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1 Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 6, December, 2008, pp 총 설 고온수증기전기분해용 La 1-x (Ca or Sr) x CrO (x=0 and ) 연결재재료연구 정소라 *, ** 강경수 * 박주식 * 이용택 ** 배기광 * 김창희 *, * 한국에너지기술연구원 05-4 대전시유성구장동 71-2 ** 충남대학교화학공학과 대전시유성구궁동 220 (2008 년 8 월 20 일접수, 2008 년 9 월 25 일채택 ) Investigation of the La 1-x (Ca or Sr) x CrO (x=0 and ) Interconnect Materials for High Temperature Electrolysis of Steam So-Ra Jeong*, **, Kyoung-Soo Kang*, Chu-Sik Park*, Yong-Taek Lee**, Ki-Kwang Bae* and Chang-Hee Kim*, *Hydrogen Energy Research Center, Korea Institute of Energy Research, 71-2 Jang-dong, Yuseong-gu, Daejeon 05-4, Korea **Department of Chemical Engineering, Chungnam National University, 220 Gung-dong, Yuseong-gu, Daejeon , Korea (Received 20 August 2008; accepted 25 September 2008) 요 약 고온수증기전기분해용 La 1-x (Ca or Sr) x CrO (x=0 and ) 연결재재료의소결도와전기전도도에대해서연구하였다. 이러한목적으로 LaCrO, La Ca CrO (LCC) 와 La Sr CrO (LSC) 분말들은공침법을통해합성하였으며, 결정구조는 X-Ray Diffraction(XRD) 를통해확인하였다. 소결특성은상대밀도와주사전자현미경을통해분석하였고전기전도도는직렬 4- 단자법으로측정하였다. 상대밀도분석으로부터도핑된 LaCrO 는 LaCrO 보다더높은소결성을나타내었고, 입자크기가작을수록소결성이향상하는것을확인할수있었다. 다양한소결온도에서얻은 LCC, LSC 시편들의 XRD 결과는 LCC 와 LSC 의소결성이 2 차상의상전이와밀접한관련이있다는사실을나타내었다. 다시말해, LCC 는 1,00 o C 이상, LSC 는 1,400 o C 이상에서 2 차상이융해됨으로써소결성을현저하게향상시킨다는것을알수있었다. 그리고비슷한상대밀도를가진 LCC 와 LSC 의전기전도도를비교측정한결과, LCC 가 LSC 보다더높은전기전도도를나타낸다는것을알수있었다. Abstract The La 1-x (Ca or Sr) x CrO (x=0 and ) interconnect materials for high temperature electrolysis of steam were investigated in views of sinterability and electrical conductivity. LaCrO, La Ca CrO (LCC), and La Sr CrO (LSC) powders were synthesized by coprecipitation method. Crystal structure was confirmed by X-ray diffraction (XRD). The sintering characteristics were analyzed by relative density and scanning electron microscopy. The electrical conductivity was measured by a DC four probe method. From the analyses of relative densities, it was found that the doped LaCrO showed better sinterability than LaCrO and the those sinterability increased with decrease of those particle sizes. The XRD results at different sintering temperatures for LCC and LSC revealed that the sinterability is closely related to the second phase