KR101987529B1 - Polymer electrolyte membrane and fuel cell comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고분자 전해질 막, 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것으로, 상기 고분자 전해질 막은 특정 구조를 가지는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체가 다공성 지지체에 함침된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a polymer electrolyte membrane and a fuel cell including the same, wherein the polymer electrolyte membrane is characterized in that a porous support is impregnated with a poly (arylene ether ketone) copolymer having a specific structure.

Description

고분자 전해질 막 및 이를 포함하는 연료 전지{POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE AND FUEL CELL COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a polymer electrolyte membrane and a fuel cell including the polymer electrolyte membrane.

본 발명은 연료 전지 제조 시 사용되는 고분자 전해질 막 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte membrane used in manufacturing fuel cells and a fuel cell including the same.

연료 전지(fuel cell)는 연료인 수소 또는 메탄올과, 산화제인 산소 또는 공기의 전기화학적 반응에 의해 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 에너지 변환 장치이다. 이러한 연료 전지는 연료극(anode), 산소극(cathode) 및 전해질 막(electrolyte membrane)으로 이루어진 막/전극 접합체(Membrane-Electrode Assembly)를 포함한다.A fuel cell is an energy conversion device that converts chemical energy into electrical energy by electrochemical reaction of hydrogen or methanol as fuel and oxygen or air as oxidant. Such a fuel cell includes a membrane-electrode assembly composed of an anode, an oxygen cathode, and an electrolyte membrane.

상기 전해질 막은 연료극에서 발생한 수소 이온을 산소극으로 전달해주는 역할과 함께 연료가 산소와 섞이지 않도록 하는 격막 역할을 담당한다. 이러한 전해질 막은 재질에 따라 크게 불소계(fluorinated PEM) 전해질 막과 탄화수소계(Hydrocarbon-based PEM) 전해질 막으로 분류될 수 있다.The electrolyte membrane serves to transfer hydrogen ions generated from the fuel electrode to the oxygen electrode and serves as a diaphragm to prevent the fuel from mixing with oxygen. Such an electrolyte membrane can be classified into a fluorinated PEM electrolyte membrane and a hydrocarbon-based PEM electrolyte membrane depending on the material.

상기 탄화수소계 전해질 막은 불소계 전해질 막에 비해 제조원가가 낮고, 열안정성이 우수한 장점이 있다. 그러나, 탄화수소계 전해질 막은 불소계 전해질 막 수준의 수소이온 전도도를 갖기 위해 친수성 이온기가 도입되는데, 이러한 친수성 이온기의 도입은 수분에 의한 팽윤 현상을 과도하게 유발하여 전해질 막의 내구성 및 막/전극 집합체의 계면 안정성 등을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.The hydrocarbon-based electrolyte membrane has a lower manufacturing cost than the fluorine-based electrolyte membrane and has an excellent thermal stability. However, in the hydrocarbon-based electrolyte membrane, a hydrophilic ionic group is introduced to have hydrogen ion conductivity at the level of the fluorine-based electrolyte membrane. The introduction of such a hydrophilic ionic group excessively induces swelling phenomenon due to moisture to increase the durability of the electrolyte membrane, There is a problem that stability is lowered.

상기 문제점을 개선하기 위해 공유결합에 의한 가교 구조를 원료 고분자에 도입하고 이를 이용하여 전해질 막을 제조함으로써 전해질 막의 수용성을 낮추는 기술이 제안된 바 있다. 그러나 가교 구조가 도입된 원료 고분자는 고분자량을 가져 이를 이용하여 전해질 막을 제조하는데 어려움이 있었으며, 전해질 막의 물성을 개선하는데도 한계가 있었다.In order to solve the above problems, there has been proposed a technique of introducing a cross-linking structure by covalent bond into a starting polymer and using the same to produce an electrolyte membrane, thereby lowering the water solubility of the electrolyte membrane. However, the raw polymer having a crosslinked structure has a high molecular weight, which makes it difficult to produce an electrolyte membrane using the polymer, and has limitations in improving the physical properties of the electrolyte membrane.

대한민국 공개특허공보 제2015-0071889호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0071889

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 수소이온 전도도, 인장 강도, 연신율, 메탄올 투과도 등의 물성이 우수한 고분자 전해질 막을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a polymer electrolyte membrane having excellent physical properties such as hydrogen ion conductivity, tensile strength, elongation, and methanol permeability.

