고농도의 Silica Nanoparticle을 함유한 Silica/polymer 나노복합체 : 실리카 표면 특성에 따른 수소이온 전도성 및 수팽윤도 변화 Silica/polymer Nanocomposite Containing High Silica Nanoparticle Content : Change in Proton Conduction and Water Swelling with Surface Property of Silica Nanoparticles원문보기
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 메탄올투과도는 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.
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.
A new one-shot process was employed to fabricate proton exchange membranes (PEMs) over conventional solvent-casting process. Here, PEMs containing nano-dispersed silica nanoparticles were fabricated using one-shot process similar to the bulk-molding compounds (BMC). Different components such as reac...
A new one-shot process was employed to fabricate proton exchange membranes (PEMs) over conventional solvent-casting process. Here, PEMs containing nano-dispersed silica nanoparticles were fabricated using one-shot process similar to the bulk-molding compounds (BMC). Different components such as reactive dispersant, urethane acrylate nonionmer (UAN), styrene, styrene sulfuric acid and silica nano particles were dissolved in a single solvent dimethyl sulfoxide (DMSO) followed by copolymerization within a mold in the presence of radical initiator. We have successfully studied the water-swelling and proton conductivity of obtained nanocomposite membranes which are strongly depended on the surface property of dispersed silica nano particles. In case of dispersion of hydrophilic silica nanoparticles, the nanocomposite membranes exhibited an increase in water-swelling and a decrease in methanol permeability with almost unchanged proton conductivity compared to neat polymeric membrane. The reverse observations were achieved for hydrophobic silica nanoparticles. Hence, hydrophilic and hydrophobic silica nanoparticles were effectively dispersed in hydrophilic and hydrophobic medium respectively. Hydrophobic silica nanoparticles dispersed in hydrophobic domains of PEMs largely suppressed swelling of hydrophilic domains by absorbing water without interrupting proton conduction occurred in hydrophilic membrane. Consequently, proton conductivity and water-swelling could be freely controlled by simply dispersing silica nanopartilces within the membrane.
A new one-shot process was employed to fabricate proton exchange membranes (PEMs) over conventional solvent-casting process. Here, PEMs containing nano-dispersed silica nanoparticles were fabricated using one-shot process similar to the bulk-molding compounds (BMC). Different components such as reactive dispersant, urethane acrylate nonionmer (UAN), styrene, styrene sulfuric acid and silica nano particles were dissolved in a single solvent dimethyl sulfoxide (DMSO) followed by copolymerization within a mold in the presence of radical initiator. We have successfully studied the water-swelling and proton conductivity of obtained nanocomposite membranes which are strongly depended on the surface property of dispersed silica nano particles. In case of dispersion of hydrophilic silica nanoparticles, the nanocomposite membranes exhibited an increase in water-swelling and a decrease in methanol permeability with almost unchanged proton conductivity compared to neat polymeric membrane. The reverse observations were achieved for hydrophobic silica nanoparticles. Hence, hydrophilic and hydrophobic silica nanoparticles were effectively dispersed in hydrophilic and hydrophobic medium respectively. Hydrophobic silica nanoparticles dispersed in hydrophobic domains of PEMs largely suppressed swelling of hydrophilic domains by absorbing water without interrupting proton conduction occurred in hydrophilic membrane. Consequently, proton conductivity and water-swelling could be freely controlled by simply dispersing silica nanopartilces within the membrane.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
대부분의 PEM은 용매에 일정 농도로 용해시킨 후, 주형공정을 통해서 제조되는 것이 일반적이지만, 본 연구진은 반응성 분산제인 Urethane Acrylate Nonionomer (UAN)과 소수성 단량체인 Styrene, Sulfonic Acid기를 함유한 단량체인 Styrene Sulfonic Acid (NaSS)을 DMSO 단일 용매에 용해시키고 Bulk Mold Casting (BMC) Process와 유사한 One-shot 공정으로 수소 이온전도성을 가지면서 Nanophase-separated 구조를 가지고 있는 새로운 형태의 PEM을 제조하는 공정을 개발하고 그 결과를 보고하였다. UAN은 Polyethylene Oxide-based 친수성 세그먼트와 Polypropylene Oxide-based 소수성 세그먼트를 가지고 있으면서 반응성 비닐기를 가지고 있는 올리고머이다.
