• 한국군사과학기술학회지
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• 제13권6호
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• pp.1153-1171
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• 2010

Hydrogen is the most abundant element in the universe. Although hydrogen can produce three times more energy than gasoline and seven times than coal, the most challenging problem in utilizing hydrogen as energy carrier is its storage problem. In contrast to the liquid hydrocarbon, hydrogen can not be stored or transported easily and safely because of its extremely low boiling point(21K). Recently scientists have made a tremendous achievement in storing hydrogen capacity in solid state materials such as carbon based and metal organic frameworks materials as well as metal hydrides. In this review the author reviewed the status of the hydrogen storage technologies in solid state, the advantages and disadvantages in each category of materials and the future prospects of hydrogen storage.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권4호
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• pp.439-451
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• 2005

수소저장기술은 수소경제를 달성하기 위해 개발해야할 핵심요소기술이다. 이 논문에서는 고체수소저장기술의 최신 개발 동향을 고찰하였다. 나노구조 탄소계 물질(nanostructured carbon materials), 유기금속구조물(metal organic framework, MOFs), 금속수소화물(metal hydrides), 클래스레이트수화물(clathrate hydrates), 금속착수소화물(complex chemical hydrides)과 같은 고체수소저장매체를 중점적으로 고찰하였다. 그 결과 지금까지 개발된 고체수소저장재료의 수소저장용량은 고체의 표면적에 비례하여 증가함을 알 수 있었다. 또한 수송용 탑재형 수소저장 응용을 목적으로 안전하면서도 가역적 고밀도 수소저장이 가능한 기능성 신 나노재료의 개발 방향을 제시하였다.

• Composites Research
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• 제37권1호
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• pp.32-39
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• 2024

고체수소저장은 수소 기반 경제 발전과 에너지 저장 기술 혁신의 핵심 주제로 부각되고 있다. 이러한 저장 방식은 압축 및 액화수소 저장 등 기존 방식에 비해 안전성과 저장 및 운용 효율성 측면에서 우수한 특성을 보여주고 있다. 본 연구에서는 다양한 구조적 설계 요소 별로 나노튜브 표면에서의 고체수소저장 성능을 평가하고자 한다. 본 연구는 나노튜브의 저장 메커니즘을 밝히고자 분자 역학 시뮬레이션(MD)을 도입하여 수행되었다. 본 연구의 시뮬레이션에는 다양한 직경, 다중벽 구조(MWNT), 단일벽 구조(SWNT)의 탄소나노튜브(CNT) 및 붕소-질소 나노튜브(BNNT)가 도입되어 진행되었다. 방사형 밀도 함수(RDF)를 통해 다양한 조건에서 수소의 저장 및 효과적인 방출을 분석한 결과, 반경 감소와 이중벽 구조가 고체 수소 저장을 높이는 데 기여하는 것으로 나타났다. 또한, 붕소-질소 나노튜브의 수소 저장 용량은 탄소 나노튜브에 비해 낮게 측정되었지만, 유효 수소 저장 측면에서는 탄소 나노튜브를 훨씬 능가하는 것으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.251-259
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• 2018

Metal hydride based hydrogen storage under moderate temperature and pressure gives the safety advantage over the gas and liquid storage methods. Still solid-state hydrogen storage including metal hydride is below the DOE target level for automotive applications, but it can be adapted to stationary or miliary application reasonably. In order to develop a modular solid state hydrogen storage system that can be applied to a distributed power supply system composed of renewable energy - water electrolysis - fuel cell, the heat transfer and hydrogen storage characteristics of the metal hydride necessary for the module system design were investigated using AB5 type metal hydride, LCN2 ($La_{0.9}Ce_{0.1}Ni_5$). The planetary high energy mill (PHEM) treatment of LCN2 confirmed the initial hydrogen storage activation and hydrogen storage capacity through surface modification of LCN2 material. Expanded natural graphite (ENG) addition to LCN2, and compression molding at 500 atm improved the thermal conductivity of the solid hydrogen storage material.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.644-651
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• 2011

향후 도래할 수소경제에서 가장 유망한 기술 중에 하나인 고체수소저장 시스템들의 전체성능은 고체수소화물 내부의 열 및 물질전달 속도에 크게 영향을 받으며, 최적화된 시스템 설계를 위해서 이들에 대한 연구들이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 Pt-CNTs 수소저장물질을 이용한 수소저장시스템에 대한 모델링 및 2차원 비정상상태 전산해석을 수행하였다. 기존 상용화된 CFD 소프트웨어를 이용하여 충전동안 발생하는 열 및 물질전달에 대한 현상들을 연구하였으며, 최적화된 수소저장시스템 설계는 고압에서 대류에 의한 냉각효과를 최대화하여 시스템 내부의 온도 상승과 충전시간 지연을 개선할 수 있음을 밝혀냈다. 아직까지 CNT 기반의 수소저장시스템에 대한 연구들이 보고되고 있지 않은 상황에서, 본 연구는 향후 CNT 기반의 고체수소저장시스템 최적 설계에 대한 방안들을 제시한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권9호
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• pp.858-865
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• 2011

