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수소투과금속인 tantalum과 세라믹 지지체로 Y2O3-stabilized ZrO2 (YSZ)를 이용하여 cermet 수소분리막을 제조하였다. Ta/YSZ cermet 분리막은 헬륨분위기에서의 예비소결과 고진공 하에서의 본소결을 통해 제조하였으며, 소결 및 밀봉 과정에서 발생하는 불순물은 연마를 통해 제거 가능하였다. 이렇게 제조된 분리막은 tantalum의 연속상이 잘 발달된 치밀구조를 보였다. 수소 해리를 위해 팔라듐 코팅을 한 Ta/YSZ 분리막을 이용하여 200∼350°C의 범위에서 수소투과실험을 수행하였다. 300°C에서 분리막에 균열이 형성되었고 Pd 코팅층은 몇 곳이 박리되었다. XRD 결과는 tantalum이 수소와 반응하여 Ta2H가 생성되는 것을 보여주며, Ta2H에 인한 격자 팽창이 분리막의 결함을 초래하였다.
Cermet membrane was fabricated with tantalum as hydrogen-permeable metal and Y2O3-stabilized ZrO2 (YSZ) as ceramic supporter. Ta/YSZ cermet membrane was prepared through pre-sintering in He atmosphere and then main sintering under high vacuum and the impurities to originate from sintering and brazing could be removed by mechanical polishing. As-prepared membrane showed dense structure with continuous channel of tantalum. Hydrogen permeation experiment was conducted in the region of 200∼350°C using Ta/YSZ membrane coated with Pd for hydrogen dissociation. The crack in membrane was formed at 300°C and the Pd coating layer has flaked off in spots. XRD results showed that tantalum reacted with hydrogen to form Ta2H. The lattice expansion by Ta2H caused deterioration for membrane.
