KR910001586B1 - 가역적 수소 저장을 위한 비정질 금속합금 조성물 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

가역적 수소 저장을 위한 비정질 금속합금 조성물
본 발명은 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 비정질 금속합금 조성물에 관한 것이다. 이러한 조성물은 산화에 의해 부식되거나 비활성화되지 않고 비교적 많은 양의 수소를 주기적으로 저장 및 방출할 수 있다.
최근의 화석 연료 부족으로 인해, 다른 에너지원을 기초로한 경제성에 관하여 많은 연구가 계속되어 왔다. 그중 하나가 수소 연료의 경제성에 관한 것이다. 수소는 어떠한 화학물보다도 단위 중량당 가장 높은 에너지 밀도를 갖고 있다. 상기 원소를 기초로 한 경제성에 대한 많은 계획이 설정되었지만, 아직 세계 경제에 극적인 변화를 줄만큼 그 기술 수준이 도달되어 있지 않다. 그러나, 수소는 기술적으로 매력적인 연료 및 에너지 저장원이며, 연소의 주부산물이 H2O로서 본질적으로 비오염성이며, 용이하게 얻을 수 있고 다량 존재하는 원료로부터 제조할 수 있다.
수소는 압축 가스로서 또는 저온 액체로서 저장할 수 있는 것으로 알려져 있지만, 저장 에너지원으로서의 광범위한 수소의 사용을 위해서는 다른 보다 낮은 에너지 준위 및 보다 간편한 수단을 필요로 한다.
어떤 종류의 금속 및 금속합금은 그 격자내에 가역적으로 수소를 저장할 수 있다는 것은 공지되어 있다. 이러한 특성은 금속 또는 금속합금을 고압 수소에 노출시키고, 금속 또는 금속합금에 수소를 함침시킨 연후에 함침된 금속 또는 금속합금을 온도나 압력 변화를 주어 저장된 수소를 회수하는데 이용된다. 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 금속의 한예는 팔라듐으로, 팔라듐은 각 팔라듐 원자당 0.6 수소 원자까지 홉수할수 있다. 가역적으로 수소를 저장할 수 있는 합금의 예로는 가스상의 수소를 흡수하는 LaNi5와 같은 합금의 성질에 대하여 공표한 것으로, 1981년 12월 4일자 사이언스 제214권 제4526호 1081페이지에서 알.엘, 코헨과 제이.에이취.버나이크가 발표한 "수소 저장 재료 : 그 특성 및 가능성"을 참조하면 알수 있다.
LaNi5형 합금에 있어서 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 특성은 1976년도판「수소 에너지에 관한 국제저어널(International Journal of Hydrogen Energy)」 제1권 제251 내지 254페이지의 브로노엘 등이 발표한 "새로운 수소 저장 전극"에 의해 전기 화학적 환경에서 이용될 수 있음이 알려져 있다. 수소 저장 재료로서 적합한 금속 또는 금속합금은 적합한 대전극에 대하여 음극 바이어스시켜, 용액으로부터의 양자 환원에 의해 수소로 충전될 수도 있다. 연구된 다른 금속합금 계는 TiMn 기본 합금, FeTi 기본 합금 및 Mg기본 합금이 있다. 이러한 결정성 재료는 상당량의 수소를 저장할 수 있지만, 수소 저장을 위해 충전/방전사이클을 반복할때 상분리, 수소 취성 및 표면 산화를 받기 쉽다. 상분리는 수소 사이클을 겪는 결정성 합금안에서 발생되는데, 그곳으로 합금 성분이 분리되며 이는 합금 전체에 걸쳐 이동된다. LaNi5형의 합금에서는 La가 합금 표면으로 이동하여 금방 산화되어 버린다.
이러한 문제는 발명의 명칭이 "산화 금속-수소 축전지"인 일본 공개 특허 공보 소 58-163, 157호에 제시되어 있다. 상기 공개 내용은 산화에 덜 영향을 받는 개량된 LaNi5양극을 갖는 수소 저장 축전지에 관한 것이다. 그 개량점은 산화를 감소시키기 위하여 LaNi5양극 둘레에 배치된 다공성 니켈층을 사용하므로서 기인하는 것이다.
