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목차
제1장 서론 28
제1절 연구배경 및 목적 28
1. 연구배경 28
2. 수소 저장기술 현황 33
가. 고압가스 및 액체수소 33
나. 수소화 반응 및 흡착법 34
다. 수소 저장합금 35
3. 제올라이트를 이용한 수소의 저장 36
가. 수소의 저장 원리 36
(1) 제올라이트 구조와 pore engineering 37
(2) 제올라이트 동공내 수소분자의 출입 39
(3) 저장재 제올라이트의 제조 40
(4) 수소의 저장특성 41
(5) 제올라이트를 이용한 수소의 분리 43
나. 연구 사례의 조사 44
다. 기술개발의 당면과제 46
4. 연구의 목적 및 목표 48
제2절 연구수행 내용 및 범위 49
1. 수소저장능을 가진 제올라이트의 제조 49
가. 수소저장 제올라이트의 선정 49
나. 수소저장 제올라이트의 합성 50
(1) 제올라이트 A의 이온교환 50
(2) 제올라이트 Rho의 제조 및 이온교환 53
2. 수소저장능을 가진 제올라이트의 결정구조 55
3. 수소의 저장, 방출 및 분리저장 특성 56
가. 수소의 저장 특성 56
(1) M-A 제올라이트의 수소저장 특성 56
(2) 제올라이트 Rho의 수소저장 특성 59
나. 수소의 분리저장 특성 59
(1) 저장조건의 영향 61
(2) 혼합기체 종의 영향 62
(3) 저장기체의 순도영향 63
다. 저장기체의 방출 특성 63
(1) 수소의 방출특성 63
(2) 혼합기체의 방출특성 64
라. 혼합기체의 수소 저장능과 선택성 65
4. 제올라이트 동공내 기체의 저장상태 65
가. 저장기체의 동공내 배열 66
나. 저장기체의 제올라이트와 상호작용 67
다. 저장기체 분자간 상호작용 68
5. 제올라이트내 저장기체에 대한 전산모사 71
가. 저장기체의 열역학적 특성연구 71
나. 열역학적 및 구조적 특성 71
다. 제올라이트의 기체 분리흡착 특성 74
제2장 연구 수행 방법 78
제1절 제올라이트의 선정과 제조 78
1. 수소저장 제올라이트의 선정 78
2. 수소저장 제올라이트의 제조 79
가. 제올라이트 A의 이온교환 80
(1) Blocking 양이온의 도입 (M-A의 제조) 80
(2) M-A 제올라이트(MxNa12-xSi12Al12O48)의 분석(이미지참조) 81
나. 제올라이트 Rho의 제조 및 이온교환 81
(1) 제올라이트 Rho의 합성과 분석 82
(2) 합성 gel의 숙성온도 실험 84
(3) 제올라이트 Rho의 pellet제조 85
(4) 이온교환 및 분석 88
제2절 수소저장능을 가진 제올라이트의 구조 91
1. M₃-A의 제조와 X-선 실험 91
가. M₃-A의 단결정(single crystal)의 제조 91
나. X-선 회절강도 수집(Intensity data collection) 93
2. 구조 결정 (Structure determination) 94
가. Cs₃-A의 구조분석 94
나. Rb₃-A의 구조분석 98
다. K₃-A의 구조분석 98
제3절 수소 및 혼합기체의 저장 및 방출 실험 100
1. 고압장치와 수소저장 실험 100
2. 고진공 장치와 수소 방출 실험 102
3. 수소의 분리저장 실험 103
가. 혼합기체의 제조 및 분석 104
나. 혼합기체의 저장실험 104
다. 혼합기체의 방출실험 108
라. 방출기체의 분석 108
제4절 대용량 수소저장 장치제작 109
1. 저장용기 및 가열장치의 제작 109
제5절 제올라이트 동공내 기체의 저장상태 110
1. Cs-A 단결정의 제조 및 기체저장 110
2. X-선 회절강도 측정실험 114
3. Cs-A(xAr)의 구조 분석 115
4. Cs-A(xXe)의 구조분석 123
제6절 제올라이트내 저장기체에 대한 전산모사 125
1. 저장기체의 열역학적 특성 125
