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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 양승철
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 창원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
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기존 이온교환막의 한계를 극복하기 위해 유기물과 무기물이 혼합된 복합 이온교환막을 제작하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 두 물질을 혼합하여 이온교환막을 제막하는 방법은 혼합하는 과정에서 혼합된 물질의 분산 안정성을 필요로 하기 때문에 제조과정이 비교적 까다롭다. 본 연구에서는 간단한 함침법을 활용하여 나노 입자가 포함된 세공 충진 복합 이온교환막을 제막했다. 제막된 이온교환막 내부에 나노 입자가 균일하게 존재함을 확인했고, 이는 homogeneous한 복합 이온교환막이 성공적으로 제막되었음을 입증했다. 기존 이온교환막이 지닌 단점을 보완할 수 있는 다양한 나노 입자(SiO2, ZrO2, ITO, CNT)를 선정하여 단성분계 복합 이온교환막을 제막했고, 탄소나노튜브가 포함된 세공 충진 복합 이온교환막의 특성이 가장 우수하게 나타났다. 탄소나노튜브 함량에 따른 특성 변화를 파악하기 조성을 다양하게 분류하여 실험했고, 탄소나노튜브 함량이 증가함에 따라 탄소나노튜브가 포함된 복합 이온교환막의 성능도 함께 향상되는 것을 확인했다. 이후, 탄소나노튜브가 포함된 복합 이온교환막을 이용하여 역전기투석 염분차발전 평가를 수행했다. 기존 이온교환막을 사용하여 역전기투석 평가를 진행했을 때 보다 역전기투석 스택의 저항이 감소하고 선택도가 증가하였다. 이를 통해 기존 이온교환막에 비해 성능이 향상되었음을 확인했다.
목차
Ⅰ. 서론1. 연구배경Ⅱ. 문헌연구1. 염분차발전1) 염분차발전의 개요2) 염분차발전의 분류(1) 압력지연삼투(2) 축전식 혼합(3) 역전기투석① 역전기투석 구성요소② 역전기투석 구동원리2. 이온교환막1) 이온교환막의 개요(1) 이온교환막의 분류① 균질 이온교환막/불균질 이온교환막② 불소계 이온교환막/탄화수소계 이온교환막(2) 이온교환막 제막 방법① Polymer blending② In-situ polymerization③ Pore-filling2) 복합 이온교환막의 개요(1) 복합 이온교환막의 분류① 나노 입자 포함 복합 이온교환막② Surface modification에 의한 복합 이온교환막(2) 복합 이온교환막 제막 방법① 나노 입자 포함 복합 이온교환막(ⅰ) Polymer blending(ⅱ) In-situ polymerization② Surface modification에 의한 복합 이온교환막Ⅲ. 실험방법1. 세공 충진 복합 이온교환막의 제막1) 이온교환막 제막을 위한 전해질 제조2) 나노 입자가 포함된 지지체 제막3) 나노 입자가 포함된 세공 충진 복합 이온교환막 제막2. 특성평가1) 이온교환막 제막을 위한 지지체 및 전해질 평가(1) FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)(2) UV/VIS Spectrophotometer2) 나노 입자가 포함된 분산액 평가(1) SEM (Scanning Electron Microscope)(2) BET(3) RAMAN spectroscopy(4) TGA (Thermogravimetric analysis)(5) Zeta Potential(6) 나노입자추적분석기3) 나노 입자가 포함된 세공 충진 복합 이온교환막 평가(1) XPS (X-ray Photoelectron spectroscopy)(2) TEM (Transmission Electron Microscope)4) 나노 입자가 포함된 세공 충진 복합 이온교환막 특성평가(1) 저항 (Resistance)(2) 선택도 (Permselectivity)(3) 이온교환용량 (IEC, Ion Exchange Capacity)(4) 물 흡수율 (Water Uptake)(5) 치수안정성 (Dimensional Change)5) 세공 충진 복합 이온교환막을 활용한 역전기투석 평가(1) Conductivity(2) I-V curve (current-voltage curve)(3) Power DensityⅣ. 결과 및 고찰1. 지지체1) 다공성 폴리에틸렌 분석2. 나노 분산액 분석1) 나노 입자 분석(1) 고형분 나노 입자 형상 및 특징 분석(2) CNT 분산액과 Bare CNT 비교2) 나노 분산액 분석(1) 분산액에 존재하는 나노 입자 형상 및 특징 분석3. 양이온/음이온 전해질4. 나노 입자 포함 세공 충진 복합 이온교환막 평가1) 단성분계 세공 충진 복합 이온교환막(1) 분산액 종류에 따른 단성분계 세공 충진 복합 이온교환막① 단성분계 세공 충진 복합 이온교환막 분석② 단성분계 세공 충진 복합 이온교환막 특성평가2) 탄소나노튜브 농도에 따른 단성분계 세공 충진 복합 이온교환막(1) 탄소나노튜브 포함 세공 충진 복합 이온교환막 분석(2) 탄소나노튜브 포함 세공 충진 복합 이온교환막 특성평가(3) 탄소나노튜브 포함 세공 충진 복합 이온교환막 역전기투석 평가Ⅴ. 결론Ⅵ. 참고문헌/부록(reference)Ⅶ. 영문 초록 및 주제어Ⅷ. 감사의 글
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