《자연과학부문에서는 식량문제, 에네르기문제를 비롯하여 인민경제발전과 국방력강화에서 절박하게 나서는 과학기술적문제들을 푸는데 적극 이바지하며 기초과학과 첨단과학기술부문에서 세계적인 경쟁력을 가진 연구성과들을 내놓아야 합니다.》
원유를 비롯한 화석연료자원이 제한되여있고 또 화석연료의 다량소비에 의한 환경오염이 심각한 사회적문제로 제기되고있는 오늘 자원의 제한이 없고 환경오염도 일으키지 않는 수소에네르기체계기술개발에 세계적인 관심이 집중되고있다. 수소에네르기개발에서 수소분리막반응기를 리용한 수소생산과 연료전지체계가 중시되고있다.
우리는 Pd-Ag/다공성담체로 이루어진 수소분리막을 리용하여 치밀막을 통한 원자확산과 미세기공을 통한 분자확산을 고려한 수소투과모형을 작성하고 경험규칙으로부터 얻은 수소분압지수의 물리적의미를 밝혔다.
지버트법칙에 의하면 수소기체가 Pd막 및 Pd계합금막으로 원자확산을 통해 투과할 때 수소투과량은 막량쪽 수소분압의 두제곱뿌리차에 비례한다.
즉 수소분압지수는 0.5이다.
치밀막모형에 의하면 수소분압지수는 1부터 0.5의 값을 가지는데 일부 연구자들은 Pd막의 두께가 얇아짐에 따라 률속단계가 원자확산단계로부터 분자확산단계에로 이행하여 수소분압지수가 달라진다고 보았으나 수소분압지수의 물리적의미에 대해서는 제기하지 못하였다. 한편 Pd계수소분리막의 제조과정을 놓고보면 Pd막의 두께가 얇아짐에 따라 치밀성이 파괴되며 미세기공이 생기고 그를 통한 분자확산이 동시에 진행되게 된다.
다공성막모형은 미세기공을 통한 수소투과항과 Pd막을 통한 수소투과항을 포함하고있다.
이 모형을 가지고 압력에 따르는 수소투과실험자료를 해석하면 수소투과량가운데서 미세기공을 통한 분자확산몫과 치밀막부분을 통한 원자확산몫을 계산할수 있다.
만일 막이 치밀하여 미세기공을 통한 분자확산이 일어나지 않는다면 원자확산항만 남게 되므로 수소분압지수 n=0.5로 된다. 한편 막의 치밀성이 파괴되여 미세기공이 존재하고 그것을 통한 분자확산이 원자확산보다 훨씬 우세하게 진행된다면 원자확산항을 무시할수 있으며 이때 수소분압지수 n=1로 된다.
두 확산이 동시에 진행된다면 분압지수 n이 0.5와 1사이에 놓일것이다.
결국 n은 분자확산몫과 원자확산몫에 따라 달라진다고 볼수 있다.
이 모형으로 수소분압지수의 물리적의미를 새롭게 밝히고 수소분압지수가 막두께와 무관계하며 수소투과량과 선택성의 영향을 받는다는것을 론증하였으며 수소투과량이 보다 높은 수소분리막을 개발할수 있는 리론적담보를 마련하였다.
우리는 수소분리막반응기를 개발하고 제품화하며 국제적범위에서 공동연구와 학술교류를 심화시켜나가려고 한다.
