KR20130032186A - 연료 전지 차량용 수소저장탱크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 전지 차량용 수소저장탱크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 연료 전지 차량에 사용되는 수소저장탱크에 있어서, 수소 유입구 및 방출구가 형성되고 수소를 저장하는 수소저장용기와, 상기 수소저장용기의 외주면에 다공성 발포 금속이 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크는 비교적 간단한 공정에 의하여 제조할 수 있고, 기계적 물성이 우수하면서 충격에너지 및 진동에너지 흡수 능력이 우수하여 수소를 안전하게 보호할 수 있으면서도 경량이라서 연료 전지 차량에의 활용이 우수하다.

Description

연료 전지 차량용 수소저장탱크 및 그 제조방법{Hydrogen storage tank for fuel cell powered vehicles and method of manufacturing the same}

본 발명은 연료 전지 차량용 수소저장탱크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수소저장용기의 외주면에 다공성 발포 금속이 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

수소를 이용한 에너지 시스템은 지구 온난화 문제에 대한 유력한 해결책의 하나로 기대를 모으고 있다. 특히 최근에는 연료 전지를 중심으로 수소 이용 기술에 관한 연구개발이 급속하게 진행되고 있다. 수소 에너지는 여러 가지의 에너지 자원으로부터 제조 가능한 2차 에너지인 동시에 연소시 물이 생성되는 가장 청정한 연료로서, 가정용 열병합 발전이나 모바일 기기, 자동차, 산업용 발전 및 항공우주 산업분야까지 적용 가능한 에너지이다.

그 중 자동차에의 수소 에너지 적용은 그의 시장 규모, 잠재적 CO₂ 삭감량, 탈석유 의존에의 직접적 기여 및 산업 경쟁력 향상 면에서 큰 사회적 이득을 제공할 가능성이 있다. 그러나 수소는 그 보관 및 운반에 있어 위험성을 내포하고 있고 체적 에너지 밀도는 가솔린의 1/3000에 불과하기 때문에, 자동차라는 한정된 공간에 탑재하기 위해서는 안전성을 확보하고 수소를 컴팩트하게 수송 및 저장하는 기술의 확립이 요구된다.

수소를 저장하는 기술로 일반적으로 액체수소저장탱크와 금속수소화물을 사용한 수소저장탱크를 사용할 수 있다. 액체수소저장탱크를 이용하는 경우, 수소를 액화시키는 것이 어렵고, 저장 도중에 수소가 손실(현재 3 ~ 6 % / 일)될 수 있으며, 저장탱크를 만드는 것 또한 쉽지 않다. 금속수소화물을 사용한 수소저장탱크의 경우, 수소저장합금이 무거운 금속이므로 이를 이용한 수소저장탱크가 너무 무거워 어려움을 겪고 있다. 만일 현재의 연료통 정도 되는 40ℓ짜리 연료통을 부착한다면 수소저장합금의 무게만 300㎏이 넘게 된다. 또한 현재 3 ~ 6 질량% 수준에만 이르는 수소 흡방출량 또한 문제이다.

이와 더불어 연료 전지 자동차의 충돌사고의 경우, 안전성 확보의 관점에서 폐차나 저장 시스템의 교환 방안이 고려되고, 경미한 사고의 경우에도 안전성의 확보 및 그에 대한 확인이 필요하다.

이와 같은 연료 전지 차량에서 사용하는 연료인 수소는 보다 얼마나 안전하면서 콤팩트(Compact)하게 만들어 운반하거나 저장하는가가 매우 중요한데, 이를 위한 여러 방법 중 기체인 수소를 액체수소로 하는 것이나 흡장 합금에 흡장시키는 방법 등은 각각 자연 증발이나 흡장량 등 현재 기술로는 해결할 수 없는 문제가 있어, 현재는 경량이면서도 고내압의 탱크(봄베, bomb)를 많이 사용하고 있다(도 1 참조).

상기 고압 탱크가 연료 전지 자동차 등에 사용되기 위해서는 차량 탑재시 고압 탱크의 용적에 따른 승차공간 확보와 충분한 주행거리 확보에 의한 실용성 측면에서 탱크 내에 충진되는 수소를 350bar나 그 이상의 고압으로 압축하여야 만하는 것이 통상적이다. 고압 탱크의 경우 현재 350bar 용기는 실용화 단계이며, 700bar 용기를 개발단계에 있는 것처럼, 현재 최대 350bar 정도의 압력을 견디는 것이 한계점이며, 고압 탱크 외부에 어떤 구속조건과 표면처리를 하더라도 350bar의 한계를 벗어날 수 없다는데 궁극적인 한계점이 있다. 최대 350bar 고압 탱크의 경우에는 한계점 이상의 압력이 작용하더라도, 탱크 내부 압력에 의한 응력 집중을 최대한 방지하도록 탱크 양 끝 부분에 라운드(round) 처리를 하지만, 이는 탱크 내 압력을 증가하여 충진 용량을 증진하는 것이 아니라 단지 350bar 압력 하에서 발생될 수 있는 위험 즉, 탱크의 파손이나 균열 등을 최대한 방지하기 위한 것이다.