transformation, that is, the second phase melting above 1,00 o C for LCC and 1,400 o C for LSC significantly promotes the sinterability. In case of electrical conductivities of LCC and LSC, which had a similar relative density, LCC showed better electrical conductivity than LSC. Key words: High Temperature Electrolysis of Steam(HTES), Interconnect, Coprecipitation, Sintering, Electrical Conductivity 1. 서론 고온수증기전기분해법 (high temperature electrolysis of steam, HTES) 은 700 o C 이상에서수증기를전기분해하여수소를제조하는기술이다. HTES는 800 o C에서의이론전기분해전압이 U o 800 o C = 0.69 V로, 25 o C의저온에서물을전기분해 (U o 25 o C =1.2 V) 하는것 To whom correspondence should be addressed. chk14@kier.re.kr 보다훨씬낮기때문에이론적으로 95% 이상의높은에너지효율로물분해가가능하다. 또고온에서의수소제조는흡열반응인물분해에필요한에너지의일부를전기에너지대신열에너지로대체하고빠른전극반응을이용하여제조단가를낮출수있는장점이있어그중요성이점자증대되고있다 [1-]. HTES 셀에서세라믹연결재는스택내부에서셀과이웃하는셀을전기적으로연결시켜주고 anode와이웃하는 cathode들간의가스이동을물리적으로차단하는역할을한다 [4-5]. 그래서스택제 115

2 116 정소라 강경수 박주식 이용택 배기광 김창희 조시중요한핵심부품으로사용되기때문에많은연구가진행중이다. 이러한연결재는높은전기전도도및열전도도를가져야하며고온의산화및환원분위기에서화학적으로안정해야한다. 또한높은기계적강도를가져야하고, 다른구성요소와열팽창률이비슷해야하며, 서로반응을해서도안된다 [6-10]. 이와같은요구조건을만족하는연결재용세라믹재료로는높은내열특성 (m.p= 2,400 o C) 을갖는 p-type 반도체로써고온의산화및환원분위기하에서안정한 ABO perovskite 구조를가진 LaCrO 계재료가가장대표적으로사용된다 [11-15]. 하지만 LaCrO 는 1,000 o C 이상에서 Cr의높은증기압에의해낮은소결성을가지고, 비교적낮은전기전도도를나타내는문제점이있다 [11, 16-20]. 이러한문제점을해결하기위해서많은연구가진행되었다 [5, 14, 21-26]. 특히 A 자리에 Ca, Sr, Mg 등의알칼리토금속계물질을, 또는 B 자리에 Co, Cu, Fe, Ni 등의전이금속을도핑함으로써소결성뿐만아니라 [22-24], 전하보상전이 (Cr + Cr 4+ ) 를일으켜전기전도성도향상시키는연구가이루어졌다 [14, 22, 26]. 일반적으로소결시분말의입자크기가소결성에많은영향을미친다고알려져있다. 하지만 LaCrO 와도핑된 LaCrO 의입자크기가소결성에미치는영향에대한연구는미비한실정이다. 그리고대부분연구에서상대밀도가전기전도도에미치는영향이있음에도불구하고이를무시한채도핑물질에따른전기전도도값을비교하여나타내었다 [4, 18-20, 27-1]. 따라서, 본연구에서는이러한점들을고려하여입자크기, 소결온도와도핑물질이소결성에미치는영향을먼저확인하고, 이를바탕으로상대밀도가비슷한시편으로부터도핑물질이전기전도성에어떠한영향을주는지에대해연구하고자한다. 이러한목적으로본연구에서는 LaCrO 의소결성과전기전도성을증진시키기위해 A 자리에 2가알칼리토금속인 Ca 및 Sr을 mol% 도핑하였다. LaCrO 와도핑된 LaCrO 는공침법으로분말을제조하였으며, 입자크기, 소결온도와도핑물질에따른상대밀도를측정하여소결성을알아보았고, 전기전도도에대한상대밀도와도핑물질의영향을고찰하였다. 2. Experimental 2-1. 분말합성 La 1-x (Ca or Sr) x CrO (x=0 and ) 는공침법을이용하여합성하였다. 합성시출발물질로 La(NO ) 6H 2 O(99.99%, Aldrich, USA), Ca(NO ) 2 4H 2 O(99%, Aldrich, USA), Sr(NO ) 2 (99%, Aldrich, USA) 와 Cr(NO ) 9H 2 O(99%, Aldrich, USA) 를사용하였다. 출발물질을최종분말조성에맞게선택하여탈이온수에용해하여수용액상태를만든후, 공침제인 NaOH는충분한침전물을얻기위해적정량보다과량첨가하여 1시간동안교반하였다. 