연구보고서
| 보고서명 | 2022년도 (중견연구) 연차보고서 |
| 연구책임자 | 이진구 |
| 발행년도 | 2022 |
| 내 용 | ● OH이온의 직접도핑에 의한 수화력 향상 - Calcium titanate perovskite(CaTiO3)는 orthorhombic구조로서 기존의 BaZrO3(cubic)보다 짧은 O-O거리를 가지고 있지만 낮은 수화력으로 인해 느린 수소이온전도를 보임. - CaTiO3는 뒤틀린 구조로 인해 B-site의 도핑에 의한 산소빈자리 형성이 불가능. - Hydrothermal/solvothermal법에 의해 CaTiO3를 합성하여 기존의 고상법에 의해 합성된 CaTiO3와 화학조성 및 수화력 비교 분석 - 수소이온을 포함하는 perovskite의 결정구조를 분석 및 해석 - 수소이온전도도 측정 및 임피던스를 활용한 수소이온전도 특성 해석 - 결정구조 해석과 전기화학적 특성 해석에 기반한 수소이온전달 메커니즘 규명 ● 도핑이온의 Basicity와 수화력간의 긴밀한 연관성 규명 - BaZrO3는 오랜 기간 동안 수소이온전도체로서 많은 연구가 진행되었으며, Ba7Nb4MoO20는 최근 보고된 연구로서 reference소재들로 고려함. - Basicity가 다른 이온들(Y, Sn, Ge, 등)을 도핑하여, 도핑함량에 따른 결정구조변화 해석과solubility결정 - 도핑함량에 따른 격자 내 수소이온함량 및 화학적/물리적 특성 분석 비교 - 도핑함량에 따른 수소이온전도도 분석 비교 - 도핑이온들의 Basicity와 수화력/수소이온전도도와의 상관관계를 도표화하여 수소이온전도형 perovskite설계의 descriptor제작 ● Ion exchange에 의한 perovskite의 수화력 향상 - BaZr/CeO3(cubic), CaTiO3(orthorhombic) 또는 Ba7Nb4MoO20(hexagonal)들을 reference소재들로 고려함. - 알칼리 금속이온 (Li, K, Na)의 도핑에 따른 결정구조변화 및 solubility분석 - 수소이온교환 인자(유지시간, solvent, etc.)에 따른 수화특성 분석 - 수소이온전도도 분석 비교 - 기존의 도핑기법과 비교하여 수화력/수소이온전도도 비교 및 메커니즘 제시 ● A-site defects에 의한 수소이온전도도 향상 규명 - BaZrO3의 A-site함량을 컨트롤하여 A-site빈자리를 가지는 소재들을 합성. - 가능한 A-site빈자리 함량 확인 및 결정구조 변화 분석. - 다른 A-site빈자리 함량을 가지는 소재에 대한 수화력 및 수소이온전도도 분석 - A-site defects가 수소이온전도도에 미치는 영향을 규명하고 메커니즘 제시 ● Neutron diffraction연구 및 내구성 분석 - Deuterium을 활용한 neutron diffraction분석 및 refinement에 의한 수소이온을 포함하는 결정구조 해석 - CO2, H2S와 같은 연료 내 불순물에 대한 내구성을 분석하여 안정도를 확인하고, 열화현상에 대한 이해 및 개선방안 모색 - 개발된 수소이온전달체를 실제 고체산화물 연료전지 및 전해전지에 적용하여 운전 |
| 접수일 | 2023-01-11 |
| 첨부파일 |
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