KR20120091848A - 마그네슘 수소화합물 분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소 가압 열처리에 의한 이의 제조방법 - Google Patents

마그네슘 수소화합물 분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소 가압 열처리에 의한 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120091848A
KR20120091848A KR1020110011896A KR20110011896A KR20120091848A KR 20120091848 A KR20120091848 A KR 20120091848A KR 1020110011896 A KR1020110011896 A KR 1020110011896A KR 20110011896 A KR20110011896 A KR 20110011896A KR 20120091848 A KR20120091848 A KR 20120091848A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
magnesium
hydrogen
mgh
ball
Prior art date
Application number
KR1020110011896A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101235081B1 (ko
Inventor
홍성현
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020110011896A priority Critical patent/KR101235081B1/ko
Publication of KR20120091848A publication Critical patent/KR20120091848A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101235081B1 publication Critical patent/KR101235081B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B6/00—Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
    • C01B6/04—Hydrides of alkali metals, alkaline earth metals, beryllium or magnesium; Addition complexes thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/04—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls with unperforated container
    • B02C17/08—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls with unperforated container with containers performing a planetary movement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 마그네슘 수소화합물 분말은, 5 내지 50중량%의 마그네슘(Mg) 분말과, 50 내지 95중량%의 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말과, 밀링용 볼을 수소 분위기의 볼밀링용기 내부에 장입하고 볼밀링한 후 300 내지 500℃의 온도에서 5 내지 50기압의 압력으로 가압 열처리하여 형성된다. 본 발명에 의한 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소가압 열처리에 의한 마그네슘 수소화합물의 제조방법은, 5 내지 50중량%의 마그네슘(Mg) 분말과, 50 내지 95중량%의 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말을 준비하는 분말준비단계와, 상기 마그네슘(Mg) 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말 및 밀링용볼을 볼밀링용기에 장입한 후 수소 분위기를 조성하는 분위기조성단계와, 상기 마그네슘(Mg) 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말을 볼밀링하는 볼밀링단계와, 볼밀링된 분말을 수소분위기에서 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물 분말을 제조하는 분말완성단계로 이루어진다.

Description

마그네슘 수소화합물 분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소 가압 열처리에 의한 이의 제조방법{A magnesium hydride powder and Manufacturing process of magnesium hydride powder by heat treatment under the pressure in hydrogen atmosphere of ball milled magnesium powder}
본 발명은 볼밀링과 가압 열처리를 수소분위기에서 짧은 시간 내에 실시하여 불가피한 불순물의 혼입을 제한함으로써 금속 성분 중 마그네슘만으로 구성되며 수소 함량이 전체 마그네슘 수소화합물 분말의 전체 중량에 대하여 5.5 중량% 이상인 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소가압 열처리에 의한 마그네슘 수소화합물의 제조방법에 관한 것이다.
수소의 저장기술 방법으로는 압축기체저장법, 액체수소저장법 및 수소저장합금을 이용한 저장법 등이 있다. 압축기체저장법은 상대적으로 체적당 저장밀도가 낮고 고압의 가스용기를 사용하여야 하는 위험이 있으며, 액체수소저장법의 경우 체적당 저장밀도는 압축기체저장법보다 크지만 수소의 액화점인 영하 235℃ 이하로 유지해야 하기 때문에 특수 단열 시스템이 필수적으로 요구되고 장시간의 저장에 부적합하다.
이에 비해 수소저장합금을 이용하는 저장법은 체적당 저장밀도가 크고 장시간 저장이 용이하며 고압 저장이 필요하지 않아 안전한 저장법이라는 장점들을 가지고 있어, 다양한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
그리고, 수소저장합금은 FeTi, LaNi, V-Ti-Cr계, 마그네슘계 등이 있으나 이중 마그네슘계가 가장 수소저장용량이 크고, 가벼우며 자원량이 풍부한 장점이 있다.
마그네슘계 수소저장분말은 주로 Mg-Ni계 주조합금 또는 급속응고한 재료를 열처리하여 분쇄하거나 Mg에 Ni, Pd, 금속 산화물 등과 함께 볼밀링하는 기술이 널리 알려져 있다.
