, 알루미늄 도핑된 Ge4Na, 알루미늄 도핑된 GeNa, 알루미늄 도핑된 GeNa3, Al4C3, Na4C3, Li4C3, K4C3, LiC, LiC6, Mg2C3, MgC2, AlTi2C, AlTi3C, AlZrC2, Al3Zr5C, Al3Zr2C4, Al3Zr2C7, KC4, NaC4, 또는 전술된 화합물 중 하나 이상을 포함하는 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합 물의 수소화물을 포함하는 조성물.AlSi, Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 , KSi, K 4 Si 23 , Li 22 Si 5 , Li 13 Si 4 , Li 7 Si 3 , Li 12 Si 7 , Mg 2 Si, NaSi, NaSi 2 , Na 4 Si 23 , AlB 2 , AlB 12 , B 6 Ca, B 6 K, B 12 Li, B 6 Li, B 4 Li, B 3 Li, B 2 Li, BLi, B 6 Li 7 , BLi 3 , MgB 2 , MgB 4 , MgB 7 , NaB 6 , NaB 15 NaB 16 , AlLi, Al 2 Li 3 , Al 4 Li 9 , Al 3 Mg 2 , Al 12 Mg 17 , AlB 12 , Ge 4 K, GeK, GeK 3 , GeLi 3 , Ge 5 Li 22 , Mg 2 Ge, Ge 4 Na, GeNa, GeNa 3 , Aluminum doped Ge 4 K, Aluminum doped GeK, Aluminum doped GeK 3 , Aluminum doped GeLi 3 , Aluminum doped Ge 5 Li 22 , Aluminum doped Mg 2 Ge, Aluminum doped Ge 4 Na, Aluminum doped GeNa, Aluminum doped GeNa 3 , Al 4 C 3 , Na 4 C 3 , Li 4 C 3 , K 4 C 3 , LiC, LiC 6 , Mg 2 C 3 , MgC 2 , AlTi 2 C, AlTi 3 C, AlZrC 2 , Al 3 Zr 5 C, Al 3 Zr 2 C 4 , Al 3 Zr 2 C 7 , KC 4 , NaC 4 , or any of the aforementioned compounds Hydrogen of a compound selected from the group consisting of combinations comprising at least one The composition comprises water. 칼슘, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐으로 본질적으로 이루어진, 저장 조성물 위에 배치된 촉매 조성물을 포함하는 수소 저장 조성물.Essentially calcium, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, osmium or iridium And a catalyst composition disposed over the storage composition. 칼슘, 바륨, 백금, 팔라듐, 니켈, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐 또는 전술된 금속 중 하나 이상을 포함하는 조합물의 합금을 포함하는, 저장 조성물 위에 배치된 촉매 조성물을 포함하는 수소 저장 조성물.Calcium, barium, platinum, palladium, nickel, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, A hydrogen storage composition comprising a catalyst composition disposed over a storage composition comprising an alloy of osmium, iridium or a combination comprising at least one of the foregoing metals. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,The method of claim 21 or 22, 저장 조성물이 탄소, 카바이드, 실리사이드, 설파이드, 나이트라이드, 옥사이드, 옥시나이트라이드, 하이드록사이드, 실리케이트, 알라네이트, 알루미노실리케이트, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 전술된 것들 중 하나 이상을 포함하는 조합물을 포함하는 조성물.Storage compositions include carbon, carbides, silicides, sulfides, nitrides, oxides, oxynitrides, hydroxides, silicates, alanates, aluminosilicates, borosilicates, carbosilicides, nitrosilicides, aluminides, germanides, A composition comprising boride, borocarbide, boronitride or a combination comprising one or more of the foregoing. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, wherein 탄소가 카본 블랙 및/또는 탄소 나노튜브를 포함하고, 옥사이드가 금속 옥사이드인 조성물. Wherein the carbon comprises carbon black and / or carbon nanotubes and the oxide is a metal oxide. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 금속 옥사이드가 알루미나, 세리아, 티탄 다이옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 텅스텐 옥사이드(WO3), 니켈 옥사이드(NiO2), 코발트 옥사이드(CoO2), 망간 옥사이드(Mn2O4 및 MnO2), 바나듐 옥사이드(VO2 및 V2O5), 몰리브덴 옥사이드(MoO2), 또는 전술된 옥사이드 중 하나 이상을 포함하는 조합물인 조성물.Metal oxides include alumina, ceria, titanium dioxide, zirconium oxide, tungsten oxide (WO 3 ), nickel oxide (NiO 2 ), cobalt oxide (CoO 2 ), manganese oxides (Mn 2 O 4 and MnO 2 ), vanadium oxide (VO 2 and V 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 2 ), or a combination comprising at least one of the foregoing oxides. 