게시판 > 질답게시판 > 세라믹 멤브레인의 기체투과도 계산

Stefano

09-11-27 12:34

(1) "가스투과단위(Permeability)"가 단위면적당 단위압력차당 시간당 투과되는 가스의 부피를 적용할 때 면적은 cm2, 시간은 초, 압력차는 cmHg, 가스부피는 cm3로 나타낸 것을 1 GPU로 정의 했다는 것을 의미할 뿐 다른 의도는 없습니다
단위만 따져보면 [부피/시간/면적/압력차]가 될 것입니다 .

(2) 10^-6이라는 지수를 사용한 것은 단순히 숫자가 너무 작아서 0.000 001 과 같이 적는 것을 파하기 위한 수단일 뿐입니다. 1/1000,000 을 ppm이라고 나타내거나, 1000 m를 1 km로 나타낸 것과 같은 맥락입니다. 사람의 키를 나타낼 때 0.00175 km라고 나타내면 불편하잖아요.

(3) STP는 Standard Temperature, Pressure를 의미할 것이므로 기체의 부피를 표준상태 0℃ 1기압에서의 부피라는 것을 알려주기 위해서 쓴 것일 뿐 다른 의미는 없습니다.

(4) 투과된 가스의 부피가 온도, 압력이 얼마일 때의 부피인지 불명확합니다. 가스부피를 언급하면서 온도 압력 조건을 은급하지 않은 이유는 무엇입니까? 답변 바랍니다 .

(5) 실험에의해 구한 GPU
={273.15K/323.15K * 1.5 atm/atm}* 15L*[1000 cm3/L]/min*[1 min/60s]/1.5 atm *[1atm/76 cmHg]

{ }안은 온도 압력 보정치, [ ]는 단위 환산계수입니다. 계산값을 답글로 올리세요

philoz philoz

09-12-07 13:06

감사합니다.

모듈을 구성할때, 가스봄베 - 압력계 - 항온조(안에 세라믹 멤브레인 모듈구성) - 유량측정계 이렇게 구성을 해서 실험을 진행했었습니다. 가스는 봄베에서 튜브를 통해 주입되는데, 이때의 압력은 항온조와 봄베 사이에 압력계를 설치하여 수치를 읽은것입니다. 이렇게 투과된 가스의 부피는 항온조내부 온도가 50도였고, 압력계는 1.5atm을 가리키고 있었습니다. 충분한 기체온도 안정화 시간을 주기위해 가스를 유입한지 10분뒤에 값을 읽었습니다.

실험의 요체는, 세라믹 멤브레인표면에 카본코팅을 하여 흡착+투과의 복합적 기능을 주려고 했었고 ,사용한 기체는 산소,질소,헬륨,이산화 탄소 입니다. 재미있는 점은, 분자량이 가장 낮은 헬륨의 투과량(속도)가 가장 높을거라 생각했었지만 의외로 가장 낮게 나왔고 분자량이 가장 많은 이산화탄소의 투과량이 가장 많았습니다. 외에도 온도가 높을수록 각각의 가스들의 투과량은 감소 했습니다. 알쏭달쏭한 기분으로 메커니즘을 찾고는 있지만, 탄소코팅을 하지 않은 세라믹 멤브레인역시 결과값은 대체로 높은편이지만 성향은 코팅한것과 동일 하였습니다.

높은온도(900도이상) 에서 메탄이 탄소와 수소로 분리가 가능하다는 여러논문을 근거로 실험을 했었습니다만, 세라믹 내부를 SEM촬영결과, 메탄가스가 전기로내부의 고열에 의해 분해되어 세라믹 멤브레인 표면에 쌓이는것 뿐만 아니라 공극안에 들어가서 수소와 탄소가 분리되어버려 공극의 크기 자체를 줄여버린게 된게 아닌가 싶습니다. 앞서 말했듯이 코팅한것과 안한것의 차이는 투과량의 차이밖에 없었기 때문....

세라믹 멤브레인을 지지체로 사용하고 카본층을 두는게 주목적이었는데 말이지요. 그래서 곰곰히 생각해본결과 촉매를 사용해서 메탄 분리속도를 매우 빠르게 하는 방법이 있는가 찾아보곤 있습니다만(가스가 공극내부로 들어가기전에 탄소와 수소의 분리를 위해) 표족한 방법이 없네요 ^^;

답변 매우 감사했구요. 이 실험에 대해서 문제점이나 결과등을 지속적으로 리플로 달겠습니다.

건강하십시오 ^