또한, Mg, 마그네슘을 함유한 유기 화합물, 기타 유기물을 혼합하여 열처리하여 MgH2을 제조할 수 있으나 다루기 어렵고 인체에 해롭고 유기화합물을 분해되는 어려움이 있고 유기물 분해에 의한 불순물 혼입되기 쉽다.
한편, 타원소가 없는 순수한 MgH2는 수소 저장재료 개발의 주요 원료, 이차전지 음극 재료의 원료 시약, 알칼리수나 차, 주류 제조용 첨가제로 활용될 수 있다.
그러나, 순수한 MgH2을 제조하기 위해서는 타산화물이나, Mg외의 첨가 원소나 첨가제가 없이 제조되야 하는데 합금 원소나 타원소가 첨가되지 않은 MgH2를 제작하는 기술은 용이하지 않고 열처리 온도에서 장시간 가압 수소 분위기에서 최소 7시간 내지 12시간 이상 제조해야 하는 단점이 있다.
또한, Mg을 고압 수소 가스 분위기 중 고에너지 볼밀링하여 MgH2을 제조할 수 있으나 매우 장시간이 소요되고 불순물의 혼입이 심한 단점이 있다.
특히, 수소저장합금개론(물성과 응용, 권호영 및 강일구 공저, 도서출판골드, p. 84-85)에 의하면 MgH2는 Mg을 300~400℃에서 24 ~ 400기압의 수소와 반응시켜 얻을 수 있지만 반응속도가 늦은 단점이 있다고 기술되어 있으며, 0.5 ~1%의 I2를 첨가하면 수소화반응의 촉매적 거동을 하여 380~450℃에서 100 ~ 200기압의 수소와 쉽게 반응하여 MgH2을 제조할 수 있다고 기술되어 있으나 Mg외 타성분이 들어가고 100 ~ 200 기압의 고압이 필요한 단점이 있다.
한편, Mg 분말만을 10기압의 수소 분위기 중 볼밀링하고 50기압의 수소분위기 중 300℃ 에서 12시간 동안 수소화 열처리를 하고 다시 볼밀링한 후 다시 50기압의 수소분위기 중 300℃에서 12시간 동안 수소화 열처리를 2번 반복하여야 MgH2을 제조할 수 있는 것으로 최근 보고되어 있다.(International journal of hydrogen energy, vol.. 31, 2006년, p. 1236-1237)
또한, Mg을 고온 고압의 수소분위기에서 증발시키고 응축시켜서 MgH2을 제조할 수 있으나 반응 온도가 높고 증발과 응축에 필요한 시간이 장시간인 단점이 있다.
그리고, 반응물이 반응 챔버에 부착되기도 하고 냉각 영역에서 응축된 위치에 따라서 제조된 MgH2을 분말 크기 및 형상이 달라지기도 하고 마그네슘이 용해 후 증발시키므로 마그네슘을 담는 반응관이나 반응 용기가 마그네슘과 반응을 하기 쉬우므로 고가의 세라믹 관이나 용기를 사용해야 하는 단점이 있고 실험실적으로 소량 제조가 가능하나 대량 생산하기에 용이하지 않다.
뿐만 아니라, 폭발 위험성이 있어 안전사고를 유발하게 되므로 바람직하지 못하다.
한편, 미국특허(US 5,198,207, 1993)에 의하면 Mg분말에 MgH2을 단순 교반 혼합하여 오토크래브(Autoclave)에서 5 내지 50기압의 수소 분위기중 350℃에서 7시간 이상 장시간 열처리를 하여야 MgH2을 제조할 수 있다. 단순 혼합된 분말을 수소분위기중 가압 열처리시 장시간이 소요되는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 볼밀링과 가압 열처리를 수소분위기에서 짧은 시간 내에 실시하여 불가피한 불순물의 혼입을 제한함으로써 금속 성분 중 마그네슘만으로 구성된 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 수소 함량이 전체 마그네슘 수소화합물 분말의 전체 중량에 대하여 5.5 중량% 이상인 마그네슘 수소화합물(MgH2)분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소가압 열처리에 의한 마그네슘 수소화합물의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 마그네슘 수소화합물 분말은, 5 내지 50중량%의 마그네슘(Mg) 분말과, 50 내지 95중량%의 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말과, 밀링용 볼을 수소 분위기의 볼밀링용기 내부에 장입하고 볼밀링한 후 300 내지 500℃의 온도에서 5 내지 50기압의 압력으로 수소분위기 중 가압 열처리하여 형성됨을 특징으로 한다.
