KR100622722B1 - 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100622722B1
KR100622722B1 KR1020040109807A KR20040109807A KR100622722B1 KR 100622722 B1 KR100622722 B1 KR 100622722B1 KR 1020040109807 A KR1020040109807 A KR 1020040109807A KR 20040109807 A KR20040109807 A KR 20040109807A KR 100622722 B1 KR100622722 B1 KR 100622722B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
porous polymer
polymer electrolyte
acid
membrane
polyimide
Prior art date
Application number
KR1020040109807A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060071275A (ko
Inventor
박정기
조기윤
정호영
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020040109807A priority Critical patent/KR100622722B1/ko
Publication of KR20060071275A publication Critical patent/KR20060071275A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100622722B1 publication Critical patent/KR100622722B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/48—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/02—Polyamines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/1057—Polyimides containing other atoms than carbon, hydrogen, nitrogen or oxygen in the main chain
    • C08G73/1064—Polyimides containing other atoms than carbon, hydrogen, nitrogen or oxygen in the main chain containing sulfur
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1046—Mixtures of at least one polymer and at least one additive
    • H01M8/1048—Ion-conducting additives, e.g. ion-conducting particles, heteropolyacids, metal phosphate or polybenzimidazole with phosphoric acid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 술폰화된 폴리이미드 매트릭스 및 산을 포함하는 다공성 고분자 전해질 막을 제조함으로써 고온의 무수 상태에서도 수소 이온 전도도, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수하여 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 전해질로 사용할 수 있는, 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
술폰화된 폴리이미드 매트릭스, 산 용액, 다공성, 수소 이온 전도도, 안정성