또한, 본 발명은 상기 고분자 전해질 막을 포함하는 연료 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell including the above polymer electrolyte membrane.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 다공성 지지체; 및 상기 다공성 지지체에 함침되며, 하기 화학식 1 내지 3 중 어느 하나로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체를 포함하는 고분자 전해질 막을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a porous support comprising: a porous support; And a poly (arylene ether ketone) copolymer impregnated in the porous support and represented by any one of Chemical Formulas 1 to 3 below.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112016095036420-pat00001
Figure 112016095036420-pat00001

[화학식 2](2)

Figure 112016095036420-pat00002
Figure 112016095036420-pat00002

[화학식 3](3)

Figure 112016095036420-pat00003
Figure 112016095036420-pat00003

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

Ar1은 술폰기가 치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기이고,Ar 1 is a C 6 to C 30 arylene group substituted with a sulfone group,

Ar2는 술폰기가 치환된 C6 내지 C30의 아릴기이고,Ar 2 is a C 6 to C 30 aryl group substituted with a sulfone group,

R1은 수소 및 C1 내지 C18의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되고, 복수의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,R 1 is selected from the group consisting of hydrogen and C 1 to C 18 alkyl groups, a plurality of R 1 s are the same as or different from each other,

m은 1 내지 5의 정수이고, n은 4 내지 30의 정수이고,m is an integer of 1 to 5, n is an integer of 4 to 30,

A는 5 내지 120의 정수이고,A is an integer of 5 to 120,

상기 화학식 2 및 3에서,In the above Formulas 2 and 3,

Ar3은 술폰기가 치환된 C6 내지 C30의 아릴기이고,Ar 3 is a C 6 to C 30 aryl group substituted with a sulfone group,

R2 및 R3은 각각 독립적으로, 수소 및 C1 내지 C18의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되고, 복수의 R2은 서로 동일하거나 상이하고, 복수의 R3은 서로 동일하거나 상이하고,R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of hydrogen and a C 1 to C 18 alkyl group, a plurality of R 2 s are the same or different from each other, a plurality of R 3 s are the same as or different from each other,

x는 3 내지 6의 정수이고, y는 4 내지 9의 정수이고, z는 3 내지 10의 정수이다.)x is an integer of 3 to 6, y is an integer of 4 to 9, and z is an integer of 3 to 10.)

또한 본 발명은, 연료극; 산소극; 및 상기 고분자 전해질 막을 포함하는 연료 전지를 제공한다.The present invention also provides a fuel cell comprising: a fuel electrode; Oxygen pole; And a polymer electrolyte membrane.

본 발명의 고분자 전해질 막은 다공성 지지체와, 친수부 및 술폰기가 도입된 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체를 포함함에 따라 수소이온 전도도, 인장 강도, 연신율, 메탄올 투과도 등의 물성 등이 우수하다. 따라서 본 발명의 고분자 전해질 막을 연료 전지에 적용할 경우, 운전 성능이 우수한 연료 전지를 제공할 수 있다.The polymer electrolyte membrane of the present invention is excellent in physical properties such as hydrogen ion conductivity, tensile strength, elongation, and methanol permeability because it includes a porous support and a poly (arylene ether ketone) copolymer into which a hydrophilic moiety and a sulfone group are introduced. Therefore, when the polymer electrolyte membrane of the present invention is applied to a fuel cell, a fuel cell having excellent operation performance can be provided.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조한 고분자 전해질 막을 전자현미경으로 확인한 이미지이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an electron microscope image of the polymer electrolyte membrane prepared in Example 1 of the present invention. FIG.

이하 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명은 전해질 막의 물성을 최적화할 수 있도록 설계된 공중합체, 즉, 고분자량을 가지면서 친수부 및 다량의 술폰산기를 가지는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체를 포함하는 고분자 전해질 막 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것으로, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The present invention relates to a polymer electrolyte membrane comprising a copolymer designed to optimize physical properties of an electrolyte membrane, that is, a poly (arylene ether ketone) copolymer having a high molecular weight and having a hydrophilic moiety and a large amount of sulfonic acid groups, and a fuel Battery, which will be described in detail as follows.

1. 고분자 1. Polymer 전해질 막Electrolyte membrane

본 발명의 고분자 전해질 막은 다공성 지지체 및 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체를 포함한다.The polymer electrolyte membrane of the present invention includes a porous support and a poly (arylene ether ketone) copolymer.