본 연구에서는 이러한 Nano-phase Separated 구조를 가지고 있는 PEM에 서로 다른 표면 특성을 가지고 있는 두 가지 종류의 실리카 나노 입자들을 분산시켜서 실리카 나노 입자의 표면 특성이 실리카 나노 입자들의 PEM에서의 분산성에 미치는 영향, PEM의 수팽윤도와 수소 이온 전도성에 미치는 영향을 보고하려고 한다. 이를 위하여 우선 실리카 나노 입자가 나노 크기로 분산된 PEM제조에 대한 내용을 서술하고 이후 실리카 나노 입자의 표면 특성, 첨가량에 따른 PEM의 수팽윤도, 수소 이온 전도도, 메탄올 투과도 변화에 대한 결과를 서술하여서 이들 변화 인자와 물성과 상호관계를 기술하였다.
제안 방법
Frequency Response Analyzer (Solatron 1260)와 Electrocehmical Interface (Solatron 1287, Farnborough Hampshire, ONR, UK)이 연결된 Electrode System을 이용하여서 Membrane (1.0 cm width × 4.0 cm length)의 수소이온전도도를 측정하였다.
SPI에서 공급받은 Epon-812 에폭시 수지에 Membrane을 Embedding 시켜서 시료를 제조하고, Ultracut R (Leica) Ultramocrotome을 이용하여서 -60 ℃에서 약 70 nm의 두께로 ULtra-thin Section형태로 제조하였다. TEM 측정 중, 전자들이 표면에 축적되는 것을 방지하기 위해서 탄소층은 감압 증발시켰다.
Transmission Electron Microscope (TEM, JEM 2020CX, JEOL)를 사용하여서 제조된 Nanocomposite Membrane에서의 Silica Nanoparicle들의 분산성을 측정하였다. 200 kV의 Acceleration Voltage를 사용하였다.
이러한 수소 이온 전도도는 일반적으로 연구되고 있는 PEM들에 비해서 다소 낮은 수소 이온 전도도 값이다. 따라서, Membrane에서의 Sulfonic acid 함량을 증가시키고, 소수성 실리카 나노 입자들의 첨가량을 더 증가시켜서 멤브레인을 제조하여서 수팽윤도와 수소이온 전도도를 측정하였다. 즉 Sulfonic Acid기를 가지고 있는 NaSS의 함량을 16.
또한 제조된 Membrane의 열안정성은 Thermogravimetric Analyzer (TGA ; TA Instrument TGA 2050, New Castle, DE, USA)를 이용하여서 측정하였다. 질소분위기에서 10℃/min의 온도상승 속도로 20∼700 ℃ 온도범위에서 측정을 수행하였다.
본 연구에서는 실리카 나노 입자의 분산 및 고분자 멤브레인 형성을 위해서는 양친성 반응성 올리고머를 합성하여서 사용하였다. 양친성 반응성 올리고머는 소수성인 폴리프로필렌 옥시드(Polypropylene oxide, PPO) 세그먼트와 친수성인 폴리에틸렌 옥시드(Polyethylene oxide, PEO) 세그먼트를 한 분자 내에 가지고 있으며 소수성 세그먼트에는 반응성 비닐기를 가지고 있는 분자구조를 가지고 있다.
실리카 나노 입자들의 표면 특성 및 분산량이 Nanocomposite Membrane의 물성에 미치는 영향을 조사하기 위하여서 두 가지 종류의 실리카 나노 입자 즉 친수성 실리카 나노입자(Aerosil 200)와 소수성 실리카 나노입자(Aerosil R 972)를 사용하였으며, 실리카 나노 입자의 분산량은 1.0∼16.67 wt%까지 변화시켜서 Membrane을 제조하였다.
