KR100581753B1 - 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막 및 이의 제조방법 - Google Patents

연료전지용 폴리트리아졸 전해질막 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상온 또는 100℃ 이상의 고온에서도 우수한 이온전도성을 갖도록 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 트리아졸(triazole) 함유 고분자를 황산, 인산, 또는 폴리인산과 같은 산으로 도핑하여 고분자전해질 막을 제조하고, 상기 고분자 전해질막을 연료전지용 고분자 전해질로 사용하는 데 있다.
이에따른 본 발명의 방향족 트리아졸고분자는, 화학적으로 매우 안정하며 인산이나 황산 등 강산이 잘 도핑되어 높은 수소이온 전도도를 나타내는 장점이 있다.
연료전지, 이온전도성 고분자, 이온교환수지, 트리아졸, 고분자 전해질막

Description

연료전지용 폴리트리아졸 전해질막 및 이의 제조방법{A Polytriazole Electrolyte Membrane for Fuel Cell and It's Preparation Method}
도1은 본 발명에 의해 합성된 폴리트리아졸(a)과 황산이 도핑된 폴리트리아졸 (b)의 적외선 투과 특성을 도시한 것이다.
도2는 본 발명에서 황산이 도핑된 폴리트리아졸의 열중량 분석 결과도 이다.
본 발명은 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 트리아졸(triazole) 함유 고분자를 황산, 인산, 또는 폴리인산과 같은 산으로 도핑하여 고분자전해질 막을 제조하고, 상기 고분자 전해질막을 연료전지용 고분자 전해질막으로 사용하는 것으로서 이는 화학적으로 매우 안정하며 인산이나 황산 등 강산이 잘 도핑되어 높은 수소이온 전도도를 나타내는 방향족 트리아졸 고분자의 특성을 이용하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지(fuel cell, FC)는, 기체 및 액체 연료 내에 저장된 화학에너지를 전기에너지로 전환시키는 에너지 전환 장치의 일종으로 화석연료를 대 체할 수 있는 청정 에너지원이라는 점뿐만 아니라 출력밀도 및 에너지 전환효율이 매우 우수하기 때문에 휴대용, 가정용 및 군수용 전원이나 전기 자동차의 동력원 등으로 응용하기 위한 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다.
이와같은 연료전지는, 사용하는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자 전해질형(PEMFC), 인산형(PAFC), 용융탄산염형(MCFC), 고체산화물 전해질형(SOFC) 등의 연료전지로 나눌수 있다.
이중, 상기 고분자전해질형 연료전지(PEMFC)는, 수소이온(proton)의 전달체인 고분자 전해질을 핵심 소재로 사용하고 있으며, 연료로는 수소 또는 메탄올이 많이 사용되고 있는데, 메탄올을 사용할 경우 직접메탄올연료전지(direct methanol fuel cell, DMFC)라고 하며, 상기와 같은 직접메탄올연료전지는 휴대용 전자 제품 및 전기 자동차용 전원으로 최근 각광을 받고 있다.
그리고, 수소를 사용하는 연료전지에서 전기를 발생시키는 원리는, 하기의 반응식1에 나타난 바와같이, 연료기체인 수소가 양극(anode)으로 공급되어 양극의 백금 촉매에 흡착되고, 산화 반응에 의하여 수소이온 및 전자를 발생시킨다.
[반응식 1]
H2 → 2H+ + 2e_
이때, 상기의 산화반응에서 발생된 전자는 외부회로를 따라 음극(cathode)에 도달하고, 수소이온은 고분자 전해질막을 통과하여 음극으로 전달된다.
그리고, 상기 음극에서는 하기 반응식 2와 같이 산소분자가 양극으로부터 전 달된 수소이온과 외부회로로부터 전달된 전자를 이용, 산소와 반응하여 물을 생산하면서 전기를 발생시키게 된다.
[반응식 2]
(1/2)O2 + 2H+ + 2e_ → H2O
또한, 상기에서 설명한 바와같이 메탄올을 연료로 사용될 경우, 양극에서는 하기의 반응식 3과 같은 반응이 일어나게 된다.
[반응식 3]
CH3OH + H2O → 6H+ + 6e_ + CO2
이러한 연료전지용고분자 전해질 막은, 전기적으로는 절연체이나, 전지 작동 중에 음극으로부터 양극으로 수소이온을 전달하는 매개체로서 작용하며, 연료 기체 또는 액체와 산화제 기체를 분리하는 역할을 동시에 수행한다.
