초록 ▼

□ 연구개요
음이온교환막의 개발과 특성화는 연구개발 중이고, 향후 AAEMFC 등 여러 분야에서 많은 기회를 제공하고, 본 연구에서 개발한 기계시험시스템은 음이온교환막 외에도 많은 환경적으로 예민한 소재의 특성화에 활용될 수 있는 다목적 플랫폼임. 극한 건조조건 (<1%RH)은 많은 소재가 실패를 했고, 대기조건과 유사한 25%RH를 건조조건으로 하면 10% 이하의 낮은 신장률을 보이므로 타당하다고 판단됨. 이상적인 음이온교환막은 높은 pH 환경에서 기계적 안정성, 높은 전도도, 화학적 안정성으로 60℃에서 200-250 MP

□ 연구개요
음이온교환막의 개발과 특성화는 연구개발 중이고, 향후 AAEMFC 등 여러 분야에서 많은 기회를 제공하고, 본 연구에서 개발한 기계시험시스템은 음이온교환막 외에도 많은 환경적으로 예민한 소재의 특성화에 활용될 수 있는 다목적 플랫폼임. 극한 건조조건 (<1%RH)은 많은 소재가 실패를 했고, 대기조건과 유사한 25%RH를 건조조건으로 하면 10% 이하의 낮은 신장률을 보이므로 타당하다고 판단됨. 이상적인 음이온교환막은 높은 pH 환경에서 기계적 안정성, 높은 전도도, 화학적 안정성으로 60℃에서 200-250 MPa이며, 본 연구의 PE-b-PVBTM는 우수한 교환막이나, 전도도 (2mS/cm @ 60℃, 95%RH)가 낮으므로 실제 활용에서 제한적임. 본 연구결과를 바탕으로, 트리메틸암모늄 양이온은 수산화 용액에서 매우 안정적이나, 포스포늄 양이온은 수산화 조건에서 안정성이 향상되어 유망하므로, 화학적 안정성이 기계적 안정성에 영향을 주는지 연구를 수행할 계획임.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 연구개발 목표의 달성도:
▷ 브롬화 박막은 25wt% 트리메틸아민 용액에 최소 48시간 두어 브롬화 4차화반응을 달성하여 두께 약 60 ㎛, 브롬화 XX%에 따라 BrexarXX를 제조함.
▷ 전도도, 수분흡수, 기계적 온전함을 만족하는 펜타블록 음이온교환막을 제조함.
▷ 수화/탈수화 가속열화시험을 강성, 취성, 탄성 고분자에 적용하여 진단기준을 만족하는 PE-b-PVBTMA 음이온교환막을 개발함.
▷ 인장시험과 가속열화시험을 통해 교환막 성능을 정량적으로 측정하고 강성과 탄성블록의 균형을 갖추어 변형과 높은 수화 상태에서 최적의 이온전도도, 낮은 수분흡수, 우수한 기계적 특성을 가진 펜타블록 음이온교환막을 개발함.
● AAEMFC 기술개발에의 기여도:
▷ 기계적 시험, 상대습도 제어, 인장시험 플랫폼을 구축하여 향후 AAEMFC 음이온교환막 개발에 활용함.
▷ 수산화물 전도도 측정에 대한 시험 장치와 규격은 CO₂를 완전 배제하고 습식가스와 건식 가스를 통해 상대습도 제어를 가능하게 하도록 유량제어기를 포함시켜 개량함.
▷ 기존에는 상대습도를 더 정확하게 측정하기 위해 이슬점 센서 만으로는 신뢰할 수 없어, 새로운 시스템은 LabView 플랫폼에서 수증기상태의 수산화물 전도도를 정확하게 측정한 데이터를 얻음.
▷ 본 연구개발은 실용적 장치를 위해 충분히 높은 이온전도도를 가진 강력하고 내구성이 좋은 박박 음이온교환막과 음이온교환막의 성능과 내구성에 미치는 화학, 처리, 형태의 상호작용을 규명함.

□ 연구개발결과의 중요성
● 전 세계적으로 음이온 교환 막 알칼리 연료전지 기술은 아직 초기 단계에 있으므로, 본 과제를 통하여 저가·고성능 음이온 교환 막 알칼리 연료전지 원천기술 개발 시, 연료전지 연구를 주도할 수 있음.
● 현재 대부분의 소재를 수입에 의존하고 있는 고분자전해질연료전지와 달리, 본 과제를 통하여 저가·고성능 음이온 교환 막 알칼리 연료전지 원천기술이 개발되면 이들 고가 수입소재들을 대체할 수 있음.
● 국내·외의 연료전지 자동차 경쟁에서 볼 수 있듯이, 상용화 단계에서의 핵심은 가격 경쟁력이기 때문에, 저가·고성능 음이온 교환 막 알칼리 연료전지 개발을 통하여 한국이 연료전지 전체시장의 주도권 획득 가능함.
● 이러한 에너지 문제에 대한 인식은 일반 대중에게도 공감대가 형성되어 있기 때문에, 국내에서 이러한 친환경 에너지에 대한 국민들의 기대를 충족시킬 수 있는 기술이 개발된다면, 에너지자원의 효율적인 분배와 더불어 국가 과학기술에 대한 확신을 심어 줄 수 있으며, 이와 함께 외국에 한국 기술의 우수성을 알릴 수 있는 기회가 될 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• 1. 연구결과 국문 요약문 ... 4
• 2. 연구결과 영문 요약문 ... 5
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구과제의 개요 ... 6
• 2. 국내·외 기술개발현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 8
• 참고문헌 ... 9
• Ⅲ. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 12