KR20240035089A - 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막, 상기 다공성 막을 포함하는 장치 및 상기 다공성 막의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이산화탄소 환원 시스템용 분리막으로서 종래 음이온 교환막을 대체하는 다공성 막 사용 기술을 제공한다. 본 발명에서는 통상의 다공성 막의 양측에 별도의 기능성층을 더 구비하는 3층 구조를 통해 음이온 교환막 사용 시와 비교하여 비슷하거나 좋은 성능의 이산화탄소 전환 효율을 보이면서도, 다공성 막의 특성상 음이온 교환막에 비해 가격 및 물리적 특성면에서 매우 우수한 장점이 있다.
Description
본 발명은 이산화탄소 환원 시스템(또는 장치)의 분리막에 관한 기술로서, 특히, 종래 음이온 교환막을 대체하는 다공성 막에 관한 기술이다.
다양한 에너지원으로부터 배출되는 온실가스인 이산화탄소로 인해 지구 온난화 등의 기후변화가 심화하고 있고, 이러한 문제를 해결하기 탄소 중립의 중요성이 증대되고 있다.
탄소 중립을 위한 이산화탄소 전환 기술로서, 전기 화학적 CO2 환원 반응(CO2 Reduction Reaction, "CO2RR”로 약칭함)은 이산화탄소를 줄이고 일산화탄소, 에틸렌 등의 고부가 화합물로 전환하는 방법으로 주목받고 있다.
전기 화학적 CO2 환원 반응에는 음극, 양극 및 분리막이 필요하며, 분리막으로 이온교환막을 이용한 CO2RR은 전극 사이의 작은 저항과 높은 확장성으로 인해 주목받고 있다. 지난 수십 년 동안 음이온 교환막을 이용한 CO2RR 전극 어셈블리의 개발에 상당한 진전이 있었고, 음이온 교환막을 이용한 전극 어셈블리는 높은 선택성과 전류 밀도로 CO2를 일산화탄소, 에틸렌 등의 유용한 물질로 전환하기 위한 어셈블리로 알려져 있다. 그러나 CO2RR 과정에서 발생하는 HCO3 -, CO2 2- 등의 음이온들과 CO2RR의 액상 생성물은 음이온 교환막을 통하여 반대편으로 넘어가 CO2의 전환율의 한계가 있는 단점(cross-over 현상)이 있어, 산화전극에도 이산화탄소 포집 장치가 있어야 하며, 음이온 교환막의 가격이 비싸고 물리적 내구성이 약하다는 단점이 있다.
다공성 막은 음이온 교환막에 비해 물리적 강도가 높을 뿐만 아니라 가격이 저렴한 장점이 있어 음이온 교환막을 대체하여 다공성 막을 사용하려는 시도가 있었으나, 음이온 교환막의 갖고 있는 본질적인 단점인 크로스오버(cross-over) 현상은 다공성 막(porous membrane)도 갖고 있기에 다공성 막의 사용이 제한적이었다.
본 발명은 음이온 교환막 대신 다공성 막을 사용하여 음이온 교환막 동등 이상의 이산화탄소 전환 효율을 보이는 이산화탄소 전환 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다공성 막의 친수성과 소수성을 조절하여 이산화탄소 전환 환경에 따라 이산화탄소 전환 효율을 높일 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 다공성 막; 다공성 막의 산화전극 쪽 측면에 있는 친수성 이오노머층; 및 다공성 막의 환원전극 쪽 측면에 있는 소수성 또는 친수성의 수특성조절층을 포함하는 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막을 제공한다.
특히, 상기 다공성 막은 전기전도도가 없으면서도 다공성을 가지면 모두 가능하며, 예를 들어, MCE(Mixed Cellulose Esters), PTFE(Polytetrafluoroethylene), Polycarbonate, PVDF(Polyvinylidene fluoride), 나일론, PES(Polyethersulfone) 등을 사용할 수 있다.
특히, 상기 다공성 막의 기공 크기는 마이크로 사이즈로서, 예를 들어, 10 ~ 200 μm일 수 있다.
