KR20230099284A - Method of manufacturing a hydrogen storage material by direct sythesis - Google Patents

Method of manufacturing a hydrogen storage material by direct sythesis Download PDF

Info

Publication number
KR20230099284A
KR20230099284A KR1020210188521A KR20210188521A KR20230099284A KR 20230099284 A KR20230099284 A KR 20230099284A KR 1020210188521 A KR1020210188521 A KR 1020210188521A KR 20210188521 A KR20210188521 A KR 20210188521A KR 20230099284 A KR20230099284 A KR 20230099284A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
hydrogen storage
metal
storage
storage material
Prior art date
Application number
KR1020210188521A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강길구
Original Assignee
주식회사 하이드로럭스
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 주식회사 하이드로럭스 filed Critical 주식회사 하이드로럭스
Priority to KR1020210188521A priority Critical patent/KR20230099284A/en
Publication of KR20230099284A publication Critical patent/KR20230099284A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible 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
    • C01B3/001Reversible 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible 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
    • C01B3/001Reversible 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
    • C01B3/0031Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B6/00Hydrides 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
    • C01B6/04Hydrides of alkali metals, alkaline earth metals, beryllium or magnesium; Addition complexes thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

본 발명의 구현예들에 따르면, 수소저장물질은 고온에서 작동할 수 있으며, 높은 수소방출 특성을 가지는 수소가스저장용 복합체를 제공할 수 있으며, 이는 정치형 수소저장장치에 장입하여 수소저장합금에 비하여 수소무게저장밀도와 수소흡방출 온도 특성이 향상된 수소저장재료를 제공할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the hydrogen storage material can operate at a high temperature and can provide a hydrogen gas storage composite having high hydrogen release characteristics, which is loaded into a stationary hydrogen storage device to form a hydrogen storage alloy. In comparison, it is possible to provide a hydrogen storage material with improved hydrogen weight storage density and hydrogen absorption and release temperature characteristics.

Description

직접합성법에 의한 고체수소저장소재 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING A HYDROGEN STORAGE MATERIAL BY DIRECT SYTHESIS}Solid hydrogen storage material manufacturing method by direct synthesis method {METHOD OF MANUFACTURING A HYDROGEN STORAGE MATERIAL BY DIRECT SYTHESIS}

본 발명의 구현예들은 직접합성법으로 제조한 수소가스를 저장하는 수소저장재료의 제조방법에 대한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a method for manufacturing a hydrogen storage material for storing hydrogen gas produced by a direct synthesis method.

수소에너지는 수소의 형태로 에너지를 저장하고 사용할 수 있도록 한 에너지이다. 또한 수소는 연료가 무한하고 연소 시 SOx, NOx 등의 공해물질과 온실기체인 CO2를 배출하지 않으므로 수소에너지의 도입이 빠를수록 환경오염의 우려를 최소화할 수 있는 청정에너지이다. 수소는 같은 질량의 가솔린보다 단위 질량당 에너지가 3배나 더 많고, 디젤 자동차 엔진의 경우 에너지 효율이 35%인데 비해 수소연료전지 자동차의 경우에는 에너지 효율이 47%이므로 에너지 효율측면으로볼 때도 수소에너지는 미래에너지로 각광받을 것은 틀림없는 사실이다.Hydrogen energy is energy that can store and use energy in the form of hydrogen. In addition, since hydrogen is an infinite fuel and does not emit pollutants such as SOx and NOx and greenhouse gas CO2 when burned, the sooner hydrogen energy is introduced, the cleaner energy that can minimize concerns about environmental pollution. Hydrogen has three times more energy per unit mass than gasoline of the same mass, and in the case of a diesel car engine, the energy efficiency is 35%, but in the case of a hydrogen fuel cell car, the energy efficiency is 47%. It is an undeniable fact that will be in the limelight as a future energy.

