• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.182-188
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• 2017

본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지(PEFC)의 전해질막의 화학적 안정성의 향상을 위하여 3-mercaptopropyl silica gel (3MPTSG)과 poly(arylene ether sulfone)(SPAES)을 이용하여 복합막을 제조하였다. 일반적으로 방향족 탄화수소계 고분자막은 전극 부분에서 발생한 라디컬에 의한 고분자 산화가 일어나 내구성이 감소하게 되는데 이는 대부분 주쇄에 포함된 에테르 기 부분의 취약성으로 발생한다. 본 연구에서는 이러한 라디칼에 의한 고분자 주쇄의 산화를 방지하기 위해 친수성의 무기물 입자를 도입하여 이온전도도 감소율을 최소화하고 산화안정성을 높이고자 하였다. 복합막들의 물성 및 전기화학적 특성을 평가하기 위해 접촉각, FT-IR, 이온전도도, 이온교환용량(IEC), 함수율, 열안정성 등을 수행하였다. 실리카의 함량이 0에서 0.5%까지 증가함에 따라 이온전도도 및 함수율은 각각 10% 감소한 0.076 S cm-1 및 16% 감소한 24.6 wt%이었으나, 산화안정성은 10% 향상되었다.

• 멤브레인
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• 제18권4호
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• pp.274-281
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• 2008

술폰화 폴리아릴렌에테르술폰 공중합체를 직접 중합법으로 합성하고 공유 가교하여 연료전지용 고분자 전해질 막을 제조하였다. 최적의 전해질 막 제조를 위하여 가교제의농도를 $30{\sim}90\;v/v%$ 및 가교시간을 30분 내지 720분의 범위에서 다양한 조성의 전해질 막 제조실험이 수행되었으며 FT-IR분광법 및 열 중량분석, 수소 이온 전도도 측정 등을 통해 전해질 막의 기본 특성들을 평가하였다. 수소 이온 전도도는 가교도에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 물 흡수율 및 메탄올 투과도도 함께 낮아짐을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.461-467
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• 2012

Multi-block sulfonated poly (arylene ether sulfone) (SPES) membranes were synthesized by post-sulfonation and its properties characterized. Two types of oligomers, F-terminated and OH-terminated telechelic oligomers, were synthesized by controlling the feed ratio of dihydroxyl- and difluoro-monomers. Their number of repeating unit (X and Y) was analyzed by GPC and $^1H$ NMR. Copolymerization with F-terminated and OH-terminated telechelic oligomers via nucleophilic aromatic substitution, gave high-molecular-weight multi-block PESs. Each block length was controlled to have different values with X5Y10, X10Y10, X20Y10 and X20Y20. Successful polymerization and its successful sulfonation was confirmed by GPC and $^1H$ NMR. RH dependence of proton conductivity of multi-block SPES membranes was comparable to that of Nafion 212 at high RH conditions.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2008년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.162-162
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• 2008

• Macromolecular Research
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• 제17권11호
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• pp.825-828
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• 2009

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

• 에너지공학
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• 제25권3호
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• pp.66-72
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• 2016

본 연구에서는 술폰화된 sodium 5,5'-carbonylbis(2-fluorobenzene sulfonate) 단량체를 이용하여 친수성 올리고머를 합성한 뒤 소수성 올리고머와 1:1로 공중합반응을 시켜 sulfonated poly(arylene ether ketone) (SPAEK) 공중합체를 합성하였다. 제조한 공중합체의 구조 분석은 $^1H$-NMR, FT-IR, GPC를 사용하여 실시하였고, GPC에서 공중합체의 평균분자량은 $209,700g\;mol^{-1}$, 다분산지수(PDI)는 1.25이었다. 열적 안정성을 확인하기 위하여 TGA 분석을 실시하였고, $200^{\circ}C$이상에서의 열 안정성을 확인하였다. 고분자 전해질 막의 양이온 전도도는 상대습도 100%, $80^{\circ}C$의 온도에서 약 $9.0mS\;cm^{-1}$이었다. 측정된 결과로부터 본 연구에서 제조한 탄화수소계 전해질 막은 술폰화 정도를 증가시키거나 약간의 구조적 변형을 통해 연료전지용 고분자 전해질 막으로 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.121-127
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• 2010