또한, 고압 탱크는 온도에 특히 약한 수소의 특성상, 수소의 급속 충진시 수소 탱크 내부에서 최대 350 bar로 높게 올라가면서 수소의 온도도 급격히 상승하므로, 만약 탱크의 무게를 줄이기 위해 고분자 재료로 된 탱크를 사용하는 경우에는 온도와 압력의 급격한 변화가 반복되면서 재료 피로도가 급격하게 진행되는 취약점이 있게 된다. 외부로부터 가해지는 충격 특히, 후방 충돌시 수소 연료탱크에 가해지는 충격력이 크게 전달되므로 이로부터 수소 탱크를 보호하도록 리어 서브프레임을 이용하여, 후방으로부터 수소 탱크로 전달되는 충격을 줄이는 구조를 사용하지만, 차량 설계 여건상 수소 탱크의 보호를 강화하기 위한 그 외의 설계 변경이 용이하지 않고 또한, 보강 부재의 추가의 경우에도 여러 설계 제약상 충분히 이루어지기가 용이하지 않은 실정이다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 현재 많은 연구자들이 수소를 안전하게 보관할 수 있는 방법을 연구하고 있다. 그 예로서 메탄올을 이용하거나, 수소를 금속 수화물 형태로 저장하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 수소를 결합시키는 특수 합금이 비싸거나, 추가적인 개질장치(reformer)등이 포함되어 복잡한 구조를 지니며(비특허문헌 1) 직접 순수한 수소를 고압으로 실린더(cylinder)에 보관하는 방법에 비해 저장 효율 및 에너지 밀도(energy density)가 낮은 것이 문제점을 여전히 갖는다. 이와 관련하여 한국공개특허 2007-0034166는 수소저장탱크의 외부를 감싸는 일반적인 별도의 보호 장치만을 개시하고 있을 뿐이다.

1. 한국공개특허 제2007-0034166호 2, 한국등록특허 제872718호

1. Sakintuna B, Lamari-Darkim F, Hirscher M, Int. J. Hydrogen Energy (2007) 32:1211 2. Banhart J, europhysics news January/february (1999)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 수소가 빠져나가거나 취화되는 것을 최소화하고, 내부 수소의 고압에 견디기 위해서 높은 강도를 지니면서도 경량인 연료 전지 차량에 사용되는 수소저장탱크를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수소저장탱크의 기계적 성질을 만족시키면서도 고강도이며, 벌크(bulk)소재 대비 가볍고, 충격 저항성이 뛰어난 연료 전지 차량에 사용되는 수소저장탱크를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 연료 전지 차량에 사용되는 수소저장탱크에 있어서, 수소 유입구 및 방출구가 형성되고 수소를 저장하는 수소저장용기와, 상기 수소저장용기의 외주면에 다공성 발포 금속이 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 수소저장용기는 금속 라이너의 고압수소용기, 수지 라이너의 고압수소용기, 하이브리드 용기 및 액체수소용기로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 다공성 발포 금속은 평균 기포 직경 1㎚ 내지 10㎜이고, 기공률은 5% 내지 98%인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 다공성 발포 금속은 원소 주기율표 Ⅰa족, Ⅱa족, Ⅲa족, Ⅳa족 내지 Ⅷ족 및 Ⅰb족 내지 Ⅵb족의 원소로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 다공성 발포 금속은 스테인레스강, 알루미늄 및 그 합금, 구리 및 그 합금, 니켈 및 그 합금, 아연 및 그 합금, 마그네슘 및 그 합금, 주석 및 그 합금, 티타늄 및 그 합금, 망가니즈 및 그 합금, 크롬 및 그 합금, 인듐 및 그 화합물, 금 및 그 합금, 은 및 그 합금 중 1종임을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 다공성 발포 금속은 금속에 발포제, 바인더, 증점제 및 스페이스 홀더 중에서 선택된 어느 하나 이상을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 발포제는 우레탄계 발포제, 유기용매, 금속수소화물 및 불활성 기체 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 바인더는 규소 화합물, 알루미늄 화합물, 붕소 화합물, 인 화합물, 지르코늄 화합물, 티탄 화합물, 실리카 화합물 및 폴리머 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 증점제는 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 전분, 아가, 칼슘, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리이소부텐 및 폴리테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 스페이스 홀더는 염화나트륨 또는 저융점 금속인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 발포제는 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하고, 바인더는 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하고, 증점제는 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하고, 스페이스 홀더는 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 연료 전지 차량에 사용되는 수소저장탱크의 제조방법에 있어서, 수소 유입구 및 방출구가 형성되고 수소를 저장하는 수소저장용기의 외주면에 다공성 발포 금속으로 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크 제조방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크제조방법의 다공성 발포 금속으로 권취하는 단계는 판상의 다공성 발포 금속을 성형하여 상기 라이너의 외주면에 접착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크제조방법의 다공성 발포 금속으로 권취하는 단계는 상기 라이너의 외주면에 금속 분말이나 슬러리를 도포하거나 증착하여 다공성 발포 금속을 성형하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크는 우수한 기계적인 성질을 지녔음에도 가벼운 무게를 갖기 때문에 차량용 재료로서 적합하고, 충격에너지 흡수 능력이 우수하게 되며, 강한 충격 발생시 급속한 변형을 통해 충격에너지를 흡수함과 동시에 급속히 강도가 높아지기 때문에 효과적으로 수소저장탱크를 보호할 수 있으며, 수소저장탱크로 전파되는 진동에너지를 효과적으로 감소시키는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크 및 그 제조방법을 통하여 간단한 제조 공정에 의하여 연료 전지 차량용 수소저장탱크를 제작할 수 있다.