그리고여과장치를이용하여침전물을물로부터분리하였고, 이침전물내에무용물질로존재하는 NO 이온을제거하기위해에탄올과탈이온수를이용하여여과및세척을수차례반복수행하여깨끗한침전물을얻었다. 이렇게회수된침전물은 100 o C에서 24시간동안건조하였고, 산화물을형성하기위하여 1,000 o C에서 5시간동안 air 분위기에서열처리하여산화분말을얻었다 분말입자크기제어제조된분말의입자크기는고에너지볼밀링장치 (Planetary mono mill - Pulverisette6, Fritsch) 를이용하여에탄올습식볼밀링공정을통해조절하였다. 사용된분쇄용기는 250 ml의부피를갖는 ZrO 2 를사용하였고, 볼은직경 5 mm인 ZrO 2 를사용하였다. 공정중분말과볼의무게비를 1:12로고정하였다. 50 rpm의회전속도로회전원반을 0~4시간동안밀링하여입자크기를조절하였다. 이때과열을방지하기위하여 0분밀링후 5분간멈추는방식을사용하였고, 본실험에서습식볼밀링공정을통해얻을수있는최소의평균입자크기는 0.5 μm 이었다. 이렇게제조된분말은레이저입도분석기 (D-5574 Idar - Oberstein, Fritsch) 를통해평균입자크기를측정하였고, XRD(D/Max Ultimaplus, Rigaku) 를통해결정구조를확인하였다. 2-. 시편제조및소결소결전분말을약 1.7 g 칭량하여일축가압 (94 MPa cm 2 ) 성형후등압가압성형 (00 MPa cm 2 ) 을수행하여직경 20 mm인 pellet을제조하였다. 이 pellet은 1,200~1,600 o C 온도범위에서 10 시간동안 air 분위기로소결하였다. 상대밀도는이론밀도와실험밀도의백분율을통해얻을수있었다. 소결된시편의실험밀도는아르키메데스법을이용하여측정하였고, 이론밀도는 XRD 결과로부터얻은격자상수와화학단위수를통하여계산하였다. 그리고 SEM(S-4700 FE-SEM) 을통해시편의치밀도와입자형태및성장정도를관찰하였다 전기전도도측정전기전도도측정은 air 분위기에서 600~1,000 o C의온도범위에서 potentiostat(solatron 1480 Multistat) 를이용하여직렬 4-단자법 (D.C. four-probe method) 으로측정하였다. 측정시편제작을위하여 1,600 o C에서 10시간동안소결한시편을다이아몬드절삭기를이용하여약 14.2 mm 2.4 mm 1. mm 크기의 bar 형태로절단하였고, 백금페이스트를사용하여시편에백금연결선을체결하였다. 전기전도도측정전에백금페이스트내의잔존물질을제거하기위하여 900 o C에서 1시간동안열처리하였다. 전기전도도는전류를 0에서 40 ma까지 4 ma s 1 의속도로인가하여측정된전압과의기울기로부터계산하여구하였다.. 결과및고찰 -1. La 1-x (Ca or Sr) x CrO (x=0 and ) 분말의특성공침법으로합성된 LaCrO, La Ca CrO (LCC) 와 La Sr CrO (LSC) 분말들의결정구조를확인하기위해 XRD 분석을수행하였다. Fig. 1은 1,000 o C에서 5시간동안 air 분위기하에열처리하여얻은 LaCrO, LCC와 LSC 분말들의 XRD 패턴을나타낸것이다. 일반적으로 LaCrO 는 orthohombic, rhombohedral, 그리고 pseudocubic 상을가지는 perovskite 구조를나타낸다 [2]. Fig. 1의 XRD 결과로부터본연구에사용된 LaCrO 와 LCC 분말들은 orthohombic 의 perovskite 결정구조를가지고 LSC는 rhombohedral의 perovskite 결정구조를가지는것을확인할수있었다. 또한 Fig. 1에서보여지는바와같이 LaCrO 는단일상의결정구조로존재함을확인할수있었으나, LCC와 LSC에서는각각 CaCrO 4 (JCPDS, ) 와 SrCrO 4 (JCPDS, 5-074) 의 2차상이미세하게존재하는것을확인할수있었다. Mori 등 [] 은 La자리 화학공학제 46 권제 6 호 2008 년 12 월

$고온수증기전기분해용 La1-x(Ca or Sr)xCrO(x=0 and ) 연결재 재료 연구 Fig. 1. X-ray diffraction patterns of La x(ca or Sr)xCrO (x=0 and ) powders after calcination at 1,000 C for 5 h in air atmosphere. 1-117 o Fig. 2.$ o 에 도핑된 Ca과 Sr의 도핑 양이 증가할수록 2차상의 생성이 현저 해진다고 보고하였다. 이의 결과로부터 LCC, LSC에 존재하는 2차 상들은 La자리에 도핑된 Ca과 Sr의 도핑 양에 의한 것으로 판단된다. 기 때문인 것으로 사료된다[8, 4-7].

