초록 ▼

11. 초록
Dual-phase 산소 분리막 (fluorite-perovskite복합체)은 높은 산소 투과율과 산성 또는 환원성 분위기에서 화학적으로 안정해야 한다. 따라서 산성 또는 환원 분위기에 매우 불안정한 perovskite 물질의 적정 최소량을 연구하고, 높은 산소투과율을 위해 표면에서의 oxygen exchange 반응을 높일 수 있는 코팅층(active layer) 조성과 분리막의 두께조절을 통한 임계구간을 연구하고자 한다. 분리막에서 산소 투과도를 향상시키기 위해서는 표면 산소 교환 반응을 이해하는 것이 필수적이

11. 초록
Dual-phase 산소 분리막 (fluorite-perovskite복합체)은 높은 산소 투과율과 산성 또는 환원성 분위기에서 화학적으로 안정해야 한다. 따라서 산성 또는 환원 분위기에 매우 불안정한 perovskite 물질의 적정 최소량을 연구하고, 높은 산소투과율을 위해 표면에서의 oxygen exchange 반응을 높일 수 있는 코팅층(active layer) 조성과 분리막의 두께조절을 통한 임계구간을 연구하고자 한다. 분리막에서 산소 투과도를 향상시키기 위해서는 표면 산소 교환 반응을 이해하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 Ce_0.9Gd_0.1O₂−_δ(GDC)/ La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃-_δ(LSCF) 복합체 분리막의 코팅층 및 두께에 따른 산소 투과도를 분석하여 전체 산소 분리 특성에 표면 산소 교환 반응이 미치는 영향에 대해서 연구하고자 한다. 또한 본 연구에서는 저가 산소생산 기술로써 산소 선택성 Ba계 흡착제를 개발하였고, 이에 대한 산소 생산 연속공정 평가를 수행하였다. Ba계 흡착제의 흡착량 및 진공탈착 압력 등의 물성을 제어하기 위해 2차년도에서는 다양한 첨가제 금속과 다양한 방법의 합성법을 도입하여 흡착제와 흡착성능과의 관계를 체계적으로 규명하고자 하였다.

Abstract ▼

11. ABSTRACT
The research of this project includes developing ceramic materials for high oxygen flux and high chemical stability for dual-phase (fluorite-perovskite) oxygen transport membrane (OTM). Therefore, optimum composition ratio of perovskite materials for chemical stability in oxygen tran

11. ABSTRACT
The research of this project includes developing ceramic materials for high oxygen flux and high chemical stability for dual-phase (fluorite-perovskite) oxygen transport membrane (OTM). Therefore, optimum composition ratio of perovskite materials for chemical stability in oxygen transport membrane and the effects of active layer on the oxygen permeability have been be studied. The oxygen permeability of a dual-phase membrane, Ce_0.9Gd_0.1O₂−_δ(GDC)/La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O₃-_δ(LSCF) composition, has been systematically investigated with varying coating material sand membrane thickness to gain a detailed under standing of the oxygen transport properties in the fluorite/perovskite composites. In this study, we also developed oxygen-selective adsorbent with high sorption capacity and easy regeneration capability at low vacuum pressure. We tried to develop scale-up process of synthesis of the adsorbent and optimize the amount of Mg binder.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 15
• 목차 ... 19
• 그림목차 ... 22
• 표목차 ... 26
• 고투과 산소분리막 및 컴팩트 모듈화 기술 개발 ... 27
• 제 1 장 서 론 ... 29
• 제 2 장 문헌조사 ... 31
• 제 1 절 혼합전도성 세라믹 멤브레인 ... 31
• 제 2 절 형석구조(Fluorite structure) 산소 분리막 소재 ... 33
• 제 3 절 Perovskite 분리막 소재 ... 34
• 제 3 장 고투과 복합체 산소 분리막 개발 ... 36
• 제 1 절 복합체 산소 분리막 연구동향 및 실험 방법 ... 36
• 1. 복합체 산소 분리막 연구동향 ... 36
• 2. Tape casing을 이용한 복합체 분리막 제작 ... 38
• 3. 전기화학적 특성 및 산소투과도 측정 ... 41
• 제 2 절 결과 및 토의 ... 43
• 1. LSCF-GDC 복합체 산소분리막 미세구조 ... 43
• 2. LSCF-GDC 복합체 산소분리막의 전기전도도와 Percolation 특성 ... 46
• 3. LSCF-GDC 복합체 산소분리막의 산소투과 특성 ... 50
• 제 4 장 산소 분리막 지지체의 기계적 강도 연구 ... 53
• 제 1 절 실험방법 ... 53
• 1. NiO 를 이용한 다공성 YSZ 지지체 제조 ... 53
• 2. 기계적 강도 ... 55
• 제 2 절 결과 및 토의 ... 55
• 1. 다공성 지지체의 미세구조 ... 55
• 2. 다공성 지지체의 기공율 및 밀도 ... 57
• 3. 다공성 지지체의 기계적 강도 ... 58
• 제 5 장 복합체 분리막에서의 산소 표면 교환 반응 연구 ... 63
• 제 1 절 실험방법 ... 63
• 1. 분리막 제작 ... 63
• 2. 산소투과도 측정 ... 63
• 3. 전기전도도 특성 분석 ... 64
• 제 2 절 결과 및 토의 ... 64
• 1. XRD 회절분석 ... 64
• 2. 분리막의 특성 및 산소투과도 ... 65
• 제 6 장 산소 제조용 중공사막 개발 ... 74
• 제 1 절 분리막 소재 제조 ... 74
• 1. 페롭스카이트 분말 합성 ... 74
• 2. 합성 분말 특성 분석 ... 76
• 제 2 절 중공사 분리막 제조 및 특성 ... 79
• 1. 중공사 분리막 제조 및 특성 분석 ... 79
• 2. 코팅층 개발 및 고온 반응 특성 ... 84
• 제 3 절 중공사 분리막 모듈 개발 ... 90
• 1. 중공사 분리막 cap material 개발 ... 90
• 제 7 장 결 론 ... 91
• 산소 선택성 흡착제를 이용한 고효율 산소 생산기술 개발 ... 93
• 제 1 장 서 론 ... 95
• 제 2 장 국내외 기술개발 동향 ... 101
• 제 1 절 국외 기술개발 동향 ... 101
• 제 2 절 국내 기술개발 현황 ... 103
• 제 3 장 산소 흡착제 제조 및 흡착성능 평가 ... 105
• 제 1 절 산소 흡착제의 합성 ... 105
• 1. BaO계 산소 흡착제의 제조 ... 105
• 2. 연속공정용 흡착제 펠렛 제조 ... 116
• 제 2 절 산소 흡착제의 흡착성능 평가 ... 120
• 1. 등온 산소 흡착평형 ... 120
• 2. 흡탈착 속도 및 안정성 평가 ... 125
• 3. 흡착제 물성 ... 127
• 제 4 장 산소 생산공정 평가 ... 133
• 제 1 절 산소 흡탈착 파과실험 ... 133
• 1. 실험 장치 및 방법 ... 133
• 2. 결과 및 고찰 ... 134
• 제 2 절 산소 생산 연속장치 평가 ... 136
• 1. 실험 장치 및 방법 ... 136
• 2. 결과 및 고찰 ... 138
• 제 5 장 결 론 ... 142
• 참고문헌 ... 143
• 서지정보양식 ... 145
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 146
• 끝페이지 ... 147