도 1은 종래 일반적인 수소저장탱크(고압수소탱크)의 외관 모습이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 단면에 관한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 도면이다. (a)는 전체 외관이고, (b)는 수직 절단면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 도면이다. (a)는 전체 외관이고, (b)는 수직 절단면이다.
도 6은 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크에 적용된 다공성 발포 금속에 대한 금속 현미경 사진이다. (a)는 개방형 발포 금속, (b)는 폐쇄형 발포 금속이다.
도 7은 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크 제조방법의 일 실시예(용융법)에 관한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크에 적용된 다공성 발포 금속(실시예 1)에 대한 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크에 적용된 다공성 발포 금속에 대한 금속 현미경 사진이다. (a)는 실시예 2(6분간 고온 유지), (b)는 실시예 3(7분간 고온 유지), (c)는 실시예 4(8분간 고온 유지)이다.
도 10은 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크 제조방법의 일 실시예(증착법)에 관한 것이다(실시예 5 관련).
도 11a는 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크가 외부 충격을 완화시키는 모습을 나타낸 모식도이다.
도 11b는 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크에 적용된 다공성 발포 금속이 압축 스트레스 조건에서 충격 에너지를 흡수하는 메카니즘을 나타내는 모식도이다.
도 12는 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크에 적용된 다공성 발포 금속의 진동에 대한 우수한 저항성을 나타낸 모식도이다.

상기 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료 전지 차량용 수소저장탱크는 수소 유입구(10) 및 방출구(20)가 형성되고 수소를 저장하는 수소저장용기(30)와, 상기 수소저장용기의 외주면에 다공성 발포 금속(40)이 권취되어 있는 것을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성을 더욱 상세하게 살펴보도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 단면을 나타낸 모식도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 단면도이다. 도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 단면도이다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 수소저장용기(30)는 금속 라이너의 고압수소용기, 수지 라이너의 고압수소용기, 하이브리드 용기 및 액체수소용기로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 한다. 상기 고압수소용기는 금속 라이너용기 또는 수지라이너 용기일 수 있다. 상기 하이브리드 용기는 수소 용기 내에 수소흡장합금 등의 수소저장재료를 넣어 압축에 의한 것과 수소저장 재료에 의한 수소저장을 동시에 행하는 시스템이다. 액체수소용기는 수소를 비점인 -253℃ 수소를 액체로 저장하는 용기로서 일반적으로 단열용기로 구성될 수 있다. 상기 수소저장용기는 중공을 갖는 원통형(도 2 및 도 3 참조)일 수 있고, 비원통형(도 4 참조)일 수 있다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 다공성 발포 금속(40)은 평균 기포 직경 1㎚ 내지 10㎜이고, 기공률은 5% 내지 98%인 것을 특징으로 한다. 기포의 크기 및 기공률은 다공성 발포 금속의 제조에 사용되는 금속, 발포제, 바인더, 증점제 및 스페이스 홀더(space holder)등의 종류 및 함량에 따라 영향을 미치며, 또한 제조 공정 중에서의 온도나 교반 강도 및 시간에 따라서 달라진다. 기공의 크기가 너무 작거나 기공률이 낮으면 다공성 발포 금속에 의한 충격 흡수나 진동 흡수 효과를 효과적으로 누릴 수 없고 단위크기당 중량이 증가하여 상대적으로 경량이 요구되는 연료 전지 차량용 수소저장탱크에 사용되기에 적합하지 않다. 반대로 기공의 크기가 너무 크거나 기공률이 높아도 다공성 발포 금속에 의한 충격 흡수나 진동 흡수 효과를 효과적으로 누릴 수 없고, 나아가 수소가 취화될 수 있는 가능성이 높아지고, 수소저장탱크의 강도나 연성이 저하되어 바람직하지 못하다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 다공성 발포 금속(40)은 개방형(open cell), 폐쇄형(closed cell) 또는 복합형일 수 있다. 상기 개방형 발포 금속(도 6a 참조)은 발포된 후 형성된 기공들이 독립적으로 나뉘어져 있지 않고 서로 모두 연결되어 있는 형태이며, 상기 폐쇄형 발포 금속(도 6b 참조)은 기공들이 독립적으로 각각 나뉘어져 있는 독방의 형태를 말한다. 개방형 발포 금속은 충격 흡수 등의 효과 대비 경량의 금속을 얻는 데 바람직하며, 폐쇄형 발포 금속은 경량화 효과는 감소하나 수소저장탱크 전체의 경도 부여 및 수소의 취화나 새는 현상을 방지하는 데 더욱 효과적이다. 또한 양자의 장단점을 활용하여 본 발명에 사용되는 다공성 발포 금속(40)을 제조하는 데 있어 두 가지를 복합적으로 적용할 수도 있다(복합형).

