KR101113748B1 - Preparation of Complex as a Hydrogen Storaging Material - Google Patents
Preparation of Complex as a Hydrogen Storaging Material Download PDFInfo
- Publication number
- KR101113748B1 KR101113748B1 KR1020090120870A KR20090120870A KR101113748B1 KR 101113748 B1 KR101113748 B1 KR 101113748B1 KR 1020090120870 A KR1020090120870 A KR 1020090120870A KR 20090120870 A KR20090120870 A KR 20090120870A KR 101113748 B1 KR101113748 B1 KR 101113748B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- complex
- hydrogen
- germanium
- hydrogen storage
- boron
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B6/00—Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
- C01B6/06—Hydrides of aluminium, gallium, indium, thallium, germanium, tin, lead, arsenic, antimony, bismuth or polonium; Monoborane; Diborane; Addition complexes thereof
- C01B6/10—Monoborane; Diborane; Addition complexes thereof
- C01B6/13—Addition complexes of monoborane or diborane, e.g. with phosphine, arsine or hydrazine
- C01B6/15—Metal borohydrides; Addition complexes thereof
- C01B6/19—Preparation from other compounds of boron
- C01B6/23—Preparation of borohydrides of other metals, e.g. aluminium borohydride; Addition complexes thereof, e.g. Li[Al(BH4)3H]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
- C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
- C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B6/00—Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
- C01B6/24—Hydrides containing at least two metals; Addition complexes thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G17/00—Compounds of germanium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
본 발명은 수소저장 착물의 제조방법에 관한 것으로, 소듐보로하이드라이드, 칼륨보로하이드라이드, 리튬보로하이드라이드 중 어느 하나에서 선택되는 알칼리 붕소수소화물 수용액을 제조하는 단계; 상기 수용액과 게르마늄 산화물을 반응하는 단계;를 포함하는 안정한 수소저장 착물의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a method for preparing a hydrogen storage complex, comprising: preparing an aqueous alkali boron hydride solution selected from any one of sodium borohydride, potassium borohydride and lithium borohydride; It provides a method for producing a stable hydrogen storage complex comprising a; reacting the aqueous solution and germanium oxide.
이산화게르마늄, 소듐보로하이드라이드, 수소저장, 수소방출 Germanium dioxide, sodium borohydride, hydrogen storage, hydrogen emission
Description
본 발명은 수소 저장 착물의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 상기 수소 저장 착물은 알칼리 붕소수소화물을 물에 용해시킨 후, 게르마늄 산화물을 혼합하여 반응시킴으로써 안정한 수소 저장 착물을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing a hydrogen storage complex. More specifically, the hydrogen storage complex provides a method for producing a stable hydrogen storage complex by dissolving an alkali boron hydride in water, followed by mixing and reacting germanium oxide.
게르마늄은 원소주기율표에서 C(비금속), Si(준금속), Sn(금속), Pb(금속)과 함께 4A족(IUPAC 분류에 의하면 14족)에 속하는 준금속 원소로서 미량 존재하며 전자제품 등의 산업전반에 다양하게 이용되고 있다. 게르마늄은 점토광물, 철 산화물 및 유기물에 쉽게 Ge(OH)4의 형태로 흡착하여 재결정을 이루며 존재한다. 게르마늄은 +4 및 +2가 양이온으로 존재하며, HGeO2 -, HGeO3 -, GeO3 2 -, GeS2 -와 같은 음이온 형태로도 존재한다. 게르마늄은 주로 규산염 광물에서 게르마늄과 실리카 사이의 치환에 의해 다량으로 분포하지만 산화광물, 수산화광물, 철-니켈 우석이나 광물, 황화광물, 황산염광물, 할로겐광물, 탄산염광물, 석탄, 페그마타이트 등과 같은 비 규산염 광물에도 존재한다. 게르마늄은 실리콘과 같이 사면체 규산염광물 중에서도 상대적으로 약한 힘으로 연결되어진 광물인 휘석과 감람석이 석영, 장석 보다 실리카와 게르마늄 간의 치환이 잘 이루어진다.Germanium is a trace metal element belonging to group 4A (Group 14 according to IUPAC classification) together with C (non-metal), Si (metal), Sn (metal), and Pb (metal) on the periodic table. It is used in a variety of industries. Germanium is easily adsorbed to clay minerals, iron oxides and organics in the form of Ge (OH) 4 to recrystallize. Germanium is +4 and +2 is present in the cation, HGeO 2 -, HGeO 3 - , GeO 3 2 - also present in anionic form, such as a -, 2 GeS. Germanium is mainly distributed in large quantities by the substitution between germanium and silica in silicate minerals, but non-silicates such as oxide minerals, hydroxide minerals, iron-nickel ores, minerals, sulfide minerals, sulfate minerals, halogen minerals, carbonate minerals, coal, pegmatite, etc. It is also present in minerals. In germanium, among the tetrahedral silicate minerals such as silicon, the minerals associated with relatively weak force such as fluorite and olivine are more easily substituted between silica and germanium than quartz and feldspar.
