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세륨을 이용한 기능성 디바이스

전문가 제언: ○ 세륨과 같은 희토류 금속은 화학적으로 안정하며, 오래전부터 금속공업, 유리공업 등에 사용되어 왔다. 최근에는 형광체, 특수 자성체, 촉매제, 초전도체 등 첨단산업의 기능성 재료로 응용 영역이 확대 되고 있다.

○ 특히 세륨은 희토류 원소 중 지각에 함유량이 가장 높고, 실제 사용되는 양도 가장 많다. 그간 세륨과 그 산화물은 주로 연마제로 많이 이용되어 왔으나, 최근에는 촉매용, 반도체용, 고체산화물 연료전지, 초전도재료 등의 첨단산업으로 응용이 높아지고 있다.

○ 여기에서는 주로 기능성 재료로 많이 연구가 되고 있으며, 사용 확대가 기대되는 고체연료전지, 디젤자동차용 촉매장치용, CO 가스센서 등의 진행 사항과 연구 내용에 대하여 설명하고 있다.

○ 고체산화물 연료전지는 고온에서 작동되기 때문에 전력변환 효율이 높고 백금과 같은 고가의 귀금속이 필요 없다. 이중 중온용 단실형 고체산화물 연료전지에 산화세륨의 전해질 응용이 활발하게 진행되고 있다. 여기에 SDC(Samaria-Doped Ceria)가 주로 이용되며, 이를 응용한 여러 형태의 고체산화물 연료전지가 발표되고 있다.

○ 디젤 자동차는 일반적인 삼원촉매장치 이외에 NOx를 줄이기 위한 별도의 촉매장치가 필요하다. 최근 벤츠사는 NOx 절감을 위한 기술로서 요소(Urea)를 물과 섞어 배출가스에 분사하여 촉매에 의해 NOx가 물과 질소로 변환되는 장치를 개발하였다. 이 문헌에서도 자동차용 촉매 재료로 DSC를 검토하여 중온에서 좋은 성과를 기대하고 있다.

○ 산화세륨을 이용한 각종 디바이스의 응용 중에서 중온용 고체산화물 연료전지의 전해질과 배기가스 촉매에 대한 연구가 가장 활발하게 진행되고 있다. 향후에도 산화세륨의 높은 전도율을 활용하는 분야가 확대될 것으로 기대되며, 이에 대한 많은 관심과 연구가 있기를 기대한다.

저자: Masaya YANO, Atsuko TOMITA, Takashi HIBINO
자료유형: 학술정보