수소에너지를 사용하는데 있어 가장 중요한 문제 중 하나는 수소를 안전하고 효율적으로 저장하는 것이다. 수소를 상온, 저압에서도 많은 양을 저장할 수 있다면 수소경제를 앞당길 수 있는 획기적 기술이 될 것이다. 현재 가장 많이 사용하고 있는 방법은 고압 가스(gas)상태로 수소를 저장하는 것이며 대부분 기체상태로 저장용기에 저장된다. 15 ~ 20 Mpa로 저장하므로 체적 및 질량당 에너지 밀도가 작고 안정성이 가장 큰 문제가 되고 있다. 또한 액체 수소(-259 ℃상태로 저장하기도 하는데 상온 기체부피의 1/800로 에너지 밀도가 기체보다는 높으나 고체 수소와 비교시 체적당 에너지 밀도가 여전히 작으며 무엇보다 1kg의 수소를 액화하는데10 ~ 14 kW의 전력이 필요하며 저장에 매우 비싼 초저온 용기가 필요하다. 따라서 액체수소의 끓는점이 -253℃이므로 단열이 되는 저장용기의 개발이 필요하다. Zeolite나 CNT(Carbon Nano Tube)등 기공(pore)를 가지고 있는 물질에 수소를 흡착(adsorption)시킴으로써 수소를 저장하는 방법이 있는데 반데르발스력(Van der waals force)에 의한 흡착인 물리적흡착(physorption)과 화학반응을 하면서 큰 결합력을 가지고 흡착되는 화학흡착(chemisorption)이 있다. 수소저장합금을 이용한 수소저장은 압력용기에 고압으로 수소를 저장하는 것보다 저장 효율 향상이 기대되는 방법이다. 금속 표면에 놓여있는 금속의 위치에 따른 에너지 준위 차에 의해 수소가 해리(dissociation)가 일어나 수소와 금속이 화학적으로 반응하여 금속의 표면에 수소를 흡착시킬 수 있는 방법이다. 이 합금의 특징은 온도를 낮추거나 압력을 높이면 수소를 흡수해 금속수소화합물이 되고 그와 동시에 열을 내며 반대로 온도를 올리거나 압력을 낮추면 다시 수소를 방출하고 열을 흡수하는 성질을 가진 새로운 금속재료이다. 이 합금을 사용해수소를 저장하면 과거와 같이 무서운 고압저장용기를 사용하거나 극저온에서 액화시키지 않고도 저장할 수 있으며 폭발위험도 없다. 금속수소화물에 수소를 저장하는 것은 금속이 화학반응에 의해 수소를 저장하고 있는 상태의 화합물을 말하는 것이며 수소저장 매체로 활용할 경우 수소저장 밀도 특히 부피당 수소저장 밀도가 대단히 높아 효율성을 기대할 수 있다. 이와 같은 부피당 저장밀도는 액체 수소보다도 높다. 그러나 금속의 질량이 크기 때문에 질량당 수소 저장율이 1.0 ~ 1.5% 정도로 낮고, 경제성이 확보되지 않아 고성능의 금속수소화물의 개발이 요구된다. 최근 높은 수소저장용량 때문에 많은 연구가 되고 있는 분야는 금속착수소화물(complex metal hydrides)이다. 이는 수소를 포함하고 있는 착수소화합물의 분해과정에서 발생하는 수소를 이용하는 방법으로 이 과정에서 착수소화합물의 수소저장합금과는 다르게 화학식이 변하게 된다. 또한 착수소화합물은 화합물 내에서 수소가 차지하는 양에 의해 저장량이 결정된다.One of the most important issues in using hydrogen energy is to store it safely and efficiently. If a large amount of hydrogen can be stored at room temperature and low pressure, it will be a groundbreaking technology that can advance the hydrogen economy. Currently, the most used method is to store hydrogen in a high-pressure gas state, and most of the hydrogen is stored in a gaseous state in a storage container. Since it is stored at 15 ~ 20 Mpa, the energy density per volume and mass is small, and stability is the biggest problem. In addition, it is stored in liquid hydrogen (-259 ℃ state, which is 1/800 of the volume of gas at room temperature, and its energy density is higher than that of gas, but compared to solid hydrogen, its energy density per volume is still small. It requires kW of power and requires a very expensive cryogenic container for storage Therefore, since the boiling point of liquid hydrogen is -253 ° C, it is necessary to develop an insulated storage container Pores such as Zeolite or CNT (Carbon Nano Tube) There is a method of storing hydrogen by adsorbing it to a material that has a chemical reaction with physorption, which is adsorption by Van der Waals force, with a large bonding force. There is chemisorption Hydrogen storage using a hydrogen storage alloy is a method that is expected to improve storage efficiency compared to storing hydrogen at high pressure in a pressure vessel. This is a method in which hydrogen can be adsorbed on the surface of a metal through chemical reaction between hydrogen and metal when dissociation occurs. At the same time, it is a new metal material that emits heat and absorbs heat again when the temperature is raised or the pressure is lowered. Storage of hydrogen in a metal hydride refers to a compound in which metal stores hydrogen through a chemical reaction, and when used as a hydrogen storage medium, hydrogen storage density per volume is particularly high. The density is very high, so efficiency can be expected.The storage density per volume is higher than that of liquid hydrogen. However, because the mass of the metal is large, the hydrogen storage rate per mass is as low as 1.0 ~ 1.5%, and the economic feasibility is not secured, so high-performance metal water The development of fire extinguishers is required. Recently, a field that has been studied a lot because of its high hydrogen storage capacity is complex metal hydrides. This is a method of using hydrogen generated in the decomposition process of the hydrogen-containing hydrogen-containing compound, and in this process, the chemical formula of the hydrogen-containing hydrogen storage alloy is changed. In addition, the storage amount of the hydrogenated compound is determined by the amount occupied by hydrogen in the compound.

