A 76.5wt%Mg - 23.5wt%Ni (Mg-23.5Ni) sample was prepared by reactive mechanical grinding (RMG) and its hydriding and dehydriding properties were then investigated. Activation of the Mg-23.5Ni sample was completed only after two hydriding (under 12 bar $H_2$) - dehydriding (under 1.0 bar $H_2$) cycles at 593K. The reactive mechanical grinding of Mg with Ni is considered to facilitate nucleation and shorten diffusion distances of hydrogen atoms. After hydriding - dehydriding cycling, the Mg-23.5Ni sample contained Mg2Ni phase.
기계적 합금화 방법을 이용하여 제작한 Ni-MH 전지용 $Mg_2$Ni전극의 표면 불화처리에 대한 전기화학적 충.방전 특성이 조사되었다. 20시간 밀링을 통해 제조된 $Mg_2$Ni합금은 나노결정을 가졌으며 그 $Mg_2$Ni전극의 KOH전해질내에서 충.방전 실험 결과, 초기 방전 용량이 280mAh/g이상으로 증가하였으나 10cyc1e이내에 급격히 퇴화되었다. 전극표면에서 지속적이고 안정한 불화층 형성을 목적으로 KOH용액에 잉여의 불소이온이 첨가된 $Mg_2$Ni전극의 내구성은 크게 향상되었으며 특히 2N KF를 첨가했을 경우 전극의 내구성이 가장 크게 향상되었다. 고율 방전실험의 경우도 그 성능이 90-100mAh/g으로 유지되었다 이러한 내구성 향상의 이유는 표면에 얕고 다공성인 $Mg_2$Ni층의 형성으로 인해 퇴화의 주요인인 Mg(OH)$_2$의 생성이 억제되었기 때문이었다. Effects of the surface fluorination on the electrochemical charge-discharge properties of $Mg_2$Ni electrode in Ni-MH batteries fabricated by mechanical alloying were investigated. After 20h ball milling, Mg and Ni powder formed nanocrystalline $Mg_2$Ni. Discharge capacity of this alloy increased greatly at first one cycle, but due to the formation of Mg(OH)$_2$ passive layer, it showed a rapid degradation in alkaline solution within 10cyc1es. In case of 6N KOH +xN KF electrolyte (x = 0.5, 1, 2), a continuous and stable fluorinated layer formed by adding excess F$^{-}$ ion, increased durability of $Mg_2$Ni electrode greatly and high rate discharge capability(90-100mAh/g). 2N KF addition led to the highest durability of all tested here. The reason of the improvement is due to thin MgF$_2$, which can prevent the $Mg_2$Ni electrode from forming Mg(OH)$_2$layer that is the main cause of degradation.
[ $CaNi_5$ ] 수소저장합금의 전기화학적 충$\cdot$방전 특성에 미치는 MG(mechanical grinding) 영향이 Ar및 $H_2$ 가스분위기에서 조사되었다 MG공정중 $CaNi_5$ 합금은 표면 산화층의 파괴와 재생성 및 산화층 근방의 불균질화로 인하여 MG 15시간 이후부터 CaO와 Ni로 뚜렷한 상분리가 일어났다. $MG-CaNi_5$는 MG시간이 길어질수록 초기의 전기화학적 방전용량은 현저히 감소하였지만 충$\cdot$방전 싸이클의 증가에 따른 용량저하 속도는 $CaNi_5$합금에 비하여 낮았다. MG처리된 $CaNi_5$합금의 퇴화는 MG공정중의 상분리 및 불규칙화에 의한 수소의 가역반응 site의 감소 및 분극저항의 증가, KOH 전해질 내에서 합금 표면의 산화반응에 의한 부동태 피막형성에 기인하는 것으로 판단되었다.
