• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권6호
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• pp.1651-1655
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• 2013

Anion exchange membranes for a vanadium redox flow battery (VRB) were prepared by pore-filling on a PE substrate with the copolymerization of vinylbenzyl chloride (VBC) and glycidyl methacrylate (GMA). The ion exchange capacity, water uptake and weight gain ratio were increased with a similar tendency up to 65% of GMA content, indicating that the monomer improved the pore-filling degree and membrane properties. The vanadium ion permeability and open-circuit voltage were also investigated. The permeability of the VG65 membrane was only $1.23{\times}10^{-7}\;cm^2\;min^{-1}$ compared to $17.9{\times}10^{-7}\;cm^2\;min^{-1}$ for Nafion 117 and $1.8{\times}10^{-7}\;cm^2\;min^{-1}$ for AMV. Consequently, a VRB single cell using the prepared membrane showed higher energy efficiency (over 80%) of up to 100 cycles compared to the commercial membranes, Nafion 117 (ca. 58%) and AMV (ca. 70%).

• 멤브레인
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• 제8권3호
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• pp.148-156
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• 1998

이온교환막을 이용하는 확산투석은 농도차가 구동력인 막공정으로서 철강 산업, 금속 제련 산업, 전기 도금 산업 등으로부터 발생되어지는 폐산으로부터 염산 및 기타 산들을 회수하는데 사용된다. 이론적으로는 초기산 농도가 증가함에 따라 구동력인 농도차가 커지므로 선형적으로 산의 투과속도가 증가하게 된다. 그러나 염산의 경우 약 3 N 이상의 고농도 범위에서는 투과속도 증가율이 농도차가 커짐에 따라 감소하였다. 본 연구에서는 막흡수 실험과 확산투석조 실험을 통해 염산을 회수하기 위한 확산투석에 산의 농도가 미치는 영향과 농도 범위에 따른 음이온 교환막 내부에서의 산의 이동 기작을 고찰하였다. 실험 결과 저농도(<2 N)산의 경우에는 산의 분자확산, 그리고 고농도 (>2 N)산의 경우에는 수소이온 투과현상 (proton leakage)이 막에서의 지배적인 이동 기작임을 알 수 있었다. 또한 고농도 범위에서는 삼투압에 의한 물분자의 이동과 막의 탈수현상이 수소이온의 이동을 방해하므로 막에서의 산 플럭스 증가율이 감소하였다.

• 멤브레인
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• 제32권5호
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• pp.336-347
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• 2022

역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 이온교환막을 격막으로 이용하여 해수와 담수의 농도차로부터 발전하는 유망한 친환경 재생에너지 기술 중 하나이다. 이온교환막은 RED의 성능을 좌우하는 핵심 구성요소로 낮은 전기적 저항, 높은 이온선택투과도, 우수한 내구성 및 저렴한 제조 비용 등의 요구조건을 만족시켜야 한다. 본 연구에서는 다양한 두께 및 기공율을 갖는 다공성 고분자 지지체를 이용하여 세공충진 음이온교환막을 제조하고 이온교환 고분자의 조성과 막 두께가 RED의 발전 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 이온교환막의 전기적 저항이 충분히 낮은 경우 RED 발전 성능은 주로 막의 apparent permselectivity에 의해 좌우됨을 확인할 수 있었다. 또한 막의 apparent permselectivity는 IEC, 가교도, 막 두께, 표면 개질 등을 통해 향상시킬 수 있으며 전기적 저항과의 trade off 관계를 고려하여 최적 조건을 찾아야 함을 확인하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 Proceedings of the second conference of aseanian membrane society
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• pp.207-210
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• 2004

The pore-filled anion-exchange membranes were prepared in this study with an asymmetric poly(vinylidene fluoride)(PVDF) membrane as a nascent membrane and poly(vinylbenzyl chloride)(PVBCl) as a polyelectrolyte. The solution of PVBCI having the chloromethylate aryl ring of 80 percents and 1,4-diaminobicyclo [2,2,2]octane(DABCO) was made with the solvent of tetrahydrofuran(THF) and N,N-Dimethylformamide(DMF), which is in the rotio of 8:2. A new preparation method in this study, i.e. in-situ crosslinking, enabled us to produce the pore-filled membranes without change of size, and to control the properties of final membrane with various degree of cross-linking. From the result of surface morphologies of SEM and AFM the polyelectrolyte exists in the pores of nascent membrane as a certain configuration. From the investigation of the solvent affecting much to the permeability and rejection, it was found. that the membranes using DMF and THF showed better performances than the membranes produced by THF only. The water permeability of the final membrane at low pressure(100㎪) showed a typical ultrafiltation membrane's permeability (8-10kg/㎡hr) and good values of rejection(55∼60 percent).

• 폴리머
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• 제31권3호
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• pp.247-254
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• 2007

본 연구에서는 폐수 중에 함유된 황산이온을 전기투석 방법으로 회수하기 위하여 불균질 음이온교환막을 압출성형 방법으로 제조하였다. 불균질 음이온교환 막의 함수율, 이온교환용량 및 이온수송수는 이온교환 수지의 함량이 증가함에 따라 증가하였고 전기저항은 감소하였다. 또한 불균질 음이온교환막의 인장강도는 이온교환 수지의 함량이 증가함에 따라 감소하였으며 LLDPE막의 경우 인장강도는 수지의 함량이 30 wt%일 때 가장 높게 나타났다. 함수율은 이온교환 수지의 함량이 증가함에 따라 증가하였으며, 불균질 이온교환막의 이온수송수는 최대 0.86 이었고, 전기저항 값은 50 wt% 수지 함량의 LDPE 막이 $46.5{\Omega}{\cdot}cm^2$로 가장 높게 나타났다. 한편 제조한 막의 황산이온에 대한 전기투석 운전 결과 전류효율은 황산농도 0.5 mol/L, 전류밀도 $125 mA/cm^2$에서 가장 높게 나타났다.

