• 한국가시화정보학회지
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• 제16권1호
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• pp.61-69
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• 2018

Ion exchange membrane can transfer only cation or anion in electrically conductive fluids. Recent studies have revealed that such selective ion transport can initiate electroconvective instability, resulting vortical fluid motions on the membrane. This so-called electroconvective vortex (a.k.a. electroconvection (EC)) has been in the spotlight for enhancing an ion flux in electrochemical systems. However, EC under shear flow has not been investigated yet, although most related systems operate under pressure-driven flows. In this study, we present the direct visualization platform of EC under shear flow. On the transparent silicone rubber, microscale channels were fabricated between ion exchange membranes, while allowing microscopic visualization of fluid flow and ion concentration changes on the membranes. By using this platform, not only we visualize the existence of EC under shear flow, its unique characteristics are also identified: i) unidirectional vortex pattern, ii) its advection along the shear flow, and iii) shear-sheltering of EC vortices.

• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.58-69
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• 2024

역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 해수와 담수의 농도 차로부터 에너지를 얻는 이온교환막을 이용한 전기막 공정이다. 해수와 담수에 포함된 다가 이온은 이온교환막의 고정 전하 그룹에 강하게 결합하여 높은 저항을 유발하며 uphill transport를 통해 개방회로 전압과 전력 밀도를 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 RED 응용을 위해 1가 이온 선택성 및 전기화학적 특성이 우수한 세공충진 음이온교환막(pore-filled anion-exchange membrane, PFAEM)을 제조하였다. 제조된 막의 1가 이온 선택성은 3.65였으며 동일 조건에서 1.27의 선택성을 갖는 상용막(ASE, Astom Corp.)보다 우수한 수준을 나타내었다. 또한 제조된 막은 ASE 대비 낮은 전기적 저항 등 우수한 전기화학적 특성을 나타내었다. 0.459 M NaCl/0.0510 M Na₂SO₄의 해수와 0.0153 M NaCl/0.0017 M Na₂SO₄의 담수 조건에서 RED 성능을 평가한 결과 제조된 막을 적용하여 1.80 W/m²의 최대 전력 밀도를 얻었으며 이는 ASE 막 대비 40.6% 향상된 출력 성능이었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제8권3호
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• pp.259-277
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• 2017

Adsorption is a widely used technique for the removal of dyes from wastewaters by variety of adsorbents. In this work, the main focus is on the potential assessment of anion exchange membrane for the removal of different dyes using batch system and investigation of experimental data by applying various kinetic and thermodynamic models. The removal of anionic dyes i.e., Eosin-B, Eriochrome Black-T and Congo Red by anion exchange membrane BII from aqueous solution was carried out and effect of various parameters such as contact time, membrane dosage, temperature and ionic strength on the percentage removal of anionic dyes was studied. The experimental data was assessed by kinetic models namely pseudo-first-order, pseudo-second-order, Elovich liquid film diffusion, Bangham and the modified Freundlich models equation have been used to analyze the experimental data. These results indicate that the adsorption of these anionic dyes on BII follows pseudo-second-order kinetics with maximum values of regression coefficient (0.992-0.998) for all the systems. The adsorption of dyes was more suitable to be controlled by a liquid film diffusion mechanism. The adsorptive removal of dye Eosin-B and Eriochrome Black-T were decreased with temperature and thermodynamic parameters such as free energy (${\Delta}G^o$), enthalpy (${\Delta}H^o$) and entropy (${\Delta}S^o$) for adsorption of dyes on membrane BII were calculated at 298 K, 308 K and 318 K. The values of enthalpy and entropy were negative for EB and EBT representing that the adsorption of these dyes on BII is physiosorptive and exothermic in nature. Whereas the positive values of enthalpy and entropy for CR adsorption on BII, indicating that its adsorption is endothermic and spontaneous in nature. It is evident from this study that anion exchange membrane has shown good potential for the removal of dyes from aqueous solution and it can be used as adsorbent for dues removal on commercial levels.

• 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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• 제29권3호
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• pp.173-182
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• 2019

