다낭: 학생들이 수소 저장 장치를 개발하다

다낭의 학생 그룹은 금속 수소화물 소재와 가열 기술을 사용하여 수소 충전 및 방전 과정을 수행하여 20g 이상의 기체 수소를 저장할 수 있는 장치를 만들었습니다.

이 연구는 2023년 10월부터 다낭대학교 기술교육대학 기계공학부 자동차 정비학과의 Vo Du Dinh, Le Anh Van, Lam Dao Nhon, Nguyen Hung Tam, Mai Duc Hung이 수행했습니다. 이 제품은 에너지 관리 시스템 및 친환경 교통에 적용되는 고체 수소 에너지 저장 기술을 목표로 합니다.

이 제품은 수소 탱크와 보조 부품, 지능형 제어 시스템이라는 두 가지 주요 부분으로 설계되었습니다. 이 탱크의 작동 원리는 탱크 내의 마그네슘 금속과 수소가 반응하여 수소화마그네슘(MgH₂) 화합물을 생성하는 데 기반합니다. 250~350°C로 가열하면 1bar 이상의 압력 조건에서 수소 충전이 발생합니다. 반대로, 수소 방출은 1bar 이하의 압력에서 발생합니다.

온도와 압력을 모니터링하고 제어하는 마이크로컨트롤러와 센서를 포함한 스마트 시스템을 갖추고 있습니다. 이를 통해 수소 저장 화합물의 상 전이 동안 시스템의 효율적이고 안전한 작동이 보장됩니다.

팀 리더인 보 두 딘에 따르면, 현재 압축 가스, 액화 가스, 고체의 세 가지 형태의 수소 저장 기술이 있다고 합니다. 압축 가스 형태의 수소는 350~700bar(5,000~10,000psi)의 고압 탱크에 저장됩니다. 액체 상태의 수소는 -253°C까지 냉각되어 액체 상태가 된 후, 단열 탱크에 저장됩니다. 고체 형태의 수소는 금속 수소화물 화합물이나 금속 유기 골격(MOF), 탄소 나노튜브와 같은 다른 흡수성 물질에 저장됩니다.

딘에 따르면, 각 보관 방법에는 장단점이 서로 다릅니다. 따라서 기술 선택은 운송, 정적 저장, 모바일 애플리케이션 등 사용 목적에 따라 달라지며 비용, 성능, 안전 요소 등을 고려해야 합니다.

평가팀은 수소 저장 분야의 과제는 안전성과 성능을 보장하기 위해 복잡하고 비용이 많이 드는 기술이 필요하다고 밝혔습니다. 지원 인프라가 부족하고 경제적 효율성이 낮기 때문에 이는 깨끗한 에너지원으로서 수소의 광범위한 적용을 방해하는 주요 장애물입니다.

그룹의 연구에서, 멤버들은 이 기술이 안전하고 화재나 폭발을 일으킬 가능성이 낮기 때문에 견고한 수소 저장 장치를 만들고자 합니다. 이 기술은 가스나 액화가스 저장에 필요한 극도로 높은 압력이나 극도로 낮은 온도가 필요하지 않기 때문에 보관이 더 쉽습니다.

이론적으로 이 팀의 제품은 물질을 저장할 수 있으며, 반응 후 최대 20.74g의 기체 수소를 생산할 것입니다. 딘에 따르면, 이는 연구 시설의 제한과 전문 장비의 부족으로 인해 추정된 수치이며, 실제 규모는 아직 결정되지 않았다고 합니다.

베트남 압력 용기에 대한 표준 및 규정에 따른 전문 탱크 설계 팀. 기기 작동 중 예상치 못한 문제가 발생하면 간접 가열 시스템이 모든 열원을 끄고 정상 상태로 돌아가 안전을 보장합니다.

다낭대학교 기술교육대학 기계공학부 강사인 부이 반 훙 박사는 연구팀의 연구가 수소를 흡수하고 방출할 수 있는 적합한 저장 물질을 찾는 단계에 있을 뿐이라고 평가했습니다. 또한 연구팀은 이 연료의 저장 용량과 조건을 시뮬레이션하기 위한 시뮬레이션 모델도 구축했습니다.

그는 그룹 제품의 수소 질량이 약 20g, 즉 약 0.66kWh로 매우 낮다고 평가했습니다. 이러한 전력 수준은 소형 장치나 실험에 적합하지만, 자동차나 산업 장비와 같은 이동 수단을 장시간 작동시키기에는 충분하지 않습니다.

수소 저장량을 늘리기 위해, 헝 박사는 연구진이 재료의 질량을 너무 많이 늘리지 않으면서도 더 많은 수소를 흡수할 수 있는 합금이나 재료를 찾아야 한다고 제안했습니다. 그러나 수소 저장 밀도가 높은 일부 물질은 충전과 방전 사이의 상전이가 일어나기 어렵게 만드는 조건과 환경이 필요합니다. 그는 이번 연구를 바탕으로 연구팀은 가까운 미래에 상변화가 어려운 소재에 대한 추가 테스트를 실시해야 한다고 말했다.

지적 재산권 및 혁신에 따르면

출처: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/da-nang-sinh-vien-tao-ra-thiet-bi-luu-tru-hydrogen/20241022085643255