35 mL-Chamber에는 각각 10 M농도의 Methanol 용액(Chamber A)과 탈이온 증류수(Chamber B)를 첨가하였다. 유효면적이 7.02 cm2인 Membrane 을 en Chamber사이 위치시키고 클램프로 고정시키고 Methanol의 농도 변화를 Thermal Conductivity Detector (TCD)가 설치된 GC-14B Gas Chromatograph (Shimadtz, Tokyo, Japan)를 사용하여서 측정하였다. 메탄올 투과도는 다음 식을 이용하여서 구하였다.
본 연구에서는 이러한 Nano-phase Separated 구조를 가지고 있는 PEM에 서로 다른 표면 특성을 가지고 있는 두 가지 종류의 실리카 나노 입자들을 분산시켜서 실리카 나노 입자의 표면 특성이 실리카 나노 입자들의 PEM에서의 분산성에 미치는 영향, PEM의 수팽윤도와 수소 이온 전도성에 미치는 영향을 보고하려고 한다. 이를 위하여 우선 실리카 나노 입자가 나노 크기로 분산된 PEM제조에 대한 내용을 서술하고 이후 실리카 나노 입자의 표면 특성, 첨가량에 따른 PEM의 수팽윤도, 수소 이온 전도도, 메탄올 투과도 변화에 대한 결과를 서술하여서 이들 변화 인자와 물성과 상호관계를 기술하였다.
합성된 Nanocomposite Memrbrane을 수팽윤도를 측정하기 위해서, Membrane인을 탈이온화된 증류수에 24 h 동안 첨가하고 방치하였다. 이후 Membrane 표면의 물기를 조심스럽게 제거하고 무게를 측정하여서 무게 변화를 측정하고 다음 식을 이용하여서 수팽윤도를 측정하였다.
제조된 Membrane의 메탄올 투과도는 Two-chamber Diffusion Cell을 사용하여서 측정하였다. 측정에 앞서 Membrane을 탈이온 증류수에 1일 동안 담지하여서 충분히 수화시켜서 사용하였다.
따라서, Membrane에서의 Sulfonic acid 함량을 증가시키고, 소수성 실리카 나노 입자들의 첨가량을 더 증가시켜서 멤브레인을 제조하여서 수팽윤도와 수소이온 전도도를 측정하였다. 즉 Sulfonic Acid기를 가지고 있는 NaSS의 함량을 16.67 wt%에서 23.07 wt%로 증가시켜서 고정시키고, 실리카 나노 입자 첨가량을 4.44 wt%에서 16.67 wt%로 변화시켜서 실리카 나노 입자들이 매우 높은 농도로 분산된 멤브레인을 제조하였다. 자세한 조성은 Table 1에 나타내었다.
합성된 Nanocomposite Memrbrane을 수팽윤도를 측정하기 위해서, Membrane인을 탈이온화된 증류수에 24 h 동안 첨가하고 방치하였다. 이후 Membrane 표면의 물기를 조심스럽게 제거하고 무게를 측정하여서 무게 변화를 측정하고 다음 식을 이용하여서 수팽윤도를 측정하였다.
대상 데이터
200 kV의 Acceleration Voltage를 사용하였다. SPI에서 공급받은 Epon-812 에폭시 수지에 Membrane을 Embedding 시켜서 시료를 제조하고, Ultracut R (Leica) Ultramocrotome을 이용하여서 -60 ℃에서 약 70 nm의 두께로 ULtra-thin Section형태로 제조하였다. TEM 측정 중, 전자들이 표면에 축적되는 것을 방지하기 위해서 탄소층은 감압 증발시켰다.
양친성 반응성 올리고머는 소수성인 폴리프로필렌 옥시드(Polypropylene oxide, PPO) 세그먼트와 친수성인 폴리에틸렌 옥시드(Polyethylene oxide, PEO) 세그먼트를 한 분자 내에 가지고 있으며 소수성 세그먼트에는 반응성 비닐기를 가지고 있는 분자구조를 가지고 있다. TDI, Glycerol propoxylate, 2-HEMA, PEG가 사용되었으며, 합성 몰비는 GP : TDI :2-HEMA : PEG = 1 : 3 : 2 : 2 이다. 합성된 양친성 반응성 올리고머는 Urethane Acrylate Nonionomer (UAN)이라고 명명하였다.