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 다공성 발포 금속(40)은 원소 주기율표 Ⅰa족, Ⅱa족, Ⅲa족, Ⅳa족 내지 Ⅷ족 및 Ⅰb족 내지 Ⅵb족의 원소로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 이들 금속 성분 중에서도 특히 Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb 및 Bi이 바람직하다. 이들 원소의 금속 이온에 대해서, Mg^{2 +}, Ca^{2 +}, Sr^{2 +}, Ba^{2 +}, Sc^{3 +}, Y^{3 +}, Ti^{4 +}, Zr^{4 +}, Hf^{4 +}, V^{4 +}, V^{3 +}, V^{2 +}, Nb^{3 +}, Ta^{3 +}, Cr^{3 +}, Mo³⁺, W^{3 +}, Mn^{3 +}, Mn^{2 +}, Re^{3 +}, Re^{2 +}, Fe^{3 +}, Fe^{2 +}, Ru^{3 +}, Ru^{2 +}, Os^{3 +}, Os^{2 +}, Co^{3 +}, Co^{2 +}, Rh^{2 +}, Rh⁺, Ir^{2 +}, Ir⁺, Ni^{2 +}, Ni+, Pd^{2 +}, Pd⁺, Pt^{2 +}, Pt⁺, Cu^{2 +}, Cu⁺, Ag⁺, Au⁺, Zn^{2 +}, Cd^{2 +}, Hg^{2 +}, Al^{3 +}, Ga³⁺, In^{3 +}, Tl^{3 +}, Si^{4 +}, Si^{2 +}, Ge^{4 +}, Ge^{2 +}, Sn^{4 +}, Sn^{2 +}, Pb^{4 +}, Pb^{2 +}, As^{5 +}, As^{3 +}, As⁺, Sb^{5 +}, Sb^{3 +}, Sb⁺, Bi^{5 +}, Bi^{3 +} 및 Bi⁺가 바람직하다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 다공성 발포 금속(40)은 스테인레스강, 알루미늄 및 그 합금, 구리 및 그 합금, 니켈 및 그 합금, 아연 및 그 합금, 마그네슘 및 그 합금, 주석 및 그 합금, 티타늄 및 그 합금, 망가니즈 및 그 합금, 크롬 및 그 합금, 인듐 및 그 화합물, 금 및 그 합금, 은 및 그 합금 중 1종임을 특징으로 한다. 일반적으로 다공성 발포 금속 제조에는 흔히 알루미늄이 사용되고, 본 발명에 대해서도 적용될 수 있다. 또한 구리는 수소의 침투를 상대적으로 적게 허용하므로, 구리 또는 그 합금을 사용하는 경우에는 용기 내 존재하는 수소가 새거나 취화하는 것을 효과적으로 감소시킬 수 있어 더욱 바람직하다. 또한 마그네슘 또는 그 합금을 사용하는 경우에는 경량화 효과를 증대시키면서 차량 운행 중의 진동 흡수 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 다공성 발포 금속은 금속에 발포제, 바인더, 증점제 및 스페이스 홀더 중에서 선택된 어느 하나 이상을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 발포제는 우레탄계 발포제, 유기용매, 금속수소화물 및 불활성 기체 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용될 수 있는 우레탄계 발포제는 물과 반응하여 이소시아네이트(isocyanate 반응), 즉 우레아(urea)를 생성하고 탄산가스를 발생시키며 경화되는 것이면 가능하다.

본 발명에서 발포제로 사용될 수 있는 유기용매는 탄소 원자가 5에서 8인 탄화수소 등, 즉, 펜탄(pentane), 네오펜탄(neopentane), 헥산(hexane), 이소헥산(isohexane), 헵탄(heptane), 이소헵탄(isoheptane), 벤젠(benzene), 옥탄(octane) 및 톨루엔(toluene) 등이 있다. 상기 탄화수소는 가열에 의하여 표면활성제가 함유한 용액 내에서 기공으로 발포된다. 상기 표면활성제는 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 유도체나 다가 알코올(polyvalent alcohol) 유도체가 바람직하다.

본 발명에서 발포제로 사용될 수 있는 금속수소화물은 TiH₂, ZrH₂, MgH₂ 등이 사용될 수 있으며, TiH₂가 가장 일반적으로 사용된다. 본 발명에서 발포제로 사용될 수 있는 불활성 기체는 아르곤(Ar), 질소(N₂)와 같은 가스이다.

