본 기술은 리지드한 폴리(아릴렌 에테르 설폰) 블록 공중합체의 곁가지에 이미다졸리움 이온성액체를 도입한 가교제 공중합체를 만들고, 이를 브롬화된 블록 공중합체와 친핵 치환반응시켜 가교형 고분자막을 형성하는 기술입니다. 이미다졸리움기는 이온 전도체이자 가교 사이트로 동시에 작용합니다.
이온성액체를 고분자에 도입한 분리막은 이온 전도도는 우수하지만, 연료전지 전해질막에 필요한 치수 안정성과 화학적 안정성을 동시에 확보하기가 매우 어려웠습니다. 전도도를 높이면 막이 팽윤하고, 안정성을 높이면 전도도가 떨어지는 상충 관계가 해결되지 않은 한계가 존재했습니다.
본 기술은 브롬화된 고분자 100 중량부에 이온성액체 가교제 공중합체를 15~50 중량부 반응시켜, 별도 가교제 없이 이온성기 자체로 망상 구조를 만듭니다. 그 결과 열적·기계적·치수 안정성과 고pH 조건에서의 화학적 안정성이 함께 향상됩니다. 알칼리 연료전지용 음이온 교환막뿐 아니라 CO2 선택성이 요구되는 기체 분리막에 적용될 수 있어 하나의 막 소재로 에너지와 탄소 포집 분야를 모두 공략할 수 있습니다.
본 발명은 교육과학기술부의 고CO2 용해성 이온성액체계 분리막소재 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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