효율적인 수소 저장 물질은 수많은 연구자들이 수 십년동안 찾아 왔음에도 불구하고 아직까지 가장 어려운 도전과제로 남아 있다. 이 문제를 풀기 위해서는 현재 알려진 저장 물질보다 성능면에서 훨씬 증가된 물질이 필요하다. 무수 하이드라진 (H2NNH2)은 상온에서 액체이며 수소 함량이 12.5%로 높다. 아르곤과 같은 가스에서 하이드라진의 반응에 관한 최근 연구는 하이드라진이 완전한 분해와 불완전한 분해의 두가지 방법으로 분해 될 수 있음을 보여 주고 있다. 반응 경로는 사용된 촉매와 반응 조건에 의존한다.
그러나 무수 하이드라진 (>98%)은 금속 촉매에 노출되면 폭발성이 있어 안전하게 적용하기 어렵다. 하이드라진 monohydrate, H2NNH2 H2O는 수소 함량, 7.9 wt %를 보유하고 있어 훨씬 안전하다. 그러므로 hydrous 하이드라진은 저장과 운반을 위한 수소 운반체로서 전망이 있다.
이것은 쉬운 재충전과 같은 뚜렷한 장점이 있고 재충전을 위한 현재 액체연료의 인프라를 이용가능 하며 재활용이 요구되지 않는 단지 질소만 생성한다. 이런 면에서 Hydrous 하이드라진으로부터 수소의 발생을 위한 효율적이고 선택적인 촉매를 개발하는 것은 아주 중요하다.
일본의 Qiang Xu 연구팀은 Rh 나노입자 (NPs)가 대기 조건하에서 hydrous 하이드라진이 수소로 쉽게 분해될 수 있도록 활성적이며 선택적인 촉매로 작용하는 것을 미국화학회지 7월 7일자 인터넷 속보로 발표하였다.
Rh NPs는 수용성 rhodium(III) nitrate (0.1 M)과 sodium borohydride (0.125 M)용액을 섞음으로써 검은 현탁액으로 빠르게 변했다. 용액으로부터 가스 분출이 있은 후 하이드라진 monohydrate (1:10 Rh/N2H4 몰비)가 도입되었고 180 분안에 1.5 당량의 가스가 방출되었다 [그림 1]. 이것은 질량분석기로 수소와 질소로 판명되었다 [그림 2].
이와 같이 연구팀은 Rh(0) NP가 수용액과 대기 조건에서 수소와 질소 가스를 발생하는 hydrous 하이드라진을 분해하는 높은 활성의 촉매로 작용함을 발견하였다. 촉매능과 선택성이 촉매에 매우 의존하는 사실은 연구팀으로 하여금 이 시시템의 더 효과적이고 선택적인 촉매를 찾도록 만들었다. 이 결과는 수소 저장 시스템의 새로운 기대를 제공하여 촉매 능과 선택성을 개선이 진행될 것이다.
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