본 발명의 고분자 전해질 막에 포함되는 다공성 지지체는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체가 외부로 유출되지 않도록 잡아주는 역할을 한다. 이러한 다공성 지지체로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 고분자 전해질 막의 인장 강도, 연신율 등을 고려할 때, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 등의 불소수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 다공성 지지체의 함량도 특별히 한정되지 않으나, 고분자 전해질 막의 치수안정성, 인장 강도, 수소이온 전도도 등을 고려할 때, 고분자 전해질 막 100 중량%를 기준으로, 35 내지 50 중량%인 것이 바람직하다.The porous support included in the polymer electrolyte membrane of the present invention plays a role of preventing the poly (arylene ether ketone) copolymer from flowing out to the outside. The material usable as such a porous support is not particularly limited, but it is preferable to use a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF) in view of the tensile strength and elongation of the polymer electrolyte membrane desirable. Also, the content of the porous support is not particularly limited. However, considering the dimensional stability, tensile strength, hydrogen ion conductivity, etc. of the polymer electrolyte membrane, it is preferably 35 to 50% by weight based on 100% by weight of the polymer electrolyte membrane.

본 발명의 고분자 전해질 막에 포함되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 다공성 지지체에 함침되어 수소이온의 이동 경로 역할을 한다. 이러한 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 공중합체로 이루어진 군에서 선택된다.The poly (arylene ether ketone) copolymer contained in the polymer electrolyte membrane of the present invention is impregnated into the porous support and serves as a pathway for hydrogen ions. These poly (arylene ether ketone) copolymers are selected from the group consisting of copolymers represented by the following general formulas (1) to (3).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112016095036420-pat00004
Figure 112016095036420-pat00004

[화학식 2](2)

Figure 112016095036420-pat00005
Figure 112016095036420-pat00005

[화학식 3](3)

Figure 112016095036420-pat00006
Figure 112016095036420-pat00006

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

Ar1은 술폰기가 치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기이고, Ar2는 술폰기가 치환된 C6 내지 C30의 아릴기이고, R1은 수소 및 C1 내지 C18의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되고, 복수의 R1은 서로 동일하거나 상이하며, m은 1 내지 5의 정수이고, n은 4 내지 30의 정수이고, A는 5 내지 120의 정수이고,Ar 1 is a C 6 to C 30 arylene group substituted with a sulfone group, Ar 2 is a C 6 to C 30 aryl group substituted with a sulfone group, R 1 is a group consisting of hydrogen and a C 1 to C 18 alkyl group is selected and, the plurality of R 1 are the same or different, m is an integer from 1 to 5, n is an integer from 4 to 30, a is an integer from 5 to 120,

상기 화학식 2 및 3에서,In the above Formulas 2 and 3,

Ar3은 술폰기가 치환된 C6 내지 C30의 아릴기이고, R2 및 R3은 각각 독립적으로, 수소 및 C1 내지 C18의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되고, 복수의 R2은 서로 동일하거나 상이하고, 복수의 R3은 서로 동일하거나 상이하고, x는 3 내지 6의 정수이고, y는 4 내지 9의 정수이고, z는 3 내지 10의 정수이다.)Ar 3 is a sulfone group-substituted C 6 to C 30 aryl group, R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of hydrogen and C 1 to C 18 alkyl groups, and a plurality of R 2 s are the same or different, and a plurality of R 3 are the same or different, x is an integer from 3 to 6, y is an integer of 4 to 9, z is an integer of 3-10.)

상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 고분자량으로 인해 다량의 술폰산기를 가지며 친수부가 도입되어 있는 것이 특징이다. 이러한 특징을 가지는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 전기화학적 특성이 우수하며, 고분자량을 가져 다공성 지지체에 함침된 후 유출되는 것이 최소화된다. 따라서 상기 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체를 포함하는 고분자 전해질 막을 연료 전지에 적용할 경우, 수소이온의 이동경로가 단축됨과 동시에 확보된 수소이온의 이동경로가 장시간 유지되기 때문에 본 발명은 운전 성능이 우수한 연료 전지를 제공할 수 있다.The poly (arylene ether ketone) copolymer represented by the above general formulas (1) to (3) is characterized by having a large amount of sulfonic acid group due to its high molecular weight and having a hydrophilic moiety introduced therein. The poly (arylene ether ketone) copolymer having such characteristics is excellent in electrochemical characteristics and has a high molecular weight, so that leakage after impregnation with the porous support is minimized. Therefore, when the polymer electrolyte membrane including the poly (arylene ether ketone) copolymer is applied to a fuel cell, the movement path of the hydrogen ions is shortened and the movement path of the secured hydrogen ions is maintained for a long time. And this excellent fuel cell can be provided.

상기 화학식 1로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 합성과정 및 그 특성을 고려할 때, Ar1이 술폰기로 치환된 비페닐렌이고, Ar2가 술폰기가 치환된 나프틸이며, R1이 메틸인 것이 바람직하다. 구체적으로 화학식 1로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.The poly (arylene ether ketone) copolymer represented by the formula (1) is a biphenylene in which Ar 1 is substituted with a sulfone group, Ar 2 is naphthyl substituted by a sulfone group, and R 1 Methyl is preferable. Specifically, the poly (arylene ether ketone) copolymer represented by the formula (1) may be represented by the following formula (5).