화석연료 사용이 증가하면서 온실가스 및 대기오염가스 등의 환경오염 문제가 심각해졌다. 이를 해결하기 위한 신재생에너지, 친환경적인 대체에너지원을 찾기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 연료전지는 전기에너지를 발생하며 부산물로 물만이 생성되는 친환경 에너지 발생장치다. 특히, 전해질로 음이온 교환막을 사용하는 음이온 교환막 연료전지(Anion Exchange Membrane Fuel Cell)는 높은 촉매의 활성으로 양이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel cell)와 다르게 저가의 금속 촉매를 사용할 수 있는 장점 때문에 관심이 높아지고 있다. 음이온 교환막으로써 요구되는 주요 특성은 높은 이온($OH^-$) 전도도 및 높은 pH의 구동조건에서의 안정성이다. 본 연구에서는 PPO계 고분자의 화학적 가교 반응을 이용해 얻어진 가교형 고분자 막의 낮은 기계적인 특성과 치수 안정성을 높이기 위해 보다 높은 분자량을 갖는 고분자 사용과 함께 가교율 증대를 통해 보다 높은 이온 전도도와 기계적인 성질, 높은 화학적인 안정성뿐만 아니라 실제 연료전지 구동조건에서 높은 셀 성능을 갖는 AEMFC용 고분자 전해질 막을 개발했다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2000년도 추계 총회 및 국제학술발표회
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• pp.79-82
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• 2000

No Abstract, See Full Text

• 폴리머
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• 제34권2호
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• pp.126-132
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• 2010

메탄올 용매에서 고분자 촉진 단량체와 소디윰 스티렌 슐포네이트를 방사선 그래프트 방법으로 양이온 교환 PVdF 맴브레인을 제조하였다. 고분자 촉진 단량체로서 스티렌, 아크릴산, 비닐 피롤리돈을 사용하였다. 또한, 음이온 교환 PVdF 맴브레인도 방사선 그래프트 중합법에 의해 제조하였다. 양이온 및 음이온 교환 PVdF 맴브레인은 SEM, XPS 그리고 열분석기기를 통해 특성평가를 하였고 성공적으로 합성됨을 확인할 수 있었다. 그래프트 수율, 이온교환기의 양 및 침투율은 각각 30.0~32.3%, 2.81~3.01 mmol/g 그리고 66.6~147%로 평가되었으며, 20 $^{\circ}C$에서 이온 전도도를 측정한 결과 0.020~0.053 S/cm 이었다. 최종적으로, 제조된 양이온 및 음이온교환 PVdF 맴브레인은 전지격막으로서 충분히 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제42권2호
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• pp.85-91
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• 1999

The incubation study was conducted under aerobic and anaerobic conditions to study the release of the kinetically labile forms (i. e. chelating ion or anion forms) of Cd, Cu and Zn in sludge-untreated soil ("Control"), sludge 50 and $100dry\;Mg\;ha^{-1}$ treated soils ("Soil-Sludge mixtures"), and sewage sludge ("Sludge"). The chelating ion and anion exchange membranes were embedded into the samples and incubated for 16 weeks under aerobic and anaerobic condition. The total amounts of chelating ion or anionic forms of Cd were too little to be measured during both aerobic and anaerobic incubation. On the other hand, the total amounts of chelating ion or anionic forms of Cu and Zn slightly increased throughout the incubation period under both incubation conditions. For "Control" and "Soil-Sludge mixtures" treatments, the total amounts of Cu and Zn in chelating ion and anion exchange membrane were little difference between aerobic and anaerobic condition, and the total amounts of chelating ion form of Cu and Zn were not different from the those of anionic form of Cu and Zn. However, for "Sludge" treatment, the total amounts of Cu and Zn in anion and chelating ion exchange membrane were greater under aerobic condition than under anaerobic condition, and the total amounts of chelating ion form of Cu and Zn were greater than those of anion form of Cu and Zn under both incubation conditions.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.209-218
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• 2022

Recently, research on the development of anion exchange membranes (AEMs) has received considerable attention from the scientific community around the world. Here, we fabricated a series of AEMs with branched structures with different alkyl spacers and conducted comparative evaluations. The introduction of these branched structures is an attempt to overcome the low ionic conductivity and stability problems that AEMs are currently facing. To this end, branched polymers with different spacer lengths were synthesized and properties of each membrane prepared according to the branched structure were compared. The chemical structure of the polymer was investigated by proton nuclear magnetic resonance, Fourier transform infrared, and gel permeation chromatography, and the thermal properties were investigated using thermogravimetric analysis. The branched anion exchange membrane with (CH₂)₃ and (CH₂)₆ spacers exhibited ionic conductivities of 8.9 mS cm^-1 and 22 mS cm^-1 at 90℃, respectively. This means that the length of the spacer affects the ionic conductivity. Therefore, this study showing the effect of the spacer length on the ionic conductivity of the membrane in the polymer structure constituting the ion exchange membrane is judged to be very useful for future application studies of AEM fuel cells.

• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.1-10
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• 2019

Composite polymer electrolyte membranes based on porous supports have been recognized as an alternative for fuel cell applications since it can provide both mechanical as well as electrochemical stabilities. This mini-review highlights recent advances in supported composite polymer electrolyte membranes using porous matrix and nanofibrous supports. In addition, a comprehensive table listing a wide range of anion and proton exchange pore filling membranes was provided at the end of the review.