제철 부생가스로부터 수소 생산을 위한 반 결정성 폴리이미드 소재 분리막 개발

이아현; 이평수

doi:10.7317/pk.2023.47.2.191

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이아현 (중앙대학교) 이평수 (중앙대학교)

저널정보: 한국고분자학회 폴리머 폴리머 제47권 제2호

발행연도: 2023.3

수록면: 191 - 198 (8page)

DOI: 10.7317/pk.2023.47.2.191

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상용 폴리이미드보다 가격 경쟁력이 우수하며 높은 H2/CH4 선택도를 갖는 새로운 소재인 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-cyclohexane-1,2-dicarboxylic anhydride-4.4’-oxydianiline(DOCDA-ODA)를 사용하여 고분자 분리막을 제작했다. 고분자 분리막은 치밀막과 알루미나 지지체를 사용한 얇은 복합막의 형태로 제작하여 기체 분리 성능을 측정했다. DOCDA-ODA 치밀막은 상용 폴리이미드와 비교했을 때, 높은 H2/CH4 선택도와 다소 낮은 H2 투과도를 보였다. 낮은 기체 투과도 개선을 위해 알루미나 지지체 위에 박막화된 고분자 분리막을 제작하였으며, 추가적인 1,2,3,5-benzenetetracarboxylicanhydride(PDMS) 코팅에 의한 분리막의 표면 결함 보완을 통해 분리 성능을 최적화했다. 이를 통해 DOCDA-ODA 소재의 기체 분리 성능이 복합막으로 제작한 형태에서도 유지되는 것을 확인했으며, DOCDA-ODA 분리막의 성능은 H2/CH4 선택도 234.22와 H2 투과도 147.56 GPU로 상용 폴리이미드 분리막보다 높은 성능을 보였다. 본 연구결과는 가격 경쟁력이 있는 DOCDA-ODA를 얇은 박막층과 결점을 없애는 코팅 과정을 통해 분리막으로 제작하였을 때, 수소 분리막으로서의 이용 가능성을 보여준다.

#polyimide #membrane #thin film #hydrogen purification #steel making industry

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