표제지
목차
논문개요 10
제1장 서론 12
1.1. 연구 배경 12
1.2. 연구 목적 16
제2장 이론적 배경 19
2.1. 팔라듐 합금 수소분리막 19
2.1.1. 수소 분리 및 정제 공정 19
2.1.2. 금속 수소분리막 21
2.1.3. 금속 수소분리막의 수소 투과 모델 25
2.2. 다공성 지지체 28
2.3. 수소분리층의 형성 30
2.3.1. 스퍼터링의 원리 30
2.3.2. 박막의 미세구조 성장 이론 33
2.3.3. 팔라듐 합금 수소분리층의 표면 합금 중량성분비 36
2.4. 수소분리막의 확산방지막 38
2.5. 수소분리막의 내구성 41
제3장 실험 방법 42
3.1. 팔라듐 합금 수소분리막의 제조 공정 42
3.2. 다공성 금속 지지체의 전처리 공정 45
3.2.1. 다공성 니켈 지지체 48
3.2.2. 다공성 스테인리스 스틸 지지체 51
3.3. 팔라듐 합금 수소분리층의 DC magnetron 스퍼터링 공정 및 합금화 열처리 공정 53
3.4. 팔라듐 합금 수소분리막의 수소 투과-선택 특성 측정 57
3.5. 팔라듐 합금 수소분리막의 내구성 측정 59
제4장 결과 및 고찰 61
4.1. 다공성 금속 지지체의 전처리 공정에 따른 표면상태 61
4.2. 다공질-치밀질 복합 미세구조의 수소분리층 형성원리 65
4.3. 팔라듐 합금 수소분리막의 특성 평가 71
4.3.1. 팔라듐-구리 합금 수소분리막 76
4.3.2. 팔라듐-금 합금 수소분리막 80
4.3.3. 팔라듐-은 합금 수소분리막 84
제5장 결론 88
참고문헌 90
Abstract 97
〈표 1.1〉 현재 상용화된 수소 제조 공정들과 막 분리 기술과의 특징 비교 15
〈표 2.1〉 재료에 따른 수소분리막의 특성 분류 23
〈표 2.2〉 팔라듐 합금 분리막의 표면합금 중량성분비에 따른 수소투과 특성 37
〈표 2.3〉 팔라듐, 구리, 금, 은, 니켈, 철 및 크롬의 물리·화학적 특성 40
〈그림 2.1〉 금속 수소분리막의 수소 투과 원리 24
〈그림 2.2〉 스퍼터링 공정에서 나타나는 물리적인 현상들 32
〈그림 2.3〉 Structure zone model에 따른 박막의 미세구조 구분 35
〈그림 3.1〉 팔라듐 합금 수소분리막의 제조 공정 모식도 44
〈그림 3.2〉 다공성 금속 지지체의 전처리 공정 순서 및 공정 조건 46
〈그림 3.3〉 다공성 금속 지지체의 전처리 공정에 따른 지지체의 표면상태 47
〈그림 3.4〉 다공성 니켈 지지체 제조 공정 순서 및 공정 조건 50
〈그림 3.5〉 DC Magnetron 스퍼터링 증착 공정 모식도 및 공정 조건 55
〈그림 3.6〉 합금화 및 결정화를 위한 열처리 공정 모식도 및 공정 조건 56
〈그림 3.7〉 수소분리막의 수소 투과-선택 특성 측정 장치 모식도 58
〈그림 3.8〉 수소분리막의 내구성 측정 장치 및 측정 시스템 모식도 60
〈그림 4.1〉 표면 개질 공정 전·후 다공성 금속 지지체의 상부에 팔라듐 박막... 63
〈그림 4.2〉 다공성 금속 지지체의 전처리 공정에 따른 다공성 금속 지지체의... 64
〈그림 4.3〉 스퍼터 공정 변수인 공정 온도, 공정 압력 및 직류 전원 등의 미... 69
〈그림 4.4〉 다공질-치밀질 복합 미세구조를 가지는 팔라듐 합금 수소분리막... 70
〈그림 4.5〉 다공질-치밀질 복합미세구조를 가지는 팔라듐-구리, 팔라듐-금, 팔라듐-... 74
〈그림 4.6〉 다공질-치밀질 복합미세구조를 가지는 팔라듐-구리, 팔라듐-금, 팔라듐-... 75
〈그림 4.7〉 2000시간 동안 723 K에서 진행된 팔라듐-구리 합금 수소분리막의... 79
〈그림 4.8〉 3000시간 동안 773 K에서 진행된 팔라듐-금 합금 수소분리막의 내구성... 83
〈그림 4.9〉 3000시간 동안 773 K에서 진행된 팔라듐-은 합금 수소분리막의 내구성... 87