논문 상세보기
재생에너지의 빠른 확산과 함께 수소에너지는 지속 가능한 산업을 위한 대안으로 점차 주목받고 있으며, 특히 넷 제로(Net-Zero) 탄소 배출 달성에 핵심적인 에너지원으로 인식되고 있다. 수소 생산 기술 중 수전해는 고순도의 그린 수소를 생성할 수 있는 방법으로, 이 중 알칼라인 수전해는 저비용 소재 활용과 대규모 상용화 가능성 측면에서 유망한 기술로 주목 받고 있다. 전형적인 알칼라인 수전해 시스템은 전극, 액상 KOH 전해질, 그리고 다공성 분리막으로 구성되며, 분리막은 이온 전달뿐만 아니라 전극 간 물리적 분리와 수소/산소 크로스오버 억제 기능을 동시에 수행하는 핵심 요소이다. 최근에는 고분 자/KOH/H2O로 이루어진 3상 구조를 활용하는 이온 솔베이팅 분리막이 기존 다공성 격막의 가압/차압 운전의 어려움과 수소 차단성 한계를 극복할 수 있는 대안으로 주목받고 있다. 본 리뷰에서는 다양한 이온 솔베이팅 분리막 고분자 시스템의 연구 진전을 정리하고, 이들의 분자 설계 전략, 성능 특성 및 평가 방법을 소개한다. 마지막으로 차세대 알칼라인 수전해 전해질막 개발을 위한 남은 과제와 향후 연구 방향을 논의한다.
With the rapid expansion of renewable energy, hydrogen has gained increasing attention as a sustainable alternative for industry and is recognized as a key energy carrier for achieving net-zero carbon emissions. Among hydrogen production technologies, water electrolysis enables the generation of high-purity green hydrogen, with alkaline water electrolysis standing out for its cost-effectiveness and potential for large-scale commercialization. A typical alkaline system comprises electrodes, a liquid KOH electrolyte, and a porous separator, where the membrane plays a crucial role in ion transport, electrode separation, and suppression of hydrogen/oxygen crossover. Recently, ion-solvating membranes (ISMs), composed of polymer/KOH/H2O three-phase structures, have emerged as a promising alternative to conventional porous diaphragms, addressing the challenges of pressurized/differential-pressure operation and limited gas-blocking capability. This review summarizes recent advances in ISM polymer systems, discussing their molecular design strategies, performance features, and evaluation methods. Finally, the remaining challenges and future research directions for next-generation alkaline electrolyte membranes are presented.
Abstract
1. Introduction
2. Ion Solvating Membrane (ISM)
2.1. Overview of ISMs
2.2. Azole-based ISMs
2.3. Poly(oxindole biphenylene) (POBP)-based ISM
2.4. Poly(vinyl alcohol) (PVA) and poly(ethylene oxide)(PEO)-based ISM
2.5. Research directions for ion-solvating membrane
3. Conclusions
Acknowledgements
Reference