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112016095036420-pat00007
Figure 112016095036420-pat00007

상기 화학식 5에서, m, n 및 A에 대한 정의는 상기에서 설명한 바와 동일하다.In the above formula (5), definitions of m, n and A are the same as those described above.

또한 상기 화학식 1로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 함침효율을 고려할 때, 다공성 지지체에 함침된 하기 화학식 4로 표시되는 올리고머의 가교 중합체인 것이 바람직하다. 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 하기 화학식 4로 표시되는 올리고머를 다공성 지지체에 함침시킨 후 가교반응을 진행하여 다공성 지지체에 함침되는 것이다. 상기 화학식 1로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 가교 구조를 가지는 공중합체로 분자량이 크기 때문에 이를 다공성 지지체에 직접 함침시킬 경우, 함침이 잘 이루어지지 않을 수 있기 때문이다.The poly (arylene ether ketone) copolymer represented by the formula (1) is preferably a crosslinked polymer of an oligomer represented by the following formula (4) impregnated in a porous support in consideration of impregnation efficiency. That is, the poly (arylene ether ketone) copolymer represented by Formula 1 is impregnated with a porous support by impregnating a porous support with an oligomer represented by Formula 4, followed by crosslinking reaction. The poly (arylene ether ketone) copolymer represented by the above formula (1) is a copolymer having a crosslinked structure and has a large molecular weight. Therefore, impregnation of the poly (arylene ether ketone)

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112016095036420-pat00008
Figure 112016095036420-pat00008

상기 화학식 4에서, R1, m, n 및 A에 대한 정의는 상기에서 설명한 바와 동일하다.In Formula 4, R 1 , m, n and A are as defined above.

상기 화학식 2 및 3으로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 합성과정 및 그 특성을 고려할 때, R2 및 R3이 메틸이고, Ar3이 술폰기가 치환된 나프틸인 것이 바람직하다. 구체적으로 화학식 2로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 하기 화학식 6으로 표시될 수 있으며, 화학식 3으로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 하기 화학식 7로 표시될 수 있다.The poly (arylene ether ketone) copolymer represented by the above formulas 2 and 3 is preferably naphthyl in which R 2 and R 3 are methyl and Ar 3 is substituted with sulfone group, considering the synthesis process and characteristics thereof. Specifically, the poly (arylene ether ketone) copolymer represented by Formula 2 may be represented by Formula 6, and the poly (arylene ether ketone) copolymer represented by Formula 3 may be represented by Formula 7 below.

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112016095036420-pat00009
Figure 112016095036420-pat00009

[화학식 7](7)

Figure 112016095036420-pat00010
Figure 112016095036420-pat00010

이러한 본 발명의 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체의 중량평균분자량은 특별히 한정되지 않으나, 고분자 전해질 막의 물성을 고려할 때, 50,000 내지 200,000인 것이 바람직하다. 특히, 화학식 1로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 중량평균분자량이 70,000 내지 120,000인 것이 바람직하다.The weight average molecular weight of the poly (arylene ether ketone) copolymer of the present invention is not particularly limited, but it is preferably 50,000 to 200,000 in view of the physical properties of the polymer electrolyte membrane. In particular, the poly (arylene ether ketone) copolymer represented by the formula (1) preferably has a weight average molecular weight of 70,000 to 120,000.

또한, 본 발명의 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체의 술폰화도는 특별히 한정되지 않으나, 수소이온 전도도 등을 고려할 때, 55 내지 75 %인 것이 바람직하다.The degree of sulfonation of the poly (arylene ether ketone) copolymer of the present invention is not particularly limited, but it is preferably 55 to 75% in consideration of hydrogen ion conductivity and the like.

또, 본 발명의 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 고분자 전해질 막의 인장 강도, 수소이온 전도도 등을 고려할 때, 고분자 전해질 막 100 중량%를 기준으로, 50 내지 65 중량%인 것이 바람직하다.The content of the poly (arylene ether ketone) copolymer of the present invention is not particularly limited. However, considering the tensile strength, hydrogen ion conductivity, etc. of the polymer electrolyte membrane, the content of the poly (arylene ether ketone) %.

이러한 본 발명의 고분자 전해질 막은, 그 물성을 고려할 때, 사용된 다공성 지지체의 두께(a) 대비 제조된 고분자 전해질 막의 두께(b)의 비율(a:b)이 1: 1.2 내지 1.4인 것이 바람직하다.The polymer electrolyte membrane of the present invention preferably has a ratio (a: b) of the thickness (b) of the prepared polymer electrolyte membrane to the thickness (a) of the porous support used in the range of 1: 1.2 to 1.4 .