특히, 상기 친수성 이오노머층은 이미다졸계(Imidazole) 고분자, 나피온(Nafion®)계 고분자, 폴리비닐알콜계 고분자, 폴리스타이렌계 고분자, 아민계 고분자, 폴리아릴렌계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, 폴리이미드계 고분자 중 어느 하나 이상일 수 있다.
특히, 상기 친수성 수특성조절층은 이미다졸계(Imidazole) 고분자, 나피온(Nafion®)계 고분자, 폴리비닐알콜계 고분자, 폴리스타이렌계 고분자, 아민계 고분자, 폴리아릴렌계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, 폴리이미드계 고분자 중 어느 하나 이상일 수 있다.
특히, 상기 소수성 수특성조절층은 PTFE(polytetrafluoroethylene), 산화망간 폴리스타이렌(Manganese oxide polystyrene), 탄소나노튜브, 그래핀, 실리카, 불소실란(Fluorinated silanes) 및 불소계 고분자 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 분리막의 제조방법으로서, 다공성 막을 준비하는 단계(1); 상기 다공성 막의 산화전극 쪽 측면에 친수성 이오노머층을 코팅하는 단계(2); 및 상기 다공성 막의 환원전극 쪽 측면에 소수성 또는 친수성의 수특성조절층을 코팅하는 단계(3)를 포함하는 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막의 제조 방법을 제공한다.
특히, 상기 단계(2)와 단계(3)은 서로 순서를 바꿔 진행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 다공성 분리막을 포함하는 MEA(Membrane Electrode Assembly)를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 MEA를 포함하는 이산화탄소 환원 시스템(장치)을 제공한다.
본 발명의 3층 적층 구조의 다공성 막을 분리막으로 적용한 이산화탄소 환원 시스템은 운전 조건에 따라 수특성조절층을 소수성 또는 친수성 중 어느 하나로 선택함으로써 이산화탄소 환원반응(CO2RR) 시스템을 효율적으로 운영할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 저가의 다공성 막을 이용하면서도 고가의 음이온 교환막 동등 이상의 이산화탄소 전환 효율을 보여줌으로써, 경제성을 확보할 수 있어 시스템 대형화에 기여할 수 있다.
도 1은 다공성 막의 이산화탄소 전환 시스템에서의 작동을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 이산화탄소 전환용 다공성 막의 3층 구조를 도시한 개략도이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 소수성 특성을 갖는 다공성 막을 사용하였을 때의 이산화탄소 전환 시스템의 전류에 따른 CO 선택도를 도시한 것이다.
도 4는 실시예 2에서 제조된 친수성 특성을 갖는 다공성 막을 사용하였을 때의 이산화탄소 전환 시스템의 전류에 따른 CO 선택도를 도시한 것이다.
도 5는 비교예의 상용 음이온 막을 사용하였을 때의 이산화탄소 전환 시스템의 전류에 따른 CO 선택도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 이산화탄소 전환용 다공성 막의 3층 구조를 도시한 개략도이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 소수성 특성을 갖는 다공성 막을 사용하였을 때의 이산화탄소 전환 시스템의 전류에 따른 CO 선택도를 도시한 것이다.
도 4는 실시예 2에서 제조된 친수성 특성을 갖는 다공성 막을 사용하였을 때의 이산화탄소 전환 시스템의 전류에 따른 CO 선택도를 도시한 것이다.
도 5는 비교예의 상용 음이온 막을 사용하였을 때의 이산화탄소 전환 시스템의 전류에 따른 CO 선택도를 도시한 것이다.
본 발명은 이산화탄소 환원 시스템(장치)에 사용되는 분리막(separator)으로서, 종래 음이온 교환막을 대체하여 음이온 교환막과 동등 이상의 이산화탄소 환원 효율을 보이는 다공성 막(porous membrane)을 제공하기 위하여, 다공성 막의 양측에 각각 추가 층(layer)를 더 구비하는 3층 구조의 다공성 막을 제공한다.
즉, 본 발명은 다공성 막; 다공성 막의 산화전극 쪽 측면에 있는 친수성 이오노머층; 및 다공성 막의 환원전극 쪽 측면에 있는 소수성 또는 친수성의 수특성조절층을 포함하는 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막을 제공한다. 상기 소수성 또는 친수성의 선택은 운전 조건에 따라 선택함으로써 시스템의 이산화탄소 전환 효율 및 이산화탄소 선택도를 높일 수 있다.
