고체수소저장용 나노튜브 소재의 분자동역학 해석 기반 성능 평가 (Evaluation of hydrogen storage performance of nanotube materials using molecular dynamics)

서지정보

· 발행기관 : 한국복합재료학회
· 수록지 정보 : Composites Research / 37권 / 1호 / 32 ~ 39페이지
· 저자명 : 박진우, 박형범

초록

고체수소저장은 수소 기반 경제 발전과 에너지 저장 기술 혁신의 핵심 주제로 부각되고 있다. 이러한 저장 방식은 압축 및 액화수소 저장 등 기존 방식에 비해 안전성과 저장 및 운용 효율성 측면에서 우수한 특성을 보여주고 있다. 본 연구에서는 다양한 구조적 설계 요소 별로 나노튜브 표면에서의 고체수소저장 성능을 평가하고자 한다. 본 연구는 나노튜브의 저장 메커니즘을 밝히고자 분자 역학 시뮬레이션(MD)을 도입하여 수행되었다. 본 연구의 시뮬레이션에는 다양한 직경, 다중벽 구조(MWNT), 단일벽 구조(SWNT)의 탄소나노튜브(CNT) 및 붕소-질소 나노튜브(BNNT)가 도입되어 진행되었다. 방사형 밀도 함수(RDF)를 통해 다양한 조건에서 수소의 저장 및 효과적인 방출을 분석한 결과, 반경 감소와 이중벽 구조가 고체 수소 저장을 높이는 데 기여하는 것으로 나타났다. 또한, 붕소-질소 나노튜브의 수소 저장 용량은 탄소 나노튜브에 비해 낮게 측정되었지만, 유효 수소 저장 측면에서는 탄소 나노튜브를 훨씬 능가하는 것으로 나타났다.

영어초록

Solid-state hydrogen storage is gaining prominence as a crucial subject in advancing the hydrogen-based economy and innovating energy storage technology. This storage method shows superior characteristics in terms of safety, storage, and operational efficiency compared to existing methods such as compression and liquefied hydrogen storage. In this study, we aim to evaluate the solid hydrogen storage performance on the nanotube surface by various structural design factors. This is accomplished through molecular dynamics simulations (MD) with the aim of uncovering the underlying ism. The simulation incorporates diverse carbon nanotubes (CNTs) – encompassing various diameters, multi-walled structures (MWNT), single-walled structures (SWNT), and boron-nitrogen nanotubes (BNNT). Analyzing the storage and effective release of hydrogen under different conditions via the radial density function (RDF) revealed that a reduction in radius and the implementation of a double-wall configuration contribute to heightened solid hydrogen storage. While the hydrogen storage capacity of boron-nitrogen nanotubes falls short of that of carbon nanotubes, they notably surpass carbon nanotubes in terms of effective hydrogen storage capacity.

참고자료

· 없음