본 발명의 고분자 전해질 막의 제조방법은 특별히 한정되지 않으나, 함침되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체에 따라 제조과정을 조절하여 제조될 수 있다.The method for producing the polymer electrolyte membrane of the present invention is not particularly limited, but may be prepared by controlling the production process according to the impregnated poly (arylene ether ketone) copolymer.

구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체를 포함하는 고분자 전해질 막은, 세정 및 건조 과정을 거친 다공성 지지체를 상기 화학식 4로 표시되는 올리고머가 용해된 함침 용액에 투입하여 상기 화학식 4로 표시되는 올리고머를 다공성 지지체에 함침시킨 후 가교반응을 진행하는 과정을 거쳐 제조될 수 있다.Specifically, the polymer electrolyte membrane comprising the poly (arylene ether ketone) copolymer represented by Formula 1 may be prepared by introducing a porous support, which has been washed and dried, into an oligomer- The oligomer represented by the general formula (4) is impregnated into the porous support, and then the crosslinking reaction is carried out.

또한, 상기 화학식 2 및 3으로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체를 포함하는 고분자 전해질 막은, 세정 및 건조 과정을 거친 다공성 지지체를 상기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체가 용해된 함침 용액에 투입하여 공중합체를 함침시키는 과정을 거쳐 제조될 수 있다.The polymer electrolyte membrane comprising the poly (arylene ether ketone) copolymer represented by Chemical Formulas 2 and 3 may be prepared by subjecting a porous support obtained by washing and drying to a poly (arylene ether ketone) copolymer represented by Chemical Formula 2 or 3, The copolymer may be added to the dissolved impregnation solution to impregnate the copolymer.

상기 함침 용액에 포함된 주용매는 당 업계에 공지된 유기용매라면 특별히 한정되지 않으나, 중합체 또는 공중합체의 용해성을 고려할 때, 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸아세트아미드(DMAc), 또는 N-메틸피롤리돈(NMP)인 것이 바람직하다. 또한 함침 용액에 포함된 보조용매도 특별히 한정되지 않으나, 알코올계 용매인 것이 바람직하다.The main solvent contained in the impregnation solution is not particularly limited as long as it is an organic solvent known in the art. However, considering the solubility of the polymer or copolymer, dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylacetamide (DMAc) It is preferably pyrrolidone (NMP). The auxiliary solvent contained in the impregnation solution is not particularly limited, but is preferably an alcohol-based solvent.

이와 같은 본 발명의 고분자 전해질 막은 상기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체 중 어느 하나를 포함하기 때문에 높은 인장강도 및 연신율을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 고분자 전해질 막은 인장강도가 30 내지 50 MPa이고, 연신율이 50 내지 110 %일 수 있다.Since the polymer electrolyte membrane of the present invention includes any one of the poly (arylene ether ketone) copolymers represented by the above general formulas (1) to (3), high tensile strength and elongation can be exhibited. Specifically, the polymer electrolyte membrane of the present invention may have a tensile strength of 30 to 50 MPa and an elongation of 50 to 110%.

3. 연료 전지3. Fuel cell

본 발명은 상기에서 설명한 고분자 전해질 막을 포함하는 연료 전지를 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 연료 전지는 연료극(anode); 산소극(cathode); 및 상기에서 설명한 고분자 전해질 막을 포함하는 막/전극 접합체를 포함한다.The present invention provides a fuel cell including the above-described polymer electrolyte membrane. Specifically, the fuel cell of the present invention includes a fuel electrode (anode); An oxygen electrode; And a membrane / electrode assembly including the above-described polymer electrolyte membrane.

상기 연료극은 연료의 산화반응이 일어나는 곳으로, 그 성분 및 제조방법은 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 산소극은 산소의 환원반응이 일어나는 곳으로, 그 성분 및 제조방법은 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 연료극 및 산소극은 가스확산층 및 연료의 산화반응 또는 산소의 환원반응을 촉진시키는 촉매층을 포함할 수 있다.The fuel electrode is a place where the oxidation reaction of the fuel occurs, and the components and the manufacturing method are not particularly limited as long as they are well known in the art. The oxygen electrode is a place where a reduction reaction of oxygen occurs, and the component and the production method are not particularly limited as long as they are well known in the art. The fuel electrode and the oxygen electrode may include a gas diffusion layer and a catalyst layer promoting an oxidation reaction of the fuel or a reduction reaction of oxygen.

상기 고분자 전해질 막은 연료극와 산소극 사이에 위치하는 것으로, 이에 대한 설명은 상기와 동일하므로 생략하도록 한다.The polymer electrolyte membrane is located between the fuel electrode and the oxygen electrode.

