Direct Methanol Fuel Cell용 불소계 가교 분리막 제조에 관한 연구

Abstract

국문요지 본 연구에서는 직접메탄올연료전지 용 수소 이온 교환막으로 사용하기 위해서 가교된 Nafion 양이온 교환막을 제조하였다. 1,1‟-carbonyldiimidazole를 사용하여 Nafion 가지에 달린 술폰산기와 diamine 가교제 사이에 sulfonamide linkage를 도입하였고, ATR-FTIR 및 UV-Visible spectroscopy 로 가교 여부를 확인하였으며, 이온교환용량, 함수율, 수소이온전도도, 메탄올 투과도 등과 같이 제조된 양이온 교환막의 성질에 대해 연구하였다. 이온교환용량과 함수율은 가교제의 함량이 증가하면서 감소하는 경향을 보였으며 함수율은 25℃에서 23.7%~13.3%로 Nafion 117 (17.0%)에 비해 다소 높은 수치를 보였다. Nafion 117 보다 높은 이온교환용량을 가진 과불소계 고분자를 사용하여, 가교된 양이온 교환막의 수소이온전도도가 물 속(RH=100%), 25℃ 에서 0.119 ~ 0.106 S/cm 로 Nafion 117 (0.091 S/cm) 보다 높았으며, 메탄올 투과도의 경우 1.62 x 10-6 ~ 9.43 x 10-7 cm2/s로 Nafion 117 (2.36 x 10-7 cm2/s) 보다 낮아졌다. 또한, 선택도는 6.91x104 ~ 1.27x105의 범위로 나타났다. 결과적으로, 선택도는 가교제가 투입된 모든 경우에서 Nafion 117 보다 증가하였으며, 최대 3.3배 증가하였다.