수소 취성은 수소가 흡수 및 방출될때 결정성 합금에서 발생된다. 수소 저장은 수소 원자가 금속 매트릭스 원자의 격자간 영역으로 침입하여 격자를 팽창시키면서 합금의 표면으로부터 내부로 진행된다. 그 결과, 내부 응력이 금속 또는 금속합금에 결함 및 균열을 발생시켜 심하게 약화시키고 취약하게 만든다. 표면 산화는 수소 저장 재료가 CO2, H2O, KOH, 공기 또는 산소와 같은 산화제가 존재하는 산화성 분위기에 노출될때 발생된다. 표면 산화는 수소의 침입을 방해하여, 흡수되는 수소량과 흡수율을 감소시킨다. 또한, 이러한 결정성 재료는 일반적으로 재료를 전기 화학적 반응에 이용할때 나타나는 부식 영향을 견디지 못한다. Ti-Mn 합금계에 대한 분석과 이의 단점은 1983년 10월자 응용 물리학 일본 저어널(Japanese Journal of Applied physics) 제22권 제10호 제621 내지 623페이지의 야야마 등의 "Ti-Mn 합금 전극에서의 전기 화학적 수소 저장"에 언급되어 있다.
최근에 비정질 금속합금 재료도 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 능력이 있음이 알려졌다. 비정질 금속합금 재료는 기계적, 화학적 및 전기적 특성의 독특한 조합 때문에 주목을 받고 있다. 비정질 금속 재료는 높은 경도 및 강도, 가요성, 약자성 및 가유전성, 고내식성 및 고내마모성, 특별한 합금 조성, 그리고 방사선 손상에 대한 고저항성을 포함하는 구성적으로 다양한 특성을 갖는다. 비정질 금속합금 재료가 포함하는 특성의 독특한 조합은, 비정질 재료가 화학적으로 균질하고 결정성 재료의 성능을 제한하는 것으로 알려진 광범위한 결점이 없도록 하는 비정질 재료의 무질서한 원자 구조에 기인한다.
비정질 또는 유리상 금속합금에 의한 수소 흡수에 대한 일반적인 논문은 1984년도판「Journal of the Less-Common Metals」 제101권 제131 내지 143페이지에서 "유리상 금속합금과 수소와의 상호 반응"으로발표된 지.지.리보비쯔와 에이.제이.맬랜드의 논문이다.
슈뢰더와 코스터는 1983년도판「Journal of Non-Crystallinle Solids」 제56권 제213 내지 218페이지의 "유리상 금속의 수소 취성"이란 제목하에 Fe-Ni-B, Pd-Zr 및 Ni-Zr 비정질 합금 리본에 관하여 언급하였는데, Fe-Ni-B 합금은 저수소 흡수성 및 고취성을 나타냈고, Pd-Zr 및 Ni-Zr 합금은 금속 원자당 수소 1원자까지 흡수할 수 있으며 약간의 전연성을 유지하였다.
TiCu와 ZrCu의 비정질 합금계는 1980년도판「Journal of the Less-Common Metals」 제74권 제279 내지 285페이지의 맬랜드 등의 "유리상 금속합금의 수소화물"에서 대응하는 결정성 금속간 화합물의 흡수성에 관해 조사 및 비교되었다. 유사한 온도 및 압력 상태에서 비정질 금속합금 조성물은 결정성의 대응 조성물에 비해 더 많은 양의 수소를 흡수할 수 있었다. 맬랜드 등은 그들의 연구를 수소 분위기에서 수소의 기체상 흡수에 제한하였다. 비정질 조성물은 자신의 독특한 구조에 의하여, 상분리가 취약해지지 않는다. 그러나, 이러한 재료는 산화에 의한 부동태화 또는 부식에 대한 저항이 없었다. 맬랜드 등은 그들의 시스템내의산소를 제거하고 또한 기체 분위기안에서 가공하므로써 연구된 바와같은 수소 저장 비정질 금속합금에 대한 산화 및 나쁜 분위기의 영향에 대한 언급을 회피하였다.
