KR100843569B1 - Proton conductive composite triblock polymer electrolyte membrane and preparation method thereof - Google Patents

Proton conductive composite triblock polymer electrolyte membrane and preparation method thereof Download PDF

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KR100843569B1
KR100843569B1 KR1020070062612A KR20070062612A KR100843569B1 KR 100843569 B1 KR100843569 B1 KR 100843569B1 KR 1020070062612 A KR1020070062612 A KR 1020070062612A KR 20070062612 A KR20070062612 A KR 20070062612A KR 100843569 B1 KR100843569 B1 KR 100843569B1
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최진규
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Abstract

A proton conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane is provided to realize excellent thermal, mechanical and chemical stability, high ion conductivity, low methanol crossover, dehydration and gas permeability, and improved structural stability. A proton conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane comprises 40-90 wt% of a triblock copolymer having a hydrophobic block, hydrophilic block and ion conductive block and represented by the following formula 1, and 10-60 wt% of an inorganic ion conductor, based on the total polymer electrolyte membrane. In formula 1, R1 is H or CH3; R2 is C6H6, C6H5-CnH2n+1, CnH2n+1, O-CnH2n+1 or COO-CnH2n+1; R3 is OH, C6H5OH, COO(CH2)n-OH or CONH(CH2)n-OH; R4 is C6H5-SO3^-, (CH2)n-SO3^- or COO(CH2)n-SO3^- ; each n is an integer; each of x, y and z is 100-10,000; and b represents a block.

Description

수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막 및 그 제조방법{Proton Conductive Composite Triblock Polymer Electrolyte Membrane and Preparation Method Thereof}Proton Conductive Composite Triblock Polymer Electrolyte Membrane and Preparation Method Thereof}

도 1은 본 발명에 따른 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a flow chart showing a method for producing a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane according to the present invention.

본 발명은 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소수성 블록, 친수성 블록, 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록(triblock) 공중합체와 무기 이온 전도체와의 혼합에 의해 제조된 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane and a method of manufacturing the same, and more particularly, to mixing a triblock copolymer made of a hydrophobic block, a hydrophilic block, and an ion conductive block with an inorganic ion conductor. It relates to a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane prepared by the same and a method for producing the same.

현재까지 통상적으로 사용되고 있는 고분자 전해질막은 술폰산기(-SO3H)를 가진 퍼플루오로술폰산계의 이온교환막이며, 이 막의 화학구조는 하기 구조식 1과 같다. A polymer electrolyte membrane commonly used to date is a perfluorosulfonic acid-based ion exchange membrane having a sulfonic acid group (-SO 3 H), and the chemical structure of the membrane is represented by Structural Formula 1 below.

Figure 112007046190775-pat00006
Figure 112007046190775-pat00006

여기서, 상기 구조식 1의 x와 y의 비율은 20:1 내지 2:1이며, m = 0, 1, 또는 2, n = 1 내지 12의 정수이다. Herein, the ratio of x and y in Structural Formula 1 is 20: 1 to 2: 1, and m = 0, 1, or 2, n = 1 to 12.

이와 같은 구조식 1로 이루어진 이온교환막으로서는 듀퐁(Du Pont)사의 나피온(Nafion)막, 다우케미컬(Dow Chemical)사의 다우 케미컬막, 아사히글라스(Asahi Glass)사의 플레미온(Flemion)막, 아사히케미컬(Asahi Chemical)사의 아씨플렉스(Aciplex)막, 발라드(Ballard)사의 밤(Bam)막, 고어(Gore)사의 프리미어(Primea)막 등이 주로 사용되고 있다. Such ion exchange membranes having Structural Formula 1 include a Nafion membrane from Du Pont, a Dow Chemical membrane from Dow Chemical, a Flemion membrane from Asahi Glass, and Asahi Chemical. Asahi Chemical's Aciplex membrane, Ballard's Bam membrane, Gore's Premier membrane and the like are mainly used.

전술한 과불소화술폰산 계열의 전해질막들은 높은 이온전도도 및 우수한 기계적, 화학적 안정성으로 인해 좋은 평가를 받고 있지만, 가격이 높고, 100℃ 이상의 온도에서 급격한 수소이온 전도도가 감소하며, 높은 메탄올 크로스오버 등의 문제점이 있다. The electrolyte membranes of the above-mentioned perfluorinated sulfonic acid series are well received for their high ionic conductivity and excellent mechanical and chemical stability, but they are high in price, rapidly decrease in hydrogen ion conductivity at temperatures above 100 ° C, and high methanol crossover. There is a problem.

따라서 현재 시장에서는 전해질막, 특정적으로 고분자 전해질 연료전지에 사용되는 전해질막으로서 제조공정이 간단하여 가격이 저렴하고, 높은 수소이온 전도도를 유지하며, 기계적 및 화학적 특성이 우수한 전해질막을 요구하고 있다.Therefore, the current market demands an electrolyte membrane, particularly an electrolyte membrane used in a polymer electrolyte fuel cell, in which a manufacturing process is simple, low cost, high hydrogen ion conductivity, and an electrolyte membrane having excellent mechanical and chemical properties.

한편, 통상적인 고분자 전해질막을 제조하는 방법으로는 벤젠 그룹을 포함하고 있는 고분자에 술폰화 반응을 통하여 술폰산 그룹을 도입하는 방법이 있는바, 이는 술폰산 그룹의 산도가 일반적으로 나피온의 플루오로술폰산 그룹보다 훨씬 낮기 때문에 극히 높은 술폰화도에 도달하여야만 만족할 만할 전해질막의 전도도를 얻을 수 있다. 그러나 술폰화도가 매우 높을 경우, 고분자막의 기계적 강도 및 용해도가 좋지 않다는 문제점이 있다.On the other hand, a conventional method for producing a polymer electrolyte membrane is a method of introducing a sulfonic acid group through a sulfonation reaction to a polymer containing a benzene group, which is the acidity of the sulfonic acid group is generally a fluorosulfonic acid group of Nafion Since it is much lower, it is necessary to reach an extremely high sulfonation degree to obtain satisfactory conductivity of the electrolyte membrane. However, when the sulfonation degree is very high, there is a problem that the mechanical strength and solubility of the polymer membrane is not good.

이에, 고분자 전해질막의 기계적 강도를 유지함과 동시에 높은 이온전도도를 얻기 위한 방법으로써 국제특허출원공개 WO 2004/042839호에는 블록 공중합체로 이루어진 이온 및 비이온 폴리머가 개시되어 있고, 대한민국특허공개 2003-0038232호에는 가교반응을 일으킬 수 있는 구조단위와 이온 전도성기에 의해 치환된 구조단위를 포함하는 공중합체가 서로 가교된 필름 형태의 이온 교환막이 개시되어 있다.Accordingly, as a method for obtaining high ionic conductivity while maintaining the mechanical strength of the polymer electrolyte membrane, International Patent Application Publication No. WO 2004/042839 discloses ionic and nonionic polymers composed of block copolymers, and Korean Patent Publication No. 2003-0038232. No. discloses an ion exchange membrane in the form of a film in which a copolymer comprising a structural unit capable of causing a crosslinking reaction and a structural unit substituted by an ion conductive group is crosslinked with each other.

특히, 상기 대한민국특허공개 2003-0038232호에 따른 이온 교환막은 가교반응을 일으킬 수 있는 구조단위와 이온 전도성기에 의해 치환된 구조단위를 포함하는 공중합체가 서로 가교된 형태의 이온 교환막, 즉 전해질막을 구성함으로써, 수소이온의 전도도가 수분 및 메탄올의 영향을 적게 받고, 메탄올 크로스오버를 해결할 수 있어 연료전지를 포함한 다양한 전기화학적 장치에 이용될 수 있었다. In particular, the ion exchange membrane according to the Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0038232 constitutes an ion exchange membrane, that is, an electrolyte membrane in which a copolymer including a structural unit capable of causing a crosslinking reaction and a structural unit substituted by an ion conductive group is crosslinked with each other. By doing so, the conductivity of hydrogen ions is less affected by moisture and methanol, and the methanol crossover can be solved, which can be used in various electrochemical devices including fuel cells.

한편, 최근 들어 고분자 전해질막의 메탄올 크로스오버 문제를 해결하고, 가습효과 및 기계적 강도를 향상시키기 위해 무기 이온 전도체를 이용한 고분자 전해질막에 관한 연구가 진행되고 있는바, 대한민국특허공개 제2003-0032321호에는 120℃ 이상의 고온에서도 우수한 이온전도성을 갖는 연료전지용 고분자 전해질막으로서 인텅스텐산(P2O5·24WO3·H2O, phosphotungstic acid)을 사용하는 방법이 개시되어 있다.On the other hand, in order to solve the methanol crossover problem of the polymer electrolyte membrane and to improve the humidification effect and the mechanical strength, a study on the polymer electrolyte membrane using an inorganic ion conductor has recently been conducted, and Korean Patent Publication No. 2003-0032321 A method of using phosphotungstic acid (P 2 O 5 · 24 WO 3 · H 2 O, phosphotungstic acid) as a polymer electrolyte membrane for fuel cells having excellent ion conductivity even at a high temperature of 120 ° C. or higher is disclosed.

여기서, 상기 인텅스텐산은 상온에서 수소이온 전도도가 0.12S/cm 이상의 수용성 입자로 저가습 조건에서 저항 증가가 발생하는 퍼플루오로설폰산계 전해질 막 내에 첨가할 경우 전해질의 보수성을 향상시켜 무가습 조건에서 고분자 전해질 연료전지의 구동시 출력을 증가시킬 수 있는바, 이러한 첨가제로서 인텅스텐산 이외에도 규소텅스텐산(silicotungstic acid) 및 인몰리브덴산(phosphormolybdic acid) 등의 헤테로폴리산 산을 사용할 수 있다.Here, the phosphorus tungstic acid is a water-soluble particle having a hydrogen ion conductivity of 0.12 S / cm or more at room temperature, and when added to a perfluorosulfonic acid electrolyte membrane in which resistance increase occurs at low humidity conditions, the water retention property of the electrolyte is improved to increase the moisture retention. The output of the polymer electrolyte fuel cell may be increased, and in addition to phosphorus tungstic acid, heteropolyacids such as silicon tungstic acid and phosphormolybdic acid may be used as the additive.