수소는 높은 에너지 밀도, 에너지 변환의 용이성뿐만 아니라 연소 시 환경 오염물질을 배출하지 않는 이점을 갖는 청정 에너지원이다. 이로써 수소가 미래의 에너지원으로 실용화되기 위한 방법으로 수소를 생산, 저장 및 전기에너지로의 변환하는 기술은 중요하다. 예를 들어, 교통수단으로서 자동차는 연료 공급을 석유에서 수소로 대체하기 위해서 많은 양의 수소를 안전하고 편리하게 저장하여 자동차에 탑재 가능하도록 하는 수소저장 기술이 절대적으로 필요하다. 현재 수소를 저장하는 방법은 수소를 350 내지 700 기압의 고압으로 압축시키거나, 극저온(-253 ℃ 이하)으로 냉각시켜 액체로 만들어 저장하는 방법 등이 있으나, 폭발위험 등의 안전성에 문제가 있다. 이외에 안전성을 우려할 필요가 없는 다른 방법으로 팔라듐(Pd) 금속에 수소를 흡착시키는 방식과 같은 수소를 다른 고형 물질에 흡착시켜 저장하는 방법이 있다.Hydrogen is a clean energy source with the advantages of high energy density, ease of energy conversion as well as no emissions of environmental pollutants during combustion. As such, the technology of producing, storing and converting hydrogen into electrical energy is important as a way for hydrogen to become a future energy source. For example, as a means of transportation, automobiles absolutely need hydrogen storage technology to safely and conveniently store large amounts of hydrogen to be mounted on automobiles in order to replace the fuel supply from oil to hydrogen. Currently, a method of storing hydrogen includes compressing hydrogen to a high pressure of 350 to 700 atm, or cooling to cryogenic temperature (below -253 ° C.) to make a liquid, but there is a problem in safety such as explosion risk. In addition, there is another method that does not need to worry about safety, such as a method of adsorbing hydrogen to the palladium (Pd) metal is a method of adsorption and storage of hydrogen to other solid materials.
수소를 고체 상태로 저장하는 방법에는 희토류 금속으로 이루어진 수소저장합금이 수소와 가역적으로 반응하여 금속수소화물을 형성하는 것에 의한 저장방법이 있다. 예를 들어, 티탄-철합금, 란탄-니켈합금, 마그네슘-니켈합금 등은 상온에서 20 내지 40 기압으로 수소를 저장할 수 있다. 하지만, 상기 수소저장합금은 무겁고 가격이 고가이며, 피독 현상과 미분화에 의한 성능 열화의 문제점이 있다.A method of storing hydrogen in a solid state includes a storage method in which a hydrogen storage alloy made of a rare earth metal reacts reversibly with hydrogen to form a metal hydride. For example, titanium-iron alloy, lanthanum-nickel alloy, magnesium-nickel alloy and the like may store hydrogen at 20 to 40 atmospheres at room temperature. However, the hydrogen storage alloy is heavy and expensive, and there is a problem of deterioration of performance due to poisoning and micronization.
수소 저장의 또 다른 방법에는 수소흡착을 유도하기 위한 넓은 표면적을 갖는 탄소나노튜브 등의 탄소재료 또는 금속-유기골격구조와 같은 다공성 물질을 이 용하는 방법이 있다. 하지만, 상기 다공성 물질을 이용하는 방법은 상온에서 수소를 저장함에 있어 수소의 흡착에너지가 작은 단점이 있다. 특히, 탄소나노튜브는 길이 및 직경, 튜브를 이루고 있는 탄소 벽의 수, 순도, 결정상 등에 의해 수소 저장율의 편차가 심하고 재현성 있는 저장율을 확보하기가 어렵다. 또한 금속-유기 골격구조는 금속 클러스터가 중량의 대부분을 차지하고 있어서 무겁고 금속이 산화된 상태의 클러스터로 존재하기 때문에 수소 저장율이 이론치보다 떨어진다. Another method of hydrogen storage is to use a carbon material such as carbon nanotubes having a large surface area for inducing hydrogen adsorption or a porous material such as a metal-organic skeleton structure. However, the method using the porous material has a disadvantage in that the adsorption energy of hydrogen is small in storing hydrogen at room temperature. In particular, carbon nanotubes have a large variation in hydrogen storage rate due to length and diameter, the number of carbon walls constituting the tube, purity, crystal phase, etc., and it is difficult to secure a reproducible storage rate. In addition, the metal-organic skeleton structure is heavy and the hydrogen storage rate is lower than the theory because the metal cluster occupies most of the weight and is present as a cluster in the oxidized state of the metal.
