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[국내논문] Co-Ni-P-B/Ni foam 촉매에서 $NaBH_4$ 가수분해를 통한 수소 발생
Hydrogen Generation from $NaBH_4$ Hydrolysis on Co-Ni-P-B/Ni Foam Catalyst 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.21 no.5, 2010년, pp.383 - 389  

박대일 (조선대학교 항공우주공학과) ,  김태규 (조선대학교 항공우주공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Co-B, Co-P-B, Co-Ni-B and Co-Ni-P-B catalysts supported on Ni foam were prepared using electroless plating in the present study. The surface morphology of the catalysts/Ni foam was observed using SEM and EDS analysis. The Co-Ni-P-B/Ni foam catalyst showed the superior performance on hydrogen generat...

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제안 방법

  • 이 논문에서는 무전해 도금을 이용하여 Ni foam 에 Co-Ni-P-B 촉매를 담지하였고, Co-B, Co-Ni-B, Co-P-B 촉매와의 성능비교 및 연료 조건에 따른 수소 발생 특성과 내구성을 평가하였다.
  • 이를 반복수행하여 Ni foam위에 올라가는 촉매량을 증가시킬 수 있었다. 실험에 사용할 촉매는 서로의 무게 비율을 맞추기 위해 도금 횟수를 조절하였다. Fig.
  • 제조된 촉매의 수소 생성 성능 평가를 위해 Fig. 2에서 보듯이 반응기, 방습제(silica gel), 워터트랩(water trap), 질량유량계의 구성으로 실험 장치를 설치하였다.
  • % NaOH 수용액을 사용하였다. 약 10ml를 주사기를 사용하여 공급하여 사용하였으며, 이때 실험에 사용된 촉매는 2cm X 2cm의 크기이며, 제조된 촉매를 반응시켜 나오는 수소의 유량을 측정하였다. 또한 반응이 진행 되는 동안 반응기 내부의 온도 변화도 측정하였다.
  • 약 10ml를 주사기를 사용하여 공급하여 사용하였으며, 이때 실험에 사용된 촉매는 2cm X 2cm의 크기이며, 제조된 촉매를 반응시켜 나오는 수소의 유량을 측정하였다. 또한 반응이 진행 되는 동안 반응기 내부의 온도 변화도 측정하였다.
  • 위해, 15wt.% NaBHi 용액에서 NaOH 농도는 3, 5, 7wt%로 나누어 각각 실험 하였다.
  • NaB瓦 수용액으로부터 수소를 생성시키기 위해무전해 도금을 이용해 Co-Ni-P-B 촉매를 제작하였다. Co-Ni-P-B 촉매의 수소 발생 성능평가의 결과로부터 아래와 같은 결론을 도출하였다.

대상 데이터

  • 촉매를 담지하기 위해 다공성 구조와 낮은 밀도, 고온 및 화학적 안정성 등의 장점을 가지고 있는 Ni foam을 촉매지지체로 사용하였다. 사용한 Ni foame 약 1.
  • 촉매지지체로 사용하였다. 사용한 Ni foame 약 1.20mm의 두께와 lOOppi의 기공크기를 가진 것을 사용하였다. 촉매를 제조하기에 앞서 Ni foam 은 에탄올에 담가 10분 동안 세척한 후 1분 동안 10wt.
  • Ni foam에 Co-Ni-P-B를 무전해 도금하기 위하여, NaBHi가 환원제로서 사용 되었고, CoCl2, NaHzPC切 NiCh는 촉매 전구체로 각각 사용하였다. Ni foam을 전구체에 1분 동안 담근 후 NaBHr용액에 환원 반응을 시켜 촉매를 Ni foam위에 올렸다.
  • % NaBHd + 5wt.% NaOH 수용액을 사용하였다. 약 10ml를 주사기를 사용하여 공급하여 사용하였으며, 이때 실험에 사용된 촉매는 2cm X 2cm의 크기이며, 제조된 촉매를 반응시켜 나오는 수소의 유량을 측정하였다.
  • %의 농도를 가진 NaBHt와 5wt.%의 NaOH 수용액으로 실험을 하였으며, Fig. 7과 같은 결과를 나타내었다. NaBHi의농도가 낮으면 수소 발생률은 높지만 그만큼 NaBHi 가 가진 수소 밀도는 낮기 때문에 고농도의 NaBHi 보다 수소 발생량은 적은 것으로 나타났다.
  • 유지되어야 한다. 이를 위해 3cm X 2.5cm의 Co-Ni-P-B Ni foam 촉매를 제조하였다. Fig.
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참고문헌 (14)

  1. 김태규, 이기성, 권세진, "연료전지 무인항공기 설계 및 시험결과", 한국 항공우주학회 2009년도 춘계학술대회 논문집, pp. 508-511. 