Description

폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법{Porous polymer electrolytes composition based on polyimide and manufacturing method of the same}
도 1은 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 구조 및 작동 원리의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 다공성 고분자 전해질 막의 단면도.
도 3은 가소제의 함량을 달리하여 제조한 다공성 고분자 막의 SEM 사진들.
도 4는 본 발명에 따른 다공성 고분자 전해질 막의 온도에 따른 수소 이온 전도도 그래프.
본 발명은 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 술폰화된 폴리이미드 매트릭스 및 산을 포함하는 다공성 고분자 전해질 막을 제조함으로써 고온의 무수 상태에서도 수소 이온 전도도, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수하여 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC)의 전해질로 사용할 수 있는, 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 유가의 급등, 기후변화협약 규제 대응 등 대체에너지의 중요성이 재인식되고 있으며 연료전지는 차세대 동력 에너지원으로 각광받고 있다. 이러한 연료전지의 종류로는 전해질 및 작동 온도에 따라 알칼리 연료전지(AFC), 인산형 연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 고체 산화물 연료전지(SOFC) 등으로 나눌 수 있다. 이 중, PEMFC는 작동온도가 낮아 스타트-업(start-up)이 빠르고, 고체 전해질을 사용하여 제작이 용이하며, 고출력을 얻을 수 있기 때문에 자동차용 또는 가정용 분산 전원용 에너지원으로 각광 받고 있다.
고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 기본 원리는 도 1에 나타낸 바와 같이 전해질을 사이에 두고 양극(anode)에서 수소가 산화되면서 발생한 수소 이온이 음극(cathode)에서 산소와 반응하여 물을 생성하면서 전기를 생성하게 된다.
현재 연료전지 고분자 전해질 막으로 가장 널리 사용되고 있는 것은 다음 화학식 1의 과불화술폰산 계열인 나피온(Nafion)이다.
Figure 112004060384470-pat00001
그러나 나피온은 단가가 높아 연료전지의 상용화에 걸림돌이 될 뿐만 아니라 80 ℃ 이상이 되면 막의 탈수로 인해 수소 이온 전도도가 감소되어 셀 성능이 현저히 저하된다. 따라서 현재 가습 시스템을 이용하는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 경우 낮은 작동 온도로 인하여 전극의 활성이 저하되고 일산화탄소(CO)에 의한 피독성도 심각하다. 또한 막을 가습하기 위하여 물 처리(water management)를 위한 부가적인 시설이 필요하며 이러한 시설로 인해 연료전지의 효율이 저하되고, 단가가 높아지기 때문에 연료전지의 상용화에 장애 요인이 되고 있다.
저가습 및 고온에서 전해질 막의 전도성을 유지하기 위하여 수분과의 결합력이 우수한 유ㅇ무기 친수성 첨가제를 사용하는 방법이 시도되었다. 포스포텅스틱 산(PTA)와 같은 헤테로폴리산(heteropolyacid) 화합물의 이온 또는 쌍극자는 수소이온과 강하게 결합하며 고온에서의 수분 증발을 억제한다는 사실을 이용하여 문제를 해결하려는 시도가 있었다. 그러나, PTA는 수용성 물질로서 전지 작동 중에 발생하는 수분의 물질 전달(mass transport)에 의하여 전지 밖으로 추출되어 나오는 문제점이 있었다.
그 후에, 휘발성이 낮은 유기 용매를 사용하여 전해질 막 내의 양성자 수용체로서 물을 대체하기 위한 방안이 강구되었다. 그러나 물은 브뢴스테드 로우리의 염기(base)로서 유전상수가 크기 때문에 술폰기(-SO3H)를 쉽게 해리할 수 있는 특징이 있고 연료전지 반응의 부산물이므로 양이온 교환막을 사용하기 위하여는 물이 필수적인 것이어서 문제가 있다.
이러한 관점에서 작동온도가 100 ℃(물의 끊는점)보다 높아 가습 장치가 필요 없고, 전극의 활성 및 일산화탄소에 의한 피독성을 저하시킬 수 있는 새로운 형태의 고분자 전해질이 필요한 실정이다.
이에 본 발명자들은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 연구, 노력한 결과, 술폰화된 폴리이미드 매트릭스에 가소제를 첨가하여 다공성 고분자 막을 만들고, 상기 다공성 고분자 막의 공극에 물이 없어도 스스로 수소 이온을 만들어 낼 수 있는 물질인 산을 함침시켜 다공성 고분자 전해질 막을 제조하면 고온의 무수 상태에서도 수소 이온 전도도, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수하다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 술폰화된 폴리이미드와 산을 포함하는 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 다음 화학식 2로 표시되는 술폰화된 폴리이미드 및 산을 포함하는 다공성 고분자 전해질 조성물을 그 특징으로 한다.
Figure 112004060384470-pat00002
상기 화학식 2에서 30≤n≤100이고 30≤m≤100인 정수이다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 술폰화된 폴리이미드 매트릭스 및 산을 포함하는 다공성 고분자 전해질 막을 제조함으로써 고온의 무수 상태에서도 수소 이온 전도도, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수하여 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 전해질로 사용할 수 있는, 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 다공성 고분자 전해질 막은 다공성 고분자 막에 산을 함침시켜 제조하고, 상기 다공성 고분자 막은 술폰화된 폴리이미드 매트릭스에 가소제를 첨가하여 제조한다.
술폰화된 폴리이미드는 다음 반응식 1의 과정을 거쳐서 제조한다.
Figure 112004060384470-pat00003
폴리이미드(Polyimide)는 디안하이드라이드(dianhydride)와 디아민(diamine)을 1 : 1 (몰 비)로 반응시켜 제조할 수 있다. 우선 3 구 반응기를 질소 분위기로 만들고 용매인 크레졸에 디아민인 BDSA와 ODA를 첨가한 후 디아민의 용해도를 증가시키기 위해 트리에틸아민을 첨가한다. 완전히 용해된 후 NTDA와 촉매 역할을 하는 벤조익산(benzoic acid)을 같이 첨가한 후 80 ℃에서 6 시간 정도, 180 ℃에서 18 시간 정도 반응시킨 후 종결한다.
