• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.621-626
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• 2010

음이온 교환막은 전기투석뿐만 아니라 역전기투석에 의한 전기생산과 축전 탈이온에 의한 정수 분야에 이용될 수 있다. 본 연구에서는 폴리비닐알콜 수용액 상에서 (vinylbenzyl)trimethylammonium chloride와 2-hydroxyethyl methacrylate를 중합한 후 글루타르산과의 에스테르화 반응, 그리고 글루타르알데히드와 가교반응을 통해서 음이온 교환막을 제조하였다. 실험 변수에 따라 음이온 교환막을 제조하고 이온교환막의 전기화학적 물성을 조사하였다. 중합반응에서 음이온 교환성 단량체 비율에 따라 이온교환량과 저항 값이 변하였으며, 에스테르화 반응에서는 글루타르산의 함량의 증가에 따라 함수율과 전도도가 감소하였다. 형성된 필름과 알데히드의 가교반응 시간 변화는 함수율, 전기저항, 이동수 값들에 영향을 미쳤다. 끝으로 제조된 이온 교환막의 chronopotentiometry와 한계전류밀도도 측정하였다.

• Korean Membrane Journal
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• 제7권1호
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• pp.28-33
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• 2005

The feasibility of producing sulfuric acid and ammonia water from ammonium sulfate was investigated by an integrated process including ammonia stripping (AS) and electrodialysis with bipolar membrane (EDBM). It was suggested that the production of sulfuric acid using ammonia stripping-electrodialysis with bipolar membrane (ASEDBM) was effective in obtaining high concentration of sulfuric acid compared with EDBM alone. AS was carried out over pH 11 and within the range of temperatures, $20^{\circ}C{\~}60^{\circ}C$. Sodium sulfate obtained using AS was used as the feed solution of EDBM. The recovery of ammonia increased from $40\%$ to $80\%$ at $60^{\circ}C$ due to the increased mobility of ammonium ion. A pilot-scale EDBM system, which is composed of two compartments and 10 cell pairs with an effective membrane area of $200 cm^2$ per cell, was used for the recovery of sulfuric acid. The performance was examined in the range of 0.1 M${\~}$1.0 M concentration of concentrate compartment and of $25 mA/cm^2{\~}62.5 mA/cm^2$ of current density. The maximum current efficiency of $64.9\%$ was obtained at 0.1 M sulfuric acid because the diffusion rate at the anion exchange membrane decreased as the sulfuric acid of the concentrate compartment decreased. It was possible to obtain the 2.5 M of sulfuric acid in the $62.5 mA/cm^2$ with a power consumption of 13.0 kWh/ton, while the concentration of sulfuric acid was proportional to the current density below the limiting current density (LCD). Thus, the integrating process of AS-EDBM enables to recover sulfuric acid from the wastewaters containing ammonium sulfate.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.549-550
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• 2006

Mobile fuel cell is highlighted in these days because mobile fuel cell can contain more energy than existing batteries. Nowadays mobile devices like cellular phone, PMP(portable multi-media player), notebook, and etc. need more energy, But existing batteries like Li-ion or Ni-MH batteries are not going to satisfy such demands. In this paper, mobile fuel cell is developed. Its size is 50*70*8mm and it is made of aluminium plates. The fuel cell type is PEM and the fuel is pure hydrogen and oxygen.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.302-306
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• 2017

고분자전해질 연료전지에서 습도는 성능과 내구성에 많은 영향을 준다. 습도가 높아지면 일반적으로 성능이 향상되는데 높은 습도는 플러딩을 발생시킬 위험성도 있다. 미세 유로셀에서 상대습도를 변화시키며 I-V곡선, LSV, 사이클로 볼타메트리(CV), 임피던스을 측정했다. 70%이상에서 플러딩 현상이 발생함을 확인했다. 고분자막의 이온전도도는 상대습도 80%에서 최고값에 도달했고, 전극의 활성은 플러딩 후에도 상대습도 증가에 따라 상승했다. 상대습도 80%에서 최고 성능 $1,700mA/cm^2$(@0.6 V)을 얻었다. 상대습도 80%에서 플러딩에 의해 물질전달이 방해 받는 것에 비해 막의 이온전도도 향상이 성능에 더 큰 영향을 줌을 보였다.

• 세라미스트
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• 제21권4호
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• pp.388-405
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• 2018

In this paper, we review about current development of electrode materials for Li-ion batteries and catalysts for fuel cells. We scrutinized various electrode materials for cathode and anode in Li-ion batteries, which include the materials currently being used in the industry and candidates with high energy density. While layered, spinel, olivine, and rock-salt type inorganic electrode materials were introduced as the cathode materials, the Li metal, graphite, Li-alloying metal, and oxide compound have been discussed for the application to the anode materials. In the development of fuel cell catalysts, the catalyst structures classified according to the catalyst composition and surface structure, such as Pt-based metal nanoparticles, non-Pt catalysts, and carbon-based materials, were discussed in detail. Moreover, various support materials used to maximize the active surface area of fuel cell catalysts were explained. New electrode materials and catalysts with both high electrochemical performance and stability can be developed based on the thorough understanding of earlier studied electrode materials and catalysts.

