역전기투석 응용을 위한 1가 이온 선택성 음이온교환막 (Monovalent Ion Selective Anion-Exchange Membranes for Reverse Electrodialysis Application)

서지정보

· 발행기관 : 한국막학회
· 수록지 정보 : 멤브레인 / 34권 / 1호 / 58 ~ 69페이지
· 저자명 : 강문성, 이지현

초록

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 유발하며uphill transport를 통해 개방회로 전압과 전력 밀도를 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 RED 응용을 위해 1가 이온 선택성및 전기화학적 특성이 우수한 세공충진 음이온교환막(pore-filled anion-exchange membrane, PFAEM)을 제조하였다. 제조된막의 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 MNa2SO4의 해수와 0.0153 M NaCl/0.0017 M Na2SO4의 담수 조건에서 RED 성능을 평가한 결과 제조된 막을 적용하여 1.80W/m2의 최대 전력 밀도를 얻었으며 이는 ASE 막 대비 40.6% 향상된 출력 성능이었다.

영어초록

Reverse electrodialysis (RED) is an electro-membrane process employing ion-exchange membranes (IEMs) thatcan harvest electric energy from the concentration difference between seawater and river water. Multivalent ions contained inseawater and river water bind strongly to the fixed charge groups of the IEM, causing high resistance and reducingopen-circuit voltage and power density through uphill transport. In this study, a pore-filled anion-exchange membrane(PFAEM) with excellent monovalent ion selectivity and electrochemical properties was fabricated and characterized for REDapplication. The monovalent ion selectivity of the prepared membrane was 3.65, which was superior to a commercial membrane(ASE, Astom Corp.) with a selectivity of 1.27 under the same conditions. Additionally, the prepared membraneshowed excellent electrochemical properties, including low electrical resistance compared to ASE. As a result of evaluatingRED performance under seawater of 0.459 M NaCl/0.0510 M Na2SO4 and river water of 0.0153 M NaCl/0.0017 M Na2SO4,the maximum power density of 1.80 W/m2 was obtained by applying the prepared membrane, which is a 40.6% improvedoutput performance compared to the ASE membrane.

참고자료

· 없음