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초이온전도체(super ionic conductor)인 H3O+/NH4+-β″-알루미나(alumina)를 지지체로 하고 전도성 고체산인 CsHSO4(Cesium hydrogen sulfate)와 CsH2PO4(Cesium dihydrogen sulfate)를 침투시켜, CsHSO4 /H3O+(NH4+)-β″-알루미나, CsH2PO4/H3O+(NH4+)-β″-알루미나로 제조되는 것을 특징으로 하는 초양성자 전도성 하이브리드 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 CsHSO4는,[Cs2CO3] : [H2SO4] : [H2O] = 1 : 2 : 12 의 몰비로 합성되는 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 CsH2PO4는,[Cs2CO3] : [H3PO4] : [H2O] = 1 : 2 : 12 의 몰비로 합성한 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 H3O+/NH4+-β"-알루미나는,K+-β"-알루미나 소결체에 초산(acetic acid)과 질산 암모늄(ammonium nitrate)으로 이온교환하되, 상기 K+-β"-알루미나 소결체는 [K2O] : [Al2O3] = 1 : 5 의 몰 비로 제조한 것을 특징하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인
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제1항 또는 제4항에 있어서,상기 K+-β"-알루미나는,K2O·Li2O·Al2O3 삼성분계로부터 고상반응법을 통하여 1200 ℃에서 하소하여 합성하는 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 K+-beta-알루미나는,소결을 위해 초미세 분쇄하고 유발봉으로 응집체를 제거한 후, 일축가압성형(uniaxial press)하는 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 K+-β"-알루미나의 소결은, 상기 고체산이 침투할 수 있으면서 지지체로써의 기능을 할 수 있도록 하기 위해 소결온도를 1300 ℃ 내지 1500 ℃로 소결하는 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 K+-β"-알루미나와 초산을 이용한 이온교환은,150 ℃ 내지 200 ℃에서, 몰 비가 [K2O] : [CH3COOH] = 1 : 50인 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 K+-β"-알루미나와 질산 암모늄을 이용한 이온교환은,100 ℃ 내지 200 ℃에서, 몰 비를 [K2O] : [NH4NO3] = 1 : 50으로 하여 이온교환을 실시하는 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인
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K+-β"-알루미나를 전구체로 하여 초산과 질산 암모늄으로 이온교환하여 H3O+/NH4+-β″-알루미나를 지지체 제조하는 단계와;상기 H3O+/NH4+-β″-알루미나에 고체산인 CsHSO4와 CsH2PO4를 침투시키기 위해, 상기 HSO4와 CsH2PO4를 포화상태의 용액으로 만든 후, 상기 NH4+-β"-알루미나 소결체를 상기 용액에 담지 하는 단계와;진공상태에서 상기 H3O+/NH4+-β″-알루미나 소결체 안의 공기를 제거하는 단계와;상기 공기가 제거되면 아세톤에 담지하여 고체산을 석출시킨 후 공기 중에서 아세톤을 제거하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인 제조 방법
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제10항에 있어서,다공성 NH4+-β"-알루미나에 CsHSO4를 침투시키는 단계는,220 ℃에서 열처리 과정을 거친 후 210 ℃에서 재결정화 시킨 후 상온까지 냉각시키고, 폴리싱(policing) 과정을 거쳐 겉표면에 형성된 CsHSO4를 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인 제조 방법
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제10항에 있어서,상기 H3O+/NH4+-β″-알루미나에 상기 CsHSO4를 침투시키는 단계는,[Cs2CO3] : [H2SO4] : [H2O] = 1 : 2 : 12 의 몰비로 합성하는 단계와;상기 Cs2CO3를 물에 녹인 후 메탄올을 물의 부피의 15 배를 첨가하는 단계와;상기 혼합용액을 1 시간동안 교반 한 후 H2SO4을 첨가하여 CsHSO4을 합하여 침전시키는 단계와;침전된 CsHSO4는 여과를 통하여 거른 후 건조시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인 제조 방법
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제10항에 있어서,상기 H3O+/NH4+-β″-알루미나에 상기 CsH2PO4를 침투시키는 단계는,[Cs2CO3] : [H3PO4] : [H2O] = 1 : 2 : 12 의 몰비로 합성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인 제조 방법
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제10항에 있어서,상기 K+-β"-알루미나의 합성 단계는,[K2O] : [Al2O3] = 1 : 5 의 몰 비로 안정화제를 첨가하는 단계와;알루미나 볼(ball)을 자(jar)에 넣은 후 볼 밀링(milling)하는 단계와;상기 볼 밀링 후 용매로 사용한 메탄올을 제거하기 위해 100℃에서 건조하는 단계와;건조된 혼합분말을 고상합성을 위하여 MgO 도가니를 고온 전기로에 넣고 혼합물의 반응을 위하여 800 ℃에서 유지하고, 이후 1200 ℃에서 하소하여 상을 합성하는 단계와;상기 K+-β"-알루미나를 미세분말로 만들기 위한 지르코니아(zirconia) 볼을 자에 넣은 후 어트릭션(attrition) 밀링을 실시하는 분쇄단계와;상기 아트릭션 밀링 후 100 ℃에서 건조하는 단계와;상기 건조된 분말을 응집체의 제거하기 위해 유발과 유봉을 사용하여 분쇄하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인 제조 방법
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제10항에 있어서,상기 K+-β"-알루미나(alumina)는 1400 ℃에서 소결되어진 것을 특징으로 하는 양성자전도성 고체산과 프로톤-베타-알루미나를 이용한 초양성자전도성 하이브리드 멤브레인 제조 방법
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