• 제목/요약/키워드: membrane porosity

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알루미나 여과막의 상전이와 미세구조 변화: I. 지지체의 기공율에 의한 영향 (Change of Phase Transformation and Microstructure of Alumina Membrane: I. Effect by Porosity of Support)

  • 정훈;황광택;최덕균;정덕수
    • 한국재료학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.205-210
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    • 2002
  • The HPS(High Porosity Support, 39.3%) and the LPS( Low Porosity Support, 18.7%) were fabricated to investigate the phase transformation and the chance of microstructure with porosity of alumina support. Alumina sol was made using aluminum tri-sec $butoxide(ATSB,\; Al(O-Bu)_3)$, the membrane on porous support with different porosity and the membrane without support were fabricated. The $\theta$-to ${\alpha}-A1_2O_3$ phase transformation in the membranes was investigated using thin film X-ray diffraction (XRD), and the change of microstructure was observed using scanning electron microscopy(SEM). XRD patterns showed that the membrane on LPS and HPS had 10$0^{\circ}C$, 5$0^{\circ}C$ higher $\theta$-to ${\alpha}-A1_2O_3$ transformation temperature compared to the unsupported membrane. A similar effect was also observed in microstructure of the membranes, theoritical temperature difference were 97$^{\circ}C$ and 44$^{\circ}C$ by Crapeyron equation.

Effect of Strontium Carbonate Content on Flexural Strength of Clay-Based Membrane Supports

  • Eom, Jung-Hye;Kim, Young-Wook;Song, In-Hyuck
    • 한국세라믹학회지
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    • 제52권6호
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    • pp.467-472
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    • 2015
  • The effect of $SrCO_3$ content on the microstructure, porosity, flexural strength, and pore size distribution of clay-based membrane supports was investigated. Green compacts prepared from low cost materials such as kaolin, bentonite, talc, sodium borate, and strontium carbonate were sintered at $1000^{\circ}C$ for 8 h in air. It was possible to control the porosity of the clay-based membrane supports within the range of 33% to 37% by adjusting the $SrCO_3$ content. The flexural strength of the clay-based membrane supports was found to strongly depend on their porosity. In turn, the porosity was affected by the $SrCO_3$ content. The average pore size and flexural strength of the clay-based membrane supports containing 4 wt% $SrCO_3$ were $0.62{\mu}m$ and 33 MPa at 34% porosity.

Effect of Alkaline-Earth Oxide Additives on Flexural Strength of Clay-Based Membrane Supports

  • Lee, Young-Il;Eom, Jung-Hye;Kim, Young-Wook;Song, In-Hyuck
    • 한국세라믹학회지
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    • 제52권3호
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    • pp.180-185
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    • 2015
  • Low-cost ceramic membrane supports with pore sizes in the range of $0.52-0.62{\mu}m$ were successfully prepared by uniaxial dry compaction method using inexpensive raw materials including kaolin, bentonite, talc, sodium borate, and alkaline-earth oxides in carbonate forms (e.g., $MgCO_3$, $CaCO_3$, and $SrCO_3$). The prepared green supports were sintered at $1000^{\circ}C$ for 8 hr in air. The effect of alkaline-earth oxide additives on the flexural strength of clay-based membrane supports was investigated. The porosity of the clay-based membrane supports was found to be in the range of 33-34%. The flexural strength of the clay-based membrane supports with 1% alkaline-earth carbonates was found to be in the range of 42.8-52.7 MPa. The addition of alkaline-earth carbonates to clay-based membrane supports resulted in large increases (47-80%) in the flexural strength of the membrane supports, compared to that of membrane supports without alkaline-earth carbonates. The typical flexural strength of the clay-based membrane support with 1% $SrCO_3$ was 52.7 MPa at 33.8% porosity.

극청정 가스필터용 다공성 니켈 멤브레인의 제조 (Fabrication of porous nickel membrane for high precision gas filter)

  • 송한복;양재교;성기훈;서동문;강두홍;좌용호
    • 한국결정성장학회지
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    • 제17권5호
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    • pp.210-216
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    • 2007
  • 극청정 가스필터용 다공성 멤브레인을 제조하기 위해 금속산화물 분말의 in-situ한 환원/소결 공정을 이용하였다. 또한 기공도의 향상을 위해 solid pore forming agent로써 구형의 폴리머 입자를 첨가하여 금속 섬유를 사용한 멤브레인과 비슷한 52%의 기공도를 가지는 니켈 멤브레인을 제조하였다. 제조된 니켈 멤브레인은 폴리머의 첨가에 따라 평균기공크기와 기공도가 증가하였다. 한편 환원/소결 온도가 $800^{\circ}C$에서 $1000^{\circ}C$로 상승함에 따라 평균기공크기와 기공도는 감소하였다. 이는 환원/소결 온도가 상승함에 따라 격자확산 및 입계확산이 진행되어 멤브레인의 수축률 증가를 일으켰기 때문이다.

이축연신 PTFE 막 제조 공정에 관한 연구(I) (A Study of Bi-Axial Stretching Process for the PTFE Membrane(I))

  • 신홍철;김성철;조을룡
    • Elastomers and Composites
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    • 제42권2호
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    • pp.86-92
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    • 2007
  • 이축 연신에 의한 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 막을 제조하기 위한 공정 조건을 확립하기 위하여 상용화되는 PTFE 막 및 PTFE 미세 분말을 선택하였다. 막 제조공정에 사용 되기 위해 PTFE 미세 분말은 전처리 되었고, 첨가제와 혼합되었으며, 혼합물의 숙성, 페이스트 압출 공정, 칼렌더 가공 공정 등이 수행되었고 막의 두께 및 기공크기와 다공성을 측정하였다. 기계적 물성을 강화하기 위하여 시료의 후처리가 실시되었고, PTFE 막 제조공정을 위한 페이스트 압출 공정에서의 PTFE 분말과 첨가제의 혼합비, 숙성 시간, 숙성 온도, 압력 등에 관한 공정 조건이 확립되었고, 기공크기(pore size)와 다공성(porosity)을 조절할 수 있는 이축연신 공정에 대한 최적공정 조건도 확립하였다.

