• Clean Technology
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• v.27 no.2
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• pp.107-114
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• 2021

Material Life Cycle Assessment (MLCA) was performed to analyze the environmental impact characteristics of the Mg₂NiH_x-5 wt% CaO hydrogen storage composites' manufacturing process. The MLCA was carried out by Gabi software. It was based on Eco-Indicator 99' (EI99) and CML 2001 methodology. The Mg₂NiH_x-5 wt% CaO composites were synthesized by Hydrogen Induced Mechanical Alloying (HIMA). The metallurgical, thermochemical characteristics of the composites were analyzed by using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), specific surface area analysis (Bruner-Emmett-Teller, BET), and thermogravimetric analysis (TGA). As a result of the CML 2001 methodology, the environmental impact was 78% for Global Warming Potential (GWP) and 22% for Eutrophication Potential (ETP). In addition, as a result of applying the EI 99' methodology, the acidification was the highest at 43%, and the ecotoxicity was 31%. Accordingly, the amount of electricity used in the manufacturing process may have an absolute effect on environmental pollution. Also, it is judged that the leading cause of Mg₂NiH_x-5 wt% CaO is the addition of CaO. Ultimately, it is necessary to research environmental factors by optimizing the process, shortening the manufacturing process time, and exploring eco-friendly alternative materials.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.32 no.3
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• pp.156-162
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• 2021

Mg hydride has a relatively high hydrogen storage amount of 7.6wt%, and inexpensive due to abundant resources, but has high reaction temperature and long reaction time because of treble oxidation reactivity and upper activation energy. Their range of applications could be further extended if their hydrogenation kinetics and degradation behavior could be improved. Therefore, the effect of CaO has improved the hydrogenation kinetics and slowed down the degradation. This study focused on investigating whether to improve the hydrogenation kinetics by synthesizing Mg₂NiH_x-5wt% CaO composites. The Mg₂NiH_x-5wt% CaO composites have been synthesized by hydrogen induced mechanical alloying. The synthesized composites were characterized by performing X-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy, Brunauer-Emmett-Teller, Thermogravimetric, and Sivert's type automatic pressure-composition-temperature analysis. Hydriding kinetics were performed using an automatic PCT measurement system and evaluated over the temperature range of 423 K, 523 K, and 623 K. As a result of calculating the hydrogen adsorption amount through the hydrogenation kinetics curve, it was calculated as about 0.42wt%, 0.91wt%, and 1.15wt%, the highest at 623 K and the lowest at 423 K.

• Membrane Journal
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• v.19 no.1
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• pp.1-6
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• 2009

Hydrogen energy id the 2nd clean energy able to be produced from the abundant resources, and the products of combustion or reaction do not spread an environmental pollution. Also, the hydrogen is the chemical media easily to transport and storage as energy source. The hydrogen production technology using by water splitting through electrolysis could be usable as a permanent renewable energy system without the environmental impact. The key technology of high temperature steam electrolysis is the development of an electrolyte rapidly to conduct an oxygen or proton ion decomposed from water. Subsequently, the important technology is to keep the joining technology of an electrolyte membrane and electrode materials to affect into the current efficiency.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.5 no.1
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• pp.112-122
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• 1995

Metal hydride alloys of TiFe based system have been produced by mechanical alloying(MA) method and their electrochemical characteristics have been evaluated for application for Ni/MH battery electrode. These alloys became amorphous after 36hrs ball milling and easily activated electrochemically. All MA amorphous alloys reached at the first charge/discharge cycle the maximum capacity which was 2-3 times higher than the crystalline state. But their cyclic lives were much inferior to the crystalline state. Alloying elements such as Ni, Co, Cr, Mo substituting Fe greatly improved the capacity and 180 mAh/g capacity was obtained in an alloy of TiFe_{0.6}Ni_{0.1}Co_{0.1}Cr_{0.1}Mo_{0.1}$.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.17 no.4
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• pp.389-394
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• 2006

Mg and Mg-based alloys are promising hydrogen storage alloys for renewable clean energy applications. It is a lightweight and low cost material with high hydrogen storage capacity. However, commercial applications of the Mg hydride are currently hindered by its high absorption/desorption temperature, and very slow reaction kinetics. In this work, we aim to study the absorption properties of the $Mg_2Ni$-5mass% Nb composite prepared by mechanical alloying under hydrogen. The absorption capacity of the sample is found to be about 3.0 wt.% at T=573 K and P=1.0 MPa. The absorption characteristics observed have been compared with those of the prepared $Mg_2Ni$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.252.1-252.1
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• 2015

