medric medric
[닫기]
잠시만 기다려 주세요. 로딩중입니다.

쌍극자-쌍극자 상호작용 형성을 이용한 향상된 기능의 연료전지용 고분자 전해질 막의 개발

Development of Polymer Electrolyte Membranes Using Dipole-dipole Interaction for Fuel Cell Applications

대한화학회지 2015년 59권 5호 p.413 ~ 422
원미희 ( Won Mi-Hee ) - 인천대학교 자연과학대학 화학과

권소현 ( Kwon So-Hyun ) - 인천대학교 자연과학대학 화학과
김태현 ( Kim Tae-Hyun ) - 인천대학교 자연과학대학 화학과

Abstract

연료전지는 수소와 산소를 연료로 하여 전기를 생산해 내는 장치로, 전기분해에 의해 음극에서 생성된 수소이온을 양극으로 전달할 수 있는 전해질을 필요로 한다. 전해질로써 Nafion과 같은 불소계 고체 고분자 막이 개발되어 왔으나, 고 온에서의 수소이온 전도도 감소 및 높은 함수율에 따른 안정성 감소 등의 문제로 인해 새로운 연료전지용 고분자 전해질 막 의 개발을 필요로 하였다. 본 연구에서는 술폰산기가 밀집된 구조를 갖는 단량체를 이용함으로써 높은 수소이온 전도도를 확 보하고 이에 따른 고분자 막의 높은 함수율은 고분자 사슬 내에 나이트릴(CN) 작용기를 친수성 올리고머에 함께 도입함으 로써 고분자 사슬간 쌍극자-쌍극자 상호작용을 통해 극복할 수 있도록 하였다. 결과적으로 물리적 가교가 형성된 고분자 막 들은 높은 함수율 대비 우수한 치수안정성을 나타내었으며, 모든 조성에서 Nafion-117 고분자막에 비해 낮은 IEC값을 가짐 에도 불구하고 보다 높은 전도도를 나타내었다.

Proton exchange membrane (PEM), which transfers proton from the anode to the cathode, is the key component of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Nafion is widely used as PEM due to its high proton conductivity as well as excellent chemical and physical stabilities. However, its high cost and the environmental hazards limit the commercial application in PEMFCs. To overcome these disadvantages, various alternative polymer electrolytes have been investigated for fuel cell applications. We used densely sulfonated polymers to maximize the ion conductivity of the corresponding membrane. To overcome high swelling, dipole-dipole interaction was used by introducing nitrile groups into the polymer backbone. As a result, physically-crosslinked membranes showed improved swelling ratio despite of high water uptake. All the membranes with different hydrophilic-hydrophobic compositions showed higher conductivity, despite their lower IEC, than that of Nafion-117.

키워드

연료전지; 고분자 전해질 막; 전도도; 물리적 가교; 쌍극자-쌍극자 상호작용
Fuel cell; Polymer electrolyte membrane; Conductivity; Physical crosslinking; Dipole-dipole interaction
원문 및 링크아웃 정보
등재저널 정보
KCI