이 때 디안하이드라이드는 산에 대한 안정성을 고려하여 6각형 구조인 NTDA(1,4,5,8-나프탈렌 테트라카르복실릭 디안하이드라이드)를 사용하는 것이 바람직하나, 6FDA(4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴 디프탈릭 안하이드라이드), BTDA(벤조페논-3,3',4,4'-테트라카복실릭 디안하이드라이드), BPDA(비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드), PMDA(피로멜리틱 디안하이드라이드)도 가능하다. 디아민의 경우에는 술폰기가 있는 BDSA(4,4'-디아미노-비페닐 2,2'-디술포닉산)은 필수적으로 포함하여야 하고 술폰기가 없는 디아민은 ODA(옥시디아닐린), PDA(1,4 페닐렌 디아민) 등을 사용할 수 있다.
폴리이미드를 술폰화시키는 것은 수소이온 전도성이 우수한 산 용액의 함침 특성을 향상시키고 고분자 매트릭스로부터 산이 스며 나오는 현상을 장기간 억제하는 역할을 한다. 술폰화 정도는 합성 과정 전에 들어가는 디아민의 BDSA와 ODA의 몰 비를 조절하여 결정될 수 있다.
상기 술폰화된 폴리이미드에서 n : m은 90 ∼ 20 : 10 ∼ 80이 가능하고 n : m이 50 : 50 인 것이 바람직하다. 술폰화 정도가 상기 범위에 미치지 못하면 공극에 포함되는 산을 업테이크(uptake)할 수 있는 양이 감소하여 수소 이온 전도도가 감소하며 상기 범위를 초과하면 막의 기계적 안정성이 저하되어 문제가 될 수 있다.
상기 술폰화된 폴리이미드 매트릭스를 디메틸 포름아미드(DMF) 등의 용매에 녹이고 디메틸 프탈레이트(DMP) 등의 가소제를 가하여 다공성 고분자 막을 제조한다. 완전히 용해된 후, 유리판에 도포하고 1 시간 정도 건조시킨 후 가소제를 제거하기 위하여 메탄올에 하루 정도 함침시키고 진공 오븐에서 잔존 용매를 제거하기 위하여 이틀 동안 건조한다.
술폰화된 폴리이미드 매트릭스를 용해시키는 용매로는 DMF가 바람직하고, NMP(N-메틸-피롤리돈), DMSO(디메틸 술폭사이드), DMAC(디메틸 아세트아미드), 크레졸 등도 사용 가능하다.
가소제로는 DMP뿐만 아니라 DBP(디부틸 프탈레이트), DPP(디페닐 프탈레이트), TPP(트리페닐 프탈레이트), PEG(폴리에틸렌 글리콜) 올리고머도 가능하다.
가소제는 용도에 따라 술폰화된 폴리이미드 매트릭스 100 중량부에 대하여 10 ∼ 500 중량부, 바람직하게는 100 ∼ 400 중량부 첨가하는 것이 좋다. 가소제는 공극(pore)의 크기와 양에 직접적인 영향을 미치는데 고분자와의 친화성에 따라 공극의 크기가 결정되면 가소제의 양은 공극의 양에 영향을 미친다. 공극을 형성한 가소제는 나중에 제거된다.
다공성 고분자 막이 제조되면 산 용액에 함침시킨다. 상기 산으로는 물이 없이도 스스로 수소 이온을 만들 수 있는 것이 적합한데, 인산이 가장 좋으며 황산, 아세트산, 포름산, 질산 및 염산으로 이루어진 그룹에서 선택된 산의 경우에도 사용 가능하다.
산은 공극의 크기 및 술폰화 정도에 따라 함유량이 달라질 수 있으나 술폰화된 폴리이미드 매트릭스 100 중량부에 대하여 50 ∼ 400 중량부 포함되는 것이 좋다. 그 함량이 50 중량부 미만이면 수소 이온 전도도가 떨어지고 400중량부를 초과하면 막의 기계적 물성이 나빠진다. 예컨대, 상기 n : m 이 50 : 50인 술폰화된 폴리이미드 매트릭스를 DMP 400으로 다공화시키고 인산을 함침한 경우에는 인산이 300 중량부 정도 함유된다.
본 발명의 전해질 조성물은 특정한 방법으로 제조된 것에 한정되지 않으나 바람직한 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
1) 술폰화된 폴리이미드 매트릭스를 용매에 녹여 균일한 폴리이미드 용액을 제조하는 단계,
2) 상기 폴리이미드 용액에 가소제를 첨가하고 유리판에 도포하여 다공성 고분자 막을 제조하는 단계,
3) 상기 다공성 고분자 막을 메탄올에 함침시켜 가소제를 선택적으로 용해시키는 단계, 및
4) 가소제가 제거된 다공성 고분자 막을 산 용액에 함침시켜 공극에 산이 채워진 본 발명의 다공성 고분자 전해질 막을 제조하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 : 다공성 고분자 전해질 막의 제조
(1) 술폰화된 폴리이미드 합성
3 구 반응기를 질소 분위기로 만들고 용매인 크레졸에 BDSA와 ODA를 넣고 상기 BDSA와 ODA의 용해도를 증가시키기 위하여 트리에틸아민을 첨가하였다. 완전히 용해된 후 NTDA와 촉매 역할을 하는 벤조익산(benzoic acid)을 같이 첨가한 후 80 ℃에서 6 시간, 180 ℃에서 18 시간 반응시켰다. 제조된 화합물에서 n : m은 50 : 50 이었다.
(2) 다공성 고분자 막의 제조
상기와 같이 합성된 술폰화 폴리이미드 매트릭스를 디메틸 포름아미드(DMF) 에 녹이고 가소제인 디메틸 프탈레이트(DMP)를 200, 300 및 400 중량부 첨가하였다. 완전히 용해된 후 유리판에 도포하고 1시간 정도 건조시킨 후 가소제인 DMP를 제거하기 위하여 메탄올에 하루 동안 함침시킨 후 진공 오븐에서 잔존 용매를 제거하기 위하여 이틀 동안 건조 하였다.
(3) 다공성 고분자 전해질 막의 제조
상기 다공성 고분자 막(0.5 g)을 인산 용액 (30 ml)에 함침시켜 본 발명의 다공성 고분자 전해질 막을 제조하였다.
실험예 1 : 실시예의 다공성 전해질 막의 SEM 사진
실시예에서 가소제인 DMP를 200, 300 및 400 중량부 첨가하여 제조한 다공성 고분자 막의 단면 SEM 사진을 도 3에 나타내었다.
실험예 2 : 실시예의 수소이온 전도도의 측정
제조한 다공성 고분자 막을 인산 용액에 3일 동안 함침하였다. 인산이 함침된 고분자 전해질 막을 스테인레스스틸 전극을 이용하여 별도의 가습을 하지 않고 온도에 따른 전도도를 측정하였다. 전도도를 측정한 결과 다공성 막일수록 인산염의 함침량이 많아져 수소 이온 전도도가 증가하였다. 또한 가장 전도도가 좋은DMP 400인 경우 전도도가 7 × 10-3 S/cm로 측정되었고, 이는 나피온(1 × 10-2 S/cm)과 유사한 전도도를 나타내었다. 이온전도도의 결과는 도 4에 나타내었다.
상술한 바와 같이 본 발명의 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법은 술폰화된 폴리이미드 매트릭스 및 산을 포함하는 다공성 고분자 전해질 막을 제조함으로써 고온의 무수 상태에서도 수소 이온 전도도, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성이 우수하여 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 전해질로 사용할 수 있다.
본 발명의 다공성 고분자 전해질 막은 150 ℃에서 수소 이온 전도성이 0.007 S/cm로 측정되었다. 따라서 본 발명의 다공성 수소 이온 전도막은 고분자 전해 질 연료전지용 고분자 전해질 막의 재료로서 매우 유용하리라 기대된다.

