• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.29-35
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• 2013

A dense mixed ionic and electronic conducting ceramic membrane is one of the most promising materials because it can be used for separation of oxygen from the mixture gas. The $ABO_3$ perovskite structure shows high chemical stability at high temperatures under reduction and oxidation atmospheres. $BaCo_{1-x-y}Fe_xZr_yO_{3-{\delta}}$ (BCFZ) was well-known material as high mechanical strength, low thermal conductivity and stability in the high valence state. Glycine Nitrate Process (GNP) is rapid and effective method for powder synthesis using glycine as a fuel and show higher product crystallinity compared to solid state reaction and citrate-EDTA method. BCFZ was fabricated by modified glycine nitrate process. In order to control the burn-up reaction, $NH_4NO_3$ was used as extra nitrate. According to X-Ray Diffraction (XRD) results, BCFZ was single phase regardless of Zr dopants from y=0.1 to 0.3 on B sites. The green compacts were sintered at $1200^{\circ}C$ for 2 hours. Oxygen permeability, methane partial oxidation rate and hydrogen production ability of the membranes were characterized by using Micro Gas Chromatography (Micro GC) under various condition. The high oxygen permeation flux of BCFZ 1-451 was about $1ml{\cdot}cm^{-2}s^{-1}$. Using the humidified Argon gas, BCFZ 1-433 produced hydrogen about $1ml{\cdot}cm^{-2}s^{-1}$.

• Macromolecular Research
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• 제12권6호
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• pp.598-603
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• 2004

Cellulose nitrate (CN) composite membranes, containing cobalt porphyrin (CoP) complexes self-assembled within nanometer-sized rhenium clusters (ReCoP), have been prepared and their oxygen and nitrogen gas perme­abilities were analyzed. The solubility of ReCoP and the characteristics of the corresponding composite membranes were analyzed using a Cahn microbalance, FT-IR spectroscopy, wide-angle X-ray scattering, and differential scanning calorimetry. The nitrogen permeability through the CN composite membranes decreased upon addition of ReCoP and CoP, which implies that the presence of these oxygen carrier complexes affects the structure of the polymer matrix. The oxygen permeability through the composite membranes containing small quantities of ReCoP decreased, but it increased upon increasing the concentration. The oxygen gas transport was affected by the matrix at low ReCoP concentrations, but higher concentrations of ReCoP increased the oxygen permeability as a result of its reversible and specific interactions with oxygen, effectively realizing ReCoP carrier-mediated oxygen transport.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권4호
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• pp.498-504
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• 2011

본 연구는 폴리이미드와 폴리이서설폰 중공사막을 이용하여 매립가스의 메탄 회수를 위한 메탄과 질소에 대한 투과도와 선택도를 실험하였다. 폴리이미드와 폴리이서설폰 소재를 건/습식 상전이 법을 이용하여 중공사 형태로 제조하고 표면 실리콘 코팅 후 모듈을 제조하였다. 전자주사 현미경 관찰을 이용하여 제조된 중공사 막의 구조가 치밀한 표면과 망상구조의 비대칭으로 형성된 것을 확인하였다. 압력과 온도가 증가함에 따라 메탄과 질소의 투과도는 증가하였으나 선택도($CH_4/N_2$)는 감소하는 것으로 나타났다. Air gap이 증가할수록 메탄과 질소의 투과도는 감소하였으며 용매치환을 한 중공사막의 투과도는 3.2~7.0배 증가하였다.

• 공업화학
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• 제24권5호
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• pp.456-470
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• 2013