따라서, 연료 및 저장된 에너지원으로써의 수소의 개발에 대한 비정질 금속합금의 사용에 있어, 특히 전기 화학적 가역 수소 저장 분야에서의 충분한 새로운 기술 전보에 대한 잠재력이 있음을 알수 있다. 이러한 분야에 필요한 것은 충분한 양으로 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 능력을 갖는 비정질 금속합금이다. 이러한 비정질 금속합금은 상분리나 수소 취성이 일어나지 않고 표면 산화나 부식이 발생되지 않아야만 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 비정질 금속합금 조성물을 마련하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상분리가 일어나지 않고 취성이 발생됨이 없이 사이클 형태로 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 비정질 금속합금 조성물을 마련하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 표면 산화나 부식이 일어나지 않는 사이클 방법으로 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 비정질 금속합금 조성물을 마련하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적은 다음의 설명과 첨부된 청구범위로부터 본 분야에 속한 사람이면 누구나 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 AaMb M'c인 일반식의 비정질 금속합금으로 구성된 가역성 수소 저장 재료에 관한 것이다. 상기 식에서, A는 Ag, Au, Hg, Pd 및 Pt로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 금속이고, M은 Pb, Ru, Cu, Cr, Mo, Si, W, Ni, Al, Sn, Co, Fe, Zn, Cd, Ga 및 Mn으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 금속이며, M'는 Ca, Mg, Ti, Y, Zr, Hf, Nb, V, Ta 및 희토류 재료로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 금속이다. 또한, 상기 식에서, a는 0.005 내지 0.80의 범위이고, b는 0.05 내지 0.70의 범위이고, c는 0.08 내지 0.95의 범위이다.
여기에 설명된 조성물은 거의 비정질인 금속합금이다. 비정질 금속합금에 관해 본원에서 언급한 "거의(Substantially)"란 용어는 금속합금의 50% 이상이 X선 회절 분석에 의해 비정질임을 나타낸다. 금속합금은 X선 회절 분석에 의해 그 80% 이상의 비정질인 것이 양호하며, 보다 양호하기는 약 100%가 비정질인 것이 좋다. 또, "비정질 금속합금"이란 용어는 비금속 원소로도 구성될 수 있는 비정질 금속 함유 합금을 나타낸다.
본 발명에 의하면, 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 능력을 갖는 비정질 합금 조성물을 마련하고 있다. 이러한 비정질 합금은 AaMb M'c인 일반식으로 나타낸다. 상기 식에서, A는 Ag, Au, Hg, Pd 및 Pt로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분이고, M는 Pb, Ru, Cu, Cr, Mo, Si, W, Ni, Al, Sn, Co, Fe, Zn, Cd, Ga 및 Mn으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 금속이며, M'는 Ca, Mg, Ti, Y, Zr, Hf, Nb, V, Ta 및 희토류로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분이다. 또한, 상기 식에서, a는 0.005 내지 0.80의 범위이고, b는 0.05 내지 0.70의 범위이고, c는 0.08 내지 0.95의 범위이고, 만일 수소 저장능력만을 고려한다면, 양호하게는 A는 Ag,Pd 또는 그 화합물이고, M은 Mn, Ru, Fe, CU, Ni, Cr, Mo, Al, W 및 그 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 한 성분이다. 보다 양호하게는, M은 Mn, Ru, Cu, Ni, Fe, Mo, Cr, W 및 그 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 한 성분이며, M'는 Ti, Mg, Ta 또은 그 화합물이다.
화합물은 상기 제시된 성분의 혼합물 및 합금을 의미한다.
양호하게는 a, b 및 c의 범위는 각각 0.01 내지 0.75, 0.1 내지 0.5 그리고 0.2 내지 0.85이다. 또한, a, b 및 c의 범위는 각각 0.02 내지 0.7, 0.2 내지 0.4 그리고 0.3 내지 0.8인 것이 보다 양호하다.
