본 연구는 직접메탄을 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell)에 적용가능한 양이온교환막 개발에 관한 것으로 PVA/PAM/ZrP 막을 제조하여 PAM, ZrP의 함량 및 농도 변화에 따른 막의 특성을 연구하였다. PVA/PAM/ZrP 막은 PVA에 가교제인 PAM의 함량을 7∼11 wt%로 증가시켜 제조하였으며 그 각각의 막에 8$0^{\circ}C$에서 zirconyl chloride와 Phosphoric acid solution에 침적시켜 제조하였다. ZrP의 농도를 1, 2 M로 변화시켜 메탄을 투과도, 이온전도도, 함수율 및 이온교환용량을 측정하였다. PVA/PAM/ZrP 막의 메탄올 투과도는 10/^{-8}∼l0^{-6}$$\textrm{cm}^2$/sec, 이온전도도는 $10^{-3}~10^{-2}$ S/cm 정도 나타내었으며 함수율은 0.26∼l.17 g $H_2O$/g membrane, 이온교환용량은 2.59∼5.1 meq/g membrane의 결과를 보였는데 이는 PVA/PAM 막과 비교하여 메탄을 투과도, 이온전도도는 각각 18%, 23% 정도 증가한 것으로 관찰되었다.
Using the methods of stopped-flow and epifluorescence microscopy with entrapped fluorophore, membrane permeability of $NH_3$ and weak acids in liposomes, renal brush border (BBMV) and basolateral membrane vesicles (BLMV), and primary culture cells from renal proximal tubule was measured. Permeability coefficient (cm/sec) of $NH_3$ was $(2.9{\times}10^{-2}$ in phosphatidylcholine liposome $25^{\circ}C)$, $5.9{\times}10^{-2}$ in renal proximal tubule cell $(37^{\circ}C)$, $4.0{\times}10^{-2}\;and\;2.4{\times}10^{-2}$ in BBMV and BLMV $(25^{\circ}C)$, respectively. Formic acid has the highest permeability coefficient among the weak acids tested, which was $4.9{\times}10^{-3}$ in liposome, $5.0{\times}10^{-3}$ in renal proximal tubule cell, $9.1{\times}10^{-3}$ in BBMV and $3.8{\times}10^{-3}$ in BLMV. There was a linear relationship between external concentration of nonionized formic acid and initial rate of flux of formic acid in liposome, and the slope coincided with the value of permeability coefficient of formic acid measured in pH 7.0. These results show that techniques of stopped-flow and epifluorescence microscopy with entrapped fluorophore provide the precise method of measurement of very rapid transport of nonelectrolytes through membranes with the advantages of instantaneous mixing effect, good resolution time and easy manipulation.
본 연구는 GO (graphene oxide)를 활용한 기체 분리막 연구를 위해 PEBAX [poly(ether-block-amide)]에 GO를 첨가하여 PEBAX-GO 고분자 복합막을 제조하고, 이 복합막을 통해 $H_2$, $N_2$, $CH_4$, $CO_2$에 대한 기체투과 특성을 연구하였다. 기체투과 실험결과 PEBAX-GO 복합막에 대해 $N_2$, $CH_4$, $CO_2$의 기체투과도는 GO 함량이 증가함에 따라 점차 감소하였다. 반면 $H_2$의 기체투과도는 GO 함량이 증가함에 따라 증가하였고, GO 함량 30 wt%에서는 21.43 barrer로 단일막에 비하여 약 5배가 증가하였는데 GO는 $H_2$에 대해 다른 기체들에 비해 빠르고 선택적인 기체운송 channel로 더 용이하게 작용하였기 때문이다. 증가된 선택도($H_2/N_2$)와 선택도($H_2/CH_4$)는 투과기체 크기에 의한 확산선택도가, 증가된 선택도($CO_2/N_2$)와 선택도($CO_2/CH_4$)는 $CO_2$와 GO의 -COOH와의 친화성으로 용해선택성이 더 크게 영향을 미친 것으로 나타났다.
