• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.42-50
• /
• 2011

The Montmorillonite (MMT) in the polymer matrix is expected to reduce methanol permeability due to the tortous path formed by dispersed silicate layers. However, the polymer composite membranes containing non-proton conducting inorganic particle tend to show low proton conductivity. To solve this problem, we used an ion exchange method to prepare functionalized MMT with various silane coupling agents. The modified MMT was randomly dispersed in sulfonated poly (arylene ether sulfone) (SPAES) matrix to prepare SPAES/modified MMT composite membranes. The performances of hybrid membranes for DMFCs application were investigated. The SPAES/modified composite membrane showed increased proton conductivity compared with the non-modified MMT composite membrane. However, the methanol permeability of the SPAES/modified membrane was higher than that of the non-modified MMT.

• 상하수도학회지
• /
• 제27권4호
• /
• pp.445-456
• /
• 2013

In this study, desalination by electrodialysis with ion exchange membranes was applied to synthetic waters with various ion concentrations and also for ground waters from coastal areas in Korea. Electrodialysis performance on the synthetic solutions showed the similar tendency in operation time and current curves, i.e., shorter operation time and higher maximum current with increasing applied voltages. The ED results of synthetic waters with different ion compositions, i.e., $Na_2SO_4$, $MgSO_4$, $CaSO_4$, at the similar conductivity condition, i.e., $1,250{\mu}s/cm$ revealed that effects of mono- and divalent ions on water quality and performance in electrodialysis were different. The divalent ions had less efficiency in the ED compared to monovalent sodium ions and also divalent calcium ions showed better performance than Mg ions. The electrodialysis on the ground waters produced high quality of drinking water. The groundwater from SungRoe however showed a buildup of membrane resistance. Organic matter concentrations and great portions of divalent ions in the groundwater were possible causes of the deteriorated performance.

• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 2005년도 추계 총회 및 학술발표회
• /
• pp.96-101
• /
• 2005

A theory for the material transports through ion exchange membrane has been developed on the basis of nonequilibrium thermodynamics by removing the assumption of solvent flow in the previous paper and applied to a detailed study of the ionic transport properties of new charged mosaic membrane(CMM) system. The CMM having two different fixed charges in the polymer membrane indicated unique selective transport behavior then ion-exchange membrane. The separation behavior of ion transport across the CMM with a parallel array of positive and negative functional charges were investigated. It was well-known the analysis of the volume flux and solute flux based on nonequilibrium thermodynamics. Our suggests preferential salt transport across the charged mosaic membranes. Transport properties of heavy metal ions, $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$and sucrose system across the charged mosaic membrane were estimated. As a result, we were known metal salts transport depended largely on the CMM. The reflection coefficient indicated the negative value that suggested preferential material transport and was independent of charged mosaic membrane thickness.

• 멤브레인
• /
• 제19권3호
• /
• pp.189-193
• /
• 2009

제올라이트 분리막 제조 시 제올라이트 골격 내에 존재하는 $Na^{+}$ 양이온을 $K^{+}$ 이온과 $Ca^{2+}$ 이온으로 교환하여 보다 효율적인 물/에탄올 혼합물로부터 물의 분리를 도모하고자 하였다. NaA형 제올라이트 분리막을 각각의 0.5 M KCI $CaCl_2$, $80^{\circ}C$ 수용액에서 4시간 동안 이온교환 하였다. $Na^{+}$ 이온을 $K^{+}$ 이온으로 교환한 결과, 이온 교환 전 총 투과플럭스는 $900\;g/m^2{\cdot}hr{\sim}2,500\;g/m^2{\cdot}hr$이었으나 이온 교환 후 $600\;g/m^2{\cdot}hr{\sim}2,000\;g/m^2{\cdot}hr$ 정도로 낮아졌으며, 이온 교환 전 $600{\sim}2,200$의 선택도를 나타내던 분리막의 선택도가 이온 교환 후에 $850{\sim}2,500$까지 높아짐을 확인하였다 또한, $Na^{+}$ 이온을 $Ca^{2+}$ 이온으로 교환한 결과, 제올라이트 분리막의 전체 투과플럭스와 선택도 모두 이온 교환 전 후 유사한 결과 값이 나타남을 확인하였다. 따라서 친수성 제올라이트 분리막의 유효세공경을 제어하고 적절한 크기로 조절하여 유기물/물 혼합물 분리에 활용한다면 보다 효과적인 유기물의 선택적 분리가 가능할 것으로 판단된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제32권11호
• /
• pp.4041-4048
• /
• 2011

High molecular weight tetrasulfonated poly(arylene biphenylsulfone ether) (TsPBPSEH) copolymers containing up to four pendant sulfonate groups per repeat unit were synthesized via aromatic nucleophilic displacement condensation from 4,4'-bis(4-chloro-3-sulfonatophenylsulfonyl)biphenyl-2,2'-disulfonate (SBCSBPD), 4,4'-dichlorodiphenylsulfone (DCDPS) and 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphenol (6F-BPA). The synthesized copolymers were structurally characterized using $^1H$ NMR and FT-IR techniques. They were analytically pure, amorphous and were readily soluble in a wide range of organic solvents. Electrolyte membranes were successfully cast using the synthesized polymers with various sulfonation levels and N-methyl-2-pyrrolidinone. This new class of polymer membranes exhibited elevated thermal and physical stabilities and reduced swelling at high temperatures. An increase of acidic functional groups in the copolymer yielded high ion exchange capacity and moderate ionic conductivity values even at higher temperatures, which makes them potential ion conducting candidates.

