본 연구는 양이온교환막(CEM, cation-exchange membranes)을 통해 나노전기동역학적 이온 농도 편광(nanoelectrokinetic ion concentration polarization)을 활용함으로써 담수와 수소 가스를 동시에 생성하는 소형의 모듈형 플랫폼을 입증한다. 미세유체 플랫폼을 사용하여 CEM의 양극 측 인접 영역에서 담수 생산이 이루어지는 동시에, 음극에서 실시간으로 수소 생산이 동시적으로 일어남을 보여준다. 이온 제거는 형광 이미징과 이온 크로마토그래피로 확인하였고, 가스 생성은 pH 지시약을 사용하여 검증하였다. 실제 성능을 평가하기 위해, 본 장치를 메조스케일 플랫폼으로 스케일업하여 적용 전류 및 출발수(원수) 농도 등 다양한 조건에 걸쳐 정화 효율과 수소 생성량을 정량적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 유입 전기 에너지의 약 10%가 수소로 회수됨을 보여, 전체 에너지 효율을 향상시키며, 외부에서 공급되는 전력을 내부에서 생성된 수소로 주기적으로 대체할 가능성을 제시한다. 더 높은 인가 전류에서는 CEM을 통한 수소 이온의 수송이 나트륨 이온 수송보다 유리해져 수소 생산 효율과 장치 내구성이 향상된다. 본 에너지 회수형 정화 플랫폼은 기반 인프라의 필요성을 줄이며, 자원이 제한된 환경에서의 분산형 및 휴대용 응용에 적합하다. 본 연구는 양이온교환막을 통한 나노전기동역학적 이온 농도 편광을 활용하여 담수와 수소 가스를 동시에 생성하는 소형의 모듈형 플랫폼을 입증한다.

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