[표제지 등]
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요약문
목차
제1장 서론 23
제2장 수소저장에 관한 연구 현황 26
제1절 개요 26
제2절 나노 구조 탄소재료의 수소저장 특성 32
1. 탄소재료의 구조형태에 따른 수소저장 특성 34
2. 탄소나노튜브 수소저장능의 이론적 예측 38
3. 탄소나노재료의 수소저장량 증가 방법 44
4. 수소저장량 분석 방법 및 기타 50
제3절 비금속계 수소저장물질 54
1. 탄소나노튜브와 전도성 고분자 54
2. 기타 다공성 탄소계 나노구조체 60
제3장 탄소 나노 화이버의 성장 메카니즘 63
제4장 수소저장용 탄소계 재료의 제조 및 분석방법 65
제1절 탄소계 재료의 제조 방법 65
1. 카본나노화이버 68
2. 전도성 고분자 및 탄화체 제조 71
제2절 수소저장량 측정방법 73
제3절 기타 분석 방법 77
제5장 실험 결과 및 고찰 78
제1절 NiFe, NiCu계열의 탄소나노화이버의 물성 78
1. NiFe계열의 금속촉매를 이용한 탄소나노화이버의 특성 비교 78
2. NiCu계열의 금속촉매를 이용한 탄소나노화이버의 특성 비교 88
3. NiFe계열의 금속촉매를 이용한 탄소나노화이버의 CVD 반응온도변화에 따른 특성 변화 92
4. NiFe, NiCu계열의 금속촉매를 이용한 탄소나노화이버의 전열처리에 따른 특성 변화 94
제2절 전도성 고분자의 산처리 및 탄화에 의한 특성 변화 97
제3절 수소저장 특성 102
1. NiFe계열의 탄소나노화이버 103
2. NiCu계열의 탄소나노화이버 107
3. 산처리된 전도성 고분자 및 탄화체 108
4. 사이클 실험에 의한 수소 저장 특성 109
5. 수소 저장 특성 연구에 관한 고찰 112
제6장 결론 115
참고문헌 120
서지정보 양식
〈표 2-1〉 수소와 다른 에너지와의 에너지밀도 비교 26
〈표 2-2〉 각 수소 저장 방법의 장단점의 비교 28
〈표 2-3〉 다양한 탄소재료의 수소저장량 비교 34
〈표 2-5〉 전이금속의 화학흡착특성 55
〈표 5-1〉 시간변화에 따른 중량 변화 78
〈표 5-2〉 시간변화에 따른 중량 변화 83
〈표 5-3〉 탄소 제공원인 탄화수소 가스와 시간변화에 따른 중량 변화 88
〈표 5-4〉 CVD반응 온도 변화에 따른 중량 변화 92
〈표 5-5〉 금속촉매 제조시 전열처리 없이 제작한 경우의 CVD반응 후중량 변화 94
〈표 5-6〉 PCM을 가지고 탄화를 진행한 시료의 탄화 전후의 중량 변화 97
〈표 5-7〉 NiFe-2, NiFe-4, NiFe-5의 수소 저장량 103
〈표 5-8〉 카본블랙과 활성탄의 수소 저장량 104
〈표 5-9〉 다른 수소저장 물질에 의한 수소 저장량 (논문치) 105
〈표 5-10〉 CNiFe-2의 수소 저장량 106
〈표 5-11〉 NiCu-2, NiCu-3의 수소 저장량 107
〈표 5-12〉 PCH, PCM-3의 수소 저장량 108
〈표 5-13〉 NiFe-4, PCH, PCM-3의 사이클 실험에 의한 수소 흡·탈착량 110
〈표 5-14〉 NiFe-4, PCH, PCM-3의 사이클 실험에 의한 수소 탈착율 110
[그림 1-1] 수소에너지 시스템의 개념도 23
[그림 2-1] 수소저장 방법 및 이론적 수소 저장량의 비교 27
[그림 2-2] 각 저장 기술별 수소 단위 무게당 부피 비교 28
[그림 2-3] 미래의 수소 저장 기술에 대한 전망 29
[그림 2-4] SWNT의 구조와 기하학적 특성 33
[그림 2-5] 탄소나노튜브의 형태 33
[그림 2-5] 다양한 탄소재료의 수소저장량 비교 35
[그림 2-6] 흑연 표면상의 √3×√3 크기의(윗부분) H₂ mono-layer와 그렇지 않은(아랫부분) H₂ mono-layer 상대 밀도(이미지참조) 39
[그림 2-7] LiOH·H₂O의 FT-IR 분석 결과 (LiOH + H₂O → LiOH·H₂O) 48
[그림 2-8] 전기화학방법에 의한 수소저장 측정 장치 개략도[23] 51
[그림 2-9] Band 구조와 나노튜브 직경의 의존성 54
[그림 2-10] 탄소계 복합 구조체 56
[그림 2-11] pani(상)와 ppy(하)의 화학 구조 57
[그림 2-12] Pani의 고분자구조 개념: WO, well-ordered; AM, amorphous( DR ≫ DL) 58
[그림 2-13] 졸-겔법에 의한 다공성 탄소 나노 구조체의 제작 개략도 61
[그림 2-14] 콜로이드 실리카 평판합성법에 의한 균일한 다공성 62
[그림 3-1] 성장된 탄소 나노 화이버의 형태 63
[그림 3-2] 탄소 나노 화이버의 성장 메카니즘 63
[그림 4-1] 금속촉매의 제조 과정 68
[그림 4-2] CVD제조 장치 사진 69
[그림 4-3] CVD제조 장치 개념도 69
[그림 4-4] 전도성 고분자의 산처리 과정 71
[그림 4-5] 수소저장량 측정에 사용된 흡착장치의 개념도 73
[그림 4-6] 수소저장량 측정 장치 73
[그림 4-7] 이상 기체 조건의 편향 74
[그림 4-8] 온도와 압력에서의 상호 분자거동에 의한 영향 74
[그림 5-1] Ni:Fe 금속촉매를 이용하고 탄소 제공원으로 C₂H₄와 H₂의 혼합가스를 이용하여 탄소나노화이버를 제작한 시료의 SEM사진 79
[그림 5-2] 제작한 NiFe 금속 촉매와 NiFe-2, NiFe-4의 XRD 패턴 81