따라서, 연료전지용 이온교환막은 다음과 같은 물성을 가져야 한다.
즉, 이온전도성이 커야하고, 기계적 성질 및 전기화학적 안정성이 우수해야 하고, 연료기체 또는 액체의 투과도가 낮아야 하며, 고온에서 응용할 경우 열적 안정성이 있어야 한다.
이러한 특성을 갖는 고분자전해질에 대한 연구는, 1960년대 개발초기에는 폴리스티렌술폰산 계통의 고분자 막에 대한 많은 연구가 진행되었으나, 1968년에 듀퐁사(E.I. Dupont de Nemours, Inc.)에서 과불소화 설폰산(perfluorinated sulfonic acid)계통의 고분자 막(상품명: Nafion)이 개발되어 획기적인 성능 향상을 나타낸 이후로는 최근까지 Nafion을 이용한 상업적 응용에 관한 연구가 주를 이루고 있으며, Nafion외에도 아사히 글라스사(Asahi Glass)의 Flemion, 아사히케미컬사(Asahi Chemical Industry)의 Aciplex -S 및 다우 케미컬사(Dow Chemical Co.) 등에서도 유사한 과불소화산 고분자막을 개발한 예가 있다.
그리고, 상기에서 설명한 다수의 고분자막중 Nafion막의 경우, 주재료가 폴리테트라플루오로에틸렌으로 되어 있기 때문에 탄화수소 계열의 고분자 막에 비하여 화학 및 전기화학적안정성 면에서 우수하며, 수소이온전도도가 높다는 장점이 있다.
그러나, 상기의 Nafion막은, 메탄올투과도가 높기 때문에 메탄올을 연료로 사용할 경우 고분자 막을 통과한 메탄올로 인하여 연료전지의 성능이 저하된다는 단점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 고분자 중량에 대하여 약20%정도의 수분이 존재할 때는 좋은 이온 전도성을 보이지만, 사용온도가 100℃이상이 되면 막이 건조됨에 따라 이온전도 성능이 급격히 감소된다는 단점을 가지고 있다.
이와같은 문제점을 해결하기 위하여, 미국특허 제5,525,436호에는 폴리벤즈이미다졸(PBI)과 같은 염기성 고분자를 인산이나 황산에 침지시켜 수소이온 전도성 고분자 전해질 막을 제조하는 방법이 제시되어 있는데, 이와 같이 인산을 도핑시킨 PBI막은 수분이 없어도 산/염기 상호작용에 의한 무수 전도도 메커니즘에 의해 수소이온이 전달되며, 이에따라 100℃가 넘는 온도에서도 좋은 이온전도도를 보인다고 알려져 있다.
그리고, 상기의 폴리벤즈이미다졸(PBI) 외에도 폴리피리딘, 폴리피리디민, 폴리이미다졸, 폴리벤즈티아졸, 폴리벤즈옥사졸, 폴리옥사디아졸, 폴리퀴녹살린, 폴리티아디아졸 및 폴리테트라자피린등이 유사하게 응용 가능한 염기성 고분자로 거론되고 있다.
또한, 높은 온도에서 연료전지를 운전할 경우, 일산화탄소(CO)등 촉매의 성능을 저하시키는 성분의 활성이 줄어들어 상당히 유리하다고 알려져 있다.
일예로, PCT 국제공개번호 WO/69008호에는 일산화탄소에 내성을 가지는 다양한 합금촉매를 제시하고 있고, 연료전지의 작동 온도를 120℃ 이상으로 높임으로써 일산화탄소의 흡착반응을 억제하여 백금 촉매의 활성저하를 방지하는 방법이 제안되었다.
그리고, 상기 일산화탄소는 천연가스, 가솔린, 메탄올 등으로부터 생산된 수소에 미량으로 포함되어 있을 수 있으며, 탄소포함 연료가 불완전하게 산화되었을 때 생성될 수 있다.
따라서, 고분자전해질 연료전지를 고온에서 운전할 경우 산화/환원 반응속도를 향상시킬 수 있고, 전지의 효율을 증가시킬 수 있는 점을 고려하여 고온에서도 우수한 수소이온 전도성을 나타내는 수소이온 교환 막에 대한 관심이 높아지고 있다.
