| 摘要 |
본 발명은 수소저장소재(hydrogen storage material)의 화학확산계수(chemical diffusivity, D)를 구하는 방법과 더불어 수소저장소재의 반응속도론적(kinetics) 정보를 정성적 및 정량적으로 분석하는 방법을 제공한다. 이에 본 발명의 공압화학 이미턴스 분광법(Pneumatochemical Immitacne Spectroscopy, PnIS)으로의 분석법과 공압화학 단속적정법(Pneumatochemical Titration Technique, PnITT)에 의하여 수소저장소재의 화학확산계수 및 반응속도론적 정보를 각각 주파수 영역과 시간 영역에서 분석하는 방법을 제공한다. 즉 PCI 수소압력감쇠 곡선으로부터 분석할 시간과 주파수 범위를 결정하고 각 수소저장정도(storage of state, SoS)에 따른 화학확산계수 및 반응속도론적 정보를 도출하였다. 그리고 PnIS 분석법은 시간 영역의 정보를 푸리에 변환하여 주파수 영역의 정보로 변환하여 분석하는 방법으로서, 수소압력감쇠 양상이 주파수 영역의 인덕턴스 효과로 표현되어 이미턴스 평면에 원의 궤적(inductive loop)으로 나타나는데 이를 등가회로(equivalent circuit)로 피팅하고 또는 시각적으로 읽어서 손쉽게 화학확산계수 및 반응속도론적 정보를 구하는 것이다. PnIS 분석법의 결과는 PnITT의 분석 결과와 화학확산계수 및 여러 반응속도론적 정보가 정성적 및 정량적으로 일치함을 확인하였다. 본 발명의 실시예에서는 수소저장소재 Mg/MgH에 PnIS 분석법과 PnITT을 적용하였다. Sievert 타입의 측정기기로부터 325도에서 Mg/MgH의 수소압력감쇠(relaxation) 정보를 담은 압력-조성-등온(Pressure-Composition-Isothermal, PCI) 데이터를 얻었다. 각 포인트에서 유효부피비율(effective volume ratio) λ 값을 구하였는데, λ가 평탄구간에서 음의 값을 갖지 않게 선형회귀하고 평균을 내었다. 수소압력감쇠 곡선을 푸리에-라플라스 변환(Fourier-Laplace transformation)하여, 이미턴스 평면의 원의 궤적(inductive loop) 으로 나타내고 이를 등가모델(equivalent circuit)로 피팅 또는 시각적으로 읽어 화학확산계수 및 반응속도론적 정보를 얻었다. PCI 평탄구간에서 Mg 대비 MgH상이 증가함에 따라 화학확산 저항이 증가하고 화학확산계수가 작아지는 양상을 파악하였고 이는 shrinking-core model을 따름을 확인하였다. 수소압력감쇠 곡선을 PnITT로 피팅하여 시상수와 감쇠시간을 구하고 그로부터 화학확산계수 및 자기확산계수(self-diffusivity)를 구하였다. 평탄구간에서 수소저장량이 증가할수록 화학확산계수와 자기확산계수가 점차 감소하는데 이는 PnIS 분석법으로 얻은 결과와 정성적 및 정량적으로 일치한다. |