Song, Hoon Sub;Kwon, Soon Jin;Epling, William S.;Croiset, Eric;Nam, Sung Chan;Yi, Kwang Bok
청정기술
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제20권2호
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pp.189-201
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2014
합성가스를 생산하기 위한 부분산화, 이산화탄소 리포밍, 메탄에 의한 산화$CO_2$ 리포밍 공정들은 니켈 하이드로탈사이트($Ni_{0.5}Ca_{2.5}Al$) 촉매를 이용하여 수행되었고 안정한 이중층 구조를 형성시키기 위한 금속지지체(Mg, Ca)의 영향에 대해서도 다양한 연구가 진행되었다. 지지체전구물질(Mg, Ca)에 따라 메탄 리포밍의 안정성은 활성니켈이온과 지지체금속이온 사이의 결합강도차이에 의해 영향을 받는다. Ni-Mg-Al 구성체는 가장 안정한 하이드로탈사이트 이중층 구조이지만 Ni-Ca-Al 구성체는 그렇지 않다. 이산화탄소 리포밍 장기테스트에서 Ni-Mg-Al 촉매는 약 100시간 동안 80%의 효율을 유지하면서 탁월한 안정성을 보였지만 Ni-Ca-Al 촉매는 반응초기에 불활성화됨을 확인할 수 있었다. 활성금속 Ni과 지지체 Mg-Al 사이의 결합강도를 확인하기 위해 승온 환원(temperature-programmed reduction, TPR) 분석을 시행하였다. 이를 통해 Ni-Mg-Al 촉매가 Ni-Ca-Al 촉매보다 Ni의 환원온도가 더 높음을 확인할 수 있었다. $Ni_{0.5}Ca_{2.5}Al$ 촉매는 가장 높은 초기반응성을 보였지만 코크형성으로 인해 반응성이 빠르게 감소하였다. 결론적으로 $Ni_{0.5}Ca_{2.5}Al$ 촉매가 코크형성에 대한 강한 저항성을 갖고 있기 때문에 다른 촉매들보다 높은 반응성과 안정성을 갖는 것으로 보여진다.
Mg-Ni nanoparticles were synthesized by a physical vapor condensation method (DC arc-discharge) in a mixture of argon and hydrogen atmosphere, using compressed mixture of micro powders as the raw materials. The crystal phases, morphology, and microstructures of nanoparticles were analyzed by means of X-ray diffraction (XRD) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). It was found that the intermetallic compounds of $Mg_2Ni$ and $Mg_2Ni$ formed with existence of phases of Mg, Ni, and MgO in Mg-Ni nanoparticles. After one cycle of hydrogen absorption/desorption process (activation treatment), Mg-Ni nanoparticles exhibited excellent hydrogen absorption properties. $Mg_2Ni$ phase became the main phase by aphase transformation during the hydrogen treatments. The phenomenon of refinement of grain size in the nanoparticle was also observed after the hydrogen absorption/desorption processes, which was attributed to the effect of volume expansion/shrinkage and subsequent break of nanoparticles. Maximum hydrogen absorption contents are 1.75, 2.21 and 2.77 wt.% at 523, 573 and 623 K, respectively.
Steam reforming of LPG was investigated over spc-Ni/MgAl catalyst in a temperature range of $600{\sim}850^{\circ}C$, feed molar ratio of $H_2O/C=1.0{\sim}3.0$, space velocity of $10,000{\sim}90,000h^{-1}$ and at atmospheric pressure. spc-Ni/MgAl catalyst was prepared by a co-precipitation method, whereas Ni/MgO and $Ni/Al_2O_3$ catalysts were prepared by an incipient wetness method. The characteristics of catalysts were analyzed by N2 Physisorption, CO chemisorption, XRD, TOF-SIMS, SEM and TEM techniques. The Ni/MgO and $Ni/Al_2O_3$ catalysts were deactivated by the formation of carbon. However, the spc-Ni/MgAl catalyst showed higher conversion and $H_2$ selectivity than the other catalysts, even though carbon was formed on the surface of the catalyst during the reaction under the tested reaction conditions.
The objective of this works was to synthesize the$Mg_2Ni$ hydrogen storage materials economically and to eliminate the intial activation process. $Mg_2NiH_x$ was mechanically alloyed under purified hydrogen gas atmosphere using pure Mg and Ni chips. M.A(Mechanical Alloying) was carried out using planetary ball mill for times varying from 12h to 96h under 20bars of hydrogen gas pressure. $Mg_2NiH_x$ started to form after 48h and the homogeneous $Mg_2NiH_x$ composites was synthesized after 96h. From TG analysis, the dehydriding reaction of $Mg_2NiH_x$ started at around $200^{\circ}C$. The result of P-C-T at $300^{\circ}C$ revealed the hydrogen storage capacity of $Mg_2NiH_c$ reached 3.68 wt% and the effective hydrogen storage was 2.38 wt%. The enthalpy difference of absorption-desorption cycling for the hydride formation and the hysteresis were reduced and the plateau flatness and the sloping were improved according to M.A time.
