표제지
목차
국문요약 9
Abstract 10
제1장 서론 11
1-1. 연구배경 및 목적 11
제2장 이론적 배경 18
2-1. 수소저장합금의 개요 18
2-2. 수소저장합금의 수소 저장 특성 19
2-3. TiFe 합금의 특성 23
제3장 실험 방법 25
3-1. 상 형성을 위한 조성 선정 25
3-2. 시편준비 26
3-3. 미세조직 및 상 분석 26
3-4. PCT(Pressure-Composition-Temperature) 실험 26
제4장 실험결과 및 고찰 28
4-1. X-선 회절 분석 28
4-2. FE-SEM을 통한 미세조직 분석 30
4-3. 제일원리(First-principles Density Functional Theory) 계산 35
4-4. First Kinetics 측정 및 비교 43
4-5. PCT 곡선 분석 45
제5장 결론 51
참고문헌 53
표 1. 수소저장합금의 종류와 수소저장 특성 21
표 2. XRD를 통해 도출한 조성별 각 상의 분율과 격자상수 29
표 3. 제일원리 DFT 계산에서 고려한 supercell 내에 포함되는 원자 수(Ni) 및 조성요약. 수소화 반응 전의 B2 TiFe₁₋ₓMₓ 구조로부터 TiFe₁₋ₓMₓH monohydride 또는...[이미지참조] 37
표 4. 제일원리 DFT 계산을 통해 예측되는 수소화 반응에 따른 에너지 변화(ΔEf) 및 부피 팽창 (ΔV) 요약. 수소화 에너지는 반응하는 수소기체(H₂) 1몰을 기준으로 계산되...[이미지참조] 39
그림 1. 수소 저장 기술의 종류 12
그림 2. 다양한 수소 저장 매체의 질량 및 부피 저장 밀도 비교 14
그림 3. 수소저장합금의 수소 저장 원리 15
그림 4. 금속 표면에 접근하는 수소 원자의 Leonard-Jones 전위 20
그림 5. 금속수소화물 형성에 따른 PCI(Pressure Composition Isotherm) 곡선 및 Van't Hoff plot 21
그림 6. Fe-Ti 평형상태도 23
그림 7. Ti-Fe-Mn 3원계 상태도 (1000℃) 25
그림 8. 실험에 이용한 PCT 분석기와 PFD(Process Flow Diagram) 27
그림 9. TiFe₁₋ₓMₓ 합금의 Fe site 내 Mₙ 치환량에 따른 XRD 구조분석 결과 29
그림 10. FE-SEM을 통한 TiFe₁₋ₓMₓ 합금 미세조직 분석 결과. [(a)TiFe, (b)TiFe₀.₉Mn₀.₁, (c)TiFe₀.₈Mn₀.₂, (d)TiFe₀.₇Mn₀.₃, (e)TiFe₀.₆Mn₀.₄] 31
그림 11. Mn이 첨가되지 않은 TiFe 합금의 SEM 사진과 EDS 성분 분석 결과 32
그림 12. 10%의 Fe를 Mn으로 치환한 TiFe 합금의 SEM 사진과 EDS 성분 분석 결과 32
그림 13. 20%의 Fe를 Mn으로 치환한 TiFe 합금의 SEM 사진과 EDS 성분 분석 결과 33
그림 14. 30%의 Fe를 Mn으로 치환한 TiFe 합금의 SEM 사진과 EDS 성분 분석 결과 33
그림 15. 40%의 Fe를 Mn으로 치환한 TiFe 합금의 SEM 사진과 EDS 성분 분석 결과 34
그림 16. 제일원리 DFT 계산을 통해 예측되는 B2 TiFe₁₋ₓMₓ 구조의 Mn 농도에 따른 격자상수 변화 38
그림 17. 제일원리 DFT 계산을 통해 예측되는 수소화 반응에 따른 에너지 변화(ΔEf). 수소화 에너지는 수소기체(H₂) 1몰을 기준으로 계산되었으...[이미지참조] 40
그림 18. 제일원리 DFT 계산을 통해 예측되는 수소화 반응에 따른 에너지 변화(ΔEf). 수소화 에너지는 수소기체(H₂) 1몰을 기준으로 계산되었으...[이미지참조] 41
그림 19. 제일원리 DFT 계산을 통해 예측되는 수소화 반응에 따른 부피팽창 (ΔV). 수소화 반응 전의 B2 TiFe₁₋ₓMₓ 구조로부터 TiFe₁₋ₓMₓH... 42
그림 20. First Kinetics 측정 및 비교 결과 [시료 장입 후 1시간 동안 진공 배기하여 30℃에서 수소 40bar 가압] 44
그림 21. 30℃, 50℃, 70℃에서 TiFe₀.₈Mn₀.₂의 PCT 곡선 47
그림 22. 20 ℃, 30 ℃, 50 ℃, 70 ℃, 80℃에서 TiFe₀.₇Mn₀.₃의 PCT 곡선 48
그림 23. 20 ℃, 30 ℃, 50 ℃, 70 ℃, 80℃에서 TiFe₀.₆Mn₀.₄의 PCT 곡선 49
그림 24. 50℃에서 측정한 TiFe₀.₈Mn₀.₂, TiFe₀.₇Mn₀.₃, TiFe₀.₆Wn₀.₄ 합금의 평탄압 비교 50