This dissertation deals with the production of H$_2$/CO by splitting H$_2$O/CO$_2$ at low temperature by synthesizing metal oxide and perovskite-based oxygen carriers and utilizing them for chemical looping thermochemical H$_2$O/CO$_2$ splitting. The contents of each chapter are as follows. In chapter 2, LaCoO$_3$ and B-site substituted LaCoO$_3$ were synthesized to convert H$_2$O into hydrogen. Through this, it was found that the substitution of Fe controls the lattice oxygen transfer during the reduction process, which improves the syngas selectivity, and facilitates the adsorption and decomposition of hydroxides in the oxidation process, thereby increasing the hydrogen productivity. In chapter 3, metal oxide-perovskite composite oxygen carriers were prepared to efficiently convert CO$_2$. Through this, when perovskite is added to the metal oxide, the structural stability of the particles is increased by preventing the sintering and the Kirkendall effect, and the conduction of the oxygen anions is improved as the electrical conductivity of the particles is increased, and thus, it was found that both CO yield and stability are enhanced.
본 학위논문에서는 산화금속 및 페로브스카이트 기반의 산소공여입자를 제작해 이를 매체순환식 열화학적 물/이산화탄소 분해에 활용하여 저온에서 물/이산화탄소를 분해하여 수소/일산화탄소를 생산하는 내용을 다룬다. 각 장의 내용은 다음과 같다. 2장에서는 물을 수소로 전환시키기 위해 란타넘-코발트 기반의 페로브스카이트 및 이의 코발트 자리에 다양한 전이금속을 치환한 페로브스카이트들을 제작하였다. 이를 통해, 철을 치환하면 환원 과정에서 격자 산소의 이동이 제한되어 합성가스의 선택도가 향상되고, 산화 과정에서 하이드록시기의 흡착과 분해가 가능하게 되어 수소의 생산성이 증가하였음을 알 수 있었다. 3장에서는 이산화탄소를 효율적으로 전환시키기 위해 산화금속-페로브스카이트 복합체의 산소공여입자를 제작하였다. 이를 통해, 산화금속에 페로브스카이트를 더하면 소결 현상과 커켄달 효과가 방지되어 입자의 구조적 안정성이 증대되고, 입자의 전기 전도성이 증가하여 산소 음이온의 전도가 향상되며, 이에 따라 일산화탄소의 생산성과 안정성이 모두 향상되었음을 알 수 있었다.