Claims (9)

  1. 다음 화학식 2로 표시되는 술폰화된 폴리이미드 및 산을 포함하는 다공성 고분자 전해질 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112004060384470-pat00004
    상기 화학식 2에서 30≤n≤100이고 30≤m≤100인 정수이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 n : m은 90 ∼ 20 : 10 ∼ 80인 것을 특징으로 하는 다공성 고분자 전해질 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 n : m = 50 : 50인 것을 특징으로 하는 다공성 고분자 전해질 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 산은 술폰화된 폴리이미드 100 중량부에 대하여 50 ∼ 400 중량부 포함된 것을 특징으로 하는 다공성 고분자 전해질 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 산은 인산, 황산, 아세트산, 포름산, 질산 및 염산으로 이루어진 그룹에서 선택된 것임을 특징으로 하는 다공성 고분자 전해질 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중에서 선택된 어느 하나의 항의 다공성 고분자 전해질 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 전해질 막.
  7. 술폰화된 폴리이미드 매트릭스를 용매에 녹여 균일한 폴리이미드 용액을 제조하는 단계;
    상기 폴리이미드 용액에 가소제를 첨가하여 다공성 고분자 막을 제조하는 단계; 및
    상기 다공성 고분자 막을 산 용액에 함침시켜 다공성 고분자 전해질 막을 제조하는 단계
    를 포함하는 다공성 고분자 전해질 막의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 용매는 디메틸 포름아미드(DMF), N-메틸-피롤리돈(NMP), 디메틸 술폭사이드(DMSO), 디메틸 아세트아미드(DMAC) 또는 크레졸인 것을 특징으로 하는 다공성 고분자 전해질 막의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 가소제는 디메틸 프탈레이트(DMP), 디부틸 프탈레이트(DBP), 디페닐 프탈레이트(DPP) 트리페닐 프탈레이트(TPP) 또는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)인 것을 특징으로 하는 다공성 고분자 전해질 막의 제조방법.
KR1020040109807A 2004-12-21 2004-12-21 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법 KR100622722B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040109807A KR100622722B1 (ko) 2004-12-21 2004-12-21 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040109807A KR100622722B1 (ko) 2004-12-21 2004-12-21 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060071275A KR20060071275A (ko) 2006-06-26
KR100622722B1 true KR100622722B1 (ko) 2006-09-19