그러나 이러한 헤테로폴리산 산 화합물들은 수용성이 매우 높아 연료전지의 작동시 발생하는 수분에 의해 용해됨으로써 고분자 전해질막 내에 미세 기공이 형성어 전해질막의 메탄올 크로스오버 현상을 오히려 심화시키는 문제점이 발생할 수 있다.However, these heteropolyacid compounds are highly water soluble and are dissolved by moisture generated during operation of the fuel cell, so that fine pores are formed in the polymer electrolyte membrane, thereby causing a problem of intensifying the methanol crossover phenomenon of the electrolyte membrane.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 열적, 기계적, 화학적 안정성을 갖고, 높은 이온 전도성, 낮은 연료(예를 들어 메탄올) 투과도, 낮은 탈수 효과, 낮은 기체 투과도를 가지며, 전기 전도도가 실질적으로 없고, 구조적 안정성을 갖고 있으며 건조하거나 팽창되었을 때에도 쉽게 부서지지 않는 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막 및 그 제조방법을 제공하는 데 기술적 과제가 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and has thermal, mechanical and chemical stability, high ion conductivity, low fuel (eg methanol) permeability, low dehydration effect, low gas permeability, and electrical conductivity There is a technical problem to provide a polymer electrolyte membrane, preferably a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, which is substantially free, has structural stability, and is not easily broken even when dried or expanded.

또한, 본 발명은 메탄올을 연료로 사용하는 연료전지인 DMFC(Direct Methanol Fuel Cell)에서도 사용할 수 있는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 제공한다.The present invention also provides a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane that can be used in DMFC (Direct Methanol Fuel Cell), which is a fuel cell using methanol as a fuel.

또한, 본 발명은 고분자 전해질막을 제조하기 위한 기존의 다단계 합성공정을 단일제조공정으로 전환하여 생산비용을 감소시키고, 제조시간을 단축시킴으로써 PEMFC(polymer electrolyte membrane fuel cell) 또는 DMFC 등의 연료전지를 상업화하는데 기여할 수 있는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막 및 그 제조방법을 제공하는데 기술적 과제가 있다.In addition, the present invention converts the existing multi-stage synthesis process for producing a polymer electrolyte membrane into a single manufacturing process to reduce the production cost, shorten the manufacturing time to commercialize fuel cells such as PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell) or DMFC There is a technical problem to provide a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane and a method for producing the same that can contribute to.

한 가지 관점에서, 본 발명은 전체 고분자 전해질막 중량 기준으로 다음 화학식 1로 표현되는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록을 포함하는 트리블록 공중합체 40 내지 90중량% 및 무기 이온 전도체 10 내지 60중량%를 포함하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 제공한다.In one aspect, the present invention is 40 to 90% by weight of the triblock copolymer comprising a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block represented by the formula 1 based on the total weight of the polymer electrolyte membrane and 10 to 60% by weight of the inorganic ion conductor It provides a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane containing%.

Figure 112007046190775-pat00007
------ (화학식 1)
Figure 112007046190775-pat00007
------ (Formula 1)

여기서, R1은 H 또는 CH3이고; R2

Figure 112007046190775-pat00008
,
Figure 112007046190775-pat00009
, CnH2n+1, O-CnH2n+1, COO-CnH2n+1이고; R3은 OH,
Figure 112007046190775-pat00010
, COO(CH2)n-OH, CONH(CH2)n-OH이고; R4
Figure 112007046190775-pat00011
, (CH2)n-SO3 -, COO(CH2)n-SO3 - 이고(상기 모든 n은 정수임); x, y 및 z는 각각 100 내지 10,000이고; b는 블록이다.Wherein R 1 is H or CH 3 ; R 2 is
Figure 112007046190775-pat00008
,
Figure 112007046190775-pat00009
, C n H 2n + 1 , OC n H 2n + 1 , COO-C n H 2n + 1 ; R 3 is OH,
Figure 112007046190775-pat00010
, COO (CH 2 ) n -OH, CONH (CH 2 ) n -OH; R 4 is
Figure 112007046190775-pat00011
, (CH 2) n -SO 3 -, COO (CH 2) n -SO 3 - , and (wherein n is any integer); x, y and z are each 100 to 10,000; b is a block.

이때, 상기 b는 블록으로서, 블록 공중합체를 나타내는 기호이다.In this case, b is a symbol representing a block copolymer.

또한, 상기 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 분자량은 10,000 내지 1,000,000Da이다.In addition, the molecular weight of the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane is 10,000 to 1,000,000 Da.

다른 관점에서, 본 발명은 상기 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 포함하는 연료전지를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a fuel cell including the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane.

또 다른 관점에서, 본 발명은 ⅰ) 소수성 단량체를 중합시켜 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30중량%의 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체로 이루어진 소수성 단일 고분자를 제조하는 단계; ⅱ) 상기 단계 ⅰ)의 소수성 단일 고분자와 친수성 단량체를 중합시켜 제조한 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30중량%의 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 혼합시켜 소수성 -친수성 디블록 공중합체를 제조하는 단계; ⅲ) 상기 단계ⅱ)의 소수성-친수성 디블록 공중합체와 이온 전도성 단량체를 중합시켜 제조한 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 40 내지 80중량%의 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 혼합시켜 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체를 제조하는 단계; ⅳ) 전체 고분자 전해질막 중량 기준으로 상기 단계 ⅲ)의 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체 40 내지 90중량% 및 무기 이온 전도체 10 내지 60중량%를 전체 고분자 전해질막 중량대비 1 내지 20중량%의 용매와 혼합시켜 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체 용액을 제조하는 단계; 및 ⅴ) 상기 단계 ⅵ)의 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체 용액을 전해질막 형태로 성형하는 용액 캐스팅 단계; ⅵ) 상기 단계 ⅴ)가 종료된 후 20 내지 150℃의 온도로 6 내지 48시간 동안 건조시켜 용매를 제거하는 용매 건조단계를 포함하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for preparing a hydrophobic monopolymer, comprising: i) polymerizing a hydrophobic monomer to prepare a hydrophobic homopolymer composed of a polymer polymer containing 10 to 30 wt% of hydrophobic groups based on the total triblock copolymer weight; Ii) a hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer is prepared by mixing a polymer polymer comprising 10 to 30% by weight of hydrophilic groups based on the total weight of the triblock copolymer prepared by polymerizing the hydrophobic single polymer and the hydrophilic monomer of step iii). Manufacturing step; Iii) hydrophobicity by mixing a hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer of step ii) with a polymer polymer containing 40 to 80% by weight of an ion conductive group based on the total triblock copolymer weight prepared by polymerizing an ion conductive monomer. Preparing a hydrophilic-ion conductive triblock copolymer; Iii) 40 to 90% by weight of the hydrophobic-hydrophilic-ion conductive triblock copolymer and 10 to 60% by weight of the inorganic ion conductor based on the total weight of the polymer electrolyte membrane, based on the total weight of the polymer electrolyte membrane. Mixing with a solvent to prepare a triblock copolymer and an inorganic ion conductor solution; And iii) a solution casting step of molding the triblock copolymer and inorganic ion conductor solution of step iv) into an electrolyte membrane form. Iii) providing a method for producing a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane comprising a solvent drying step of removing the solvent by drying at a temperature of 20 to 150 ℃ for 6 to 48 hours after the step iii) is completed.

본 발명에 따른 고분자 전해질막은 연료전지의 발전부를 구성하는 연료전지 셀의 내부에서 음극(연료극)과 양극(공기극) 사이에 존재하는 부재료로서, 음극 측의 수소 가스는 통과하지 못하고, 프로톤(이온화한 수소)만을 음극 측에서 양극 측을 향하여 전도시키는 기능을 담당하는 것으로서, 본 발명에서는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체를 의미한다.The polymer electrolyte membrane according to the present invention is a member material existing between the negative electrode (fuel electrode) and the positive electrode (air electrode) inside the fuel cell constituting the power generation unit of the fuel cell, and hydrogen gas on the negative electrode side does not pass, and the proton (ionized) Only hydrogen) is responsible for conducting from the negative electrode side toward the positive electrode side, and means a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer in the present invention.

특히, 본 발명에 따른 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막은 열적, 기계적 및 화학적 안정성을 갖고, 높은 이온 전도성, 낮은 연료(예를 들면 메탄올) 투과도, 낮은 탈수 효과 및 기체 투과도를 갖고, 전기 전도도가 실질적으 로 없으며(10-12 S/cm 이하), 구조적으로 안정성을 갖고 있고, 건조하거나 팽창되었을 때에도 쉽게 파괴되지 않는다.In particular, the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane according to the present invention has thermal, mechanical and chemical stability, has high ion conductivity, low fuel (eg methanol) permeability, low dehydration effect and gas permeability, and electrical conductivity Is substantially (10 -12 S / cm or less), structurally stable and does not break easily when dried or expanded.

여기서, 연료전지는 연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 것으로서, 이러한 목적으로 사용되는 당업계의 통상적인 연료전지라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 PEMF(polymer electrolyte membrane fuel cell)이나 DMFC(Direct Methanol Fuel Cell) 등의 연료전지를 의미한다.Here, the fuel cell converts chemical energy generated by the oxidation of the fuel directly into electrical energy, and is not particularly limited as long as it is a conventional fuel cell in the art used for this purpose, but preferably PEMF (polymer electrolyte membrane fuel) cell) or DMFC (Direct Methanol Fuel Cell).

더 나아가, 본 발명에 따른 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막은 필요에 따라 전기분해, 전기 투석, 확산 투석, 압 투석, 클로로-알카리 분리막 및/또는 배터리와 같이 전해질막을 필요로 하는 전기/화학적인 장치에 사용될 수도 있다.Furthermore, the hydrogen-ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane according to the present invention can be electro / chemically required for electrolyte membranes such as electrolysis, electrodialysis, diffusion dialysis, pressure dialysis, chloro-alkali separators and / or batteries. It can also be used for phosphorus devices.

한편, 본 발명에 따른 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막은 상기 화학식 1로 표현되는 트리블록 공중합체, 바람직하게는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체와 무기 이온 전도체와 혼합하여 제조될 수 있는바, 바람직하게는 트리블록 공중합체, 예를 들면 소수성 블록, 친수성 블록, 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체를 제조하는 단계와 상기 제조된 트리블록 공중합체와 무기 이온 전도체를 서로 혼합하여 전해질막을 제조하는 단계로 분류할 수 있다.On the other hand, the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane according to the present invention is a triblock copolymer represented by the formula (1), preferably a triblock copolymer consisting of a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block and an inorganic ion conductor and It can be prepared by mixing, preferably the step of preparing a triblock copolymer, for example a triblock copolymer consisting of a hydrophobic block, a hydrophilic block, an ion conductive block and the prepared triblock copolymer and an inorganic ion conductor May be classified into a step of preparing an electrolyte membrane by mixing with each other.