이하에서는 도면을 참고하면서 본 발명에 대하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 다공성 막의 이산화탄소 전환 시스템에서의 이산화탄소 환원 반응을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에서는 음이온 교환막 대신에 다공성 막을 양극(환원전극)과 음극(산화전극) 사이의 분리막으로 대체 사용한다. 음극으로부터 전달된 전해질이 가득 찬 다공성 막은 양극에서의 이산화탄소가 음극으로 넘어가는 것을 막아주며, 다공성 막에 가득 찬 전해질은 이온을 전달하여 음이온 교환막과 같은 역할을 한다. 또한, 다공성 막은 물리적 강도가 높기 때문에 막을 다루기가 용이하고 음이온 교환막에 비해 매우 저렴하다는 장점이 있다.
상기 다공성 막은 전기전도도가 없으면서도 다공성을 가지면 되는데, 예를 들어, MCE(Mixed Cellulose Esters), PTFE(Polytetrafluoroethylene), Polycarbonate, Polycarbonate, PVDF(Polyvinylidene fluoride), 나일론, PES(Polyethersulfone) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다공성 막의 기공 크기(pore size)는 마이크로 사이즈로, 예를 들어, 10 ~ 200 μm 사이의 MF막(Microfiltration membrane)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막의 3층 구조를 도시한 개략도이다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막은 종래의 다공성 막을 기준으로 산화전극(anode side) 측면으로 친수성 이오노머층을 적층하고, 환원전극(cathode side) 측면으로는 친수성 또는 소수성의 수특성조절층(water property management layer)을 적층하는 3층 적층 구조이다.
본 발명에서는 산화전극 쪽에 친수성 이오노머가 코팅되어 있어, 산화전극 쪽의 전해질에 있는 금속이온의 환원전극 방향으로 넘어가는 것을 막아 줄 뿐만 아니라, 동시에 전해질이 다공성 막에 잘 전달되어 다공성 막 내의 기공에 전해질이 잘 채워지도록 도와준다.
특히, 상기 친수성 이오노머층은 이미다졸계(Imidazole) 고분자, 나피온(Nafion®)계 고분자, 폴리비닐알콜계 고분자, 폴리스타이렌계 고분자, 아민계 고분자, 폴리아릴렌계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, 폴리이미드계 고분자 중 어느 하나 이상의 고분자로 이루어진 이오노머층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 다공성 막의 환원전극 쪽에 "수특성조절층"을 만들어 다공성 막의 성질을 바꿔줄 수 있다. 저전류에서 고효율을 내기 위해서 소수성 성질의 물질을 다공성 막의 환원전극 방향 측면에 도포하여 이산화탄소 전환 효율을 향상시키거나, 반대로 고전류에서 고효율내기 위해 다공성 막의 환원전극 방향 측면에 친수성 물질을 도포할 수도 있다. 즉, 본 발명에서는 수특성조절층은 저전류와 고전류 조건에 따라 선택적으로 소수성 또는 친수성을 선택할 수 있다.
상기 소수성의 수특성조절층으로는 PTFE(polytetrafluoroethylene), 산화망간폴리스타이렌(Manganese oxide polystyrene), 탄소나노튜브, 그래핀, 실리카, 불소실란(Fluorinated silanes), 불소계 고분자 등이 가능하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 친수성의 수특성조절층으로는 상기 친수성 이오노머층과 같이 이미다졸계(Imidazole) 고분자, 나피온(Nafion®)계 고분자, 폴리비닐알콜계 고분자, 폴리스타이렌계 고분자, 아민계 고분자, 폴리아릴렌계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자, 폴리이미드계 고분자 중 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 다공성 막에 비해 양 측면에 있는 친수성 이오노머층 및 수특성조절층은 두께가 상대적으로 얇은 것이 바람직하나, 구체적인 두께는 이산화탄소 환원 시스템의 운전 조건, 다공성 막의 종류, 친수성 이오노머층의 종류, 수특성조절층의 종류에 따라 다양하게 변화 가능하기에 본 발명에서는 구체적인 두께를 한정하지 않는다는 점을 명시한다.