o 에 도핑된 Ca과 Sr의 도핑 양이 증가할수록 2차상의 생성이 현저 해진다고 보고하였다. 이의 결과로부터 LCC, LSC에 존재하는 2차 상들은 La자리에 도핑된 Ca과 Sr의 도핑 양에 의한 것으로 판단된다. 기 때문인 것으로 사료된다[8, 4-7].

분말 입자크기와 소결온도에 따른 소결특성 LaCrO, LCC와 LSC의 평균 입자크기에 따른 소결특성을 살펴 보기위해 1,600 oc에서 10시간 동안 소결한 시편들의 상대밀도를 Fig. 2에 나타내었다. Fig. 2에서 보는 바와 같이 모든 시편의 상대 밀도는 주어진 소결시간 내에서 입자 크기가 작을수록 증가하는 것 을 알 수 있었다.

3 고온수증기전기분해용 La1-x(Ca or Sr)xCrO(x=0 and ) 연결재 재료 연구 Fig. 1. X-ray diffraction patterns of La x(ca or Sr)xCrO (x=0 and ) powders after calcination at 1,000 C for 5 h in air atmosphere o Fig. 2. Relative densities of LaCrO ( ), La Sr CrO ( ), and La Ca CrO ( ) against average particle size after sintering at 1,600 C for 10 h in air atmosphere. o 에 도핑된 Ca과 Sr의 도핑 양이 증가할수록 2차상의 생성이 현저 해진다고 보고하였다. 이의 결과로부터 LCC, LSC에 존재하는 2차 상들은 La자리에 도핑된 Ca과 Sr의 도핑 양에 의한 것으로 판단된다. 기 때문인 것으로 사료된다[8, 4-7]. LaCrO보다 도핑된 LaCrO가 더 높은 상대밀도를 가지는 특성은 Ding 등[18]의 실험 결과와 잘 일치한다. Fig. 은 평균 입자크기 0.5 μm를 갖는 분말의 pellet들을 1,600 oc -2. 분말 입자크기와 소결온도에 따른 소결특성 LaCrO, LCC와 LSC의 평균 입자크기에 따른 소결특성을 살펴 보기위해 1,600 oc에서 10시간 동안 소결한 시편들의 상대밀도를 Fig. 2에 나타내었다. Fig. 2에서 보는 바와 같이 모든 시편의 상대 밀도는 주어진 소결시간 내에서 입자 크기가 작을수록 증가하는 것 을 알 수 있었다. 또한 La자리에 Ca과 Sr이 도핑된 LCC, LSC 시 편들의 상대밀도는 주어진 입자크기 범위에서 LaCrO보다 모두 높 은 값을 가졌다. 더욱이 입자크기가 작을수록 LaCrO와 도핑된 LaCrO의 상대밀도 차이가 큰 것으로 나타났다. 특히 0.5 μm의 입 자크기에서 LaCrO는 67.7%을 갖는 것에 비해 LSC는 9.4%의 상 대밀도를 가지고 LCC 경우는 98.5%의 상대밀도를 가졌다. La자리에 Ca과 Sr을 도핑 함으로써 상대밀도가 증가하는 이유는 초기에 생성된 2차상이 소결과정 중 융해되어 액상소결과정으로 전 환되고 동시에 순수 LaCrO의 소결 문제점인 Cr의 증발을 저하시키 에서 10시간 동안 소결하여 얻은 LaCrO, LCC와 LSC 시편들의 단면을 나타낸 SEM 사진이다. Fig. 에서 볼 수 있듯이 LaCrO보 다 도핑된 LaCrO들이 좀 더 현저한 입자 성장정도를 나타내었고 입계 사이에 존재하는 기공 또한 더 작은 것을 확인할 수 있었다. SEM 결과를 통해서 얻은 도핑된 LaCrO의 상대밀도가 높다는 결 과를 재확인할 수 있었다. 연결재로써 상대밀도는 물리적인 가스투과를 막기 위해서 약 92% 이상의 값을 가져야 한다[28]. 하지만 본 실험에서 제어할 수 있는 최소 입자크기 0.5 μm에서도 LaCrO는 위의 조건 값을 만족 하지 못했기에 LaCrO의 소결 특성 및 전기 전도도 특성은 무의미 하다 할 수 있다. 