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고상반응법을 이용하여 SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 1250°C 에서 소결하여 치밀한 세라믹 분리막을 제조하였다. XRD 분석을 통해 단일상의 페롭스카이트 구조를 확인하였다. 산소 분압 이 0.21 atm, 측정 온도가 800~950°C인 조건하에서 산소투과를 분석한 결과 온도가 증가할수록 산소투과량은 증가하였고, 950°C에서 1.839 mL/min⋅cm2로 최대값을 나타내었다. 니오븀(Nb)을 포함한 세라믹 분리막의 상안정성 및 이산화탄소 내성을 확인하기 위하여 900°C에서 이산화탄소가 500 ppm이 포함된 혼합공기를 이용하여 장기투과 실험을 수행하였다. 이산화탄소에 노출된 SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ의 상안정성은 XRD와 TG로 분석하였다. 분석 결과, 이산화탄소에 노출된 SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ 조 성의 경우 약 8%의 SrCO3가 생성되었으나, 이 수준의 SrCO3 생성량은 분리막의 산소투과도에 큰 영향을 주지 않는 것을 확 인하였다.
SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ oxide was synthesized by solid state reaction method. Dense ceramic membrane was prepared using as-prepared powder by pressing and sintering at 1250°C. XRD result of membrane showed single perovskite structure. The oxygen permeability were measured under 0.21 atm of oxygen partial pressure ( ) and between 800 and 950°C. The oxygen permeation flux of SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ membrane was increased with the increasing temperature. The maximum oxygen permeation flux was 1.839 mL/min⋅cm2 at 950°C. Long period permeability experiment was carried out to confirm the phase stability and CO2-tolerance of membrane containing Nb in the condition of air with CO2 (500 ppm) as feed stream at 900°C. The phase stability and CO2-tolerance of SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ were investigated by XRD and TG analysis. The result of SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ which exposed carbon dioxide for 100 hours indicated 8wt% of SrCO3. But it was known that the level of SrCO3 production dose not have a significant effect on oxygen permeability.
2. 실 험
2.1. 분말합성 및 분리막 제조
2.2. 산소투과 특성
2.3. 이산화탄소 분위기에서의 상안정성 실험
3. 결과 및 고찰
3.1. 분말과 분리막의 특성
3.2. 산소투과 특성
3.3. 안정성 평가 및 장기 테스트
4. 결 론
감 사
Reference
