• 한국표면공학회지
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• 제42권5호
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• pp.232-239
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• 2009

This study presented the effect of membrane thickness on hydrogen permeability. Microvoids on the surface of the membrane should not exist for the exact values of hydrogen permeability. Pd-Cu-Ni hydrogen alloy membranes were fabricated by Ni powder sintering, substrate plasma pretreatment, sputtering and Cu reflow process. And this leaded to void-free surface and dense film of Pd-Cu-Ni hydrogen alloy membrane. Hydrogen permeation test showed that hydrogen permeability increased from 2.7 to $15.2ml/cm^2{\cdot}min{\cdot}atm^{0.5}$ as membrane thickness decreased from 12 to $4{\mu}m$. This represented the similar trend as a hydrogen permeability of pure palladium membrane based on solution-diffusion mechanism.

• 한국표면공학회지
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• 제39권6호
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• pp.255-262
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• 2006

Pd-Cu alloy membrane for hydrogen separation was fabricated by sputtering and Cu reflow process. At first, the Pd and Cu was continuously deposited by sputtering method on oxidized Si support, the Cu reflow process was followed. Microstructure of the surface and permeability of the membrane was investigated depending on various reflow temperature, time, Pd/cu composition and supports. With respect to our result, Pd-Cu thin film (90 wt.% Pd/10 wt.% Cu) deposited by sputtering process with thickness of $2{\mu}m$ was heat-treated for Cu reflow The voids of the membrane surface were completely filled and the dense crystal surface was formed by Cu reflow behavior at $700^{\circ}C$ for 1 hour. Cu reflow process, which is adopted for our work, could be applied to fabrication of dense Pd-alloy membrane for hydrogen separation regardless of supports. Ceramic or metal support could be easily used for the membrane fabricated by reflow process. The Cu reflow process must result in void-free surface and dense crystalline of Pd-alloy membrane, which is responsible for improved selectivity oi the membrane.

• 멤브레인
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• 제34권2호
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• pp.140-145
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• 2024

에너지 패러다임의 변화가 요구되는 현대에 수소는 매력적인 에너지원이다. 이러한 수소를 정제하는 기술 중에서 분리막을 이용한 기술은 저비용으로 고순도의 수소를 정제할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 그러나 수소 분리 성능이 뛰어난 팔라듐(Pd)은 가격이 매우 비싸 이를 대체한 소재가 필요하다. 본 연구에서는 수소 투과 성능은 좋으나 수소 취성에 약한 니오븀(Nb)과 수소 투과 성능은 떨어지나 내구성이 뛰어난 니켈(Ni)과 지르코늄(Zr)을 혼합한 합금으로 분리막을 제조하여 1~4 bar, 350~450 ℃ 조건에서 수소 투과 특성을 확인하였다. Pd를 코팅하지 않은 Ni₄₈Nb₃₂Zr₂₀ 분리막의 경우 최대 0.69 ml/cm²/min의 투과량을 보였으며, Pd가 코팅된 경우에는 최대 13.05 ml/cm²/min의 투과량을 보였다.

• 한국표면공학회지
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• 제37권5호
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• pp.289-295
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• 2004

A dense palladium-nikel (Pd-Ni) alloy composite membrane has been fabricated on microporous nickel support mixed with submicron/micron nickel powder instead of mesoporous stainless steel support. Plasma treatment process is introduced as pre-treatment process instead of HCI activation. Pd-Ni alloy composite membrane prepared by electro plating was fairly a uniform and dense surface morphology. The membrane was characterized by permeation experiments with hydrogen and nitrogen gases at temperature 773 K and pressure 2.2 psi. The results showed that hydrogen ($H_2$) permeance was 27 ml/$\textrm{cm}^2$ㆍatmㆍmin and hydrogen/ nitrogen ($_H2$$N_2$) selectivity was 8 at 773 K.

• 한국표면공학회지
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• 제37권5호
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• pp.243-248
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• 2004

A palladium-nikel(Pd-Ni) alloy composite membrane has been fabricated on microporous nickel support formed with nickel powder. Plasma surface treatment process is introduced as pre-treatment process instead of HCI activation. Pd coating layer was prepared by dc magnetron sputtering deposition after $H_2$ plasma surface treatment. Palladium-nickel alloy composite layer had a fairly uniform and dense surface morphology. The membrane was characterized by permeation experiments with hydrogen and nitrogen gases at temperature of 773 K and pressure of 2.2psi. The hydrogen permeance was 6 ml/minㆍ$\textrm{cm}^2$ㆍatm and the selectivity was 120 for hydrogen/nitrogen($H_2$/$N_2$) mixing gases at 773 K.

