수소 흡착에 의한 수소 저장 물질의 미세공 분포도

Abstract

다공성 물질의 표면 특성을 분석하는 여러 방법 중 수소 에너지 저장 매체에 있어 매체의 성능을 결정짓는 가장 큰 요인으로 평가받고 있는 것은 pore volume이다. 이 pore volume은 물질의 pore size가 작을수록 커지는데, 이런 pore의 크기를 분석하는 방법 중 가장 신뢰도가 높은 방법으로 각광받고 있는 것이 Non local density theory(NLDFT)를 사용한 분석법이다. 그러나 기존에 주로 사용되던 Nitrogen의 adsorption isotherm으로는 mesopore size인 20Å 이상의 pore 만을 검출해 낼 수 있을 뿐이라 수소 저장에 있어 가장 큰 축을 차지하는 micropore range를 검출해내기 위한 방법들이 제시되었고, 그 중 Hydrogen gas의 adsorption isotherm을 사용하는 방법이 신뢰성이 매우 높은 편이다. 이 논문에서는 mesopore range의 물질인 MCM-41과 micropore range의 물질인 IRMOF-3의 수소 흡착 실험과 그 데이터로부터 물질의 pore size distribution을 도출함으로써 NLDFT 이론의 적용 범위에 대해 고찰하였으며 각각의 시료에 대해 유효한 분석 방법을 제안하였다. Sivert 방식의 volumetric adsorption apparatus를 제작하여 77K의 온도에서 흡착 실험을 시행하였고 실험의 오차를 줄이기 위하여 SRK 상태 방정식을 사용하여 기체의 물리량을 계산하였으며 각각의 시료에 대한 Hydrogen의 흡착량과 Pore size distribution을 구하였다.