표제지
목차
국문초록 10
ABSTRACT 12
제1장 서론 14
1.1. 하이드레이트 기반 가스 저장 기술 14
1.2. 열역학적 촉진제 16
1.3. 다공성 매체 및 다공성 탄소 20
제2장 실험 방법 22
2.1. 다공성 탄소의 합성 및 특성 분석 22
2.1.1. 시약 및 시료 22
2.1.2. 다공성 탄소의 합성 방법 22
2.1.3. 다공성 탄소의 특성 분석 방법 25
2.2. 다공성 탄소 시스템에서의 하이드레이트 형성 26
2.2.1. 다공성 탄소 기공 내 물 분산 방법 26
2.2.2. 하이드레이트 상평형 측정 28
2.2.3. 하이드레이트 구조 분석 31
2.3. 물 분자 간의 수소 결합 세기 분석 방법 31
제3장 실험 결과 32
3.1. 다공성 탄소의 특성 분석 32
3.1.1. BET 분석을 이용한 기공 크기 평가 32
3.1.2. PXRD, 라만 분광분석을 이용한 구조 분석 36
3.1.3. XPS, 원소 분석을 이용한 표면, 성분 분석 38
3.2. 다공성 탄소 시스템에서의 하이드레이트 형성 42
3.2.1. 다공성 탄소 시스템에서의 하이드레이트 상평형 42
3.2.2. 다공성 탄소 시스템에서의 하이드레이트 구조 분석 47
3.3. 다공성 탄소 시스템에서의 물 분자 간의 수소 결합 세기 분석 49
3.4. 다공성 탄소 시스템에서의 열역학적 촉진제 사용 52
제4장 결론 56
참고문헌 58
[표 1-1] 대표적으로 사용되는 열역학적 촉진제가 형성하는 하이드레이트의 구조 19
[표 3-1] PCM0, PCM1, PCM2, PCM3의 BET 분석 결과 35
[표 3-2] Gilsonite와 VRG의 C1s XPS spectrum 내 작용기에 대한 결합 에너지 및 at % 40
[표 3-3] Pure CO₂ 하이드레이트의 상평형 [2] 및 모든 다공성 탄소 시스템에서의 CO₂ 하이드레이트 상평형 측정결과 44
[표 3-4] Pure CH₄ 하이드레이트의 상평형 [19] 및 PCM1 시스템에서의 CH₄ 하이드레이트 상평형 측정결과 46
[그림 1-1] 물 분자 간의 수소 결합으로 형성된 동공에 CO₂가 저장된 Pure CO₂ 하이드레이트의 개략도 15
[그림 1-2] Pure CO₂ 하이드레이트 [2], 5.56 mol% THF + CO₂ 하이드레이트 [3], 5.6 mol% cyclopentane + CO₂ 하이드레이트 [4], 5.6 mol%... 18
[그림 2-1] 다공성 탄소의 합성 시스템 및 방법에 대한 개략도 24
[그림 2-2] 다공성 탄소에 물을 분산시키는 방법에 대한 개략도 27
[그림 2-3] 가스 하이드레이트 형성 실험을 위한 시스템 도식 29
[그림 2-4] 가스 하이드레이트 상평형 측정 과정을 나타내는 냉각-가열 곡선 30
[그림 3-1] PCM0, PCM1, PCM2, PCM3의 (a) N₂ 흡착/탈착 등온선 및 (b) NLDFT 기공 크기 분포 34
[그림 3-2] (a) PCM1의 PXRD 분석 결과, (b) PCM0, PCM1, PCM2, PCM3의 라만 분광분석 결과 37
[그림 3-3] (a) Gilsonite와 (b) VRG의 C1s XPS spectrum에 대한 deconvolution 39
[그림 3-4] 다공성 탄소의 (a) N에 대한 원소 분석 결과와 (b) N1s XPS spectrum 41
[그림 3-5] Pure CO₂ 하이드레이트 [2]와 다공성 탄소 시스템에서의 CO₂ 하이드레이트 상평형 곡선 43
[그림 3-6] Pure CH₄ 하이드레이트 [19]와 PCM1 시스템에서의 CH₄ 하이드레이트 상평형 곡선 45
[그림 3-7] PCM1 시스템에서의 (a) CO₂ 하이드레이트 PXRD 분석 결과, (b) CH₄ 하이드레이트 PXRD 분석결과 48
[그림 3-8] (a) Bulk H₂O, (b) PCM0-H₂O, (c) PCM1-H₂O, (d) PCM2-H₂O, (e) PCM3-H₂O의 OH stretching band deconvolution 결과,... 51
[그림 3-9] Induction time의 정의를 나타내는 그래프 54
[그림 3-10] (a) TBAF 하이드레이트 (b) TBAF + CO₂ 하이드레이트의 PXRD 분석결과 55