또한, 본 발명은 상기 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 분리막의 제조방법으로서, 다공성 막을 준비하는 단계(1); 상기 다공성 막의 산화전극 쪽 측면에 친수성 이오노머층을 코팅하는 단계(2); 및 상기 다공성 막의 환원전극 쪽 측면에 소수성 또는 친수성의 수특성조절층을 코팅하는 단계(3)를 포함하는 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서 단계(2)는 단계(3)과 순서를 바꾸어도 무관하다. 이는 다공성 막을 기준으로 어느 쪽을 먼저 코팅하더라도 상관이 없기 때문이다.
또한, 각 단계(2) 및 (3)의 후에는 각각 용매를 건조하는 건조단계(2-1) 및 건조단계(3-1)을 추가할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 이산화탄소 환원용 다공성 막의 양 측면에 산화전극 및 환원전극을 더 포함하는 MEA(Membrane Electrode Assembly, 막전극 집합체)를 제공한다. 환원전극은 통상 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)에 금속 나노입자를 포함하는 환원촉매층이 도포된 구조이며, 산화전극은 OER 전극이라고도 부르며, 물의 산화가 이루어져 산소를 발생하는 전극을 말한다. 상기 기체확산층은 탄소섬유층과 마이크로포러스 탄소층을 포함할 수 있다. 기체확산층은 촉매층의 내구성을 향상시키고, 기상의 이산화탄소를 확산시켜 촉매층으로 전달시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 MEA를 포함하는 이산화탄소 환원 시스템(또는 장치)을 제공한다. 상기 이산화탄소 환원 시스템은 음극(anode) 쪽에는 수전해를 통해 산소생성반응(OER, Oxygen Evolution Reaction)을 하고, 양극(cathode) 쪽에는 가습된 이산화탄소 기체를 흘려주어 이산화탄소 환원 반응을 통해 대표적으로 일산화탄소를 생산하나, 반응 조건에 따라 에틸렌 등의 다른 물질을 생산할 수 있다. 상기 이산화탄소 환원장치의 전해질은 예를 들어, KOH, KHCO3, CsOH, CsHCO3, Tetramethylammonium(TMA)HCO3, KCl, H2SO4 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 예시적인 실험예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
실험예 1: 실시예 1의 수특성조절층으로 소수성 물질을 사용한 다공성 막의 이산화탄소 전환(환원) 테스트
45 μm의 기공 크기를 갖는 PVDF 다공성 막에 0.5 mg/cm2의 Dioixde 사의 XA-9 이오노머를 산화전극 쪽에 도포한 뒤, 환원전극 쪽에 붓을 이용하여 1 wt%의 소수성인 PTFE 용액을 얇게 도포하고 건조하여 0.1 mg/cm2 의 소수성 수특성조절층을 제조하여 본 발명의 실시예 1의 소수성 수특성조절층을 갖는 다공성 막을 제조하였다.
MEA를 제조하기 위하여, 은 나노 입자 30 mg과 Nafion 5 wt% 용액 30 mg 및 이소프로필알콜 1 mL을 용해하여, 약 20분간 초음파 처리하여 잘 분산된 용액을 제조하였다. 상기 용액을 MPL 층이 있는 기체확산층(GDL, Fuelcellstore, Sigracet 39BC) 위에 1 mg/cm2 두께로 도포한 뒤, GDL을 70℃로 가열해주어 용액이 빠르게 건조되도록 하여 양극 촉매 전극을 제조하였다. 음극 촉매로는 IrO2를 Ag 촉매 대신 사용하고 GDL 대신 Ti mesh에 도포하여 음극 촉매 전극으로 사용하였다.
이산화탄소 전환 시스템을 제조하기 위하여 상기 MEA를 이용하였으며, 음극의 전해질은 1M KHCO3를 사용하여 음극에 흘려주었고, 양극에는 이산화탄소를 200 ccm 흘려주었다.