  2. H.I. Schlesinger, H.C. Brown, A.E. Finholt, J.R. Gilbreath, H.R. Hockstra, and E.K. Hyde, "Sodium borohydride, its hydrolysis and use as a reducing agent and in the generation of hydrogen", J. Am. Chem. Soc. Vol. 75, 1953, pp. 215-219. 

  3. S.C. Amendola, S.L. Sharp-Goldman, M.S. Janjua, M.T. Kelly, P.J. Petillo, and M. Binder : "An Ultrasafe Hydrogen Generator: Aqueous, Alkaline Borohydride Solution and Ru Catlayst", J. Power sources, Vol. 85, 2000, pp. 186-189. 

  4. S.C. Amendola, S.L. Sharp-Goldman, M.S. Janjua, N.C. Spencer, M.T. Kelly, P.J. Petillo, and M. Binder, "A Safe, Portable, Hydrogen Gas Generator Using Aqueous Borohydride Solution and Ru Catalyst", Iny. J. Hydrog. Energy, 25, 2000, pp. 969-975. 

  5. G. Guella, C. Zanchetta, B. Patton, A. Miotello, "New Insights on the Mechanism of Palladium-Catalyzed Hydrolysis of Sodium Borogydride from 11B NMR Measurements", J. Phys. Chem. B 110, 2006, pp. 17024-17033. 

  6. R. Pena-Alonso, A. Sicurelli, E. Callone, G. Carturan, R. Raj, "A picoscale catalyst for hydrogen generation from $NaBH_4$ for fuel cells", J. Power Sources 165, 2007, pp. 315-323. 

  7. Y. Kojima, K. Suzuki, K. Fukumoto, M. Sasaki, T. Yamamoto, Y. Kawai, H. Hayashi, "Hydrogen generation using sodium borohydride solution and metal catalyst coated on metal oxide", Int. J. Hydrogen Energy, 27, 2002, pp. 1029-1034. 

  8. V.I. Simagina, P.A. Storozhenko, O.V.Netskina, O.V. Komova, G.V. Odegova, T.Y. Samilenko, A.G. Gentsler, "Effect of the nature of the active component and support on the activity of catalysts for the hydrolysis of sodium borohydride", Kinet. Catal. 48, 2007, pp. 168-175. 

  9. B.H. Liu, Z.P. Li, S. Suda, "Nickel- and cobalt-based catalysts for hydrogen generation by hydrolsis of borogydride", J. Alloy Compk. 415, 2006, pp. 288-293. 

  10. H. Dong, H.X. Yang, X.P. Ai, C.S. Cha, "Hydrogen production from catalytic hydrolysis of sodium borohydride solution using nickel boride catalyst", Int. J. Hydrogen Energy 28, 2003, pp. 1095-1100. 

  11. 조근우, 엄광섭, 권혁상, "Sodium Borohydride의 수소 발생을 위한 다공성 Co-P 촉매", 한국수소 및 신에너지 학회논문집, Vol. 17, No. 4, 2006, pp. 448-453. 

  12. R. Femandes, N. Patel, A. Miotello, "Efficient catalytic properties of Co-Ni-P-B catalyst powders for hydrogen generation by hydrolysis of alkaline solution of $NaBH_{4}$ ", Intemational Journal of Hydrogen Energy, Volume 34, Issue 7, April 2009, pp. 2893-2900. 

  13. Yan Liang Ping Wang, Hong-Bin Dai, "Hydrogen bubbles dynamic template preparation of a porous Fe-Co-B/Ni foam catalyst for hydrogen generation from hydrolysis of alkaline sodium borohydride solution", Journal of Alloys and Compounds, Volume 491, Issues 1-2, 18 February 2010, pp. 359-365. 

  14. 박대일, 김태규, " $NaBH_{4}$ 수용액에서의 수소발생을 위한 Co-Ni-P-B/Ni foam 촉매의 연구", 2010 한국수소 및 신에너지 학회 춘계학술대회 논문집, 2010, pp. 29-32. 

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