• 전기화학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.88-94
• /
• 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.

• 멤브레인
• /
• 제32권5호
• /
• pp.283-291
• /
• 2022

재생에너지의 보급과 기후변화를 대응하기 위한 해결책으로 수소에너지에 대한 관심이 늘어나고 있다. 수소는 미이용 전력을 대용량 장주기로 저장하기에 가장 적합한 수단이며 이러한 수소를 생산하는 기술 중 수전해는 물에 전기에너지를 인가하여 수소를 생산하는 친환경적 수소생산 기술로 알려져 있다. 수전해의 구성 요소 중 분리막은 음극과 양극을 물리적으로 분리할 뿐만 아니라 생성되는 수소와 산소의 섞임 현상을 방지하며 이온의 전달을 가능하게 하는 복합적인 역할을 수행한다. 특히 기존의 수전해 기술들의 단점을 보완할 수 있는 차세대 음이온 교환막 수전해에서의 핵심은 우수한 음이온 교환막을 확보하는 것이다. 높은 이온 전도성과 알칼리 환경에서 우수한 내구성을 동시에 가지려는 많은 연구들이 진행되고 있으며 다양한 소재에 대한 탐색이 이루어지고 있다. 본 총설에서는 상용 블록 공중합체인 Polystyrene-b-poly(ethylene-co-butylene)-b-polystyrene (SEBS)를 기반으로 하는 음이온 교환막에 대한 연구에 대해 살펴보며 최신 연구 동향과 앞으로 나아가야할 점에 대해 논하고자 한다.

• Membrane and Water Treatment
• /
• 제5권1호
• /
• pp.31-40
• /
• 2014

Papermaking tobacco sheet is an important reclaimed process for cigarette making. Traditionally, the pressure driven membrane was often used to isolate the effective compounds from the tobacco sheet extract. However, this method is difficult to remove small ionic compounds. Besides, membrane fouling is a major problem for effective use of these pressure driven membrane technologies. In this study, the electrodialysis process is used to removal the chloride ions and nitrate ions, thus the smoking quality of papermaking tobacco sheet extract can get improved. Three types of electrolytes ($Na_2SO_4$, NaCl and HCl) are chosen to prevent the generation of precipitation. The results indicate that 0.1mol/L HCl at current density of $30mA/cm^2$ is the optimal condition for the electrodialysis process. The removal rates of the Cland $NO{_3}^-$ in tobacco sheet extract are 97% and 98.4%, respectively. The electrodialysis process cost was estimated to be 0.11$/L. Naturally, electrodialysis is not only technological feasible, environmental-friendly and economical-attractive for tobacco extract treatment.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.60-68
• /
• 2011

[ $ZrO_2-TiO_2$ ]binary oxides with various Zr:Ti molar ratios were prepared by sol-gel method and Nafion$^{(R)}$/$ZrO_2-TiO_2$ composite membranes were fabricated for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) at high temperature and low humidity. Water uptake, Ion exchange capacity (IEC), and proton conductivity of Nafion$^{(R)}$/$ZrO_2-TiO_2$ composite membranes were characterized and these composite membranes were tested in a single cell at $120^{\circ}C$ with various relative humidity (R.H.) conditions. The obtained results were compared with the unmodified membranes (Nafion$^{(R)}$ 112 and Recast Nafion$^{(R)}$). A Nafion$^{(R)}$/$ZrO_2-TiO_2$ composite membrane with 1:3 of Zr:Ti molar ratio showed the highest performance. The performance showed 500 mW/$cm^2$ (0.499V) at $120^{\circ}C$, 50% R. H., and 2 atm.

• 전기화학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.44-48
• /
• 2014

양성자교환막연료전지에서 사용할 탄화수소계 전해질 막 (술폰산화 폴리아릴렌에테르설폰)의 산화안정성을 향상시키기 위하여 세륨이온이 도입된 전해질 복합막을 제조하였다. 세륨이온의 함유 농도에 따른 산화안정성의 변화를 관찰하였고, 함수율 및 수소이온전도도에 미치는 영향을 조사하였다. ICP 분석을 통해 세륨이온의 함침여부를 검증하였고, NMR 피크의 화학적 이동으로 금속이온과 술폰산 그룹과의 배위여부를 확인하였다. 세륨이온의 함량이 증가함에 따라 이온전도도 및 함수율은 감소하였으나, 산화안정성은 향상되었다. 특히, 과산화수소폭로 가속화장치를 이용하여, 기존의 펜톤산화실험에 비해 실제 연료전지운전과 매우 유사한 조건에서 전해질 막의 산화안정성을 평가하였다.