마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말은, 전체 중량에 대하여 5.5중량% 이상의 수소를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소가압 열처리에 의한 마그네슘 수소화합물의 제조방법은, 5 내지 50중량%의 마그네슘(Mg) 분말과, 50 내지 95중량%의 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말을 준비하는 분말준비단계와, 상기 마그네슘(Mg) 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말 및 밀링용볼을 볼밀링용기에 장입한 후 수소 분위기를 조성하는 분위기조성단계와, 상기 마그네슘(Mg) 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말을 볼밀링하는 볼밀링단계와, 볼밀링된 분말을 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물 분말을 제조하는 분말완성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 볼밀링단계는, 유성볼밀링을 채택하여 5시간 이하 동안 볼밀링하거나, 수평식 볼밀링을 채택하여 24시간 이하 동안 볼밀링하는 과정임을 특징으로 한다.
상기 분말완성단계는, 볼밀링된 분말을 300 내지 500℃의 온도범위에서 수소분위기로 5 내지 50기압의 압력을 가하는 과정임을 특징으로 한다.
상기 분말완성단계는 4시간 이내로 실시됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조 방법에 의하면, 수소분위기에서 짧은 시간 내에 실시하여 불가피하게 혼입되는 미량의 타 성분을 제외하고 금속 성분중 마그네슘 성분만으로 구성되며 수소 함량이 최소 5.5 중량%이상인 마그네슘 수소화합물(MgH2)을 제조를 할 수 있는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명에 의한 수소 가압 열처리에 의한 마그네슘계 수소화합물 분말의 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
도 2 는 마그네슘 분말과 마그네슘계 수소화합물 분말의 중량비, 볼밀링단계의 실시 시간, 볼밀링 방법 및 시간, 열처리온도 및 수소 가압력, 반응시간 변화에 따른 마그네슘계 수소화합물 분말의 바람직한 실시예와 비교예의 수소 중량%를 비교하여 나타낸 표.
이하 본 발명에 의한 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말의 제조방법을 첨부된 도 1을 참조하여 설명한다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 수소 가압 열처리에 의한 마그네슘계 수소화합물 분말의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
첨부된 도면과 같이, 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말은 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 마그네슘 수소화합물 분말은, 볼밀링과 가압 열처리를 수소분위기에서 짧은 시간 내에 실시하여 불가피한 불순물의 혼입을 제한함으로써 금속 성분 중 마그네슘만으로 구성된 것으로, 전체 중량에 대하여 5.5중량% 이상의 수소를 함유한다.
이를 위해 상기 마그네슘 수소화합물 분말은 5 내지 50중량%의 마그네슘(Mg) 분말과, 50 내지 95중량%의 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말을 준비하는 분말준비단계(S100)와, 상기 마그네슘(Mg) 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말 및 밀링용볼을 볼밀링용기에 장입한 후 수소 분위기를 조성하는 분위기조성단계(S200)와, 상기 마그네슘(Mg) 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말을 볼밀링하는 볼밀링단계(S300)와, 볼밀링된 분말을 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물 분말을 제조하는 분말완성단계(S400)로 이루어진다.
상기 분말준비단계(S100)는 본 발명인 마그네슘 수소화합물 분말의 재료가 준비되는 과정으로, 아래에서 설명하게 될 실시예에 의해 상기 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물 분말은 상기와 같은 중량비로 혼합된다.
즉, 마그네슘 (Mg) 분말은 5 내지 50중량%가 포함되고, 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말은 50 내지 95중량%로 포함된다.
상기 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물 분말은 볼밀링용기에 장입되며 밀링용볼에 의해 분쇄되어 섞이게 된다.