수소 저장 조성물이 pH가 7보다 큰 알칼리 상태에서 사용될 경우에는, 조성물의 M 성분이 Mo, Ru, Ni 및 Mn 성분중 하나 이상을 포함하는 것이 좋다. 이와 마찬가지로, 수소 저장 조성물이 pH가 7 또는 이보다 적은 중성 또는 산성 상태에서 사용될 경우에는, 조성물의 M 성분이 Ru, Pb, Cu, Cr, W 및 Mo 성분중하나 이상을 포함하는 것이 좋다. AaMb M'c인 일반식을 갖는 본 발명의 조성물은, M이 Mo, Ru, Ni 및 Mn중 하나 이상을 포함하는 경우에는 알칼리 분위기에서 매우 안정적이고 M이 Ru, Pb, Cu, Cr, W 및 Mo중 하나 이상을 포함하는 경우에는 중성 및 산성 분위기에서 매우 안정적인 것을 발견하였다. AaMb M'c인 일반식을 갖고 M이 Mo, Ru, W, Cr 및 Ni 성분중 하나 이상을 포함하는 본 발명의 조성물은 비수성(non-aqueous) 전해액에서 그리고 고체상 양자 전도체와의 접촉시에 매우 안정적일 것이 예상된다.
본 발명의 비정질 수소 저장 조성물은 Pd-Mo-Ti, Au-Mo-Ti, Ag-(CuNi)-Ti, Ag-Si-Ti, Ag-W-Ti 및 Pd-(AlNi) -Ti를 포함한다. 이는 이에 제한되는 것이 아니라 한 예로써 제시한 것이다. 이러한 조성물은 부식 저항 및 내산화성과 안정된 기계적 특성의 조합과 함께 필요한 가역성 수소 저장 특성을 가짐을 발견하였다.
본원에서 제시한 비정질 금속합금 조성물은 합금 분자당 약 0.35 내지 1.1 수소 원자를 가역적으로 저장할 수 있는 능력을 갖는다. 이는 팔라듐 원자당 약 0.55 수소 원자를 가역적으로 저장할 수 있는 결정성 팔라듐과 같은 공지의 수소 저장 재료에 비하여 양호하다.
본 발명에 의한 조성물이 거의 비정질이므로, 이러한 조성물은 조성물의 연속적인 수소 사이클링에도 상분리를 일으키지 않으며, 수소 취성이 발생되지 않는다. AaMb M'c인 일반식을 갖는 조성물은 상분리에 의한 변질없이 500회까지 사이클링되었다.
또한, 이러한 조성물은 표면 부동태화가 이루어지지 않고 산화 분위기에서 사이클링되었다. 따라서, 이러한 조성물은 표면 산화에 의하여 효율이 감소되지 않고 많은 사이클동안 수소를 가역적으로 계속해서 저장할 것이다. 표면 부동태화는 공지의 수소 저장 재료의 실패의 주요인이다. 결정성 수소 저장 재료는 표면내산화성을 갖고 있지 않다. 일반적 분류의 비정질 수소 저장 재료도 또한 표면 부동태화에 대한 저항력이없다. 그러나, 본원에서 제시한 조성물은 산소와 산화수소이온 및 물이 존재하는 곳에서 수소를 연속적으로 저장 및 방출시키는데 사용하는 경우에 부동태화가 나타나지 않는다. 설명된 조성물내의 A 성분의 결합은 이러한 조성물을 표면 부동태화로부터 보호하고 수소를 활성적으로 흡수 및 방출시키는 조성물의 능력을 유지시킨다.
