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인산염 유리를 이용한 프로톤 전도 재료

전문가 제언: ○ 연료전지, 센서, 프로톤 펌프, 커패시터 등의 전기화학 디바이스용 전해질을 위한 프로톤 전도성 물질에 대한 관심이 높아지고 있다. 유기계 재료는 상품화된 것도 있으며, 무기계는 화학적, 기계적으로 안정할 것으로 기대되므로 이에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.

– 특히 세라믹은 여러 종류 물질에 대하여 연구가 발표되었다. 그 중에서도 유리의 경우 이온 전도성에 대하여서는 많이 알려졌으며, 알칼리금속을 함유하는 산화물 유리 이온 전도체이고 알칼리 이온의 농도가 증가함에 따라 전기전도도가 증가한다는 것은 잘 알려져 있다.

○ 원래부터 인산산화물은 유리 구성 산화물 중 유리 형성 산화물로 특수 용도의 유리 제조에 이용되어 왔다. 인산염 유리는 인산기를 가지고 있어 수분의 존재 하에서 프로톤이 용이하게 이동하는 것으로 알려졌다. 그러나 인산 유리는 화학적으로 안정하지 못하여 유리조성 설계에 주의하여야 한다.

○ 인산염 유리 제조 시에 Mg, Ca, Zn 등의 이온을 함유한 유리를 통상의 용융법으로 제조하고 이를 분쇄하여 물을 가하고 일정 시간이 지나면 겔 상태의 물질이 되며 이 겔이 프로톤 전도성을 나타낸다. 이러한 연구는 인산염에 안티몬 등 다른 성분을 함유시킨 유리조성의 전도성 인산염 유리가 발표되고 있다.

○ 오래 전부터 인산 유리는 여러 가지 특수 용도로 이용이 되어 매우 흥미있는 재료이며 최근에 이온 전도성이나, 프로톤 전도성 재료로 연구가 되고 있다. 특히 유리는 조성을 용이하게 변경할 수 있어 용도와 사용 형태 개발에 유리한 점이 있다. 전도성 재료 개발에 관심이 많은 연구자들과 유리 전문가의 관심이 있기를 기대한다.

저자: Toshihiro Kasuga
자료유형: 학술정보