나노다공성 탄소막의 메탄-수소 혼합물 질량 전달

본 연구는 고온 환경에서 탄소 기반 나노다공성 막을 통한 메탄(CH4)과 수소(H2) 이성분 혼합물의 질량 전달 현상을 탐구합니다. 기존의 단일 성분 흡착 및 투과 측정 연구를 기반으로, 최대 220 °C에서 수행된 새로운 이성분 투과 실험 결과를 제시하고, Maxwell–Stefan (M–S) 프레임워크에 기반한 예측 수송 모델을 개발했습니다. 초기 모델은 수소 플럭스를 과소평가하는 경향을 보였으나, 슬릿형 기공 형상을 고려한 구속 보정(confinement correction)과 온도 의존적 스케일링 인자를 도입하여 이를 해결했습니다. 이러한 수정은 모델의 정확도를 크게 향상시켰고, 실험 데이터와의 일치도를 높였습니다. 정교화된 모델은 500 °C까지, 그리고 다양한 가스 조성 조건으로 외삽되어 실제 공정 조건에서의 막 선택도를 평가하는 데 활용되었습니다. 이 모델은 수소 생산 및 탄소 활용과 관련된 막 분리 공정에 대한 예측 능력을 제공합니다.