이때 상기 분위기조성단계(S200)에서 볼밀링용기 내부는 수소분위기로 조성되며, 이후 볼밀링단계(S300)가 실시된다.
상기 볼밀링단계(S300)에서는 유성볼밀링 또는 수평식 볼밀링이 채택된다.
즉, 상기 분위기조성단계(S200)에서 유성볼밀링이 채택되는 경우 5시간 이하의 시간 동안 볼밀링되고, 수평식 볼밀링이 채택되는 경우 24시간 이하의 시간 동안 볼밀링된다.
상기 볼밀링단계(S300) 이후에는 분말완성단계(S400)가 실시된다. 상기 분말완성단계(S400)는 볼밀링된 분말을 가압 및 가열하여 마그네슘 수소화합물 분말의 제조를 완성하는 과정으로, 300 내지 500℃의 온도에서 5 내지 50기압의 압력하에 실시되며, 수소분위기로 조성됨이 바람직하다.
이하 상기한 각 단계별 조건에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에서 상기 마그네슘 분말(Mg)은 5 내지 50중량%가 포함되고 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말은 50 내지 95중량%가 포함된다.
즉, 마그네슘 분말(Mg)은 연성이 높으며 마그네슘 수소화합물(MgH2)은 마그네슘보다 취성이 큰 특징이 있다.
그리고, 마그네슘 분말(Mg)만을 볼밀링하면 볼과 밀링자 내벽에 마그네슘이 많이 붙어 있게 되어 마그네슘 분말의 응집을 야기하여 분쇄가 용이하지 않게 되는 문제점을 발생시키게 된다.
이에 따라 마그네슘 수소화합물(MgH2)을 50중량% 이상 첨가하면 볼밀링시 볼과 밀링자 내벽에 마그네슘이 붙어 있는 양이 적고 마그네슘 분말의 응집을 방지하여 마그네슘의 분쇄가 용이하여 미립화가 가능하다.
볼밀링된 분말을 수소 분위기 중 가압 열처리시에는 마그네슘 입자크기가 작을수록 수소가 확산하는 거리가 짧아지므로 수소가 쉽게 들어가 마그네슘 수소화합물(MgH2)을 형성하기가 용이하다.
또한, 상기 볼밀링된 분말을 수소 분위기중 가압 열처리중에 마그네슘분말의 표면과 사이 사이에 존재하는 마그네슘 수소화합물(MgH2)로 인하여 수소 분자의 원자로의 해리가 용이하여 수소가 마그네슘분말에 원자상태로 쉽게 들어가 수소가 쉽게 흡장되어 열처리 시간을 단축하는 역할을 한다.
마그네슘 수소화합물(MgH2)을 50중량% 미만이면 이러한 효과가 작고 95중량%를 초과하게 되면 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 양이 너무 많아 비경제적이다.
상기 마그네슘 분말(Mg)과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 초기 원료들을 수소 분위기중에서 볼밀링하는 단계를 반드시 포함하여야 한다. 볼밀링을 하면 마그네슘과, 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 입자 크기가 작아지며 마그네슘 분말 사이에 균일하게 마그네슘 수소화합물(MgH2)이 존재하여 수소 분자의 수소 원자로의 해리가 용이하고 수소의 확산 거리가 짧아지게 된다.
따라서, 수소 분위기에서 분말완성단계(S400)를 실시하는 동안 가압 열처리를 실시하게 되면 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 형성이 용이하여 열처리시간이 짧아 지게 된다.
한편, 마그네슘 분말(Mg)과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 초기 원료들을 볼밀링하지 않고 단순 교반으로 혼합된 경우에는 마그네슘 입자 크기가 원래 크기로 조대할 뿐만 아니라 마그네슘 분말의 표면과 사이 사이에 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 크기도 크고 존재도 불균일하게 되므로 수소 분위기에서 가압 열처리중에 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 형성에 많은 시간이 소요된다.
볼밀링된 분말은 분말완성단계(S400)를 실시할 때 수소 분위기 중에 300 내지 500℃ 사이의 온도에서 수소 5기압 내지 50기압 사이의 압력으로 4시간 이내로 가압 열처리된다.
