• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.373-379
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• 2021

A series of novel PBI/SrTiO₃ nanocomposite membranes composed of polybenzimidazole (PBI) and strontium titanate (SrTiO₃) with a perovskite structure were fabricated with various concentrations of SrTiO₃ through a solution casting method. Various characterization techniques such as proton nuclear magnetic resonance, thermogravimetric analysis, atomic force microscopy (AFM) and AC impedance spectroscopy were used to investigate the chemical structure, thermal, phosphate absorption and morphological properties, and proton conductivity of the fabricated nanocomposite membranes. The optimized PBI/SrTiO₃-8 polymer nanocomposite membrane containing 8wt% of SrTiO₃ showed a higher proton conductivity of 7.95 × 10^-2 S/cm at 160℃ compared to other nanocomposite membranes. The PBI/SrTiO₃-8 composite membrane also showed higher thermal stability compared to pristine PBI. In addition, the roughness change of the polymer composite membrane was also investigated by AFM. Based on these results, nanocomposite membranes based on perovskite structures are expected to be considered as potential candidates for high-temperature PEM fuel cell applications.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.321-328
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• 2011

$PrBa_{0.9}Sr_{0.1}Co_2O_{5+{\delta}}$ 조성의 산화물을 고상반응법을 이용하여 합성하였다. 합성된 분말은 압축 성형 후 $1,250^{\circ}C$에서 소결하여 치밀한 세라믹 분리막을 제조하였다. 제조된 $PrBa_{0.9}Sr_{0.1}Co_2O_{5+{\delta}}$분리막은 XRD분석 결과 이중 페롭스카이트 (double perovskite)구조를 보였다. 밀봉재료로는 pyrex ring을 사용하여 가스누출 실험 및 산소투과 분석을 하였다. 산소투과량 분석은 $850{\sim}950^{\circ}C$범위에서 측정되었다. 산소투과실험 결과, 투과량은 온도증가에 따라 0.15에서 $0.32mL/cm^2{\cdot}min$로 증가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.596-605
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• 2019

프로톤 전도성 세라믹인 페로브스카이트 구조의 산화물은 고온 환경에서 고체 전해질 및 촉매로써 동시에 활용이 가능하여, 반응과 분리기능을 동시에 갖춘 멤브레인 반응기로 적용하기에 우수한 소재이다. 특히 수소 제조 촉매와 분리, 이를 결합한 멤브레인 반응기 개발에 관한 연구는 전해질 내 도핑 금속의 종류 및 온도, 반응물의 조성 등에 따라 다양한 연구 결과가 제시되고 있다. 이에 본 총설에서는 프로톤 전도성 세라믹반응기에서 메탄을 활용하여 수소 제조촉매와 멤브레인 반응기로 응용해 온 연구 동향을 살펴보고, 차세대 수소의 제조와 분리 기술로서의 응용분야 및 전망에 관해 고찰하고자 한다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 Proceedings of the second conference of aseanian membrane society
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• pp.94-97
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• 2004

Micro/nano-sized L $a_{0.6}$S $r_{0.4}$Co $O_{3-}$$\delta$/ particles are considered to improve oxygen permeability in highly selective inorganic oxygen separation membrane. A L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$G $a_{0.6}$F $e_{0.4}$ $O_{3-}$$\delta$/ membrane with perovskite structure is fabricated by a conventional solid-state reaction. As the oxygen permeation flux of the L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$G $a_{0.6}$F $e_{0.4}$ $O_{3-}$$\delta$/ membrane was lower than commercial gas separation membranes, we coated the L $a_{0.6}$S $r_{0.4}$Co $O_{3-}$$\delta$/ particles to enhance the oxygen permeation flux. It has been demonstrated that the effective area of reactive free surface is an important factor in determining the effectiveness of the introduction of coating layer for oxygen permeation. The introduction of micro/nano L $a_{0.6}$S $r_{0.4}$Co $O_{3-}$$\delta$/ particles was very effective for increasing oxygen flux, as the flux was as much as 2 to 6 times higher than that of an uncoated L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$G $a_{0.6}$F $e_{0.4}$ $O_{3-}$$\delta$/ membrane.\delta$/ membrane.>/ membrane.brane.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.382-387
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• 2008

착체중합법을 이용하여 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 $1080^{\circ}C$에서 소결하여 치밀한 페롭스카이트 분리막을 제조하였다. 밀봉 재료로 gold ring, Pyrex ring 및 Pyrex 분말을 사용하여 가스누출 실험을 수행하였다. $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 분리막의 산소투과량 분석결과 온도가 증가함에 따라 산소투과량은 증가하였고, $900^{\circ}C$에서 $0.74mL/min{\cdot}cm^2$의 값을 나타내었다. $950^{\circ}C$에서 밀봉 재료에 따른 투과 특성 분석 결과, gold ring을 이용할 경우 높은 산소투과량을 보인 반면, Pyrex를 밀봉재로 사용할 경우 낮은 투과량을 보였다. 이는 Pyrex를 밀봉재로 이용할 경우 분리막 표면으로 유리가 침투하여 유효 산소투과면적을 감소시켰기 때문이며, 광화학 현미경 분석으로 Pyrex 유리의 확산 침투를 확인하였다.