최근 Kubas complex라고 불리는 수소 착물(dihydrogen complex)을 이용한 수소저장 방법이 공지되었다. 상기 수소 착물은 수소분자가 해리되어 중심금속에 결합하는 것이 아니라, 수소와 수소(H-H) 사이의 결합길이가 길어지면서 중심금속에 수소분자의 형태로 배위하게 됨으로써 수소의 저장과 방출이 가능하다. 이러한 성질을 이용하여 고분자 매트릭스에 전이금속을 원자단위로 분산시켜 상기 수소 착물 형태로 수소를 저장할 수 있는 가능성이 제시된 바 있다. 그러나 상기 수소 착물은 전이금속들이 서로 응집하기 때문에 고분자 매트릭스에 전이금속들을 원자 단위로 분산시키는 것이 곤란하며 이로 인한 기대하는 수소 저장율을 달성할 수 없다.Recently, a hydrogen storage method using a hydrogen complex (dihydrogen complex) called Kubas complex has been known. The hydrogen complex does not dissociate the hydrogen molecules to bond to the central metal, but as the bond length between hydrogen and hydrogen (H-H) increases, the hydrogen complex is coordinated in the form of hydrogen molecules to the central metal, thereby storing and releasing hydrogen. Using this property, the possibility of storing hydrogen in the form of the hydrogen complex by dispersing the transition metal in the polymer matrix on an atomic basis has been suggested. However, since the hydrogen complexes aggregate with each other, it is difficult to disperse the transition metals in the polymer matrix on an atomic basis and thus cannot achieve the expected hydrogen storage rate.
또 다른 수소 저장 방법은 플러렌 등의 탄소물질에 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 도핑 시키는 방법이 있는데, 상기 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 도핑량이 한정되어 있기 때문에 동일 부피 대비 수소 저장율이 떨어지는 문제점이 있다.Another hydrogen storage method is a method of doping an alkali metal or alkaline earth metal to a carbon material such as fullerene, there is a problem that the hydrogen storage rate is lower than the same volume because the doping amount of the alkali metal or alkaline earth metal is limited.
따라서 본 발명은 효율적인 수소 저장 착물을 제조함에 있어서, 불안정한 수소저장체인 알칼리 붕소수소화물을 물에 용해시킨 후, 게르마늄 산화물을 혼합하여 반응시킴으로써 안정한 수소 저장 착물을 제조하는 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method for preparing a stable hydrogen storage complex by dissolving alkali boron hydride, which is an unstable hydrogen storage body, in water and then reacting by mixing germanium oxide.
보다 구체적으로 본 발명은 알칼리 붕소수소화물 수용액에 이산화게르마늄(GeO2)을 첨가하여 착물을 형성함으로써 매우 안정한 수소 저장 착물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 반응에 따른 색깔 변화로 수소 방출과 동시에 착물 형성을 확인할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.More specifically, an object of the present invention is to provide a very stable hydrogen storage complex by forming a complex by adding germanium dioxide (GeO 2 ) to an aqueous alkali boron hydride solution. In addition, an object of the present invention is to be able to confirm the formation of the complex at the same time as the hydrogen emission by the color change according to the reaction.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수소 저장 착물은 알칼리 붕소수소화물을 물에 용해시켜 알칼리 붕소수소화물 수용액을 만든다. 다음으로 이산화게르마늄(GeO2)을 첨가하여 게르마늄과 붕소가 반응하여 결합된 착물을 만들어 안정한 수소 저장 착물을 제조한다. Hydrogen storage complex for solving the above technical problem is to dissolve the alkali boron hydride in water to make an alkaline boron hydride aqueous solution. Next, germanium dioxide (GeO 2 ) is added to the germanium and boron reacts to form a combined complex to produce a stable hydrogen storage complex.
상기 알칼리 붕소수소화물은 소듐보로하이드라이드(NaBH4), 칼륨보로하이드라이드(KBH4), 리튬보로하이드라이드(LiBH4)중 어느 하나에서 선택되는 것이 바람직하다. The alkali boron hydride is preferably selected from any one of sodium borohydride (NaBH 4 ), potassium borohydride (KBH 4 ), lithium borohydride (LiBH 4 ).
상기 게르마늄 산화물의 함량은 58 내지 85중량%인 것을 포함한다. The content of germanium oxide includes 58 to 85% by weight.
상기 게르마늄과 붕소가 반응하여 결합된 착물은 원심분리하고 세정하는 단 계를 더 포함할 수 있다. The complex in which the germanium and boron react to each other may further include a step of centrifuging and washing.
