대한민국 대표 기술지식 거래소

admin

2017-01-11 17:18:36

추천 : 0

수소흡장합금[hydrogen storing alloy]

기체수소를 실온 부근에서 다량 흡수할 수 있고 가열에 의해 쉽게 수기압의 기체수소를 방출하는 성질을 가지고 저장이나 운반에 이용할 수 있는 합금을 수소흡장합금이라고 부른다. 방출온도는 실용적으로 100℃ 이하인 것이 바람직하다. 흡장합금의 조성은 LaNi5, FeTi, Mg2Ni(방출온도는 300℃ 부근) 등의 금속간화합물이 기본성분으로, 이들을 출발점으로 하여 LaNi4.6Al0.4, FeTi0.85Mn0.15와 같은 다원계합금이 다수 개발되고 있다.

기체수소의 흡수반응식은 다음과 같이 된다.

(n/2)H2(기체)＋M(고체)=MHn(고체)

여기서 M은 합금, MHn은 수소화물(hydride, 일반적으로는 수소와의 화합물)이다. 수소분자는 합금 표면에서 원자상에 해리하고(H2 → 2H), 합금의 결정입자 틈새에 침입하여 수소화물을 형성한다. n은 폭을 가진 정수에 가까운 값으로, LaNi5인 경우는 LaNi5H6.7이다. 수소흡수반응은 발열, 방출반응은 흡열로 약40kJ/mol H2 이다. 합금은 반응표면적을 증대시키기 때문에 분말의 형태로 이용된다. 분체는 열전도가 양호하지 않기 때문에 분체를 수납하는 용기는 열전달을 빠르게 하는 연구가 필요하다.

압력-조성등온곡선

T1, T2, T3은 온도를 나타내고 T1<T2<T3이다.

수소흡장합금은 수소봄베 대신에 수소의 저장, 수송의 방식으로 기대되고 있고, 수소자원, 수소에너지의 공급 외에 압축기기, 압력센서, 냉난방시스템 등의 응용이 진행되고 있다. 또 초고순도수소의 분리, 정제법으로도 유망하다.

온도 일정에 의한 평형수소분압과 합금의 수소농도에 대한 관계가 그림에 나타내고 있다. 수소압력이 일정한 영역은 플랫영역이라고 부르고, 전술한 반응식의 평형관계에 대응한다. 온도가 상승하면 수소압력이 상승한다. 플랫영역의 길이는 수소저장량의 지표가 된다. 현실적인 재료에서는 그림 중의 T3으로 나타낸 곡선과 같이 플랫영역의 흡수와 방출곡선이 다른 경로가 되는 이력현상을 나타낸다. 또 수소압력이 수소농도의 증가와 함께 증가하는 예도 있다.