• Korean Membrane Journal
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• 제9권1호
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• pp.34-42
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• 2007

A perovskite-type ($La_{0.6}Sr_{0.4}Ti_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-{\delta}}$) dense ceramic membrane was prepared by polymerized complex method, using citric acid as a chelating agent and ethylene glycol as an organic stabilizer. Effect of Ti addition on lanthanum-strontium ferrite mixed conductor was investigated by evaluating the thermal expansion coefficient, the oxygen flux, the electrical conductivity, and the phase stability. The thermal expansion coefficient in air was $21.19\;{\times}\;10^{-6}/K$ at 473 to 1,223 K. At the oxygen partial pressure of 0.21 atm ($20%\;O_2$), the electrical conductivity increased with temperature and then decreased after 973 K. The decrement in electrical conductivity at high temperatures was explained by a loss of the lattice oxygen. The oxygen flux increased with temperature and was $0.17\;mL/cm^2{\cdot}min$ at 1,223 K. From the temperature-dependent oxygen flux data, the activation energy of oxygen ion conduction was calculated and was 80.5 kJ/mol at 1,073 to 1,223 K. Also, the Ti-added lanthanum-strontium ferrite mixed conductor was structurally and chemically stable after 450 hours long-term test at 1,173 K.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권3호
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• pp.310-315
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• 2009

$La_{0.7}Sr_{0.3}Co_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$ 조성의 페롭스카이트 산화물을 구연산 법으로 합성하였다. 전구물질의 TGA 열분해 분석 결과 $150{\sim}650^{\circ}C$에서 구연산 복합체가 분해되고, XRD 분석결과 $1,000^{\circ}C$ 이후에 순수한 페롭스카이트 구조가 나타났다. 분말을 일축가압 성형 후 $1,300^{\circ}C$로 소결하여 두께 1.6 mm의 치밀한 구조의 분리막을 제작하였다. $La_{0.7}Sr_{0.3}Co_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$의 전기 전도도는 공기분위기에서 $600^{\circ}C$까지는 온도가 증가함에 따라 증가하고, 그 이상의 온도에선 결정 격자로부터의 산소결함 증가에 따라 점차 감소하였다. $700{\sim}950^{\circ}C$ 범위에서 수행된 산소투과실험에서, 투과량은 온도증가에 따라 0.045에서 $0.415ml/cm^2{\cdot}min$로 증가하였으며, 산소투과의 활성화에너지는 89.17 kJ/mol이었다.

• 한국세라믹학회:학술대회논문집
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• 한국세라믹학회 2003년도 추계총회 및 연구발표회 초록집
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• pp.211.1-211
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• 2003

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.164-175
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• 2022

In this work, sulfonated poly (ether ether ketone) (SPEEK) composite membranes including strontium zirconate (SrZrO₃) were fabricated by the electrospinning method. Fourier-transform infrared spectroscopic analysis and X-ray diffraction analysis were used to identify the chemical structure and the crystallinity of SrZrO₃ and electrospun composite membranes. The thermal stability of the pure SPEEK and SPEEK/SrZrO₃ electrospun composite membranes were investigated by using thermogravimetric analysis. The physicochemical properties and proton conductivity were enhanced with the addition of different weight ratio of SrZrO₃ nanofiller (2, 4 and 6 wt%) in SPEEK polymer. The optimized SPEEK/SrZrO₃-4 electrospun membrane containing 4 wt% of SrZrO₃ showed a high proton conductivity compared to other electrospun SPEEK/SrZrO₃ composite membranes. The results indicate that electrospun composite membranes incorporating these perovskite nanofillers should be explored as potential candidates for use in proton exchange membrane fuel cells.

• 멤브레인
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• 제21권1호
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• pp.55-61
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• 2011

고상반응법을 이용하여 $BaCo_{0.7}Fe_{0.22}Nb_{0.08}O_{3-{\delta}}$ (BCFN) 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 $1,200^{\circ}C$에서 소결하여 치밀한 세라믹 분리막을 제조하였다. 제조된 $BaCo_{0.7}Fe_{0.22}Nb_{0.08}O_{3-{\delta}}$ 분리막의 XRD 분석결과 단일상의 페롭스카이트 구조를 보였다. 밀봉재료로 glass ring을 사용하여 가스누출 실험 및 산소투과 분석을 하였으며, 산소투과 분석 결과 온도와 산소분압($Po_2$)이 증가할수록 산소투과량은 증가하였고, $Po_2$ = 0.63 atm의 경우 $950^{\circ}C$에서 $2.3mL/min{\cdot}cm^2$의 값을 나타내었다. 또한, 이산화탄소 300 ppm이 포함된 혼합공기를 사용할 경우 모사공기($Po_2$ = 0.21 atm)를 사용한 경우에 비해 산소투과량이 최대 2.9%만 감소하였다. 이는 $BaCo_{0.7}Fe_{0.22}Nb_{0.08}O_{3-{\delta}}$ 분리막이 다른 분리막에 비해 이산화탄소에 대해 안정하다는 것을 의미한다.