중공사형 막은 지난 수십 년간 빠르게 성장하고 있는 새로운 기술의 하나이다. 또한, 고분자 소재를 이용한 분리막은 기체분리, 연료전지, 수처리, 폐수처리, 유기물 분리 등 여러 분야에서 주목 받고 있다. 그중에서도 액체분리용 역삼투(RO)와 한외여과(Ultrafiltration)막의 중간 특성을 갖는 나노여과(Nanofiltration)막은 상대적으로 역삼투 막에 비하여 낮은 투자비와 낮은 운전압력, 높은 투과 성능을 가지며 다가 음이온 염과 $200{\sim}1000gmol^{-1}$사이의 유기물에 대한 높은 제거율을 갖는 막이다. 본 논문에서는 NF 중공사 분리막의 소재, 제조 방법(상전이법과 계면중합법)에 따른 멤브레인의 구조 제어 및 다양한 특성 평가에 관한 연구동향을 살펴보고자 한다. 현재 대부분의 NF용 분리막은 평막형(plate and frame type)이나 나권형(spiral wound type)으로 제품화 되고 있는데, 중공사형(hollow-fiber type)의 제품화가 지연되고 있는 것은 기존 소재를 바탕으로 제조할 경우 강도면에서 안정적이지 못한 면이 있으므로 새로운 소재를 개발하거나 기존 소재의 개선이 필요할 것으로 보인다. 이러한 부분을 보완할 수 있을 만한 제조 기술이 확보된다면 중공사 형태의 나노여과막이 점차 나권형막을 대체하여 시장에서 높은 점유율을 나타낼 수 있을 것이다.

• 멤브레인
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• 제25권5호
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• pp.398-405
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• 2015

용액-확산 메커니즘에 의해 결정되는 기존의 고분자에서와는 달리, 촉진수송은 투과도와 선택도를 동시에 향상시킬 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 은 나노입자, 폴리비닐피롤리돈, 7,7,8,8-테트라시야노퀴노디메탄으로 구성된 촉진수송 올레핀 분리막에 있어서, 메조기공 티타늄산화물($m-TiO_2$)에 대한 영향을 연구하였다. 특히 메조기공 티타늄산화물은 폴리비닐클로라이드-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 가지형 공중합체를 템플레이트로 하여 쉽고 대량 생산이 가능한 방법으로 제조하였다. 엑스레이 회절분석에 따르면, 제조된 메조기공 티타늄산화물은 아나타제와 루타일 상의 혼합으로 구성되어 있으며, 결정의 크기가 약 16 nm 정도 되었다. 메조기공 티타늄산화물을 첨가하였을 때, 분리막의 확산도가 증가하여 혼합기체 투과도가 1.6에서 16 GPU로 증가하였고 선택도는 45에서 37로 약간 감소하였다. 메조기공 티타늄산화물이 첨가되지 않은 분리막은 장시간 성능이 유지되었으나, 메조기공 티타늄산화물이 첨가된 분리막의 경우 시간이 지남에 따라 투과도와 선택도가 감소하였다. 이는 티타늄산화물과 은 사이의 화학적 상호작용으로 은 나노입자의 올레핀 운반체로써의 활성을 감소시키기 때문으로 사료된다.

• 청정기술
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• 제9권4호
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• pp.169-177
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• 2003

온도(0 to $30^{\circ}C$)와 압력(4 bar까지)의 함수로서 이온성액체인 buthylmethylimidazolium tetrafluoride ($BMIBF_4$)에 관한 디플루오로클로로메탄($CHCIF_2$, R22)과 헥사플루오로프로필렌($C_3F_6$, HFP) 가스의 용해도 실험을 실시하였는데, R227가스의 용해도는 온도가 낮거나, 압력이 증가할수록 거의 선형적으로 증가한 반면, HFP 가스는 거의 용해도를 나타내지 않았다. 이어서 이 이온성액체를 고분자지지체인 polyvinylidenefluoride(PVDF)에 함침량을 달리하여 액막을 제조하였으며, 일정한 압력(3 atm)에서 가스분리막 장치를 사용하여 액막의 이온성액체 함침량 변화와 조업온도의 함수로 R22, HFP 및 $N_2$ 가스의 투과특성 실험을 실시하였다. 실험결과, R22의 투과도는 주로 이온성액체의 함침량에 의존하여 급격히 증가하였으며, HFP 및 $N_2$의 투가도는 거의 0에 가까운 매우 낮은 값을 나타내었다. 또한 R22의 확산계수 및 용해도계수는 조업온도가 낮거나 액막에서 이온성액체의 함침량에 비례하여 증가하였다. 결과적으로 R22에 관한 HFP가스의 선택도는 조업온도와 액막의 이온성액체 함침량에 의존하여 10-45배 정도까지 매우 높은 값올 나타내었다.

