• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제33권1호
• /
• pp.28-37
• /
• 2022

In this study, we synthesized a poly(pheneylene oxide) (PPO)-based organic/inorganic composite membrane having silicotungstic acid (STA) for the development of an anion exchange membrane with excellent ionic conductivity and physicochemical stability. The organic/inorganic composite membranes were prepared by introducing different STA contents (0 wt%, 10 wt%, 30 wt%, and 50 wt%) into the quaternizaed(Q)-PPO matrix. The prepared anion exchange membranes were subjected to structural analysis by proton neclear magnetic resonance and Fourier transform infrared, and thermal behavior of membranes was confirmed by thermogravimetric analysis. Among the prepared composite membranes, the ion conductivity of Q-PPO/STA-50 (40.5 mS cm^-1) showed 1.46 times compared to that of the pristine membrane (27.6 mS cm^-1). Therefore, these results demonstrated that organic/inorganic composite membranes are promising candidates for application of anion exchange membranes.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제32권6호
• /
• pp.524-533
• /
• 2021

In this study, a series of anion conductive organic/inorganic composite membranes with excellent ionic conductivity and chemical stability were prepared by introducing graphene oxide (GO) inorganic nanofiller into the quaternized poly(phenylen oxide (Q-PPO) polymer matrix. The fabricated organic/inorganic composite membranes showed higher ionic conductivity than the pristine membrane. In particular, Q-PPO/GO 0.7 showed the highest ionic conductivity value of 143.2 mS/cm at 90℃, which was 1.56 times higher than the pristine membrane Q-PPO (91.5 mS/cm). In addition, the organic/inorganic composite membrane showed superior dimensional stability and alkaline stability compared to the pristine membrane, and the physicochemical stability was improved as the content of inorganic fillers increased. Therefore, we suggest that the as-prepared organic/inorganic composite membranes are very promising materials for anion exchange membrane applications with high conductivity and alkaline stability.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제33권1호
• /
• pp.19-27
• /
• 2022

A series of QPAE/TiO₂-x (x = 1, 4, 7 and 10 wt%) organic/inorganic composite membranes were prepared as electrolyte membranes for alkaline anion exchange membrane fuel cells by controlling the content of inorganic filler with quaternized poly(arylene ether) (QPAE) random copolymer. Among the prepared QPAE/TiO₂-x organic/inorganic composite membranes, the highest ionic conductivity was 26.6 mS cm^-1 at 30℃ in QPAE/TiO₂-7 composite membrane, which was improvement over the ionic conductivity value of 6.4 mS cm^-1 (at 30℃) of the pristine QPAE membrane. Furthermore, the water uptake, swelling ratio, ionic exchange capacity, and thermal property of QPAE/TiO₂-x composite membranes were improved compared to the pristine QPAE membrane. The results of these studies suggest that the fabricated QPAE/TiO₂-x composite membranes have good prospects for alkaline anion exchange membrane fuel cell applications.

• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 2002년도 추계 총회 및 학술발표회
• /
• pp.61-64
• /
• 2002

• 멤브레인
• /
• 제24권6호
• /
• pp.463-471
• /
• 2014

폴리스티렌계 음이온교환막은 제조가 쉽고 공정이 간단한 장점을 갖고 있으나 막의 취성이 높아 내구성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하여 유연하고 우수한 내구성을 갖는 막을 만들기 위해 acrylonitrile-butadiene rubber를 첨가제로 사용하여 음이온교환막을 제조하였다. 다양한 조성의 vinylbenzylchloride와 styrene, divinylbenzene, acrylonitrile-butadiene rubber 그리고 benzoyl peroxide로 이루어진 단량체 용액을 지지체인 직물 형태의 지지체인 poly(propylene)위에 캐스팅 후 열중합 가교시킨 다음 trimethylamine과 acetone을 이용하여 음이온 교환기($-N+(CH_3)_3$)를 함유하는 복합막을 제조하였다. 음이온 교환막 제조시 첨가제의 함량에 따른 막의 성능을 평가하여 최적화 비율을 찾고, 단량체의 함량을 변화하여 함수율, 이온교환용량(IEC) 및 전기저항 값을 측정하였다. 그 결과 최적화 비율로 제조된 막들은 아스톰사의 상용화 음이온 교환막(AMX)보다 높은 IEC와 낮은 전기저항 값을 나타내는 동시에 유연성과 내구성이 우수한 막이 만들어진 것을 확인할 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제20권2호
• /
• pp.142-150
• /
• 2010