본 발명에서 발포제로 사용될 수 있는 상기 외 발포제는 염화비닐알코올, 폴리우레탄, 폴리초산비닐, 페놀수지, 셀룰로오스, 염화칼슘, 인산나트륨, 초산나트륨, 염화제이철, 수산화칼슘, 아연, 규소, 질소, 이산화탄소, 수소를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 발포제로 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 바인더는 규소 화합물, 알루미늄 화합물, 붕소 화합물, 인 화합물, 지르코늄 화합물, 티탄 화합물, 실리카 화합물 및 폴리머 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 바인더는 원칙적으로 분말 재료에서의 접착성을 얻기 위한 목적으로 현재까지 사용되는 모든 화합물이 고려될 수 있다. 그 중에서도 규소 화합물, 알루미늄 화합물, 붕소 화합물, 인 화합물, 지르코늄 화합물 및 티탄 화합물, 특히 이들의 산화물 또는 폴리머 수지가 바람직하게 사용된다. 특히, SiO₂를 실리카졸(silica sol)로서 또는 테트라알콕시실란(tetraalkoxysilane) 형태로 성형 단계에 도입할 수 있다. 점토 및 마그네슘과 베릴륨의 산화물, 예를 들어 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 카올린(kaolin), 벤토나이트(bentonite), 할로이사이트(halloysite), 딕카이트(dickite), 나크라이트(nacrite) 및 아녹사이트(anauxite) 등을 바인더로서 사용할 수도 있다. 또한, 테트라알콕시실란(tetraalkoxysilane), 보다 구체적으로, 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane), 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 테트라프로폭시실란(tetrapropoxysilane) 및 테트라부톡시실란(tetrabutoxysilane), 테트라알콕시티탄(tetraalkoxytitanium) 및 테트라알콕시지르코늄(tetraalkoxyzirconium) 화합물의 유사체, 트리메톡시-, 트리에톡시-, 트리프로폭시- 및 트리부톡시알루미늄이 있으며, 테트라메틸실란(tetraemethylsilane) 및 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane) 등도 사용될 수 있다. 상기 폴리머 수지로는 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate, PMMA)를 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 증점제는 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 전분, 아가, 칼슘, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리이소부텐 및 폴리테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 원칙적으로 상기 증점제는 유기 증점 물질 또는 친수성 중합체의 용도로 적합한 임의의 물질일 수 있고, 주로 입자를 가교시키고, 성형 및 임의의 건조 공정 중에 기계적 안정성을 유지함으로써 혼련, 성형 및 건조 단계 중에 성형을 촉진한다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 스페이스 홀더는 염화나트륨(NaCl) 또는 저융점 금속 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 저융점 금속은 상기 다공질 금속을 구성하는 금속보다 녹는 점이 낮아서 소결과정에 의해 제거될 수 있는 것이면 이론적으로 모두 사용가능하다. 예컨대 수은(Hg), 나트륨(Na), 납(Pb), 주석(Sn) 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크의 상기 발포제는 상기 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하고, 상기 바인더는 상기 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하고, 상기 증점제는 상기 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하고, 상기 스페이스 홀더는 상기 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 첨가되는 발포제, 바인더, 증점제 및 스페이스 홀더의 함량은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내이면 제한되지 않으며, 다공성 발포 금속을 제조하는 방법에 따라 적절한 배율이 달라진다. 예컨대, 용융제작법의 조건으로는 용융 금속이 수소화 금속에서 발생한 가스가 균일하게 분산될 수 있을 정도의 유동성이 있어야 하지만, 가스가 밖으로 배출되지 않을 정도의 점도를 지녀야 하고, 수소의 분해 온도는 금속의 융점과 온도차 역시 작아야 한다(비특허문헌 2).

상기 금속에 추가하여 혼합되는 발포제, 바인더, 증점제 및 스페이스 홀더의 함량은 본 발명의 다공성 발포 금속의 성질에 직접적으로 영향을 미친다. 예컨대 증점제의 경우 너무 많이 투여하면 점도가 지나치게 높아져서 발포제가 고루 분산되지 않아 발포가 골고루 이루어지지 않고, 반대로 너무 적게 투여하면 금속 발포 슬러리의 점도가 너무 낮아 가스가 쉽게 방출되어 충분히 발포되지 않는다. 따라서 발포제, 바인더, 증점제 및 스페이스 홀더가 상기 함량보다 더 적게 함유되는 경우에는 실질적으로 발포 작용이 일어나지 않아 기공을 형성하기 어렵고, 반대로 상기 함량보다 더 많이 함유되는 경우에도 실질적으로 발포 작용이 일어나지 않고, 금속의 함량이 상대적으로 감소하여 다공성 발포 금속의 최종 경도나 연성이 저하되는 문제점을 나타낼 수 있다.

본 발명에 따르면, 연료 전지 차량에 사용되는 수소저장탱크의 제조방법에 있어서, 수소 유입구(10) 및 방출구(20)가 형성되고 수소를 저장하는 수소저장용기(30)의 외주면에 다공성 발포 금속(40)으로 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크 제조방법의 다공성 발포 금속(40)으로 권취하는 단계는, 판상의 다공성 발포 금속을 성형하여 상기 수소저장용기(30)의 외주면에 접착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 연료 전지 차량용 수소저장탱크 제조방법의 다공성 발포 금속(40)으로 권취하는 단계는, 상기 수소저장용기(30)의 외주면에 금속 분말이나 슬러리를 도포하거나 증착(deposit)하여 다공성 발포 금속을 성형하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 용어 "성형"은 성형체 요건을 충족하지 않는 물질, 즉 임의의 분말, 분말성 물질, 결정 어레이 등을 의도한 사용 조건 하에서 안정한 성형체로 형성하는 분야의 전문가들에게 공지된 임의의 방법을 의미한다.

본 발명에서, 용어 "성형체"는 공간에서 적어도 한 방향으로 0.02 ㎜ 이상 연장하고 2차원의 외곽을 가지는 임의의 고형체를 의미한다. 적용되는 다른 제약은 없다. 즉, 성형체는 생각할 수 있는 임의의 형상을 가질 수 있으며, 한 방향으로 0.02㎜ 이상 연장되는 한 임의 방향, 임의 길이로 연장될 수 있다. 이들 성형체의 기하 형태에 관해서는, 구형 또는 원통형 성형체와, 디스크형 펠릿 또는 임의의 다른 적절한 기하형태, 예컨대 벌집, 망, 중공체, 와이어 구성물 등이 바람직하다.

상기 성형체를 제조하기 위한 몇 가지 방법이 있으나, (ⅰ) 다공성 발포 금속 재료(금속 분말, 발포제 등)를 바인더 또는 다른 성분들과 함께, 예컨대 펠릿화에 의해 성형체로 성형하는 방법; (ⅱ) 다공성 발포 금속 재료(금속 분말, 발포제 등)를 기재에 적용하는 방법, 및 (ⅲ) 다공성 또는 비다공성 기재 상에서 다공성 발포 금속 재료(금속 분말, 발포제 등)를 담지시킨 다음, 성형체로 성형하는 방법등이 일반적으로 고려될 수 있다. 본 발명에 따른 다공성 발포 금속의 성형체를 얻기 위한 방법과 관련하여 특별히 제한되는 것은 아니지만, 상기 언급된 방법이 본 발명에서 바람직하다.