최근 화석연료 고갈 문제를 해결하기 위해 대체에너지 개발과 다양한 형태의 에너지 개발에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, supercapacitor는 high energy density, high power density, longer life-time과 같은 특성으로 인해 에너지 저장 소자로 각광 받고 있다. Supercapacitor는 석유를 대체할 수 있으며 이산화탄소 배출이 없는 친환경 에너지인 태양광, 풍력, 수소연료전지 등의 신재생에너지 저장장치로써 큰 비중을 차지한다. Supercapacitor의 종류인 electrical double layer capacitors (EDLCs) 는 전극과 전해질 사이에 발생하는 전기 이중층에 축적되는 전하를 이용하여 에너지를 저장하는 반응 메커니즘을 가지며 전극 재료로는 탄소 소재를 사용한다. 탄소 소재는 환경 오염이 적고 가격이 저렴하며 넓은 표면적이라는 장점이 있다. 하지만 기존 탄소 소재는 이러한 장점을 가지지만 supercapacitor로써의 효율이 좋지 않게 나온다. 이런 문제를 개선하기 위하여 그래핀 나노플레이트(Graphene nanoplate, GNP) 위에 직접 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 성장 시킴으로써 GNP-CNT 하이브리드 탄소 소재를 제조하여 전극으로 사용하였다. 이 GNP-CNT 하이브리드 탄소 소재는 다차원 구조를 가짐으로써 기존 탄소 소재들보다 분산이 잘되고 전해질과의 작용하는 비표면적이 넓다. 전극을 제작하여 Cyclic voltammetry(CV)와 galvano를 측정한 결과는 기존 탄소나노튜브보다 5배 정도의 정전용량(Capacitance)를 가졌다. 이 전극의 구조적 특성을 관찰하기 위해 SEM, TEM 등을 측정하였다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.16 no.1
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• pp.92-101
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• 2005

[ $Li_3AlH_6$ ] (5.6wt% theoretical hydrogen storage capacity) powders with and without Ti-containing dopants have been successfully synthesized by mechanochemical reaction near room temperatures from mixtures of LiH and $LiAlH_4$ powders. It has been observed that single phase $Li_3AlH_6$ could be obtained within 2-3 hours of milling, but the addition of reactive $TiCl_2\;or\;TiCl_3$ to the starting mixtures. caused partial decomposition of $LiAlH_4$ into LiCl and free Al with gaseous $H_2$. By addition of these reactive dopants to the as-synthesized $Li_3AlH_6$, this problem could be solved. The addition of 2 mol% $TiCl_2\;or\;TiCl_3\;to\;Li_3AlH_6$ decreased the decomposition start temperature up to 30-50$^{\circ}C$, while that of Ti or $TiH_2$ did not change the thermal decomposition behavior of $Li_3AIH_6$.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.49 no.3
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• pp.264-269
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• 2011

Hydrogen and hydrogen energy have been recognized as clean energy sources and high energy carrier. Mg and Mg alloys are attractive hydrogen storage materials because of their lightweight and low cost materials with high hydrogen capacity (about 7.6 wt.%). However, the commercial applications of the Mg hydrides are currently hinder by its high absorption/desorption temperature, and very slow reaction kinetics. However, Ti and Ti based hydrogen storage alloys have been thought to be the third generation of alloys with a high hydrogen capacity, which makes it difficult to handle because of high reactivity. One of the most methods to develope kinetics was addition of transition metal. Therefore, Mg-Ti-Cr-Nb alloy was fabricated to add TiCrNb by hydrogen induced mechanical alloying. TiCrNb systems have included transition metals, low operating temperatures and hydrogen storage materials. As-received specimens were characterized using X-ray Diffraction analysis (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Thermo Gravimetric analysis/Differential Scanning Calorimetry (TG/DSC). $Mg-TiCr_{10}Nb$ systems were evaluated for hydrogen kinetics by Sievert's type Pressure-Composition-Isotherm (PCI) equipment. The operating temperature range was 473, 523, 573 and 623 K.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.1-2
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• 1999