상기 제조방법에 의해 제조되는 수소저장 착물을 제공한다.It provides a hydrogen storage complex prepared by the above production method.
상기 수소저장 착물은 소듐보로하이드라이드-이산화게르마늄 착물인 것을 포함한다.The hydrogen storage complex includes a sodium borohydride-germanium dioxide complex.
이하에서는 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
소듐보로하이드라이드(NaBH4), 칼륨보로하이드라이드(KBH4), 리튬보로하이드라이드(LiBH4) 중 어느 하나에서 선택되는 알칼리 붕소수소화물은 상온에서 쉽게 물에 녹지만 서서히 수소를 발생한다. 이때 금속자체 또는 금속 염상태의 촉매를 가하면 매우 급격하게 분해하며 수소를 발생하게 된다. 여기에 대기 중에 안정한 게르마늄 산화물인 이산화게르마늄(GeO2)을 첨가하여 반응함으로써 착물을 형성하여 매우 안정한 수소 저장체를 만들게 된다.Alkaline boron hydride selected from sodium borohydride (NaBH 4 ), potassium borohydride (KBH 4 ), lithium borohydride (LiBH 4 ) is easily dissolved in water at room temperature, but gradually Occurs. At this time, when the catalyst in the metal itself or metal salt state is added, hydrogen is decomposed very rapidly. To this, by adding and reacting germanium dioxide (GeO 2 ), which is a stable germanium oxide in the air, a complex is formed to form a very stable hydrogen storage body.
이산화게르마늄(GeO2)은 물에 녹지 않고 부유물로 존재한다. 그러나, 소듐보로하이드라이드(NaBH4) 수용액을 반응시키면 노란색으로 변하면서 점차 적갈색의 착물을 신속하게 형성하게 된다. 상기 반응은 착물이 형성되는 상황을 색깔 변화로 확인할 수 있고, 동시에 수소가 방출되는 것도 확인할 수 있다.Germanium dioxide (GeO 2 ) does not dissolve in water and exists as a float. However, when reacted with sodium borohydride (NaBH 4 ) aqueous solution, it turns yellow and rapidly forms a reddish brown complex. The reaction can be confirmed by changing the color of the complex is formed, it can also be confirmed that the hydrogen is released.
보다 구체적으로 상기 붕소수소화물 수용액과 이산화게르마늄의 반응은 색깔 변화로 반응의 진행이 확인 가능하다. 즉, 수소가 다리 결합된 착물이 만들어지면서 색이 노란색으로 변하는데, 상기 노란색은 수소가 다리 결합된 착물이 적다는 것을 의미한다. 이후, 상기 반응에 의한 색깔은 적갈색으로 변하는데, 상기 적갈색은 수소가 다리 결합된 착물이 많다는 것을 의미한다. 이와 같은 색깔 변화는 수소 방출에 대한 지시약의 역할을 하여 육안으로 확인 가능하며, 무색 무취의 수소 사용 시 위험에 대한 인지를 쉽게 할 수 있고, 이로 인한 안전한 수소 사용이 가능하다. More specifically, the reaction between the aqueous solution of boron hydride and germanium dioxide can be confirmed by the change in color. That is, the color changes to yellow as the complexes in which hydrogen is bridged are made, and yellow means that the complexes in which hydrogen is bridged are few. Thereafter, the color of the reaction is changed to reddish brown, which means that many complexes in which hydrogen is bridged. This color change can be visually confirmed by acting as an indicator for the release of hydrogen, it is easy to recognize the danger when using the colorless odorless hydrogen, thereby enabling the safe use of hydrogen.
또한, 상기 반응은 시간이 지남에 따라 착물이 형성됨과 동시에 색깔로 나타내주기 때문에 색깔을 척도로 하여 시간에 따른 수소 양을 제어하는 것이 가능하다. In addition, since the reaction is expressed in color at the same time the complex is formed over time, it is possible to control the amount of hydrogen over time by the color as a measure.
상기 이산화게르마늄(GeO2)은 함량을 변화시키면서 상기 붕소수소화 수용액에 담지하여 반응한다. 상기 함량은 58 내지 85중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게 68 내지 78중량%가 좋다. 상기 함량이 58중량% 미만이면, 색깔변화가 느리고 수소가 저장된 완전한 다리결합 착물을 얻기 어려우며, 85중량% 초과이면, 색깔 변화가 너무 빨라 중간체 변화를 관찰하기 곤란하다. The germanium dioxide (GeO 2 ) is supported by reacting in the aqueous solution of boron hydride while changing the content. The content is preferably 58 to 85% by weight, more preferably 68 to 78% by weight. If the content is less than 58% by weight, the color change is slow and it is difficult to obtain a hydrogen-containing complete bridged complex, and if it is more than 85% by weight, the color change is so fast that it is difficult to observe intermediate changes.
