• 멤브레인
• /
• 제19권4호
• /
• pp.302-309
• /
• 2009

원자전달 라디칼 중합을 이용하여 polystyrene-b-poly (hydroxyethyl methacrylate) (PS-b-PHEMA) 블록 공중합체를 합성한 뒤, 블록 공중합체의 -OH 그룹과 이미다졸 디카르복실릭산 (IDA)의 -COOH 그룹과의 에스테르 반응에 의하여 가교된 전해질막을 제조하였다. 인산($H_3PO_4$)을 도핑하여 이미다졸-인산 착체를 형성한 결과, 인산 함량이 증가함에 따라 공중합체 전해질막의 수소 이온 전도도가 계속 증가하였다. 또한 인장강도와 인장률 모두 인산 함량에 따라 증가하였다. 특히 [HEMA]: [IDA]:[$H_3PO_4$] = 3:4:4의 조성을 갖는 PS-b-PHEMA/IDA/$H_3PO_4$ 블록 공중합체 전해질막은 $100^{\circ}C$의 비가습 조건에서 최대 0.01 S/cm의 수소이온 전도도를 나타내었다. 열분석(TGA) 실험을 통하여 전해질막은 $350^{\circ}C$의 고온까지 열적으로 안정함을 확인하였다.

• 에너지공학
• /
• 제20권3호
• /
• pp.171-177
• /
• 2011

본 연구에서는 폴리비닐알코올(PVA)을 전해질 막으로 이용하기 위하여 가교제로서 글루타르알데히드(GLA)와 무기물 첨가제로 알루미늄실리케이트($Al_2O_3{\cdot}3SiO_2$)를 사용하여 PVA/GLA/$Al_2O_3{\cdot}3SiO_2$ 복합막을 제조하였다. PVA/GLA/$Al_2O_3{\cdot}3SiO_2$ 복합막은 GLA의 비율이 증가함에 따라 함수율이 감소되었고, 알루미늄실리케이트 함량이 증가함에 따라 함수율 향상이 예상되어 수소이온 전도도가 향상되는 경향을 보였다. 제조된 고분자의 가교결합은 IR과 함수율의 경향성으로 확인되었다. 제조된 고분자의 열분석은 TGA에 의해 수행되었다. TGA의 분석결과 PVA/GLA 복합막은 가교결합으로 인하여 PVA보다 열안정성이 우수하였으며, 복합막의 알루미늄실리케이트의 비율이 증가할수록 열안정성이 더욱 증대되는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 제조된 복합막은 열안전성을 갖으며 $60^{\circ}C$까지는 양이온전도도가 증가하는 경향을 갖지만 $90^{\circ}C$로 온도가 높아짐에 따라 성능이 낮아지는 경향을 보였다. 따라서 보다 적극적인 노력을 통하여 향후 이온전도성 복합 전해질막으로 적용 가능성을 타진해야 할 것으로 기대된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제18권4호
• /
• pp.391-398
• /
• 2007

The covalently cross-linked sulfonated polyetheretherketone (CL-SPEEK) membrane was prepared by four-step synthesis of sulfonation-sulfochlorination, partial reduction, lithiation, and cross-linking, and its electrochemical and mechanical properties were investigated for water electrolysis application. The prepared ion exchange membranes showed good electrochemical and mechanical properties; proton conductivity of 0.116 S/cm at $80^{\circ}C$, water uptake of 44.6%, ion exchange capacity of 1.75 meq/g-dry-memb., tensile strength of 64.25 MPa and elongation of 61.11%. The membrane electrode assembly (MEA) with homemade membranes were prepared by non-equilibrium impregnation-reduction (I-R) method. Especially, the electrochemical surface area (ESA) and roughness factor of CL-SPEEK electrolyte by cyclic voltammetry method were 23.46 $m^2/g$ and 307.3 $cm^2-Pt/cm^2$, respectively. The prepared MEA was used in the unit cell of water electrolysis and the cell voltage was 1.81 V at 1 A/$cm^2$ and $80^{\circ}C$, with platinum loadings of 1.31 mg/$cm^2$.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제32권11호
• /
• pp.4041-4048
• /
• 2011

High molecular weight tetrasulfonated poly(arylene biphenylsulfone ether) (TsPBPSEH) copolymers containing up to four pendant sulfonate groups per repeat unit were synthesized via aromatic nucleophilic displacement condensation from 4,4'-bis(4-chloro-3-sulfonatophenylsulfonyl)biphenyl-2,2'-disulfonate (SBCSBPD), 4,4'-dichlorodiphenylsulfone (DCDPS) and 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphenol (6F-BPA). The synthesized copolymers were structurally characterized using $^1H$ NMR and FT-IR techniques. They were analytically pure, amorphous and were readily soluble in a wide range of organic solvents. Electrolyte membranes were successfully cast using the synthesized polymers with various sulfonation levels and N-methyl-2-pyrrolidinone. This new class of polymer membranes exhibited elevated thermal and physical stabilities and reduced swelling at high temperatures. An increase of acidic functional groups in the copolymer yielded high ion exchange capacity and moderate ionic conductivity values even at higher temperatures, which makes them potential ion conducting candidates.