Song, Myoung Youp;Baek, Sung Hwan;Park, Hye Ryoung;Mumm, Daniel R.
대한금속재료학회지
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제50권1호
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pp.64-70
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2012
Samples of pure Mg, 76.5 wt%Mg-23.5 wt%Ni, and 71.5 wt%Mg-23.5 wt%Ni-5 wt%$Fe_2O_3$ were prepared by reactive mechanical grinding and their hydriding and dehydriding properties were then investigated. The reactive mechanical grinding of Mg with Ni is considered to facilitate nucleation and to shorten diffusion distances of hydrogen atoms. After hydriding-dehydriding cycling, the 76.5 wt%Mg-23.5 wt%Ni and 71.5 wt%Mg-23.5 wt%Ni-5 wt%$Fe_2O_3$ samples contained $Mg_2Ni$ phase. In addition to the effects of the creation of defects and the decrease in particle size, the addition of Ni increases the hydriding and dehydriding rates by the formation of $Mg_2Ni$. Expansion and contraction of the hydride-forming materials (Mg and $Mg_2Ni$) with the hydriding and dehydriding reactions are also considered to increase the hydriding and dehydriding rates of the mixture by forming defects and cracks leading to the fragmentation of particles. The reactive mechanical grinding of Mg-Ni alloy with $Fe_2O_3$ is considered to decrease the particle size.
Misch metal (rare earth element, Ce, La, Nd, Pr) which has large influence on high-temperature stability and toughness was added to the Al-5%Ni-5%Mg alloy, and squeeze casting was used for Al-5%Ni-5%Mg-(Mm) alloys. The effect of applied pressure and misch metal additions on mechanical properties in Al-5%Ni-5%Mg alloy by direct squeeze casting has been investigated. The applied pressure were 0 MPa(gravity casting), 25, 50 and 75 MPa. Squeeze-cast Al-5%Ni-5%Mg-(Mm) alloys had better mechanical properties than those of non-pressurized cast alloys because of the increased cooling rate by the application of pressure during solidification. By the addition of misch metal in Al-5%Ni-5%Mg alloy, better combination of strength and elongation was obtained. The addition of 0.3%Mm in Al-5%Ni-5%Mg alloy improved the heat resistant property due to the formation of fine eutectic phases.
산 염기성질이 다양하게 존재하는 담체($SiO_2-Y_2O_3$, $Al_2O_3$, $SiO_2-ZrO_2$, $SiO_2$, $TiO_2$, MgO) 상에 17 wt% Ni을 고정한 상태에서 함침법을 사용하여 촉매를 제조하여 수소 존재 하에 에탄올과 암모니아의 환원성 아민화 반응에 대한 촉매활성을 비교 평가하였다. 반응 전후에 있어 사용된 촉매는 X-선 회절, 질소 흡착, 에탄올-승온탈착(EtOH-TPD), 이소프로판올-승온탈착(IPA-TPD), 수소 화학흡착을 사용하여 특성분석을 수행하였다. pH 9.5 이상에서 침전법을 사용하여 $ZrO_2$와 $Y_2O_3$ 담체 제조 시 파이렉스 반응기에서 미량의 Si 용융으로 인해 $SiO_2-ZrO_2$와 $SiO_2-Y_2O_3$ 복합 산화물이 각각 생성되었다. 사용된 촉매 중에서 $Ni/SiO_2-Y_2O_3$ 촉매가 가장 좋은 활성을 보였으며 이는 높은 니켈 분산도와 EtOH-TPD와 IPA-TPD에서의 낮은 탈착온도 등과 밀접한 관련이 있었다. Ni/MgO 촉매상에서의 낮은 촉매 활성은 NiO-MgO 고형물 형성에 기인한 것으로 보이며, $Ni/TiO_2$ 경우에서는 담체-금속 간의 강한 상호 작용으로 인해 낮은 니켈 금속 상 존재로 인해 반응성이 낮게 나왔다. $TiO_2$와 MgO 이외의 담체를 사용한 경우에 있어서 유사한 에탄올 전환율에서의 에틸아민류와 아세토니트릴 선택도는 큰 차이를 보이지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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