상기 반응이 종결된 게르마늄 붕소 착물은 증류수로 세정한다. 세정 방법은 원심분리기를 이용하는 것이 바람직하며, 6000 내지 10000 rpm 에서 10분 내지 30분 동안 실시하는 것이 좋다.The germanium boron complex in which the reaction is terminated is washed with distilled water. The cleaning method is preferably using a centrifuge, it is preferably carried out for 10 to 30 minutes at 6000 to 10000 rpm.
상기의 방법으로 제조된 수소 저장 착물은 50 ℃ 내지 100 ℃에서 진공오븐에서 12 내지 24시간 건조시킨다.The hydrogen storage complex prepared by the above method is dried for 12 to 24 hours in a vacuum oven at 50 ℃ to 100 ℃.
본 발명에 의한 수소 저장 착물은 붕소수소화물 수용액에 게르마늄 산화물을 혼합하여 반응함으로써, 불안정한 반응으로 인한 급속한 발열반응을 억제 할 수 있어 안정하기 때문에 수소 저장이 용이하다. In the hydrogen storage complex according to the present invention, by mixing germanium oxide in an aqueous solution of borohydride, the rapid exothermic reaction due to unstable reaction can be suppressed and stable, so hydrogen storage is easy.
또한, 상기 수소 저장 착물은 수소 저장과 방출을 색깔 변화로 확인할 수 있어 지시약과 같은 역할을 수행할 수 있다. 이는 무색 무취의 발화성 수소 가스가 방출되는 위험을 색깔 변화로 인지할 수 있어 안전 문제를 해결할 수 있다. In addition, the hydrogen storage complex can confirm the hydrogen storage and release by the color change can serve as an indicator. This can solve the safety problem by detecting the risk of the release of colorless odorless pyrophoric hydrogen gas as color change.
또한, 상기 착물을 형성하는 반응에서 색깔 변화는 게르마늄 산화물이 수소와 결합하는 정도를 나타내기 때문에 색깔 변화에 따라 시간별 수소 양을 제어할 수 있다.In addition, since the color change in the reaction to form the complex indicates the degree of the germanium oxide is bonded with hydrogen, the amount of hydrogen can be controlled over time according to the color change.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by way of example for specific description of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
[실시예 1]Example 1
증류수 30 mL에 소듐보로하이드라이드(NaBH4) 0.18 g(4.78 mmol)을 용해하여 소듐보로하이드라이드 수용액을 제조하고, 상기 수용액에 이산화게르마늄(GeO2) 0.5 g(4.78 mmol)을 넣고 교반하여 4시간 동안 반응시킨다. 반응액은 노란색으로 변하면서 점차 적갈색으로 변하여 반응이 완성됨을 나타낸다. 반응이 완료된 게르마늄 붕소 착물은 8000 rpm 속도로 20분 동안 원심분리한 후, 10 mL의 증류수로 3회 정 제한다. 상기 정제되어 수득한 착물은 수분을 제거하기 위해서 진공오븐에서 50 ℃, 12시간 건조시킨다. 0.18 g (4.78 mmol) of sodium borohydride (NaBH 4 ) was dissolved in 30 mL of distilled water to prepare an aqueous sodium borohydride solution, and 0.5 g (4.78 mmol) of germanium dioxide (GeO 2 ) was added thereto and stirred. To react for 4 hours. The reaction solution turned yellow and gradually turned reddish brown, indicating that the reaction was completed. After completing the reaction, the germanium boron complex was centrifuged at 8000 rpm for 20 minutes and purified three times with 10 mL of distilled water. The complex obtained by purification is dried at 50 ° C. in a vacuum oven for 12 hours to remove moisture.
[실시예 2][Example 2]
증류수 30 mL에 칼륨보로하이드라이드(KBH4) 0.26 g(4.78 mmol)을 용해하여 칼륨보로하이드라이드 수용액을 제조하고, 상기 수용액에 이산화게르마늄(GeO2) 0.5 g(4.78 mmol)을 넣고 교반하여 4시간 동안 반응시킨다. 반응액은 노란색으로 변하면서 점차 적갈색으로 변하여 반응이 완성됨을 나타낸다. 반응이 완료된 게르마늄 붕소 착물은 8000 rpm 속도로 20분 동안 원심분리한 후, 10 mL의 증류수로 3회 정제한다. 상기 정제되어 수득한 착물은 수분을 제거하기 위해서 진공오븐에서 50 ℃, 12시간 건조시킨다. 0.26 g (4.78 mmol) of potassium borohydride (KBH 4 ) was dissolved in 30 mL of distilled water to prepare an aqueous potassium borohydride solution, and 0.5 g (4.78 mmol) of germanium dioxide (GeO 2 ) was added thereto and stirred. To react for 4 hours. The reaction solution turned yellow and gradually turned reddish brown, indicating that the reaction was completed. After completing the reaction, the germanium boron complex was centrifuged at 8000 rpm for 20 minutes and purified three times with 10 mL of distilled water. The complex obtained by purification is dried at 50 ° C. in a vacuum oven for 12 hours to remove moisture.