상기 다공성 발포 금속 재료(금속 분말, 발포제 등)를 성형체로 성형하는 단계는 필수 단계인 반면에, 하기 단계들은 본 발명에서 임의 단계이다.

(Ⅰ) 성형 단계 전에 혼합 단계,

(Ⅱ) 성형 단계 전에, 예컨대 용매, 바인더 또는 다른 추가의 물질을 첨가하여 페이스트형 물질을 준비하는 단계, 또는

(Ⅲ) 성형 단계 후에, 마무리 단계, 특히 건조 단계를 실시할 수 있다.

다공성 발포 금속 재료로 사용되는 금속에 바인더, 증점제 및/또는 발포제 등과 함께 페이스트로 전환시키는 액체를 금속 재료에 첨가하고, 이 혼합물을 혼합 또는 혼련 장치 또는 압출기에서 압축하여 성형할 수 있다. 특히 압출 프레스 또는 압출기를 사용하여 생성되는 재료를 성형하고, 생성되는 성형체에 대해 마무리, 예컨대 건조하는 임의 단계 (Ⅲ)를 실시할 수 있다.

상기의 임의 혼합 단계 (Ⅰ) 또는 필수 성형 단계에서, 페이스트형 물질을 형성하는 데 사용할 수 있는 임의의 액체에 대해서는 전혀 제한이 없어, 물 이외에 알콜을 사용할 수 있으나, 물과 혼화성이 있어야 한다. 따라서, C1-4 모노알코올 및 수-혼화성 다가 알코올 둘 다 사용할 수 있다. 특히, 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, tert-부탄올 및 이들의 2종 이상의 혼합물이 사용된다.

상기 필수 단계인 성형, 형상화 또는 형성(molding, shaping, forming) 단계는 분말, 현탁액 또는 페이스트형 물질을 응집시키기 위해 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 임의의 방법으로 실행할 수 있다.

일반적으로, 하기의 주요 경로를 확인할 수 있다: (ⅰ) 바인더 및/또는 다른 첨가제의 존재 또는 부재 하에 고형화(briquetting), 즉 분말성 재료를 기계적으로 압축, (ⅱ) 과립화(펠릿화), 즉 회전 운동시켜 습윤화된 분말성 재료를 압축, 및 (ⅲ) 소결, 즉 압축할 재료의 열 처리 과정이다. 가열하는 동안 성형체 내부의 유기물(바인더, 발포제, 스페이스 홀더, 표면 활성제 등)은 열분해되어 제거되고 서로 접촉하는 금속 분말 사이에서 원자확산에 의해 소결이 일어나 금속의 강도를 가지면서 결합하게 된다. 적정 소결 온도는 금속의 종류에 따라 상이한데, 일반적으로 주석 및 그 합금은 100℃ 내지 400℃, 아연 및 그 합금은 300℃ 내지 600℃, 알루미늄 및 그 합금은 300℃ 내지 700℃, 구리 또는 은 및 그 합금은 500℃ 내지 1000℃, 스테인레스 또는 니켈 및 그 합금은 700℃ 내지 1300℃ 정도가 되며, 일반적으로 유기물을 제거하기 위해서는 200℃ 내지 500℃에서 1시간 이상 가열 상태를 유지한다. 상기 소결 온도 및 시간은 다공성 발포 금속 제조에 사용되는 재료의 온도 안정성 때문에 다소 제한이 가해질 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 성형 단계는 피스톤 압축에 의한 고형화, 롤러 압축에 의한 고형화, 결합제 비사용 고형화, 바인더 존재 하의 고형화, 펠릿화, 화합, 용융, 압출, 공압출, 회전, 침착, 발포, 분말 건조, 코팅, 과립화, 특히 분무 과립화 또는 발포 금속 처리 분야에서 알려진 임의의 방법에 따른 과립화 또는 전술한 방법 중 2 가지 이상의 방법의 임의의 조합으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 방법을 사용하여 실시하는 것이 바람직하다.

바람직한 성형 방법은 통상적인 압출기에서 압출시켜 성형을 실시하며, 압출기의 사용 외에도 성형을 위해 압출 프레스도 사용된다. 고압(대기압 내지 수 백 bar), 고온(실온 내지 300℃) 또는 보호 대기(희귀 기체, 질소 또는 이의 혼합물)에서 성형을 실시할 수 있다. 이들 조건의 임의의 조합도 가능하다.

상기 다공성 발포 금속의 재료를 기재에 적용하여 성형체로 성형할 수 있다. 특히 상기 적용되는 기재는 다공성인 것이 바람직하다. 원칙적으로 상기 재료를 상기 기재와 접촉시키는 모든 방법을 고려할 수 있다. 구체적으로는 유체로의 함침, 유체 중의 침지, 분무, 액상으로부터의 침출, 기상으로부터의 침착(증착), 침전, 동시 침전, 담금 방법, 코팅을 포함하는 군으로부터 선택된다.

다공성 발포 금속의 대표적인 제조 방법을 구체적으로 열거하면 다음과 같다.

