• Membrane and Water Treatment
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• 제8권3호
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• pp.245-257
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• 2017

The separation of nicotine and tobacco-specific N-nitrosamines is a tough problem in tobacco industry. In this study, separation of nicotine from 4-(methylnitrosamino) -1-(3-pyridyl)-1-butanone (NNK) mixtures was investigated using electrodialysis by taking the principle of the protonation status difference between these two components. The results indicated that the solution pH has a dominant impact on the separation process. In a pH range of 5-7, nicotine molecules are existed as mono- and di-protonated ions and can be separated from the uncharged NNK molecules. The acidic electrolyte is conducive to the separation process from the point of flux and energy consumption; while the alkaline electrolyte has negative impact on the separation process. A current density of $10mA/cm^2$ is an appropriate value for the separation process. The lowest energy consumption of the separation process is 0.58 kWh/kg nicotine with the process cost to be estimated at only $0.208 /kg nicotine. Naturally, electrodialysis is a high-efficiency, cost-effective, and environmentally friendly process to separate and purify nicotine from tobacco juice.

• 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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• 제24권4호
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• pp.288-294
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• 2013

This gas analysis data come from the hydrogen which is produced by proton exchange membrane. Main impurities of hydrogen are methane, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide. The concentration of impurities is ranged between 0.0191 to $315{\mu}mol/mol$ for each impurity. Methane contamination is believed from the electrode reaction between carbon doped electrode and produced hydrogen. Nitrogen contamination should take place the sampling process error, not from PEM hydrogen Production system.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.257-268
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• 2024

Hydrogen serves as a clean energy source with potential applications across various sectors including electricity, transportation, and industry. In terms of policy and economic support, governmental policy backing and economic incentives are poised to accelerate the commercialization and expansion of hydrogen energy technologies. Hydrogen energy is set to become a cornerstone for a sustainable future energy system. Additionally, when constructing hydrogen production plants, economic aspects must be considered. The essence of hydrogen production plants lies in the electrolysis of water, a process that separates water into hydrogen and oxygen using electrical energy. The initial capital expenditure (CAPEX) for hydrogen production plants can vary depending on the electrolysis technology employed. This study aims to provide a comprehensive understanding of hydrogen production technologies as well as to propose a method for predicting the CAPEX of hydrogen production plants.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권2호
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• pp.207-219
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• 2024

Metal-N-C (MNC) catalysts have been anticipated as promising candidates for oxygen reduction reaction (ORR) to achieve low-cost polymer electrolyte membrane fuel cells. The structure of the M-N_x moiety enabled a high catalytic activity that was not observed in previously reported transition metal nanoparticle-based catalysts. Despite progress in non-precious metal catalysts, the low density of active sites of MNCs, which resulted in lower single-cell performance than Pt/C, needs to be resolved for practical application. This review focused on the recent studies and methodologies aimed to overcome these limitations and develop an inexpensive catalyst with excellent activity and durability in an alkaline environment. It included the possibility of non-precious metals as active materials for ORR catalysts, starting from Co phthalocyanine as ORR catalyst and the development of methodologies (e.g., metal-coordinated N-containing polymers, metal-organic frameworks) to form active sites, M-N_x moieties. Thereafter, the motivation, procedures, and progress of the latest research on the design of catalyst morphology for improved mass transport ability and active site engineering that allowed the promoted ORR kinetics were discussed.

• 멤브레인
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• 제27권4호
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• pp.344-349
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• 2017

전해질막을 사용하는 알칼라인 연료전지는 최근 들어서 시스템 구성이 비슷하고 전해질막의 종류만 다른 기존의 양이온 교환막 연료전지를 대체할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 특히, 알칼라인 연료전지에서는 비백금계 저가 촉매가 사용 가능하여 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 이러한 알칼라인 연료전지 시스템에 적용하기 위한 고성능, 고내구성 음이온 교환막을 제조하기 위하여, 두 종류의 다공성 지지체인 폴리벤조옥사졸 지지체와 폴리에틸렌 지지체에 Fumion FAA 이오노머를 함침시켜, 기존의 Fumion 시리즈의 막보다 우수한 기계적 강도를 가지면서 높은 이온전도도를 유지할 수 있는 함침막을 제조하고자 하였다. 이를 통하여 최종적으로 지지체-함침막이 성공적으로 제조되었고, 이온 전도도와 기계적 특성이 지지체의 성질에 따라 서로 다른 결과를 보여 주었다. PE 지지체에 Fumion 이오노머를 함침시킨 함침막에서는 우수한 기계적 특성이 얻어졌지만, 이온전도도는 감소하였으며 특히 높은 온도에서 성능감소가 더욱 증가하였다. 반면에 PBO 지지체에 Fumion 이오노머를 함침 시킨 경우에는 PBO의 높은 염기성으로 인하여 함침 후에 높은 이온 전도도를 보였지만, Fumion-PE막에 비하여 상대적으로 낮은 기계적 특성을 나타내었다. 결과적으로 지지체-함침막 제조 시 알칼라인 연료전지의 운전조건에 따라 지지체의 특성을 충분히 고려하여 연구를 진행할 필요가 있다는 결론을 얻었다.