여기서, 전술한 트리블록 공중합체, 바람직하게는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체를 제조하는 방법은, 트리블록 공중합체를 제조하는 당업계의 통상적인 방법이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 제어된 자유 라디칼 중합반응(controlled free radical polymerization)을 통하여 원하지 않는 단일 중합체 및 사슬 분해 생성물과 같은 물질을 제거하면서 균일한 분자량을 갖는 고분자 제조반응을 포함한다. Here, the method for producing a triblock copolymer, preferably a triblock copolymer composed of a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block, is particularly limited as long as it is a conventional method in the art for producing a triblock copolymer. Although not preferably, it comprises a polymer production reaction having a uniform molecular weight, while removing substances such as undesired homopolymers and chain breakdown products, preferably through controlled free radical polymerization.

이때, 상기 제어된 자유 라디칼 중합반응은 당업계의 통상적인 제어된 자유 라디칼 중합반응이라면 어떤 중합반응이라도 무방하지만, 바람직하게는 원자 전달 라디칼 중합법(atomic transfer radical polymerization, ATRP), 니트록시드 전달 중합법(nitroxide-mediated polymerization, NMP), 가역첨가-분열 사슬전달법(reversible addition-fragmentation chain transfer, RAFT), 음이온 중합법(anionic polymerization) 또는 양이온 중합법(cationic polymerization) 등을 사용하는 것이 좋다. At this time, the controlled free radical polymerization reaction may be any polymerization reaction that is conventionally controlled free radical polymerization reaction in the art, but preferably, atomic transfer radical polymerization (ATRP), nitroxide transfer Nitride-mediated polymerization (NMP), reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT), anionic polymerization or cationic polymerization are recommended. .

한편, 본 발명에 따른 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체는 본 발명의 용이한 설명을 위하여 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체로 지칭될 수도 있다.Meanwhile, the triblock copolymer composed of the hydrophobic block, the hydrophilic block and the ion conductive block according to the present invention may be referred to as a hydrophobic-hydrophilic-ion conductive triblock copolymer for easy explanation of the present invention.

이에, 본원 발명에 따른 트리블록 공중합체, 바람직하게는 상기 화학식 1로 표현되는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체의 제조방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Thus, the triblock copolymer according to the present invention, preferably a method for producing a triblock copolymer consisting of a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block represented by the formula (1) will be described in more detail.

먼저, ⅰ) 소수성 단량체를 중합시켜 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30중량%의 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체로 이루어진 소수성 단일 고분자를 제조하는 단계; First, iii) polymerizing the hydrophobic monomer to prepare a hydrophobic homopolymer composed of a polymer polymer containing 10 to 30% by weight of hydrophobic groups based on the total triblock copolymer weight;

ⅱ) 상기 단계 ⅰ)의 소수성 단일 고분자와 친수성 단량체를 중합시켜 제조한 전체 고분자 전해질막 중량 기준으로 10 내지 30중량%의 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 혼합시켜 소수성-친수성 디블록 공중합체를 제조하는 단계;Ii) preparing a hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer by mixing a polymer polymer containing 10 to 30% by weight of hydrophilic groups based on the total weight of the polymer electrolyte membrane prepared by polymerizing the hydrophobic single polymer and the hydrophilic monomer of step iii). Doing;

ⅲ) 상기 단계 ⅱ)의 소수성-친수성 디블록 공중합체와 이온 전도성 단량체를 중합시켜 제조한 전체 고분자 전해질막 중량 기준으로 40 내지 80중량%의 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 혼합시켜 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체를 제조하는 단계로 구성된다.Iii) hydrophobic-hydrophilic by mixing a hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer of step ii) with a polymer polymer containing 40 to 80% by weight of ion conductive groups based on the total polymer electrolyte membrane weight prepared by polymerizing the ion conductive monomer -Preparing an ion conductive triblock copolymer.

여기서, 상기 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체는 본원 발명에 따른 트리블록 공중합체, 바람직하게는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체의 소수성 블록을 제공하기 위한 것으로서, 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 소수성 블록을 형성시키기 위한 단량체, 즉 소수성 단량체, 예를 들면

Figure 112007046190775-pat00012
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Figure 112007046190775-pat00013
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Figure 112007046190775-pat00014
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Figure 112007046190775-pat00016
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Figure 112007046190775-pat00018
등으로부터 중합된 고분자를 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 소수성 단량체의 R은 CnH2n+1(여기서, n은 정수임) 또는
Figure 112007046190775-pat00019
이다.Here, the polymer containing the hydrophobic group is to provide a hydrophobic block of the triblock copolymer according to the present invention, preferably a triblock copolymer consisting of a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block, Any polymer may be used as long as it is a polymer containing, but is preferably a monomer for forming a hydrophobic block, that is, a hydrophobic monomer, for example
Figure 112007046190775-pat00012
,
Figure 112007046190775-pat00013
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Figure 112007046190775-pat00014
,
Figure 112007046190775-pat00015
,
Figure 112007046190775-pat00016
,
Figure 112007046190775-pat00017
,
Figure 112007046190775-pat00018
It is preferable to use a polymer polymerized from the like. Wherein R in the hydrophobic monomer is C n H 2n + 1 (where n is an integer) or
Figure 112007046190775-pat00019
to be.

또한, 전술한 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체로서 사용 가능한 대표적인 물질로는 폴리스티렌, 폴리알킬스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐에테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 공중합체를 사용하는 것이 좋으며, 그 사용량은 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30중량%를 사용하는 것이 좋다.In addition, representative materials that can be used as the polymer containing the hydrophobic group described above include polystyrene, polyalkylstyrene, polymethacrylate, polyacrylate, polyisoprene, polybutadiene, polyacrylamide, polyvinyl ether or mixtures thereof. It is preferable to use a copolymer including the amount thereof, and the amount of use may be 10 to 30% by weight based on the total weight of the triblock copolymer.

본 발명에 따른 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체는 본원 발명에 따른 트리블록 공중합체, 바람직하게는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체의 친수성 블록을 제공하기 위한 것으로서, 무기 이온 전도체와의 상호작용을 할 수 있는 고분자 중합체, 바람직하게는 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 친수성 블록을 형성시키기 위한 단량체, 즉 친수성 단량체, 예를 들면

Figure 112007046190775-pat00020
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Figure 112007046190775-pat00021
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Figure 112007046190775-pat00022
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Figure 112007046190775-pat00024
등으로부터 중합된 고분자를 사용하는 것이 좋다.The polymer comprising a hydrophilic group according to the present invention is to provide a hydrophilic block of a triblock copolymer according to the present invention, preferably a triblock copolymer composed of a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block. Any polymer may be used as long as it is a polymer polymer capable of interacting with a conductor, preferably a polymer polymer including a hydrophilic group, but preferably a monomer for forming a hydrophilic block, that is, a hydrophilic monomer, for example
Figure 112007046190775-pat00020
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Figure 112007046190775-pat00021
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Figure 112007046190775-pat00022
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Figure 112007046190775-pat00023
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Figure 112007046190775-pat00024
It is preferable to use a polymer polymerized from the like.

또한, 전술한 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체로서 사용 가능한 대표적인 물질로는 폴리히드록시 메타크릴레이트, 폴리히드록시 아크릴레이트, 폴리히드록시 메타크릴아미드, 폴리히드록시 아크릴아미드, 폴리비닐페놀, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 또는 이들의 혼합물을 포함하는 공중합체 를 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30 중량%를 사용하는 것이 좋다. Representative materials that can be used as the polymer containing the hydrophilic group described above include polyhydroxy methacrylate, polyhydroxy acrylate, polyhydroxy methacrylamide, polyhydroxy acrylamide, polyvinylphenol, polyvinyl It is preferable to use a copolymer comprising alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol or mixtures thereof, and the amount of the copolymer is preferably 10 to 30% by weight based on the total triblock copolymer weight.

본 발명에 따른 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체는 본원 발명에 따른 트리블록 공중합체, 바람직하게는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체의 이온 전도성 블록을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위하여 당업계의 통상적인 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 특정적으로 술폰산 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 사용하는 것이 좋고, 추천하기로는 폴리스티렌 술포닉산(styrene sulfonic acid), 폴리메틸 프로펜 술포닉산(methyl propene sulfonic acid), 폴리술포프로필 메타크릴레이트(sulfopropyl methacrylate), 폴리술포에틸 메타크릴레이트(sulfoethyl methacrylate), 폴리술포부틸 메타크릴레이트(sulfobutyl methacrylate), 폴리술포프로필 아크릴레이트(sulfopropyl acrylate), 폴리술포에틸 아크릴레이트(sulfoethyl acrylate), 폴리술포부틸 아크릴레이트(sulfobutyl acrylate) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 공중합체를 사용하는 것이 좋으며, 그 사용량은 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 40 내지 80 중량%를 사용하는 것이 좋다. The polymer comprising an ion conductive group according to the present invention is to provide an ion conductive block of a triblock copolymer according to the present invention, preferably a triblock copolymer consisting of a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block, For this purpose, any polymer polymer containing a conventional ion conductive group in the art may be used, but a polymer polymer including a sulfonic acid group may be specifically used, and polystyrene sulfonic acid (styrene) is recommended. sulfonic acid, polymethyl propene sulfonic acid, polysulfopropyl methacrylate, polysulfoethyl methacrylate, polysulfobutyl methacrylate, Polysulfopropyl acrylate ate), polysulfoethyl acrylate (sulfoethyl acrylate), polysulfobutyl acrylate (sulfobutyl acrylate) or a mixture thereof is preferably used, the amount of the use is 40 to 40 based on the total triblock copolymer weight It is recommended to use 80% by weight.

이때, 상기 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체는 이온 전도성 블록을 형성시키기 위한 단량체, 즉 이온 전도성 단량체, 예를 들면

Figure 112007046190775-pat00025
,
Figure 112007046190775-pat00026
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Figure 112007046190775-pat00027
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Figure 112007046190775-pat00028
등으로부터 중합되어 제조되는 것이 좋다.At this time, the polymer containing the ion conductive group is a monomer for forming an ion conductive block, that is, an ion conductive monomer, for example
Figure 112007046190775-pat00025
,
Figure 112007046190775-pat00026
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Figure 112007046190775-pat00027
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Figure 112007046190775-pat00028
It is good to superpose | polymerize and manufacture from etc.

한편, 본 발명에 따른 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체는 최종적으로 제조되는 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막, 보다 바람직하게는 연료전지용 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 수소이온 전도성과 기계적 물성을 향상시키기 위해 무기 이온 전도체와 혼합시켜 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체 용액을 제조한 뒤 이를 용액 캐스팅하고, 용매 건조시켜 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 제조한다.On the other hand, the hydrophobic-hydrophilic-ion conductive triblock copolymer according to the present invention is a polymer electrolyte membrane finally prepared, preferably a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, more preferably a hydrogen ion conductive composite tree for fuel cells In order to improve the hydrogen ion conductivity and mechanical properties of the block copolymer electrolyte membrane, a triblock copolymer and an inorganic ion conductor solution are prepared by mixing with an inorganic ion conductor to prepare a solution of the triblock copolymer and an inorganic ion conductor, followed by solution casting and solvent drying to obtain a polymer electrolyte membrane, preferably hydrogen. An ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane is prepared.

