• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2010년도 춘계학술 발표회
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• pp.160-160
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• 2010

• 멤브레인
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• 제13권3호
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• pp.191-199
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• 2003

본 연구는 직접메탄을 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)용 전해질 막으로 이용되는 양이온교환막의 개발에 관한 것이다. 투과증발공정에서 메탄을 Barrier로 잘 알려져 있는 Poly(vinyl alcohol)을 Base polymer로 사용하고 양이온 교환기가 포함되어 있는 Poly(acrylic acid)를 가교제로 사용하여 가교제의 함량변화에 따른 메탄을 투과도(Methanol permeability), 이온전도도(Ion conductivity), 이온교환용량(Ion exchange capacity), 함수율(Water content), 고정이온농도(Fixed ion concentration)를 통해 막 특성을 측정하였다. 메탄올 투과도와 이온전도도는 가교제인 PAA함량이 증가함에 따라 감소하다가 15%이상에서는 증가하는 경향을 보였다. 이것은 가교제의 함량증가로 인한 가교의 영향과 가교제에 포함되어 있는 친수성기의 도입으로 이와 같은 결과가 나타난다고 예상된다. 실험결과를 통해 DMFC에 적용가능성이 있는 막은 $25^{\circ}C,\; 50^{\circ}C$에서의 메탄을 투과도가 $6.49{\times}10^{-8}/cm^2/s,\; 2.85{\times}10^{-7}/cm^2/s$, $25^{\circ}C,\; 50^{\circ}C$에서의 이온전도도가 $2.66{\times}10^{-3}\;S/cm,\; 9.16{\times}10^{-3}\;S/cm,$ 이온교환용량이 1.32 meq/g membrane, 함수율이 0.25 g $H_2O$/g membrane, 고정이온농도가 5.25 meq/g $H_2O$인 PVA/PAA-$160^{\circ}C$ 15% 막으로 예측된다.

• Korean Membrane Journal
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• 제5권1호
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• pp.18-24
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• 2003

In order to improve the mechanical properties of the sulfonated polysulfone (SPSf) membranes previously synthesized in our laboratory, poly(vinyl alcohol) (PVA) was blended which is well known as the excellent physical and chemical properties. The resulting membranes blended with several molecular weight of PVA varying from 13,000 to 124,000 have been characterized to investigate the effect of PVA molecular weight in terms of ion conductivities, methanol permeabilities, water contents and ion exchange capacities for both heat treated and untreated membranes at 150$^{\circ}C$. The proton conductivity is decreased as the molecular weight of PVA increases. The plain SPSf-6.0 showed the proton conductivity of 0.078 S/cm whereas the blended membrane with M.W. 31,000 PVA indicated 0.04 S/cm. For methanol permeabilities, when PVA is added to SPAf-6.0, methanol crossover is increased because of the gain of the hydrophilicity from 3.4 to 6.5${\times}$10$\^$-6/ $\textrm{cm}^2$/s. For the annealed blended membranes (with M.W. 31,000 PVA), both the methanol corssover and proton conductivity showed very consistent values, about 2.3${\times}$10$\^$-6/ $\textrm{cm}^2$/s and 0.036 S/cm, respectively.

• 멤브레인
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• 제18권4호
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• pp.336-344
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• 2008

본 연구에서는 Poly(vinyl alcohol) (PVA)을 주쇄부(base polymer)로 하여 화학적 가교를 실시하기 위하여 Poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA-MA)를 첨가하고, 실리카와 술폰산기를 함유한 3-(trihydroxysilyl)-1-propanesulfonic acid (THS-PSA)의 함량변화와 열 가교온도 변화를 통하여 직접 메탄을 연료전지(DMFC)에 적용하기 위한 고분자 전해질 막 소재에 관한 연구를 실시하였다. 제조된 막을 Nafion 115와 함께 비교하기 위하여 동일한 조건에서 함수율, 열 중량 분석(TGA), 이온교환용량, 이온전도도 및 메탄올 투과도를 실시하였다. 실험을 통하여 THS-PSA의 함량과 열 가교 온도변화에 따라서 메탄올 투과도가 $10^{-6}$에서 $10^{-8}\;cm^2/s$로 감소된 결과를 얻었으며, 이온전도도는 $10^{-3}$에서 $10^{-2}\;S{\cdot}cm^{-1}$으로 향상되어 Nafion 115보다 우수한 결과를 나타내었다.

• 폴리머
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• 제34권1호
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• pp.45-51
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• 2010

본 연구는 직접메탄을 연료전지에 적용하기 위하여 poly(vinyl alcohol)를 주쇄부로 하여 poly(acrylic acid-co-maleic acid)(PAM)와 [3-(trihydroxysilyl)-1-propanesulfonic acid](THS-PSA)를 도입하여 열 가교된 막을 제조하였다. 제조된 막의 특성화를 평가하기 위하여 FT-IR, 열 중량분석, 함수율, 이온교환용량, 이온전도도, 메탄올 투과도 등의 측정을 실시하여 Nafion 115와 비교하였다. 제조된 막의 이온교환용량은 Nafion 115의 0.91 meq./g membrane보다 향상된 1.6~1.8 meq./g membrane을 얻었다. 또한, 이온전도도의 경우 THS-PSA을 도입하여 Nafion 115($0.024\;S{\cdot}cm^{-1}$)보다 우수한 $0.042{\sim}0.056\;S{\cdot}cm^{-1}$을 얻을 수 있었으며, 가교온도에 의하여 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 또한, 메탄올투과도의 경우 PAM과 THS-PSA의 도입으로 인하여 이온교환용량 및 이온전도도가 증가한 반면에 메탄올투과도는 모든 막의 경우 Nafion 115의 경우보다 높은 메탄올투과도를 나타냄을 확인하였다.