따라서 이후 실험내용은 초기 분말의 평균 입자 크기를 0.5 μm로 고정하였으며, LaCrO의 실험결과는 제외시켰다. Fig. 4는 0.5 μm의 평균 입자크기를 갖는 분말의 pellet을 1,200~ o Fig.. SEM micrographs of cross-section for (a) LaCrO, (b) La Sr CrO, and (c) La Ca CrO after sintering at 1,600 C for 10 h in air atmosphere. The average particle sizes of powders were initially 0.5 µm for all specimens. Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 6, December, 2008

118 정소라 강경수 박주식 이용택 배기광 김창희 Fig. 5는 air 분위기에서 10시간동안 1,200~1,600 o C 범위에서소결온도를변화시키면서얻은 LCC와 LSC 시편들의 XRD 패턴을나타낸것이다. Fig. 5에서볼수있듯이 LCC경우 1,200~1,00 o C 까지 Ca (CrO 4 ) 2 의 2차상이존재하였고, LSC는 1,200~1,400 o C까지 SrCrO 4 의 2차상이존재하는것을알수있었다 [4].

4 118 정소라 강경수 박주식 이용택 배기광 김창희 Fig. 5는 air 분위기에서 10시간동안 1,200~1,600 o C 범위에서소결온도를변화시키면서얻은 LCC와 LSC 시편들의 XRD 패턴을나타낸것이다. Fig. 5에서볼수있듯이 LCC경우 1,200~1,00 o C 까지 Ca (CrO 4 ) 2 의 2차상이존재하였고, LSC는 1,200~1,400 o C까지 SrCrO 4 의 2차상이존재하는것을알수있었다 [4]. Ca (CrO 4 ) 2 의 2차상은 CaCrO 4 가약 1,00 o C에서분해되면서생성되고, 이것은대부분 1,20~1,0 o C에서융해된다 [5, 18, ]. 그리고 SrCrO 4 는약 1,250 o C에서융해된다 [, 6, 8]. Fig. 4와 5의결과로부터 LCC는 1,00~1,400 o C 사이에서 Ca (CrO 4 ) 2 2차상이완전히융해되어 1,400 o C 이상에서급격히상대밀도가증가하였다고사료된다. 그리고 LSC 또한 1,400~1,500 o C 사이에서 SrCrO 4 의 2차상이완전히융해되어 1,500 o C 이상에서상대밀도가증가하였다고판단된다. 이러한현상은고온의소결과정중에서낮은융해점을갖는 2차상이일정이상의온도에서융해되면서입자소결성이향상되는것으로판단된다. Fig. 4. Relative densities of La Ca CrO ( ) and La Sr CrO ( ) after sintering at various sintering temperatures for 10 h in air atmosphere. The average particle sizes of powders were initially 0.5 µm for all specimens. 1,600 o C 범위에서소결온도를변화시키면서얻은 LCC, LSC 시편들의상대밀도를나타낸것이다. Fig. 4에서살펴볼수있듯이 LCC 와 LSC는소결온도가높을수록상대밀도가증가하는것을확인할수있었다. 특히 LCC 경우 1,00 o C에서 54.4% 의상대밀도를가졌지만, 1,400 o C에서는 80.4% 로상대밀도가현저하게증가하였다. 마찬가지로 LSC도소결온도가 1,400 o C에서 1,500 o C로높아질때상대밀도는 60.4% 에서 8.4% 로급격히증가하였다. 이미앞서언급되었듯이낮은융해점을갖는 2차상이소결과정중에액상을형성함으로써소결성을향상시키는것으로해석되었다. 이러한관점에서 Fig. 4에서나타난급격한상대밀도증가의원인을규명하기위해 XRD 분석을수행하였다. -. 