이때, 상기 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막은 전체 고분자 전해질막 중량 기준으로 상기 화학식 1로 표현되는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록을 포함하는 트리블록 공중합체 40 내지 90중량% 및 무기 이온 전도체 10 내지 60중량%를 포함한다.In this case, the polymer electrolyte membrane, preferably a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane is a triblock copolymer 40 including a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block represented by the formula (1) based on the weight of the entire polymer electrolyte membrane To 90% by weight and 10 to 60% by weight inorganic ion conductor.

여기서, 상기 무기 이온 전도체는 최종적으로 제조되는 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 수소이온 전도성 및 기계적 강도를 향상시키고, 고온에서의 열적 특성 및 보습효과를 증가시킬 수 있는 무기 이온 전도체라면 어떠한 무기물, 바람직하게는 무기 이온 전도체를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 인텅스텐산(phosphotungstic acid), 규소텅스텐 산(silicotungstic acid), 지르코늄 하이드로겐 포스페이트(zirconium hydrogen phosphate) 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막 중량 기준으로 10 내지 60중량%를 사용하는 것이 좋다.Here, the inorganic ion conductor may improve the hydrogen ion conductivity and mechanical strength of the finally prepared polymer electrolyte membrane, preferably the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, and increase the thermal properties and moisturizing effects at high temperatures. Any inorganic, preferably inorganic, ion ionic conductor may be used, but preferably phosphotungstic acid, silicon tungsten acid, zirconium hydrogen phosphate, or It is preferable to use a mixture thereof, and the amount of the mixture is preferably 10 to 60% by weight based on the weight of the entire polymer electrolyte membrane, preferably the hydrogen-ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane.

또한, 상기 무기 이온 전도체는 친수성 블록 및 이온 전도성 블록과의 상호작용, 예를 들면 수소결합(hydrogen bonding), 이온결합(ionic bond), 쌍극자 상호작용(dipole-dipole interaction) 등의 2차 결합을 갖는다.In addition, the inorganic ion conductor may interact with the hydrophilic block and the ion conductive block, for example, secondary bonds such as hydrogen bonding, ionic bond, and dipole-dipole interaction. Have

본 발명에 따른 용액 캐스팅은 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 제조하기 위한 당업계의 통상적인 용액 캐스팅 방법이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 용매 건조는 용액 캐스팅에 의해 성형된 트리블록 공중합체 및 무기 이온 전도체 용액을 건조시켜 용매를 제거하는 당업계의 통상적인 방법이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 건조온도는 20 내지 150℃ 것이 좋다.The solution casting according to the present invention may be any conventional solution casting method in the art for preparing a polymer electrolyte membrane, preferably a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, and solvent drying may be used for solution casting. Although it does not specifically limit if it is a conventional method in the art which removes a solvent by drying the triblock copolymer and inorganic ion conductor solution shape | molded by the preferable thing, Preferably a preferable drying temperature is 20-150 degreeC.

본 발명에 따른 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막은 미세 상분리된(microphase separated) 구조를 나타내고 있으며, 통상의 고분자 전해질막 보다 좋은 기계적, 화학적, 열적 특성 및 이온 전도도를 나타낸다.The polymer electrolyte membrane according to the present invention, preferably the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane exhibits a microphase separated structure, and exhibits better mechanical, chemical, thermal properties and ionic conductivity than conventional polymer electrolyte membranes. Indicates.

또한, 본 발명에 따른 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 두께가 너무 얇으면 고분자 전해질막의 강도가 과도하게 저하되고, 두께가 너무 두꺼우면 연 료전지의 내부저항이 과도하게 증가할 수 있는바, 이러한 점을 고려하여 상기 고분자 전해질막의 두께는 30 내지 200㎛ 정도로 할 수 있다.In addition, the thickness of the polymer electrolyte membrane, preferably the hydrogen-ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, according to the present invention is not particularly limited, but if the thickness is too thin, the strength of the polymer electrolyte membrane is excessively lowered and the thickness is too thick. The internal resistance of the surface fuel cell may be excessively increased. In view of this, the thickness of the polymer electrolyte membrane may be about 30 to 200 μm.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following description is only for illustrating the present invention in detail and is not limited to the scope of the present invention by the following description.

도 1은 본 발명에 따른 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 제조방법을 나타내는 흐름도로서 함께 설명한다.1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 제조방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.As illustrated in FIG. 1, a method of preparing a polymer electrolyte membrane, preferably a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, according to the present invention will be described in more detail.

먼저, ⅰ) 소수성 단량체를 중합시켜 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30중량%의 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체로 이루어진 소수성 단일 고분자를 제조하는 단계; First, iii) polymerizing the hydrophobic monomer to prepare a hydrophobic homopolymer composed of a polymer polymer containing 10 to 30% by weight of hydrophobic groups based on the total triblock copolymer weight;

ⅱ) 상기 단계 ⅰ)의 소수성 단일 고분자와 친수성 단량체를 중합시켜 제조한 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30중량%의 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 혼합시켜 소수성-친수성 디블록 공중합체를 제조하는 단계;Ii) A hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer is prepared by mixing a polymer polymer comprising 10 to 30% by weight of hydrophilic groups based on the total weight of the triblock copolymer prepared by polymerizing the hydrophobic single polymer and the hydrophilic monomer of step iii). Manufacturing step;

ⅲ) 상기 단계ⅱ)의 소수성-친수성 디블록 공중합체와 이온 전도성 단량체를 중합시켜 제조한 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 40 내지 80중량%의 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 혼합시켜 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체를 제조하는 단계;Iii) hydrophobicity by mixing a hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer of step ii) with a polymer polymer containing 40 to 80% by weight of an ion conductive group based on the total triblock copolymer weight prepared by polymerizing an ion conductive monomer. Preparing a hydrophilic-ion conductive triblock copolymer;

ⅳ) 전체 고분자 전해질막 중량 기준으로 상기 단계 ⅲ)의 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체 40 내지 90중량% 및 무기 이온 전도체 10 내지 60중량%를 전체 고분자 전해질막 중량대비 1 내지 20중량%의 용매와 혼합시켜 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체 용액을 제조하는 단계;Iii) 40 to 90% by weight of the hydrophobic-hydrophilic-ion conductive triblock copolymer and 10 to 60% by weight of the inorganic ion conductor based on the total weight of the polymer electrolyte membrane, based on the total weight of the polymer electrolyte membrane. Mixing with a solvent to prepare a triblock copolymer and an inorganic ion conductor solution;

ⅴ) 상기 단계 ⅵ)의 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체 용액을 전해질막 형태로 성형하는 용액 캐스팅 단계;Iii) a solution casting step of molding the triblock copolymer and inorganic ion conductor solution of step iv) into an electrolyte membrane form;

ⅵ) 상기 단계 ⅴ)가 종료된 후 20 내지 150℃의 온도로 6 내지 48시간 동안 건조시켜 용매를 제거하는 용매 건조단계를 포함하도록 구성된다.Iii) drying the solvent at a temperature of 20 to 150 ° C. for 6 to 48 hours after step iii) is completed to remove the solvent.

여기서, 상기 단계ⅰ)의 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체는 본원 발명에 따른 트리블록 공중합체, 바람직하게는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체의 소수성 블록을 제공하기 위한 것으로서, 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 소수성 블록을 형성시키기 위한 단량체, 즉 소수성 단량체, 예를 들면

Figure 112007046190775-pat00029
,
Figure 112007046190775-pat00030
,
Figure 112007046190775-pat00031
,
Figure 112007046190775-pat00032
,
Figure 112007046190775-pat00033
,
Figure 112007046190775-pat00034
,
Figure 112007046190775-pat00035
등으로부터 중합된 고분자를 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 소수성 단량체의 R은 CnH2n+1(여기서, n은 정수임) 또는
Figure 112007046190775-pat00036
이다.Here, the polymer polymer comprising the hydrophobic group of step iii) is to provide a hydrophobic block of the triblock copolymer according to the present invention, preferably a triblock copolymer composed of a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block. Any polymer may be used as long as it is a polymer containing hydrophobic groups, but preferably a monomer for forming a hydrophobic block, that is, a hydrophobic monomer, for example
Figure 112007046190775-pat00029
,
Figure 112007046190775-pat00030
,
Figure 112007046190775-pat00031
,
Figure 112007046190775-pat00032
,
Figure 112007046190775-pat00033
,
Figure 112007046190775-pat00034
,
Figure 112007046190775-pat00035
It is preferable to use a polymer polymerized from the like. Wherein R in the hydrophobic monomer is C n H 2n + 1 (where n is an integer) or
Figure 112007046190775-pat00036
to be.

또한, 전술한 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체로서 사용 가능한 대표적인 물질로는 폴리스티렌, 폴리알킬스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐에테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 공중합체를 사용하는 것이 좋으며, 그 사용량은 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30 중량%를 사용하는 것이 좋다.In addition, representative materials that can be used as the polymer containing the hydrophobic group described above include polystyrene, polyalkylstyrene, polymethacrylate, polyacrylate, polyisoprene, polybutadiene, polyacrylamide, polyvinyl ether or mixtures thereof. It is preferable to use a copolymer including the amount thereof, and the amount of use may be 10 to 30% by weight based on the total weight of the triblock copolymer.

상기 단계 ⅱ)의 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체는 본원 발명에 따른 트리블록 공중합체, 바람직하게는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체의 친수성 블록을 제공하기 위한 것으로서, 무기 이온 전도체와의 상호작용을 할 수 있는 고분자 중합체, 바람직하게는 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 친수성 블록을 형성시키기 위한 단량체, 즉 친수성 단량체, 예를 들면

Figure 112007046190775-pat00037
,
Figure 112007046190775-pat00038
,
Figure 112007046190775-pat00039
,
Figure 112007046190775-pat00040
,
Figure 112007046190775-pat00041
등으로부터 중합된 고분자를 사용하는 것이 좋다.The polymer comprising the hydrophilic group of step ii) is to provide a hydrophilic block of a triblock copolymer according to the present invention, preferably a triblock copolymer composed of a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block. Any polymer may be used as long as it is a polymer polymer capable of interacting with an ionic conductor, preferably a polymer polymer including a hydrophilic group, but preferably a monomer for forming a hydrophilic block, that is, a hydrophilic monomer, for example
Figure 112007046190775-pat00037
,
Figure 112007046190775-pat00038
,
Figure 112007046190775-pat00039
,
Figure 112007046190775-pat00040
,
Figure 112007046190775-pat00041
It is preferable to use a polymer polymerized from the like.