기체확산층의 기공률이 고분자 전해질 연료전지 성능에 미치는 영향에 관한 전산해석 연구 (Numerical Study on the Effects of GDL Porosity on the PEMFC Performance)

  • 김경연;손영준;김민진;이원용
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제33권12호
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    • pp.1022-1030
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    • 2009
  • Numerical analysis was carried out to investigate the effect of GDL (Gas diffusion layer) porosity on the performance of PEMFC (proton exchange membrane fuel cell). A complete three-dimensional model was chosen for single straight channel geometry including cooling channel. Main emphasis is placed on the heat and mass transfer through the GDL with different porosity. The present numerical results show that at high current densities, the cell voltage is influenced by the GDL porosity while the cell performance is nearly the same at low current densities. At high current densities, low value of GDL porosity results in decrease of the fuel cell performance since the diffusion of reactant gas through GDL becomes slow with decreasing porosity. On the other hand, for high GDL porosity, the effective thermal conductivity becomes low and the heat generated in the cell is not removed rapidly. This causes the temperature of fuel cell to increase and gives rise to dehydration of the membrane, and ultimately increase of the ohmic loss.

연료전지 전해질 복합막 제조를 위한 폴리설폰계 지지체의 제조와 물성 (Preparation and Characterization of Polysulfone Substrate for Reinforced Composite Membrane Fuel Cell Membrane)

  • 남상용;김득주;황해영;김형준
    • 멤브레인
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    • 제19권1호
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    • pp.63-71
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    • 2009
  • 본 연구에서는 연료전지용 전해질 복합체용 지지체 막을 저가의 우수한 기계적 열적 안정성을 가지는 Polysulfone으로 상전이 법을 이용하여 제조하였다. 제조된 막을 이용하여 농도변화와 노출시간의 변화에 따른 열 수축율, 통기도, 모폴로지, 기계적 물성 및 다공도를 측정하였다. 모폴로지를 조절하기 위해 공기 중 노출 시간과 고분자 농도가 제어되었으며, 제조된 막은 고분자 농도 변화에 관계없이 모두 스폰지 구조를 나타내었다. 고분자의 농도가 증가함에 따라 기계적 열적 안정성은 증가하였지만, 다공도는 감소하는 결과를 보였다. 실험결과 20 wt%의 PSf 고분자 용액을 사용하여 2분의 노출시간을 두고 제조된 고분자 막에서 연료전지용 복합막으로 사용되기 위한 충분한 다공도(80%)와 기계적(tensile : 1.3 MPa), 열적(MD, TD shrinkgage < 1%) 안정성을 나타내었다.

PEMFC 지지체용 PVdF/Laponite 강화 복합막의 특성평가 (Characterization of PVdF/Laponite Reinforced Composite Membranes for PEMFC Surpport)

  • 오슬기;황해영;김형준;남상용
    • 멤브레인
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    • 제20권2호
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    • pp.159-168
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    • 2010
  • 본 연구에서는 연료전지용 강화 복합막 지지체 제조를 위해 높은 다공성을 가지는 PVdF 평막을 제조하였다. 높은 다공도로 인한 낮은 기계적 강도를 보완하기 위한 방법으로 나노 사이즈의 laponite를 막 내에 분산시켰다. 제조된 PVdF/Laponite 복합막의 모폴로지 및 다공도는 SEM 분석 및 무게 중량법을 사용하여 평가하였고, 60% 이상의 다공도를 보였다. 첨가된 laponite 함량에 따른 막의 열적 안정성은 $105^{\circ}C$, $135^{\circ}C$에서의 수축률을 이용하여 평가하였으며, laponite 함량이 5%일 때 $135^{\circ}C$에서 MD와 TD방향으로의 열 수축률 2~3%와 2~3.5%를 나타내었다. Laponite 첨가 후 막의 기계적 강도가 향상되었으며, 순수 PVdF 막에 비해 약 30%의 모듈러스 증가를 나타내었다.

Morphological study of synthesized PVDF membrane using different non-solvents for coagulation

  • Yadav, Meenakshi;Upadhyay, Sushant;Singh, Kailash;Chaturvedi, Tarun Kumar;Vashishtha, Manish
    • Membrane and Water Treatment
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    • 제13권4호
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    • pp.173-181
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    • 2022
  • Polyvinylidene fluoride (PVDF) flat sheet hydrophobic membranes were prepared using 16 wt% PVDF in Dimethyl acetamide (DMAc) by phase inversion technique for desalination application using Membrane Distillation (MD). In this work, the effect of coagulation mediums such as ethanol and water as well their synergistic behavior on the fabricated PVDF membrane morphology was studied using SEM. Moreover, other characteristics required for the membrane distillation applications namely porosity, hydrophobicity and tensile strength were measured using the gravimetric method, sessile drop method and universal testing machine respectively. It was observed that the membrane morphology paradigm shifted from the finger-like structure to the sponge-like structure on increasing the ethanol concentration in coagulant. The porosity of the fabricated membrane was under the required MD range and found to be 57.3% at 16 weight % of PVDF in DMAc solvent under a pure ethanol coagulant bath. Moreover, the top surface contact angle ranges from 85° to 115° on increasing the bath concentration from CBC 0 to CBC 100 at 16 weight % of PVDF in DMAc solvent.