본 발명의 비정질 금속합금 조성물은 부식 저항을 가지고 있다. 전기 화학적 계에서의 수소 저장 재료의 사용은 수소 저장 재료를 약화시킬 수 있는 부식 분위기에서 재료를 사용하는 것이다. 부식 분위기의 예는 KOH 용액과 함께 H2SO4, H3PO4, HCl, Na2S04, NRCl 및 초산과 같은 산성 용액을 포함한다. 전해 용액에서의 수소 저장 재료의 안정성은 그 계안에서 사용하기 위한 재료의 전위를 결정한다. 본원에서 제시한 비정질 합금 조성물은 여러 부식 분위기에서 사용할때 안정성의 감소가 감지되지 않는다. 2N KOH의 전해용액은 NiTi로 구성된 비정질 금속합금을 산화시키고 부동태화 하였지만 Pd-Ni-Ti와 같은 본 발명에 의한 조성물은 아무런 영향을 받지 않았다. 이와 유사하게 H2SO4와 H3PO4의 전해 용액은 결정성 Pd를 부식시켰지만 Pd-Mo-Ti와 같은 본원이 제시한 조성물은 아무런 영향을 받지 않았다.
이러한 비정질 금속합금 조성물안의 불순물로서 다른 원소들의 존재는 이들 합금의 수소를 가역적으로 저장할 수 있는 능력을 크게 손상시키지 않는 것으로 예상된다. 따라서 O, N, C, S, Se, Te, B, p, Ge, Sb, As 및 Ar과 같은 미량의 불순물은 이러한 재료의 제조 및 선능에 심하게 유래할 것으로는 예상되지 않는다.
이러한 비정질 금속합금 재료의 필요한 수소 저장 특성을 가질 수 있도록, 합금의 온도가 그 결정 온도에 도달하거나 그 이상이 되는 분위기에 노출되지 않아야 한다.
본원에서 제시한 거의 비정질인 금속합금은 기판과 조합하거나 분리하여 사용될 것이다. 비정질 금속합금의 리본은 자립 수소 저장판을 제공할 것이며, 설명된 조성물의 다량의 분말은 벌크 수소 저장 수단을 제공하고, 어떠한 형상의 기판상에 부착된 이러한 조성물은 필요한 형상의 가능한 수소 저장 필림을 제공할 것이다.
이러한 조성물은 비정질 금속합금을 성형하기 위한 어떠한 공지의 기술에 의해서도 합성될 수 있다. 따라서, 전자 비임 부착과 이온 주입, 화학적 환원, 열분해, 이온 클러스터부착, 이온 도금, 액체소입, 고상확산, RF 및 DC 스퍼터링과 같은 물리적 및 화학적 방법을 이용하여 조성물을 형성한다.
다음 실시예는 표면 부동태화의 부식에 대한 저항과 같은 다른 필요한 특성과 함께 본 발명에서 설명한 조성물의 수소 저장 능력을 도시하고 있다. 이러한 실시예는 설명의 목적으로만 사용된 것이고 이에 본 발명이 제한되는 것이 아님을 알수 있을 것이다.
다음 실시예는 전기 화학적 분위기에서의 재료의 수소 저장력을 보여주고 있다. 시험된 조성물은 수소 저장 전극으로서 전해조 안에 설치되었다. 전해조는 NiOH나 그래파이트의 대전극과, KOH나 H2SO4또는 H3PO4의 전해액을 사용하였다.
실시예 1 내지 5는 대조 표면(controls)으로서, 실시예 1에서는 결정성 팔라듐 전극을 사용하고, 실시예2 내지 5에서는 수소 저장 전극으로서 본원이 제시한 것과는 다른 비정질 금속합금 전극 재료를 사용하였다. 실시예 6 내지 21은 전극 재료로서 본원에서 제시한 거의 비정질인 금속합금 수소 저장 전극 재료를 사용하였다.
대조 표준과 본 발명에 의한 것 모두의 비정질 금속합금은 아르곤 가스에서 RF 스퍼터링하여 준비하였다. Sputtered Films, Inc 회사에서 제조한 2인치 탐지 S-총을 사용하였다. 알려진 바에 의하면 DC 스퍼터링을 사용해도 비슷한 결과를 얻을 수 있다. 각 실시예에 있어서, 스퍼터링된 비정질 합금의 부착을 위하여 티타늄 기판을 위치시켰다. 각각의 경우에 표적물과 기판사이의 거리는 약 10cm이었다. 티타늄 기판상에 스퍼터링된 비정질 합금 조성물은 그 두께가 약 0.4 내피 1미크론이었다. 각 합금의 조성물은 X선 분석으로 확인하였고 X선 분석에 의해 비정질도를 결정하였다.