1) 용탕 발포법

용융 금속에 TiH₂ 등의 발포제를 투입하여 직접 발포시키고 응고시켜서, 독립 기공을 가진 발포 금속을 제조하는 방법이다. 본 발명에 따르면 수소저장용기의 외형의 형상대로 주조된 틀 속에 발포제가 용융된 금속을 투입하여 응고시켜서 틀을 제거하면 된다. 또는 동일한 방식으로 판 형태의 다공성 발포 금속을 제조하여 수소저장용기의 표면에 부착하고 열처리한다.

2) 슬러리 도포법

금속 분말 슬러리를 폴리머 수지 표면에 도포한 후(또는 폴리 우레탄 수지에 함침시킨 후) 가열하여 폴리머 수지를 제거하거나 또는 기존의 개방형 다공성 발포 금속에 금속 분말 슬러리를 도포 열처리하여 합금 형태의 다공성 발포 금속을 제조하는 방법이다. 본 발명에 따르면 수소저장용기의 표면에 폴리머 수지를 붙인 후 금속 분말 슬러리를 도포하거나, 금속 분만 슬러리와 폴리머 수지가 혼합된 페이스트를 도포한 후 가열하여 수지를 제거한다.

3) 분말법 또는 프리커서 분말법

금속 분말과 발포제 또는 금속분말과 불활성 가스를 각각 혼합하여 압축·고화시켜 프리커서를 성형한 후, 가열 발포시켜 발포 금속을 제조하는 방법이다. 본 발명에 따르면 수소저장용기의 외형의 형상대로 주조된 틀 속에 발포제가 용융된 금속을 투입하여 응고시켜서 틀을 제거하면 된다. 또는 동일한 방식으로 판 형태의 다공성 발포 금속을 제조하여 수소저장용기의 표면에 부착하고 열처리한다.

4) 금속 중공구 소결법

다수의 발포 스티렌, 폴리머구 또는 세라믹구 스페이서에 금속 분말 슬러리를 도포한 후 소성하여 스페이서를 제거하여 발포금속을 제조하는 방법이다.

5) 확산 접합 발포법

복수의 금속판 사이에 발포제 분말을 삽입하고 확산, 접합, 절단 및 적층공정을 반복하여서 금속 안에 발포제를 분산시키고 가열하여 발포시키는 방법이다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.

1. 실시예의 제조

다음의 방법을 사용하여 실시예 1을 제조하였다. 하기 방법의 핵심적인 공정은 도 7에 도시하였다.

1) 용융 및 농축화(thickening)

680℃ 에서 용융된 알루미늄에 1.5 중량%의 칼슘(증점제)을 첨가한다. 칼슘에 의해 CaO, CaAlO₄, Al₄Ca가 형성되어 점성이 증가하는 동안 교반한다.

2) 기포 형성(foaming)

점성이 요구치에 도달하면, 1.6 중량%의 TiH₂을 첨가한다. 600℃에서 6분간 가열 유지한다. 수소 방출에 의해 용융 금속의 부피가 증가하기 시작한다.

3) 냉각(cooling)

합금의 용융점 아래로 냉각한다. 액상의 거품에서 고체상의 기포로 형성된다.

4) 절단(slicing)

냉각된 다공성 알루미늄 판을 꺼내어 원하는 모양으로 자른다(도 8 참조).

5) 접착

상기 다공성 알루미늄판을 고압수소용기의 외주면에 둘러가면서 용접하여 부착한다.

600℃ 에서 용융된 아연에 3 중량%의 칼슘을 첨가하고, TiH₂를 혼합한 후 600℃에서 6분간 유지한다. 그 외의 공정은 상기 실시예 1과 동일하다(도 9a 참조).

600℃ 에서 용융된 아연에 3 중량%의 칼슘을 첨가하고, TiH₂를 혼합한 후 600℃에서 7분간 유지한다. 그 외의 공정은 상기 실시예 1과 동일하다(도 9b 참조).

600℃ 에서 용융된 아연에 3 중량%의 칼슘을 첨가하고, TiH₂를 혼합한 후 600℃에서 8분간 유지한다. 그 외의 공정은 상기 실시예 1과 동일하다(도 9c 참조).

다음의 방법을 사용하여 실시예 5를 제조하였다. 하기 방법의 핵심적인 공정은 도 10에 모식화하여 도시하였다.

1) 용융

680℃ 에서 용융된 알루미늄에 1.5 중량%의 칼슘 및 10 중량%의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 첨가하여 혼합 교반한다.

2) 증착

상기 다공성 발포 금속 슬러리 용액을 고압수소용기의 표면에 증착한다.

3) 식각

표면에 다공성 발포 금속 슬러리 용액이 증착된 고압수소용기를 열처리하여 폴리메틸메타크릴레이트를 제거한다.

2. 성능 평가

1) 압축 스트레스 거동

본 발명에 사용되는 다공성 발포 금속를 대상으로 압축 스트레스에 대한 거동을 조사하여 그래프로 나타내었다. 도 11a에 도식화되어 있는 것처럼, 다공성 발포 금속은 외부 충격을 흡수하여, 용기 안에 있는 수소를 보호하는 기능을 한다.

