Transition metal based catalysts including phosphorus for hydrogen generation from hydrolysis of ammonia-borane and manufacturing method thereof

본 발명은 인을 함유하는 천이금속계 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 암모니아-보레인(NH3BH3)의 가수분해(hydrolysis) 반응을 통하여 수소 발생 속도를 향상시키면서 높은 촉매 효율을 가지는 인이 첨가된 천이금속-인(P) 촉매를 전기 도금 및 무전해도금 방법으로 제조하는 데 있다. 본 발명의 천이금속-인 촉매는 루테늄(Ru) 또는 백금(Pt)과 같은 귀금속 촉매보다 높은 수소발생속도를 나타낸다. 본 발명은 암모니아-보레인의 가수분해 반응에 높은 촉매 활성도를 가지므로 백금 또는 루테늄과 같은 귀금속 촉매를 대체할 수 있고, 공정이 간편하며 기판과 촉매 입자와의 결합력이 높은 천이금속 촉매를 제공한다

Transition metal based catalysts including phosphorus for hydrogen generation from borohydrides and manufacturing method thereof

본 발명은 붕소수소화물의 수소발생을 위한 인을 포함하는 천이금속계 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 붕소수소화물의 메탄올리시스 (Methanolysis) 반응을 통한 수소발생에 관여하는 천이금속 촉매에 있어서, 천이금속 촉매에 인을 포함하도록 하여 수소 발생속도를 보다 향상시킬 수 있는 천이금속-인 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다.본 발명은 백금(Pt) 또는 루테늄(Ru)과 같은 귀금속 촉매를 대체하기 위하여, 붕소수소화물의 메탄올리시스 반응에 높은 활성도를 가지며, 공정이 간편하고 기판과 촉매 입자와의 결합력이 높은 천이금속 촉매 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다

(Transition metal based catalysts including phosphorusfor hydrogen generation from chemical hydride andmanufacturing method thereof)

본 발명은 화학적 수소화물의 수소발생을 위한 인을 포함하는 천이금속 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 화학적 수소화물의 수소발생에 관여하는 천이금속 촉매에 있어서, 천이금속 촉매에 인을 포함하도록 하여 수소발생을 보다 향상시킬 수 있는 천이금속-인 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 백금(Pt), 루테늄(Ru)과 같은 귀금속 촉매를 대체하기 위하여, 붕소수소화물을 포함한 화학적 수소화물의 가수분해반응에 높은 활성도를 가지며, 공정이 간편하고 기판과 촉매 입자와의 결합력이 높은 천이금속 촉매 및 이의 제조방법 제공을 목적으로 한다

전해도금조건이 Co 계 촉매의 미세구조 및 알칼리 NaBH4NaBH_4 용액 내에서 수소발생특성에 미치는 영향

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2007. 8, [ xiii, 148 p. ]Alkali metal borohydrides such as ＄NaBH_4＄, ＄LiBH_4＄, and ＄KBH_4＄ have received considerable attentions as excellent hydrogen storage materials. Among them, sodium borohydride (＄NaBH_4＄) provides the most economical and practical means to store and produce hydrogen. ＄NaBH_4＄ offers the high hydrogen storage density of up to 10.8 wt.% H, and produces hydrogen by the following hydrolysis and methanolysis reactions spontaneously: ＄NaBH_4＄ + ＄2H_2O＄ = ＄NaBO_2＄ + ＄4H_2＄ ＄NaBH_4＄ + ＄4CH_3OH＄ = ＄NaB(OCH_3)_4＄ + ＄4H_2＄ In addition, the overall hydrogen storage density of the ＄NaBH_4＄ methanolysis is lower than that of the hydrolysis because methanol is heavier than water, but the methanolysis of ＄NaBH_4＄ is adequate in a low temperature environment due to the low melting point of methanol, -97℃. Both reactions are strictly restrained by an addition of a base material such as NaOH, indicating that hydrogen can be stored safely in the alkaline ＄NaBH_4＄ solution at room temperature. For the hydrogen generation from the ＄NaBH_4＄ solution stabilized by NaOH, suitable catalysts such as Ru and Pt are needed to promote the hydrolysis reaction of ＄NaBH_4＄. Since the cost of such noble metal catalysts are very expensive, it is necessary to develop an economical alternative catalyst with an excellent efficiency for the hydrogen generation. Co and Co-P catalysts electrodeposited on Cu in sulfate based bath without or with an addition of ＄H_2PO_2^-＄ ions were developed for the hydrogen generation from alkaline ＄NaBH_4＄ aqueous solution. The microstructures of Co and Co-P catalysts and their hydrogen generation characteristics were analyzed as a function of cathodic current density and electrodeposition time. An amorphous Co-P electrodeposit with micro-cracks was formed in the sulfate based solution containing ＄H_2PO_2^-＄ ions. It was found that the amorphous Co-P catalyst formed at 0.01 A/㎠ for 1080 s showed the hydrogen generation rate of 954 ml/min.g-catalyst in 1 wt.%...한국과학기술원 : 신소재공학과

Alloy design of Al alloys and their production method for fast hydrogen generation from hydrolysis reaction in alkaline water

본 발명은 알칼리 물에서 알루미늄에 의한 가수분해 반응으로부터 수소를 고속으로 생산하기 위하여 알루미늄에 전기화학적 귀한(noble) 원소를 첨가한 새로운 알루미늄 합금 설계 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 알루미늄에 전기화학적으로 귀한 원소를 첨가하여 귀한 원소가 입계에 편석하거나 귀한 원소를 포함하는 전기화학적으로 귀한(noble) 상이 입계에 석출하도록 합금설계 및 제조함으로써 알칼리 물에 침지하면 알루미늄과 입계에 석출한 귀한 원소 혹은 귀한 상간의 갈바닉 부식과 입계부식이 동시에 일어나 수소 발생 속도를 획기적으로 높이는 알루미늄 합금의 설계 및 제조에 관한 것이다. 또한 알루미늄에 첨가하는 전기화학적으로 귀한 원소는 Fe, Cu, Ni, Co 또는 Sn로서 알루미늄 합금을 용해, 주조, 압연, 열처리하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 합금의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 수소생산은 경제적이며 안전하고 연료전지 수소 에너지원으로 자동차 동력원, 휴대용 전자기기용의 동력원 및 가정용 전기의 동력원으로 사용가능하다