현재까지 알려진 금속착수소화물은 크게 알라네이트 수소화물(metal alanate) 그리고 붕소계 수소화물(metal borohydrides) 등 두 가지로 구분할 수 있다. 최근 높은 수소 저장 용량 때문에 많은 연구가 되고 있는 분야가 금속착수소화합물(complex metal hydrides)은 수소를 포함하고 있는 화학물질에서 수소를 분리하여 이용하는 방법으로 물질 자체에서 수소가차지하는 양에 의해 저장량이 결정된다. 수소를 흡방출하는 방법은 금속수소화물과 같이 온도와 압력을 변화시켜 저장/방출한다. 현재까지 알려진 화학적 수소화물은 크게 알라네이트 수소화물(alanate hydrides), 알칼리 금속 수소화물(alkali metal hydrides), 그리고 붕소계 수소화물(metal borohydrides) 등이 있다. 안정한 금속수소화물인 LiH, TiH2, CaH2, MgH2등의 금속수소화물은 높은 온도에서 열분해를 하여 수소를 발생시키나 수소화(rehydrogenation)은 비교적 낮은 수소 압력하에서 일어난다. 그러나 불안정한 착수소화합물(complex metal hydrides)인 LiAlH4, NaAlH4, Mg(AlH4)2 등은 낮은 온도인 100 ~ 160℃정도에서 열분해하여 수소를 발생시키나 수소를 흡장시키는 데는 높은 수소 압력을 필요로 한다. 이처럼 [AlH3]-에 기초를 두고 있는 착수소화합물은 LiAl2H7, NaAlH4,Mg(AlH4)2, Be(AlH4)2, Zr(AlH4)2, Ca(AlH4)2 등이 있다. 이러한 착수소화합물은 모두 높은 이론수소저장용량(5.6 ~ 12wt%)을 지니고 있으며 열분해하여 수소를 방출하는 온도도 100 ~ 160℃로 비교적 낮은 온도를 가진다. 그러나 수소화반응(rehydrogenation)은 100 atm이하에서는 거의 일어나지 않는다. 따라서, 이러한 착수소화합물은 실용적으로 수소의 흡/방출이 가역적으로 일어나기 힘들다고 여겨졌다. 그러나 Bogdanovic과 Schwickardi가 촉매로 Ti-based catalyst를 첨가한 NaAlH4가 가역적으로 흡/방출 반응이 일어난다는 것을 처음으로 발표한 이후에 더욱 효과적인 촉매 개발과 더불어 다른 착수소화합물의 수소 흡/방출에 대한 가역성 실험에 관한 연구가 가속화되고 있다. 높은 이론 수소저장용량(7.6wt%) 및 낮은 비중(1.44 g/cm) 그리고 값싸고 풍부하게 존재하는 이유로 가장 널리 이용되고 있는 Mg계 금속수소화물의 경우, 수소와는 반응온도가 높고 반응속도가 느린 단점이 있다. 따라서, Mg계 금속수소화물을 실용적인 수소 저장합금으로 사용하기 위해서는 수소와의 반응에 따른 단점의 개선이 요구되고 있다. 더 가볍고, 높은 저장용량 그리고 빠른 수소 흡/방출 속도를 얻기 위해서 여러 연구자들에 의해 분말의 미세화 및 제 2, 3원소의 첨가를 통한 복합상 형성 그리고 촉매 첨가 등을 통한 Mg계 금속수소화물의 특성 개선에 대한 연구가 이루어지고 있다.Metal complex hydrides known to date can be largely classified into two types, such as alanate hydrides and metal borohydrides. Recently, because of the high hydrogen storage capacity, a lot of research is being done on complex metal hydrides, which is a method of separating and using hydrogen from chemical substances containing hydrogen, and the amount of storage is determined by the amount of hydrogen in the material itself. do. The method of adsorbing and discharging hydrogen is stored/released by changing temperature and pressure like a metal hydride. Chemical hydrides known to date include alanate hydrides, alkali metal hydrides, and boron-based hydrides. Metal hydrides such as LiH, TiH 2 , CaH 2 , MgH 2 , which are stable metal hydrides, generate hydrogen by thermal decomposition at high temperatures, but rehydrogenation occurs under relatively low hydrogen pressure. However, unstable complex metal hydrides such as LiAlH 4 , NaAlH 4 , and Mg(AlH 4 ) 2 generate hydrogen by thermal decomposition at a low temperature of about 100 to 160 °C, but require high hydrogen pressure to occlude hydrogen. do it with As such, [AlH 3 ]-based on-base compounds are LiAl 2 H 7 , NaAlH 4 , Mg(AlH 4 ) 2 , Be(AlH 4 ) 2 , Zr(AlH 4 ) 2 , Ca(AlH 4 ) 2 etc. All of these hydrogenated compounds have a high theoretical hydrogen storage capacity (5.6 ~ 12wt%), and the temperature at which hydrogen is released by thermal decomposition is also relatively low at 100 ~ 160 ℃. However, hydrogenation rarely occurs below 100 atm. Therefore, it has been considered that it is difficult to reversibly absorb/release hydrogen in these hydrogenated compounds. However, after Bogdanovic and Schwickardi first announced that NaAlH 4 to which a Ti-based catalyst was added as a catalyst reversibly adsorption/desorption reaction occurred, research on hydrogen adsorption/desorption of other hydrogenated compounds as well as development of more effective catalysts was conducted. Research on reversibility experiments is accelerating. In the case of Mg-based metal hydrides, which are most widely used because of their high theoretical hydrogen storage capacity (7.6wt%), low specific gravity (1.44 g/cm), and cheap and abundant existence, they have a high reaction temperature and high reaction rate with hydrogen. It has slow downsides. Therefore, in order to use Mg-based metal hydrides as practical hydrogen storage alloys, it is required to improve the disadvantages of reactions with hydrogen. Characteristics of Mg-based metal hydrides through powder refinement, formation of complex phases through addition of 2nd and 3rd elements, and addition of catalysts in order to obtain lighter weight, higher storage capacity and faster hydrogen absorption/release rate Research on improvement is being done.

