폴리 파라 페닐렌계 이온전도체 제조 및 연료전지용 전해질 막으로의 적용 연구

Abstract

전 세계의 에너지 부족과 환경오염에 대응하기 위한 대안으로 많은 신재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 중 수소 연료전지가 있으며 이에 사용되는 고분자 전해질 막을 술폰화 반응을 통해 제조하였다. 고분자 전해질 막은 소수성 그룹은 폴리(파라-페닐렌)계로 이루어졌으며 친수성 그룹은 다중 페닐기를 이용하여 중합을 하였다. 폴리(파라-페닐렌)계 주사슬을 통해 치수 안정성을 증대시켜 튼튼한 막이 제조될 수 있도록 하였고 다중 페닐기를 통해 블록 공중합체와 유사한 효과를 낼 수 있는 구조로 설계하였다. 또한 집중적인 술폰산기의 도입이 가능해져 높은 수소이온 전도도를 기대할 수 있으며 소수성의 성질이 큰 CF3기와 함께 미세 상분리에 도움이 되도록 하였다. 그리고 CF3기는 불소계 바인더와의 접착에 도움을 주어 단위전지의 성능향상에 기여할 수 있을 것으로 예상이 되었다. 단량체간의 비율조절을 통해 적절한 이온교환 용량을 가지는 고분자 전해질 막을 제조하여 최종적인 연료전지시스템으로의 적용가능성을 알아보았으며 불소계 전해질 막인 Nafion®212와 비교하여 필적할만한 물성과 성능을 나타내는 것을 확인하였다.