국소 전기장이 수소흡착에 미치는 영향 = Study of local electric field effect on hydrogen adsorption
저자
발행사항
서울 : 성균관대학교 일반대학원, 2010
학위논문사항
학위논문(석사)-- 성균관대학교 일반대학원 : 물리ㆍ화학융합협동과정 2010. 2
발행연도
2010
작성언어
한국어
주제어
DDC
540 판사항(22)
발행국(도시)
서울
형태사항
v, 39 p. : 삽도, 챠트 ; 30 cm.
일반주기명
지도교수: 권영욱.
참고문헌 : p. 35-37.
DOI식별코드
소장기관
Hydrogen is one of the most promising alternative energy sources to the fossil fuels such as petroleum and coal that are coming to a depletion. Efficient storage of hydrogen is a very important issue in order to use hydrogen for this purpose. Many different types of porous materials have been studied as potential hydrogen adsorbents.
However, none of them have fulfilled the requirements for wide spread use of hydrogen. In all of the previous works, researchers have paid attention to the control of the inherent properties of the adsorbent materials. There has been no attempt to utilize external effect to increase the adsorbate-adsorbent interactions. In this regard, we considered the possibility of utilizing external electric fields to increase the hydrogen binding to the adsorbents.
A sample holder, which enables application of an electric field up to 100 V while pressurizing up to 400 kPa, was designed and constructed. By using this sample holder, we investigated the hydrogen uptake properties of zeolite, titania-silica nano particle and mesoporous titania with and without applied electric fields in the pressure range of 0 - 400 kPa at 77K.
We could not draw definitive conclusions because of the experimental difficulties encountered such as temperature fluctuation and small leak. Nevertheless, we reproducibly observed a pressure increase when the potential was turned off from 100 V to 0 V after the adsorption was equilibrated at 100 V and 400 kPa. These observations suggest that about 5 -10 wt% of adsorbed hydrogen is released upon turning off the potential. Therefore, we conclude that external electric fields have an effect to enhance the adsorption of hydrogen. More refined experiments and more rigorous analysis are required for better understanding of this new phenonenon.
분자의 쌍극자 모멘트는 그 분자의 polarizability 와 외부에서 가해준 전기장의곱으로 표현할 수 있다. 즉 주변 전기장의 세기가 커지면 분자의 쌍극자 모멘트가 커진다. 이러한 힘을 수소 기체를 흡착시키는데 적용할 수 있는데, 흡착제에 수소를 불어 넣어 주면서 외부 전기장을 걸어주게 되면 수소 분자와 흡착제 사이에는 반데르 발스 힘 외에 주변에서 작용하는 국소 전기장 효과를 가질 수 있게 된다. 따라서 수소 분자의 흡착에너지가 증가되기를 기대 할 수 있다. 본 연구에서는 제올라이트, 이산화티탄-이산화규소 나노 복합체, 이산화티탄 메조동공물질을 흡착제로이용하여 외부 전기장을 가해 주면서 흡착 실험을 수행하였고, 외부 전기장이 수소흡착에 영향을 끼치는 것을 확인 하였다.
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