일본산업뉴스요약

촉매전극 고성능화의 길이 열리다
페로브스카이트 산화물, 다공질원형입자로 제조

일본의 파인세라믹스센터(JFCC) 재료기술연구소의 스에히로(末廣) 연구팀은, 초전도성이나 강유전성 등의 성질을 갖는 페로브스카이트 산화물을 다공질원형입자로 하는 제조 기술을 개발하였다. 구연산을 사용한 분무열분해법과 탄화법을 조합하였다. 입자의 소결체도 직경이 넓고 다공질이며, 배기가스 속의 질소산화물(NOx)을 흡착 분해하는 촉매전극의 고성능화로 이어질 가능성이 있다.

망간, 철, 코발트 중 1~3 종류와, 란탄, 스트론튬, 구연산, 질산의 혼합수용액을 초음파를 이용하여 스프레이 상태로 하여, 전기로에서 800℃로 가열하여 결정화하였다.

이것을 다시 질소 속에서 1,000℃로 가열하여 구연산을 탄소화하였다. 질소 속에서 공기 속으로 이동시킴으로써 탄소를 이산화탄소로 방출시켜 입자에 틈을 만드는 구조다.

작성한 페로브스카이트 산화물은 직경 1~3㎛(마이크로는 100만 분의 1)의 입자이며, 외측에 직경 100㎚(나노는 10억 분의 1)의 다수의 구멍이 있고, 그 안은 텅 비어 있다. 1그램 당 표면적은 6.8㎡로 기존의 1.8배다. 페로브스카이트 산화물로서는 큰 수치다.

성능 검증으로서, 페이스트 상태의 페로브스카이트 산화물을 지르코니아로 도포하여 소결하였다. 그러자 수축 정도가 작고, 금이 가지 않는 다공질 구조가 되는 것을 확인하였다. 소결체의 직경은 0.1~1마이크로미터로 넓고, 가스가 나오기 쉬운 구조였다.

촉매전극 외에도 연료전지용의 공기를 주입할 수 있는 공기극(Air Electrode), 태양전지, 캐패시터에 적용될 전망이다. 앞으로는 구연산 이외의 물질을 사용하여 구멍 크기를 제어하는 기술을 확립하여 가일층의 고성능화를 목표한다.

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