또한, 전술한 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체로서 사용 가능한 대표적인 물질로는 폴리히드록시 메타크릴레이트, 폴리히드록시 아크릴레이트, 폴리히드록시 메타크릴아미드, 폴리히드록시 아크릴아미드, 폴리비닐페놀, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 또는 이들의 혼합물을 포함하는 공중합체 를 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30 중량%를 사용하는 것이 좋다. Representative materials that can be used as the polymer containing the hydrophilic group described above include polyhydroxy methacrylate, polyhydroxy acrylate, polyhydroxy methacrylamide, polyhydroxy acrylamide, polyvinylphenol, polyvinyl It is preferable to use a copolymer comprising alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol or mixtures thereof, and the amount of the copolymer is preferably 10 to 30% by weight based on the total triblock copolymer weight.

본 발명에 따른 단계 ⅲ)의 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체는 본원 발명에 따른 트리블록 공중합체, 바람직하게는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록으로 이루어진 트리블록 공중합체의 이온 전도성 블록을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위하여 당업계의 통상적인 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 특정적으로 술폰산 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 사용하는 것이 좋고, 추천하기로는 폴리스티렌 술포닉산(styrene sulfonic acid), 폴리메틸 프로펜 술포닉산(methyl propene sulfonic acid), 폴리술포프로필 메타크릴레이트(sulfopropyl methacrylate), 폴리술포에틸 메타크릴레이트(sulfoethyl methacrylate), 폴리술포부틸 메타크릴레이트(sulfobutyl methacrylate), 폴리술포프로필 아크릴레이트(sulfopropyl acrylate), 폴리술포에틸 아크릴레이트(sulfoethyl acrylate), 폴리술포부틸 아크릴레이트(sulfobutyl acrylate) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 공중합체를 사용하는 것이 좋으며, 그 사용량은 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 40 내지 80 중량%를 사용하는 것이 좋다. The polymer comprising the ion conductive group of step iii) according to the present invention provides a triblock copolymer according to the invention, preferably an ion conductive block of a triblock copolymer consisting of a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block For this purpose, any polymer polymer containing a conventional ion conductive group in the art may be used for this purpose, but it is preferable to use a polymer polymer including a sulfonic acid group. Styrene sulfonic acid, polymethyl propene sulfonic acid, polysulfopropyl methacrylate, polysulfoethyl methacrylate, polysulfobutyl methacrylate sulfobutyl methacrylate), polysulfopropyl acrylate (su It is preferable to use a copolymer including lfopropyl acrylate, polysulfoethyl acrylate, polysulfobutyl acrylate or a mixture thereof, the amount of which is 40 based on the total triblock copolymer weight. It is preferable to use from 80% by weight.

이때, 상기 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체는 이온 전도성 블록을 형성시키기 위한 단량체, 즉 이온 전도성 단량체, 예를 들면

Figure 112007046190775-pat00042
,
Figure 112007046190775-pat00043
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Figure 112007046190775-pat00044
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등으로부터 중합되어 제조되는 것이 좋다.At this time, the polymer containing the ion conductive group is a monomer for forming an ion conductive block, that is, an ion conductive monomer, for example
Figure 112007046190775-pat00042
,
Figure 112007046190775-pat00043
,
Figure 112007046190775-pat00044
,
Figure 112007046190775-pat00045
It is good to superpose | polymerize and manufacture from etc.

본 발명에 따른 단계 ⅳ) 무기 이온 전도체는 최종적으로 제조되는 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 수소이온 전도성 및 기계적 강도를 향상시키고, 고온에서의 열적 특성 및 보습효과를 증가시킬 수 있는 무기 이온 전도체라면 어떠한 무기물, 바람직하게는 무기 이온 전도체를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 인텅스텐산(phosphotungstic acid), 규소텅스텐산(silicotungstic acid), 지르코늄 하이드로겐 포스페이트(zirconium hydrogen phosphate) 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막 중량 기준으로 10 내지 60중량%를 사용하는 것이 좋다.Step iii) Inorganic ion conductor according to the present invention improves the hydrogen ion conductivity and mechanical strength of the finally prepared polymer electrolyte membrane, preferably the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, thermal properties and moisturizing effect at high temperature Any inorganic material, preferably an inorganic ion conductor, may be used as long as it is an inorganic ion conductor capable of increasing the amount thereof. However, phosphotungstic acid, silitcotungstic acid, and zirconium hydrogen phosphate may be used. It is preferable to use hydrogen phosphate) or a mixture thereof, and the amount thereof may be used in an amount of 10 to 60% by weight based on the weight of the entire polymer electrolyte membrane, preferably, the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane.

한편, 상기 단계 ⅳ)의 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체가 용해되는 용매는 상기 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체를 용해시킬 수 있는 당업계의 통상적인 용매라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 노말메틸 피롤리돈, 디메틸 포름아미드, 디메틸 설폭사이드 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체를 포함하는 전체 고분자 전해질막 중량대비 1 내지 20중량%를 사용하는 것이 좋다. On the other hand, the solvent in which the triblock copolymer and the inorganic ion conductor in step iii) are dissolved may be used as long as it is a conventional solvent in the art that can dissolve the triblock copolymer and the inorganic ion conductor. Preferably, it is preferable to use normal methyl pyrrolidone, dimethyl formamide, dimethyl sulfoxide or a mixture thereof, and the amount thereof is 1 to 20% by weight based on the total weight of the polymer electrolyte membrane including the triblock copolymer and the inorganic ion conductor. It is good to use

본 발명에 따른 단계 ⅴ)의 용액 캐스팅 단계는 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 제조하기 위한 당업계의 통상적인 용액 캐스팅 방법이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.The solution casting step of step iii) according to the present invention may be any conventional solution casting method in the art for preparing a polymer electrolyte membrane, preferably a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane.

또한, 본 발명에 따른 단계 ⅵ)의 용매 건조단계는 용액 캐스팅에 의해 성형된 트리블록 공중합체 및 무기 이온 전도체 용액을 건조시켜 용매를 제거하는 당업계의 통상적인 방법이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 20 내지 150℃의 온도범위에서 6 내지 48시간 동안 용매를 증발시켜 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 건조하는 것이 좋다. In addition, the solvent drying step of step iii) according to the present invention is not particularly limited as long as it is a conventional method in the art to remove the solvent by drying the triblock copolymer and the inorganic ion conductor solution formed by solution casting. It is preferable to dry the polymer electrolyte membrane, preferably the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane by evaporating the solvent for 6 to 48 hours in the temperature range of 150 to 150 ° C.

전술한 제조방법에 따라 제조된 본 발명에 따른 고분자 전해질막, 바람직하게는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막은 연료전지, 전기분해, 전기 투석, 확산 투석, 압 투석, 클로로-알칼리 분리막 및/또는 배터리와 같이 전해질막을 필요로 하는 전기/화학적인 장치에 사용될 수 있는바, 본 발명에서는 특정적으로 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 연료전지에 적용하는 경우로 한정하여 그 적용양태를 설명하면 다음과 같다.The polymer electrolyte membrane, preferably a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, according to the present invention prepared according to the above-described manufacturing method is a fuel cell, electrolysis, electrodialysis, diffusion dialysis, pressure dialysis, chloro-alkali separation membrane and / Alternatively, the present invention may be used in an electric / chemical device requiring an electrolyte membrane such as a battery. In the present invention, an application mode of the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane is specifically limited to a case where the electrolyte membrane is applied to a fuel cell. Is as follows.

통상적인 연료전지는 음극, 양극 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 위치하는 전해질막을 포함하도록 구성되는바, 본 발명에 따른 연료전지는 상기 화학식 1로 표현되는 트리블록 공중합체와 무기이온 전도체로 이루어진 전해질막이 음극과 양극 사이의 전해질막으로 사용된다.A typical fuel cell is configured to include a cathode, an anode, and an electrolyte membrane positioned between the cathode and the anode. The fuel cell according to the present invention includes an electrolyte including a triblock copolymer represented by Chemical Formula 1 and an inorganic ion conductor. The membrane is used as the electrolyte membrane between the cathode and the anode.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막은 수소를 포함하는 가스를 양극에 공급하는 PEMFC(polymer electrolyte membrane fuel cell) 및 메탄올과 물의 혼합증기 또는 메탄올수용액을 양극에 공급하는 직접메탄올연료전지(direct methanol fuel cell, DMFC) 등에 사용될 수 있다.In a particular embodiment, the hydrogen-ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane according to the present invention is a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) for supplying a gas containing hydrogen to the anode and a mixture of methanol and water or an aqueous methanol solution to the anode It can be used in direct methanol fuel cell (DMFC).

상기 음극은 산소의 환원반응을 촉진시키는 촉매층을 포함하며, 상기 촉매층은 촉매 입자와 양이온교환기를 갖는 폴리머를 포함할 수 있다. 이때, 상기 촉매로는 백금촉매, 백금담지카본촉매(Pt/C촉매) 등이 사용될 수 있다.The cathode may include a catalyst layer for promoting a reduction reaction of oxygen, and the catalyst layer may include a polymer having a catalyst particle and a cation exchange group. In this case, a platinum catalyst, a platinum supported carbon catalyst (Pt / C catalyst) and the like may be used as the catalyst.

상기 양극은 수소, 메탄올, 에탄올 등과 같은 연료의 산화반응을 촉진시키는 촉매층을 포함하며, 상기 촉매층은 촉매 입자와 양이온교환기를 갖는 폴리머를 포함할 수 있다. 이때, 상기 촉매로는 백금촉매, 백금-루테늄촉매, 백금담지카본촉매, 백금-루테늄담지카본촉매 등이 사용될 수 있으며, 백금-루테늄촉매 또는 백금-루테늄담지카본촉매는 수소 이외의 유기연료를 양극에 직접 공급하는 경우에 유용하다.The anode includes a catalyst layer for promoting oxidation of a fuel such as hydrogen, methanol, ethanol, and the like, and the catalyst layer may include a catalyst particle and a polymer having a cation exchange group. In this case, platinum catalyst, platinum-ruthenium catalyst, platinum-supported carbon catalyst, platinum-ruthenium-supported carbon catalyst, etc. may be used as the catalyst, and platinum-ruthenium catalyst or platinum-ruthenium-supported carbon catalyst may be an anode of organic fuel other than hydrogen. This is useful when feeding directly to

상기 음극과 양극에 사용되는 촉매는 촉매금속입자 그 자체이거나, 촉매금속입자와 촉매담체를 포함하는 담지촉매일 수 있다. 상기 촉매담체로서는 탄소 분말과 같이 전도성을 가지며 촉매금속입자를 담지할 수 있는 미세기공(micropore)을 갖는 고체입자가 사용될 수 있다. The catalyst used for the negative electrode and the positive electrode may be a catalyst metal particle itself or a supported catalyst including the catalyst metal particle and the catalyst carrier. As the catalyst carrier, solid particles having conductivity such as carbon powder and having micropores capable of supporting catalytic metal particles may be used.

