• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.359-366
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• 2008

Hydrogen as a high-quality and clean energy carrier has attracted renewed and ever-increasing attention around the world in recent years, mainly due to developments in fuel cells and environmental pressures including climate change issues. In this processes for hydrogen production from fossil fuels, separation and purification is a critical technology. $(Ni_{60}-Nb_{40})_{95}-Pd_5$ alloy ingots were prepared by arc-melting the mixture of pure metals in an Ar atmosphere. Melt-spun ribbons were produced by the single-roller melt-spinning technique in an Ar atmosphere. Amorphous structure and thermal behavior were characterized by XRD and DSC. The permeability of the $(Ni_{60}-Nb_{40})_{95}-Pd_5$ amorphous alloy membrane was characterized by hydrogen permeation experiments in the temperature range 623 to 773 K and pressure of 2 bars. The maximum hydrogen permeability was $3.54{\times}10^{-9}[mol{\cdot}m^{-1}s^{-1}{\cdot}pa^{-1/2}]$ at 773 K for the $(Ni_{60}-Nb_{40})_{95}-Pd_5$ amorphous alloy.

• 한국표면공학회지
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• 제48권1호
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• pp.11-22
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• 2015

Pd alloy hydrogen membranes for hydrogen purification and separation need thermal stability at high temperature for commercial applications. Intermetallic diffusion between the Pd alloy film and the porous metal support gives rise to serious problems in long-term stability of Pd alloy membranes. Ceramic barriers are widely used to prevent the intermetallic diffusion from the porous metal support. However, these layers result in poor adhesion at the interface between film and barrier because of the fundamentally poor chemical affinity and a large thermal stress. In this study, we developed Pd alloy membranes having a dense microstructure and saturated composition on modified metal supports by advanced DC magnetron sputtering and heat treatment for enhanced thermal stability. Experimental results showed that Pd-Cu and Pd-Ag alloy membranes had considerably enhanced long-term stability owing to stable, dense alloy film microstructure and saturated composition, effective diffusion barrier, and good adhesive interface layer.

• 한국표면공학회지
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• 제46권6호
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• pp.248-257
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• 2013

It is generally recognized that thin Pd-Cu alloy films fabricated by sputtering show a wide range of microstructures and properties, both of which are highly dependent on the sputtering conditions. In view of this, the present study aims to investigate the relationship between the performance of hydrogen separation membranes and the microstructure of Pd alloy films depending on sputtering deposition conditions such as substrate temperature, working pressure, and DC power. We fabricated thin and dense Pd-Cu alloy membranes by the micro-polishing of porous Ni support, an advanced Pd-Cu sputtered multi-deposition under the conditions of high substrate temperature / low working pressure / high DC power, and a followed by Cu-reflow heat-treatment. The result of a hydrogen permeation test indicated that the selectivity for $H_2/N_2$ was infinite because of the void-free and dense surface of the Pd alloy membranes, and the hydrogen permeability was 10.5 $ml{\cdot}cm^{-2}{\cdot}min^{-1}{\cdot}atm^{-1}$ for a 6 ${\mu}m$ membrane thickness.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2000년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.13-20
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• 2000

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.50-57
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• 2024

본 실험에서는 α-Al₂O₃ 지지체에 무전해도금을 이용하여 Pd-Ag-Cu 분리막을 제조하였다. Pd, Ag, Cu는 각각 무전해도금을 통해 지지체 표면에 코팅하였고, 합금의 형성을 위해 무전해도금 중간에 H₂, 500℃의 조건에서 18 h 동안 열처리를 진행하였다. 이를 통해 제조된 Pd-Ag-Cu 분리막은 SEM을 통해 표면을 관찰하였으며, Pd 분리막의 두께는 7.82 ㎛, Pd-Ag-Cu 분리막의 두께는 3.54 ㎛로 측정되었다. EDS와 XRD 분석을 통해 Pd-Ag-Cu 합금이 Pd-78%, Ag-8.81%, Cu-13.19%의 조성으로 형성된 것을 확인하였다. 기체투과 실험은 H₂ 단일가스와 H₂/N₂ 혼합가스에서 실험을 진행하였다. H₂ 단일가스에서 측정한 수소 분리막의 최대 H₂ flux는 Pd 분리막의 경우 450℃, 4 bar에서 74.16 ml/cm²·min이고, Pd-Ag-Cu 분리막의 경우 450℃, 4 bar에서 113.64 ml/cm²·min인 것을 확인하였고, H₂/N₂ 혼합가스에서 측정한 separation factor의 경우 450℃, 4 bar에서 각각 2437, 11032의 separation factor가 측정되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.79-79
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• 2007