본 논문은 연료전지 항공기를 위한 고체상태 $NaBH_4$의 수소발생 및 연료전지 구동 특성에 대해서 기술하고 있다. 수소 저장밀도를 높이기 위해서 고체상태 $NaBH_4$와 염산을 반응시켜 수소를 발생시키는 방법을 사용하였다. 다양한 반응 조건에서 고체상태 $NaBH_4$의 수소 발생률을 측정하였다. 고체 $NaBH_4$의 수소 발생률은 염산의 주입속도와 농도에 영향을 받지만, 환경온도에 영향을 받지 않는 것을 확인하였다. 연료전지를 고체 $NaBH_4$ 수소 발생기에 연결하였다. 전기적 부하가 서서히 혹은 급격히 증가하여도 안정적인 출력을 유지하는 것을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.475-481
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• 2014

Ammonia borane ($NH_3BH_3$), as a source material for energy generation and hydrogen storage, has attracted growing interest due to its high hydrogen content. We have investigated the synthesis of ammonia borane from sodium borohydride ($NaBH_4$) and ammonium chloride ($NH_4Cl$) utilizing a low-temperature process. From our results, we obtained a maximum synthetic yield of 98.2% of ammonia borane complex. The diammoniate diborane (DADB) was detected in about 5~10mol% with in the solid ammonia borane by solid-state $^{11}B$-NMR analysis. The synthesized solid ammonia borane products were studied to characterize hydrogen release upon thermal dehydrogenation.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.469-476
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• 2015

The purpose of this work is to investigate main factors to design a solid-state hydrogen stroage system with magnesium hydride with 10 wt% graphite using numerical simulation tools. The heat transfer characteristic of this material was measured in order to perform the highly reliable simulation for this system. Based on the measured effective thermal conductivity, a transient heat and mass transfer simulation revealed that the total performance of hydrogen storage system is prone to depend on heat and mass transfer behaviors of hydrogen storage medium instead of its inherent kinetic rate for hydrogen adsorption. Furthermore, we demonstrate that the thermodynamic aspect between equlibrium presssure and temperature is one of key factor to design the hydrogen storage system with high performance using magnesium hydride.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.9-16
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• 2017

Hydrogen forms metal hydrides with some metals and alloys leading to solid-state storage under moderate temperature and pressure that gives them the safety advantage over the gas and liquid storage methods. However, it has disadvantages of slow hydrogen adsorption-desorption time and low thermal conductivity. To improve characteristics of metal hydrides, it is important that activation and thermal conductivity of metal hydrides are improved. In this study, we have been investigated hydrogen storage properties of Hydralloy C among Ti-Mn alloys. Also, the characteristics of activation and thermal conductivity of Hydralloy C were enhanced to improve kinetics of hydrogen adsorption-desorption. As physical activation method, PHEM (planetary high energy mill) was performed in Ar or $H_2$ atmosphere. Hydralloy C was also activated by $TiCl_3$ catalyst. To improve thermal conductivity, various types of ENG (expanded natural graphite) were used. The prepared samples were compacted at pressure of 500 bar. As a result, the activation properties of $H_2$ PHEM treated Hydralloy C was better than the other activation methods. Also, the amounts of hydrogen storage showed up to 1.6 wt%. When flake type ENG was added to Hydralloy C, thermal conductivity and hydrogen storage properties were improved.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.38-44
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• 2010

In liquids NMR, $^{1}H$ is the most widely observed nucleus, which is not the case in solids NMR. The reason is due to the strong homo-dipolar interactions between the hydrogen atoms which mask the useful chemical shift information. Therefore we must remove the strong homo-dipolar interactions in order to get structural information, which can be investigated by the isotropic chemical shift. There are two ways of obtaining it. One is the ultra-fast MAS of ca. 70 kHz spinning speed, which has become available only recently. The other way is devising a pulse sequence which can remove the strong homo-dipolar interaction. In the latter way, MAS with a moderate spinning rate of a few kHz, is enough to remove the chemical shift anisotropy. In this report, 1D-CRAMPS and 2D MASFSLG techniques are utilized and their results will be compared. This kind of highresolution $^{1}H$ NMR for solids, should become a valuable analytical tool in the understanding and the developing of a new class of hydrogen storage materials. Here ammonium borane $-NH_{3}BH_{3}$, whose hydrogen content is high, is used as a sample.