상기 다공성 발포 금속에 압축 스트레스를 가하였을 때, 도 11b와 같은 거동을 나타낸다. 첫 번째 단계는 탄성(elastic) 영역으로서 발포소재의 모든 부분이 균일하게 힘을 받는 부분으로 직선 영역(linear range)으로 나타난다. 두 번째 단계인 붕괴 영역(collapse plateau)에서는 소성 변형과 파괴가 동시에 발생하는 영역으로서 발포 소재의 수많은 버팀목(strut or cell-wall) 중에서 가장 약하고 힘을 많이 받는 부분부터 파괴가 발생하게 되고, 나머지 버팀목은 소성 변형을 하여 항복점(yield point) 이후의 변형에서는 응력의 증가 없이 유동변형 거동을 나타낸다. 마지막 세 번째 단계에서는 치밀화(densification) 현상이 발생하는 부분으로 발포소재의 기공 부분이 압축되어 모두 사라지면서 급속하게 강도가 증가한다.

특히, 붕괴영역이 길어질수록 인성(toughness)을 나타내는 내부면적(도 11a에서의 ⓐ영역)이 넓어지게 되고, 이 면적은 충격 에너지 흡수 능력과 비례하는데, 본 발명에 적용되는 다공성 발포 금속은 벌크(bulk)소재와는 다르게 긴 붕괴 영역(collapse plateau)이 존재하여 상기 붕괴 영역에 의한 충격 에너지의 흡수 특성이 향상된다. 즉, 차량 충돌 등에 의한 높은 충격 에너지가 발생한 경우, 다공성 발포 금속은 긴 붕괴영역 단계에서 소성변형에 의하여 충격 에너지를 흡수하고, 치밀화(densification) 단계에서 급속하게 변형되면서 충격 에너지 흡수 및 강도가 급속하게 올라가게 되므로, 외부 충격에 대하여 효과적으로 수소저장탱크의 안전성을 현저하게 향상시킨다.

2) 진동 에너지 흡수

도 12에 도식화되어 있는 것처럼, 발포소재는 내부에 기공에 있는 특이한 구조로 인해 수소탱크에 전달되는 진동에너지를 효과적으로 줄일 수 있다. 자동차의 특성상 운행중 계속되는 진동은 피로 균열(fatigue crack) 생성 및 서서히 균열(crack)이 전파되는(creep) 현상을 유발할 수 있기 때문에 진동 에너지 흡수는 중요한 요소 중의 하나이다. 그에 따라 본 발명에 사용되는 발포소재는 내부에 존재하는 기공에 의해서 수소탱크까지 전달되는 진동에너지를 효과적으로 감소시킨다. 특히 구리나 마그네슘 계열 금속이 진동에너지 흡수의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항 들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

10 수소 유입구
20 수소 방출구
30 수소저장용기
40 다공성 발포 금속층

Claims (14)

1. 연료 전지 차량에 사용되는 수소저장탱크에 있어서,
   수소 유입구 및 방출구가 형성되고 수소를 저장하는 수소저장용기와, 상기 수소저장용기의 외주면에 다공성 발포 금속이 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 수소저장용기는 금속 라이너의 고압수소용기, 수지 라이너의 고압수소용기, 하이브리드 용기 및 액체수소용기로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 다공성 발포 금속은 평균 기포 직경 1㎚ 내지 10㎜이고, 기공률은 5% 내지 98%인 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 다공성 발포 금속은 원소 주기율표 Ⅰa족, Ⅱa족, Ⅲa족, Ⅳa족 내지 Ⅷ족 및 Ⅰb족 내지 Ⅵb족의 원소로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 다공성 발포 금속은 스테인레스강, 알루미늄 및 그 합금, 구리 및 그 합금, 니켈 및 그 합금, 아연 및 그 합금, 마그네슘 및 그 합금, 주석 및 그 합금, 티타늄 및 그 합금, 망가니즈 및 그 합금, 크롬 및 그 합금, 인듐 및 그 화합물, 금 및 그 합금, 은 및 그 합금 중 1종임을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 다공성 발포 금속은 금속에 발포제, 바인더, 증점제 및 스페이스 홀더중에서 선택된 어느 하나 이상을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 발포제는 우레탄계 발포제, 유기용매, 금속수소화물 및 불활성 기체 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 바인더는 규소 화합물, 알루미늄 화합물, 붕소 화합물, 인 화합물, 지르코늄 화합물, 티탄 화합물, 실리카 화합물 및 폴리머 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 증점제는 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 전분, 아가, 칼슘, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리이소부텐 및 폴리테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 스페이스 홀더는 염화나트륨 또는 저융점 금속 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
    
11. 제6항에 있어서,
    상기 발포제는 상기 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하고, 상기 바인더는 상기 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하고, 상기 증점제는 상기 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하고, 상기 스페이스 홀더는 상기 다공성 발포 금속 총 중량 대비 0.01 중량% 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크.
    
12. 연료 전지 차량에 사용되는 수소저장탱크의 제조방법에 있어서,
    수소 유입구 및 방출구가 형성되고 수소를 저장하는 수소저장용기의 외주면에 다공성 발포 금속으로 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크 제조방법
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 다공성 발포 금속으로 권취하는 단계는 판상의 다공성 발포 금속을 성형하여 상기 라이너의 외주면에 접착하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크 제조방법.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 다공성 발포 금속으로 권취하는 단계는 상기 라이너의 외주면에 금속 분말이나 슬러리를 도포하거나 증착하여 다공성 발포 금속을 성형하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 차량용 수소저장탱크 제조방법.

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