한편, 인산으로 도핑된 폴리벤즈이미다졸(PBI)막은 100℃이상에서도 전도도를 나타내는 장점이 있는 반면에 상온에서는 이온전도도가 낮아서 응용가능성이 높지 않으며, 고온으로 할 경우도 상당히 많은 양의 인산을 도핑 하여야만 적절한 이 온 전도도를 나타낸다.
그러나, 충분한 이온 전도도를 나타낼 만큼의 인산 도핑을 하면 고분자 막의 기계적 특성이 나빠지고, 구조적인 안정성을 유지하기 어려워진다.
특히, 폴리벤즈이미다졸(PBI) 고분자 자체가 용매에 잘 용해되지 않는 성질을 가지고 있어서 고 분자량의 폴리벤즈이미다졸(PBI)를 사용하면 막의 형태로 가공을 하기 어렵다는 때문에 기계적 성질의 저하가 가중된다는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 한국특허공개 2003-0036938호에서는 폴리벤즈이미다졸(PBI)에 폴리설폰을 첨가하는 방법을 써서 물성을 개선하고자 하는 방법이 제시되어 있으며, 한국특허공개 2003-0085138호 에서는 폴리벤즈이미다졸막을 가교시킴 으로써 기계적 강도를 개선시키고자 하는 방법이 제시되어 있습니다.
그러나, 이러한 고분자 개질은 기계적 강도를 증가시키는 반면에 비이온성 물질의 첨가에 의한 수소이온전도도의 저하라는 단점을 수반하고 있다.
또한, 폴리트리아졸에 관한 초기의 합성 연구는 1040년대와 1950년대에 이루졌으며, 미국특허 2,512,599 와 미국특허 2,512,600 등에 잘 기록되어 있다.
이와관련되어 문헌(J. R. Holsten and M. R. Lilyquist, J. Polym. Sci. A, 3, 3905, 1965)에 의하면 폴리트리아졸은 분자량이 높을 경우 512℃ 까지 열적안정성을 보인다고 보고되고 있으며, 열적 안정성 및 화학적 안정성이 우수하여 기체분리막으로써의 응용가능성(B. Gebben 등, J. Mem. Sci., 46, 29, 1989; E.R. Hensema 등, Gas Sep. Pur. 8, 149, 1994), 유기발광다이오드로써의 응용가능성 (F. Santerre 등,Chem. Mater. 13, 1739, 2001) 등이 제시되고 있다.
또한, 폴리트리아졸에 관한 종래의 기술로는, 독일특허 DE 10019732에서 산성 고분자에 폴리이미다졸과 같은 염기성 고분자를 블렌드한 블렌드 막에 대한 내용이 발표된 바 있는데, 폴리이미다졸을 대신하는 염기성고분자로 트리아졸이나 벤조트리아졸 함유 고분자가 가능하다고 언급되어 있으나 여기에 대한 구체적인 예는 결여되어 있다.
그리고, 이상과 같은 종래기술에서는 트리아졸계 고분자를 인산이나 황산으로 도핑을 하거나 폴리인산을 이용하여 도핑된 높은 중합도의 막을 제조하는 내용은 아직까지 발표된 바 없으며, 이를 연료전지 막으로 적용하는 기술에 대하여는 전혀 알려진 바가 없다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해, 트리아졸 함유 고분자를 산으로 도핑하면 상온부터 고온까지 넓은 온도 범위에서 전도도가 좋고 열적안정성이 우수하면서 기계적 안정성이 향상된 고분자 전해질을 제조할 수 있다는 사실을 발견하게 되었고 이를 예의 연구하여 본 발명에 이르렀다.
이를 토대로, 상온으로부터 고온까지 넓은 범위에서 운전이 가능하고 내열성 및 내화학성이 우수한 연료전지용 전해질 막을 제조하도록 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 고분자의 반복단위가 하기 화학식 1, 2, 3, 4및 5로 표현되는 화학구조 중에서 선택된 화학구조로 이루어진 연료전지 용 폴리트리아졸 전해질막을 제공한다.
