본 기술은 전자 끌개가 없는 저가 폴리페닐렌 옥사이드(PPO)에 아실화와 환원 반응을 적용해 분자량 변화 없이 스페이서형 전도기를 도입하고, 디아민 가교제로 가교하여 고분자 전해질 막을 제조하는 기술입니다. 가교 후 트리메틸아민·이미다졸 등 치환 용액으로 이온 전도기를 조정할 수 있습니다.
연료전지용 고분자 전해질 막은 알칼리 분위기에서 쉽게 분해되고, 이온 전도기를 늘리면 기계적 강도가 떨어지는 문제가 있었습니다. 기존 양이온 교환막 연료전지는 산성 환경 때문에 값비싼 귀금속 촉매가 필요했고, 이를 대체할 알칼리형 막은 전도도와 안정성을 함께 갖추기 어려운 한계가 존재했습니다.
본 기술은 주쇄와 이온 전도기 사이에 알킬 스페이서를 두어 수산화 이온의 공격을 줄이고, 테트라메틸 디아민 가교로 막의 치수 안정성과 기계적 강도를 높입니다. 제조된 막은 80℃에서 60~70mS/cm의 이온전도도를 나타내며 알칼리 안정성도 우수합니다. 음이온 교환막 연료전지와 수전해 장치용 전해질 막에 적용될 수 있어 범용 엔지니어링 플라스틱을 원료로 고성능 막을 저렴하게 양산할 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 분자구조의 제어를 통한 고성능 음이온교환막 원천소재 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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