전해조안의 수소 저장 전극으로서 비정질 금속 합금을 사용하였고, 수소 저장 전극은 약 1.5cm2의 작용면적을 가졌다. 각 실시예의 수소 저장 전극 재료와 대전극 및 전극을 표 1에 도시하였다. 수소 전극은 전지 전압이 안정될때까지 약 1mA에서 주기적으로 충전하고 그 연후에 약 0.1mA에서 방전하였다. 각 실시예의 수소 전극의 효율을 수소 대 금속비(H/M)의 항과, 단위 중량당 충전량(mA-hr/gm)과 단위 체적당 충전량(mA-hr/㎤)으로 측정된 충전 밀도의 항으로 계산하였다. 이 계산의 결과는 표 1에 나타나 있다. 표 1에서 언급하지 않는한, 각 조성물은 H/M 비 및 충전 밀도를 계산하기 전에 적어도 10회 사이클링시킨 것이다.
실시예 6 내지 14에 도시된 비정질 금속 조성물은 알칼리 분위기에서 사용된 것이고 실시예 5 내지 21의 조성물은 산성 상태하에서 작동되었다.
[표 1]
Figure kpo00001
상기 실시예는 수소를 가역적으로 저장하는 본 발명의 비정질 금속합금 조성물의 사용에 관하여 설명되어있다. 이러한 능력은 실시예 4 및 9와 실시예 1 및 15를 비교하므로써 개략적으로 보여주고 있다.
실시예 4에 있어서, 수소 저장 전극 재료는 Ni36Ti64의 조성물을 갖는 비정질 합금으로 구성되었다. 이 비정질 금속합금 조성물은 본 발명에 의한 것이 아니다. 수소 전극은 수산화니켈 대전극에 대향하여 위치하였고, 조안의 전해액은 2N KOH로 구성되었다. 이러한 대조 표준 비정질 재료의 효율은 재료가 약 3번의 최대 방전 사이클후에 심하게 산화되었으므로 측정할 수가 없었다. 이 조성물의 니켈 성분의 일부를 팔라듐으로 대체시키므로써 실시예 9에서 사용된 Pd9Ni27Ti64와 같은 본 발명에 의한 비정질 금속합금 조성물을 얻을 수 있다. 이 실시예에서, 수소 저장 전극은 또한 수산화 니켈 대전극에 대향하여 위치하고, 2N KOH의 전해액안에 설치되었다. 물론 약 10사이클 이후의 가역성 수소 저장 재료로서의 Pd9Ni27Ti64의 효율은 변질되지 않고 약 0.48H/M의 수소 대 금속비와, 약 231mA-hr/gm 및 약 1469mA-hr/㎤의 충전 밀도로 측정되었다.
실시예 1에서, 수소 저장 전극 대조 표준 재료인 결정성 팔라듐은 그래파이트 대전극에 2N H2SO4전해액인 전해조 안에서 사용되었다. 결정성 파라듐의 효율은 약 0.55H/M의 수소 대 금속비와 약 139mA-hr/gm 및 1668mA-hr/㎤의 충전 밀도로 측정되었고, 결정성 팔라듐은 약간의 부식이 발생되었다. 실시예 15에서, 수소 저장 재료는 Pd12Mo30Ti58인 비정질 조성물이었다. 사용된 대전극은 그래파이트이고, 전해액은 2N H2SO4이었다. 수소 저장 전극 재료는 약 200사이클 동안에 어떠한 부식도 발생되지 않았으며, 효율은 약 1.1H/M의 수소 대 금속비와 약 444mA-hr/gm 및 3064mA-hr/㎤의 충전 밀도로 측정되어 결정성 팔라듐 대조 표준 재료보다 중량당 약 3배 큰 충전 밀도를 나타내었다.