• 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.

• 멤브레인
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• 제27권5호
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• pp.425-433
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• 2017

화석연료의 무분별한 사용에 따라 이산화탄소 배출 등 환경오염의 문제가 대두되면서, 전 세계적으로 신 재생에너지 및 친환경 에너지에 많은 연구가 이루어지고 있다. 연료전지는 전기에너지를 발생시키며 부산물로써 물만을 생성하는 친환경 에너지 발전 장치이다. 특히, 음이온 교환막을 이용한 알칼리 연료전지(Anion Exchange Membrane Alkaline Fuel Cell, AEMAFC)는 수소이온 교환막을 이용한 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)에 비해 보다 높은 촉매의 활성으로 인해 저가의 금속 촉매의 사용이 가능하다는 장점이 있다. 이러한 AEMAFC에서 요구되는 AEM의 특성으로는 연료전지가 작동하는 높은 pH 조건에서 높은 이온전도도 뿐만 아니라 화학적 안정성이다. 본 연구에서는 화학적 안정성을 극대화 시키기 위하여 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 고분자에 spacer-type의 전도기를 도입함과 동시에 가교법을 이용하여 높은 이온전도도($80^{\circ}C$, $67.9mScm^{-1}$)와 기계적 성질(영률 : 0.53 GPa) 뿐만 아니라 높은 pH 조건에서 화학적 안정성($80^{\circ}C$, 1000 h, 6.8% loss of IEC)을 갖는 AEMAFC용 고분자 전해질 막으로써의 가능성을 제시하였다.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.70-78
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• 2024

본 연구에서는 역전기투석용 4차 암모늄이온을 음이온교환기로 갖는 폴리아크릴레이트계 광가교형 음이온교환막을 개발하였다. 역전기투석은 청정 재생에너지 생산 시스템이지만 출력이 낮고 핵심 소재인 분리막의 가격이 비싸다는 단점으로 인해 상용화에 제한이 있다. 이에, 지지체가 없는 광가교형 음이온교환소재를 제조하였으며 개발한 고분자의 주쇄는 우수한 물성의 엔지니어링 플라스틱을 기반으로 제조하였다. 제조된 분리막은 우수한 물리적, 화학적, 전기화학적 특성을 보였으며 상용 음이온교환막인 AMV와 비교하여 약 50% 낮은 분리막 저항을 보였다. 더욱이 CQAPPOA-35는 40 ㎛의 얇은 분리막 두께에도 불구하고 상용막과 동등 수준의 선택도를 보이는 것을 확인할 수 있었다. CQAPPOA-35을 적용한 RED 스택은 최대 2.327 W m^-2 (flow rate : 100 mL min^-1)의 출력 밀도를 보여 AMV가 도입된 것보다 15% 향상된 성능 특성을 보였다. 개발된 CQAPPOA-35이 광경화를 통해 쉽고 저렴하게 제조할 수 있으며 RED 스택 특성도 매우 우수하다는 점을 고려할 때, 개발된 CQAPPOA-35은 RED용 음이온교환막으로 상용 활용을 위한 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 멤브레인
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• 제20권3호
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• pp.217-221
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• 2010

기존 고분자전해질연료전지(PEMFC)의 단점을 극복하기 위해 고체전해질 알카라인연료전지(SAMFC)가 근래에 많이 연구되고 있다. 본 논문에서는 술폰화 폴리벤지이미다졸(PBI) 유도체를 이용하여 SAMFC용 막을 제조하였다. 술폰화 폴리벤지이미다졸 유도체는 KOH에 의해 쉽게 도핑되고 도핑된 막은 높은 $OH^-$의 전도도와 기계적 강도를 보였다. 특히 sPBI-co-PBI (술폰화 PBI : 비술폰화 PBI = 75 : 25)의 경우, $90^{\circ}C$ 100% 상대습도 하에서 $2.98{\times}10^{-2}\;S/cm$의 높은 $OH^-$의 전도도를 보였다.

• 멤브레인
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• 제25권2호
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• pp.152-161
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• 2015

본 연구에서는 이온교환막을 이용한 전기화학적 수처리 공정의 효율을 향상시키기 위해 낮은 전기적 저항, 높은 이온선택 투과성, 및 농도분극 조건에서 낮은 물분해 플럭스 특성을 갖는 새로운 세공충진 음이온 교환막을 개발하였다. 다공성 폴리올레핀 기재에 이온교환능이 우수한 4급 암모늄기를 포함한 공중합 고분자를 충진하여 상용막 이상의 성능을 갖는 기저 멤브레인을 제조하였다. 또한 기저 막 표면에 이미다졸륨 고분자를 코팅하여 전기화학적 성능을 유지하며 동시에 물분해 플럭스를 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였다. 제조된 세공충진 음이온 교환막은 상용막 대비 약 1/6~1/8 수준의 매우 낮은 전기적 저항을 나타내었으며 동시에 농도분극 조건에서 양이온 교환막 수준의 낮은 물분해 플럭스를 나타내었다.