미래의 대체 에너지 레폿
미래의 대체 에너지 레폿
미래의 대체 에너지
미래의 대체 에너지의 종류와 그것에 대해서 세부적으로 설명하고 있다. 수소에너
2. 수소 에너지 이용과 기능성 재료
1) 에너지 근원인 태양 - 수소의 핵융합
2) 기구나 비행선에 이용
3) 연소 - 내연기관(연소후의 수증기-> 지구 온난화가스)
4) 전기 화학적 에너지 변환
- 기능성 수소 저장 재료 : 수소저장 합금, 탄소재료
- 연료전지 : 화학에너지-> 전기에너지
- 니켈수소전지 : 전기에너지 <->화학에너지
5). 화석에너지 - 원유, 천연가스, 석탄
- 단점 : 공해물질 배출, 매장량의 한계, 자율적 편재
6) 수소
- 장점 : 에너지 변환 용이, 고밀도 고효율, 저장 및 수송이 용이, 저공해, 자원 풍부
화석연료와 같은 방법으로 저장, 수송가능
천연가스 저장, 소송의 기반 시설을 그대로 이용 할 수 있음
- 단점 : 화석연료보다 에너지 밀도가 낮다
7) 태양에너지에 의한 수소의 생산
- 경쟁력 충분, 고갈 없는 Energy, 무공해 싸이클 에너지
- 우주 전체 질량 70% 수소
- 지구상에도 상당히 많은 양 0.87%
- 물 kg당 0.108g이 수소
- 공기중 부피비 4%일 때 폭발성 가장 큼
3. 수소저장합금
어떤 종류의 합금은 수소와 반응해서 금속 수소화물의 형태로 수소를 포착하여 가열하면 이것을 방출한다는 특이한 성질을 가지고 있다. 이와 같은 성질의 합금을 수소저장 합금이라고 한다.
1) 원리 : 금속과 수소에서 발열반응에 의해 금속 수소화물이 생성할 경우 금속과 수소의 관계도 수소압력(p)-온도(T)-수소농도(X)의 상관으로 대표된다. 온도T1을 일정하게 했을 경우, 평형하는 상 영역은 o-a1까지는 고용체 영역, a1-b1까지는 고용체와 저급 수소화물의 2상 공존 영역, b1-c1은 저급 수소화물의 단상 영역, c1-d1은 저급 수소화물과 고급 수소화물과의 2상 공존 영역, d1-e1은 고급 수소화물의 단상 영역이다. 지금 온도 T1에서 b1까지 수소를 저장한 뒤 온도를 T2로 올리면 수소화물의 수소농도는 b2가 되고, 수평선 a2-b2와 종축과의 교차점에 표시된 압력의 수소가 방출된다. 이것이 수소저장 합금에 있어서의 수소저장 방출의 원리이다. 수소저장 합금은 일반적으로 금속 수소화물을 만들기 쉬운Ⅱa～Ⅴa족 금속(희토류,TI,Zr 등)과 만들기 어려운 Ⅵa～Ⅷ족 원소( Mn,Fe,Co,Ni)를 조합한 2원 또는다원계 금속간 화합물이다. 수소저장용 재료로서 이용할 경우는 이 금속간 화합물의 성분, 조성을 H2가스와의 반응에 의해서 생성하는 금속 수소화물이 다음의 조건을 만족하도록 선정한다.
- 합금구입이 쉽고 값이 저렴할 것.
- 활성화가 쉽고 수소저장량이 많을 것.
- 생성열이, 수소저장시에는 작고 열저장시에는 클 것.
- 평형수소압차가 작을 것.
- 넓은 조성범위에서 일정한 평형압을 가지며 수소저장영시 실온 부근에서 해리압
이 2-3기압일 것.
- 수소의 흡수 방출속도가 클 것.
- 수소저장합금의 유효열전도도가 클 것.
- 수소의 흡수 방출 반복시에도 합금의 미분화가 잘 되지 않고 성능이 감소되지
않을 것.
- 불순물(O2, H2O)에 대하여 안전성이 클 것.
수소저장합금은 수소를 저장하는 매체 또는 에너지 변환재료로써 이용될 때 여러 가지 조건이 요구된다. 현재까지 개발된 것 중에서 특히 우수한 성질을 나타내는 것은 마그네슘계, 칼슘계, 티타늄계, 희토류계 수소저장합금 등으로 대별할 수 있다.