또한, 고분자물질에 산을 도핑하여 얻어진 전해질을 이용 전해질막을 제조하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112004041017034-pat00001
[화학식 2]
Figure 112004041017034-pat00002
[화학식 3]
Figure 112004041017034-pat00003
[화학식 4]
Figure 112004041017034-pat00004
[화학식 5]
Figure 112004041017034-pat00005
이하, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 화학식 1, 2, 3, 4, 5에서 R1, R2, R3는 동일하거나 상이할 수 있으며, R1, R2, R3는 CnH2n, CnH2n-2, CnH2n-4, CnF2n 등으로 표시되는 n이 1에서 20 사이의 탄화수소계 또는 탄화불소계, 폴리페닐렌기, 피리딜기, 나프틸렌기등으로 표시될 수 있고, 페닐렌 에테르 페닐렌과 같이 에테르, 케톤, 술폰, 설파이드 등의 결합으로 연결될 수 있다.
R2는, 수소원자, 아민기, 페닐기, 피리딜기 등이 될 수 있다.
상기 화학식 3에서 Ar1은 벤젠 또는 벤젠과 유사하게 공명을 이룰 수 있는 구조이다.
또한, R1, R2는 치환체를 가질 수 있고, 이러한 치환체로는, 페닐렌기와 같은 아릴렌 유도체이거나 치환된 아릴렌 유도체, 술폰산, 인산, 카르복실산 등이 될 수 있다.
예를들어 상기 치환체는 다음과 같다.
메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, t-부틸기, 히드록시 메틸기, 트리플루오르메틸기 등 수산기 또는 할로겐 원자로 치환 될 수 있는 직쇄상 또는 분지상의 알킬기 메톡시기, 에톡시기, 트리플루오르메톡시기 등 할로겐 원자로 치환 될 수 있는 직쇄상 또는 분지상의 알콕시기 페닐기, 메틸페닐기, 메톡시페닐기, 디페닐기, 페녹시페닐기, 클로르페닐기, 술포페닐기, 등 알킬기, 알콕시기, 페닐기, 페녹시기, 할로겐 원자 또는 술폰산기로 치환 될 수 있는 페닐기 페녹시기, 메틸페녹시기, 메톡시페녹시기, 술포페녹시기 등의 알킬기, 알콕시기 또는 술폰산기로 치환 될 수 있는 페녹시기 에톡시카르보닐기 등의 알킬옥시카르보닐기 에틸카르보닐옥시기 등 알킬카르보닐옥시기 아미노카르복시기 또는 N-알킬아미노카르복시기 아미노기, 디메틸 아미노기 등 질소원자가 알킬기로 치환 될 수 있는 아미노기 불소원자, 염소원자, 브롬원자, 요오드원자 등 할로겐 원자 우레이도기 아실아미노기 카르복실기 히드록시기 시아노기 술폰산기 아미노술폰산기 등을 들 수 있다.
그리고, 본 발명에서의 R1, R2, R3, Ar1의 바람직한 예로는, 예를 들어 o-페닐렌, p-페닐렌, m-페닐렌, 3-메틸-1,2-페닐렌기, 3-에틸-1,2-페닐렌기, 3-메톡시-1,2-페닐렌기, 3-에톡시-1,2-페닐렌기, 3-클로로-1,2-페닐렌기, 3-브로모-1,2-페닐렌기, 3,6-디메틸 -1,2-페닐렌기, 4,5-디브로모-1,2-페닐렌기, 2-메틸-1,3-페닐렌기, 2-에틸-1,3-페닐렌기, 2-에톡시-1,3-페닐렌기, 2-브로모-1,3-페닐렌기, 2-클로로-1,3-페닐렌기, 5-메틸-1,3-페닐렌기, 5-브로모-1,3-페닐렌기, 2-메틸-1,4-페닐렌기, 2-에틸-1,4-페닐렌기, 2-메톡시-1,4-페닐렌기, 2-에톡시-1,4-페닐렌기, 2-브로모-1,4-페닐렌기, 2-클로로-1,3-페닐렌기, 2,6-디메틸-1,4-페닐렌기, 2,6-디브로모-1,4-페닐렌기, 2-페닐-1,4-페닐렌기, 2,3-디페닐-1,4-페닐렌기 등의 치환될 수 있는 페닐렌기, 비페닐-4,4'-디일기, 비페닐-3,3'-디일기, 3,3'-비스페녹시비페닐-4,4'-디일기, 3,3'-디클로로비페닐-4,4'-디일기, 3,3'-디브로모비페닐-4,4'-디일기, 2,2'-디브로모비페닐-3,3'-디일기, 2,2'-디클로로비페닐-3,3'-디일기, 2,2'-디브로모비페닐-3,3'-디일기, 4,4'-디브로모비페닐-3,3'-디일기, 4,4'-클로로비페닐-3,3'-디일기 등의 치환 될 수 있는 비페닐 디일기, 카르바졸-2,2'-디일기, 카르바졸-3,3'-디일기, N-에틸카르바졸-2,2'-디일기, N-에틸카르바졸-3,3'-디일기 등의 치환될 수 있는 카르바졸디일기 등을 들 수 있다.
