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연료 전지는 사용하는 전해질의 종류에 따라 고분자 전해질(PEMFC), 인산형(PAFC),
용융탄산염(MCFC), 고체산화물 전해질(SOFC) 등으로 나누어집니다. PEMFC는
수소이온(proton)의 전달체인 고분자 전해질이 핵심 소재이며, 다음과 같은 물성을
지녀야 합니다. |
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이온 전도성이 커야 합니다. |
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전자 전도성이 없어야 합니다. |
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가스 투과가 되지 않아야 합니다. |
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건조 상태에서도 유연성을 유지하고 있어야 합니다. |
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적절한 두께, 편평도를 유지해야 합니다. |
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형상 안정성과 기계적 강도가 있어야 합니다. |
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열과 가수분해, 산화환원 반응에 대한 안정성이 있어야 합니다. |
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| 현재 알려져있는 고분자 전해질에는 불소계 고분자인 나피온(Nafion 등), 주쇄에
설폰화 시킨 방향족 고분자(s-PEEK, s-PSU, s-PI, s-PS 등), 황산이나
인산을 도핑시킨 염기성 고분자(PBI 등)이 있습니다. 미국특허 제 5,525,436호에는
폴리벤즈이미다졸과 같은 염기성 고분자를 인산이나 황산에 침지 시킴에 의한 수소이온 전도성
고분자 전해질 막의 제조 방법이 기재되어 있습니다. 이와 같이 인산을 도핑시킨 PBI
막은 물이 없이도 산/염기 상호작용에 의한 무수 전도도 메커니즘에 의해 수소이온이 전달되며,
따라서 100℃가 넘는 높은 온도에서도 이 재료를 사용할 수 있게 된다. 높은 온도에서
연료전지를 운전할 경우, 일산화탄소 등 촉매의 성능을 저하시키는 성분의 활성이 줄어들어
상당히 유리하게 작용합니다. 나피온 막은 화학적으로, 전기적으로 매우 안정하지만 100℃
이상에서 나피온막의 전도도는 막 내부의 물이 dehydration 되어 오히려 감소하게
되는 단점이 있습니다. |
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| 당사에서 개발에 성공한 특허 등록(대한민국 특허 0453697호)된 연료전지용 고분자 전해질
막은 높은 이온 전도도 등 위듸 조건을 안정적으로 만족할 뿐만 아니라 100℃ 이상의 온도에서도
전도도를 유지할 수 있는 것으로 향후 MEA 개발이 완료 될 경우, 많은 응용 분야에 쓰일 수 있으리라
기대됩니다. |
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