호상철광상 수열반응을 이용한 자연수소 발생 메커니즘에 관한 선행연구 = A Preliminary Study on Natural Hydrogen Generation Mechanisms Through Hydrothermal Reactions of Banded Iron Formations

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 중국 우강지역 신시생대 호상철광상을 대상으로 철함유 광물의 수열 산화 반응을 통한수소 생성 잠재력을 규명하였다. 자철석과 철 규산염 광물이 혼재된 호상철광상 시료와 고순도 괴상 자철석을 대상으로 오토클레이브 수열 반응 실험(150°C/30일, 230°C/22일)을 수행하였다. 실험 결과, 모든 시료에서 수소 생성이 확인되었으며 온도 상승에 따라 생성량이 증가하였다. 특히고순도 자철석 시료는 230°C 조건에서 약 335 ppm의 수소를 생성하였으며, XRD 분석 결과 자철석이 적철석으로 전이되는 산화반응과 정량적으로 상관관계가 있음을 확인하였다. 또한, 자철석함량이 낮은 시료에서도 유의미한 양의 수소가 검출되었다. 본 연구는 호상철광상이 높은 수소 생성 잠재성을 지님을 실험적으로 확인하였으며, 자철석 함량과 반응 온도가 수소 생성 효율을 제어하는 핵심 인자임을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we investigated the potential for hydrogen generation via the hydrothermal oxidation of ferrous iron minerals in the Neoarchean Banded Iron Formation (BIF) of the Wugang region, China.
Hydrothermal experiments were conducted in autoclaves, at 150°C (30 days) and 230°C (22 days), using BIF samples containing a mixture of magnetite and iron silicates. The results confirmed H2 generation in all samples, with quantities increasing with temperature. The high-purity magnetite sample yielded approximately 335 ppm of H2 at 230°C. X-ray diffraction analysis revealed a quantitative correlation between hydrogen production and the oxidation reaction transforming magnetite to hematite. Furthermore, H2 generation was detected even in samples with low magnetite content, suggesting a potential contribution from coexisting iron silicate minerals. This study experimentally demonstrates that BIFs serve as a potential source of geologic hydrogen and identifies magnetite content and temperature as key factors controlling generation efficiency.