마그네슘계 합금은 마그네슘이 자원적으로 풍부하여 다른 수소저장합금에 비해 가격이 저렴하고, 또 수소흡수량이 7.6wt% 정도로 높으며, 중량도 가벼우므로 수송용으로 좋지만. 반응속도가 느리고, 반응열이 크며, 일단 수소화하여도 평형압이 낮기 때문에 수소를 쉽게 방출하지 않는다. 따라서 대기압에서 수소를 해리시키기 위해서는 온도를 287℃ 이상으로 오려야 한다는 문제점을 가지고 있다. 그리고 칼슘계는 합금가격이 저렴하고, 활성화가 쉬우며, 초기 수소흡수량이 많아 실용화가 기대되는 합금 중의 하나이지만, 실온에서의 해리압이 대기압 이하이므로 수소화물로부터 수소를 방출시키기 위해서는 가열하여야 하며, 수소의 흡수, 방출반응을 반복함에 따라 수소흡수량이 상당히 저하되는 등의 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 다른 금속을 일부 첨가하는 실험이 실시되고 있다. 또한 티타늄계는 가격이 비교적 저렴하며, 해리압이 실온에서 수기압이므로 실용성이 크지만, 활성화에 고온, 고압(450℃, 50기압 이상)을 필요로하며, 히스테리시스가 크고, 수소 중에 포함된 불순물의 영향을 받기 쉬우며, 수소의 흡수, 방출반응이 반복됨에 따라 수소흡수량이 감소하는 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하여 보다 실용성이 높은 합금개발을 위한 연구가 TiFe, TiCo, TiCr, TiMn 등의 2원계와 이 합금을 기지로 한 3원계, 4원계 합금을 중심으로 실시되고 있다.
반면에 LaNi5 는 희토류계 합금 중에서 수소흡수량이 비교적크고, 수소화물의 분해압도 실온 부근에서 약 2기압으로 수소저장재료로서 적당한 값을 가지고 있다. 그러나 La값이 너무 비싸기 때문에 실용화에 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 개선하여, 보다 저렴하고 실용성이 높은 합금을 개발할 목적으로 LaNi5 중에서 La를 값이 싼 mischmetal(희토류금속의 미정제 혼합물:이하 Mm으로 약함)로 대치한 MmNi5의 수소 저장 특성에 관한 연구는 LaNi5의 결점을 보완한다는 점에서 의미가 깊다고 할 수 있다. 그러나 MmNi5는값이 저렴하지만 그 수소화물의 분해평형압력이 너무 높고, 히스테리시스 에너지가 크다는 결점이 있다. 이러한 결점을 보
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=16131880&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
문서분량 : 5 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 미래의 대체 에너지
파일이름 : 미래의 대체 에너지.hwp
키워드 : 미래의,대체,에너지
자료No(pk) : 16131880
미래의 대체 에너지
미래의 대체 에너지의 종류와 그것에 대해서 세부적으로 설명하고 있다. 수소에너
2. 수소 에너지 이용과 기능성 재료
1) 에너지 근원인 태양 - 수소의 핵융합
2) 기구나 비행선에 이용
3) 연소 - 내연기관(연소후의 수증기-> 지구 온난화가스)
4) 전기 화학적 에너지 변환
- 기능성 수소 저장 재료 : 수소저장 합금, 탄소재료
- 연료전지 : 화학에너지-> 전기에너지
- 니켈수소전지 : 전기에너지 <->화학에너지
5). 화석에너지 - 원유, 천연가스, 석탄
- 단점 : 공해물질 배출, 매장량의 한계, 자율적 편재
6) 수소
- 장점 : 에너지 변환 용이, 고밀도 고효율, 저장 및 수송이 용이, 저공해, 자원 풍부
화석연료와 같은 방법으로 저장, 수송가능
천연가스 저장, 소송의 기반 시설을 그대로 이용 할 수 있음
- 단점 : 화석연료보다 에너지 밀도가 낮다
7) 태양에너지에 의한 수소의 생산
- 경쟁력 충분, 고갈 없는 Energy, 무공해 싸이클 에너지
- 우주 전체 질량 70% 수소
- 지구상에도 상당히 많은 양 0.87%
- 물 kg당 0.108g이 수소
- 공기중 부피비 4%일 때 폭발성 가장 큼
3. 수소저장합금
어떤 종류의 합금은 수소와 반응해서 금속 수소화물의 형태로 수소를 포착하여 가열하면 이것을 방출한다는 특이한 성질을 가지고 있다. 이와 같은 성질의 합금을 수소저장 합금이라고 한다.
