효율적인 수소 저장을 위해 티타늄 혹은 다른 전이 금속이 부착된 탄소 나노튜브는 

보다 많은 수의 수소 분자를 붙잡아 둘 수 있다고 새로운 양자 계산과 컴퓨터 모델

은 제시한다. 이는 가솔린에 대한 비오염 대안으로써의 연료전지 개발을 위한 장기

적 노력의 주요 사항이다.

 

국립표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology) 이론학자 

Taner Yildirim와 터키 빌켄트 대학교(Bilkent University) 물리학자 Salim Ciraci는 

Physical Review Letters지 온라인 판에 예기치 못한 발견에 대한 보고를 하였다.

 

양자물리 이론을 이용하여 연구진은 티타늄으로 변형된 단일벽 탄소 나노튜브 무게

의 8%에 해당하는 수소가 축적될 수 있다고 예측하였다. 이는 자원부(Department 

of Energy) 및 ‘빅3’ 자동차회사가 포함된 자동차 연구소 동맹체제(FreedomCar 

Research Partnership)에 의해 설립된 최저 6%의 저장 능력 요구조건의 1/3 정도 

우수한 값이다.

 

중요한 것은 하나의 티타늄 원자에 연결된 네 개의 수소 분자(각각 두 개의 원자)는 

가열되었을 때 즉각적으로 소실된다는 점이다. 이러한 가역적 탈착은 실제 수소 저

장에 필요한 또 다른 요구사항이다.

 

겉보기에 육각형 철장의 실린더를 닮은 소위 단일벽 탄소 나노튜브는 수소 저장을 

위한 몇몇 후보물질 중의 하나이다. 하지만 6%에 도달하는 것은 용이치 않았다. 육

각형으로 정렬된 탄소 원자의 중심 위에 하나의 티타늄 원자를 위치시킴으로써 위

의 난제를 해결하였다.

 

연구진은 물질의 전자 구조 계산법으로 얻어진 새로운 결과에 놀라움을 금치 못했

다. 탄소, 티타늄 및 수소간의 상호작용은 특별한 인력을 발생시키는 것처럼 보였

다. 결론은 네 개의 수소 원자가 적절한 강도의 화학 결합에 의해 하나의 티타늄 원

자 끝을 자른다는 것이다. 기하 배치내의 몇몇 힘들이 수소의 가역적 결합에 기여한

다고 Yildirim은 말한다.

 

발견은 고성능 저장 및 촉매 물질을 위한 새로운 나노구조 제조법의 제안이라고 연

구진은 말했다. 연구는 자원부 및 국립과학재단(National Science Foundation)에 

의해 재정 지원되었다.

 

원문 정보: T. Yildirim and S. Ciraci, "Titanium-Decorated Carbon Nanotubes 

as a Potential High-Capacity Hydrogen Storage Medium", Phys. Rev. Lett. 94, 

p. 175501 (2005).

 

 

[그림 설명]

컴퓨터 모델은 티타늄 원자(진청색)가 단일 벽 탄소 나노튜브(연한 청색)의 중심 위

에 부착될 수 있다는 것을 보여준다. NIST 연구진에 의한 양자 계산 및 모델링은 각

각의 티타늄 원자가 네 개의 수소(적색) 분자와 결합할 수 있다는 것과 미래 자동차

용 연료전지가 가능하다는 것을 증명한다.

 

출처: NIST

 

  정보출처   http://www.physorg.com/news3983.html  

  원문언어   영어 

  출판날짜   2005년 05월 04일 

  국      가   미국 

  주제분야   화학-기타(C50) 

  원본파일  http://techtrend.kisti.re.kr/down.jsp?

gubun=trend&down_url=/upload/attssa/Metal-Decorated Nanotubes.doc