그 중에서도, R1, R2, R3 기는 페닐렌 또는 술폰산이 치환된 페닐렌이 바람직하고, Ar1는 페닐렌기가 바람직하다.
상기 구조식에서 n은 중합도를 나타내는 임의의 수로서 1에서 100,000 사이의 수이다.
한편, 본 발명의 폴리 트리아졸막은 이온 전도도를 향상 시키기 위하여 사용하는 무기 첨가제를 첨가하여 응용 할 수 있는데, 통상 무기 첨가제의 함량은 중합체 중량의 1 내지 200 중량%가 적당하며, 사용 가능한 물질로는 상기에 설명된 H3PO4, H2SO4 외에 TiO2, Al2O3 또는 Hm(XxYyOz)(nH2O) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질이다.
여기서, X는 B, Al, Ga, Ge, Si, Sn, P, As, Sb, Te 및 제 1, 2, 3 그룹 전이원소 중에서 선택된 어느 하나이며, Y는 제1, 2, 3 그룹 전이 원소 중에서 선택된 어느 하나이다.
그리고, 상기 화학식 Hm(XxYyOz)(nH2O)에서 m,n,x,y,z는 임의의 정수이다.
[실시 예 1]
폴리 히드라지드의 합성
3구 플라스크에 isophthaloyl dihydrizide (20g), LiCl (4.38g), 160 mL의 NMP를 넣어 60℃에서 완전히 녹인다.
이어서, 반응용액의 온도를 0℃로 내린 후 terephthaloyl chloride (20.91g) 을 4번에 걸쳐 2시간 동안 넣는다.
이때, 중합 반응이 진행 함에 따라 반응 용액의 점도가 증가하며, 12시간 동안 실온에서 반응을 유지한다.
중합 반응이 끝난 후 100mL의 NMP로 희석 시키고, 과량의 메탄올에 침전시켜 고분자를 얻는다.
얻어진 고분자는 과량의 비이온화 증류수로 세척 한 후 진공오븐에서 건조한다.
[실시예 2]
폴리 트리아졸의 합성
3구 플라스크에 기계식 교반 장치를 한 후 155g의 PolyPhosphoric Acid (PPA)를 넣고 질소 기류하에서 150℃까지 가열한다.
38.37g의 아닐린을 천천히 적하한다.
적하가 끝난 후 온도를 175℃까지 올린 후 상기 실시예 1에서 합성한 폴리 히드라지드를 5g 넣고 140시간동안 교반 한다.
반응이 끝난 후 과량의 비 이온화 증류수에 반응 용액을 침전시켜 고분자를 얻는다.
얻어진 고분자는, 5% NaOH 용액으로 5회 세척하고, 탈 이온화 증류수로 3회 세척한다.
이렇게 얻어진 고분자를 150℃ 진공 건조기에서 24시간 동안 건조한다.
[실시예 3]
폴리트리아졸 필름의 제조
상기 실시예 2에서 합성된 폴리트리아졸 1g을 10 mL의 인산 용액에 녹인 후 0.45um PTFE필터로 필터링한 후 유리 평판 위에 용액을 붓고, 질소기류 하에서 적외선 램프를 이용하여 천천히 용매를 증발시켜 고분자 막을 제조한다.
이렇게 제조된 폴리트리아졸 고분자막을 150℃ 진공 건조기에서 24시간동안 건조한 후 2 N NH4OH 용액에서 중화하고, 탈 이온화 증류수에서 24시간동안 세척후 다시 150℃ 진공 건조기에서 건조한다.
[실시예 4]
폴리트리아졸 필름의 황산 도핑
상기 실시예 3에서 합성된 폴리트리아졸 막을 50% 황산용액에 24시간 동안 담궈 황산을 도핑 시킨 후, 탈이온화 증류수에서 24시간 동안 세척하여 황산이 도핑된 막을 제조한다.
