ISSN : 1225-0112(Print)
ISSN : 2288-4505(Online)
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Research Papers : Preparation and Oxygen Permeation Properties of La(0.7)Sr(0.3)Co(0.2)Fe(0.8)O(3-δ) Membrane
Abstract
La0.7Sr0.3Co0.2Fe0.8O3-δ oxide was synthesized by a citrate method and a typical dense membrane of perovskite oxide has been prepared using as-prepared powder by pressing and sintering at 1300 ℃. Precursor of La0.7Sr0.3Co0.2Fe0.8O3-δ prepared by citrate method was investigated by TGA and XRD. Metal-citrate complex in precursor was decomposed into perovskite oxide in the temperature range of 260∼410 ℃ but XRD results showed SrCO3 existed as impurity at less than 900 ℃. Electrical conductivity of membrane increased with increasing temperature but then decreased over 700 ℃ in air atmosphere (Po2 = 0.2 atm) and 600 ℃ in He atmosphere (Po2 = 0.01 atm) respectively due to oxygen loss from the crystal lattice. The oxygen permeation flux increased with increasing temperature and maximum oxygen permeation flux of La0.7Sr0.3Co0.2Fe0.8O3-δ membrane with 1.6 mm thickness was about 0.31 cm3/cm2⋅min at 950 ℃. The activation energy for oxygen permeation was 88.4 kJ/mol in the temperature range of 750∼950 ℃. Perovskite structure of membrane was not changed after permeation test of 40 h and the membrane was stable without secondary phase change with 0.3 mol Sr addition.
연구논문 : La(0.7)Sr(0.3)Co(0.2)Fe(0.8)O(3-δ) 분리막의 제조 및 산소투과 특성
초록
구연산법을 이용하여 La0.7Sr0.3Co0.2Fe0.8O3-δ 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 1300 ℃에서 소결하여 치밀한 페롭스카이트 분리막을 제조하였다. 구연산법으로 제조한 La0.7Sr0.3Co0.2Fe0.8O3-δ의 전구물질은 TGA와 XRD로 분석하였다. 260∼410 ℃ 온도 영역에서 전구물질의 금속‐구연산 복합체가 분해되며 페롭스카이트 산화물이 얻어지나 XRD 분석결과 900 ℃ 이하에서는 SrCO3가 불순물로 존재하였다. 분리막의 전기전도도는 온도가 증가함에 따라 증가하다. 결정격자의 산소 손실로 인해 공기분위기에서는 700 ℃ (Po2 = 0.2 atm)부터, 헬륨분위기에서는 600 ℃ (Po2 = 0.01 atm) 부터 각각 감소하였다. 산소투과량은 온도가 증가할수록 증가하였고, 두께 1.6 mm의 La0.7Sr0.3Co0.2Fe0.8O3‐δ 분리막은 950 ℃에서 0.31 cm3/cm2⋅min의 최대 투과도를 보였다. 산소투과에 대한 활성화 에너지는 750∼950 ℃ 온도 영역에서 88.4 kJ/mol이었다. 40 h의 투과실험 후에 분리막의 페롭스카이트 결정 구조는 변하지 않았으며 0.3 mol Sr doping 시 2차상이 생성되지 않고 안정하였다.