데이터처리
은 건조된 Membrane의 무게, 물을 흡수하여서 팽윤된 Membrane의 무게를 각각 나타낸다. 수팽윤도는 동일한 종류의 Membrane을 5회를 측정하여서 평균값을 취하였다.
이론/모형
측정 전에 Membrane들은1 M H2SO4에 1일 이상 담지 시키고 이후 탈이온 증류수에 1일 동안 담지 시켜서 충분히 수화시켰다. Four-point Probe AC Impedance Spectroscopic technique을 사용하였으며, 항온 항습 Chamber (상대습도 95%, 온도 60℃), 내에 설치된 측정 셀에 Membrane을 고정시키고 측정하였다. 일정한 AC 전류가 바깥쪽 두 전극사이를 통과하고, 안쪽 전극사이의 AC 전위차이로부터 발생하는 Membrane의 저항을 계산하는 방식이다.
성능/효과
이러한 결과는 친수성 실리카 나노입자들이 주로 Membrane의 친수성 도메인에 분산되었기 때문이다. Membrane에 분산된 소수성 실리카 나노 입자들은 수팽윤도는 크게 감소시키면서도 수소 이온전도도는 거의 영향을 미치지 않았다. 즉 소수성 실리카 나노입자들은 소수성 도메인에 분산되어서 친수성 도메인이 팽윤되는 것을 억제시키지만 수소 이온전도성에는 영향을 미치지 않기 때문이다.
Figure 7은 실리카 나노 입자들이 함유되지 않은 Membrane과 다양한 함량의 실리카 나노 입자들로 제조된 Membrane들의 수팽윤도를 나타낸 것이다. NaSS의 함량이 23.07 wt%으로 증가시키셔서 제조된 Membrane이므로 16.67 wt%의 NaSS 함량으로 제조된 Membrane (Figure 3)에 비해서 매우 높은 수팽윤도를 나타내었다. 즉 NaSS 함량이 16.
즉 소수성 실리카 나노입자들은 소수성 도메인에 분산되어서 친수성 도메인이 팽윤되는 것을 억제시키지만 수소 이온전도성에는 영향을 미치지 않기 때문이다. 결론적으로 Memrbrane의 수팽윤도와 수소이온 전도성을 실리카 나노 입자들의 표면 특성을 이용하여서 자유로이 조절이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 흥미로운 결론은 실리카 나노 입자를 Membraen에 분산시키는 것만으로도 수소 이온 전도성을 유지시키면서 수팽윤도를 현저하게 저하시킬 수 있다는 것이다.
동시에 수 wt% 이상이 첨가되는 경우에는 큰 점도 증가를 야기하여서 물리적으로 혼합이 어려워져서 균일한 분산이 어렵게 되기도 한다. 따라서 본 연구에서도 실리카 나노입자의 첨가량이 10 wt% 전후에서는 균일한 혼합을 위해서는 용매인 DMSO의 첨가량을 증가시켜야만 했다. 실리카 나노 입자의 첨가량이 4 wt% 이하인 경우에서는 제조되는 Membrane은 거의 투명하였지만, 실리카 나노 입자 첨가량이 10 wt% 이상이 되면서 Membrane의 투명도가 다소 감소하였지만 전체적인 균일성을 유지하고 있었다.
실리카 나노 입자가 첨가되지 않은 Membrane은 열분해 개시 온도가 220 ℃이지만 실리카 나노입자가 첨가된 Membrane의 열분해 개시온도는 315 ℃로 크게 증가하였다. 따라서 실리카 나노입자들은 수팽윤도를 감소시킬 뿐만 아니라 Membrane의 내열성도 크게 향상시킨다는 것을 알 수 있었다.
친수성 실리카 나노 입자들이 첨가된 Membrane은 실리카 나노 입자들이 함유되지 않은 Membrane과 비교해서 다소 증가된 수팽윤도를 나타내었으나, 소수성 실리카 나노입자들이 첨가된 Membrane은 실리카 나노 입자들이 함유되지 않은 Membrane과 비교해서 낮은 수팽윤도를 나타내었다. 또한 첨가량이 증가함에 따라서 수팽윤도는 감소하는 결과를 나타내었다. 따라서 친수성 실리카 나노 입자들은 Membrane의 흡수율을 증가시키는 작용을 하는 것으로 생각되며, 소수성 실리카 나노 입자들은 물을 흡수하여서 Membrane이 팽창되는 것을 억제하여서 수팽윤도를 감소시키는 것으로 생각된다.