• 한국표면공학회지
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• 제49권3호
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• pp.286-300
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• 2016

Pd-Ag alloy membranes have attracted a great deal of attention for their use in hydrogen purification and separation due to their high theoretical permeability, infinite selectivity and chemical compatibility with hydro-carbon containing gas streams. For commercial application, Pd-based membranes for hydrogen purification and separation need not only a high perm-selectivity but also a stable long-term durability. However, it has been difficult to fabricate thin, dense Pd-Ag alloy membranes on a porous stainless steel metal support with surface pores free and a stable diffusion barrier for preventing metallic diffusion from the porous stainless steel support. In this study, thin Pd-Ag alloy membranes were prepared by advanced Pd/Ag/Pd/Ag/Pd multi-layer sputter deposition on the modified porous stainless steel support using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling and micro-polishing surface treatment, and following Ag up-filling heat treatment. Because the modified Pd-Ag alloy membranes using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling method demonstrate high hydrogen permeability as well as diffusion barrier efficiency, it leads to the performance improvement in hydrogen perm-selectivity. Our membranes, therefore, are expected to be applicable to industrial fields for hydrogen purification and separation owing to enhanced functionality, durability and metal support/Pd alloy film integration.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.345-350
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• 2011

보론이 도프된 바나듐 합금 분리막은 아직까지 연구된 적이 없다. 본 연구에서는 팔라듐이 코팅된 새로운 $V_{99.8}B_{0.2}$ 조성의 합금 분리막을 합성하여 수소 투과 특성 및 화학적 안정성에 대하여 연구를 수행하였다. 순수 수소, 수소와 이산화탄소의 혼합가스를 $400^{\circ}C$, 절대압력 1.0~3.0 bar에서 공급하여 수소 투과 특성을 알아보았다. 순수 수소를 공급하여 측정한 결과 0.5 mm 두께의 분리막은 최대 $48.5mL/min/cm^2$의 투과량을 보였다. 본 연구 결과는 수성가스 전이반응(WGS)에서 생성된 수소를 분리할 수 있는 비 팔라듐계 수소 분리막의 합성에 새로운 방향을 제시하고 있다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1999년도 The 7th Summer Workshop of the Membrane Society of Korea
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• pp.111-113
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• 1999

• 공업화학
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• 제17권5호
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• pp.458-464
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• 2006

팔라듐 합금 복합막의 제조는 니켈 분말과 무기화합물의 혼합물로 개질된 튜브형 다공성 스테인레스 스틸 지지체 표면 위에 무전해 도금법(elctroless plating technique)에 의해 팔라듐 - 니켈 - 은을 박막으로 도금하는 형태로 이루어졌다. 일반적인 다공성 금속 지지체는 기공이 크기 때문에 그 자체로서 도금에 적합한 지지층이 되기가 어렵고, 결함이 없는 팔라듐 복합막의 제조가 쉽지 않아 본 연구에서는 금속 지지체와 팔라듐 사이에 중간층(intermediate layer)을 형성하여 이와 같은 문제점을 극복하고자 하였다. 중간층의 소재인 실리카 졸, 알루미나 졸, 이산화티타늄 졸 등의 무기화합물과 니켈 분말의 혼합물로 다공성 금속 지지체 위에 코팅하여 박막을 형성하고 제조 조건에 따른 질소 투과도를 측정하고 비교하였다. SEM 분석법에 의해 니켈과 무기화합물 혼합물의 표면층의 형성 모습도 측정하였다. 제조된 중간층 가운데 이산화티타늄 졸과 니켈의 혼합물이 가장 낮은 질소 투과도와 치밀한 표면층을 나타내었다. 최종적으로 니켈과 실리카의 혼합 중간층으로 이루어진 팔라듐-니켈-은 합금 복합막을 제조하고 수소와 질소의 투과도를 측정하였다. 1기압 이하에서 질소에 대한 수소 선택도는 무한대였으며 수소투과 속도는 1 기압, $500^{\circ}C$에서 $1.39{\times}10^{-2}mol/m^2{\cdot}s$의 값을 나타냈다.