열처리 온도가 300℃ 미만이면 반응속도가 느려서 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 형성이 쉽지 않고 500℃를 초과하게 되면 고압수소 분위기 중 금속재 반응 챔버의 열화로 인한 사고 위험성 증대되므로 바람직하지 못하다.
그리고 분말완성단계(S400)시에 수소압력이 5기압 미만이면 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 형성이 쉽지 않고 50기압을 초과하게 되면 소요되는 수소가 많아 비경제적이며 열처리중 금속재 반응 챔버의 파손을 야기하여 사고 위험성이 증대되는 문제점이 발생될 수 있다.
따라서, 볼밀링 조건에 따라 최적 반응 시간은 달라질 수 있으나 상기 분말완성단계(S400)는 4시간 이하가 적당하며 장시간이면 비경제적이다.
이러한 제조 방법으로 제조된 마그네슘 수소화합물(MgH2)은 상기 볼밀링중 볼재질이나 밀링자의 재질로부터 불가피하게 혼입되는 미량의 타 성분을 제외하고 금속 성분중 마그네슘 성분만으로 구성되며 수소 함량이 최소 5.5 중량%이상이면 좋다. 이보다 낮으면 분말중 미반응된 마그네슘의 양이 많아져서 상품으로 가치가 낮아지게 된다.
이하 첨부된 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예와 비교예를 비교하여 설명하기로 한다.
도 2는 마그네슘 분말과 마그네슘계 수소화합물 분말의 중량비, 볼밀링단계의 실시 시간, 볼밀링 방법 및 시간, 열처리온도 및 수소 가압력, 반응시간 변화에 따른 마그네슘계 수소화합물 분말의 바람직한 실시예와 비교예의 수소 중량%를 비교하여 나타낸 표이다.
[비교예1]
순수한 마그네슘 분말 15g과 직경 약 6㎜인 스틸볼 416g과 함께 내용적 307cc인 스테인레스로 된 유성 볼밀링 용기에 장입하고, 볼밀링 용기 내를 약 14기압의 수소 분위기를 만들고 250rpm의 속도로 5시간 동안 볼밀링을 하였다.
볼밀링된 분말을 스테인레스로 제작된 반응용기에 장입한 후 수소 분위기 15기압의 압력하에서 375℃에서 4시간 동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)을 제조하였다.
제조된 비교예1의 분말에 포함된 수소 함량은 다음과 같이 측정하였다.
제조된 분말을 씨에베트형(Sievert's type)의 수소 방출량 측정용 반응관(반응관의 내용적 85.4 cc)내에 장입한 후 반응관 내를 진공으로 유지한 후 400℃에서 2시간 동안 분말중의 수소를 방출시켜 방출전/후 반응기 내의 압력을 측정하고 이상 기체 상태 방정식을 이용하여 방출된 수소의 몰수 및 무게를 구한 후 장입된 분말 무게로 나누고 100을 곱하여 방출된 수소의 중량%를 구하였고 전량 분말중 수소가 전량 방출되었다고 가정하여 이를 분말중의 수소 함량%로 판단하여 구하였다.
위의 방법으로 비교예1의 분말에 포함된 수소 함량을 측정한 결과 2.02 중량%로 매우 낮은 값을 보여주었다.
[비교예2]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 97:3이 되도록 총 장입원료 15g을 볼과 함께 볼밀링 용기에 장입하였다. 다른 실험 조건은 비교예1과 동일하다. 제조된 분말중의 수소 함량은 4.02 중량%로 낮은 값을 보여주었다.
[비교예3]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 90:10이 되도록 총 장입원료 15g을 볼과 함께 볼밀링 용기에 장입하였다. 다른 실험 조건은 비교예1과 동일하며 수소 분위기 15기압의 압력하에서 250℃에서 4시간 동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다. 제조된 분말중의 수소 함량은 2.51 중량%로 낮은 값을 보여주었다.
[비교예4]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 90:10이 되도록 총 장입원료 15g을 볼과 함께 볼밀링 용기에 장입하였다. 다른 실험 조건은 비교예1과 동일하며 수소 분위기 3기압의 압력하에서 375℃에서 4시간 동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다. 제조된 분말중의 수소 함량은 3.01 중량%로 낮은 값을 보여주었다.
