High-pressure compression gas currently used in hydrogen vehicles have low volume storage density, which leads to inefficiency and stability problems. Mg is a promising material for hydrogen storage due to their high gravimetric capacity and outstanding reversibility, but the limitation is in high reactivity that results in easy oxidation of Mg. This problem can be solved by rGO/Metal nanolaminate which is a solid-state hydrogen storage materials, and have hydrogen permeability allowing it to have stable hydrogen storage properties in the air. Since the charge and discharge rates of hydrogen are influenced by pressure in solid hydrogen storage materials, in this paper, using synthesized samples from a collaborative group to measure the strain induced by graphene and lay the groundwork for a study of its impact on hydrogen storage performance. It was confirmed that the nanoparticles were covered with the graphene, and there were small MgO particles of few nm and relatively large Mg particles of several tens of nm. In the hydrogenated rGO/$MgH_2$ sample, not only MgO particles, but also several tens of nm sized Mg particles were found. As a result of strain analysis using TEM, most particles showed compressive strain which contrast to tensile deformation of the XRD data. The measured data was within the margin of error, so it was hard to determine the exact direction of the strain, but the size of the particle was so large that the strain effect of the graphene was insufficient. A new material system of rGO/Pd was also explored, where Pd is also a promising hydrogen storage material due to its sponge like properties which can absorb up to 900times of hydrogen than its own volume. It is also, less prone to oxidize that results in chemical stability, and synthesis method allowed for fabrication of nanoscale particle that will further enhance the hydrogen storage performance. The effect of strain of rGO/Pd was therefore explored in its as-fabricated condition.
현재 수소자동차에 사용되는 고압 압축 가스 방법은 낮은 저장 밀도로 인해 발생하는 비효율과 안정성 문제가 있다. 반면, 마그네슘은 높은 중력 용량과 뛰어난 가역성으로 유망한 수소 저장 소재이지만, 반응성이 좋아 쉽게 산화가 된다는 한계가 있다. 이 문제는 수소만 선택적으로 투과할 수 있어, 공기 중에서도 안정적인 수소 저장 성능을 가질 수 있는 고체 상태의 수소 저장 물질인 환원그래핀/금속 나노라미네이트로 해결할 수 있다. 수소의 충전 및 방출 속도는 고체 수소 저장 물질의 압력에 영향을 받기 때문에, 본 논문에서는 협력 그룹에서 합성된 표본을 사용하여 그래핀에 의해 유발된 변형을 측정하고 수소 저장 성능에 미치는 영향을 연구하기 위한 기초를 다졌다. 실험 분석을 통해 나노 입자가 그래핀으로 덮여 있고, 수나노미터의 작은 산화마그네슘 입자와 수십 나노미터의 비교적 큰 마그네슘 입자가 있는 것으로 확인되었다. 환원그래핀/마그네슘 수소화물 시료에서는 산화마그네슘 입자 뿐만 아니라 수십 나노미터 크기의 마그네슘 입자도 발견되었다. TEM을 이용한 변형 분석 결과 대부분의 입자는 XRD의 인장 변형과 대조되는 압축 변형을 보였다. 측정된 데이터는 오차범위 안에 있기 때문에 정확한 변형 방향을 판단하기 어려웠지만, 입자의 크기가 워낙 커서 그래핀의 변형 효과가 충분하지 않았다는 것을 알 수 있었다. 새로운 시스템인 환원그래핀/팔라듐에 대한 연구도 진행되었는데, 팔라듐은 자체 부피보다 최대 900배까지 수소를 흡수할 수 있는 스펀지 같은 성능으로 인해 유망한 수소저장 물질이고, 화학적 안정성으로 인해 산화가 잘 되지 않으며, 수소 저장 성능을 더욱 높일 수 있는 나노 크기의 입자로 제조할 수 있는 물질이다. 따라서 환원그래핀/팔라듐에서의 변형 효과도 연구될 예정이다.