이러한 본 발명의 연료 전지는 인장 강도, 연신율, 수소이온 전도도 및 메탄올 투과도 등의 물성이 우수한 고분자 전해질 막을 포함하기 때문에 운전 성능이 우수하다.Such a fuel cell of the present invention is excellent in operation performance because it includes a polymer electrolyte membrane having excellent physical properties such as tensile strength, elongation, hydrogen ion conductivity and methanol permeability.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[[ 실시예Example 1] 화학식 1의 공중합체를 포함하는 고분자  1] A polymer comprising a copolymer of the formula (1) 전해질 막Electrolyte membrane 제조 Produce

딘스탁 트랩, 질소 주입구 및 기계 교반기가 준비된 상태에서, 4,4'-비스(4-하이드록시페닐)-발레릭산 0.01 mol, 탄산칼륨 0.03 mol, DMSO 100 mL, 툴루엔 50 mL를, 250 mL의 4구 둥근 바닥 플라스크에 첨가하고, 상온에서 약 2 시간 동안 교반한 후, 145 ℃로 온도를 올려 4 시간 동안 반응시켰다. 술폰화된 4,4′-디플루오로벤조페논 0.01 mol을 DMSO 20 mL와 혼합하고 상온에서 4 시간 동안 교반하여 용액을 만든 후, 환류 증류로 물과 톨루엔을 제거하면서 교반을 진행한 플라스크에 첨가하였으며 온도를 165 ℃로 상승시킨 후 반응을 진행하였다.0.01 mol of 4,4'-bis (4-hydroxyphenyl) -valeric acid, 0.03 mol of potassium carbonate, 100 mL of DMSO, and 50 mL of tulurene were placed in a 250 mL flask equipped with a Dean-Stark trap, a nitrogen inlet and a mechanical stirrer. , And the mixture was stirred at room temperature for about 2 hours and then heated to 145 DEG C for reaction for 4 hours. 0.01 mol of sulfonated 4,4'-difluorobenzophenone was mixed with 20 mL of DMSO and stirred at room temperature for 4 hours to prepare a solution. The solution was then added to the stirred flask while removing water and toluene by reflux distillation The reaction temperature was raised to 165 ° C and the reaction proceeded.

반응 후, 상온으로 온도를 낮추고 합성된 올리고머 용액을 1000 mL의 IPA에 천천히 떨어뜨려 침전물을 얻었다. 유리여과기를 통해 침전물만 획득했고, 침전물의 세척을 위하여 2000 mL의 IPA로 여러 차례 세척한 후, 80 ℃ 오븐에서 하루 동안 건조시켜 중간체를 제조하였다.After the reaction, the temperature was lowered to room temperature and the synthesized oligomer solution was slowly dropped in 1000 mL of IPA to obtain a precipitate. Only the precipitate was obtained through a glass filter, washed several times with 2000 mL of IPA to wash the precipitate, and then dried in an oven at 80 ° C for one day to prepare an intermediate.

제조된 중간체, N-하이드록석신이미드 (NHS), N,N'-디사이클로헥실카보이미드 (DCC) 각각 0.01 mol을 30 ml, 5 ml, 5ml DMF에 각각 첨가하고, 6 시간 동안 상온에서 교반하여 완전히 용해시킨 후, 40 ℃에서 12 시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료된 용액에서 침전물을 제거하고, IPA로 침전시켜 생성물을 얻은 후, 80 ℃ 오븐에서 하루 동안 건조시켰다.0.01 mol of each of the prepared intermediate, N-hydroxysuccinimide (NHS) and N, N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) was added to 30 ml, 5 ml and 5 ml DMF, After completely dissolving by stirring, the mixture was reacted at 40 DEG C for 12 hours. The precipitate was removed from the reaction-completed solution and precipitated with IPA to obtain the product, which was then dried in an oven at 80 ° C for one day.