2. 열역학적 및 구조적 특성 130
3. 제올라이트의 기체분리 흡착 특성 135
가. 전산 구현 모델 136
나. 전산모사 방법 142
제3장 연구수행 결과 및 고찰 149
제1절 수소저장능을 가진 제올라이트의 제조 149
1. MxNa12-x(이미지참조)-A (M = Cs, Rb, K) 제올라이트 149
가. 제올라이트 4A 149
나. MxNa12-x(이미지참조)-A(M = Cs, Rb, K)의 제조와 분석 151
2. 제올라이트 Rho의 제조 및 이온교환 156
가. 제올라이트 Rho의 합성 및 분석 156
나. 합성 Gel의 숙성온도 효과 164
(1) Crystallization Kinetics 165
(2) 생성물의 결정상(crystalline phase) 168
(3) 생성물의 순도 170
(4) 결정 성장 및 크기 170
다. 제올라이트 Rho 분말의 pellet화 172
라. 제올라이트 Rho의 이온교환 특성 174
(1) Pellet 시료의 이온교환 174
(2) 분말 시료의 이온교환 175
제2절 수소저장능을 가진 제올라이트의 구조 176
1. M₃-A 제올라이트의 결정구조 176
가. Cs₃-A의 결정구조 176
나. Rb₃-A의 결정구조 177
다. K₃-A의 결정구조 183
제3절 수소 및 혼합기체의 저장 및 방출 특성 185
1. M₃-A의 수소기체 저장특성 185
가. 저장압력의 영향 185
나. Blocking 양이온의 수에 의한 영향 188
다. Blocking 양이온 종에 의한 영향 191
라. 저장온도(TE(이미지참조))의 효과 199
마. 저장시간 (loading time)의 효과 203
2. 제올라이트 Rho의 수소저장 특성 205
가. 저장압력의 영향 205
나. 이온교환 효과 205
다. 저장온도의 효과 207
라. 저장시간의 효과 210
3. Cs-A 제올라이트의 수소 분리저장 특성 212
가. 저장시간의 효과 212
나. 저장온도의 효과 216
다. 저장압력의 효과 221
라. 혼합기체의 순도효과 230
마. 혼합기체 종의 영향 236
4. Cs-A 제올라이트의 기체 방출 특성 240
가. 수소의 방출 특성 240
나. 혼합기체의 방출 특성 243
(1) 방출시간의 효과 246
(2) 혼합기체종의 영향 250
(3) 저장온도에 따른 H₂/CH₄의 방출특성 252
(4) 방출온도에 따른 H₂/CH₄의 방출특성 257
5. 혼합기체의 수소저장능과 선택성 283
가. 저장압력의 영향 284
나. 저장온도의 영향 285
다. 수소순도의 영향 286
제4절 제올라이트 동공내 기체의 저장 상태 286
1. Cs₃Na8H(이미지참조)-A(xAr)의 결정구조 290
가. Cs-A(xAr)의 동공내 Ar 원자 290
(1) Sodalite-unit속의 Ar 원자 299
(2) Large-cavity속의 Ar 원자 300
나. Cs-A(6Ar)의 결정구조 304
(1) 제올라이트 A의 골격과 양이온 304
(2) Ar원자의 제올라이트와의 상호작용 305
(3) 저장된 Ar 원자들간의 상호작용 309
2. Cs-A(xXe)의 결정구조 310
가. Xe원자의 제올라이트와의 상호작용 310
나. 저장된 Xe 원자들간의 상호작용 315
제5절 제올라이트내 기체에 대한 전산모사 318
1. 제올라이트 A내 Ar의 열역학적 특성 318
2. 저장기체의 열역학적 및 구조적 특성 323
가. 평형분산 계수 323
나. 세공 밀도 분포 332
다. Solvation pressure 346
3. 제올라이트의 기체분리 흡착 특성 349
제4장 결론 379
제5장 인용 문헌 390
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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