본 연구에서는 4,4'-bis[(4-chlorophenyl)sulfonyl]-1,1'-biphenyl(BCPSBP), 술폰화된 하이드로퀴논, 4,4'-sulfonyldiphenol를 이용하여 새로운 폴리(아릴렌 비페닐설폰 에테르) 공중합체를 합성하였고 이들의 특성을 평가하였다. 첨가한 술폰화된 하이드로퀴논의 몰분율에 따라 PBPSEH-HQ00, PBPSEH-HQ10, PBPSEH-HQ30의 고분자전해질막을 합성하였다. 제조한 공중합체의 구조분석은 NMR, IR, GPC를 사용하여 실시하였고, GPC에서 평균분자량은 62,000-213,000 g $mol^{-1}$이며, 이때 PDI는 1.66-4.04였다. TGA와 DSC를 통하여 열분석을 실시하였고, 고분자의 이온화정도가 많아짐에 따라 $T_{d5%}$와 $T_{d10%}$는 낮아 졌으며, $T_g$값은 점점 상승하였다. 함습율과 IEC, 이온전도도는 술폰화된 하이드로퀴논 몰분율이 증가함에 따라 증가하였다. 고분자전해질막에서 중요한 양이온 전도도는 $60^{\circ}C$ 및 100%상대습도에서 약 9.4 mS $cm^{-1}$이었다. 측정된 결과로부터 본 연구에서 제조한 탄화수소계 멤브레인은 연료전지용 고분자전해질막으로 사용될 수 있다.

• Macromolecular Research
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• 제14권4호
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• pp.438-442
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• 2006

Novel sulfonated poly(aryl ether ketones) containing benzoxazole were directly synthesized by aromatic nucleophilic polycondensation using various ratios of 2,2'-bi[2-( 4-flurophenyl)benzoxazol-6-yl]hexafluoropropane to sodium 5,5'-carbonylbis(2-fluorobenzenesulfonate). The copolymers were soluble in polar aprotic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, and N,N-dimethylformamide at a relatively high solid composition (>15 wt%) and formed tough, flexible and transparent membranes. The membranes exhibited a degradation temperature of above $290^{\circ}C$. The exact dissolution times of these membranes at $80^{\circ}C$ in Fenton's reagent (3 wt% $H_2O_2$ containing 2 ppm $FeSO_4$) were undetectable, confirming their excellent chemical stability in fuel cell application. The membranes showed a moderate increase in water uptake with respect to increasing temperature. The proton conductivities of the membranes were dependent on the composition and ranged from $1.10{\times}10^{-2}$ to $5.50{\times}10^{-2}Scm^{-1}$ at $80^{\circ}C$ and 95% relative humidity (RH). At $120^{\circ}C$ without externally humidified conditions, the conductivities increased above $10^{-2}Scm^{-1}$ with respect to increasing benzoxazole content, which suggested that the benzoxazole moieties contributed to the proton conduction.

• 전기화학회지
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• 제3권1호
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• pp.57-62
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• 2000

이온 교환막의 고정이온 농도변화에 따른 막 특성을 알아보기 위해 matrix인 PSF (polysulfone)과 술폰화제인 CSA(chlorosulfuric acid)의 몰 비를 달리하여 SPSF (sulfonated polysulfone) 양이온 교환수지를 합성하였다. 합성된 SPSF의 이온교환용량, 함수율, 고정이온 농도, 분배계수 등을 측정하였다. DSC, TGA분석으로부터 SPSF의 술폰산기 농도 증가에 따라 벌키한 술폰산기의 도입으로 인하여 유리전이 온도는 증가하고 중량 감소비는 감소하는 것으로 나타났다. 본 실험조건에서는 SPSF막의 구조가 SEM, AFM등의 분석을 통하여 비대칭인 것으로 나타났다. 교류 임피던스로부터 측정한 SPSF 막을 통한 $Na^+$ 이온의 겉보기 확산계수는 술폰산기 농도 증가에 따라 증가하였다.