전기전도도특성연결재는전기적전도체로써최소 1Scm 1 의높은전기전도성을가져야한다 [9]. Fig. 6은 1,000 o C, air 분위기에서측정한여러가지상대밀도를가진 LCC의전기전도도를나타낸다. Fig. 6으로부터 LCC의상대밀도가증가할수록전기전도도가증가하는것을확인할수있었고, 상대밀도가 65.5% 일때.2 Scm 1, 98.5% 경우 14.2 Scm 1 의전기전도도값을나타내었다. 이전의대부분연구결과들 [4, 18-20, 27-1] 에서는상대밀도의영향을무시한채도핑물질에따른전기전도도값을비교하였다. 하지만 Fig. 6에서확인할수있듯이전기전도도값은상대밀도에따라크게차이가나는것을알수있었다. 따라서상대밀도가고려되지않은상황에서오로지도핑물질에따른전기전도도의비교연구결과들은그신뢰성을보장받기어렵다고판단된다. 이러한점을고려하여, 본연구에서는상대밀도에의한전기전도도의영향을최소화하기위해서비슷한상대밀도를가진 LCC (92.1%) 와 LSC(9.4%) 두시편의전기전도도를측정함으로써도핑물질즉 Ca과 Sr의영향에따른전기전도도특성변화를비교하 Fig. 5. X-ray diffraction patterns of (a) La Ca CrO and (b) La Sr CrO after sintering at various temperatures for 10 h in air atmosphere. 화학공학제 46 권제 6 호 2008 년 12 월

5 고온수증기전기분해용 La 1-x (Ca or Sr) x CrO (x=0 and ) 연결재재료연구 119 Table 1. The values of relative density, electrical conductivity, and activation energy for La Ca CrO and La Sr CrO. The electrical conductivity was measured at 1,000 o C in air atmosphere Doping materials Relative density (%) Electrical Activation energy conductivity (Scm 1 ) (kj mol 1 ) La Ca CrO La Sr CrO Fig. 6. Electrical conductivities of La Ca CrO with different relative densities at 1,000 o C in air atmosphere. 고자하였다. 전기전도도는 Arrehenius 방정식에의해다음과같이표현된다 [10, 1]. E a σt = Aexp RT 여기서 A는지수앞자리인자, E a 는활성화에너지, 그리고 R은이상기체상수를의미한다. 각각 92.1% 와 9.4% 의상대밀도를가지는 LCC와 LSC의 air 분위기, 600~1,000 o C의온도에서측정한전기전도도를 Fig. 7에 (1) 1/T에대한 lnσt의관계로나타내었다. 그림에서보는바와같이 LCC와 LSC 시편의전기전도도는온도가높아짐에따라증가하였다. 그리고 LCC는주어진모든온도범위에서 LSC보다높은전기전도도를가졌다. 특히 LCC가 LSC보다 1.% 의낮은상대밀도를가졌음에도불구하고 1,000 o C에서 LCC의전기전도도는 9.4 Scm 1 값으로 LSC의.0 Scm 1 보다훨씬높은값을나타냈다 (Table 1). 일반적으로상안정성과이온반지름이전기전도도에큰영향을미친다고알려져있지만 [25, 9] 본실험에서는 1,600 o C에서소결후 2차상이존재하지않았기때문에전기전도도에서상안정성의영향은무시할수있다고판단된다. 따라서 LCC가 LSC보다더높은전기전도도를가지는것은 Ca(0.14 nm) 의이온반지름이 Sr (0.144 nm) 보다 La(0.16 nm) 과더비슷하기때문인것으로사료된다 [9]. 또한 lnσt와 1/T이직선의관계를가지는것으로부터 LCC와 LSC 시편에서의전기전도는 small polaron mechanism에의해서일어나는것으로판단된다. 식 (1) 과 Fig. 7의직선의기울기로부터활성화에너지 (E a ) 를계산하여 Table 1에나타내었다. Table 1에서보듯이활성화에너지는 LCC가 24.7 kj mol 1 로 LSC의 1.6 kj mol 1 보다높은값을가진다. 