[비교예5]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 90:10이 되도록 총 장입원료 15g와 직경 약 6㎜ 스틸볼 416g과 함께 내용적 307cc인 스테인레스로 된 유성 볼밀링 용기에 장입하고 볼밀링 용기내를 약 14기압의 수소 분위기를 만들고 250rpm의 속도로 5시간 동안 볼밀링을 하였다. 이후 수소 분위기 중 가압 열처리는 실시하지 않았다. 제조된 분말중의 수소 함량은 비교예1과 동일한 방법으로 측정하였다. 제조된 분말중의 수소 함량은 1.02 중량%로 매우 낮은 값을 보여주었다.
[비교예6]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 90:10이 되도록 총 장입원료 15g을 비이커에 장입한 후 교반기를 이용하여 5시간 동안 교반하였다. 교반된 분말을 스테인레스로 제작된 반응용기에 장입한 후 수소 분위기 15기압의 압력하에서 375℃에서 4시간동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다. 제조된 분말중의 수소 함량은 비교예1과 동일한 방법으로 측정하였다. 제조된 분말중의 수소 함량은 4.02 중량%로 낮은 값을 보여주었다.
[실시예1]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 95:5가 되도록 총 장입원료 15g을 볼과 함께 볼밀링 용기에 장입하였다. 다른 실험조건은 비교예1과 동일하며 볼밀링된 분말을 스테인레스로 제작된 반응용기에 장입한 후 수소 분위기 15기압의 압력하에서 375℃에서 2시간 동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다.
제조된 분말중의 수소 함량은 5.50중량%로 비교적 높은 값을 보여주었다. 이는 시중에 유통되는 마그네슘 수소화합물(MgH2) 시약의 수소함량을 분석한 결과인 5.46 중량%와 유사하였다.
[실시예2]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 90:10이 되도록 총 장입원료 15g을 볼과 함께 볼밀링 용기에 장입하였다. 다른 실험조건은 비교예1과 동일하며 볼밀링된 분말을 스테인레스로 제작된 반응용기에 장입한 후 수소 분위기 15기압의 압력하에서 375℃에서 2시간 동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다.
제조된 분말중의 수소 함량은 6.14중량%로 비교적 높은 값을 보여주었다.
[실시예3]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 55:45가 되도록 총 장입원료 15g을 볼과 함께 볼밀링 용기에 장입하였다. 다른 실험조건은 비교예1과 동일하며 볼밀링된 분말을 스테인레스로 제작된 반응용기에 장입한 후 수소 분위기 15기압의 압력하에서 375℃에서 2시간 동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다.
제조된 분말중의 수소 함량은 6.20중량%로 비교적 높은 값을 보여주었다.
[실시예4]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 90:10이 되도록 총 장입원료 15g을 볼과 함께 볼밀링 용기에 장입하였다. 다른 실험조건은 비교예1과 동일하며 볼밀링된 분말을 스테인레스로 제작된 반응용기에 장입한 후 수소 분위기 15기압의 압력하에서 300℃에서 2시간 동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다.
제조된 분말중의 수소 함량은 5.60중량%로 비교적 높은 값을 보여주었다.
[실시예5]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 90:10이 되도록 총 장입원료 15g을 볼과 함께 볼밀링 용기에 장입하였다. 다른 실험조건은 비교예1과 동일하며 볼밀링된 분말을 스테인레스로 제작된 반응용기에 장입한 후 수소 분위기 50기압의 압력하에서 500℃에서 2시간 동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다. 제조된 분말중의 수소 함량은 6.16중량%로 비교적 높은 값을 보여주었다.
[실시예6]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 90:10이 되도록 총 장입원료 15g을 볼과 함께 볼밀링 용기에 장입하였다. 다른 실험조건은 비교예1과 동일하며 볼밀링된 분말을 스테인레스로 제작된 반응용기에 장입한 후 수소 분위기 5기압의 압력하에서 500℃에서 2시간동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다. 제조된 분말중의 수소 함량은 5.53중량%로 비교적 높은 값을 보여주었다.