상기 탄소 분말로는 카본블랙, 아세틸렌블랙, 활성탄소분말, 탄소나노섬유분말, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. As the carbon powder, carbon black, acetylene black, activated carbon powder, carbon nanofiber powder, or a mixture thereof may be used.

상기 음극과 양극의 촉매층은 상기 고분자 전해질막과 접촉한다.The catalyst layer of the cathode and the anode is in contact with the polymer electrolyte membrane.

상기 음극과 양극은 촉매층 외에 가스 확산층을 더 포함할 수 있고, 상기 가스확산층은 전기전도성을 갖는 다공성 재료를 포함하며, 집전체의 역할과 반응물과 생성물의 출입통로의 역할을 한다. The cathode and the anode may further include a gas diffusion layer in addition to the catalyst layer, and the gas diffusion layer includes a porous material having electrical conductivity, and serves as a current collector and an access passage of reactants and products.

이러한, 가스확산층으로는 카본페이퍼, 바람직하게는 발수처리된 카본페이퍼, 보다 바람직하게는 발수처리된 카본블랙층이 도포된 발수처리된 카본페이퍼가 사용될 수 있다. As the gas diffusion layer, a carbon paper, preferably a water repellent treated carbon paper, and more preferably a water repellent treated carbon paper coated with a water repellent treated carbon black layer may be used.

여기서, 상기 발수처리된 카본페이퍼는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 등과 같은 소수성 고분자를 포함하고 있으며, 상기 소수성 고분자는 소결(sintering) 되어 있다. Here, the water-repellent treated carbon paper includes a hydrophobic polymer such as PTFE (polytetrafluoroethylene), and the hydrophobic polymer is sintered.

이때, 가스확산층의 발수처리는 극성액체반응물과 기체반응물에 대한 출입통로를 동시에 확보하기 위한 것이다. At this time, the water repellent treatment of the gas diffusion layer is to secure the access passage for the polar liquid reactant and the gas reactant at the same time.

상기 발수처리된 카본블랙층을 갖는 발수처리된 카본페이퍼에 있어서, 발수처리된 카본블랙층은 카본블랙 및 소수성 바인더로서 PTFE 등과 같은 소수성 고분자를 포함하고 있고, 상기 발수처리된 카본페이퍼의 일측에 부착되어 있으며, 발수처리된 카본블랙층의 상기 소수성 고분자는 소결되어 있다.In the water-repellent treated carbon paper having the water-repellent treated carbon black layer, the water-repellent treated carbon black layer contains a hydrophobic polymer such as PTFE as carbon black and a hydrophobic binder, and adheres to one side of the water-repellent treated carbon paper. The hydrophobic polymer of the water repellent treated carbon black layer is sintered.

상기 음극과 양극은 당업계의 통상적인 음극 및 양극으로서 종래의 다양한 문헌에 공지된 방법으로 제조 및 구성될 수 있으므로, 본 발명에서는 구체적으로 설명하지 않기로 한다.Since the negative electrode and the positive electrode may be manufactured and configured by methods known in various conventional literatures as conventional negative electrodes and positive electrodes in the art, the present invention will not be described in detail.

본 발명에 따른 연료전지의 양극에 공급될 수 있는 연료로서는 수소, 메탄올, 에탄올 등이 있고, 바람직하게는 극성 유기 연료 및 물을 포함하는 액상 연료가 있으며, 보다 바람직하게는 메탄올수용액이 있다. 이때, 극성 유기 연료로서는 메탄올, 에탄올 등이 사용될 수 있다.Fuels that can be supplied to the anode of the fuel cell according to the present invention include hydrogen, methanol, ethanol and the like, preferably liquid fuels containing polar organic fuel and water, and more preferably methanol aqueous solution. In this case, methanol, ethanol, or the like may be used as the polar organic fuel.

본 발명에 따른 연료전지는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막에 의하여 극성 유기연료의 크로스오버 현상이 억제되므로, 보다 고 농도의 메탄올수용액을 사용할 수 있다. In the fuel cell according to the present invention, since the crossover phenomenon of the polar organic fuel is suppressed by the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, a higher concentration of methanol aqueous solution can be used.

또한, 저농도의 메탄올수용액을 사용하는 경우에도 상기 고분자 전해질막에 의하여 극성 유기 연료의 크로스오버 현상이 더욱 억제될 뿐만 아니라 상기 고분자 전해질막이 우수한 수소이온전도도를 가지므로, 본 발명의 연료전지는 실질적으로 향상된 수명 및 효율을 갖는다.In addition, even when a low concentration of methanol aqueous solution is used, the crossover phenomenon of the polar organic fuel is further suppressed by the polymer electrolyte membrane, and the polymer electrolyte membrane has excellent hydrogen ion conductivity, so that the fuel cell of the present invention is substantially Has improved life and efficiency.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention in detail and are not intended to limit the scope of the present invention by these examples.

본 발명의 실시예에 따라 제조된 고분자 전해질막의 이온전도도는 다음의 시험방법으로 측정하였다.Ionic conductivity of the polymer electrolyte membrane prepared according to the embodiment of the present invention was measured by the following test method.

<시험방법> <Test method>

고분자 전해질막의 이온전도도 측정 실험Experiment for measuring ion conductivity of polymer electrolyte membrane

제조된 고분자 전해질막, 특정적으로 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 증류수로 10회 세척한 후 건조하고, 4극형의 전극장치를 이용하여 제조된 고분자 전해질막의 이온전도도를 측정하였다. The prepared polymer electrolyte membrane, specifically the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, was washed 10 times with distilled water and dried, and the ion conductivity of the prepared polymer electrolyte membrane was measured using a 4-pole electrode device.

여기서, 이온전도도는 4개의 전극 사이에 제조된 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 넣고 전극과의 접촉을 극대화시킨 후, 전극의 단자들을 AC 임피던스 측정 분석기[IM6e, 독일] 및 컴퓨터와 연결시켜 측정하였다. 이때 주파수의 범위는 1 Hz 내지 1 MHz이고, 전위는 10㎷로 하였다.Here, the ion conductivity is a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane prepared between the four electrodes to maximize the contact with the electrode, and then the terminals of the electrode connected to the AC impedance measurement analyzer [IM6e, Germany] and a computer Measured. At this time, the frequency range was 1 Hz to 1 MHz, and the potential was 10 Hz.

<실시예 1><Example 1>

소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체의 제조Preparation of Hydrophobic-hydrophilic-ion Conductive Triblock Copolymers

ⅰ) 폴리스티렌 단일중합체 제조단계Iii) polystyrene homopolymer manufacturing step

먼저, 실온(25℃) 1기압에서 스티렌 (Mw: 104.15g/mol, Aldrich, 미국) 20g에 구리 클로라이드(CuCl, Aldrich, 미국) 0.29g과 헥사메틸트리에틸렌테트라아민(hexamethyltriethylenetetramine, Aldrich, 미국) 1.24ml를 첨가하였다.First, 0.29 g of copper chloride (CuCl, Aldrich, USA) and hexamethyltriethylenetetramine (Aldrich, USA) in 20 g of styrene (Mw: 104.15 g / mol, Aldrich, USA) at 1 atmosphere of room temperature (25 ° C.) 1.24 ml was added.

그 다음, 상기 용액을 교반하면서 30분 동안 질소를 주입한 후 메틸브로모프로피오네이트(methyl 2-bromo-propionate 99%, Aldrich, 미국) 0.22ml를 첨가하였다. Then, nitrogen was injected for 30 minutes while stirring the solution, and then 0.22 ml of methyl bromopropionate (99% methyl 2-bromo-propionate, Aldrich, USA) was added.

그 다음, 상기 용액을 교반하면서 30분 동안 질소를 주입한 후 110℃ 예열된 오일 욕조에 놓고, 5시간 동안 반응시켰다. Then, the solution was injected with nitrogen for 30 minutes while stirring, and then placed in an oil bath preheated to 110 ° C. and reacted for 5 hours.

그 다음, 반응이 종료된 고분자를 테트라하이드로푸란(THF, Aldrich, 미국) 70ml을 넣고 희석시킨 후 그 용액을 메탄올(Aldrich, 미국) 용매에 침전시키고 여과하여 고분자 중합체를 회수하였다. Subsequently, 70 ml of tetrahydrofuran (THF, Aldrich, USA) was added to the finished polymer and diluted. The solution was precipitated in methanol (Aldrich, USA) solvent and filtered to recover the polymer.

그 다음, 상기 고분자 중합체를 톨루엔(Aldrich, 미국)에 재 용해시키고, 메탄올 용매에 3회 재 침전시켜 정제하여 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체로서 폴리스티렌 단일중합체를 제조하였다. The polymer was then redissolved in toluene (Aldrich, USA) and purified by reprecipitation three times in methanol solvent to prepare a polystyrene homopolymer as a polymer containing hydrophobic groups.

그 다음, 상기 고분자 중합체를 진공으로 실온(25℃)에서 24시간 동안 건조시켰다.The polymer was then dried in vacuo at room temperature (25 ° C.) for 24 hours.

ⅱ) 폴리스티렌-폴리히드록실메타크릴레이트 디블록 공중합체 제조단계Ii) polystyrene-polyhydroxymethacrylate diblock copolymer preparation step

먼저, 실온(25℃) 1기압에서 전술한 단계 ⅰ)의 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체인 폴리스티렌 단일중합체 5g을 톨루엔(Aldrich, 미국) 10ml에 용해시킨 뒤 약 25℃에서 약 1시간 동안 교반하였다. First, 5 g of polystyrene homopolymer, which is a polymer polymer containing a hydrophobic group of step iv) described above at 1 atmosphere of room temperature (25 ° C.), was dissolved in 10 ml of toluene (Aldrich, USA) and stirred at about 25 ° C. for about 1 hour. .

그 다음, 상기 제조된 용액에 5g(4.67ml)의 히드록실메타크릴레이트(hydroxyl methacrylate, HEMA, Aldrich, 미국)를 첨가한 후 교반하여 균일한 용액을 제조하였다. Then, 5 g (4.67 ml) of hydroxyl methacrylate (hydroxyl methacrylate, HEMA, Aldrich, USA) was added to the prepared solution, followed by stirring to prepare a uniform solution.