본 연구를 통해서 제조된 Membrane들은 TEM 사진에 나타난 것처럼, 실리카 나노입자들이 검은 점 형태로 분산되어 있으며, 그 크기는 20∼30 nm 정도이다.
실리카 나노입자들이 함유되지 않은 Membrane과 실리카 나노 입자들이 함유된 Membrane 모두 10-3 S/cm의 수소 이온 전도도를 나타내었다. 실리카 나노 입자들이 함유된 Membrane의 수소 이온 전도도는 실리카 나노입자들이 함유되지 않은 Membrane에 비교해서 거의 유사한 수소 이온 전도도를 가지고 있었다. 또한 친수성 실리카 나노 입자와 소수성 실리카 나노 입자의 첨가량이 0.
67 wt%의 NaSS 함량으로 제조된 Membrane (Figure 3)에 비해서 매우 높은 수팽윤도를 나타내었다. 즉 NaSS 함량이 16.67 wt%에서 23.07 wt%로 증가함에 따라서, 실리카 나노 입자가 포함되지 않은 Membrane의 수팽윤도는 58%에서 154.69%로 크게 증가하였다. 그러나, 소수성 친수성 실리카 나노입자의 첨가됨에 따라서 Membrane의 수팽윤도는 크게 감소하였다.
이러한 수소 이온 전도도를 나타낸 Membrane들의 수팽윤도를 측정한 결과는 Figure 3에 나타내었다. 친수성 실리카 나노 입자들이 첨가된 Membrane은 실리카 나노 입자들이 함유되지 않은 Membrane과 비교해서 다소 증가된 수팽윤도를 나타내었으나, 소수성 실리카 나노입자들이 첨가된 Membrane은 실리카 나노 입자들이 함유되지 않은 Membrane과 비교해서 낮은 수팽윤도를 나타내었다. 또한 첨가량이 증가함에 따라서 수팽윤도는 감소하는 결과를 나타내었다.
결론적으로 Memrbrane의 수팽윤도와 수소이온 전도성을 실리카 나노 입자들의 표면 특성을 이용하여서 자유로이 조절이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 흥미로운 결론은 실리카 나노 입자를 Membraen에 분산시키는 것만으로도 수소 이온 전도성을 유지시키면서 수팽윤도를 현저하게 저하시킬 수 있다는 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
무기 나노 입자를 고분자 내에 나노크기로 분산시키기 위해 어떤 공정을 사용하는가?
이러한 목적으로 주로 사용되는 무기 나노 입자들 중에서 가장 널리 사용되고 있는 무기 나노 입자는 실리카 나노 입자와 Clay 나노 입자들이다. 그러나 무기 나노 입자들은 본질적으로 유기 고분자와 상용성이 없기 때문에 무기 나노 입자들을 고분자 내에 나노 크기로 분산시키기 위해서, 무기 나노 입자의 표면에 유기물을 화학적으로 결합시키거나 분산제를 사용하는 공정이 가장 널리 사용되고 있다[1,2].
실리카 나노 입자들이 나노 크기로 분산된 PEM을 어떻게 제조하였는가?
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.
양자교환막이 갖춰야할 필수조건은?
양자교환막(PEM, proton exchange membrane)은 Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)이나 Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) 의 가장 핵심적인 부품으로 높은 화학적 안정성, 내열성, 수소 이온 전도성을 가지고 있어야 할 뿐만 아니라 발생하는 기체, 연료 등의 전 극간 이동을 적절하게 억제할 수 있어야 한다. 이러한 물성을 얻기 위하여서 최근 실리카 나노 입자들과 같은 무기 나노 입자들이 고분자 Membrane에 분산된 일종의 Nanocomposite 형태의 Membrane들이 PEM으로 연구되고 있다[3-7].
참고문헌 (14)
M. Alexandre and P. Dubois, Materials Science and Engineering, 28, 1 (2000).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.