• Korean Membrane Journal
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• 제9권1호
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• pp.52-56
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• 2007

A proton exchange membrane was prepared by ${\gamma}-irradiation-induced$ grafting of styrene into poly(tetrafluoro-ethylene-co-perfluoropropyl vinyl ether) (PFA) and subsequent sulfonation reaction. The degree of grafting (DOG) increased with an increase in the absorbed dose. The prepared membranes showed high ion exchange capacity reaching 3.0 meq/g, which exceeded the performance of commercially available perfluorosulfonic acid membranes such as Nafion. The proton conductivity of PFA-g-PSSA membrane increased with the DOG and reached 0.17 S/cm for the highest sample at room temperature. The DMFC performance of the prepared membranes with 50% DOG was comparable to that of Nafion membrane.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권9호
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• pp.2657-2662
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• 2013

Multiwalled carbon nanotube (MWCNT)-g-poly (aniline-co-2,5-diaminobenzenesulfonic acid) (DABSA) reinforced Nafion$^{(R)}$ nanocomposite membranes were prepared and characterized for direct methanol fuel cells (DMFCs). The nanocomposite membranes with approximately $90{\mu}m$ thickness were prepared by the water assisted solution casting method. To evaluate the properties of nanocomposite membranes for DMFC applications, the nanocomposite membranes were characterized by methanol and water uptake, thermal stability, and ion exchange capacity (IEC). Furthermore, oxidative stability measurements in terms of the hydrogen peroxide decomposition rate that represent the oxidative stability of the membranes were examined. The methanol uptake values of the nanocomposite membranes were dramatically decreased compared to the cast Nafion$^{(R)}$ membranes. The IEC values of the nanocomposite membranes were increased about 30% compared to the cast Nafion$^{(R)}$ membrane.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.426-426
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• 2008

Blend membranes were prepared by solvent casting method from sulfonated fluorinated poly(arylene ether)s (SDFF) and chemically modified polyvinylidene fluoride (mPVdF) in isopropanol and were evaluated as proton exchange membrane electrolytes in PEMFC. $^1H$-NMR, differential scanning calorimeter and thermogravimetric analysis was utilized to characterize the structure of the blend membranes (SDFF/mPVDF) and effects of mPVDF content on the properties of the membrane such as water uptake and proton conductivity were also investigated.

• 멤브레인
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• 제30권4호
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• pp.213-227
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• 2020

재생 불가능한 에너지 자원이 수년에 걸쳐 고갈됨에 따라, 재생 에너지 생산을 위한 보다 효과적인 방법에 대한 연구가 증가되었다. 연로전지 개발의 한 분야인 미생물 연료전지(MFC)는 이중 성능의 잠재력 덕분에 발전하였다. MFC는 박테리아와 같은 전극 감소 생물에서 전력을 모아서 전기 에너지를 생산한다. MFC는 폐수를 연료로 사용하여 에너지를 생산하고 폐수를 정화한다. 양성자 교환막(PEM)은 양극과 음극 챔버의 분리막으로, 양성자만 효과적으로 통과할 수 있게 하는 중요한 역할을 한다. Nafion은 MFC에 상업적으로 사용되는 PEM이지만 비용, 생산 시간, 양성자 전도성 차원에서 보완할 점들이 많다. 본 리뷰 논문에는 Nafion을 대체할 수 있는 새로 개발된 PEM 몇 가지를 논의하였다. 또한, PEM, 혼합 PEM 및 복합 PEM에 기반한 MFC를 요약하고자 한다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2003년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.61-63
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• 2003

A major research objective related to proton exchange membrane(PEM) for DMFC is to achieve high proton conductivity over 10$^{-2}$ S/cm, high hydrolytic stability and low methanol permeability with low cost base materials. for the purpose, a lot of thermoplastic polymers such as polysulfones, polyethersulfone, polyetherketones, polyimides, polyoxadiazole, polyphosphazene and polybenzimidazol have been investigated. Amongst those polymers, polyimides have been suggested as a potential PEM due to their excellent thermal, chemical stability and good mechanical properties. Generally, polyimides are synthesized by polycondensation with numerious diamines and dianhydriedes. In our study, polyimide was prepared using non-sulfonated diamine, sulfonated diamine directly synthesized by fuming sulfuric acid, and naphthalenic dianhydride to improve the hydrolysis stability under acidic condition. Through monomer sulfonation-subsequent polymerization method, the high proton conducting capability and the desired sulfonation level were effectively controlled at the same time. To reduce severe methanol transport through the membrane, the chemical crosslinking among polymer chains was introduced using various crosslinking agents with different chain lengths. The crosslinked sulfonated polyimide membranes showed high proton conductivity up to 8.09$\times$10$^{-2}$ S/cm and from crosslinking effect methanol transport through the membranes was considerably reduced as compared with unmodified membranes. For increase of chain length of crosslinker, methanol permeability was adversely reduced to 10$^{-8}$ $\textrm{cm}^2$/s due to decrease of IEC and increase of crosslinking desity.