여기에서 여러 비정질 금속합금 조성물을 예시하였지만, 본 분야에 속한 사람이면 누구나 이에 설명된 조성물의 범위를 벗어남이 없이 그리고 수소를 가역적으로 저장하기에 충분한 다른 비정질 금속합금을 대체할수 있음을 손쉽게 알수 있을 것이다.
상기의 실시예는 본 분야에 속한 사람들이 알수 있도록 본 발명을 평가하기 위한 대표적인 예로써 제공한것이며 이러한 실시예는 본 발명의 영역을 제한하는 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명에 사용된 비정질 금속합금의 조성은 전체 명세서 영역내에서 변화될 수 있는 것이므로 예시된 합금내 성분의 상대량이나 특정의 A, M 또는 M' 성분은 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
또한, 티타늄과 같은 금속 기판상에 합금을 부착시키기 위한 유용한 수단으로써 스퍼터링 기술에 의해 이러한 합금을 준비하였지만, 이는 스퍼터링의 공정이나 기판의 피복도 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 수소 저장 재료를 다른 공정 및 다른 형태로 준비, 사용하는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 비정질 금속합금 조성물의 기역성 수소 저장 능력은 이전에는 볼수 없었던 수소 저장 능력과 내산화성 및 안정성을 제공하므로써, 수소 저장과 그 보조 기술 및 응용의 증진을 나타낸다.
따라서, 본 명세서에 도시되어 기술된 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 이에 도시된 변수중 어떠한 것도 손쉽게 결정하고 조절할 수 있음을 알수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 영역은 첨부된 청구범위의 영역내의 모든 변형 및 수정을 포함한다.

Claims (11)

  1. 일반식이 AaMb M'c인 거의 비정질 금속합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장 재료로 상기 식에서, A는 Ag, Au, Hg, Pd 및 Pt로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분이고, M은 Pb, Ru, Cu, Cr, Mo, Si, W, Ni, Al, Sn, Co, Fe, Zn, Cd, Ga 및 Mn으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나이상의 금속이며, M'는 Ca, Mg, Ti, Y, Zr, Hf, Nb, V, Ta 및 희토류로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 성분이고, a는 0.005 내지 0.80의 범위이고, b는 0.05 내지 0.70의 범위이고, c는 0.08 내지 0.95의 범위이다.
  2. 제1항에 있어서, A는 Ag와 Pd로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 금속인 것을 특징으로하는 가역적 수소 저장 재료.
  3. 제1항에 있어서, M은 Mn, Ru, Fe, Cu, Ni, Cr, Mo, Al 및 W로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나이상의 금속인 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장 재료.
  4. 제1항에 있어서, M'는 Ti, Mg, Ta 또는 그 조합물인 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장 재료.
  5. 제1항에 있어서, a는 약 0.01 내지 0.75의 범위이고, b는 약 0.1 내지 0.5의 범위이고, c는 약 0.2 내지 0.85의 범위인 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장 재료.
  6. 제1항에 있어서, a는 0.02 내지 0.7의 범위이고, b는 약 0.2 내지 0.4의 범위이고, c는 약 0.3 내지 0.8의 범위인 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장 재료.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비정질 금속합금은 약 100% 비정질인 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장재료.
  8. 제1항에 있어서, 비수성 전해액에 사용하기 위하여 M이 Mo, Ru, W, Cr 및 Ni 성분중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장 재료.
  9. 제1항에 있어서, 고상 양자 전도체와 함께 사용하기 위해 M이 Mo, Ru, W, Cr 및 Ni 성분중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장 재료.
  10. 제1항에 있어서, 알칼리 상태에서 사용하기 위하여 M이 Mo, Ru, Ni 및 Mn 성분중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장 재료.
  11. 제1항에 있어서, 중성 및 산성 상태에서 사용하기 위하여 M이 Ru, Pb, Cu, Cr, W 및 Mo 성분중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적 수소 저장 재료.
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