$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

수소/이산화탄소 분리를 위한 프리스탠딩 고분자 및 혼합매질 분리막에 대한 총설
Review on Free-Standing Polymer and Mixed-Matrix Membranes for H2/CO2 Separation 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.32 no.4, 2022년, pp.218 - 226  

강미소 (연세대학교 화공생명공학과) ,  이소연 (연세대학교 화공생명공학과) ,  강두루 (연세대학교 화공생명공학과) ,  김종학 (연세대학교 화공생명공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

대용량 화학 및 청정에너지의 운반체인 수소는 석유화학 산업 및 연료전지 등에서 많이 활용되는 중요한 산업용 기체이다. 특히 수소는 주로 증기개질 및 가스화를 통해 화석 연료에서 생성되며 부산물로 이산화탄소가 발생한다. 따라서 고순도 수소를 얻기 위해서는 이산화탄소를 제거해야 한다. 본 총설에서는 배러 단위[1 Barrer = 10-10 cm3 (STP) × cm / (cm2 × s × cmHg)]로 보고된 이산화탄소로부터 수소를 분리하는 프리스탠딩 고분자 분리막 및 혼합매질 분리막에 초점을 맞추었다. 최근 보고된 다양한 논문들을 분석하여 분리막의 구조, 형태, 상호 작용 및 제조 방법에 대해 논의하고 구조-물성 관계를 이해하여 향후 더 나은 분리막 소재를 찾는 데 도움이 되고자 한다. 다양한 분리막의 성능 및 특성 검토를 통해 수소/이산화탄소 분리에 대한 Robeson 성능 한계선을 제시하고, 가교, 혼합 및 열처리 등의 기술을 사용하여 분리 특성을 개선하는 다양한 혼합매질 분리막에 대해 논의하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Hydrogen, a carrier of large-capacity chemical and clean energy, is an important industrial gas widely used in the petrochemical industry and fuel cells. In particular, hydrogen is mainly produced from fossil fuels through steam reforming and gasification, and carbon dioxide is generated as a by-pro...

주제어

참고문헌 (30)

  1. H. S. Lau, S. K. Lau, L. S. Soh, S. U. Hong, X. Y. Gok, S. Yi, and W. F. Yong, "State-of-the-art organic- and inorganic-based hollow fiber membranes in liquid and gas applications: Looking back and beyond", Membranes, 12, 1-69 (2022). 

  2. L. M. Robeson, "The upper bound revisited", J. Membr. Sci., 320, 390 (2008). 

  3. S. J. Moon, H. J. Min, N. U. Kim, and J. H. Kim, "Fabrication of polymeric blend membranes using PBEM-POEM comb copolymer and poly(ethylene glycol) for CO 2 capture", Membr. J., 29, 223 (2019). 

  4. B. D. Freeman, "Basis of permeability/selectivity tradeoff relations in polymeric gas separation membranes", Macromolecules, 32, 375 (1999). 

  5. P. J. Megia, A. J. Vizcaino, J. A. Calles, and A. Carrero, "Hydrogen production technologies: From fossil fuels toward renewable sources. A mini review", Energy Fuels, 35, 16403 (2021) 

  6. A. Zuttel, A. Remhof, A. Borgschulte, and O. Friedrichs, "Hydrogen: The future energy carrier", Phil. Trans. R. Soc. A: Math. Phys. Eng. Sci., 368, 3329 (2010). 

  7. H. W. Kwon, K. S. Im, J. H. Kim, S. H. Kim, D. H. Kim, and S. Y. Nam, "Preparation and gas permeation characteristics of polyetherimide hollow fiber membrane for the application of hydrogen separation", Membr. J., 31, 456 (2021). 

  8. S. Sircar and T. C. Golden, "Purification of hydrogen by pressure swing adsorption", Sep. Sci. Technol., 35, 667 (2000). 

  9. W. Liemberger, M. Gross, M. Miltner, and M. Harasek, "Experimental analysis of membrane and pressure swing adsorption (PSA) for the hydrogen separation from natural gas", J. Clean. Prod., 167, 896 (2017). 

  10. D. Alique, D. Martinez-Diaz, R. Sanz, and J. A. Calles, "Review of supported Pd-based membranes preparation by electroless plating for ultra-pure hydrogen production", Membranes, 8, 1-39 (2018). 

  11. M. El-Shafie, "Hydrogen separation using palladium-based membranes: Assessment of H 2 separation in a catalytic plasma membrane reactor", Int. J. Energy Res., 46, 3572 (2022). 

  12. K. Y. Wang, M. Weber, and T.-S. Chung, "Polybenzimidazoles (PBIs) and state-of-the-art PBI hollow fiber membranes for water, organic solvent and gas separations: A review", J. Mater. Chem. A, 10, 8687 (2022). 