• 한국고분자학회:학술대회논문집
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• 한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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• pp.270-270
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• 2006

We have prepared polymer electrolyte membranes (PEMs) for DMFC from polymer mixture of poly(vinyl alcohol) and poly(vinyl alcohol-co-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid) (AP-2) changing the AP-2 content. The proton conductivity(${\Box}$) and methanol permeability(P) of the PEMs increase with increasing AP-2 content because the water content of the PEMs increases with increasing AP-2 content. The proton permselectivity of the PEMs, which is defined as ${\Box}={\Box}/P$, indicates higher values than that of $Nafion{(R)}$117.

• 멤브레인
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• 제14권3호
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• pp.240-249
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• 2004

본 연구에서는 polyvinylalcohol(PVA)의 hydroxyl 작용기와 sulfosuccinic acid (SSA)의 carboxylic acid 작용기의 반응을 통하여 열가교된 PVA막을 제조하였다. 설폰산기를 함유한 SSA는 PVA 매트릭스에 대한 가교제의 역할뿐만 아니라 수소이온의 전도도를 높이는 역할 모두를 수행하였다. PVA의 가교도(degree of crosslinking)는 SSA의 함량으로 조절하였고 가교밀도(crosslinking density)는 극성 및 비극성 용매를 이용하여 계산하였다. Xylene 및 benzene과 같은 비극성 용매를 사용한 경우 가교밀도는 SSA함량에 따라 증가하였다. 그러나, 물과 methanol과 같은 극성 용매를 사용한 경우 가교밀도는 SSA함량 20%까지 증가하다가 그 이상의 함량에서는 설폰산기의 영향으로 감소하였다. 가교도와 확산계수, 기계적 물성 및 전도도, 메탄올 투과도 등에 대한 PVA막의 특성을 평가하였고 이들 특성은 SSA함량에 의존하였다.

• Macromolecular Research
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• 제15권5호
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• pp.412-417
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• 2007

In the present study, crosslinked poly(vinyl alcohol) (PVA) membranes were prepared at different temperatures using poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA_MA) (PVA:PSSA_MA = 1:9). The hybrid mem-branes were prepared by varying the TEOS content between 5 and 30 wt%. The PSSA_MA was used both as a crosslinking agent and the hydrophilic group donor ($-SO_3H$ and/or-COOH). The proton conductivity increased with up to 20 wt% TEOS, but decreased above this level, although the water content decreased with increasing TEOS content. This result suggests that the silica doped into the membrane improved the formation of proton-conduction pathways due to the absorption of molecular water. The PVA/PSSA_MA/Silica containing TEOS 20% showed both high proton conductivity (0.026 S/cm at $90^{\circ}C$) and low methanol permeability ($5.55{\times}10^{-7}cm^2/s$).

• Macromolecular Research
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• 제13권4호
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• pp.314-320
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• 2005

Crosslinked poly(vinyl alcohol) (PVA) membranes were prepared at various crosslinking temperatures using poly(acrylic acid-co-maleic acid) (PAM) containing different PAM contents. The thermal properties of these PVA/PAM membranes prepared at various reaction temperatures were characterized using differential scanning calorimetry (DSC). The proton conductivity and methanol permeability of PVA/PAM membranes were then investigated as PAM content was varied from 3 to 13 wt%. It was found that the proton and methanol transport were dependent on PAM content in their function both as crosslinking agent and as donor of hydrophilic -COOH groups. Both these properties decreased monotonously with increasing PAM concentration. The proton conductivities of these PVA/PAM membranes were in the range from $10^{-3}\;to\;10^{-2}S/cm$ and the methanol permeabilities from $10^{-7}\;to\;10^{-6}cm^{2}/sec$. In addition, the effect of operating temperature up to $80^{\circ}C$ on ion conductivity was examined for three selected membranes: 7, 9 and 11 wt% PAM membranes. Ion conductivity increased with increasing operating temperature and showed and S/cm at $80^{\circ}C$, respectively. The effects of crosslinking and ionomer group concentration were also examined in terms of water content, ion exchange capacity (IEC), and fixed ion concentration. In addition, the number of water molecules per ionomer site was calculated using both water contents and IEC values. With overall consideration for all the properties measured in this study, $7{\sim}9\;wt%$ PAM membrane prepared at $140^{\circ}C$ exhibited the best performance. These characteristics of PVA/PAM membranes are desirable in applications related to the direct methanol fuel cell (DMFC).

• 멤브레인
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• 제25권2호
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• pp.144-151
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• 2015

수용성 고분자인 poly(vinyl alcohol) (PVA)에 가교제인 sulfosuccinic acid (SSA)를 첨가하여 가교반응을 통해 물에 용해되지 않는 막을 제조하였으며, 이온교환능력을 부여하기 위해 poly(4-styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA_MA)를 PVA 질량대비 70, 80, 90 wt%로 달리 첨가하여 막을 제조하였다. 제조한 막의 특성을 알아보기 위해 FT-IR, 함수율, 이온교환용량, 이온전도도, 메탄올 투과도를 측정하였다. 함수율과 이온교환용량, 이온전도도는 PSSA_MA 함량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었으며 메탄올 투과도는 감소하는 경향을 나타내었다. 특성평가 결과 본 실험 막의 최적 조성은 PVA10/SSA9/PSSA_MA80으로 도출되었다.