• 멤브레인
• /
• 제19권2호
• /
• pp.89-95
• /
• 2009

Poly(vinyl chloride) (PVC) 주사슬과 poly(hydroxyethyl acrylate) (PHEA) 곁사슬로 구성된 빗살모양의 PVC-g-PHEA 공중합체를 원자전달라디칼 중합을 통해 합성하였다. 이렇게 합성된 PVC-g-PHEA의 OH 그룹과 이미다졸 디카르복실릭산 (IDA)의 COOH 그룹과의 에스테르 반응에 의하여 가교된 전해질막을 제조하였다. 인산(PA)을 도핑하여 이미다졸-인산 착체를 형성한 결과, PA함량이 증가함에 따라 고분자 전해질막의 수소 이온 전도도가 증가하였다. 특히 100도 비가습 조건에서 수소 이온 전도도는 최대 0.011 S/cm까지 증가하였다. 만능 재료 시험기(UTM) 측정결과, 제조된 PVC-g-PHEA/IDA/PA 전해질막은 575 MPa의 높은 Young 모듈러스 및 기계적 강도를 보여주었다. 열분석 결과(TGA) 전해질막은 $200^{\circ}C$까지 열적으로 안정함을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제30권3호
• /
• pp.227-236
• /
• 2019

In this work, preparation and characterizations of hybrid membranes containing sulfonated poly(arylene ether sulfone) (SPES) and sulfonated poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (SPVdF-co-HFP) (20, 30 or 40 wt%) were carried out. The structure of hybrid membranes was confirmed using X-ray diffraction (XRD) analysis and the Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. The prepared SPAES/SPVdF-30 membrane exhibits higher ionic conductivity of 68.9 mS/cm at $90^{\circ}C$ and 100% RH. Besides, the other studies showed that the hybrid membrane has good oxidation stability, thermal stability, and mechanical stability. Thus, we believe that the prepared hybrid membrane is suitable for the development of membranes for fuel cell applications.

• 멤브레인
• /
• 제33권3호
• /
• pp.94-109
• /
• 2023

1,3-다이옥솔란은 용매, 전해질 및 시약으로서 화학, 페인트 및 제약 산업에서 광범위한 관심을 받고 있는 화합물이다. 1,3-dioxolane은 주로 독성, 발암성, 폭발성, 자동 인화성이 없으며 다기능성을 가지고 있어, 대부분의 유기 및 수성 용매 조건에서 우수한 용해성을 가져 고분자 전구체로서 사용된다. 최근 몇 년 동안 이 물질은 배가스 및 천연 가스 혼합물에서 CO₂를 분리하기 위한 CO₂ 선택적 고분자 전구체로서 점점 더 많은 관심을 받고 있다. Poly(1,3-dioxolane) (PDXL)은 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)보다 높은 에테르 산소 함량을 가지고 있으며, 이는 극성 에테르 산소 그룹이 CO₂에 대해 강한 친화력을 나타내기 때문에 우수한 막 CO₂/N₂ 분리 특성을 보인다. 따라서 PDXL 기반 분리막은 비극성(N₂, H₂ 및 CH₄) 가스에 대해 탁월한 CO₂ 용해도 선택성을 보인다. 그러나 PEO와 마찬가지로 PDXL의 극성기는 고분자 사슬의 밀집도를 증가시키고 고분자 결정화를 유발하여 기체 투과도를 감소시켜 이에 대한 개선이 필요하다. 이 논문에서는 기체 분리 응용 분야에서 PDXL기반 고분자막의 최근 발전과 한계에 대해 알아보고자 한다. 또한 CO₂ 분리 공정에서 1,3-dioxolane 기반 고분자의 한계를 극복하기 위한 몇 가지 분자 설계방안에 대해 다루어 보기로 한다.

• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 2004년도 춘계 총회 및 학술발표회
• /
• pp.133-135
• /
• 2004

A direct methanol fuel cells (DMFCs) using polymer electrolyte membranes are one of the most attractive power sources for a wide range of application from vehicles to portable utilities due to the stable operation at a rarely low temperature, the high energy generation yield and energy density, the simplicity of system.(omitted)

• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 2005년도 추계 총회 및 학술발표회
• /
• pp.215-218
• /
• 2005

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제26권6호
• /
• pp.524-531
• /
• 2015

To improve the electrochemical and mechanical characteristics, engineering plastic of the sulfonated polyether ether ketone (SPEEK) as polymer matrix was prepared in the sulfonation reaction of polyether ether ketone (PEEK). The SPEEK organic-inorganic blended composite membranes were prepared by sol-gel casting method. It was loaded with the highly dispersed ceria and cesium-substituted molybdosilicic acid (Cs-MoSiA) and 1,4-diiodobutane which was cross-linking agent contents of $10{\mu}L$. Cs-MoSiA was added to increase proton conductivity. Ceria ($CeO_2$) was used as a free radical scavenger which degrade the membrane in polymer electrolyte membrane water elctrolysis (PEMWE). In conclusion, CL-SPEEK/Cs-MoSiA/Ceria 1% composite membrane showed high proton conductivity 0.2104 S/cm at $25^{\circ}C$ which was better than Nafion 117 membrane.