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팔라디움(Pd)계 막들은 수소에 대한 선택투과도가 매우 높아서 고온의 혼합 기체 중에서 고순도 수소기체의 분리에 효과적으로 이용되고 있으며 탈수소 반응 등과 연계되어 많은 연구가 이루어져왔다. 순수한 팔라디움 금속 막의 경우 수소를 투과하면 수소농도에 따라 상 이외에 상이 형성되어 격자 평창에 의한 뒤틀림 현상이 발생하여 부스러지기 쉬우며 이를 보완하기 위해 니켈, 구리, 은 등 다른 금속과의 합금이 반드시 요구된다. 또한 높은 수소투과 속도와 기계적 강도를 함께 유지하기 위해 복합막 형태의 팔라디움 막이 제조되며 복합막 제조시 박막의 핀홀을 최소화하고 장기적 안정성을 유지하는 것이 매우 중요한 문제이다. 이러한 팔라디움 막을 막반응기에 활용함으로써 탈수소 반응이나 수증기 개질 반응 등의 반응효율을 크게 높일 수 있다. 본고에서는 팔라디움 막의 구조 및 수소와 다른 기체투과 메카니즘, 여러 팔라디움 복합막 제조 방법 및 이에 따른 특성 그리고 이들의 응용분야에 대해 살펴보고자 한다.


Palladium(Pd) and palladium alloy membranes, which are well-known nonporous membranes with high perm-selectivity of hydrogen, have been used to separate hydrogen of high purity from various gas mixtures. The study of these membrane systems as hydrogen separation membranes and membrane reactors has been rather extensive for the past several decades. Pd alloys with other metals such as nickel, copper and silver are preferred over pure Pd, since pure Pd is subject to the phase transformation due to the adsorption of hydrogen, which changes the atom spacing in the metal lattice and becomes brittle after repeated cycles of hydrogen sorption and desorption. For high flux of hydrogen permeation together with mechanical stability, Pd membranes have been mostly composite type structure with thin coating layers over a mechanically strong porous supporting layer. Minimization of pin holes and maintenance of long term stability of thin coating layer are very important factors in the preparation of composit membranes. The reaction efficiency of de-hydrogenation and water vapor reforming reaction was improved by the membrane reactors made with these palladium membranes.In this paper the structure of palladium membranes, the transport mechanism of hydrogen and gases, the preparation and characteristics of various composite palladium membranes and their applications will be discussed.