이렇게 얻어진 곁가지를 가지는 PAEK를 디메틸아세트아마이드와 에탄올의 혼합용액(부피비=1:1)에 10 중량%로 용해시킨 후, 3-아미노-1,5-나프탈렌 다이설폰산 염 70 mol%, 2,2'-벤지딘 다이설폰산 (BDSA) 15 mol%를 첨가하여 용해시켰다. 이 용액에 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 상기 PAEK 100 중량부에 대하여 50 중량부로 첨가하고 균일하게 혼합하였다. 이어서, 얻어진 혼합물을 유리판 위에 캐스팅하고, 105 ℃ 오븐에서 72 시간 동안 건조한 후 증류수에 함침시켜 미반응물을 제거하고 다시 100 ℃ 진공오븐에서 24 시간 동안 건조시켜 고분자 전해질 막을 제조하였다.PAEK having side branches thus obtained was dissolved in a mixed solution of dimethylacetamide and ethanol (volume ratio = 1: 1) in an amount of 10% by weight, and then 70 mol% of 3-amino-1,5-naphthalene disulfonic acid salt, And 15 mol% of 2'-benzidine disulfonic acid (BDSA) was added to dissolve. To this solution, polyvinylidene fluoride (PVDF) was added in an amount of 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the PAEK, and the mixture was homogeneously mixed. Subsequently, the obtained mixture was cast on a glass plate, dried in an oven at 105 ° C for 72 hours, impregnated with distilled water to remove unreacted materials, and further dried in a 100 ° C vacuum oven for 24 hours to prepare a polymer electrolyte membrane.

[[ 실시예Example 2] 화학식 2의 공중합체를 포함하는 고분자  2] The polymer comprising the copolymer of formula (2) 전해질 막Electrolyte membrane 제조 Produce

딘스탁 트랩, 질소 주입구 및 기계 교반기가 준비된 상태에서, 비스페놀 A 0.01 mol, 탄산칼륨 0.02 mol, DMSO 60 mL, 툴루엔 60 mL를, 250 mL의 4구 둥근 바닥 플라스크에 첨가하고, 상온에서 약 2 시간 동안 교반한 후, 145 ℃로 온도를 올려 4 시간 동안 반응시켰다. 술폰화된 4,4′-디플루오로벤조페논 0.01 mol을 DMSO 60 mL와 혼합하고 상온에서 4 시간 동안 교반하여 용액을 만든 후, 환류 증류로 물과 톨루엔을 제거하면서 교반을 진행한 플라스크에 첨가하였으며, 온도를 165 ℃로 상승시킨 후 반응을 진행하였다.0.01 mol of bisphenol A, 0.02 mol of potassium carbonate, 60 mL of DMSO and 60 mL of toluene were added to a 250 mL four-necked round-bottomed flask with a Dean Stark trap, a nitrogen inlet and a mechanical stirrer, After stirring for a time, the temperature was raised to 145 캜 and allowed to react for 4 hours. 0.01 mol of sulfonated 4,4'-difluorobenzophenone was mixed with 60 mL of DMSO and stirred at room temperature for 4 hours to prepare a solution. The solution was added to the stirred flask while removing water and toluene by reflux distillation The reaction was carried out after the temperature was raised to 165 ° C.

반응 후, 상온으로 온도를 낮추고 합성된 올리고머 용액을 1000 mL의 IPA에 천천히 떨어뜨려 침전물을 얻었다. 유리여과기를 통해 침전물만 획득했고, 침전물의 세척을 위하여 2000 Ml의 IPA로 여러 차례 세척 한 후, 80 ℃ 오븐에서 하루 동안 건조시켜 공중합체를 제조하였다.After the reaction, the temperature was lowered to room temperature and the synthesized oligomer solution was slowly dropped in 1000 mL of IPA to obtain a precipitate. Only the precipitate was obtained through a glass filter, washed several times with 2000 Ml of IPA for washing of the precipitate, and dried in an oven at 80 ° C for one day to prepare a copolymer.

제조된 공중합체를 디메틸아세트아마이드와 에탄올의 혼합용액(부피비=1:1)에 10 중량%로 용해시킨 후, 데카플루오로바이페닐(decafluorobiphenyl, DFBP)을 몰수를 맞춰 용해시켰다. 이 용액에 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 상기 공중합체 100 중량부에 대하여 50 중량부로 첨가하고 균일하게 혼합하였다. 이어서, 얻어진 혼합물을 유리판 위에 캐스팅하고, 105 ℃ 오븐에서 72 시간 동안 건조한 후 증류수에 함침시켜 미반응물을 제거하고 다시 100 ℃ 진공오븐에서 24 시간 동안 건조시켜 고분자 전해질 막을 제조하였다.The prepared copolymer was dissolved in a mixed solution of dimethylacetamide and ethanol (volume ratio = 1: 1) in an amount of 10% by weight, and then decafluorobiphenyl (DFBP) was dissolved in the molar ratio. To this solution, polyvinylidene fluoride (PVDF) was added in an amount of 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer and uniformly mixed. Subsequently, the obtained mixture was cast on a glass plate, dried in an oven at 105 ° C for 72 hours, impregnated with distilled water to remove unreacted materials, and further dried in a 100 ° C vacuum oven for 24 hours to prepare a polymer electrolyte membrane.