1) 원리 : 금속과 수소에서 발열반응에 의해 금속 수소화물이 생성할 경우 금속과 수소의 관계도 수소압력(p)-온도(T)-수소농도(X)의 상관으로 대표된다. 온도T1을 일정하게 했을 경우, 평형하는 상 영역은 o-a1까지는 고용체 영역, a1-b1까지는 고용체와 저급 수소화물의 2상 공존 영역, b1-c1은 저급 수소화물의 단상 영역, c1-d1은 저급 수소화물과 고급 수소화물과의 2상 공존 영역, d1-e1은 고급 수소화물의 단상 영역이다. 지금 온도 T1에서 b1까지 수소를 저장한 뒤 온도를 T2로 올리면 수소화물의 수소농도는 b2가 되고, 수평선 a2-b2와 종축과의 교차점에 표시된 압력의 수소가 방출된다. 이것이 수소저장 합금에 있어서의 수소저장 방출의 원리이다. 수소저장 합금은 일반적으로 금속 수소화물을 만들기 쉬운Ⅱa～Ⅴa족 금속(희토류,TI,Zr 등)과 만들기 어려운 Ⅵa～Ⅷ족 원소( Mn,Fe,Co,Ni)를 조합한 2원 또는다원계 금속간 화합물이다. 수소저장용 재료로서 이용할 경우는 이 금속간 화합물의 성분, 조성을 H2가스와의 반응에 의해서 생성하는 금속 수소화물이 다음의 조건을 만족하도록 선정한다.
- 합금구입이 쉽고 값이 저렴할 것.
- 활성화가 쉽고 수소저장량이 많을 것.
- 생성열이, 수소저장시에는 작고 열저장시에는 클 것.
- 평형수소압차가 작을 것.
- 넓은 조성범위에서 일정한 평형압을 가지며 수소저장영시 실온 부근에서 해리압
이 2-3기압일 것.
- 수소의 흡수 방출속도가 클 것.
- 수소저장합금의 유효열전도도가 클 것.
- 수소의 흡수 방출 반복시에도 합금의 미분화가 잘 되지 않고 성능이 감소되지
않을 것.
- 불순물(O2, H2O)에 대하여 안전성이 클 것.
수소저장합금은 수소를 저장하는 매체 또는 에너지 변환재료로써 이용될 때 여러 가지 조건이 요구된다. 현재까지 개발된 것 중에서 특히 우수한 성질을 나타내는 것은 마그네슘계, 칼슘계, 티타늄계, 희토류계 수소저장합금 등으로 대별할 수 있다.
마그네슘계 합금은 마그네슘이 자원적으로 풍부하여 다른 수소저장합금에 비해 가격이 저렴하고, 또 수소흡수량이 7.6wt% 정도로 높으며, 중량도 가벼우므로 수송용으로 좋지만. 반응속도가 느리고, 반응열이 크며, 일단 수소화하여도 평형압이 낮기 때문에 수소를 쉽게 방출하지 않는다. 따라서 대기압에서 수소를 해리시키기 위해서는 온도를 287℃ 이상으로 오려야 한다는 문제점을 가지고 있다. 그리고 칼슘계는 합금가격이 저렴하고, 활성화가 쉬우며, 초기 수소흡수량이 많아 실용화가 기대되는 합금 중의 하나이지만, 실온에서의 해리압이 대기압 이하이므로 수소화물로부터 수소를 방출시키기 위해서는 가열하여야 하며, 수소의 흡수, 방출반응을 반복함에 따라 수소흡수량이 상당히 저하되는 등의 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 다른 금속을 일부 첨가하는 실험이 실시되고 있다. 또한 티타늄계는 가격이 비교적 저렴하며, 해리압이 실온에서 수기압이므로 실용성이 크지만, 활성화에 고온, 고압(450℃, 50기압 이상)을 필요로하며, 히스테리시스가 크고, 수소 중에 포함된 불순물의 영향을 받기 쉬우며, 수소의 흡수, 방출반응이 반복됨에 따라 수소흡수량이 감소하는 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하여 보다 실용성이 높은 합금개발을 위한 연구가 TiFe, TiCo, TiCr, TiMn 등의 2원계와 이 합금을 기지로 한 3원계, 4원계 합금을 중심으로 실시되고 있다.
반면에 LaNi5 는 희토류계 합금 중에서 수소흡수량이 비교적크고, 수소화물의 분해압도 실온 부근에서 약 2기압으로 수소저장재료로서 적당한 값을 가지고 있다. 그러나 La값이 너무 비싸기 때문에 실용화에 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 개선하여, 보다 저렴하고 실용성이 높은 합금을 개발할 목적으로 LaNi5 중에서 La를 값이 싼 mischmetal(희토류금속의 미정제 혼합물:이하 Mm으로 약함)로 대치한 MmNi5의 수소 저장 특성에 관한 연구는 LaNi5의 결점을 보완한다는 점에서 의미가 깊다고 할 수 있다. 그러나 MmNi5는값이 저렴하지만 그 수소화물의 분해평형압력이 너무 높고, 히스테리시스 에너지가 크다는 결점이 있다. 이러한 결점을 보
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=16131880&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
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키워드 : 미래의,대체,에너지
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