▲ a. 켄트 폴리머와 알코올 폴리머. 우측의 사진에는 수소가 포집되어있다.(출처 : 와세다 대학).

일본연구진이 더욱 안전하고 효율적인 수소운반 소재를 개발했다.

와세다대학 이공 학술원은 지난 9월 니시데 응용화학과 교수와 연구그룹이 가볍고 가공이 용이하며 수소를 포집하고 있는 상태에서 손으로 만질 수도 있는 ‘수소운반플라스틱’을 개발했다고 밝혔다.

일본 정부가 수립한 ‘수소 사회’ 실현을 위해 수소 제조와 저장뿐만 아니라 안전한 수소의 운반이 주목 받고 있다. 하지만 현재 수소운반 방법은 고압탱크에서 액화상태로 운반하는 방법이 주류를 이루고 있어 만일의 폭발 위험에 대한 지적이 많아 보다 안전하고 효율적인 수소 운반체에 대한 개발이 요구되고 있다.

이에 연구팀은 운반체의 소재로 플라스틱 시트로 성형이 가능한 케톤 폴리머를 선택했다. 연구진은 케톤 폴리머를 물에 담가 마이너스 1.5V의 전압을 걸면 화학적인 반응에 의해 물에서 수소 이온이 받아들여져 수소가 고정된 알코올 중합체가 생성되는 것을 발견했다.

이렇게 케톤 폴리머에 수소를 고정시켜 알코올 폴리머가 되는데 80도에 가열하며 수소 가스로 방출이 된다. 연구팀은 고정된 수소의 방출과 수소의 고정 및 방출 주기가 온화한 조건에서 간편하게 가능하며 반복된 과정도 가능하다고 밝혔다.

연구진은 “케톤 폴리머에 전압을 걸어 수소를 고정하는 과정은 마이너스 1.5V 전압에서 1시간 정도면 완료가 되며 80도로 가열해 수소가 방출되면 알코올 폴리머는 케톤 폴리머로 돌아오게 된다”며 “1g 케톤 폴리머를 사용하면 약 30ml의 수소 가스 추출이 가능하다”고 밝혔다.

또한 연구진은 50시간의 사이클 시험에도 수소 고정과 발생 과정에 성능 감소가 미미 했으며 안정적인 실내온도 속 1개월 동안의 저장에도 성능저하가 없다고 이야기 했다.

케톤 폴리머는 독설 휘발성이 없으며 경량 소재로 성형성, 운반, 저장이 용이한 소재이다. 또한 실온에서 전해에 의해 수소를 고정하기위해 수소가스 원료가 필요 없으며 고온 고압도 필요 없다.

연구진은 “플라스틱으로 수소를 저장하고 있는 상태에도 손으로 만지거나, 주머니에 넣고 이동할 수 있을 정도로 가까운 거리에서 수소 저장 재료로 활용이 기대된다”고 밝혔다.

하지만 “아직 질량 수소 밀도 (1.1 wt %)이 낮은 것이 과제이며, 보다 콤팩트 한 분자 구조의 알코올, 케톤 폴리머에서 검토 중이다”라고 덧붙였다.