Preparation of Heterogeneous Bipolar Membranes Using Poly (phenylene oxide, PPO) Polyelectrolyte and Their Water Splitting Properties

In this study, heterogeneous ion exchange membranes were prepared by casting method with various mixing ratios of PPO ion-selective solution and ion exchange resin. Then heterogeneous bipolar membranes were prepared by using this. The water content of heterogeneous cation and anion exchange membranes were 60~80% respectively, the ion exchange capacity was 2.81~3.26 meq/g, 2.31~2.74 meq/g and electrical resistances were $1.65{\sim}1.45{\Omega}{\cdot}cm^2$ and $1.55{\sim}1.05{\Omega}{\cdot}cm^2$. The tensile strength of heterogeneous bipolar membrane was lower than that of PPO resin before functionalization ($700Kg_f/cm^2$). The tensile strength of heterogeneous bipolar membrane with catalyst layer was lower than that of non-catalytic heterogeneous bipolar membrane. The water splitting voltage of the heterogeneous bipolar membrane with catalyst layer was low and stable at a minimum of 1.7~1.8 V, maximum 3.9~4.0 V, and the water splitting voltage of the non-catalytic heterogeneous bipolar membrane was constant at 3.8~4.0 V.

Poly (phenylene oxide, PPO) 고분자 전해질을 이용한 불균질 바이폴라막 제조 및 물분해 특성

본 연구에서는 PPO 이온선택성 용액과 이온교환수지의 혼합비율을 달리하여 캐스팅법으로 불균질 이온교환막을 제조하였고 이를 이용하여 불균질 바이폴라막을 제조하였다. 불균질 양이온교환막 및 음이온교환막의 함수율은 각각 60~80% 이었고이온교환용량은 2.81~3.26 meq/g, 2.31~2.74 meq/g 이었으며전기저항은 $1.65{\sim}1.45{\Omega}{\cdot}cm^2$, $1.55~1.05{\Omega}{\cdot}cm^2$이었다. 또한 불균질 이온교환막의 최대 수지함량은 60 wt% 이었다. 불균질 바이폴라막의 인장강도는 관능화 전 PPO 수지의 인장강도($700Kg_f/cm^2$) 보다 모두 낮았고, 촉매층이 형성된 불균질 바이폴라막의 인장강도는 무촉매 불균질 바이폴라막보다 인장강도가 낮았다. 또한 촉매층이 형성된 불균질 바이폴라막의 물분해 전압은 최소 1.7~1.8 V, 최대 3.9~4.0 V로 낮고 매우 안정적이었고, 무촉매 불균질 바이폴라막의 물분해 전압은 3.8~4.0 V로 일정하였다.