시간과 공간의 구애를 받지 않는 양질의 음성, 화상, 문자정보의 교환을 위한 노력으로 디지털 휴대폰과 휴대용 컴퓨터가 등장하면서 음성과 문자정보의 교환분야에 커다란 진보를 이룩하였다. 그러나 현재는 휴대폰이 음성정보에 문자정보교환이 추가된 상황이기 때문에, 아직도 관련 정보교환기술 및 기기개발이 진행되고 있다. 앞으로 휴대폰과 휴대용 컴퓨터의 기능을 통합하고 화상정보까지 결합된 휴대용 정보기기를 위해서는 전자회로의 집적화 및 통신속도 증대가 필수적이다. 또한 이들 휴대용 정보기기를 구동시키기 위한 전력도 증가될 것으로 예측되기 때문에, 현재 전원으로 사용되는 2차전지보다 에너지 밀도가 더욱 증패된 전지가 요구될 것으로 예상된다. 그리고 내연기관의 배기에 의해 발생되는 환정오염문제를 해결하기 위한 방법중의 일환으로 전기자동차 개발이 진행되고 있으며, 이들 전기자동차에 2차전지를 장착하기 위해서 경제성이 있고, 고속충전이 가능하고, 안전성이 높은 고에너지 밀도의 2차 전지 개발이 요구되고 있다. 현재 2차전지는 음극재료나 양극재료에 따라 낚축전지, 니켈/카드륨(Ni/Cd) 전지, 니켈/수소(Ni/MH) 전지, 라륨 2 차전지등이 있으며, 전극재료의 고유특성에 의해 전위와 애너지 밀도가 결정된다. 특히 리튬 2차전지는 리튬의 낮은 산화환원전위와 분자량으로 인해 에너지 밀도가 높기 때문에 앞에서 언급한 휴대용 전자기기의 구동전원으로 많이 사용되고 있다. 리튬 2차전지는 음극 재료가 금속리튬인 경우는 리튬금속으로, 탄소재료인 경우는 리튬이온이라 하며, 한편으로 전해질이 고체 고분자이거나 혹은 역체 유기용매와 리튬염을 고분자와 혼성시킨 겔(gel)인 경우는 고분자로, 전해짙이 리튬염이 전리되어 있는 유동성 액체일 경우는 고분자를 생략하여 구분하고 있다. 즉 리튬금속 2 차전지(LB), 리튬이온 2 차전지(LIB), 리튬금속 고분자 2차전지(LPB), 리튬 이온 고분자 2차전지(LIPB)로 크게 구분된다. 금속리듐을 음극으로 사용하고 전해질로는 리튬염이 전리되어 있는 액체유기용매 를 사용한 리튬금속 2차전지는, 금속리튬전극이 충방전 과정을 반복하면서, 전리된 리튬이 균일하게 산화환원되지 못하고 표변에서 양극방향으로 성장하는 수지상 (dendrite) 현상으로 인해 안전성 확보에 문게가 있었다. 리튬과 알루미늄 합금형태로 음극에 사용한 동전형 전지는 상용화 되었지만, 이러한 단점을 개선하기 위해 리튬이온이 금속으로 석활되는 환원반응전위보다 높은 전위에서 전극재료가 충전되면서 리튬이온이 저장되고, 방전되면서 배출되는 탄소를 음극재료로, 그리고 리튬이온이 충방 전시 가역적으로 삼입 탈리되는 층상의 리튬금속산화물을 양극으로 구성하고, 엑체 전해질과 다공성 고분자 분리막을 사용한 것이 LIB이다. LIB에서 리튬이온의 이동이 가능한 액체전해질의 가능을 고분자 전해질이 대신함으로서 보다 높은 안정성을 확보 한 전지가 LIPB 이다. 또한 고분자 전해질을 사용한 경우 금속리튬상에서의 수지상 성장이 저하되는 현상이 관찰됨으로서, 이론용량이 3,860mAh/g 에 달하는 리튬금속 혹은 합금을 고분자 전지에서 음극으로 사용하고자 하는 2 차전지가 LPB 이다. 리튬 2차전지는 비록 1989년 액체전해질을 사용한 금속리튬 2차전지의 실패전력을 안고있지만 궁극적으로는 이론적으로 최대의 에너지밀도를 가지고 있는 LPB를 지 향할 것으로 예상되지만 가까운 장래에 실현되기는 어려울 것이다. 따라서 향후의 라튬 2차전지의 전개방향은 현재의 LIB를 고분자 전해질을 채용하는 LIPB로 진행시커면서 저가의 전극재료개발을 지속적으로 추진할 것으로 예상된다. 현재 리튬 2차전지는 소형전지에 국한되고 있지만 전기자동차나 전력저장용으로 이를 대형화시커기 위해서는 열적특성이 우수하고 저가인 전극재료개발이 선행되야하기 때문에, 저가의 탄소재료와 코발트산화물을 대신할 수 있는 철, 망칸 또는 니켈산 화물의 개발이 필요하다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.10 no.4
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• pp.225-232
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• 1999

The $Mg_2Ni$ hydrogen storage alloys which have much higher theoretical discharge capacity than $AB_5$ and $AB_2$ type alloys were synthesized by mechanical alloying with some additives and subjected to the electrochemical measurements. Two different processes were employed to the synthesis of $Mg_2Ni$ alloys with using the high energy ball mill SPEX 8000. One was only ball milling, 12 hrs, the Mg and Ni powders for 12 hrs with additives such as $AB_5$, Ni, Co and Cu powders. In the other process the Mg and Ni powders were ball milled for 1 hr first and then heat treated at $300{\sim}400^{\circ}C$ for 1 hr to get $Mg_2Ni$ alloy, and finally the $Mg_2Ni$ alloy powders were ball milled with the additives for 12 hrs. The alloy powders prepared were compacted at room temperature under $7.64tons/cm^2$ into disk type electrodes for the electrochemical measurements. The experimntal results showed that the electrodes prepared with the heat treated alloy powders had a higher discharge capacities than those without heat treatment. The addition of Ni caused an increase of the discharge capacity and the addition of Co improved the cycling characteristics. The electrode prepared by ball milling of $Mg_2Ni$ and 10wt% Ni powders has showed the highest discharge capacity, 546mAh/g.alloy, which was 55% of the theoretical capacity.