이를통해 LCC는 LSC보다온도에대한민감도가큰것을확인할수있었다. 이의결과는 Tanasescu 등 [0] 의연구결과와매우유사하다. 4. 결론 본연구는고온수증기전기분해셀용 La 1-x (Ca or Sr) x CrO (x=0 and ) 세라믹연결재에관한연구로다음과같은결론을얻을수있었다. Fig. 7. Electrical conductivities of La Ca CrO (LCC) ( ) and La Sr CrO (LSC) ( ) at different temperatures in air atmosphere. The relative densities were 92.1% for LCC and 9.4% for LSC. (1) LaCrO 와 Ca 혹은 Sr이도핑된 LaCrO 는초기입자크기가작을수록상대밀도가증가하는것을확인할수있었다. 그리고도핑된 LaCrO 는모든입자크기영역에서 LaCrO 보다높은상대밀도를가졌으며, 이러한상대밀도차이는입자크기가작을수록현저하게나타났다. (2) 비슷한평균입자크기 0.5 μm를가진 La Ca CrO (LCC) 와 La Sr CrO (LSC) 는소결온도가증가할수록상대밀도가증가하였다. 특히, LCC는 1,00 o C 이상에서그리고 LSC는 1,400 o C 이상에서상대밀도가급격히증가하는결과를얻었다. 소결온도에따른 XRD 결과로부터, 상대밀도증가는미세하게존재하던 2차상이완전히융해되면서소결성이향상되는것에기인하는것으로판단된다. () 유사한상대밀도를가진 LCC(92.1%) 와 LSC(9.4%) 경우온도가증가할수록전기전도도가증가하는것을알수있었으며, LCC의전기전도도는주어진모든온도범위에서 LSC보다높게 Korean Chem. Eng. Res., Vol. 46, No. 6, December, 2008

6 1140 정소라 강경수 박주식 이용택 배기광 김창희 나타났다. 이것은 Ca의이온반지름이 Sr보다 La과더비슷하기때문인것으로판단된다. 또한활성화에너지의비교를통해 LCC는 LSC보다온도에대한민감도가큰것을확인할수있었다. 감 이연구 ( 논문 ) 은교육과학기술부의지원으로수행하는 21세기프론티어연구개발사업 ( 수소에너지사업단 ) 의일환으로수행되었습니다. 사 참고문헌 1. Kobayashi, T., Abe, K., Ukyo, Y. and Matsumoto, H., Study on Current Effisciency of Steam Electrolysis using a Partial Protonic Conductor SrZr 0.9 Yb 0.1 O -a, Solid State Ionics, 18, (2001). 2. Chae, U. S., Park, K. M., Seon, H. H., Choo, S. T. and Yun, Y. S., Preparation and Characteristics of Nodified Ni/YSZ Cermet for High Temperature Electrolysis, Trans. of the Korean Hydrogen and New Energy Soc., 15(2), (2004).. Hino, R., Haga, K., Aitab, H. and Sekita, K., R&D On Hydrogen Production by High-temperature Electrolysis of Steam, Nuclear Engineering and Design, 2, 6-75(2004). 4. Simner, S., Hardy, J., Stevenson, J. and Armstrong, T., Sintering Mechanism in Strontium Doped Lanthanum Chromite, J. Mater. Sci., 4, (1999). 5. Zhu, W. Z. and Deevi, S. 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