일본산업뉴스요약

수소, 대량으로 저장 가능
금속원자에 수소원자 9개 결합

-- 토호쿠(東北) 대학 등 신 물질 합성 --
토호쿠 대학의 다카키(高木) 교수와 오리모(折茂) 교수팀은 1개의 금속원자에 9개의 수소원자가 결합한 신(新) 물질을 합성하는데 성공했다. 지금까지 수소와 결합이 불가능했던 몰리브덴(Molybdenum) 등 4종류의 금속원소가 리튬 원자의 중간역할로 수소원자와 결합했다. 대량의 수소 저장 장치인 고속으로 충ㆍ방전하는 리튬이온 배터리와 초전도 재료 등에 이용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

연구에는 양자과학기술 연구개발기구인 고(高)에너지 가속기연구기구인 토요타(豊田)중앙연구소도 합류했다. 연구 성과에 대한 자세한 내용은 영국 과학잡지인 Scientific Reports(전자판)에 게재되었다.

실험에서 사용된 원소는 몰리브덴 외에도 텅스텐(Tungsten), 니오브(Niobium), 탄탈(Tantalum)이다. 미리 제1원리계산으로 불리는 이론 계산으로 금속과 수소가 결합하는 결정 구조를 검토했다. 그 결과, 리튬을 섞으면 안정된 금속 수소화물이 만들어진다는 것이 추정되었다.

금속과 수소화리튬의 원료분말을 혼합하여 5만 기압에서 섭씨 650~750도로 가열했다. 중성자로 구조를 조사해본 결과, 금속원자에 수소원자가 9개 결합된 이온, 리튬이온, 잉여 수소이온이 혼합된 구조가 되어 있었다.

신 물질을 사용하면 대량의 수소를 저장할 수 있다. 또한 수소원자가 결합된 금속원자가 고속으로 회전하고 있다는 것이 밝혀져, 리튬이온 전해질에 사용된다면 이온이 빠르게 움직이는 고속 충방전의 배터리가 된다고 보고 있다. 또한 전자 구조를 감안했을 때, 초전도가 되기 쉽다고 추정하고 있다.

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