직접메탄올 연료전지용 고분자 전해질 막 제조 Synthesis of polymer electrolyte membrane from di(ethylene glycol) dimethacrylate and styrenesulfonic acid for direct methanol fuel cell(DMFC)원문보기
현재 직접 메탄올 연료전지(DMFC)용 고분자 전해질 막으로 많이 사용하고 있는 불소계 고분자 전해질 막 Nafion은 메탄올 크로스오버(methanol crossover)와 가격이 비싼 단점이 있다. 본 연구에서 불소계 고분자 전해질 막인 Nafion의 이온전도도를 유지하면서 문제점인 메탄올 크로스오버(methanol crossover)를 줄이고 경제적인 고분자 전해질 막을 만들기 위하여 탄화수소계 고분자 전해질 막을 제조하였다. 단량체로는 Diethylene glycol dimethacrylate(DEGDMA)와 styrenesulfonic acid, sodium salt(SSA-Na)를 이용하였고 ...
현재 직접 메탄올 연료전지(DMFC)용 고분자 전해질 막으로 많이 사용하고 있는 불소계 고분자 전해질 막 Nafion은 메탄올 크로스오버(methanol crossover)와 가격이 비싼 단점이 있다. 본 연구에서 불소계 고분자 전해질 막인 Nafion의 이온전도도를 유지하면서 문제점인 메탄올 크로스오버(methanol crossover)를 줄이고 경제적인 고분자 전해질 막을 만들기 위하여 탄화수소계 고분자 전해질 막을 제조하였다. 단량체로는 Diethylene glycol dimethacrylate(DEGDMA)와 styrenesulfonic acid, sodium salt(SSA-Na)를 이용하였고 라디칼중합을 이용하여 두 단량체를 가교반응 시켜 메탄올크로스오버를 줄이고자 하였다. DEGDMA-SSA 고분자 전해질 막은 FT-IR, ¹H-NMR, AC impedance analyzer 그리고 TGA를 이용하여 분석하였다. DEGDMA-SSA 막에서 이온전도도에 영향을 미치는 SSA의 함량을 늘릴수록 고분자 전해질 막의 이온전도도가 향상되었다. 이온전도도를 더 높이기 위하여 술폰화된 실리카 입자(s-silica)를 DEGDMA-SSA 막에 분산시켰다. 그 결과, DEGDMA-SSA 막에 포함된 술폰화된 실리카 입자의 함량이 12wt%까지는 이온전도도가 증가하였지만, 그 이상 들어가게 되면 고분자 전해질 막의 이온전도도가 감소함을 보였다.
현재 직접 메탄올 연료전지(DMFC)용 고분자 전해질 막으로 많이 사용하고 있는 불소계 고분자 전해질 막 Nafion은 메탄올 크로스오버(methanol crossover)와 가격이 비싼 단점이 있다. 본 연구에서 불소계 고분자 전해질 막인 Nafion의 이온전도도를 유지하면서 문제점인 메탄올 크로스오버(methanol crossover)를 줄이고 경제적인 고분자 전해질 막을 만들기 위하여 탄화수소계 고분자 전해질 막을 제조하였다. 단량체로는 Diethylene glycol dimethacrylate(DEGDMA)와 styrenesulfonic acid, sodium salt(SSA-Na)를 이용하였고 라디칼 중합을 이용하여 두 단량체를 가교반응 시켜 메탄올크로스오버를 줄이고자 하였다. DEGDMA-SSA 고분자 전해질 막은 FT-IR, ¹H-NMR, AC impedance analyzer 그리고 TGA를 이용하여 분석하였다. DEGDMA-SSA 막에서 이온전도도에 영향을 미치는 SSA의 함량을 늘릴수록 고분자 전해질 막의 이온전도도가 향상되었다. 이온전도도를 더 높이기 위하여 술폰화된 실리카 입자(s-silica)를 DEGDMA-SSA 막에 분산시켰다. 그 결과, DEGDMA-SSA 막에 포함된 술폰화된 실리카 입자의 함량이 12wt%까지는 이온전도도가 증가하였지만, 그 이상 들어가게 되면 고분자 전해질 막의 이온전도도가 감소함을 보였다.
Direct methanol fuel cell(DMFC) is one of the most attractive power sources for portable and automobile power need, due to its inherently high efficiency and low emission. Polymeric Nafion is widely used as polymer electrolyte membrane because of its high proton conductivity, good thermal and chemic...
Direct methanol fuel cell(DMFC) is one of the most attractive power sources for portable and automobile power need, due to its inherently high efficiency and low emission. Polymeric Nafion is widely used as polymer electrolyte membrane because of its high proton conductivity, good thermal and chemical stabilities. However, it has high methanol crossover and high cost. In this work, a composite membrane was fabricated by polymerizing di(ethylene glycol) dimethacrylate(DEGDMA) with styrenesulfonic acid(SSA) in order to reduce methanol crossover with remain proton conductivity of Nafion. Containig two double bonds, DEGDMA forms cross-linking polymer during radical polymerization. Trough cross-linking, methanol crossover will be reduced in polymer membrane. SSA has hydrophilic sulfonic acid groups(-SO₃H) which is related to proton conductivity. DEGDMA-SSA polymer membrane has low proton conductivity. Because of the low proton conductivity of DEGDMA-SSA polymer membrane, sulfonated silica particles (s-silica) were added to the DEGDMA-SSA membrane. Consequently, the proton conductivity of DEGDMA-SSA-s-silica polymer membrane was increased up to the amount of sulfonated silica particles in the membrane was 12wt%, otherwise more than 12wt% of sulfonated silica particles make the proton conductivity decrease.
Direct methanol fuel cell(DMFC) is one of the most attractive power sources for portable and automobile power need, due to its inherently high efficiency and low emission. Polymeric Nafion is widely used as polymer electrolyte membrane because of its high proton conductivity, good thermal and chemical stabilities. However, it has high methanol crossover and high cost. In this work, a composite membrane was fabricated by polymerizing di(ethylene glycol) dimethacrylate(DEGDMA) with styrenesulfonic acid(SSA) in order to reduce methanol crossover with remain proton conductivity of Nafion. Containig two double bonds, DEGDMA forms cross-linking polymer during radical polymerization. Trough cross-linking, methanol crossover will be reduced in polymer membrane. SSA has hydrophilic sulfonic acid groups(-SO₃H) which is related to proton conductivity. DEGDMA-SSA polymer membrane has low proton conductivity. Because of the low proton conductivity of DEGDMA-SSA polymer membrane, sulfonated silica particles (s-silica) were added to the DEGDMA-SSA membrane. Consequently, the proton conductivity of DEGDMA-SSA-s-silica polymer membrane was increased up to the amount of sulfonated silica particles in the membrane was 12wt%, otherwise more than 12wt% of sulfonated silica particles make the proton conductivity decrease.
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