[그림 5-3] NiFe-2의 TEM 사진 82
[그림 5-4] Ni:Fe 금속촉매를 이용하고 탄소 제공원으로 CO와 H₂의 혼합가스를 이용하여 탄소나노화이버를 제작한 시료의 SEM사진 84
[그림 5-5] CNiFe-2, CNiFe-3의 XRD 패턴 85
[그림 5-6] CNiFe-3의 TEM사진 86
[그림 5-7] NiCu 금속촉매를 이용하고 탄소 제공원으로 C₂H₄와 H₂, CO와 H₂의 혼합가스를 이용하여 탄소나노화이버를 제작한 시료의 SEM사진 89
[그림 5-8] 제작한 NiCu 금속촉매와 NiCu-2의 XRD 패턴 90
[그림 5-9] NiCu-2의 TEM사진 91
[그림 5-10] NiFe의 비율이 8:2인 금속촉매를 이용하여 CVD 온도를 변화시키며 제작한 탄소나노화이버의 SEM사진 93
[그림 5-11] 금속촉매 제조시 전열처리를 행하지 않고 CVD 반응을 진행한 NiFe, NiCu계열의 금속촉매를 이용하여 제작한 탄소나노화이버의 SEM사진 96
[그림 5-12] PCM과 PCM을 탄화하여 제작한 탄화체의 FT-IR 분석 결과 100
[그림 5-13] pani와 CSA (camphor sulfonic acid)를 반응시킨 후 염산으로 처리한 PCH와 이 PCH를 m-cresol에 녹인 후 염산으로 처리하여 제작한 PCM, 그리고 PCM을 각 온도에서 탄화 작업을 진행하여 제작한 전도성 고분자 탄화체의 SEM사진 101
[그림 5-14] 173 K. 50 atm에서 glass bead의 부피변화에 따른 압력 변화 102
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Summary
Contents
Chapter 1. Introduction 23
Chapter 2. Present conditions of the technology development 26
Section 1. Outline 26
Section 2. Hydrogen storage characteristics of nano-structured carbon material 32
1. Hydrogen storage properties by structure type of carbon materials 34
2. Theoretic estimate of carbon nano-tubes in hydrogen storage 38
3. Increase method of weight density of carbon nano-tubes 44
4. Weight density analyst method and the other 50
Section 3. Non-metal hydrogen storage material 54
1. Carbon nano-tube and conductive polymer 54
2. Other porous nano-structured carbon material 60
Chapter 3. Growth mechanism of the carbon nano-fiber 63
Chapter 4. Preparation of carbon materials for hydrogen storage and analyze method 65
Section 1. Preparation method of carbon materials 65
1. Carbon nano-fiber 68
2. Preparation of the conductive polymer and carbonation 71
Section 2. hydrogen storage quantity measurement method 73
Section 3. The other analze method 77
Chapter 5. Experimental results and consideration 78
Section 1. Physical properties of carbon nano-fiber used NiFe and NiCu 78
1. Property of carbon nano-fiber used metal catalyst of NiFe 78
2. Property of carbon nano-fiber used metal catalyst of NiCu 88
3. Property of CVD temperature change in carbon nano-fiber used metal catalyst of NiFe 92
4. Property of heat treatment in carbon nano-fiber used metal catalyst of NiFe and NiCu 94
Section 2. Property of acid treatment and carbonation of conductive polymer 97
Section3. Hydrogen storage property 102
1. Carbon nano-fiber used NiFe 103
2. Carbon nano-fiber used NiCu 107
3. Acid treated and carbonated conductive polymer 108
4. Hydrogen storage by cycle experiment 109
5. Consideration on the research of hydrogen storage property 112
Chapter 6. Conclusions 115
Reference 120