제 22 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 22 to 25, 합금이 백금, 팔라듐 및/또는 니켈을 포함하는 조성물.A composition wherein the alloy comprises platinum, palladium and / or nickel. 제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,The method of claim 21, wherein 촉매 조성물이 저장 조성물의 총 표면적의 약 1 내지 약 100%의 표면적을 덮는 조성물.The composition wherein the catalyst composition covers a surface area of about 1 to about 100% of the total surface area of the storage composition. 제 21 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 21 to 27, 촉매 조성물이 단리된 미립자로서 저장 조성물의 표면에 배치되는 조성물. Wherein the catalyst composition is disposed on the surface of the storage composition as isolated particulates. 제 28 항에 있어서,The method of claim 28, 단리된 미립자가 약 1 내지 약 200 나노미터의 회전 반경을 갖는 조성물. The isolated particulate has a radius of rotation of about 1 to about 200 nanometers. 칼슘, 백금, 팔라듐, 니켈, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐의 합금을 포함하는, 저장 조성물 위에 배치된 촉매 조성물을 포함하는 수소 저장 조성물을, 수소를 포함하는 가스 혼합물에 합침시키는 단계;Calcium, platinum, palladium, nickel, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, Impregnating a hydrogen storage composition comprising a catalyst composition disposed over the storage composition, the alloy comprising osmium or iridium, to a gas mixture comprising hydrogen; 수소를 원자 수소로 해리시키는 단계; 및Dissociating hydrogen into atomic hydrogen; And 저장 조성물에 원자 수소를 저장하는 단계Storing atomic hydrogen in the storage composition 를 포함하는 수소 저장 방법.Hydrogen storage method comprising a. 저장 조성물 위에 배치된 촉매 조성물을 포함하는 수소 저장 조성물을 가열하는 것을 포함하는 수소 생성 방법으로서, A method of producing hydrogen comprising heating a hydrogen storage composition comprising a catalyst composition disposed over a storage composition, the method comprising: 촉매 조성물이 칼슘, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐으로 본질적으로 이루어지거나, 또는 촉매 조성물이 칼슘, 백금, 팔라듐, 니켈, 바륨, 티탄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 규소, 게르마늄, 로듐, 로듐, 루테늄, 몰리브덴, 니오븀, 지르코늄, 이트륨, 바륨, 란탄, 하프늄, 텅스텐, 레늄, 오스뮴 또는 이리듐의 합금을 포함하는 방법. The catalyst composition comprises calcium, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, osmium or iridium Or consist essentially of calcium, platinum, palladium, nickel, barium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, silicon, germanium, rhodium, rhodium, ruthenium, molybdenum, niobium, zirconium, yttrium, A method comprising an alloy of barium, lanthanum, hafnium, tungsten, rhenium, osmium or iridium. 제 1 농도의 수소를 포함하는 제 1 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계;Contacting the hydrogen storage composition with a first gas mixture comprising hydrogen at a first concentration; 수소를 원자 수소로 해리시키는 단계;Dissociating hydrogen into atomic hydrogen; 저장 조성물에 원자 수소를 저장하는 단계;Storing atomic hydrogen in the storage composition; 제 2 농도의 수소를 포함하는 제 2 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 및Contacting the hydrogen storage composition with a second gas mixture comprising a second concentration of hydrogen; And 수소 저장 조성물로부터의 수소의 탈리를 촉진시키는데 효과적인 온도로 수소 저장 조성물을 가열하는 단계Heating the hydrogen storage composition to a temperature effective to promote desorption of hydrogen from the hydrogen storage composition 를 포함하는 수소의 저장 및 회수 방법.Hydrogen storage and recovery method comprising a. 