• 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.

• 공업화학전망
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• 제24권4호
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• pp.1-21
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• 2021

화석연료의 과도한 사용으로 유발된 기후변화 문제를 해결하기 위해 대체에너지의 개발에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 재생가능하며 친환경적인 수소에너지가 실현가능한 궁극적 대안으로 주목받고 있다. 다양한 수소 생산 기술 중 물의 전기분해를 이용한 수전해 기술은 온실가스와 같은 오염물질을 배출하지 않으며 재생에너지와 연계하여 미이용 전력을 대용량 장주기로 저장할 수 있다는 장점이 있다. 수전해 장치는 수소와 산소를 발생하는 전극과 기체의 섞임을 방지하고 이온을 전달하는 분리막으로 구성되며 그 중 분리막은 수전해 장치의 효율과 안정성을 결정짓는 핵심 부품이다. 본 총설에서는 수전해 기술 중 저온 수전해에 해당하는 알칼라인 수전해(alkaline water electrolysis), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis)와 음이온교환막 수전해(anion exchange membrane water electrolysis)에 사용되는 분리막에 대한 특성을 분석하고 최근 연구 동향에 대해서 다루고자 한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제7권1호
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• pp.76-81
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• 2016

An anatase TiO₂ nanotube array (NTA) was fabricated by anodization and successive heat treatments. When the anatase TiO₂ NTA was cathodically polarized, its color changed to blue, and it could be used as an electrochemically active anode for an oxygen evolution reaction (OER) in alkaline water electrolysis. The structure of the blue anatase TiO₂ NTA was controlled by the anodization conditions and its catalytic activity increased with an increase of the surface area. The activity of the blue anatase TiO₂ NTA gradually reduced with the continued OER because of the partial oxidation of Ti³⁺ to Ti⁴⁺. However, an intermittent cathodic regeneration process could significantly slow its reduction rate. The blue anatase TiO₂ NTA could be an alternative anode for alkaline water electrolysis.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.330-336
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• 2022

In order to evaluate the possibility as a separator in alkaline water electrolysis, the high temperature characteristics were evaluated by measuring the membrane resistance and durability of 5 types of commercial anion exchange membranes in 7 M KOH solution and at 80℃. The membrane resistance of AEM membrane measured in 7 M KOH solution and at 80℃ had a lower value of about 8-24 times compared to the other membranes. The durability of AEM membrane tested with the soaking time in 7 M KOH solution and at 80℃ showed a very good stability and that of FAAM40 and FAAM75-PK showed secondly a good stability. The thermal stability with the soaking time in 7 M KOH solution and at 80℃ of FAAM40 and FAAM75-PK membrane analyzed by thermo-gravimetric analysis showed a good stability compared to the other membranes.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.460-467
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• 2024

As the hydrogen economy receives attention, much research has been conducted on water electrolysis that can produce green hydrogen. After investigating the various risk factors that exist in the alkaline water electrolysis process through hazard and operability study and job safety analysis, which are risk assessments, measures to ensure safety were prepared and made into a manual. Possible risks that could occur during various emergency stop situations and operations were identified, and leakage of potassium hydroxide (KOH) and hydrogen used as electrolyte appeared to be the main risk. If you utilize a risk assessment for the relevant equipment when writing a manual, you will be able to prepare work procedures that substantially reduce risk factors.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.636-641
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• 2016

Alkaline water electrolysis is commercial hydrogen production technology. It is possible to operate MW scale plant. Because It used non-precious metal for electrode. But It has relatively low current density and low efficiency. In this study, research objective is development of anode for alkaline water electrolysis with low cost, high corrosion resistance and high efficiency. Stainless steel 316L (SUS 316L) was selected for a substrate of electrode. To improve corrosion resistance of substrate, Nickel (Ni) layer was electrodeposited on SUS 316L. Ni-Fe alloy was electrodeposited on the passivated Ni layer as active catalyst for oxygen evolution reaction(OER). We optimized preparation condition of Ni-Fe alloy electrodeposition by changing current density, electrodeposition time and composition ratio of Ni-Fe electrodeposition bath. This electrodes were electrochemically evaluated by using Linear sweep voltammetry (LSV) and Cyclic voltammetry (CV). The Ni-Fe alloy (Ni : Fe = 1 : 1) showed best activity of OER. The optimized electrode decreased overpotential about 40% at $100mA/cm^2$ compared with Ni anode.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권4호
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• pp.349-358
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• 2023

본 연구에서는 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 초기강도를 증진시키고, 탄산화 저항성과 염해 저항성을 향상시키기 위해 탄산칼륨을 전기분해하여 생성된 알칼리수를 배합수로 사용하여 콘크리트를 제작하였다. 초기강도 증진을 확인하기 위해 압축강도 측정을 진행하였으며, 촉진 탄산화 시험과 염소이온 침투저항성 시험을 진행하였다. 실험결과 일반 배합수를 사용한 콘크리트에 비해 전기분해 알칼리수를 배합수로 활용한 콘크리트의 초기강도가 증진된 것을 확인하였으며, 탄산화 저항성과 염소이온 침투저항성 또한 향상된 것을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.8-13
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• 2017

본 연구는 $CO_2$를 다량 발생시키는 시멘트의 사용량을 줄이기 위한 일련의 연구로서, 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 다량 치환하고 기존 알칼리 자극제를 대체하여 전기분해한 알칼리 수용액을 사용한 하이볼륨 시멘트 경화체의 개발을 위한 기초적인 연구를 수행하였다. 즉, 일반적인 시멘트를 사용한 시험체와 고로슬래그 미분말 40%, 60%에 일반적인 물과 전기분해 알칼리 수용액을 사용한 시험체에 대하여 압축강도, XRD 및 SEM을 측정하였다. 그 결과, 고로슬래그 미분말을 사용하는 경화체에 있어서 알칼리 수용액을 사용할 시 강도가 증가하고 입자 표면에 수화물이 다량 생성되는 결과를 얻었다. 특히, 고로슬래그 미분말을 40% 치환하고 알칼리 수용액을 사용한 경우, 일반적인 시멘트 경화체 보다 높은 압축강도를 발현하였다. 그러나 본 연구는 재령 10일에 한정하여 실시한 연구로서, 고로슬래그 및 전기분해 알칼리 수용액을 사용한 시험체에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.184-190
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• 2011

The membrane properties (membrane resistance and ion exchange capacity) of the five types of commercial anion exchange membrane, i.e. IOMAC, AHT, APS, AHA, AFN, were evaluated for the application in the alkaline electrolysis. The membrane resistance decreased in the order; in 1M KOH: AHT>IOMAC>AHA>AFN>APS; in 1M NaOH: AHT>IOMAC>AHA>APS>AFN. The ion exchange capacity decreased in the order: AFN>APS>AHT>AHA>IOMAC. The membrane life was determined from the change of membrane resistance in 1M KOH and NaOH with an increase of soaking time in 20 wt% KOH and 30 wt% NaOH solution. AHA membrane had a good membrane life in 20 wt% NaOH with its unchanged membrane resistance. And, AFN and AHA membrane had a good membrane life in 30 wt% NaOH with its unchanged membrane resistance.