Oxygen Permeation Properties of La_0.7Sr_0.3Co_0.3Fe_0.7O_3-δ Membrane

La_0.7Sr_0.3Co_0.3Fe_0.7O_3-δ 분리막의 산소투과특성

Perovskite-type ceramic powder, $La_{0.7}Sr_{0.3}Co_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$, have been synthesized successfully by the citrate method. As a result of TGA for precursor, metal-citrate complex in precursor was decomposed in the temperature range of $150{\sim}650^{\circ}C$. XRD analysis showed the single perovskite structure was observed over $1,000^{\circ}C$ without impurities. Typical dense membrane with 1.6 mm thickness has been prepared using as-prepared powder by pressing unilaterally and sintering at $1,300^{\circ}C$. The electrical conductivity of $La_{0.7}Sr_{0.3}Co_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$ membrane increased with increasing temperature at atmosphere of air and then decreased over $600^{\circ}C$ due to oxygen loss from the crystal lattice. The oxygen flux of $La_{0.7}Sr_{0.3}Co_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$ membrane in the range of 700 to $950^{\circ}C$ increased with the increasing temperature from 0.045 to $0.415ml/cm^2{\cdot}min$. The activation energy for oxygen permeation was calculated to be 89.17 kJ/mol.

$La_{0.7}Sr_{0.3}Co_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$ 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.