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산화세륨계열 산소투과막 개발

전문가 제언: ○ 일본 세리믹스 저널에 특집으로 발표한 논문이다. 논문의 요지는 활성산소를 이용하여 메탄을 분해한다. 이때 발생하는 수소가스와 일산화탄소를 얻는다. 결과적인 최종생성물은 코크스를 수증기로 가열하여 수성가스를 얻는 것과 유사하다. 석유 에너지자원의 고갈에 대비하는 연구 과제라고 본다.

○ 세라믹스 복합체를 이용하여 활성기체를 만드는 연구는 오래전부터 이루어져 왔다. 특히 기체 활성화를 위한 주상을 (Ce0.85Sm0.15)O2로 하고 보조 상을 MnFe2O4로 하여 활성산소를 만드는 연구가 지금까지는 연구의 주제로 등장하고 있다. (Ce0.85Sm0.15)O2와 MnFe2O4의 짝을 다른 것으로 대치하여 기능을 더 향상시키는 것을 제의한다.

○ 기존의 주상(Ce0.85Sm0.15)O2의 Sm를 Pr으로, 보조 상 MnFe2O4의 성분을 Mn, Co, Ni의 성분으로 대치하여 복합체의 활성기능향상을 도모한다. Ce화합물의 산화수는 (III)와 (IV)가 존재한다. CeF4, CeO2를 제외하고는 모두 불안정하다. 불안정하기 때문에 전자이동도가 크다. 그래서 Sm의 4f전자 6개보다는 Pr의 4f전자 3개의 활성이 더 큰 것으로 본다.

○ 보조 상을 Mn, Co, Ni의 성분으로 대치하는 이유는 부의 온도계수에 착안한 것으로 본다. 부의 온도계수 서미스터(NTC-thermistor)재료의 원리를 이용한 것 같다. NTC재료는 온도상승에도 저항이 감소하는 특성이 있다. 메탄에서 수소를 제조하는 개발의 가능성을 소개하고 있으나, 제품으로 이어지는 데는 시간이 더 걸릴 것으로 본다.

○ 독자의 이해를 돕는 열역학적인 데이터가 없다. 시간경과에 따라 수소와 일산화탄소 발생감소율의 변동이 거의 일정한 것으로 보아서 수소제조를 위한 뛰어난 복합재료로 생각한다. 재료의 퇴화율을 보완하면 반영구적으로 사용할 수 있는 재료가 출현할 수 있을 것으로 본다. 대체에너지의 개발은 인류의 소망이다.

저자: Hitoshi TAKAMURA
자료유형: 학술정보