상기 시스템에서의 이산화탄소 전환 성능을 전류밀도별로 측정하고, 그 결과를 도 3에 도시하였다. 해당 시스템에서 100 mA/cm2의 저전류에서 이산화탄소 전환 CO 생성 효율이 거의 100%에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 이는 본 발명에서 수특성조절층이 소수성 특성을 갖고 있을 때에 "저전류"에서의 이산화탄소 전환 성능이 매우 뛰어남을 확인할 수 있다. 하지만 고전류로 갈수록 전환 효율이 급격히 떨어져 소수성 수특성조절층은 저전류에만 큰 역할을 함을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 실시예 2의 수특성조절층으로 친수성 물질을 사용한 다공성 막의 이산화탄소 전환(환원) 테스트
상기 실험예 1과는 달리 실험예 2에서는 친수성 수특성조절층을 사용하여 제조된 다공성 막을 이용한 이산화탄소 전환 실험을 하였다.
45 μm의 기공 크기를 갖는 PVDF 다공성 막에 0.5 mg/cm2의 Dioixde 사의 XA-9 이오노머를 산화전극 쪽에 도포한 뒤, 환원전극 쪽에 붓을 이용하여 5 wt%의 Nafion 용액을 얇게 도포하고 건조하여 0.1 mg/cm2 의 친수성 수특성조절층을 제조하여, 본 발명의 실시예 2의 친수성 수특성조절층을 갖는 다공성 막을 제조하였다.
MEA를 제조하기 위하여, 은 나노 입자 30 mg과 Nafion 5 wt% 용액 30 mg 및 이소프로필알콜 1mL을 용해시켜 약 20분간 초음파 처리하여 잘 분산된 용액을 제조하였다. 상기 용액을 MPL 층이 있는 기체확산층(GDL, Fuelcellstore, Sigracet 39BC) 위에 1 mg/cm2 두께로 도포한 뒤, GDL을 70℃로 가열해주어 용액이 빠르게 건조되도록 하여 양극 촉매 전극을 제조하였다. 음극 촉매로는 IrO2를 Ag 촉매 대신 사용하고 GDL 대신 Ti mesh에 도포하여 음극 촉매 전극으로 사용하였다.
이산화탄소 전환 시스템을 제조하기 위하여 상기 MEA를 이용하였으며, 음극의 전해질은 1 M KHCO3를 사용하여 음극에 흘려주었고, 양극에는 이산화탄소를 200 ccm 흘려주었다.
상기 시스템에서 이산화탄소 전환 성능을 전류밀도별로 측정하고 그 결과를 도 4에 도시하였다. 해당 시스템에서 상대적으로 고전류인 전류밀도 200 mA/cm2까지는 이산화탄소 전환 CO 생성 효율이 매우 뛰어나게 유지됨을 확인할 수 있다. 이는 수특성조절층으로 친수성 특성이 있을 때에 고전류에서의 이산화탄소 전환 성능이 매우 뛰어남을 의미한다. 하지만 저전류에서는 실험예 1의 소수성 수특성조절층의 이산화탄소 전환 효율에 비해 떨어짐을 확인할 수 있어, 친수성 수특성조절층은 고전류에 적합하다는 것을 알 수 있었다.
실험예 3: 비교예의 상용 음이온 교환막의 이산화탄소 전환(환원) 테스트.
본 실험에서는 비교예로서 상용 음이온 교환막을 분리막으로 사용한 경우의 이산화탄소 전환 테스트를 하였다.
은 나노 입자 30 mg과 Nafion 5 wt% 용액 30 mg 및 이소프로필알콜 1 mL을 용해하여, 약 20분간 초음파 처리하여 잘 분산된 용액을 제조하였다. 상기 용액을 MPL 층이 있는 기체확산층(GDL)(Fuelcellstore, Sigracet 39BC) 위에 1 mg/cm2 두께로 도포한 뒤, GDL을 70℃로 가열해주어 용액이 빠르게 건조되도록 하여 양극 촉매 전극을 제조하였다. 음극 촉매로는 IrO2를 Ag 촉매 대신 사용하고 GDL 대신 Ti mesh에 도포하여 음극 촉매 전극으로 사용하였다.
