Analysis of Facilitated Olefin Transport Through Polymer Electrolyte Membranes Containing Silver Salts

은염을 포함하는 고분자 전해질 막을 통한 올레핀 촉진수송의 해석

The origin of large difference of selectivity of $C_3H_6$ over $C_3H_8$ between pure gas and mixed gas through silver polymer electrolyte membranes is investigated. Firstly, the effect of feed condition on the permeance of mixture gas ($C_3H_6/C_3H^8$) and the separation performance is examined. Upon decrease of the $C_3\;H_6$ concentration, the $C_3H_6$ permeance decreased whereas the permeance of $C_3H_8$ increased, resulting in the decrease of the selectivity of $C_3H_6/C_3H_8/.$ This result is ascribed to the $C_3H_6$-induced plasticization of membranes. Experimental results were validated by means of mathematical modeling, where pressure independent permeabilities were used.

본 연구에서는 은-고분자 전해질 막에서의 프로필렌/프로판에 대한 순수 기체 선택도 (${\approx}10,000$)와 혼합기체 선택도(${\approx}40$)의 큰 차이의 원인을 규명하였다. 먼저 기체 공급 조건이 혼합기체의 투과도와 분리 성능에 미치는 영향을 고찰하였다. 프로필렌의 농도가 감소함에 따라 고분자 전해질 막을 통한 프로필렌의 투과도는 감소하고, 프로판의 투과도는 증가를 하였으며, 그 결과 프로판/프로필렌의 선택도가 감소하였다. 이는 고분자 전해질막의 프로필렌에 의한 가소화에 의한 것임을 실험적 결과 및 수학적 모델에 의해서 확인하였다. 또한, 압력과 무관한 투과도를 사용하였을 때의 이론적 계산에 의한 막 분리 성능은 실험치와 비슷하게 나왔음을 알 수 있었다.