[실시예 5]
폴리트리아졸 필름의 인산 도핑
전체과정은 상기 실시예 4와 동일하며, 이때 사용된 황산을 인산으로 대체 한다.
[실시예 6]
유, 무기 전해질 막의 제조
상기 실시예 2에서 합성된 고분자 2g을 20 mL의 인산 용액에 녹인 후 H3PW12O40(29H2O) 0.5g을 녹여 균일한 용액으로 한 후 유리기판 위에 캐스팅하여 막을 제조 하였다.
[실험예]
고분자 전해질 막의 수소이온 전도도 측정
상기 실시예 4, 5, 6에서 제조된 고분자 전해질 막을 4극자 방법으로 임피던스를 측정하고, 수소이온 전도도를 측정하였으며, 각각의 이온 전도도는 아래와 같다.
먼저, 실시예 4에서의 황산이 도핑된 고분자 폴리 트리아졸은; 전도도 6.60×10-2 S/cm, 90℃, 습도 95% 인 것으로 나타났고,
실시예 5에서의 인산이 도핑된 고분자 폴리 트리아졸은; 전도도 5×10-2 S/cm, 90℃, 습도 95% 습도를 갖는 것으로,
실시예 6의 H3PW12O40(29H2O)이 도핑된 고분자 폴리 트리아졸은; 전도도 7.2× 10-2 S/cm, 90℃, 습도 95%인 것으로 나타났다.
이상에서 상술 한 바와 같이 본 발명은, 폴리트리아졸 고분자는 열 안정성이 우수할 뿐만 아니라 황산이나 인산이 도핑되었을 경우 좋은 높은 수소이온 전도도를 보이므로 고온용 고분자 연료전지 막으로의 응용이 가능하다.
또한, 사용되는 재료들의 가격이 비교적 저렴하고, 분자 구조제어가 비교적 용이 하므로 산업적 규모에서의 대량생산도 용이할 것으로 기대된다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1,2,3,4,5중에서 선택되는 어느 하나의 반복 단위로 구성되는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막.
    [화학식 1]
    Figure 112004041017034-pat00006
    [화학식 2]
    Figure 112004041017034-pat00007
    [화학식 3]
    Figure 112004041017034-pat00008
    [화학식 4]
    Figure 112004041017034-pat00009
    [화학식 5]
    Figure 112004041017034-pat00010
    여기에서, n은 중합도를 나타내는 임의의 수로 1 에서 100,000 사이의 수이 다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R1, R2, R3는, 구조식 CnH2n, CnH2n-2, CnH 2n-4, CnF2n 중에서 동일하거나 상이하게 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구조식은 n이 1에서 20 사이의 수로 탄화수소계 또는 탄화불소계, 폴리페닐렌기, 피리딜기, 나프틸렌기이고, 페닐렌 에테르 페닐렌과 같이 에테르, 케톤, 술폰, 설파이드등의 결합으로 연결되며, R2는 수소원자, 아민기, 페닐기, 피리딜기 등이고, 바람직하게로는 R1, R2, R3가 페닐렌 또는 술폰산이 치환된 페닐렌인 것을 특징으로 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Arl는, 페닐기인 것을 특징으로 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 R1, R2는, 아릴렌 유도체, 치환된 아릴렌 유도체, 술폰산, 인산, 카르 복실산중에서 선택되는 어느 하나로서 이루어진 치환체를 가질수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리 트리아졸 전해질막은, 중합체의 1~200중량%인 무기첨가제가 투입되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무기첨가제는, TiO2, Al2O3 또는 Hm(XxYy Oz)(nH2O) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 Hm(XxYyOz)(nH2O)는, X가 B, Al, Ga, Ge, Si, Sn, P, As, Sb, Te 및 제 1,2,3 그룹 전이원소 중에서 선택된 어느 하나이며, Y는 제 1,2,3 그룹 전이원소 중에서 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막.
  9. 합성된 폴리 히드라지드를 아닐린이 적하된 PPA에 투입하여 폴리 트리아졸을 합성하는 폴리트리아졸 전해질막을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 폴리트리아졸 막을 산용액에 담궈 산을 도핑 시킨 후 탈이온화 증류수에서 세척하여 산이 도핑된 막을 제조하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산용액은, 황산용액 또는 인산용액중에서 선택된 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 폴리트리아졸 전해질막의 제조방법.
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