일반기술

수소저장용 고기공도 활성탄과 이의 제조방법

*원리 및 구성본 발명은 수소저장용 고기공도 활성탄과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 탄화물 원료 대신에 견과각을 불활성 분위기 하에서 칼륨화합물에 의해 특정의 조건에서 탈수 및 활성화 반응을 수행하면, 비표면적 등의 기공도가 증가하고, 흡착과 탈착 공정 수행이 용이하여 수소의 반복적 흡착저장이 용이하며, 특히 수소흡착용량은 월등하게 향상되어 수소자동차, 연료전지 등의 실용화 촉진에 유용한 수소저장용 고기공도 활성탄과 이의 제조방법에 관한 것이다.*배경활성탄은 일반적으로 환경 기능성 소재로서, 고 비표면적 및 기공구조의 발달에 따른 흡착능력 및 흡착속도가 우수하여, 그 사용목적에 따라 기상에서 가스분리, 제거 및 탈취, 액상에서의 유기용제 및 중금속 회수, 정제 농축 및 탈색을 위한 흡착 필터, 촉매 및 촉매용 담체 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 현재 널리 사용되고 있는 활성탄은 주로 야자각, 톱밥, 석탄 등을 원료로 하여 제조되고 있으며, 최근에는 왕겨, 볏집 등과 같은 농업 부산물을 사용하거나 페타이어나 커피 폐기물과 같은 폐자원을 사용한 활성탄의 제조방법에 관하 기술들이 다수 보고되고 있다.*제조방법 상의 특징본 발명은 견과각과 칼륨화합물을 1:2~5 중량비로 혼합 및 분쇄하는 1단계; 상기 혼합 및 분쇄된 혼합물을 350~450 ℃에서 탈수 반응시키는 2단계; 상기 탈수 반응된 혼합물을 700~900℃에서 화학 활성화하는 3단계; 및 상기 활성화된 생성물을 냉각, 세척 및 건조하는 4단계를 포함하여 이루어진 수소저장용 고기공도 활성탄의 제조방법에 그 특징이 있다.*종래기술종래에 상용화되고 있는 활성탄은 반탄화물 또는 탄화물 등의 탄화질 원료를 활성화하여 제조된 것으로, 활성화 조건에 따라 기공도 및 비 표면적에 많은 차이를 가진다. 그러나, 고기공도 활성탄을 제조하였더라도 공업적으로 절실히 요구되고 있는 수소에 대한 흡착용량은 한계가 있으며, 또한 화학흡착된 수소의 탈착이 어려워 반복 흡착 사용이 여의치 않아 수소저장용으로는 한계가 있었다.*특징 및 장점1)비 가열원료를 탄화시키면 산소, 수소, 질소 등은 휘발성 기체로 제거되고 잔존탄소는 무정형 상태로 가교된 평평한 방향족 판들의 더미가 되면서 화학 활성화제와의 반응성이 감소된다는 것에 착안하여 특정의 비탄화물인 견과각을 원료로 하여 특정의 조건에서 화학적으로 활성화 시키므로서 기공도 및 수소흡착용량을 월등히 향상시킴.2)기존 화학흡착에 비해 흡착과 탈착 공정 수행이 자유로워 수소의 반복적 흡착 저장이 가능.3)견과각을 칼륨화합물계 활성화제로 활성화시켜, 기존 활성탄 보다 높은 수소저장용량을 지닌 고기공도 활성탄을 제공 하므로서 수소자동차, 연료전지 등의 실용화를 촉진시키고 수소이송효율을 높일 수 있음.4)궁극적으로는 환경오염감소 및 수소경제체제에 대비할 수 있는 효과.