그 다음, 상기 혼합 용액에 구리 클로라이드(CuCl, Aldrich, 미국) 0.015g과 헥사메틸트리에틸렌테트라아민(hexamethyltriethylenetetramine, Aldrich, 미국) 0.0625ml를 첨가하였다. Next, 0.015 g of copper chloride (CuCl, Aldrich, USA) and 0.0625 ml of hexamethyltriethylenetetramine (Aldrich, USA) were added to the mixed solution.

그 다음, 상기 용액을 교반하면서 30분 동안 질소를 주입한 후 50℃ 예열된 오일 욕조에 놓고, 2시간 30분 동안 반응시켰다. Then, the solution was injected with nitrogen for 30 minutes while stirring, and then placed in a 50 degreeC preheated oil bath, and reacted for 2 hours and 30 minutes.

그 다음, 반응이 종료된 고분자 용액을 1:1의 부피비로 이루어진 메탄올(Methanol, Aldrich, 미국)-핵산(Aldrich, 미국) 용매에 침전시키고 여과하여 고분자 중합체를 제조하였다. Then, the polymer solution after the reaction was precipitated in methanol (Methanol, Aldrich, USA) -nucleic acid (Aldrich, USA) solvent in a volume ratio of 1: 1 and filtered to prepare a polymer.

그 다음, 상기 고분자 중합체를 노말메틸피롤리돈(NMP, Aldrich, 미국)에 재 용해시키고, 메탄올-핵산 용매에 3회 재 침전시켜 정제하여 고분자 중합체를 제조하였다. Then, the polymer was re-dissolved in normal methylpyrrolidone (NMP, Aldrich, USA), and purified by re-precipitation three times in methanol-nucleic acid solvent.

그 다음, 상기 고분자 중합체를 진공으로 실온에서 24시간 동안 건조시켜 소수성-친수성 디블록 공중합체로서 폴리스티렌-폴리히드록실메타크릴레이트 디블록 공중합체를 제조하였다.The polymer was then dried in vacuo at room temperature for 24 hours to produce a polystyrene-polyhydroxymethacrylate diblock copolymer as a hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer.

ⅲ) 폴리스티렌-폴리히드록실메타크릴레이트-폴리스티렌술포닉산 트리블록 공중합체 제조단계Iii) polystyrene-polyhydroxy methacrylate-polystyrenesulphonic acid triblock copolymer

먼저, 실온(25℃) 1기압에서 전술한 단계 ⅱ) 소수성-친수성 디블록 공중합체인 폴리스티렌-폴리히드록실메타크릴레이트 디블록 공중합체 5g을 노말메틸피롤리돈(NMP, Aldrich, 미국) 50ml에 용해시킨 뒤 약 25℃에서 약 1시간 동안 교반하였다.First, the above-mentioned step at room temperature (25 ° C.) 1 atmosphere ii) 5 g of a hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer polystyrene-polyhydroxymethacrylate diblock copolymer was added to 50 ml of normal methylpyrrolidone (NMP, Aldrich, USA) After dissolution, the mixture was stirred at about 25 ° C. for about 1 hour.

그 다음, 5g의 스티렌 술포닉산 나트륨염(styrene sulfonic acid sodium salt, SSA, Aldrich, 미국)을 별도의 25ml의 디메틸설폭사이드(DMSO, Aldrich, 미 국)에 용해시켰다. Next, 5 g of styrene sulfonic acid sodium salt (SSA, Aldrich, USA) was dissolved in a separate 25 ml of dimethyl sulfoxide (DMSO, Aldrich, USA).

그 다음, 소수성-친수성 디블록 공중합체인 폴리스티렌-폴리히드록실메타크릴레이트 디블록 공중합체가 용해된 용액 및 스티렌 술포닉산 나트륨염이 용해된 용액이 충분히 용해되었을 때 서로 혼합 및 교반하여 균일한 용액을 제조하였다. Then, when the solution in which the polystyrene-polyhydroxymethacrylate diblock copolymer in which the hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer is dissolved and the solution in which the styrene sulfonic acid sodium salt is dissolved are sufficiently dissolved, they are mixed and stirred to form a uniform solution. Prepared.

그 다음, 상기 혼합 용액에 구리 클로라이드(CuCl, Aldrich, 미국) 0.015g과 헥사메틸트리에틸렌테트라아민(hexamethyltriethylenetetramine, Aldrich, 미국) 0.0625ml를 첨가하였다. Next, 0.015 g of copper chloride (CuCl, Aldrich, USA) and 0.0625 ml of hexamethyltriethylenetetramine (Aldrich, USA) were added to the mixed solution.

그 다음, 상기 용액을 교반하면서 30분 동안 질소를 주입한 후 110℃ 예열된 오일 욕조에 놓고, 24시간 동안 반응시켰다. Then, the solution was infused with nitrogen for 30 minutes with stirring and placed in an oil bath preheated to 110 ° C. and reacted for 24 hours.

그 다음, 반응이 종료된 고분자 용액을 메탄올-핵산 (1:1 부피비) 용매에 침전시키고 여과하여 고분자 중합체를 제조하였다. Then, the polymer solution after the reaction was precipitated in a methanol-nucleic acid (1: 1 volume ratio) solvent and filtered to prepare a polymer.

그 다음, 상기 고분자 중합체를 디메틸설폭사이드에 재용해시키고, 메탄올-핵산 용매에 3회 재 침전시켜 정제하여 고분자 중합체를 회수하였다. The polymer was then redissolved in dimethylsulfoxide and purified by re-precipitation three times in methanol-nucleic acid solvent to recover the polymer.

그 다음, 상기 고분자 중합체를 진공으로 실온에서 24시간 동안 건조시켜 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체인 폴리스티렌-폴리히드록실메타크릴레이트-폴리스티렌술포닉산 트리블록 공중합체를 제조하였다.The polymer was then dried in vacuo at room temperature for 24 hours to prepare a polystyrene-polyhydroxymethacrylate-polystyrenesulphonic acid triblock copolymer, which is a hydrophobic-hydrophilic-ion conductive triblock copolymer.

<실시예 2><Example 2>

복합 트리블록 전해질막 제조Manufacture of composite triblock electrolyte membrane

실시예 1에 따라 제조된 트리블록 공중합체, 특정적으로 폴리스티렌-폴리히 드록실메타크릴레이트-폴리스티렌술포닉산 트리블록 공중합체 0.9g 및 인텅스텐산(phosphotungstic acid, PWA, H3[P(W3O10)4], Aldrich, 미국) 0.1g를 디메틸설폭사이드 20ml에 용해시켜 혼합용액을 제조하였다.Triblock copolymers prepared according to Example 1, specifically 0.9 g of polystyrene-polyhydroxymethacrylate-polystyrenesulphonic acid triblock copolymer and phosphotungstic acid, PWA, H 3 [P (W 3 O 10 ) 4 ], Aldrich, USA) 0.1g was dissolved in 20ml of dimethyl sulfoxide to prepare a mixed solution.

그 다음, 상기 혼합용액을 유리접시(Petri dish, 대한과학, 대한민국)에 부었다.Then, the mixed solution was poured into a glass dish (Petri dish, Korean Science, Korea).

그 다음, 상기 유리접시를 80℃의 건조오븐에 넣은 뒤 이틀 동안 건조시켜 용매를 제거한 후 진공오븐에서 넣어 남아있는 용매를 완전히 제거하였다.Then, the glass plate was placed in a drying oven at 80 ° C. and dried for two days to remove the solvent, and then the remaining solvent was completely removed from the vacuum oven.

그 다음, 고분자막을 1N의 황산수용액에 하루 동안 침전시켜 나트륨양이온을 수소이온으로 치환하였다. Next, the polymer membrane was precipitated in 1 N aqueous sulfuric acid solution for one day to replace sodium cations with hydrogen ions.

그 다음, 고분자막을 증류수로 10회 세척하여 용액이 중성이 되게 한 후 약 25℃에서 이온전도도를 측정하였다. Then, the polymer membrane was washed 10 times with distilled water to make the solution neutral, and then ion conductivity was measured at about 25 ° C.

그 결과를 표 1로 나타내었다.The results are shown in Table 1.

<실시예 3><Example 3>

실시예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따른 폴리스티렌-폴리히드록실메타크릴레이트-폴리스티렌술포닉산 트리블록 공중합체 0.9g 대신 0.8g, 인텅스텐산 0.1g 대신 0.2g 사용하였다.In the same manner as in Example 2, 0.8g instead of 0.9g of polystyrene-polyhydroxymethacrylate-polystyrenesulphonic acid triblock copolymer according to Example 1 and 0.2g instead of 0.1g of intungstic acid were used.

그 결과를 표 1로 나타내었다.The results are shown in Table 1.

<실시예 4><Example 4>

실시예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따른 폴리스티렌-폴리히드록실메타크릴레이트-폴리스티렌술포닉산 트리블록 공중합체 0.9g 대신 0.7g, 인텅스텐산 0.1g 대신 0.3g 사용하였다.In the same manner as in Example 2, 0.7g instead of 0.9g of polystyrene-polyhydroxy methacrylate-polystyrenesulphonic acid triblock copolymer according to Example 1 and 0.3g instead of 0.1g of tungsten acid were used.

그 결과를 표 1로 나타내었다.The results are shown in Table 1.

<실시예 5><Example 5>

실시예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 1에 따른 폴리스티렌-폴리히드록실메타크릴레이트-폴리스티렌술포닉산 트리블록 공중합체 0.9g 대신 0.6g, 인텅스텐산 0.1g 대신 0.4g 사용하였다.The same procedure as in Example 2 was carried out, except that 0.6 g of polystyrene-polyhydroxy methacrylate-polystyrene sulfonic acid triblock copolymer according to Example 1 and 0.4 g of 0.1 g of tungsten acid were used.

그 결과를 표 1로 나타내었다. The results are shown in Table 1.

복합 트리블록 공중합체 전해질막의 특성Characteristics of Composite Triblock Copolymer Electrolyte Membrane 공중합체:PWA 중량%비Copolymer: PWA weight% ratio 두께(μm)Thickness (μm) 이온 전도도(S/cm)Ionic Conductivity (S / cm) 물에 대한 팽윤성Swelling in water 순수 트리블록Pure Tree Block no PWAno PWA 150150 4.87 x 10-2 4.87 x 10 -2 130 %130% 실시예 2Example 2 9:19: 1 140140 6.38 x 10-2 6.38 x 10 -2 71.5 %71.5% 실시예 3Example 3 8:28: 2 8484 6.50 x 10-2 6.50 x 10 -2 65.4 %65.4% 실시예 4Example 4 7:37: 3 110110 6.42 x 10-2 6.42 x 10 -2 52.6 %52.6% 실시예 5Example 5 6:46: 4 9494 6.26 x 10-2 6.26 x 10 -2 48.6 %48.6%

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자 전해질막은 인텅스텐산(PWA)의 함량이 증가함에 따라 수소이온 전도도는 증가하다 약간 감소하였으며, 물에 대한 팽윤성은 계속 감소하였다.As shown in Table 1, in the polymer electrolyte membrane according to the present invention, as the content of phosphorus tungstic acid (PWA) was increased, the hydrogen ion conductivity increased slightly and the swelling of water continued to decrease.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are all illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims to be described later rather than the detailed description and equivalent concepts thereof.

