초록 ▼

부피법 수소 저장/방출 특성평가 장치는 극 저온 및 고온에서의 수소 저장방출 특성을 측정할 수 있는 평가장치와 실온 및 중 고온의 영역에서 측정할 수 있는 평가장치를 구축하였다. 불활성 및 진공분위기에서 시료를 열처리할 수 있는 전처리장비를 구축하여 불순물에 의한 분석오차를 최소화 하였다. 평가 장치 및 부품의 특성평가 결과 밸브의 밀봉재의 수축에 기인한 오차를 줄일 수 있었으며, 평가장치의 누설속도는 $10^{-8}$ $sec^{-1}$, 온도 편차는 ±0.0115K 이하에서 제어되는 정밀

부피법 수소 저장/방출 특성평가 장치는 극 저온 및 고온에서의 수소 저장방출 특성을 측정할 수 있는 평가장치와 실온 및 중 고온의 영역에서 측정할 수 있는 평가장치를 구축하였다. 불활성 및 진공분위기에서 시료를 열처리할 수 있는 전처리장비를 구축하여 불순물에 의한 분석오차를 최소화 하였다. 평가 장치 및 부품의 특성평가 결과 밸브의 밀봉재의 수축에 기인한 오차를 줄일 수 있었으며, 평가장치의 누설속도는 $10^{-8}$ $sec^{-1}$, 온도 편차는 ±0.0115K 이하에서 제어되는 정밀한 평가장치가 구축되었음을 확인하였다. 중량법 수소 저장/방출 특성평가 장치는 수소원료 전처리부, 수소주입부, 주 측정부, 제어 및 데이터 수집부 등으로 구성하여 구축하였다. 중량법 평가장치의 경우 부력 보정이 아주 중요한 인자로 작용함을 확인할 수 있었고, 이의 보정 절차를 체계화 하였다. 중량법 평가장치를 시스템화 하여 6.67x$10^{-3}$wt%의 재현성을 확보하였다.
부피법 및 중량법 성능평가 장치를 이용하여 수소에너지 프론티어 사업단의 수소저장재 연구 그룹으로부터 측정을 의뢰 받아 30건 이상의 저장재료에 대한 수소 저장량 및 방출량을 측정하였다. 표준규격 검토에서는 현 기술 수준에 부합하는 내용으로의 개정을 통하여 측정 결과의 정밀성을 한층 개선할 수 있는 여지가 있음을 확인하였으며 유기/무기 나노재료를 대상으로 하는 별도의 표준규？ 마련이 필요함을 알 수 있었다. 또한 수소저장합금에 대한 3000 건의 자료조사와 1200 건의 자료를 필터링하여 정보를 제공할 수 있는 기초를 구축하였다.

Abstract ▼

The contents and covering range of this research are follows:
1) Design and manufacturing of a precise volumetric apparatus
2) Prediction of possible errors in a volumetric measurement apparatus
3) Analyses of errors in estimating hydrogen storage amount using a volumetric
apparatus
4

The contents and covering range of this research are follows:
1) Design and manufacturing of a precise volumetric apparatus
2) Prediction of possible errors in a volumetric measurement apparatus
3) Analyses of errors in estimating hydrogen storage amount using a volumetric
apparatus
4) Design and manufacturing of a gravimetric apparatus
5) Establishment of calculation procedure for buoyancy force correction
6) Design and manufacturing of a continuous adsorption unit for removal of
impurities from hydrogen gas
7) Characteristics evaluation of hydrogen storage materials at Hydrogen Energy
R&D Center
8) Distribution of standard hydrogen storage material and information sharing of
their characteristics
9) Investigation and analysis of measurement standards, and suggestions for
improvement
10) Literature survey and database establishment of hydrogen storage alloys

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...3
• 요약문(국문) ...4
• 요약문(영문) ...7
• 목차(영문) ...11
• 목차(국문) ...14
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...17
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...19
• 제1절 국내외 표준 규격 ...19
• 제2절 기술 현황 ...21
• 1. 부피법 측정장비 ...22
• 2. 중량법 측정장비 ...23
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...25
• 제1절 성능평가 장비의 설계 및 구축 ...25
• 1. 부피법 성능평가 장비 ...25
• 가. 극 저온 및 고온 측정장비 ...25
• 나. 실온 및 고온 측정장비 ...26
• 다. 시료 전처리 장비 ...28
• 2. 중량법 성능평가 장비 ...30
• 가. 중량법 측정 장비의 구성 ...30
• 나. 2탑식 수소전처리 장치 ...31
• 다. 수소가스 주입장치 ...33
• 라. 자기부유형 밸런스의 주요 사양 ...34
• 제2절 장비 특성평가 실험 ...37
• 1. 부피법 장비의 특성평가 실험 ...37
• 가. 수소 저장방출 평가 장치 내용적 및 시료 부피 측정 ...37
• 나. 밸브에 의한 오차보정 ...38
• 1) 볼 밸브 ...38
• 2) 다이아프램 밸브 ...39
• 3) 글로브 밸브 ...39
• 다. 가스 누설 점검과 전처리 ...42
• 라. 오차 분석 ...44
• 1) PCT선 작성법 ...44
• 2) 수소 저장 방출 오차 측정 ...45
• 가) 용기 내용적의 오차 ...45
• 나) 압축 인자 계산 ...45
• 다) 상태방정식의 비교 ...46
• 3) 오차 분석 고찰 ...49
• 2. 중량법 측정장비의 특성평가 실험 ...64
• 가. 중량법 주측정부의 안정성 테스트 ...64
• 나. 중량측정법에 의한 수소저장량 결정 흐름도 ...65
• 다. 중량측정법에 의한 수소저장량 측정 ...67
• 1) 공 실험 ...67
• 2) 수소저장재료의 장착 및 재생 ...69
• 3) 부력의 기초 및 측정 ...70
• 4) 수소 저장량 및 방출량 측정 ...75
• 라. 중량법 장비에 의한 표준시료의 수소저장량 측정 결과 ...76
• 제3절 표준 측정 방법에 대한 검토 ...79
• 1. 수소저장재료의 수소 저장율 분석 ...79
• 2. 수소저장 표준물질 ...80
• 3. KS 표준 규격 검토 ...83
• 제4절 결론 ...84
• 제4장 기호설명 ...85
• 제5장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...86
• 제6장 연구개발결과의 활용계획 ...87
• 제7장 참고문헌 ...88
• 부록 1. vdW의 오차 계산 과정 ...89
• 부록 2. 부피법 수소저장 방출 실험 메뉴얼 ...90
• 부록 3. KS 및 JIS 표준 규격 ...96
• 위탁과제 보고서 ...98