• 한국표면공학회지
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• 제49권3호
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• pp.286-300
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• 2016

Pd-Ag alloy membranes have attracted a great deal of attention for their use in hydrogen purification and separation due to their high theoretical permeability, infinite selectivity and chemical compatibility with hydro-carbon containing gas streams. For commercial application, Pd-based membranes for hydrogen purification and separation need not only a high perm-selectivity but also a stable long-term durability. However, it has been difficult to fabricate thin, dense Pd-Ag alloy membranes on a porous stainless steel metal support with surface pores free and a stable diffusion barrier for preventing metallic diffusion from the porous stainless steel support. In this study, thin Pd-Ag alloy membranes were prepared by advanced Pd/Ag/Pd/Ag/Pd multi-layer sputter deposition on the modified porous stainless steel support using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling and micro-polishing surface treatment, and following Ag up-filling heat treatment. Because the modified Pd-Ag alloy membranes using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling method demonstrate high hydrogen permeability as well as diffusion barrier efficiency, it leads to the performance improvement in hydrogen perm-selectivity. Our membranes, therefore, are expected to be applicable to industrial fields for hydrogen purification and separation owing to enhanced functionality, durability and metal support/Pd alloy film integration.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.3440-3445
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• 2007

For proton exchange membrane fuel cell, it is very important to design the flow channel on separation plate optimally to maximize the current density at same electrochemical reaction surface and reduce the concentration polarization occurred at high current density. In this paper, three dimensional computation model including anode and cathode domain together was developed to examine effects of flow patterns and operation conditions such as humidity and operating temperature on performance of fuel cell. Results show that voltage at counter flow condition is higher than that at coflow condition in parallel and interdigitated flow pattern. And fuel cell with interdigitated flow pattern which has better mass transport by convection flow through gas diffusion layer has higher performance than with parallel flow pattern but its pressure drop is increased such that the trade off between performance and pressure drop should be considered for selection of flow pattern of fuel cell.

• 멤브레인
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• 제23권6호
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• pp.418-424
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• 2013

고분자 PDMS에 chitosan을 0.02~0.60 wt%까지 넣어 복합막을 제조하였고, SEM과 TGA에 의해서 막의 특성을 조사하였다. 기체투과 실험은 $30^{\circ}C$, $4kg/cm^2$ 조건에서 수행하였고, 복합막의 함량 변화에 따른 $H_2$와 $N_2$의 투과도와 선택도를 조사하였다. PDMS-chitosan 복합막의 $H_2$와 $N_2$ 투과도는 chitosan 함량이 증가하면 0~0.20 wt%까지는 증가하고 그 이상에서는 감소하였다. 그리고 선택도($H_2/N_2$)는 0~0.20 wt%까지는 감소하고 0.20~0.60 wt% 범위에서는 증가하였다. PDMS 고분자에 chitosan이 도입되어졌을 때 PDMS의 열적 안정성이 향상되었고, chitosan 함량이 증가했을 때 복합막의 표면은 거칠어지고 홀이 생성되었다.

• 멤브레인
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• 제20권1호
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• pp.47-54
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• 2010

소수성 고무상 고분자 PDMS에 NaYzeolite 함량을 1~40 wt%로 달리하여 PDMS-NaYzeolite 복합막을 제조하였다. 그리고 FT-IR, $^1H$-NMR, SEM에 의해서 막의 특성을 조사하였다. 복합막의 NaYzeolite 함량 변화에 따라 $H_2$와 $N_2$의 투과도와 선택도를 조사하였다. PDMS 단일막은 기체투과 압력이 증가하면 $H_2$와 $N_2$의 투과도와 선택도($H_2/N_2$)가 증가하였다. PDMS-NaYzeolite 복합막의 $H_2$와 $N_2$ 투과도는 NaYzeolite 함량 0~10 wt%까지는 증가하고 그 이후부터는 감소하였고, 선택도($H_2/N_2$)는 0~2 wt%까지는 감소하고 그 이상에서는 증가하였다. PDMS-NaYzeolite 복합막은 $H_2$ 투과도가 증가하면 선택도($H_2/N_2$)는 0~2 wt%와 10~40 wt% NaYzeolite 함량 범위에서는 감소하고, 2~10 wt% NaYzeolite 함량 범위에서는 증가하였다.