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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박종관
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 창원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수41
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신재생에너지를 이용한 PEM 수전해 기술은 이산화탄소 배출이 없는 친환경 수소 생산 기술로, 전류밀도가 높고, 고순도의 수소를 생산할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 PEM 수전해는 고가의 귀금속 촉매를 사용하기 때문에 경제성이 떨어지는 문제점이 있다. PEM 수전해의 경제적 문제를 해결하기 위해 전기화학적 수처리 기술과의 복합 공정이 고안되었다. 본 연구는 PEM 수전해를 이용한 수소 생산 및 수처리 복합공정의 가능성을 확인하고, PEM 수전해의 경제성을 높이는 것을 목적으로 한다.
시료로는 Methylene blue, Methyl red, Thiazole Yellow G 염료를 사용하였다. Methylene blue를 이용하여 1A의 정전류 실험을 진행하였으며 NaCl 주입량, 유량, pH 등 다양한 실험 조건에서의 전압, 수소 생성량, 염료 제거율을 확인하였다. 그리고 실험 조건을 최적화하여 다른 염료 제거 실험에 적용하였다.
Methylene blue 실험 결과 직접 산화에 의한 염료 제거율은 약 2%로 효과가 없었으며, 간접 산화의 효과는 NaCl 1g/L에서 42%, NaCl 10g/L에서 99.7%로 나타났다. NaCl 1g/L에서 전극 접촉 시간을 2배로 증가시킨 결과, 제거율은 50%로 나타났으나, 전체적인 효율은 감소하였다. 또한 NaOH를 주입하여 NaOCl의 형성을 유도하여 간접산화를 진행하였으나 염료 제거율은 약 42%로 동일하였다. 따라서 10ml/min과 NaCl 10g/L의 유량은 최적의 조건이었으며, 실험 결과 염료와 NaCl의 유무에 관계없이 수소 생성이 약 7.5ml/min으로 일정한 것으로 나타났다. MEA의 양이온 오염으로 인해 내부 저항이 증가하여 전압이 증가하였으며, NaCl 1g/L에서는 약 2.4V, 10g/L에서는 약 2.5V임을 확인하였다. 상기와 같은 조건에서 Methyl red와 Thiazole Yellow G 제거 실험을 실시한 결과 전압과 수소 생성에 큰 차이가 없었으며 염료 제거율은 각각 98%와 73%로 나타났다. 이에 PEM 물 전해질을 이용한 수소 생산 및 수처리 복합기술의 가능성이 확인되었으며, 양이온 오염 문제가 해결된다면 경제적인 기술로 평가된다.
시료로는 Methylene blue, Methyl red, Thiazole Yellow G 염료를 사용하였다. Methylene blue를 이용하여 1A의 정전류 실험을 진행하였으며 NaCl 주입량, 유량, pH 등 다양한 실험 조건에서의 전압, 수소 생성량, 염료 제거율을 확인하였다. 그리고 실험 조건을 최적화하여 다른 염료 제거 실험에 적용하였다.
Methylene blue 실험 결과 직접 산화에 의한 염료 제거율은 약 2%로 효과가 없었으며, 간접 산화의 효과는 NaCl 1g/L에서 42%, NaCl 10g/L에서 99.7%로 나타났다. NaCl 1g/L에서 전극 접촉 시간을 2배로 증가시킨 결과, 제거율은 50%로 나타났으나, 전체적인 효율은 감소하였다. 또한 NaOH를 주입하여 NaOCl의 형성을 유도하여 간접산화를 진행하였으나 염료 제거율은 약 42%로 동일하였다. 따라서 10ml/min과 NaCl 10g/L의 유량은 최적의 조건이었으며, 실험 결과 염료와 NaCl의 유무에 관계없이 수소 생성이 약 7.5ml/min으로 일정한 것으로 나타났다. MEA의 양이온 오염으로 인해 내부 저항이 증가하여 전압이 증가하였으며, NaCl 1g/L에서는 약 2.4V, 10g/L에서는 약 2.5V임을 확인하였다. 상기와 같은 조건에서 Methyl red와 Thiazole Yellow G 제거 실험을 실시한 결과 전압과 수소 생성에 큰 차이가 없었으며 염료 제거율은 각각 98%와 73%로 나타났다. 이에 PEM 물 전해질을 이용한 수소 생산 및 수처리 복합기술의 가능성이 확인되었으며, 양이온 오염 문제가 해결된다면 경제적인 기술로 평가된다.
목차
Ⅰ. 서론 11. 연구의 배경 12. 연구의 목적 5Ⅱ. 이론적 배경 및 문헌 고찰 61. PEM 수전해 원리 및 효율 계산 62. 전기화학적 수처리 메커니즘 13Ⅱ. 재료 및 방법 151. 시료 제조 152. 실험 장비 및 실험 조건 183. 실험 방법 26Ⅲ. 결과 및 고찰 281. LSV 실험 282. PEM stack 정전류 실험 313. Methylene blue 제거 실험 334. 차아염소산 생성량 비교 435. Methyl red & Thiazole Yellow G 제거 실험 44Ⅳ. 결론 47Ⅴ. 참고문헌 49Abstract 55
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