제 34 항에 있어서,The method of claim 34, wherein 수소의 제 1 농도가 제 2 농도보다 큰 방법. The first concentration of hydrogen is greater than the second concentration. 제 32 항 또는 제 33 항에 있어서,34. The method of claim 32 or 33, 제 1 농도의 수소를 포함하는 가스 혼합물에 수소 저장 조성물을 접촉시키는 것이 제 1 위치에서 실시되고, 제 2 농도의 수소를 포함하는 환경에서 수소 저장 조성물을 접촉시키는 것이 제 2 위치에서 실시되는 방법.Contacting the hydrogen storage composition to a gas mixture comprising hydrogen at a first concentration is performed at a first location, and contacting the hydrogen storage composition at an environment comprising a second concentration of hydrogen is performed at a second location. 제 34 항에 있어서,The method of claim 34, wherein 제 1 위치가 제 2 위치와 동일하지 않는 방법.The first position is not the same as the second position. 제 34 항에 있어서,The method of claim 34, wherein 제 1 위치와 제 2 위치가 동일한 방법.The first position and the second position are the same. 수소화물 재순환 반응기와 유체 교류하는 수소 생성 반응기를 포함하되, 상기 수소 생성 반응기는 수소를 회수하기 위해 경금속 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드, 나이트로실리사이드, 알루미나이드, 게르마나이드, 보라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드 또는 카바이드의 수소화물을 사용하는, 수소의 저장 및 회수용 시스템.A hydrogen generation reactor in fluid communication with a hydride recycle reactor, wherein the hydrogen generation reactor comprises a light metal silicide, borosilicate, carbosilicide, nitrosilicide, aluminide, germanide, boride, borocarbide to recover hydrogen A system for the storage and recovery of hydrogen, using borohydride or hydride of carbide. 제 37 항에 있어서,The method of claim 37, 수소 생성 반응기가 슬러리 생성 반응기와 유체 교류하며 이것의 하류에 있는 시스템.A system in which a hydrogen generation reactor is in fluid communication with and downstream of the slurry generation reactor. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서,The method of claim 37 or 38, 수소 생성 반응기가 건조 및 분리 반응기와 유체 교류하고, 이들의 상류에 있는 시스템.A system in which the hydrogen generation reactor is in fluid communication with the drying and separation reactors upstream thereof. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,The method of claim 38 or 39, 슬러리 생성 반응기가 건조 및 분리 반응기와 유체 교류하고, 이들의 하류에 있는 시스템.And the slurry generation reactor is in fluid communication with the drying and separation reactors downstream of them. 제 38 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 38 to 40, 수소화물 재순환 반응기가 슬러리 생성 반응기와 유체 교류하는 시스템.A system in which a hydride recycle reactor is in fluid communication with a slurry generation reactor. 제 37 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 37 to 41, 금속 수소화물 슬러리가 슬러리 생성 반응기로부터 수소 생성 반응기로 전달되는 시스템.The system wherein the metal hydride slurry is transferred from the slurry generation reactor to the hydrogen production reactor. 제 37 항에 있어서,The method of claim 37, 재생된 금속 수소화물이 수소화물 재순환 반응기로부터 슬러리 생성 반응기로 전달되는 시스템.The recycled metal hydride is passed from the hydride recycle reactor to the slurry production reactor. 