본 발명의 구현예들이 해결하고자 하는 과제는 수소저장재료의 제조방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the embodiments of the present invention is to provide a method for manufacturing a hydrogen storage material.

본 발명의 하나의 구현 예에 따르면, 고체수소저장소재 중에서 가장 큰 수소저장량을 나타내는 금속수소화물을 포함한다. According to one embodiment of the present invention, a metal hydride exhibiting the largest hydrogen storage amount among solid hydrogen storage materials is included.

(a) 합성된 금속수소화물의 순도를 높이기 위해 금속 Mg의 표면산화를 제거하기 위해 전처리(Pre-milling)하는 단계; (b) (a)에서 제조한 금속 Mg와 H2에 의해 고온과 고압조건하에서 직접합성법으로 MgH2를 합성하는 단계를 포함하는 수소저장재료의 제조방법이다.(a) pre-milling to remove surface oxidation of metal Mg to increase the purity of the synthesized metal hydride; (b) A method for producing a hydrogen storage material comprising the step of synthesizing MgH 2 by direct synthesis from the metals Mg and H 2 prepared in (a) under high temperature and high pressure conditions.

본 발명의 구현예들에 따르면, 수소저장물질은 고온에서 작동할 수 있으며, 높은 수소방출 특성을 가지는 수소가스저장용 복합체를 제공할 수 있으며, 이는 정치형 수소저장장치에 장입하여 수소저장합금에 비하여 수소무게저장밀도와 수소흡방출 온도 특성이 향상된 수소저장재료를 제공할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the hydrogen storage material can operate at a high temperature and can provide a hydrogen gas storage composite having high hydrogen release characteristics, which is loaded into a stationary hydrogen storage device to form a hydrogen storage alloy. In comparison, it is possible to provide a hydrogen storage material with improved hydrogen weight storage density and hydrogen absorption and release temperature characteristics.

