• 멤브레인
• /
• 제13권2호
• /
• pp.118-124
• /
• 2003

막소재는 투과증발 막공정에서 메탄을 저항체로 잘 알려진 Poly(vinyl alcohol, PVA)과 술폰기가 있는 가교제 sulfo-succinic acid(SSA)를 PVA에 대해 17 wt.%로 고정시켜 제조하였다. 이에 이온교환능력을 향상시키기 위해 양이온교환기가 포함된 poly(acrylic acid, PAA)를 첨가하여 함량변화에 따라 메탄올투과도 (methanol permeability) 특성과 이온전도도(ion conductivity)를 측정하였으며, 기본적인 이온교환막의 특성인 함수율 (water content), 이온교환용량 (ion exchange capacity, IEC) 등을 측정하였다. PAA함량에 따른 메탄을 투과도와 이온전도도 결과는 SSA만을 사용했을 때 보다 전체적으로 감소하는 경향을 나타났는데 이는 PAA의 함량 증가를 통하여 가교도의 증가로 인한 자유부피감소가 카르복실기인 양이온교환기 도입 영향보다 더 크게 작용한 것으로 판단된다 이온전도도와 메탄올투과도의 결과로부터 'vehicle mechanism'이 본 실험에서 제조된 PVA/SSA/PAA막에서 더 우세한 영향을 미쳤을 것이라 사료된다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기화학회 2005년도 수소연료전지공동심포지움 2005논문집
• /
• pp.233-240
• /
• 2005

A series of inorganic-organic hybrid membranes were prepared with a systematic variation of titanium dioxidenanoparticles content. Their water uptake, methanol permeability and proton conductivity as a function of inoranic oxide content were investigated. The results obtained show that the inorganic oxide network decreases the proton conductivity and water swelling. It is also found that increase In inorganic oxide content leads to decrease of methanol permeability. In terms of the morphology, membranes are homogeneous and exhibit a good adhesion between inorganic domains and the polymer matrix. The properties of the composite membranes are compared with the standard nafion membrane.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2005년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
• /
• pp.194-196
• /
• 2005

A series of inorganic-organic hybrid membranes were prepared with a systematic variation of titanium dioxidenanoparticles content. Their liquid uptake, methanol permeability and proton conductivity as a function of inoranic oxide content were investigated. The results obtained show that the inorganic oxide network decreases the proton conductivity and liquid uptake. It is also found that increase in inorganic oxide content leads to decrease of methanol permeability. In terms of the morphology, membranes are homogeneous and exhibit a good adhesion between inorganic domains and the polymer matrix. The properties of the composite membranes are compared with the standard nafion membrane.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.45-53
• /
• 2006

In this study, we prepared porous cation exchange membrane using polystyrene such as, EPS (expanded polystyrene), SAN (styrene acrylonitrile copolymer) and HIPS (high impactive polystyrene). These polystyrenes were sulfonated by acetyl sulfate to make porous cation exchange membrane such as, SEPS, SSAN, SHIPS. SEM was employed to confirm porous structure of membrane, and IR spectroscopy was used to confirm sulfonation rate of ion exchange membrane. Water and methanol content were also increased with amount of sulfuric acid in reactants. SSAN-20 showed the highest value in water and methanol content. Fixed ion concentration and conductivity was also increased with an amount of sulfuric acid in reactants. Methanol permeability for SEPS-20, SSAN-20, SHIPS-20 was found to be $1.326\;{\times}\;10^{-5}\;cm^2/s$, $1.527\;{\times}\;10^{-5}\;cm^2/s$ and $1.096\;{\times}\;10^{-5}\;cm^2/s$ respectively. From the result of electrodialysis experiment in 0.03 M $Pb(NO_3)_2$ aqueous solution, anion exclusion and cation selection effects were confirmed.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
• /
• 제5C권4호
• /
• pp.165-170
• /
• 2005