  13. N. E. Leon, Z. Liu, M. Irani, and W. J. Koros, "How to get the best gas separation membranes from state-of-the-art glassy polymers", Macromolecules, 55, 1457 (2022). 

  14. A. X. Wu, J. A. Drayton, and Z. P. Smith, "The perfluoropolymer upper bound", AlChE J., 65, e16700 (2019). 

  15. L. Hu, S. Pal, H. Nguyen, V. Bui, and H. Lin, "Molecularly engineering polymeric membranes for H 2 /CO 2 separation at 100-300 ℃", J. Polym. Sci., 58, 2467 (2020). 

  16. M. Omidvar, C. M. Stafford, and H. Lin, "Thermally stable cross-linked P84 with superior membrane H 2 /CO 2 separation properties at 100 ℃", J. Membr. Sci., 575, 118 (2019). 

  17. T. H. Lee, B. K. Lee, J. S. Park, J. Park, J. H. Kang, S. Y. Yoo, I. Park, Y.-H. Kim, and H. B. Park, "Surface modification of Matrimid ® 5218 polyimide membrane with fluorine-containing diamines for efficient gas separation", Membranes, 12, 1-16 (2022). 

  18. X. Li, R. P. Singh, K. W. Dudeck, K. A. Berchtold, and B. C. Benicewicz, "Influence of polybenzimidazole main chain structure on H 2 /CO 2 separation at elevated temperatures", J. Membr. Sci., 461, 59 (2014). 

  19. K. A. Stevens, J. D. Moon, H. Borjigin, R. Liu, R. M. Joseph, J. S. Riffle, and B. D. Freeman, "Influence of temperature on gas transport properties of tetraaminodiphenylsulfone (TADPS) based polybenzimidazoles", J. Membr. Sci., 593, 117427 (2020). 

  20. J. Dechnik, J. Gascon, C. J. Doonan, C. Janiak, and C. J. Sumby, "Mixed-matrix membranes", Angew. Chem. Int. Ed., 56, 9292 (2017). 

  21. M. Galizia, W. S. Chi, Z. P. Smith, T. C. Merkel, R. W. Baker, and B. D. Freeman, "50th anniversary perspective: Polymers and mixed matrix membranes for gas and vapor separation: A review and prospective opportunities", Macromolecules, 50, 7809 (2017). 

  22. W. S. Chi, J. H. Lee, M. S. Park, and J. H. Kim, "Recent research trends of mixed matrix membranes for CO 2 separation", Membr. J., 25, 373 (2015). 

  23. N. Ercan, C. Kocyigit, A. Durmus, and A. Kasgoz, "Cyclic olefin copolymer (COC)-metal organic framework (MOF) mixed matrix membranes (MMMs) for H 2 /CO 2 separation", J. Nat. Gas Sci. Eng., 95, 104155 (2021). 

  24. C. Soto, E. S. Torres-Cuevas, L. Palacio, P. Pradanos, B. D. Freeman, A. E. Lozano, A. Hernandez, and B. Comesana-Gandara, "Gas permeability, fractional free volume and molecular kinetic diameters: The effect of thermal rearrangement on ortho-hydroxy polyamide membranes loaded with a porous polymer network", Membranes, 12, (2022). 

  25. M. De Pascale, F. M. Benedetti, E. Lasseuguette, M.-C. Ferrari, K. Papchenko, M. Degli Esposti, P. Fabbri, and M. G. De Angelis, "Mixed matrix membranes based on Torlon ® and ZIF-8 for High-temperature, size-selective gas separations", Membranes, 11, 1-19 (2021). 

  26. C. Regmi, S. Ashtiani, Z. Hrdlicka, and K. Friess, "CO 2 /CH 4 and H 2 /CH 4 gas separation performance of CTA-TNT@CNT hybrid mixed matrix membranes", Membranes, 11, 1-24 (2021). 

  27. G. Illing, K. Hellgardt, M. Schonert, R. J. Wakeman, and A. Jungbauer, "Towards ultrathin polyaniline films for gas separation", J. Membr. Sci., 253, 199 (2005). 

  28. S. Japip, K.-S. Liao, and T.-S. Chung, "Molecularly tuned free volume of vapor cross-linked 6FDA-Durene/ZIF-71 MMMs for H 2 /CO 2 separation at 150 ℃", Adv. Mater., 29, 1603833 (2017). 

  29. S. Japip, K.-S. Liao, Y. Xiao, and T.-S. Chung, "Enhancement of molecular-sieving properties by constructing surface nano-metric layer via vapor cross-linking", J. Membr. Sci., 497, 248 (2016). 

  30. L. Cao, K. Tao, A. Huang, C. Kong, and L. Chen, "A highly permeable mixed matrix membrane containing CAU-1-NH 2 for H 2 and CO 2 separation", Chem. Commun., 49, 8513 (2013). 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로