도 1은 실시예에 따라 산화피막을 제거한 표면의 그림이다.
도 2는 실시예에 따라 고온 고압의 직접합성법으로 제조할 설비이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 수소저장재료의 X선 회절 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 수소저장재료의 등온 수소 방출 곡선을 나타낸 데이터이다.
1 is a picture of a surface from which an oxide film is removed according to an embodiment.
Figure 2 is a facility to be manufactured by a high-temperature and high-pressure direct synthesis method according to an embodiment.
3 is an X-ray diffraction graph of a hydrogen storage material prepared according to an embodiment of the present invention.
4 is data showing an isothermal hydrogen release curve of a hydrogen storage material manufactured according to an embodiment of the present invention.

이하에서 본 발명의 구현예들을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 구성 또는 기능에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail. In addition, in describing the present invention, a detailed description of a related general-purpose configuration or function will be omitted.

MgH2는 금속수소화물의 하나로 수소저장용량이 7.6wt%로 매우 높은 중량저장밀도를 가지고 있으며, 원료인 마그네슘은 저장량이 풍부하고 가벼움과 동시에 가격이 저렴하여 다른 금속수소화물, 착수소화물에 비해 가역성이 좋다는 장점이 있다. 그라나 Mg과 수소의 결합이 안정하여 1기압의 수소분압하에서 분해온도가 약 280℃로 높다는 점과 자동차 등에 사용하여 실생활에서 사용하기에는 수소의 흡수, 방출속도가 느리다는 단점이 있다.MgH 2 is one of the metal hydrides and has a very high weight storage density with a hydrogen storage capacity of 7.6 wt%. There are advantages to this. However, the bond between Mg and hydrogen is stable, and the decomposition temperature is as high as about 280 ° C under a hydrogen partial pressure of 1 atm.

MgH2와 같은 금속수소화물의 수소저장단계는 일정 온도에서의 평형 분압 또는 그 보다 높은 압력을 가해주게 되면 원료 금속물질의 표면에 수소가 물리적으로 흡착한 후 수소분자가 단원자로 해리되고, 수소단원자는 금속과 화학적으로 결합하며 핵생성을 일으킨다. 핵생성 이후 금속 표면에서부터 금속내부로 수소 단원자가 확산해 들어가며 금속과 화학결합을 하여 금속수소화물을 형성하게 된다. 저장이 아니라 수소를 방출하는 경우에는 앞의 단계가 반대방향으로 순차적으로 일어나게 된다.In the hydrogen storage step of a metal hydride such as MgH 2 , when a pressure equal to or higher than the equilibrium partial pressure at a certain temperature is applied, hydrogen is physically adsorbed on the surface of the raw metal material, and then the hydrogen molecule is dissociated into a single atom. The electrons combine chemically with the metal and cause nucleation. After nucleation, atomic hydrogen atoms diffuse from the metal surface to the inside of the metal and chemically bond with the metal to form a metal hydride. In the case of hydrogen release rather than storage, the preceding steps occur sequentially in the opposite direction.

이러한 수소의 저장방출단계 중 금속수소화물의 핵생성을 동시다발적으로 일으키며 확산거리를 줄이기 위하여 기계적 미분화방법으로 금속내부에 미세한 결정립을 형성시킴과 동시에 작은 분말형태로 만드는 방법을 사용한다. 또한 촉매를 사용하여 수소의 저장방출속도를 향상시키는 연구가 많이 이루어져 왔는데 전이금속과 전이금속 산화물이 촉매효과가 있다는 연구결과가 발표된다 있다. 이외에도 몇가지 전이금속 할로게화물이 매우 좋은 촉매효과를 가지고 있다고 한다.During the hydrogen storage and release step, metal hydride nucleation occurs simultaneously and in order to reduce the diffusion distance, a mechanical micronization method is used to form fine crystal grains inside the metal and at the same time to make it in the form of small powder. In addition, many studies have been conducted on improving the storage release rate of hydrogen using catalysts, and research results have been published that transition metals and transition metal oxides have a catalytic effect. In addition, some transition metal halides are said to have very good catalytic effects.

