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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 강릉원주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수32
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AB2계 수소저장합금의 제조 및 수소 흡수·방출 거동 분석
강 규 병
강릉원주대학교 대학원
한국생산기술연구원 학·연협동학과
신소재금속공학전공
수소저장합금은 특정 온도와 압력에서 수소를 흡수하고 방출하는 합금으로 저장부피밀도가 높고 10기압 이하의 압력에서 수소를 추가적인 에너지 소모 없이 저장할 수 있기 때문에 차세대 수소저장매체로 각광받고 있다. 그 중 AB2 수소저장합금은 Mn을 사용하여 용해비용이 비싸다는 단점이 있지만 가격이 저렴한 원소재인 Ti와 Mn을 사용하여 소재 가격이 저렴하다는 장점이 있다. 또한 상온에서도 활성화되는 우수한 활성화 특성을 가지고 있다. 수소저장합금의 수소 흡방출 거동은 수소저장 성능을 결정하는 중요한 요소이며 이를 분석하기 위해서 PCT(pressure-composition-temperature) 곡선을 이용한다. 일반적인 수소저장합금의 PCT 곡선에는 plateau 구간이라는 수소 압력의 변화가 거의 없이 수소의 함량이 늘어나 수소가 저장되는 구간이 있으며 이 plateau 구간의 수소 압력을 평탄압이라고 한다. Plateau 구간은 수소저장량을 결정하는 중요한 요소가 되기 때문에 plateau 유무에 따른 수소저장합금의 수소 흡·방출 및 상변태 거동에 대해 분석할 필요가 있다.
이 연구에서는, PCT 곡선의 형태에 따른 수소 흡·방출 시의 AB2 수소저장합금의 상변태 거동을 in-situ XRD를 이용하여 분석하였다. Plateau 구간이 있는 합금과 없는 합금에 대해 수소 흡수 및 방출 시 상변태 거동을 비교했을 때, plateau 구간이 있는 합금의 경우에는 수소가 흡수될수록 C14 Laves 상과 동일한 결정구조를 갖지만 격자상수가 더 큰 상이 추가로 형성되는 것을 확인한 반면에, plateau 구간이 없는 합금의 경우에는 수소압력이 증가함에 따라 추가적인 상의 형성 없이 C14 Laves 상의 격자상수만이 증가하는 것을 확인하였다.
주제어 : 수소저장합금, In-situ XRD, 평탄압, 상변태, Laves Phase
강 규 병
강릉원주대학교 대학원
한국생산기술연구원 학·연협동학과
신소재금속공학전공
수소저장합금은 특정 온도와 압력에서 수소를 흡수하고 방출하는 합금으로 저장부피밀도가 높고 10기압 이하의 압력에서 수소를 추가적인 에너지 소모 없이 저장할 수 있기 때문에 차세대 수소저장매체로 각광받고 있다. 그 중 AB2 수소저장합금은 Mn을 사용하여 용해비용이 비싸다는 단점이 있지만 가격이 저렴한 원소재인 Ti와 Mn을 사용하여 소재 가격이 저렴하다는 장점이 있다. 또한 상온에서도 활성화되는 우수한 활성화 특성을 가지고 있다. 수소저장합금의 수소 흡방출 거동은 수소저장 성능을 결정하는 중요한 요소이며 이를 분석하기 위해서 PCT(pressure-composition-temperature) 곡선을 이용한다. 일반적인 수소저장합금의 PCT 곡선에는 plateau 구간이라는 수소 압력의 변화가 거의 없이 수소의 함량이 늘어나 수소가 저장되는 구간이 있으며 이 plateau 구간의 수소 압력을 평탄압이라고 한다. Plateau 구간은 수소저장량을 결정하는 중요한 요소가 되기 때문에 plateau 유무에 따른 수소저장합금의 수소 흡·방출 및 상변태 거동에 대해 분석할 필요가 있다.
이 연구에서는, PCT 곡선의 형태에 따른 수소 흡·방출 시의 AB2 수소저장합금의 상변태 거동을 in-situ XRD를 이용하여 분석하였다. Plateau 구간이 있는 합금과 없는 합금에 대해 수소 흡수 및 방출 시 상변태 거동을 비교했을 때, plateau 구간이 있는 합금의 경우에는 수소가 흡수될수록 C14 Laves 상과 동일한 결정구조를 갖지만 격자상수가 더 큰 상이 추가로 형성되는 것을 확인한 반면에, plateau 구간이 없는 합금의 경우에는 수소압력이 증가함에 따라 추가적인 상의 형성 없이 C14 Laves 상의 격자상수만이 증가하는 것을 확인하였다.
주제어 : 수소저장합금, In-situ XRD, 평탄압, 상변태, Laves Phase
목차
I. 서론1. 연구 배경 및 목적 1II. 이론적 배경1. 수소저장합금 42. PCT curve 63. PCT curve 측정 방법(Sivert 법) 84. 이론 평탄압과 실제 평탄압 13III. 실험방법1. (Ti,Zr)(Mn,Fe,Cr,V)2 합금 제조 162. PCT curve 측정 183. XRD를 이용한 상분석 194. In-situ XRD 측정 20IV. 실험 결과 및 고찰1. 평탄압 계산 222. 계산식 적용 293. XRD 분석 결과 314. PCT curve 분석 결과 325. In-situ XRD 측정 및 분석 336. Rietveld 분석 38V. 결론 43VI. 참고문헌 45
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