[실시예 3]Example 3
증류수 30 mL에 리튬보로하이드라이드(LiBH4) 0.11 g(4.78 mmol)을 용해하여 리튬보로하이드라이드 수용액을 제조하고, 상기 수용액에 이산화게르마늄(GeO2) 0.5 g(4.78 mmol)을 넣고 교반하여 4시간 동안 반응시킨다. 반응액은 노란색으로 변하면서 점차 적갈색으로 변하여 반응이 완성됨을 나타낸다. 반응이 완료된 게르마늄 붕소 착물은 8000 rpm 속도로 20분 동안 원심분리한 후, 10 mL의 증류수로 3회 정제한다. 상기 정제되어 수득한 착물은 수분을 제거하기 위해서 진공오븐에서 50 ℃, 12시간 건조시킨다.Lithium borohydride (LiBH 4 ) 0.11 g (4.78 mmol) was dissolved in 30 mL of distilled water to prepare a lithium borohydride aqueous solution, and 0.5 g (4.78 mmol) of germanium dioxide (GeO 2 ) was added thereto and stirred. To react for 4 hours. The reaction solution turned yellow and gradually turned reddish brown, indicating that the reaction was completed. After completing the reaction, the germanium boron complex was centrifuged at 8000 rpm for 20 minutes and purified three times with 10 mL of distilled water. The complex obtained by purification is dried at 50 ° C. in a vacuum oven for 12 hours to remove moisture.
본 발명에 의해 제조된 상기 착물의 수소 방출을 살펴보기 위하여 금속화합물과의 반응을 하기 실시예 4와 같이 실시하였다. In order to examine the hydrogen emission of the complex prepared by the present invention, the reaction with the metal compound was carried out as in Example 4.
[실시예 4]Example 4
증류수 6 mL에 Ni(C2H3O)24H2O 0.238 g(0.956 mmol)을 넣고 교반하여 니켈아세테이트테트라하이드레이트 수용액을 만든다. 상기 수용액에 소듐보로하이드라이드-이산화게르마늄 착물 0.013 g을 넣고 교반하여 반응시킨다. 반응액은 색깔이 점차 검정색으로 변하며, 이러한 색깔 변화는 금속이 환원되면서 수소가 방출되기 때문이다. 따라서 본 발명에 의해 제조된 소듐보로하이드라이드-이산화게르마늄 착물은 수소 저장 매체로서 금속촉매 성분과 접촉함으로써 필요에 의해 수소를 재발생 시킬 수 있음을 알 수 있었다.0.238 g (0.956 mmol) of Ni (C 2 H 3 O) 2 4H 2 O was added to 6 mL of distilled water, followed by stirring to form an aqueous nickel acetate tetrahydrate solution. 0.013 g of sodium borohydride-germanium dioxide complex is added to the aqueous solution, followed by stirring. The reaction solution gradually turns black, and this color change is due to the release of hydrogen as the metal is reduced. Therefore, it was found that the sodium borohydride-germanium dioxide complex prepared according to the present invention can regenerate hydrogen if necessary by contacting with a metal catalyst component as a hydrogen storage medium.
[평가][evaluation]
본 발명의 실시예에 제조된 게르마늄 붕소 착물은 하기 기술된 방법으로 특성을 평가하였다. The germanium boron complexes prepared in the examples of the present invention were characterized by the methods described below.
상기 게르마늄 붕소 착물의 구조 및 결정성을 확인하기 위해 D/MAX Ultima Ⅲ X-선 회절분석기(Rigaku사)로 X-선 회절무늬를 측정하였다. 도1에서 볼 수 있듯이 XRD 분석 결과, 상기 착물은 XRD 스펙트럼에서 뚜렷한 결정성 피크가 검출되지 않은 것으로 보아, 무결정질(amorphous) 구조의 게르마늄 붕소 착물이 형성되었음을 확인할 수 있었다. 상기 무결정질 구조의 게르마늄 붕소 착물 구조의 피크는 25 ~ 32°와 45 ~ 55°의 2θ값에서 형성되며 넓게 분포한 곡선으로 검출되었다.X-ray diffraction patterns were measured with a D / MAX Ultima III X-ray diffractometer (Rigaku) to confirm the structure and crystallinity of the germanium boron complex. As shown in FIG. 1, as a result of XRD analysis, it was confirmed that a clear crystalline peak was not detected in the XRD spectrum, thereby forming a germanium boron complex having an amorphous structure. The peak of the germanium boron complex structure of the amorphous structure was formed at 2θ values of 25 to 32 ° and 45 to 55 ° and detected by a broadly distributed curve.