본 발명에 따른 고분자 전해질막, 특정적으로는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막은 열적, 기계적, 화학적 안정성을 갖고, 높은 이온 전도성, 낮은 연료 투과도, 낮은 탈수 효과, 낮은 기체 투과도를 나타낼 뿐만 아니라, 간단한 합성공정에 의해 제조비용과 제조시간이 감소되는 효과가 있다.The polymer electrolyte membrane according to the present invention, specifically the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, has thermal, mechanical and chemical stability, and exhibits high ion conductivity, low fuel permeability, low dehydration effect, and low gas permeability. Therefore, the manufacturing cost and manufacturing time can be reduced by a simple synthesis process.

Claims (12)

전체 고분자 전해질막 중량 기준으로 다음 화학식 1로 표현되는 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록을 포함하는 트리블록 공중합체 40 내지 90중량% 및 무기 이온 전도체 10 내지 60중량%를 포함하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막:Hydrogen-ion conductive composite comprising 40 to 90% by weight of a triblock copolymer comprising a hydrophobic block, a hydrophilic block and an ion conductive block and 10 to 60% by weight of an inorganic ion conductor based on the total weight of the polymer electrolyte membrane Triblock Copolymer Electrolyte Membrane:
Figure 112007046190775-pat00046
------ (화학식 1)
Figure 112007046190775-pat00046
------ (Formula 1)
여기서, R1은 H 또는 CH3이고; R2
Figure 112007046190775-pat00047
,
Figure 112007046190775-pat00048
, CnH2n+1, O-CnH2n+1, COO-CnH2n+1이고; R3은 OH,
Figure 112007046190775-pat00049
, COO(CH2)n-OH, CONH(CH2)n-OH이고; R4
Figure 112007046190775-pat00050
, (CH2)n-SO3 -, COO(CH2)n-SO3 - 이고(상기 모든 n은 정수임); x, y 및 z는 각각 100 내지 10,000이고; b는 블록이다.
Wherein R 1 is H or CH 3 ; R 2 is
Figure 112007046190775-pat00047
,
Figure 112007046190775-pat00048
, C n H 2n + 1 , OC n H 2n + 1 , COO-C n H 2n + 1 ; R 3 is OH,
Figure 112007046190775-pat00049
, COO (CH 2 ) n -OH, CONH (CH 2 ) n -OH; R 4 is
Figure 112007046190775-pat00050
, (CH 2) n -SO 3 -, COO (CH 2) n -SO 3 - , and (wherein n is any integer); x, y and z are each 100 to 10,000; b is a block.
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소수성 블록, 친수성 블록 및 이온 전도성 블록을 포함하는 트리블록 공중합체가 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30중량%의 소수성 블 록; 10 내지 30중량%의 친수성 블록; 및 40 내지 80중량%의 이온 전도성 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막.The triblock copolymer including the hydrophobic block, the hydrophilic block and the ion conductive block may include 10 to 30% by weight of a hydrophobic block based on the total triblock copolymer weight; 10-30% by weight of hydrophilic blocks; And 40 to 80% by weight of an ion conductive block. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 소수성 블록이 폴리스티렌, 폴리알킬스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐에테르 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막. Hydrogen-ion conductive composite triblock copolymer electrolyte, characterized in that the hydrophobic block is polystyrene, polyalkylstyrene, polymethacrylate, polyacrylate, polyisoprene, polybutadiene, polyacrylamide, polyvinyl ether or mixtures thereof membrane. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 친수성 블록이 폴리히드록시 메타크릴레이트, 폴리히드록시 아크릴레이트, 폴리히드록시 메타크릴아미드, 폴리히드록시 아크릴아미드, 폴리비닐페놀, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막. The hydrophilic block is polyhydroxy methacrylate, polyhydroxy acrylate, polyhydroxy methacrylamide, polyhydroxy acrylamide, polyvinylphenol, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol or mixtures thereof Hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, characterized in that. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온 전도성 블록이 폴리스티렌 술포닉산, 폴리메틸 프로펜 술포닉산, 폴리술포프로필 메타크릴레이트, 폴리술포에틸 메타크릴레이트, 폴리술포부틸 메타크릴레이트, 폴리술포프로필 아크릴레이트, 폴리술포에틸 아크릴레이트, 폴리술포부틸 아크릴레이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 복 합 트리블록 공중합체 전해질막.The ion conductive block is polystyrene sulfonic acid, polymethyl propene sulfonic acid, polysulfopropyl methacrylate, polysulfoethyl methacrylate, polysulfobutyl methacrylate, polysulfopropyl acrylate, polysulfoethyl acrylate, poly A hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, characterized in that sulfobutyl acrylate or a mixture thereof. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기 이온 전도체가 인텅스텐산, 규소텅스텐산, 지르코늄 하이드로겐 포스페이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막.Hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, characterized in that the inorganic ion conductor is phosphorus tungstic acid, silicon tungstic acid, zirconium hydrogen phosphate or a mixture thereof. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막을 포함하는 연료전지.A fuel cell comprising the hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane according to any one of claims 1 to 6. ⅰ) 소수성 단량체를 중합시켜 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30중량%의 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체로 이루어진 소수성 단일 고분자를 제조하는 단계; Iii) polymerizing the hydrophobic monomer to prepare a hydrophobic homopolymer composed of a polymer polymer containing 10 to 30 wt% of hydrophobic groups based on the total triblock copolymer weight; ⅱ) 상기 단계 ⅰ)의 소수성 단일 고분자와 친수성 단량체를 중합시켜 제조한 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 10 내지 30중량%의 친수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 혼합시켜 소수성-친수성 디블록 공중합체를 제조하는 단계;Ii) A hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer is prepared by mixing a polymer polymer comprising 10 to 30% by weight of hydrophilic groups based on the total weight of the triblock copolymer prepared by polymerizing the hydrophobic single polymer and the hydrophilic monomer of step iii). Manufacturing step; ⅲ) 상기 단계ⅱ)의 소수성-친수성 디블록 공중합체와 이온 전도성 단량체를 중합시켜 제조한 전체 트리블록 공중합체 중량 기준으로 40 내지 80중량%의 이온 전도성 그룹을 포함하는 고분자 중합체를 혼합시켜 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체를 제조하는 단계;Iii) hydrophobicity by mixing a hydrophobic-hydrophilic diblock copolymer of step ii) with a polymer polymer containing 40 to 80% by weight of an ion conductive group based on the total triblock copolymer weight prepared by polymerizing an ion conductive monomer. Preparing a hydrophilic-ion conductive triblock copolymer; ⅳ) 전체 고분자 전해질막 중량 기준으로 상기 단계 ⅲ)의 소수성-친수성-이온 전도성 트리블록 공중합체 40 내지 90중량% 및 무기 이온 전도체 10 내지 60중량%를 전체 고분자 전해질막 중량대비 1 내지 20중량%의 용매와 혼합시켜 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체 용액을 제조하는 단계;Iii) 40 to 90% by weight of the hydrophobic-hydrophilic-ion conductive triblock copolymer and 10 to 60% by weight of the inorganic ion conductor based on the total weight of the polymer electrolyte membrane, based on the total weight of the polymer electrolyte membrane. Mixing with a solvent to prepare a triblock copolymer and an inorganic ion conductor solution; ⅴ) 상기 단계 ⅵ)의 트리블록 공중합체 및 무기이온 전도체 용액을 전해질막 형태로 성형하는 용액 캐스팅 단계; 및Iii) a solution casting step of molding the triblock copolymer and inorganic ion conductor solution of step iv) into an electrolyte membrane form; And ⅵ) 상기 단계 ⅴ)가 종료된 후 20 내지 150℃의 온도로 6 내지 48시간 동안 건조시켜 용매를 제거하는 용매 건조단계를 포함하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 제조방법.Iii) a method for producing a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane comprising a solvent drying step of removing the solvent by drying at a temperature of 20 to 150 ° C. for 6 to 48 hours after the step iii) is completed. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 소수성 블록이 폴리스티렌, 폴리알킬스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐에테르 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 제조방법. Hydrogen-ion conductive composite triblock copolymer electrolyte, characterized in that the hydrophobic block is polystyrene, polyalkylstyrene, polymethacrylate, polyacrylate, polyisoprene, polybutadiene, polyacrylamide, polyvinyl ether or mixtures thereof Method of Making Membranes. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 친수성 블록이 폴리히드록시 메타크릴레이트, 폴리히드록시 아크릴레이트, 폴리히드록시 메타크릴아미드, 폴리히드록시 아크릴아미드, 폴리비닐페놀, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 제조방법. The hydrophilic block is polyhydroxy methacrylate, polyhydroxy acrylate, polyhydroxy methacrylamide, polyhydroxy acrylamide, polyvinylphenol, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol or mixtures thereof Method for producing a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, characterized in that. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 이온 전도성 블록이 폴리스티렌 술포닉산, 폴리메틸 프로펜 술포닉산, 폴리술포프로필 메타크릴레이트, 폴리술포에틸 메타크릴레이트, 폴리술포부틸 메타크릴레이트, 폴리술포프로필 아크릴레이트, 폴리술포에틸 아크릴레이트, 폴리술포부틸 아크릴레이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 제조방법.The ion conductive block is polystyrene sulfonic acid, polymethyl propene sulfonic acid, polysulfopropyl methacrylate, polysulfoethyl methacrylate, polysulfobutyl methacrylate, polysulfopropyl acrylate, polysulfoethyl acrylate, poly Method for producing a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane, characterized in that the sulfobutyl acrylate or a mixture thereof. 제 8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 무기 이온 전도체가 인텅스텐산, 규소텅스텐산, 지르코늄 하이드로겐 포스페이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 복합 트리블록 공중합체 전해질막의 제조방법의 제조방법. The inorganic ion conductor is phosphorus tungstic acid, silicon tungstic acid, zirconium hydrogen phosphate or a mixture thereof, the method of producing a hydrogen ion conductive composite triblock copolymer electrolyte membrane.
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