• 멤브레인
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• 제21권3호
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• pp.290-298
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• 2011

팔라듐이 코팅된 $V_{53}Ti_{26}Ni_{21}$ 합금 분리막을 통해 수소 투과시 혼합가스의 영향에 대해 알아보았다. 순수 수소, 수소, 이산화탄소 및 일산화탄소의 혼합가스를 공급가스로 주입할 때, $450^{\circ}C$, 1-3 bar의 압력에서 팔라듐이 코팅된 $V_{53}Ti_{26}Ni_{21}$ 합금 분리막의 수소 투과 실험을 수행하였다. 수소만을 공급한 투과 실험에서 팔라듐 코팅된 $V_{53}Ti_{26}Ni_{21}$ 합금 분리막(두께: 0.5 mm)의 수소 투과량은 3 bar, $450^{\circ}C$ 조건에서 $5.36mL/min/cm^2$였다. 또한 수소/이산화탄소, 수소/일산화탄소 및 수소/이산화탄소/일산화탄소를 공급한 투과실험에서 $V_{53}Ti_{26}Ni_{21}$ 합금 분리막의 수소 투과량은 각각 4.46, 5.20, $3.91mL/min/cm^2$였다. 따라서, 수소/이산화탄소, 수소/일산화탄소 및 수소/이산화탄소/일산화탄소 혼합가스를 각각 공급할 때 투과량은 온도와 압력에 상관없이 수소 분압 감소만큼 감소하였고 모든 경우 Sievert 법칙을 잘 만족시켰다. 투과 후 분리막의 XRD 결과로부터 $V_{53}Ti_{26}Ni_{21}$ 합금 분리막은 여러 혼합가스에 대해 안정성과 내구성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회지
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• 제45권6호
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• pp.248-256
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• 2012

A Pd-based hydrogen membranes for hydrogen purification and separation need high hydrogen perm-selectivity. The surface roughness of the support is important to coat the pinholes free and thin-film membrane over it. Also, The pinholes drastically decreased the hydrogen perm-selectivity of the Pd-based composite membrane. In order to remove the pinholes, we introduced various surface pre-treatment such as alumina powder packing, nickel electro-plating and micro-polishing pre-treatment. Especially, the micro-polishing pretreatment was very effective in roughness leveling off the surface of the porous nickel support, and it almost completely plugged the pores. Fine Ni particles filled surface pinholes with could form open structure at the interface of Pd alloy coating and Ni support by their diffusion to the membrane and resintering. In this study, a $4{\mu}m$ surface pore-free Pd-Cu-Ni ternary alloy membrane on a porous nickel substrate was successfully prepared by micro-polishing, high temperature sputtering and Cu-reflow process. And $H_2$ permeation and $N_2$ leak tests showed that the Pd-Cu-Ni ternary alloy hydrogen membrane achieved both high permeability of $13.2ml{\cdot}cm^{-2}{\cdot}min^{-1}{\cdot}atm^{-1}$ permation flux and infinite selectivity.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.345-350
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• 2011

보론이 도프된 바나듐 합금 분리막은 아직까지 연구된 적이 없다. 본 연구에서는 팔라듐이 코팅된 새로운 $V_{99.8}B_{0.2}$ 조성의 합금 분리막을 합성하여 수소 투과 특성 및 화학적 안정성에 대하여 연구를 수행하였다. 순수 수소, 수소와 이산화탄소의 혼합가스를 $400^{\circ}C$, 절대압력 1.0~3.0 bar에서 공급하여 수소 투과 특성을 알아보았다. 순수 수소를 공급하여 측정한 결과 0.5 mm 두께의 분리막은 최대 $48.5mL/min/cm^2$의 투과량을 보였다. 본 연구 결과는 수성가스 전이반응(WGS)에서 생성된 수소를 분리할 수 있는 비 팔라듐계 수소 분리막의 합성에 새로운 방향을 제시하고 있다.

• 멤브레인
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• 제22권1호
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• pp.1-7
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• 2012

니오븀 금속을 기반으로 하는 $Nb_{56}Ti_{23}Ni_{21}$ 합금 분리막의 수소 투과 특성 및 화학적 안정성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 직경 10 mm, 두께 0.5 mm의 $Nb_{56}Ti_{23}Ni_{21}$ 합금 분리막을 제작하였으며, 2가지 조성($H_2$ 100%, $H_2$ 60% + $CO_2$ 40%)의 공급가스를 $450^{\circ}C$의 온도에서 투과시킬 때 압력에 따른 수소 투과 특성에 관한 실험을 진행하였다. 본 실험에서의 최대 수소 투과량은 순수한 수소를 투과시킬 경우 절대압력 3 bar에서 $5.58mL/min/cm^2$로 나타났다. 또한 공급가스 조성에 따른 각각의 경우 모두 Sievert's law에 잘 부합하였으며, 이산화탄소와의 혼합가스 사용시, 투과량은 수소 분압 감소에 비례하여 감소하였다. 투과 실험 후 XRD 분석을 통하여 $Nb_{56}Ti_{23}Ni_{21}$ 합금 분리막의 이산화탄소에 대한 화학적 안정성에 대한 실험을 수행하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제24권3호
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• pp.233-237
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• 2007

This study is focused on the possibility of copper alloy metal fiber for an antimicrobial activity in the water soluble metal working fluids. Electrochemical potential of Cu/Zn ion is -268mV, and easily makes radicals with molecular oxygen. Especially, hydroperoxide radical shows strong toxicity to the strains. Plasma membrane causes conformational change when hydroperoxide radical binds to plasma membrane. Elution of copper ion from copper alloy metal fiber is detected in metal working fluid. As a result antimicrobial activity of copper alloy metal fiber in metal working fluid is superior to that of copper fiber.