청정 연료인 수소를 생산하기 위해 현재 가장 널리 사용되는 기술인 증기 개질이다. 이 방법으로 생산된 수소는 일산화탄소와 같은 불순물을 함유하고 있어, 이를 연료전지와 같은 응용분야에 사용하기 위해서는 적절한 정제 과정을 반드 시 거쳐야 한다. 최근 효과적인 정제 방법으로 분리막 기술이 각광받고 있다. 본 연구에서는 수소와 일산화탄소 혼합가스에서 수소 분리 및 회수를 위해 바이오가스 고질화용(biogas upgrading) 상용 폴리설폰(polysulfone) 고분자막의 활용 가능성에 대 해서 평가하였다. 먼저, 사용한 상용막의 물리화학적 특성에 대해서 평가하였고, H2/CO를 이용하여 stage-cut, 운전압력과 같 은 다양한 조건에서의 상용막 모듈의 성능 평가를 진행하였다. 마지막으로, 평가 결과를 바탕으로 공정설계를 위한 시뮬레이 션을 진행하였다. 본 연구에서의 상용 분리막 공정의 최대 H2 투과도와 H2/CO 분리계수는 각각 361 GPU와 20.6을 기록하였 다. 또한, CO 제거 효율은 최대 94%를 나타내었으며, 생산 수소 농도는 최대 99.1%를 달성하였다.

We report a facile and versatile strategy to prepare multi-dimensional nanocarbons hybridized with mesoporous SiO2. Carbon nanoplatelets (CNPs, two-dimensional structure of nanocarbons) were combined with carbon nanotubes (CNTs, onedimensional nanocarbons) to form multi-dimensional carbons (2D–1D, CNP–CNTs). The CNP–CNTs were synthesized by directly growing CNTs on CNPs. A simple solution-based process using TEOS (tetraethyl orthosilicate) resulted in coating or hybridizing CNP–CNTs with mesoporous silica to produce CNP–CNTs@SiO2. The nanocarbons’ surface area significantly increased as the amount of TEOS increased. Electrochemical characterizations of CNP–CNTs@SiO2 as supercapactior electrodes including cyclic voltammetry and galvanostatic charge–discharge in 3 M KOH (aq) reveal excellent-specific capacitance of 23.84 mF cm−2 at 20 mV s−1, stable charge–discharge operation, and low internal resistance. Our work demonstrates mesoporous SiO2 on nanocarbons have great potential in electrochemical energy storage.