분말의 입자크기 및 형태는 주사전자현미경 (SEM : scanning electron microscopy, JSM-7500F)으로 관찰하였다. 도2에서 볼 수 있듯이, 상기 게르마늄 붕소 착물 입자는 비교적 균일한 크기의 구형임을 확인할 수 있었고, 상기 입자의 크기는 20 ~ 30 nm임을 확인하였다. The particle size and shape of the powder were observed by scanning electron microscopy (SEM: scanning electron microscopy, JSM-7500F). As can be seen in Figure 2, the germanium boron complex particles could be confirmed that the sphere of a relatively uniform size, the size of the particles was found to be 20 ~ 30 nm.
도3과 도4는 각각 400 MHz Solid-State NMR Spectrometer(Avance 400, Bruker)을 사용하여 게르마늄 붕소 착물의 고체상태의 1H NMR 및 11B NMR을 분석한 것이다. 이는 NaBH4 수용액과 GeO2가 반응하여 생긴 중간체(게르마늄 붕소 착물)에 수소(H)와 붕소(B)가 존재하는지 알아보기 위해 고체상태 NMR을 측정한 것으로, 1H NMR에서는 4.18 ppm에서 피크를 확인할 수 있었으며, 11B NMR에서는 1.55 ppm에서 피크를 확인할 수 있었다. 이로써 중간체에 수소와 붕소가 결합되어 있는 것을 확인하였다.3 and 4 respectively analyze the solid state 1 H NMR and 11 B NMR of the germanium boron complex using a 400 MHz Solid-State NMR Spectrometer (
도5는 게르마늄 붕소 착물의 TGA를 분석한 것으로, TGA-50A(Shimadzu, Japan)를 이용하였으며, 질소 분위기 하에서 10 ℃/min의 속도로 900 ℃까지 측정하였다. 그 결과 상기 착물은 300 ℃까지 무게 감소가 5 %밖에 일어나지 않았고, 550 ℃까지 무게 감소 없이 일정하다가 900 ℃에서 15 % 감소가 일어났음을 확인할 수 있었다. 이로써 상기 착물은 550 ℃까지 매우 안정적인 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명에 의해 제조된 게르마늄 붕소 착물은 550 ℃까지 안정하므로 실제로 사용 시 고온에서 사용이 가능하다. 또한 높은 온도에서 폭발가능성이 전혀 없어 사용범위가 확대될 수 있다. 5 is a TGA analysis of the germanium boron complex, TGA-50A (Shimadzu, Japan) was used, it was measured to 900 ℃ at a rate of 10 ℃ / min under nitrogen atmosphere. As a result, the complex had a weight loss of only 5% up to 300 ° C., and a constant weight loss up to 550 ° C. followed by a 15% reduction at 900 ° C. This confirmed that the complex is very stable up to 550 ℃. Therefore, the germanium boron complex prepared by the present invention is stable up to 550 ℃ it can be used at high temperatures when actually used. In addition, there is no possibility of explosion at high temperatures, the range of use can be extended.
