다공성 TiFe 합금의 소재 크기 효과에 의한 수소저장능 변화 규명

Abstract

금속 결정 격자 내의 침입형 고용 위치에 수소 원자를 저장하여 고체 상태의 금속-수소 고용체 혹은 금속수소화물을 형성하는 수 소저장합금은 수소를 높은 부피당 에너지밀도로 안전하게 저장할 수 있는 방법으로 주목 받고 있다. 본 연구에서는 소재 크기 효과 에 의한 수소저장합금의 수소 흡방출 압력, 초기 수소화 거동 등 수소 저장 특성의 개선 가능성을 고찰하기 위하여, 나노구조화된 수소저장합금을 제조하고 그 구조 및 특성을 평가하였다. 나노구조화된 TiFe 합금을 제조하기 위하여 TiFe-(Al,Ni) 전구체 합금을 Mg계 용탕에 담지하여 Al 혹은 Ni 만을 선택적으로 제거하는 Liquid metal dealloying 법을 응용하였다. 용탕 내에서 반응시킨 전구체 합금을 산 용액 내에서 처리하여 최종적으로 TiFe 다공성 합금을 제조하였다. 전구체 합금의 조성, Mg계 용탕의 양, 용탕 온도 및 반응 시간에 따라 가지 크기가 제어된 다공성 합금 시료들에 대하여 주사전자현미경과 X선 회절 분석을 이용하여 미세구 조와 결정구조를 분석하였다. 또한 고압 수소 반응기 및 기체 흡방출 특성 분석기를 활용하여 다공성 합금의 수소저장 특성을 측정 하였으며, 이로부터 소재 크기 효과에 의한 수소저장 특성의 변화를 규명하였다.