[실시예7]
순수한 마그네슘 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 중량% 비율이 90:10이 되도록 총 장입원료 20g과, 직경 16㎜인 스틸 볼 695g과 함께 내용적 307cc인 스테인레스로 된 수평식 볼밀링 용기에 장입하고 볼밀링 용기내를 약 14기압의 수소 분위기를 만들고 120rpm의 속도로 24시간 동안 볼밀링을 하였다.
다른 실험조건은 비교예1과 동일하며 볼밀링된 분말을 스테인레스로 제작된 반응용기에 장입한 후 수소 분위기 15기압의 압력하에서 375℃에서 4시간 동안 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물(MgH2)의 제조를 시도하였다. 제조된 분말중의 수소 함량은 5.90중량%로 비교적 높은 값을 보여주었다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시 예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
S100. 분말준비단계 S200. 분위기조성단계
S300. 볼밀링단계 S400. 분말완성단계

Claims (6)

  1. 5 내지 50중량%의 마그네슘(Mg) 분말과, 50 내지 95중량%의 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말과, 밀링용 볼을 수소 분위기의 볼밀링용기 내부에 장입하고 볼밀링한 후 300 내지 500℃의 온도에서 5 내지 50기압의 수소 압력으로 가압 열처리하여 형성됨을 특징으로 하는 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말.
  2. 제 1 항에 있어서, 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말은,
    전체 중량에 대하여 5.5중량% 이상의 수소를 함유하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말.
  3. 5 내지 50중량%의 마그네슘(Mg) 분말과, 50 내지 95중량%의 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말을 준비하는 분말준비단계와,
    상기 마그네슘(Mg) 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말 및 밀링용볼을 볼밀링용기에 장입한 후 수소 분위기를 조성하는 분위기조성단계와,
    상기 마그네슘(Mg) 분말과 마그네슘 수소화합물(MgH2) 분말을 볼밀링하는 볼밀링단계와,
    볼밀링된 분말을 수소 분위기로 가압 열처리하여 마그네슘 수소화합물 분말을 제조하는 분말완성단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소가압 열처리에 의한 마그네슘 수소화합물의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 볼밀링단계는,
    유성볼밀링을 채택하여 5시간 이하 동안 볼밀링하거나, 수평식 볼밀링을 채택하여 24시간 이하 동안 볼밀링하는 과정임을 특징으로 하는 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소가압 열처리에 의한 마그네슘 수소화합물의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 분말완성단계는,
    볼밀링된 분말을 300 내지 500℃의 온도범위에서 수소분위기로 5 내지 50기압의 압력을 가하는 과정임을 특징으로 하는 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소가압 열처리에 의한 마그네슘 수소화합물의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 분말완성단계는 4시간 이내로 실시됨을 특징으로 하는 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소가압 열처리에 의한 마그네슘 수소화합물의 제조방법.
KR1020110011896A 2011-02-10 2011-02-10 마그네슘 수소화합물 분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소 가압 열처리에 의한 이의 제조방법 KR101235081B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110011896A KR101235081B1 (ko) 2011-02-10 2011-02-10 마그네슘 수소화합물 분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소 가압 열처리에 의한 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110011896A KR101235081B1 (ko) 2011-02-10 2011-02-10 마그네슘 수소화합물 분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소 가압 열처리에 의한 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120091848A true KR20120091848A (ko) 2012-08-20
KR101235081B1 KR101235081B1 (ko) 2013-02-21

Family

ID=46884131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110011896A KR101235081B1 (ko) 2011-02-10 2011-02-10 마그네슘 수소화합물 분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소 가압 열처리에 의한 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101235081B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012113196A1 (de) 2012-08-22 2014-02-27 Hyundai Motor Company Auswuchteinstellvorrichtung eines rotierenden Körpers und Kraftübertragungssystem, das eine Auswuchteinstellvorrichtung verwendet
KR20190057872A (ko) * 2017-11-21 2019-05-29 주식회사 디엠티 마그네슘 가공 부산물의 처리 방법