• 멤브레인
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• 제29권3호
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• pp.173-182
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• 2019

화석연료 사용이 증가하면서 온실가스 및 대기오염가스 등의 환경오염 문제가 심각해졌다. 이를 해결하기 위한 신재생에너지, 친환경적인 대체에너지원을 찾기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 연료전지는 전기에너지를 발생하며 부산물로 물만이 생성되는 친환경 에너지 발생장치다. 특히, 전해질로 음이온 교환막을 사용하는 음이온 교환막 연료전지(Anion Exchange Membrane Fuel Cell)는 높은 촉매의 활성으로 양이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel cell)와 다르게 저가의 금속 촉매를 사용할 수 있는 장점 때문에 관심이 높아지고 있다. 음이온 교환막으로써 요구되는 주요 특성은 높은 이온($OH^-$) 전도도 및 높은 pH의 구동조건에서의 안정성이다. 본 연구에서는 PPO계 고분자의 화학적 가교 반응을 이용해 얻어진 가교형 고분자 막의 낮은 기계적인 특성과 치수 안정성을 높이기 위해 보다 높은 분자량을 갖는 고분자 사용과 함께 가교율 증대를 통해 보다 높은 이온 전도도와 기계적인 성질, 높은 화학적인 안정성뿐만 아니라 실제 연료전지 구동조건에서 높은 셀 성능을 갖는 AEMFC용 고분자 전해질 막을 개발했다.

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

• 전기화학회지
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• 제13권4호
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• pp.283-289
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• 2010

2차원 전산 해석 모델을 사용하여 고온 고분자 전해질 연료전지의 전산해석을 수행하였다. 해석 모델은 기존의 실험데이터와의 비교를 통해 검증하였으며, 다양한 작동 조건이 연료전지의 성능에 미치는 영향을 파악하기 위해 일련의 전산해석을 수행하였다. 본 전산해석의 결과를 통해 교환전류밀도, 이온전도도, 공급유량 및 작동압력이 증가할수록 연료전지의 성능이 향상됨을 확인하였다. 또한, 기체 확산층의 기공율이 높을수록 기체의 확산이 향상되어 연료전지의 성능이 향상되었으며, 양극 기체 확산층의 기공율에 의한 효과가 음극에 비해 더 두드러지게 나타났다.

• 폴리머
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• 제39권2호
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• pp.338-345
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• 2015

폴리페닐렌옥사이드(PPO)와 폴리에테르이미드(PEI)에 대해 각각 설폰화(SPPO) 및 아민화(APEI) 반응이 이루어졌다. SPPO와 APEI의 특성평가를 위하여 FTIR, 열무게분석(TGA), 팽윤도, 이온교환용량(IEC) 및 이온전도도 등에 대한 측정을 하였다. 표면불소화를 실시한 후 표면불소화된 SPPO와 APEI 막과 불소화하지 않은 막과의 차이점을 알아보기 위하여 위에서 실시한 특성평가를 다시 수행하여 비교하였다. SPPO막의 이온교환용량을 고정시킨 후 APEI의 이온교환용량을 변경하면서 전체적으로 3개 유형의 바이폴라막을 제조하였고, 이를 차염소산 발생을 위하여 여러 전류밀도 하에서 저농도 및 고농도 소금용액에 적용하였다. 표면불소화된 막의 차염소산 생성 농도는 APEI의 이온교환용량에 의존하며 $80mA/m^2$에서 차염소산 농도 491-692 ppm의 결과를 얻었으며, $5mA/m^2$에서 18-28 ppm의 차염소산 농도를 나타내었으며 내구성이 매우 상승된 것을 보여 주었다.

• 공업화학
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• 제23권5호
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• pp.474-479
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• 2012

막결합 축전식 탈염(MCDI) 기술을 이용하여 $Na^{+}$와 $Ca^{2+}$ 이온이 혼합된 용액에서 $Ca^{2+}$ 이온의 선택적 제거 가능성을 연구하였다. 양이온교환막인 CMX막에 대한 $Ca^{2+}$ 이온의 선택성을 확인하기 위해 흡착평형 실험을 실시하였다. 그리고 MCDI 셀을 이용해 혼합용액(5 meq/L NaCl + 2 meq/L $CaCl_{2}$)에 대한 탈염실험을 수행하였다. 흡착평형 실험결과 용액과 CMX막에서 $Ca^{2+}$ 이온의 당량분율은 각각 28.6, 87.2%를 보여 CMX막이 $Ca^{2+}$ 이온에 대해 높은 선택성을 갖는 것을 확인하였다. MCDI 셀에 일정한 전류를 인가하면서 셀 전위가 1.0 V에 도달할 때까지 탈염실험을 실시하였다. 그 결과 흡착된 이온의 총량은 인가한 전류밀도에 큰 영향을 받지 않고 일정하였다. 그러나 흡착된 이온 중 $Ca^{2+}$ 이온의 비율은 전류밀도에 반비례하였으며 200, 300, 500, $700\;A/m^{2}$의 전류밀도에서 각각 81.4, 78.4, 77.0, 74.5%로 나타났다. 이러한 결과는 낮은 전류밀도에서 CMX막에 흡착된 $Ca^{2+}$ 이온의 비율이 높았기 때문인 것으로 판단된다.