• 멤브레인
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• 제15권1호
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• pp.1-7
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• 2005

Sulfunated poly(ether ether ketone) (SPEEK) (60%)와 Poly(ether sulfone) (PES) (40%)의 블렌드에 다양한 종류의 polysilsesquioxane (PSQ)구를 첨가하여 전해질 막을 제조하였다. 이 때 PSQ구의 양은 10 wt%로 고정하였다. 제조된 막을 사용하여 PSQ 구의 종류에 따른 메탄올 투과도, 수소 이온 전도도, 그리고 이온 교환 용량의 변화를 측정한 결과 모든 경우에 있어서 수소 이온 전도도와 메탄올 투과도가 Nafion 117보다 낮았으며 PSQ 구를 함유하지 않은 SPEEK/PES(6:4) 블렌드보다는 높았다. 특히, MS64구와 VTMOS구를 포함한 전해질 막의 경우에는 수소 이온 전도도와 메탄올 투과도의 비로 나타내는 선택도가 25℃에서 Nafion 117보다 2배 이상 높았다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권6호
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• pp.1902-1906
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• 2011

Sulfonated poly(fluorinated arylene ether)s (SDF-F)/poly[(N-vinylimidazole)-co-(3-methacryloxypropyl-trimethoxysilane)] (poly(VI-co-MPS))/poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) is prepared for a high temperature proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). The reaction of the membrane with phosphoric acid forms silicate phosphor, as a chemically bound proton carrier, in the membrane. Thus-formed silicate phosphor, nitrogen in the imidazole ring, and physically bound phosphoric acid act as proton carriers in the membrane. The physico-chemical and electrochemical properties of the membrane are investigated by various analytical tools. The phosphoric acid uptake and proton conductivity of the SDF-F/poly(VI-co-MPS)/PTFE membrane are higher than those of SDF-F/PVI/PTFE. The power densities of cells with SDF-F/poly(VI-co-MPS)/PTFE membranes at 0.6 V are 286, 302, and 320 mW $cm^{-2}$ at 150, 170, and 190 $^{\circ}C$, respectively. Overall, the SDFF/poly(VI-co-MPS)/PTFE membrane is one of the candidates for anhydrous HT-PEMFCs with enhanced mechanical strength and improved cell performance.

• 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.

• 공업화학
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• 제21권5호
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• pp.514-521
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• 2010

Solvent-casting 공정을 통해서 제조되는 전형적인 Proton Exchange Membrane (PEM)과는 달리, 일종의 Bulk-Molding Compounds (BMC) Process와 유사한 공정을 사용하여서 실리카 나노 입자들이 나노 크기로 분산된 PEM을 제조하였다. 즉, 반응성 분산제인 Urethane Acrylate Nonionomer (UAN)와 Styrene, Styrene Sulfonic Acid (NaSS), 실리카 나노입자를 Dimethyl Sulfoxide (DMSO) 단일 용매에 혼합시키고 라디칼 개시제 존재 하에서 Mold내에서 공중합을 수행하면, 표면 특성이 각기 다른 실리카 나노 입자들이 나노 크기로 분산된 Poly(urethane acrylate-styrene-styrene sulfonic acid) random copolymer Membrane 즉 일종의 실리카/고분자 Nanocomposite Membrane이 제조될 수 있었다. 실리카 나노 입자들의 Membrane에서의 분산성은 TEM을 이용하여서 확인할 수 있었다. 제조된 Membrane은 분산된 실리카 나노입자들의 표면 특성에 따라서 각기 다른 수팽윤도 및 수소이온전도도 변화 거동을 나타내었다. Membrane에 친수성 실리카 나노 입자들이 분산된 경우에는, Membrane의 수팽윤도가 다소 증가되었지만 거의 일정한 수소 이온 전도도를 나타내었다. 그러나 Membrane의 메탄올 투과도는 상대적으로 크게 감소되었다. 반면에 Membrane에 분산된 소수성 실리카 나노 입자들이 분산된 경우에는, 수팽윤도는 크게 감소되었지만 수소 이온전도도는 거의 변화하지 않았다. 즉 소수성 실리카 나노입자들은 소수성 도메인에 분산되어서 친수성 도메인이 팽윤되는 것을 억제시키지만 수소 이온전도성에는 영향을 미치지 않기 때문이다. 따라서 membrane의 수팽윤도와 수소이온전도성을 실리카 나노 입자들의 표면 특성을 이용하여서 자유로이 조절이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 흥미로운 것은 실리카 나노 입자를 membrane에 분산시키는 것만으로도 수소 이온 전도성을 유지시키면서 수팽윤도를 현저하게 저하시킬 수 있다는 것이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.164-175
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• 2022

In this work, sulfonated poly (ether ether ketone) (SPEEK) composite membranes including strontium zirconate (SrZrO₃) were fabricated by the electrospinning method. Fourier-transform infrared spectroscopic analysis and X-ray diffraction analysis were used to identify the chemical structure and the crystallinity of SrZrO₃ and electrospun composite membranes. The thermal stability of the pure SPEEK and SPEEK/SrZrO₃ electrospun composite membranes were investigated by using thermogravimetric analysis. The physicochemical properties and proton conductivity were enhanced with the addition of different weight ratio of SrZrO₃ nanofiller (2, 4 and 6 wt%) in SPEEK polymer. The optimized SPEEK/SrZrO₃-4 electrospun membrane containing 4 wt% of SrZrO₃ showed a high proton conductivity compared to other electrospun SPEEK/SrZrO₃ composite membranes. The results indicate that electrospun composite membranes incorporating these perovskite nanofillers should be explored as potential candidates for use in proton exchange membrane fuel cells.