| 초록 |
희토류 원소를 첨가한 BaCeO3는 중간온도 범위에서 높은 프로톤 전도도를 가지지만 고체산화물 연료전지 또는 수소 분리막 등에 실제로 적용 되기 위해서는 CO2와 H2O에 취약한 화학적 안정성을 극복해야만 한다. 본 연구에서는 BaCeO3의 프로톤 전도도와 상안정성에 미치는 다양한 3가 양이온의 첨가효과에 대하여 보고한다. Ba(Ce1-xMx)O3-δ (M = Gd, Y, Yb, In, Sc, Ga, Al, and x = 0.1, 0.15, 0.2, 0.25)분말을 고상반응법으로 합성한 후 1700oC에서 10시간 소결하여 95% 이상의 밀도를 갖는 소결체를 제조하였다. 99% 이상의 CO2와 H2O 분위기 하, 상온~1300oC에서의 상안정성을 TG(Thermogravimetry)와 DTA (Differential Thermal Analysis)로 분석하고, 상안정 테스트 전후의 미세구조 및 상 분석은 SEM(Scanning Electron Microscopy)및 XRD(X-ray Diffractometry)로, 프로톤 전도도는 99%이상의 N2, Air 분위기하, wet과 dry 조건에서 그리고 선택적으로 프로톤 전도성에 비하여 상안정성이 떨어지는 물질을 CO2 분위기 하, 상온~800oC 까지 DC 4-probe와 AC 2-probe 방법으로 측정하였다. Ba(Ce1-xMx)O3-δ의 상안정성은 첨가된 3가 양이온의 이온 반경이 증가하거나 전기음성도가 감소할수록 개선되고, 반대로 프로톤 전도도는 첨가된 3가 양이온의 이온 반경이 감소하거나 전기음성도가 증가할수록 개선되었다. 첨가된 3가 양이온의 이온 반경과 전기음성도, 그리고 프로톤 전도도 삼자 간의 상관관계에 대해 고찰한다. |