본 발명의 일 구현예에 따른 수소저장재료는 (a) 고온 고압하에 직접합성법으로 제조한 금속수소화물이다. Mg를 금속수소화물의 출발원료로 사용하기에는 가능하면 순도를 높이기 위해서 금속 Mg 위에 Å단위로 얇게 피막을 형성하고 있는 산화피막을 제거할 필요가 있다.이 산화피막의 제거는 볼밀이나 유성밀 등의 밀종류에서 50 ~ 150rpm의 속도로 10분 ~ 1시간 동안 피막제거처리를 하게 되면 매우 매끈한 분말형태로 표면개질이 되어 보다 순도가 높은 고용량의 금속 Mg을 제공할 수 있다.A hydrogen storage material according to an embodiment of the present invention is (a) a metal hydride produced by a direct synthesis method under high temperature and high pressure. In order to use Mg as a starting material for metal hydride, it is necessary to remove the oxide film that forms a thin film on the metal Mg in Å units in order to increase the purity if possible. When the film removal treatment is performed for 10 minutes to 1 hour at a speed of 50 to 150 rpm in a wheat type, the surface is modified in the form of a very smooth powder to provide a high-capacity metal Mg with higher purity.

(b) 상기 (a)단계의 금속 Mg를 금속수소화물로 제조하기 위해 고압 및 고온의 조건에서 수소가스를 가압하여 직접합성법으로 MgH2를 제조하는 단계이다. 제조설비는 가스부스터를 장착한 압력용기와 유량조정계 그리고 열원이 장착된 반응용기로 구성되어 있다. 수소압력은 30 ~ 40bar의 범위에서 300 ~ 450℃의 범위에서 50 ~ 100시간의 범위로 직접합성법으로 고용량의 금속수소화물을 제조한다.(b) a step of producing MgH 2 by a direct synthesis method by pressurizing hydrogen gas under conditions of high pressure and high temperature in order to manufacture metal Mg in step (a) into a metal hydride. The manufacturing facility consists of a pressure vessel equipped with a gas booster, a flow controller, and a reaction vessel equipped with a heat source. The hydrogen pressure is in the range of 30 ~ 40 bar, 300 ~ 450 ℃ in the range of 50 ~ 100 hours to produce a high capacity metal hydride by the direct synthesis method.

이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples according to the present invention and comparative examples not according to the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the examples presented below.

실시예 1: 수소저장재료의 제조Example 1: Preparation of hydrogen storage material

우선 금속 Mg를 볼밀로 1시간, 100rpm의 속도로 금속 Mg에 표면에 있는 산화피막을 제거한다. 제거된 Mg는 수소가스H2에 400℃에서 40bar의 고온고압의 조건하에서 50 ~ 100시간 동안 직접합성법으로 고용량의 MgH2를 제조하였다.First, the oxide film on the surface of metal Mg is removed with a ball mill at a speed of 100 rpm for 1 hour. The removed Mg was prepared by direct synthesis of hydrogen gas H 2 under conditions of high temperature and high pressure of 40 bar at 400° C. for 50 to 100 hours, thereby producing high-capacity MgH 2 .

금속 Mg 의 산화피막의 제거 Removal of oxide film of metal Mg

도 1은 볼밀로 산화피막을 제거한 그림이다.1 is a picture of removing an oxide film with a ball mill.

금속수소화물의 성분 분석 실험Component analysis experiment of metal hydride

도 2은 합성된 금속수소화물의 합성여부를 확인하기 위하여 분석한 X-선회절 분석법(X-ray Diffraction Spectroscopy : XRD) 데이터로, 성공적으로 MgH2가 합성되었음을 확인할 수 있다.2 is X-ray diffraction spectroscopy (XRD) data analyzed to confirm whether the synthesized metal hydride was synthesized, and it can be confirmed that MgH 2 was successfully synthesized.

금속수소화물의 직접합성 장비 및 수소저장특성Metal hydride direct synthesis equipment and hydrogen storage characteristics

도 3는 직접합성법으로 제조하기 위해 부스터를 장착한 압력용기와 유량계, 열원이 장착된 반응용기로 구성된 설비를 제작하여 고용량 금속수소화물을 제조하였다. 이렇게 제조한 수소저장특성을 도 4에 나타내었다.3 shows that a high-capacity metal hydride was produced by fabricating a facility consisting of a pressure vessel equipped with a booster, a flowmeter, and a reaction vessel equipped with a heat source in order to produce a direct synthesis method. The hydrogen storage characteristics thus prepared are shown in FIG. 4 .