A series of inorganic-organic hybrid membranes were prepared with a systematic variation of titanium dioxide nanoparticle content. Their water uptake, methanol permeability and proton conductivity as a function of temperature were investigated. The results obtained show that the inorganic oxide network decreases the proton conductivity and water swelling. It is also found that increase in inorganic oxide content leads to decrease of methanol permeability. In terms of the morphology, membranes are homogeneous and exhibit good adhesion between inorganic domains and the polymer matrix. The properties of the composite membranes are compared with the standard nafion membrane.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기화학회 2002년도 연료전지심포지움 2002논문집
• /
• pp.233-236
• /
• 2002

• 전기화학회지
• /
• 제5권2호
• /
• pp.68-73
• /
• 2002

상용 고분자 전해질인 Nafion 115 및 Nafion 117막 위에 do magnetron sputtering방법으로 Pd박막을 다양한 두께로 증착한 다음, 개질된 고분자 전해질 막의 morphology, proton 전도도(conductivity), 메탄을 투과도(permeability)를 측정하였으며, membrane and electrode assemblies(MEA)를 구성하여 DMFC 단위전지 성능을 측정하였다. Pd 박막은 Nafion막이 지니고 있는 단점인 메탄을 crossover에 대한 barrier로서 작용하였지만, 동시에 Nafion막의 고유 특성인 proton전도도의 감소를 가져왔다. Pd박막에 의하여 개질된 Nafion막의 메탄올에 대한 투과도와 proton전도도는 Nafion 막 상에 증착된 Pd 박막의 두께가 증가할수록 직선적으로 감소하는 경향을 나타냈다 개질된 Nafon 막을 사용하여 제작한 direct methanol fuel cell(DMFC)단위전지의 성능은 전체적으로 약간 저하되었다.

• 멤브레인
• /
• 제33권6호
• /
• pp.325-343
• /
• 2023

직접 메탄올 연료전지(direct methanol fuel cell, DMFC)는 연료의 개질 없이 메탄올 연료를 공급하여 수소이온과 전자 생성을 통해 전류를 생산하는 에너지 변환 장치이다. 현재 DMFC에 적용되고 있는 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 높은 수소이온 전도도와 물리화학적 안정성을 갖는 과불소화계 이오노머를 활용한 PEM이지만, 높은 메탄올 투과율과 분해 시 발생되는 환경 오염 물질 등의 문제로 인해 신규 소재 개발이 요구되고 있다. 최근 들어, 과불소화계 이오노머에 비해 낮은 연료 투과율 및 우수한 물리화학적 안정성을 갖는 탄화수소계 고분자 기반 PEM을 DMFC에 적용하는 연구들이 보고되고 있다. 본 총설에서는 탄화수소계 고분자 기반 PEM 중 1) 친수성/소수성 영역의 뚜렷한 나노 상분리 구조를 나타내는 가지형 공중합체를 합성하여 수소이온 전도성과 메탄올의 선택도를 향상시킨 연구, 2) 제막 단계에서 가교 구조를 도입하여 메탄올 투과율을 감소시키고 치수 안정성을 향상시킨 연구, 3) 유/무기계 첨가제 및 다공성 지지체를 도입하여 성능을 개선한 복합 막 개발 연구에 대해 소개하고자 한다.

• 멤브레인
• /
• 제14권3호
• /
• pp.240-249
• /
• 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.

• 멤브레인
• /
• 제12권4호
• /
• pp.247-254
• /
• 2002

직접메탄올연료전지에 사용가능한 이온교환막을 개발하기 위하여 본 연구에서는 폴리설폰을 설폰화시켜 양이온교환막을 제조하였고 그에 대한 특성을 $150^{\circ}C$에서 열처리 전과 후를 통해 메탄을 투과도, 이온전도도, 이온교환용량 그리고 함수율 등에 대하여 평가하였다. 폴리설폰 고분자의 단량체와 설폰화제의 몰비가 1.4일 때 메탄올 투과도는 $2.87{\times}10^{-7} \;cm^2/s$(열처리 안함), $1.52{\times}10^{-7}\; cm^2/s$(열처리함)과 이온전도도는 1.10{\times}10^{-2}\; S/cm$ (열처리안함), 0.87{\times}10^{-2}\; S/cm$(열처리함)을 각각 보여 주었다. 그 이후의 몰비에서는 거의 증가하지 않았으며, 이러한 경향은 함수율과 이온교환용량에서도 같은 경향을 보여주었다.