제 39 항에 있어서,The method of claim 39, 물이 수소 생성 반응기로 도입되는 시스템.Water is introduced into the hydrogen generation reactor. 제 39 항에 있어서,The method of claim 39, 수소가 마이크로파 조사로부터의 열, 대류 열, 연료 전지로부터의 배기 열의 사용 에 의해 수소 생성 반응기에서 생성되는 시스템. The system in which hydrogen is produced in a hydrogen production reactor by the use of heat from microwave irradiation, convective heat, and exhaust heat from a fuel cell. 수소를 포함하는 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 및Contacting the hydrogen storage composition with a gas mixture comprising hydrogen; And 수소의 수소 저장 조성물로의 흡수, 흡착 또는 화학흡착을 촉진시키는데 효과적인 양으로 라디오 주파수 조사 또는 마이크로파 조사로써 수소 저장 조성물을 조사시키는 단계Irradiating the hydrogen storage composition by radio frequency irradiation or microwave irradiation in an amount effective to promote absorption, adsorption or chemisorption of hydrogen into the hydrogen storage composition. 를 포함하는 수소의 저장 방법. Storage method of hydrogen comprising a. 제 46 항에 있어서,The method of claim 46, 접촉이 약 1 내지 약 100 kg/cm2의 압력에서 실시되는 방법.Contacting is carried out at a pressure of about 1 to about 100 kg / cm 2 . 제 46 항에 있어서,The method of claim 46, 조사가 약 10 킬로헤르츠 내지 약 300 기가헤르츠에서 실시되고, 조사가 약 0.001 와트/g 내지 약 1,000 와트/g의 에너지를 수소 저장 조성물에 부여하는 방법.The irradiation is conducted at about 10 kilohertz to about 300 gigahertz and the irradiation imparts an energy of about 0.001 watts / g to about 1,000 watts / g to the hydrogen storage composition. 제 1 농도의 수소를 포함하는 제 1 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계;Contacting the hydrogen storage composition with a first gas mixture comprising hydrogen at a first concentration; 수소의 수소 저장 조성물로의 흡수, 흡착 및/또는 화학흡착을 촉진시키는데 효과적인 양으로 제 1 주파수를 갖는 라디오 주파수 조사 또는 마이크로파 조사로써 수소 저장 조성물을 조사시키는 단계;Irradiating the hydrogen storage composition by radio frequency irradiation or microwave irradiation with a first frequency in an amount effective to promote absorption, adsorption and / or chemisorption of hydrogen into the hydrogen storage composition; 제 2 농도의 수소를 포함하는 제 2 가스 혼합물과 수소 저장 조성물을 접촉시키는 단계; 및Contacting the hydrogen storage composition with a second gas mixture comprising a second concentration of hydrogen; And 수소의 수소 저장 조성물로부터의 탈리를 촉진시키는데 효과적인 양으로 제 2 주파수를 갖는 라디오 주파수 조사 또는 마이크로파 조사로써 수소 저장 조성물을 조사시키는 단계Irradiating the hydrogen storage composition by radio frequency irradiation or microwave irradiation with a second frequency in an amount effective to promote desorption of hydrogen from the hydrogen storage composition. 를 포함하는 수소의 저장 및 회수 방법.Hydrogen storage and recovery method comprising a. 제 49 항에 있어서,The method of claim 49, 수소의 제 1 농도가 제 2 농도보다 큰 방법. The first concentration of hydrogen is greater than the second concentration. 제 49 항에 있어서,The method of claim 49, 제 1 주파수가 제 2 주파수와 동일하지 않는 방법. The first frequency is not equal to the second frequency. 제 49 항에 있어서,The method of claim 49, 제 1 주파수가 제 2 주파수와 동일한 방법. The first frequency is equal to the second frequency. 