도6은 게르마늄 붕소 착물의 DSC를 분석한 것으로 DSC-60A(Shimadzu, Japan)를 이용하였으며, 질소 분위기 하에서 10 ℃/min의 속도로 500 ℃까지 측정하였다. 그 결과 결정화 온도가 238.6 ℃임을 확인할 수 있었다.FIG. 6 is a DSC of the germanium boron complex, which was used as DSC-60A (Shimadzu, Japan), and measured at 500 ° C. at a rate of 10 ° C./min under a nitrogen atmosphere. As a result, it was confirmed that the crystallization temperature is 238.6 ℃.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 게르마늄 붕소 착물의 XRD를 나타낸 것이고,1 shows the XRD of the germanium boron complex prepared according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 게르마늄 붕소 착물의 전자현미경사진을 보여주는 것이고,Figure 2 shows an electron micrograph of the germanium boron complex prepared according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따라 제조된 게르마늄 붕소 착물의 고체상태 1H NMR을 나타낸 것이고,Figure 3 shows a solid state 1 H NMR of the germanium boron complex prepared according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 게르마늄 붕소 착물의 고체상태 11B NMR을 나타낸 것이고,Figure 4 shows a solid state 11 B NMR of the germanium boron complex prepared according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 게르마늄 붕소 착물의 TGA를 나타낸 것이고,5 shows the TGA of the germanium boron complex prepared according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따라 제조된 게르마늄 붕소 착물의 DSC를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the DSC of the germanium boron complex prepared according to the present invention.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090120870A KR101113748B1 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Preparation of Complex as a Hydrogen Storaging Material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090120870A KR101113748B1 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Preparation of Complex as a Hydrogen Storaging Material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110064329A KR20110064329A (en) | 2011-06-15 |
KR101113748B1 true KR101113748B1 (en) | 2012-02-27 |
Family
ID=44397787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090120870A KR101113748B1 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Preparation of Complex as a Hydrogen Storaging Material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101113748B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI589396B (en) | 2014-03-27 | 2017-07-01 | 荏原製作所股份有限公司 | Elastic membrane, substrate holding apparatus, and polishing apparatus |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060013753A1 (en) * | 2004-03-26 | 2006-01-19 | Vajo John J | Reversible hydrogen storage systems |
-
2009
- 2009-12-08 KR KR1020090120870A patent/KR101113748B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060013753A1 (en) * | 2004-03-26 | 2006-01-19 | Vajo John J | Reversible hydrogen storage systems |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110064329A (en) | 2011-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yang et al. | Recent advances in kinetic and thermodynamic regulation of magnesium hydride for hydrogen storage | |
Li et al. | Preparation of CoB/ZIF-8 supported catalyst by single step reduction and its activity in hydrogen production | |
Zhang et al. | Recent advances in improving performances of the lightweight complex hydrides Li-Mg-NH system | |
Yin et al. | Constructing a confined space in silica nanopores: an ideal platform for the formation and dispersion of cuprous sites | |
Li et al. | Attapulgite clay supported Ni nanoparticles encapsulated by porous silica: Thermally stable catalysts for ammonia decomposition to COx free hydrogen | |
Kıpçak et al. | Preparation of CoB catalysts supported on raw and Na-exchanged bentonite clays and their application in hydrogen generation from the hydrolysis of NaBH4 | |
Yen et al. | High-performance solid catalysts for H 2 generation from ammonia borane: Progress through synergetic Cu–Ni interactions | |
Zhang et al. | Remarkably improved hydrogen storage properties of nanocrystalline TiO 2-modified NaAlH 4 and evolution of Ti-containing species during dehydrogenation/hydrogenation | |
Zhou et al. | Ru–Fe nanoalloys supported on N-doped carbon as efficient catalysts for hydrogen generation from ammonia borane | |
LI et al. | Regulation of metal-support interface of Ni/CeO2 catalyst and the performance of low temperature chemical looping dry reforming of methane | |
He et al. | Globin-like mesoporous CeO 2: A CO-assisted synthesis based on carbonate hydroxide precursors and its applications in low temperature CO oxidation | |
Xiong et al. | Improvement of the hydrogen storage kinetics of NaAlH 4 with Ti-loaded high-ordered mesoporous carbons (Ti-OMCs) by melt infiltration | |
Wan et al. | Facile synthesis of a sintering-resistant zeolite confined Ni catalyst for efficient CO x-free hydrogen generation from ammonia decomposition | |
Wang et al. | Synthesis of highly active carbon-encapsulated Ni 2 P catalysts by one-step pyrolysis–phosphidation for hydrodeoxygenation of phenolic compounds | |
US7608233B1 (en) | Direct synthesis of calcium borohydride | |
Yang et al. | Enhancing the thermal dehydrogenation properties of ammonia borane (AB) by using monodisperse MnO2 hollow spheres (MHS) | |
Zhang et al. | Silica hollow nanospheres as new nanoscaffold materials to enhance hydrogen releasing from ammonia borane | |
KR101113748B1 (en) | Preparation of Complex as a Hydrogen Storaging Material | |
Cao et al. | Development and regeneration performance of LaNiO3 perovskite oxides for dry reforming of methane | |
CN111041277B (en) | Rare earth nano hydrogen storage alloy for catalyzing organic hydrogen storage liquid to absorb and discharge hydrogen and preparation method thereof | |
Lai et al. | Borohydrides as solid-state hydrogen storage materials: Past, current approaches and future perspectives | |
Tran et al. | MOF‐Templated Hierarchical Porous Hollow Core‐Shell Framework Cobalt Oxide for Enhancing Hydrogen Generation from Borohydride‐Based Hydrolysis | |
Anwar et al. | Solid-state materials for hydrogen storage | |
CN115591541A (en) | CeO doped with high-valence niobium metal ions 2 Preparation method and application thereof | |
Kıpçak et al. | Efficient and Stable Co-B Catalyst Supported on Natural Zeolite for Hydrogen Generation from Hydrolysis of Alkaline NaBH4 Solution |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150130 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151218 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161228 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |