• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.276-280
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• 2017

본 연구에서는 선박 평형수 처리를 위하여 전기분해 방법을 이용한 살균 효과 및 전해 환원법에 의한 용액 중화에 대해 규명하고자 한다. 전기분해 장치에는 양이온만 선택적으로 통과시키기 위하여 분리막을 설치하였으며, 양극과 음극에는 티타늄 불용성 전극을 사용하였다. 전기분해후 살균처리 효과에 대한 분석은 인큐베이터 안에서 24시간 배양 후 관찰하였다. 전기분해 양극반응의 경우, 각 용액에서 수산기의 발생으로 강한 산성을 나타내었으며, 산화환원전위는 800 ~ 1200 mV까지 증가하였다. 음극반응에서는 pH 9 ~ 12로 알칼리 분위기를 나타내었으며, 산화환원전위는 -900 ~ -750 mV까지 감소하였다. 이를 통하여 양 음극반응을 통하여 선박평형수의 pH 조절이 가능한 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 전기분해에 의해 생성된 차아염소산에 의한 살균 작용과 높은 산화환원전위 환경에서 우수한 살균효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제34권6호
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• pp.567-575
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• 2023

물의 전기 분해는 효과적인 그린 수소를 생산하기 위한 유망한 기술 중 하나로서 활발한 연구가 이루어지고 있다. 수전해 시스템의 원료로 해수를 직접 사용하게 되면 지구상에 있는 물의 약 97%를 해수가 차지하고 있으므로, 기존 담수 원료의 제한성에 대한 문제를 해결할 수 있다. 동시에 풍부한 부생 원료를 얻을 수 있는데, 그 성분과 pH 환경에 따라 전기 분해 과정에서 생성되는 Cl₂, ClO^-, Br₂ 및 Mg(OH)₂ 등이 대표적이다. 성공적인 해수 수전해 시스템 개발과 이에 필수적인 산소발생반응(oxygen evolution reaction, OER)과 수소발생반응(hydrogen evolution reaction, HER) 촉매를 개발하기 위해서는 해수 환경에서 일어나는 반응의 원인과 결과에 대해 파악할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 해수 수전해 시스템의 반응 메커니즘과 특징 및 애노드와 캐소드 전극에 사용되는 전기화학 촉매들의 연구 개발 동향에 대해 살펴보고자 한다.

• 한국양식학회지
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• 제10권4호
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• pp.435-438
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• 1997

전기분해를 이용한 해수의 암모니아성 질소 및 대장균 제거에 효과적이었다. 암모니아의 제거효율은 전류의 세기가 클수록, 반응 시간이 길수록, 극판간격이 좁을수록 증가하였다. 해수내 250/100 m\ell$의 대장균은 모든 실험 조건에서 검출되지 않아, 살균 목적으로 전기분해가 매우 효과적이었다. 암모니아의 제거 효율은 잔류 염소의 농도에 따라 증가하였다. 암모니아의 제거 효율과 잔류 염소와의 관계는 다음과 같다.$NH_4^+-N(%)=4cdotlog[Residual\;chlorine(mg/\ell)+28(r=0.892)$

• 멤브레인
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• 제19권1호
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• pp.1-6
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• 2009

수소에너지는 풍부한 자원으로부터 얻을 수 있는 2차 청정에너지로서 연소 및 반응 생성물이 환경을 오염시키지 않을 뿐만 아니라 에너지의 수송 및 저장이 용이한 화학적 매체이다. 물의 전기분해를 이용한 수소제조는 오염을 유발시기지 않으면서도 영구적인 재생에너지 시스템으로 이용할 수 있다. 고온 수증기전해의 핵심기술은 분해된 산소 또는 프로톤 이온이 전해질을 통해 신속하게 전달될 수 있는 전해질의 개발이 제1 핵심요건이며, 이어서 전류효율에 큰 영향을 미치는 전해질막과 전극재료의 접합기술의 확보가 중요한 핵심 요소기술이다.

• 멤브레인
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• 제30권6호
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• pp.433-442
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• 2020

본 연구에서는 수전해용 ionomer의 분자동역학 전산모사 모델 제작을 위하여, 과량의 물 분자가 존재하는 수전해 시스템의 특성을 반영한 ionomer 모델을 제작한 후, 기존 연료전지용 전해질막 전산모사 조건에 맞춰 제작한 ionomer 모델과 비교하였다. 최종적으로 얻어진 모델은 과불소계 ionomer의 중요 특징 중 하나인 명확한 상분리 및 수화채널이 관찰되었으며, 과량의 물 및 높은 운전 온도 조건에서도 물에 녹지 않고 안정된 구조를 나타내었다. 제조된 ionomer 모델에서는 과량의 물분자로 인한 이온 희석 효과로 이온 전달 성능 감소가 나타났으며, 반대로 수소 기체의 투과는 더 증가할 것으로 분석되었다. 따라서 이러한 수전해 시스템의 특성을 반영한 수전해용 ionomer 분자 구조 설계 전략이 필요하고, 분자동역학 전산모사 연구 시에도 이를 감안한 수전해용 ionomer 모델 제작이 필요하다.

• 멤브레인
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• 제27권6호
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• pp.477-486
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• 2017

수소는 산업용 전력생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지 담체로 인식되고 있다. 미래 저탄소 에너지 시스템에서 에너지 저장은 전력 수요에 유연하지 않거나 간헐적인 공급의 균형을 이루기 위한 중추적인 역할을 담당할 수 있을 것이다. 수소는 에너지 담체로서 전기에너지를 화학에너지로, 화학에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 저장 방법 중의 하나이다. 수소제조 방법 중에서, 특히, 물의 전기분해를 이용한 방법은 신재생 에너지원과의 접목을 고려할 때 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있다. 물 전기분해 수소제조 기술은 전기를 이용하여 수소를 물로부터 직접 제조하는 방법으로, 화석연료 이용 제조방법과 비교하여 수소를 제조할 때 지구환경 오염물질인 이산화탄소의 배출이 없다. 수소제조 방법 중의 하나인 물 전기분해의 원리와 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(AWE, alkaline water electrolysis), 고분자 전해질막 수전해(PEMWE, polymer electrolyte membrane water electrolysis), 고온 수증기 전기분해(HTSE, high temperature steam electrolysis)에 대하여 분석하고자 하였다. 물 전기분해는 수소제조 방법의 하나로 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 PTG (power to gas)와 PTL (power to liquid) 시스템의 요소기술로도 주목을 받고 있다. 본 총설에서는 물 전기분해에 대한 원리와 종류, 특히 알칼리 수전해에 대한 최근 연구동향에 대해 설명하였다.

• 공업화학
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• 제30권4호
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• pp.389-398
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• 2019

수소에너지는 화석연료의 사용으로 인해 나타나는 기후변화의 문제를 해결할 수 있는 방안일 뿐 아니라 산업용 전력 생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지로 인식되고 있다. 수소제조 방법 중 물의 전기분해를 이용한 방법이 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있으며, 수소를 물로부터 직접 제조하는 방법은 화석연료 이용 제조 방법과 비교하여 보았을 때 지구환경 오염물질인 메탄, 이산화탄소 등의 배출이 없다. 본 총설은 수소제조 방법 중 하나인 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(alkaline water electrolysis, AWE), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis, PEMWE)에 대해서 분석하고 최근 연구 중인 탄화수소 전해질막의 동향 및 전해질막의 문제점인 크로스오버현상에 대해 설명하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.269-275
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• 2019

This study was conducted to evaluate the microbial communities in coupled system of a microbial electrolysis cell and an anaerobic digestion. Glucose, butyric acid, propionic acid and acetic acid were used as substrates. The maximum methane production and methane production rate of propionic acid respectively were $327.9{\pm}6.7mL\;CH_4/g\;COD$ and $28.3{\pm}3.1mL\;CH_4/g\;COD{\cdot}d$, which were higher than others. Microbial communities' analyses indicated that acetoclastic methangens were predominant in all systems. But the proportion of hydrogenotrophic methanogens was higher in the system using propionic acid as a substrate when compared to others. In coupled system of a microbial electrolysis cell and anaerobic digestion, the methane production was higher as the distribution of hydrogen, which was generated by substrate degradation, and proportion of hydrogenotrophic methanogens was higher.

• 멤브레인
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• 제31권2호
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• pp.133-144
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• 2021

알칼리 수전해 시스템은 다양한 수소 생산 공정 중에서 가장 온실가스 발생량이 적은 그린 수소를 생산하는 방식 중 가장 오래된 기술이다. 알칼리 수전해 시스템은 알칼리 조건에서 사용되며, 고분자 전해질막 수전해와는 다르게 니켈, 코발트, 은 등의 안정한 전이금속을 전극촉매로 사용할 수 있다. 이 시스템은 가격이 저렴하고 대용량화가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점으로 알칼리 수전해 시스템은 20세기 초부터 MW급 수소발생장치에 적용되어 왔으며 현재 20여 개의 제조업체에서 상용제품을 판매하고 있는 안정화된 기술이다. 본 논문에서는 알칼라인 수전해의 기본원리 및 사용되는 촉매, 전극, 격막 등에 대해 알아보고 그 중 핵심소재인 격막의 연구개발 동향에 대해 살펴보고자 한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권3호
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• pp.302-312
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• 2019

The voltage produced from the salinity gradient in reverse electrodialysis (RED) increases proportionally with the number of cell pairs of alternating cation and anion exchange membranes. Large-scale RED systems consisting of hundreds of cell pairs exhibit high voltage of more than 10 V, which is sufficient to utilize water electrolysis as the electrode reaction even though there is no specific strategy for minimizing the overpotential of water electrolysis. Moreover, hydrogen gas can be simultaneously obtained as surplus energy from the electrochemical reduction of water at the cathode if the RED system is equipped with proper venting and collecting facilities. Therefore, RED-driven water electrolysis system can be a promising solution not only for sustainable electric power but also for eco-friendly hydrogen production with high purity without $CO_2$ emission. The RED system in this study includes a high membrane voltage from more than 50 cells, neutral-pH water as the electrolyte, and an artificial NaCl solution as the feed water, which are more universal, economical, and eco-friendly conditions than previous studies on RED with hydrogen production. We measure the amount of hydrogen produced at maximum power of the RED system using a batch-type electrode chamber with a gas bag and evaluate the interrelation between the electric power and hydrogen energy with varied cell pairs. A hydrogen production rate of $1.1{\times}10^{-4}mol\;cm^{-2}h^{-1}$ is obtained, which is larger than previously reported values for RED system with simultaneous hydrogen production.