이산화탄소 전환 시스템을 구축하기 위해 양극과 음극 사이에 Dioxide 사의 음이온 교환막을 넣고 셀을 체결하였다. 음극의 전해질은 1 M KHCO3를 사용하여 음극에 흘려주었고, 양극에는 이산화탄소를 200 ccm 흘려주었다.
상기 이산화탄소 전환 시스템에서 이산화탄소 전환 성능을 전류밀도별로 측정하고 그 결과를 도 5에 도시하였다. 비교예의 경우 저전류에서는 본 발명의 소수성 다공성 막에 비해 성능이 떨어지고, 고전류에서는 본 발명의 친수성 다공성 막에 비해 성능이 떨어짐을 확인할 수 있다. 위 결과로부터 본 발명에서는 고가의 음이온 교환막을 대체하는 저가의 다공성 막으로도 음이온 교환막을 사용했을 때의 이산화탄소 전환 효율 동등 이상을 보여주었다.
Claims (12)
- 다공성 막;
다공성 막의 산화전극 쪽 측면에 있는 친수성 이오노머층; 및
다공성 막의 환원전극 쪽 측면에 있는 소수성 또는 친수성의 수특성조절층을 포함하는 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막.
- 제1항에서, 상기 다공성 막은 전기전도도가 없으면서 기공을 갖는 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막.
- 제1항에서, 상기 다공성 막은 MCE(Mixed Cellulose Esters), PTFE(Polytetrafluoroethylene), Polycarbonate, PVDF(Polyvinylidene fluoride), 나일론 및 PES(Polyethersulfone) 중 어느 하나 이상인 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막.
- 제1항에서, 상기 다공성 막의 기공 크기가 마이크로 사이즈인 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막.
- 제4항에서, 상기 다공성 막의 기공 크기는 10 ~ 200 μm인 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막.
- 제1항에서, 상기 친수성 이오노머층은 이미다졸계(Imidazole) 고분자, 나피온(Nafion®)계 고분자, 폴리비닐알콜계 고분자, 폴리스타이렌계 고분자, 아민계 고분자, 폴리아릴렌계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자 및 폴리이미드계 고분자 중 어느 하나 이상인 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막.
- 제1항에서, 상기 친수성 수특성조절층은 이미다졸계(Imidazole) 고분자, 나피온(Nafion®)계 고분자, 폴리비닐알콜계 고분자, 폴리스타이렌계 고분자, 아민계 고분자, 폴리아릴렌계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계 고분자 및 폴리이미드계 고분자 중 어느 하나 이상인 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막.
- 제1항에서, 상기 소수성 수특성조절층은 PTFE(polytetrafluoroethylene), 산화망간폴리스타이렌(Manganese oxide polystyrene), 탄소나노튜브, 그래핀, 실리카, 불소실란(Fluorinated silanes) 및 불소계 고분자 중 어느 하나 이상인 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막.
- 다공성 막을 준비하는 단계(1);
상기 다공성 막의 산화전극 쪽에 친수성 이오노머층을 코팅하는 단계(2); 및
상기 다공성 막의 환원전극 쪽에 소수성 또는 친수성의 수특성조절층을 코팅하는 단계(3)를 포함하는 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막의 제조 방법.
- 제9항에서, 상기 단계(2)와 단계(3)은 서로 순서를 바꾸어 진행하는 이산화탄소 환원 시스템용 다공성 막의 제조 방법.
- 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 한의 이산화탄소 환원용 다공성 막을 포함하는 MEA(Membrane Electrode Assembly).
- 제11항의 MEA를 포함하는 이산화탄소 환원 시스템.
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|---|---|---|---|---|
| JP2004063249A (ja) | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Sony Corp | イオン交換膜及びその製造方法、並びに電気化学デバイス |
| JP2015117417A (ja) | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 旭化成株式会社 | アルカリ水電解用隔膜及びこれを用いたアルカリ水電解槽 |
| JP2019186201A (ja) | 2018-03-30 | 2019-10-24 | 東レ株式会社 | 複合電解質膜およびそれを用いた膜電極複合体、固体高分子形燃料電池 |
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2022
- 2022-09-08 KR KR1020220114115A patent/KR20240035089A/ko unknown
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