미국 로스앨러모스 국립연구소(Los Alamos National Laboratory)와 앨라배마 대학(University of Alabama) 연구진은 미국 에너지부 산하 화학적인 수소 저장 연구소(Chemical Hydrogen Storage Center)와 공동으로 수행한 연구 결과를 2009년 9월 1일 저명한 독일 학술지 앙게반테 케미(Angewandte Chemie)에 발표했다.

수소는 여러 가지 측면에서 수송 분야에서 필요한 이상적인 연료이다. 수소는 풍부한 물질이며, 연료 전지로 이용될 수 있을 뿐 아니라 내부 연소 엔진보다 훨씬 더 효율적으로 운영될 수 있다. 또 연료 전지에서 수소의 이용은 환경에 치명적인 기체 형태의 부산물의 생성을 종식시킬 수 있다.

수송에 이용하기 위하여 연료는 전반적인 연료 효율을 유지하는 동시에 경량이어야 하며, 소량의 부피로 높은 에너지 함량을 갖추어야 한다. 불행하게도 일반적인 조건에서 순수한 수소는 부피당 낮은 에너지 밀도를 가지고 있어, 300 마일을 운행할 수 있는 차량에 수소를 사용하기 위해서는 단일 연료 탱크로는 불가능하다. 그러나 아직까지는 우주에서 가장 가벼운 원소인 수소가 실제적인 수송 연료로 간주되고 있다.

순수한 수소가 가지고 있는 낮은 에너지 밀도를 극복하기 위하여 연구팀은 화학적 수소화물(chemical hydride)이라고 알려진 물질 군을 이용하는 데 초점을 맞추었다. 수소는 화학적 수소화물에서 방출되어 연료 전지의 운영에 이용될 수 있다. 화학적 수소화물은 높은 수소 저장 용량 때문에 화학적 연료 탱크(chemical fuel tank)로 간주된다.

암모니아 보란(ammonia borane)은 수소 저장 용량이 중량 당 20%에 도달하고 있기 때문에, 가장 매력적인 화학적 수소화물의 사례가 되고 있다. 그러나 암모니아 보란의 주요 단점은 일단 수소를 연료로 방출한 후 수소를 재주입하여 다시 활용할 수 있는 에너지 효율적인 방법이 없다는 점이다. 다시 말해서 현재까지 수소를 방출한 후 암모니아 보란은 적절하게 재활용될 수 없다.

로스앨러모스 연구진은 앨라배마 대학 연구진과 협력하여 암모니아 보란의 효율적인 재활용 방안을 개발했다. 연구팀은 폴리보라자일렌(polyborazylene)이라고 불리는 특정 형태의 탈수소화된 연료(dehydrogenated fuel)를 발견하여 주입된 에너지를 이용하여 상대적으로 쉽게 재활용할 수 있는 방법을 개발했다. 이러한 개발은 수송 목적으로 가능한 에너지 전달자로 암모니아 보란을 사용하는 분야에서의 획기적인 도약이라 할 수 있다.

이 연구는 수소 저장 분야에서 혁신을 이루었으며, 상당한 실제 응용을 창출하게 될 것이라고 앨라배마 대학 화학 분야 책임자인 Gene Peterson 박사는 밝혔다.

화학적 수소 저장 연구소는 미국 에너지부가 지원하는 세 곳의 연구소 중 하나이다. 다른 두 연구소는 수소 흡착 기술과 금속 수소화물(metal hydride)에 저장하는 기술에 중점을 두고 있다.

현재 연구팀은 다우화학회사(Dow Chemical Company)와 협력하여 전반적인 화학적 효율성을 개선하고 수송 분야에서 수소를 기반으로 하는 연료의 대규모 수행력을 개선하는 데 주력하고 있다.

앙게반테 케미에 발표된 논문은 다음의 사이트에서 확인할 수 있다. http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/122453478/PDFSTART

http://www.lanl.gov/scat/hydrogen_storage_gets_new_hope

제공 : kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2009.09.09 18:14

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