제 49 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,The method of any one of claims 49-52, 제 1 농도의 수소를 포함하는 가스 혼합물에서 수소 저장 조성물을 접촉시키는 것이 제 1 위치에서 실시되고, 제 2 농도의 수소를 포함하는 환경에서 수소 저장 조 성물을 접촉시키는 것이 제 2 위치에서 실시되는 방법.Contacting the hydrogen storage composition in a gas mixture comprising hydrogen at a first concentration is carried out at a first location and contacting the hydrogen storage composition at an environment comprising a second concentration of hydrogen is performed at a second location. . 제 53 항에 있어서,The method of claim 53 wherein 제 1 위치가 제 2 위치와 동일하지 않는 방법.The first position is not the same as the second position. 제 53 항에 있어서,The method of claim 53 wherein 제 1 위치와 제 2 위치가 동일한 방법.The first position and the second position are the same. 제 51 항에 있어서,The method of claim 51, wherein 조사가 약 10 킬로헤르츠 내지 약 300 기가헤르츠에서 실시되고, 조사가 약 0.001 와트/g 내지 약 1,000 와트/g의 에너지를 수소 저장 조성물에 부여하는 방법.The irradiation is conducted at about 10 kilohertz to about 300 gigahertz and the irradiation imparts an energy of about 0.001 watts / g to about 1,000 watts / g to the hydrogen storage composition. 제 49 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,The method of any one of claims 49-56, 수소 저장 조성물이 탄소, 알루미나이드, 알라네이트, 카바이드, 보라이드, 나이트라이드, 보로카바이드, 보로나이트라이드, 실리사이드, 보로실리사이드, 카보실리사이드 또는 나이트로실리사이드를 포함하는 방법.And wherein the hydrogen storage composition comprises carbon, aluminide, alanate, carbide, boride, nitride, borocarbide, boronide, silicide, borosilicate, carbosilicide or nitrosilicide. 수소를 회수하기 위해 라디오 주파수 조사 및/또는 마이크로파 주파수 조사를 사용하는 수소 생성 반응기를 포함하는 수소의 저장 및 회수용 시스템.A system for the storage and recovery of hydrogen comprising a hydrogen generation reactor using radio frequency irradiation and / or microwave frequency irradiation to recover hydrogen. 제 58 항에 있어서,The method of claim 58, 수소 생성 반응기가 수소 저장 조성물 반응기와 유체 교류하며 이것의 하류에 있는 시스템.And wherein the hydrogen generation reactor is in fluid communication with and downstream of the hydrogen storage composition reactor. 제 58 항에 있어서,The method of claim 58, 수소 생성 반응기가 수소 저장 조성물 반응기와 유체 교류하며 이것의 상류에 있고, 또한, 수소 저장 조성물 반응기가 수소를 저장하기 위해 라디오 주파수 조사 및/또는 마이크로파 주파수 조사를 사용하는 시스템.And the hydrogen generation reactor is in fluid communication with and upstream of the hydrogen storage composition reactor, and wherein the hydrogen storage composition reactor uses radio frequency irradiation and / or microwave frequency irradiation to store hydrogen. 제 58 항에 있어서,The method of claim 58, 수소 생성 반응기가 건조 및 분리 반응기와 유체 교류하며 이것의 상류에 있고, 또한, 수소 저장 조성물 반응기가 수소를 저장하기 위해 라디오 주파수 조사 및/또는 마이크로파 주파수 조사를 사용하는 시스템.A hydrogen generation reactor in fluid communication with and upstream of the drying and separation reactor, wherein the hydrogen storage composition reactor also uses radio frequency irradiation and / or microwave frequency irradiation to store hydrogen. 제 61 항에 있어서,62. The method of claim 61, 수소 저장 조성물 반응기가 건조 및 분리 반응기와 유체 교류하며 이것의 하류에 있는 시스템.The hydrogen storage composition reactor is in fluid communication with and downstream of the drying and separation reactor. 제 61 항에 있어서,62. The method of claim 61, 수소 저장 조성물 슬러리가 수소 저장 조성물 반응기로부터 수소 생성 반응기로 전 달되는 시스템.The hydrogen storage composition slurry is passed from the hydrogen storage composition reactor to the hydrogen production reactor.
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