• 전기화학회지
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• 제25권2호
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• pp.88-94
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• 2022

알칼리막 연료전지에 사용되는 음이온 교환막은 OH^-을 전달하는 역할을 하며 연료전지의 성능에 많은 영향을 미친다. 따라서 음이온 교환막의 정확한 OH^- 전도도를 측정하는 것은 매우 중요하다. 그러나 OH^-은 대기 중의 CO₂에 의해 중탄산염 형태로 쉽게 피독되어 전해질막의 정확한 OH^- 전도도를 측정하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 음이온 교환막의 정확한 OH^- 전도도를 측정하기 위하여 전기화학적 이온교환 처리법을 검증하였다. 또한 CO₂에 노출된 전해질막의 거동을 OH^- 전도도 변화를 통하여 확인하였다. 상용 음이온 교환 막인 Fumatech사의 FAA-3-50과 Orion Polymer사의 Orion TM1와 함께 본 연구 그룹에서 개발한 QPP-6F를 사용하여 정확한 OH^- 전도도 측정 및 CO₂ 피독 효과에 대해서 분석하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권2호
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• pp.230-236
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• 2021

Ionic conduction mechanism of Mg-Al layered double hydroxides (LDHs) intercalated with CO₃^2- (Mg-Al CO₃^2- LDH) was studied. The electromotive force for the water vapor concentration cell using Mg-Al CO₃^2- LDH as electrolyte showed water vapor partial pressure dependence and obeyed the Nernst equation, indicating that the hydroxide ion transport number of Mg-Al CO₃^2- LDH is almost unity. The ionic conductivity of Mg(OH)₂, MgCO₃ and Al₂(CO₃)₃ was also examined. Only Al₂(CO₃)₃ showed high hydroxide ion conductivity of the order of 10^-4 S cm^-1 under 80% relative humidity, suggesting that Al₂(CO₃)₃ is an ion conducting material and related to the generation of carrier by interaction with water. To discuss the ionic conduction mechanism, Mg-Al CO₃^2- LDH having deuterium water as interlayer water (Mg-Al CO₃^2- LDH(D₂O)) was prepared. After the adsorbed water molecules on the surface of Mg-Al CO₃^2- LDH(D₂O) were removed by drying, DC polarization test for dried Mg-Al CO₃^2- LDH(D₂O) was examined. The absorbance attributed to O-D-stretching band for Mg-Al CO₃^2- LDH(D₂O) powder at around the positively charged electrode is larger than that before polarization, indicating that the interlayer in Mg-Al CO₃^2- LDH is a hydroxide ion conduction channel.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.458-465
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• 2018

This study reports the fabrication of anion exchange membranes (AEMs) containing two kinds of functional groups: i) trimethylphosphite (TMP) and ii) trimethylamine (TMA). We carried out the synthesis of polymers to enhance thermal stability and ion conductivity. The alternative polymer was prepared using 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propane and decafluorobiphenyl. The membrane was fabricated by solution casting method. The thermal stability of membranes was examined by TGA. The physiochemical properties of membranes were also investigated in terms of water uptake, swelling ratio, ion exchange capacity, and ion conductivity. The hydroxide ion conductivity of the membranes reached about 20.2 mS/cm for quaternary ammonium poly(arylene ether) (QA-PAE) containing TMA moiety and 5.1 mS/cm for quaternary phosphonium PAE (QP-PAE) containing TMP moiety at $90^{\circ}C$.

• 한국대기환경학회지
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• 제29권1호
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• pp.56-63
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• 2013

This study was aimed at developing and evaluating a diffusive sampling method using a barium hydroxide solution as an absorbent for measuring carbon dioxide ($CO_2$) in ambient air. The collected $CO_2$ concentration was calculated by the change of conductivity resulted in the reaction of $CO_3{^{2-}}$ and $Ba^{2+}$ in aqueous solution. The sampling rate for the diffusive sampler was determined 0.218 mL/min, as obtained from the slope of the linear correlation between the $CO_2$ mass collected by the diffusive sampler and the time-weighted $CO_2$ concentration with the active sampling method. The unexposed blank sampler sealed in aluminium foil-polyethylene laminated packets has remained stable during at least one-month storage period. A good correlation was observed between the diffusive sampler and active sampler with a coefficient of determination of 0.956. This diffusive sampler would be suitable for the indoor $CO_2$ concentration monitoring.

• 분석과학
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• 제30권2호
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• pp.57-67
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• 2017

This study was conducted to develop an analytical technique for determination of chlorite and chlorate concentrations in fresh-cut food and dried fish products by an ion chromatography/conductivity detection method using a hydroxide mobile phase. Deionized water was added to homogenized samples, which were then extracted by ultrasound extraction and centrifuged at high speed (8,500 rpm). Subsequently, a Sep-Pak tC18 cartridge was used to purify the supernatant. Chlorite and chlorate ions were separated using 20 mM KOH solution as the mobile phase and Dionex IonPac AS27 column as the stationary phase. Ethylenediamine was used as sample preservative and dibromoacetate was added to adjust for the disparity in extraction efficiencies between the food samples. The method detection limit) for chlorite and chlorate were estimated to be 0.2 mg/kg and 0.1 mg/kg, respectively, and the coefficient of determination ($r^2$) that denotes the linearity of their calibration curves were correspondingly measured to be 0.9973 and 0.9987. The recovery rate for each ion was 92.1 % and 96.3 %, with relative standard deviations of 7.47 % and 6.18 %, respectively. Although neither chlorite nor chlorate was detected in the food samples, the analytical technique developed in this study may potentially be used in the analysis of disinfected food products.