PEEK는 우수한 열안정성, 내화학성 및 높은 기계적 강도를 가져 분리막에서 많이 이용된다. 하지만 높은 용융온도로 인해 성형이 어렵고 적합한 용매를 찾기 어렵다는 단점을 지닌다. 따라서 본 연구에서는 기계적 강도와 화학적 안정성이 우수한 분리막을 제조하기 위하여 폴리에테르에테르케톤(polyether ether ketone, PEEK)과 벤조페논(diphenyl ketone, DPK)을 희석제로 사용하여 분리막을 제조하였다. 분리막은 PEEK의 단점을 보완하기 위해 열 유도 상분리법(thermally induced phase separation, TIPS)을 이용하여 분리막을 제조하였으며 이후 특성평가를 진행하였다. 먼저 분리막 제조 조건을 알아보기 위하여 고분자 함량에 따른 결정화 온도, cloud point를 이용하여 상평형도 작도를 하여 최적의 분리막 제조 조건을 확인하였다. 이후 전자주사현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 통하여 고분자와 희석제의 함량에 따른 분리막의 모폴로지 변화를 확인하였고, 고분자 함량이 증가할수록 분리막의 두께가 증가하는 경향을 확인하였다. 분리막으로서 성능을 평가하기 위해 인장 강도와 DI-water 투과도 테스트를 진행하였다. 앞선 특성 평가를 통해 PEEK를 사용한 분리막의 우수한 기계적 강도와 투과성능을 확인하였다.
본 연구에서는 NBR과 여러 가지의 유기화물로 처리된 MMT type의 clay를 이용하여 NBR-Clay 하이브리드 막을 용융삽입법으로 제조하였다. Internal mixer를 사용하여 clay를 NBR에 분산시켰으며, 제조된 NBR-Clay 하이브리드에서 clay의 특성피크가 다소 감소하거나 이동하는 XRD 결과로부터 clay의 층간거리가 넓어지는 고분자의 clay층간삽입을 확인하였다. Clay의 종류에 따라서 제조된 NBR-Clay 하이브리드 막의 가스투과도, 기계적 물성 및 열적 성질을 측정하였다. NBR-Clay 하이브리드 막은 clay 자체의 도입과 층간거리의 확대로 기체분자의 tortuosity를 증가시켜서 가스투과도를 저하시키는 것을 확인하였다.
This paper presents an evaluation of the effect of titanium dioxide nanoparticles in sulfonated poly(ether ether ketone) (SPEEK) with sulfonation degree of 57%. A series of inorganic-organic hybrid membranes were prepared with a systematic variation of titanium dioxide nanoparticles content. Their water uptake, methanol permeability and proton conductivity as a function of temperature were investigated. The results obtained show that the inorganic oxide network decreases the proton conductivity and water swelling. It is also found that increase in inorganic oxide content leads to decrease of methanol permeability. In terms of morphology, membranes are homogeneous and exhibit a good adhesion between inorganic domains and the polymer matrix. The properties of the composite membranes are compared with standard nafion membrane.
We have prepared the plasma-polymerized membrane for pervaporation of organic-liquid mixtures by the plasma polymerization technique. Plasma polymerization techniques were utilized in the development of hydrophilic composite membranes having high hydrogen ion permeability and excellent dimensional stability. To develop an organic liquid permselective Membrane, suppressing membrane swearing as well as enhancing the solubility difference is impotant. the objectives of the present study are to disign a suitable membrane for an organic-mixture system by the control of the plasma-polymer solubility.
PTMSP-silica-PEI 복합막이 PTMSP에 TEOS를 가하여 졸-겔 방법에 의해 제조되었다. 복합막의 특성은 $^1H-NMR$, FT-IR, TGA, XPS, SEM, GPC 등을 사용하여 조사하였고, 복합막의 기체투과 특성을 알아보기 위해 $H_2,\;O_2,\;N_2,\;CO_2,\;CH_4$를 사용하였다. PTMSP-silica-PEI 복합막의 기체 투과도는 TEOS의 함량이 증가함에 따라 증가하였다. $H_2$와 $CH_4$는 15 wt% TEOS에서 PTMSP-PEI 복합막보다 투과도와 선택도가 모두 증가하였다. 한편 $O_2$와 $CO_2$는 선택도의 감소없이 투과도가 증가하는 경향을 나타냈다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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