Family

ID=37164808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040109807A KR100622722B1 (ko) 2004-12-21 2004-12-21 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100622722B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101823822B1 (ko) 2017-04-13 2018-01-31 고려대학교 산학협력단 확장형 다공성 유기 고분자 기반 수소 이온 전도 소재 및 이의 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08180891A (ja) * 1994-10-27 1996-07-12 Tonen Corp 常温型燃料電池用薄膜電解質及び常温型燃料電池
JP2002367627A (ja) 2001-06-04 2002-12-20 Sumitomo Electric Ind Ltd スルホン化ポリイミド高分子電解質膜及びその製造方法
JP2003297393A (ja) 2002-03-29 2003-10-17 Asahi Glass Co Ltd 固体高分子型燃料電池用電解質膜及び膜電極接合体
KR20050062701A (ko) * 2003-12-22 2005-06-27 한학수 연료전지용 신소재 전해질막 제조

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08180891A (ja) * 1994-10-27 1996-07-12 Tonen Corp 常温型燃料電池用薄膜電解質及び常温型燃料電池
JP2002367627A (ja) 2001-06-04 2002-12-20 Sumitomo Electric Ind Ltd スルホン化ポリイミド高分子電解質膜及びその製造方法
JP2003297393A (ja) 2002-03-29 2003-10-17 Asahi Glass Co Ltd 固体高分子型燃料電池用電解質膜及び膜電極接合体
KR20050062701A (ko) * 2003-12-22 2005-06-27 한학수 연료전지용 신소재 전해질막 제조

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060071275A (ko) 2006-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fu et al. Synthesis and characterization of sulfonated polysulfone membranes for direct methanol fuel cells
JP4920889B2 (ja) 膜電極接合体、高分子膜、固体高分子形燃料電池、膜電極接合体の製造方法および固体高分子形燃料電池の製造方法
KR100634551B1 (ko) 이온전도성 가교 공중합체 및 이를 포함하는 연료전지
US8092952B2 (en) Polymer blend electrolyte membrane for use at high temperature and manufacturing method thereof
EP1901378A1 (en) Proton conducting polymer membrane, method for producing same, and fuel cell using same
US8569389B2 (en) Organic/inorganic hybrid composite proton exchange membrane
US7547748B2 (en) Polymer comprising terminal sulfonic acid group, and polymer electrolyte and fuel cell using the same
JP4435746B2 (ja) 燃料電池用電解質、膜電極接合体、および燃料電池用電解質の製造方法
CN100388552C (zh) 质子导电电解质薄膜、制造方法及其在燃料电池中的用途
CA2602240A1 (en) Crosslinked polymer electrolyte and method for producing same
US20090209668A1 (en) Reinforced composite membrane for polymer electrolyte fuel cell
KR100776911B1 (ko) 신규한 금속(ⅲ)-크롬-포스페이트 복합체 및 그것의 이용
US20040157131A1 (en) High temperature composite proton exchange membranes
KR100622722B1 (ko) 폴리이미드 계열의 다공성 고분자 전해질 조성물 및 이의 제조방법
KR100980997B1 (ko) 고온 연료전지용 고분자 전해질막 및 이를 포함하는고분자 전해질 연료전지
KR100589345B1 (ko) 술폰화 폴리벤즈이미다졸의 제조방법과 이로부터 제조된술폰화 폴리벤즈이미다졸 및 이를 포함하는 고분자 전해질막
KR100656019B1 (ko) 신규의 폴리이미드-폴리벤지이미다졸의 공중합체와, 이를이용한 고분자 전해질 막
KR101395040B1 (ko) 알킬 사슬 변성 술폰화 폴리에테르술폰 공중합체 및 그 제조 방법
KR101508325B1 (ko) 연료전지용 고분자 전해질막에 포함되는 화합물 및 이의 제조방법
US20220367893A1 (en) Durable membrane-electrode assembly with high ionic conductivity and method of manufacturing same
KR100668322B1 (ko) 프로톤 전도성 고체 고분자 전해질막 및 이를 채용한 연료전지
KR20090021829A (ko) 음이온 고정화 물질이 코팅된 무가습 고분자 전해질 막 및 이를 포함하는 연료전지
Jiang et al. High-Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells
KR20080085484A (ko) 보론계 화합물을 포함하는 고온 연료전지용 고분자 전해질및 이를 포함하는 고분자 전해질 연료전지
US20150010847A1 (en) Method for the production of a proton exchange membrane for a fuel cell by means of solvent-casting

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120831

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130830

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140901

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150831

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180829

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190827

Year of fee payment: 14