• 공업화학
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• 제31권6호
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• pp.603-606
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• 2020

본 논문에서는 수산화기를 음이온으로 이미다졸리움, 즉 1-benzyl-3-butylimidazolium [BzBIM]을 양이온으로 구성한 친수성의 알칼라인 이온성 액체 전해질을 합성하였다. 합성한 이온성 액체의 전기화학적, 물리적 및 구조적 특성을 순환전압전류법, 이온전도도, 점도, 열중량분석기, 시차 주사 열량 측정법, FT-IR과 1H-NMR을 이용하여 측정하였다. 합성된 이온성 액체는 0.1 M KCl 전해질과 유사한 높은 이온전도도와 낮은 점도를 나타내었으며, 또한 약 4.4 V 이상의 전위창을 나타내었다. 따라서 상기 이온성 액체는 대체 전해질로 다양한 에너지 및 환경 응용분야에 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

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

• 멤브레인
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• 제34권2호
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• pp.154-162
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• 2024

음이온 교환막은 수전해 시스템에서 매우 중요한 역할을 하며, 생성된 수소와 산소 기체를 물리적으로 분리할 뿐만 아니라 전극 사이에서 수산화 이온의 선택적인 전달을 용이하게 한다. 음이온 교환막에 요구되는 특성은 수산화 이온에 대한 높은 전도도와 알칼리 환경에서의 화학적/기계적 안정성 등이 있다. 본 연구에서는 셀룰로오스 나노 크리스탈이 포함된 poly(terphenyl piperidinium) (qPTP/CNC) 복합매질분리막을 제조하였다. 고분자 매질로 사용된 poly(terphenyl piperidinium)은 super-acid 중합법을 통해 제조되었으며 이온전도성과 알칼라인 내구성이 뛰어난 소재로 알려져 있다. qPTP/CNC 분리막의 구조는 고분자와 나노 입자 계면의 공극이나 큰 응집체가 없는 조밀하고 균일한 형태를 나타냈다. CNC 나노 입자가 2wt% 첨가된 qPTP/CNC 분리막은 높은 이온교환용량(1.90 mmol/g)과 낮은 함수율(9.09%) 및 팽윤도(5.56%)를 보였다. 또한, 복합막은 수전해 작동 환경인 50℃ 1 M KOH에서 상용 FAA-3-50 분리막에 비해 월등히 낮은 저항과 우수한 알칼라인 내구성(384시간)을 달성했다. 이러한 결과는 친수성 첨가제인 CNC가 음이온 교환막의 이온 전도 특성과 알칼라인 내구성 향상에 기여할 수 있음을 보고하였다.

• 멤브레인
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• 제33권2호
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• pp.77-86
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• 2023

본 연구에서는 낮은 막 저항과 높은 수산화 이온 전도성을 가지는 세공 충진 이온교환막 제조법으로 연구하였다. 알칼리 내구성을 향상하기 위해 폴리 테트라 플로오 에틸렌 소재인 다공성 지지체를 사용하였고 세공에는 단량체 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DMAEMA), vinylbenzyl chloride (VBC)를 이용하여 copolymer를 제조했다. 가교제는 divinylbenzene (DVB)를 사용하였고 가교제 함량별로 이온교환막을 제조하여 DMAEMA-DVB와 VBC-DMAEMA-DVB copolymer에서 가교제 함량이 미치는 영향에 관해 연구하였다. 그 결과, PTFE 소재 지지체를 이용하여 화학적 안정성이 향상했고 저압 UV 램프를 사용하여 낮은 온도에서 빠른 광중합이 가능하여 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다. 음이온교환 막 연료전지에 요구되는 이온교환막의 물리적 및 화학적 안정성을 확인하기 위해서 인장강도와 내알칼리성 테스트를 진행하였다. 그 결과, 가교도가 증가할수록 인장강도 대략 40 MPa가 증가하였고, 최종적으로 이온전도도와 내알칼리성 테스트를 통해 가교제 함량이 증가할수록 알칼리 안정성이 증가하는 것을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제31권6호
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• pp.371-383
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• 2021

음이온 교환막은 수소를 생산할 수 있는 수전해와 수소 연료를 사용하여 전기 에너지를 사용할 수 있는 연료전지 시스템에 사용될 수 있다. 음이온 교환막은 알칼라인 조건에서 수산화 이온(OH^-) 전도를 기반으로 작동한다. 하지만, 음이온 교환막은 상대적으로 낮은 이온 전도도와 알칼라인 안정성을 보이기 때문에 아직 수전해 및 연료전지에 상용화되는 데 한계가 존재한다. 이를 해결하기 위해서는 고분자 구조를 합리적으로 설계하여 새로운 음이온 교환막 소재를 개발하는 것이 필수적이다. 특히, 고분자의 물성, 이온전도도, 그리고 알칼라인 안정성이 우수하게 유지될 수 있도록 고분자 구조 및 합성 방법 등을 제어하여 한다. 음이온 교환막 중에서 Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPO) 기반의 소재는 상용화 되어 접근이 용이하다. 또한, 다른 고분자에 비해 상대적으로 기계적인 특성 및 화학적 안정성이 높아 음이온 교환막 개발에 자주 사용되고 있다. 본 총설에서는 음이온 교환막에서 사용되는 PPO 기반의 고분자 소재 개발 전략 및 특성에 대해서 소개하고자 한다.