본 연구에서는 지하수 내 질산성 질소 이온을 제거하기 위해 전기투석 공정에 적용가능한 음이온교환 복합막을 제조하였다. 막의 제조를 위해 기본 단량체로 vinyl benzylchloride (VBC)와 styrene (ST), 가교제로 divinylbenzene (DVB), 그리고 개시제 $\alpha,\alpha$-azobis(isobutyronitrile) (AIBN)으로 이루어진 단량체 용액에 구조적으로 단단한 fabric을 함침한 후 열중합 가교시켜 복합막을 생성한 다음 trimethylamine (TMA)과 acetone을 이용해 음이온 교환기($-N^+(CH_3)_3$)를 함유하는 복합막을 제조하였다. 제조한 아민화 완료된 poly(VBC-ST-DVB)/fabric 복합막들의 특성을 알아보고자 막의 함수율, 이온교환 용량(IEC) 및 전기저항을 아스톰사의 상용화 음이온교환막(AMX)과 비교 조사하였다. 그 결과 제조된 막들은 아스톰사의 AMX보다 높은 IEC와 낮은 전기저항 특성을 나타냈다. 또한 제조된 음이온막을 전기투석장치에 설치하여 $NaNO_3$, $MgSO_4$, NaF (각각 100 mg/L) 등의 이온제거 실험을 60분 수행한 결과 $NaNO_3$뿐만 아니라 $MgSO_4$, NaF 이온 등도 1 mg/L 이하까지 잘 제거되었음을 확인할 수 있었으며, 전기투석 15분 전후로 하여 이온전도도값의 변화가 거의 없는 것으로 보아 전기투석 특성을 실험한 결과 전기투석 약 15분 이내에 이온이 제거되었음을 확인할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제34권6호
• /
• pp.1651-1655
• /
• 2013

Anion exchange membranes for a vanadium redox flow battery (VRB) were prepared by pore-filling on a PE substrate with the copolymerization of vinylbenzyl chloride (VBC) and glycidyl methacrylate (GMA). The ion exchange capacity, water uptake and weight gain ratio were increased with a similar tendency up to 65% of GMA content, indicating that the monomer improved the pore-filling degree and membrane properties. The vanadium ion permeability and open-circuit voltage were also investigated. The permeability of the VG65 membrane was only $1.23{\times}10^{-7}\;cm^2\;min^{-1}$ compared to $17.9{\times}10^{-7}\;cm^2\;min^{-1}$ for Nafion 117 and $1.8{\times}10^{-7}\;cm^2\;min^{-1}$ for AMV. Consequently, a VRB single cell using the prepared membrane showed higher energy efficiency (over 80%) of up to 100 cycles compared to the commercial membranes, Nafion 117 (ca. 58%) and AMV (ca. 70%).

• 멤브레인
• /
• 제18권2호
• /
• pp.138-145
• /
• 2008

지하수나 폐수 등에 포함된 독성을 가진 음이온류나 양이온류 등의 유독물질을 경제적으로 처리하는데 탁월한 분리기능을 가진 것으로 알려진 전기투석공정에 사용하기 위해 음이온 교환 복합막을 제조하여 그 전기화학적인 특성을 조사하였다. 다양한 조성의 vinylbenzylchloride (VBC)와 divinylbenzene (DVB) 그리고 ${\alpha},\;{\alpha}$-azobis(isobutyronitrile) (AIBN)으로 이루어진 단량체 용액에 다공성 지지체인 poly(ethylene) (PE)을 함침한 후 열중합 가교시켜 poly(VBC-DVB)/PE 복합막을 생성한 다음 trimethylamine(TMA)과 acetone을 이용해 음이온 교환기$(-N^+(CH_3)_3)$를 함유하는 복합막을 제조하였다. 음이온 교환막 제조시 VBC/DVB의 비율과 TMA/Acetone의 비율에 따른 막의 함수율, 이온교환용량(IEC) 및 전기저항을 조사하였다. 그 결과 제조된 막들은 사용된 PE지지체의 얇은 막두께에 기인하여 아스톰사의 상용화 음이온 교환막(AMX)보다 높은 IEC와 낮은 전기저항 및 낮은 함수율 등을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 실험에서 제조된 복합막은 저렴한 제조비용과 우수한 전기화학적 특성으로 정수 및 폐수처리를 위한 전기투석공정에 충분히 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제17권1호
• /
• pp.37-43
• /
• 2007

크로노포텐시오미터(CP)와 전류-전압곡선(I-V)을 사용하여 음/양 이온 교환 층의 영향을 하전 모자이크 막에서 조사하였다. 역시 전해질과 음/양이온의 계면에서 이온수송을 실험하였다. 결과 음/양이온 교환 막은 전류범위에서 점점 전압강하가 나타났고, 특히 저 농도의 KCl 전위는 일정하였다. 한편 복합 하전 모자이크 막은 여러 전해질 수용액의 종류와 농도에 관계없이 전위의 변화는 없었다. CP와 I-V의 측정은 이온교환 막 계면에서 일어나는 이온수송에 대한 기초해석으로 대단히 유효하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 2004년도 Proceedings of the second conference of aseanian membrane society
• /
• pp.109-112
• /
• 2004

The charged mosaic membranes having cation and anion exchange mixed groups within membrane were researched. The composite charged mosaic membrane was investigated from simultaneous transport such as solute and solvent flux. On the other hand, the reflection coefficient and salt flux coefficient were estimated by taking account of the cross constants of the phenomenological equation.(omitted)