이상, 본 발명의 실시예들을 설명하였지만 상술한 실시예들은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 보호범위를 전달할 수 있는 '예'들 중 일부이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예들에 한정되지 않는다.Above, the embodiments of the present invention have been described, but the above-described embodiments are some of the 'examples' that can deliver the scope of protection of the present invention described in the following claims. Therefore, the protection scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments.

또한, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위와 기술적으로 균등한 범위까지 확대될 수 있다.In addition, the protection scope of the present invention can be extended to the scope technically equivalent to the scope of the claims.

Claims (2)

(a) 합성된 금속수소화물의 순도를 높이기 위해 금속 Mg의 표면산화를 제거하기 위해 전처리(Pre-milling)하는 단계; (b) (a)에서 제조한 금속 Mg와 H2에 의해 고온과 고압조건하에서 직접합성법으로 MgH2를 합성하는 단계를 포함하는 수소저장재료의 제조방법.
(a) pre-milling to remove surface oxidation of metal Mg to increase the purity of the synthesized metal hydride; (b) A method for producing a hydrogen storage material comprising the step of synthesizing MgH 2 from the metals Mg and H 2 prepared in (a) by a direct synthesis method under high temperature and high pressure conditions.
제1항에 있어서, 상기 수소저장재료의 제조방법은 상기 (b) 단계에서 생성된 수소저장용 복합체를 활성화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장재료의 제조방법.The method of claim 1, wherein the method of manufacturing a hydrogen storage material further comprises activating the hydrogen storage composite produced in step (b).
KR1020210188521A 2021-12-27 2021-12-27 Method of manufacturing a hydrogen storage material by direct sythesis KR20230099284A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210188521A KR20230099284A (en) 2021-12-27 2021-12-27 Method of manufacturing a hydrogen storage material by direct sythesis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210188521A KR20230099284A (en) 2021-12-27 2021-12-27 Method of manufacturing a hydrogen storage material by direct sythesis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230099284A true KR20230099284A (en) 2023-07-04

Family

ID=87156358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210188521A KR20230099284A (en) 2021-12-27 2021-12-27 Method of manufacturing a hydrogen storage material by direct sythesis

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230099284A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kojima Hydrogen storage materials for hydrogen and energy carriers
Ali et al. An overview of reactive hydride composite (RHC) for solid-state hydrogen storage materials
Khafidz et al. The kinetics of lightweight solid-state hydrogen storage materials: A review
Rusman et al. A review on the current progress of metal hydrides material for solid-state hydrogen storage applications
Singh et al. Nanomaterials in the advancement of hydrogen energy storage
Kumar et al. Absorption based solid state hydrogen storage system: A review
Chandra et al. Metal hydrides for vehicular applications: the state of the art
Sakintuna et al. Metal hydride materials for solid hydrogen storage: a review
Fichtner Nanotechnological aspects in materials for hydrogen storage
Wiswall Hydrogen storage in metals
Aguey-Zinsou et al. Hydrogen in magnesium: new perspectives toward functional stores
Ichikawa et al. Composite materials based on light elements for hydrogen storage
JP4764885B2 (en) Hydrogen storage composite material and hydrogen reversible storage device
Tarasov et al. Problem of hydrogen storage and prospective uses of hydrides for hydrogen accumulation
US7749484B2 (en) Li-B-Mg-X system for reversible hydrogen storage
Srivastava et al. Hydrogen energy in India: storage to application
Yahya et al. Intensive investigation on hydrogen storage properties and reaction mechanism of the NaBH4-Li3AlH6 destabilized system
Mazlan et al. Influence of TiF3 catalyst on the enhancement of hydrogen storage properties of Mg-Na-Al-Li-B composite system
EP1470076A1 (en) High capacity calcium lithium based hydrogen storage material and method of making the same
KR20230099284A (en) Method of manufacturing a hydrogen storage material by direct sythesis
Kojima Research and development of nano-composite materials for hydrogen storage
Ismail et al. Novel materials and technologies for hydrogen storage
Song et al. Progress in improving thermodynamics and kinetics of new hydrogen storage materials
Sai et al. Analysis of the potential metal hydrides for hydrogen storage in automobile applications
JP2005053731A (en) Hydrogen storing body and its manufacturing method