KR20230123648A (ko) * 2022-02-17 2023-08-24 한국교통대학교산학협력단 수소 저장용 마그네슘-니켈 수소화물계 복합 재료 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4083786B2 (ja) 2006-07-20 2008-04-30 友宏 秋山 マグネシウム基水素化物の製造方法及びマグネシウム基水素化物の製造装置
JP2009132553A (ja) 2007-11-29 2009-06-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素貯蔵材料の製造方法及び水素発生方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012113196A1 (de) 2012-08-22 2014-02-27 Hyundai Motor Company Auswuchteinstellvorrichtung eines rotierenden Körpers und Kraftübertragungssystem, das eine Auswuchteinstellvorrichtung verwendet
DE102012113196B4 (de) 2012-08-22 2019-01-03 Hyundai Motor Company Auswuchteinstellvorrichtung eines rotierenden Körpers und Kraftübertragungssystem, das eine Auswuchteinstellvorrichtung verwendet
KR20190057872A (ko) * 2017-11-21 2019-05-29 주식회사 디엠티 마그네슘 가공 부산물의 처리 방법
KR20230123648A (ko) * 2022-02-17 2023-08-24 한국교통대학교산학협력단 수소 저장용 마그네슘-니켈 수소화물계 복합 재료 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101235081B1 (ko) 2013-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6471935B2 (en) Hydrogen storage materials and method of making by dry homogenation
Li et al. Enhanced hydrogen storage properties of LiAlH 4 catalyzed by CoFe 2 O 4 nanoparticles
US20030051785A1 (en) Solid compositions generating hydrogen by combustion, comprising an alkali metal borohydride and an ammonium salt
AU4997299A (en) Novel hydrogen storage materials and method of making by dry homogenation
CN102634714A (zh) 添加铜元素的镁铝系储氢合金及制备方法
Chen et al. Popcorn-like aluminum-based powders for instant low-temperature water vapor hydrogen generation
KR101235081B1 (ko) 마그네슘 수소화합물 분말 및 볼밀링된 마그네슘 분말의 수소 가압 열처리에 의한 이의 제조방법
JP2008043927A (ja) 水素貯蔵材料の製造方法
Tan et al. Na-modified cast hypo-eutectic Mg–Mg2Si alloys for solid-state hydrogen storage
Zhu et al. Effects of magnesium hydride on the thermal decomposition and combustion properties of DAP-4
CN107099724B (zh) 纳米三氟化钛催化Mg-RE-Ni-Al-Ti-Co基贮氢合金的制备方法
JP2006142281A (ja) アルミニウム系ナノ複合触媒、その製造方法、およびそれを用いた水素吸蔵複合材料
Leiva et al. Mechanochemistry and H-sorption properties of Mg2FeH6-based nanocomposites
CN100482833C (zh) 经表面催化的高活性镁基储氢材料及制备方法
JP6648161B2 (ja) 硼化ジルコニウム及びその製造方法
KR101062476B1 (ko) 마그네슘계 수소발생용 분말 및 이의 제조방법
Kwak et al. Improvement in the hydrogen storage properties of MgH2 by adding NaAlH4
Song et al. Cycling Performance of NaAlH4 and Transition Metals-Added MgH2 Prepared via Milling in a Hydrogen Atmosphere
CN108555282B (zh) 一种球形高活性铝钛机械合金粉及其制备方法
US20120248376A1 (en) Synthesis, Recharging and Processing of Hydrogen Storage Materials Using Supercritical Fluids
ITMI20071962A1 (it) Materiale composito per lo stoccaggio di idrogeno con velocita' di assorbimento e di desorbimento molto elevate e procedimento per la produzione di detto materiale
KR20200081959A (ko) Ｍｗｃｎｔ가 첨가된 마그네슘­산화칼슘계 수소저장합금 및 이의 제조방법
JP2006008439A (ja) 水素貯蔵材料およびその製造方法
Ismail Study on the hydrogen storage properties and reaction mechanism of NaAlH 4 eMgH 2 eLiBH 4 ternaryhydride system
Liu et al. Hydrogen Storage Properties of the Mg (NH3) 6Cl2-LiH Combined System

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151209

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161118

Year of fee payment: 18