[[ 실시예Example 3] 화학식 3의 공중합체를 포함하는 고분자  3] A polymer comprising a copolymer of the formula (3) 전해질 막Electrolyte membrane 제조 Produce

딘스탁 트랩, 질소 주입구 및 기계 교반기가 준비된 상태에서, 4,4'-비스(4-하이드록시페닐)-발레릭산 0.01 mol, 탄산칼륨 0.03 mol, DMSO 100 mL, 툴루엔 50 mL를, 250 mL의 4구 둥근 바닥 플라스크에 첨가하고, 상온에서 약 2 시간 동안 교반한 후, 145 ℃로 온도를 올려 4 시간 동안 반응시켰다. 술폰화된 4,4′-디플루오로벤조페논 0.01 mol을 DMSO 20 mL와 혼합하고 상온에서 4 시간 동안 교반하여 용액을 만든 후, 환류 증류로 물과 톨루엔을 제거하면서 교반을 진행한 플라스크에 첨가하였으며 온도를 165 ℃로 상승시킨 후 반응을 진행하였다.0.01 mol of 4,4'-bis (4-hydroxyphenyl) -valeric acid, 0.03 mol of potassium carbonate, 100 mL of DMSO, and 50 mL of tulurene were placed in a 250 mL flask equipped with a Dean-Stark trap, a nitrogen inlet and a mechanical stirrer. , And the mixture was stirred at room temperature for about 2 hours and then heated to 145 DEG C for reaction for 4 hours. 0.01 mol of sulfonated 4,4'-difluorobenzophenone was mixed with 20 mL of DMSO and stirred at room temperature for 4 hours to prepare a solution. The solution was then added to the stirred flask while removing water and toluene by reflux distillation The reaction temperature was raised to 165 ° C and the reaction proceeded.

반응 후, 상온으로 온도를 낮추고 합성된 올리고머 용액을 1000 mL의 IPA에 천천히 떨어뜨려 침전물을 얻었다. 유리여과기를 통해 침전물만 획득했고, 침전물의 세척을 위하여 2000 mL의 IPA로 여러 차례 세척한 후, 80℃ 오븐에서 하루 동안 건조시켜 중간체를 제조하였다.After the reaction, the temperature was lowered to room temperature and the synthesized oligomer solution was slowly dropped in 1000 mL of IPA to obtain a precipitate. Only the precipitate was obtained through a glass filter, washed several times with 2000 mL of IPA to wash the precipitate, and then dried in an oven at 80 ° C for one day to prepare an intermediate.

제조된 중간체, N-하이드록석신이미드 (NHS), N,N'-디사이클로헥실카보이미드 (DCC) 각각 0.01 mol을 30 ml, 5 ml, 5ml DMF에 각각 첨가하고, 6 시간 동안 상온에서 교반하여 완전히 용해시킨 후, 40 ℃에서 12 시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료된 용액에서 침전물을 제거하고, IPA로 침전시켜 생성물을 얻었다. 이렇게 얻어진 곁가지에 NHS를 가지는 PAEK 0.01 mol과, 3-아미노-1,5-나프탈렌 다이설폰산염 0.012 mol, K2CO3 0.02 mol, DMAc 50 mL, 시클로헥산 15 mL를 4구 플라스크에 넣고 105 ℃에서 환류 증류하며 12시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료되면 온도를 상온으로 낮추고, 용액을 IPA로 침전시켜 침전물을 얻고, 이를 60 ℃ 진공 오븐에서 24 시간 동안 건조하여 곁가지에 술폰화기를 가지는 공중합체를 제조하였다.0.01 mol of each of the prepared intermediate, N-hydroxysuccinimide (NHS) and N, N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) was added to 30 ml, 5 ml and 5 ml DMF, After completely dissolving by stirring, the mixture was reacted at 40 DEG C for 12 hours. The precipitate was removed from the reaction-completed solution and precipitated with IPA to give the product. 0.01 mol of PAEK having NHS in the side branch thus obtained, 0.012 mol of 3-amino-1,5-naphthalene diallyl sulfonate, 0.02 mol of K 2 CO 3 , 50 mL of DMAc and 15 mL of cyclohexane were placed in a four-necked flask, At reflux distillation for 12 hours. When the reaction was completed, the temperature was lowered to room temperature, and the solution was precipitated with IPA to obtain a precipitate. The resulting precipitate was dried in a 60 ° C vacuum oven for 24 hours to prepare a copolymer having sulfonate groups in side branches.

제조된 공중합체를 디메틸아세트아마이드와 에탄올의 혼합용액(부피비=1:1)에 10 중량%로 용해시킨 후, 데카플루오로바이페닐(decafluorobiphenyl, DFBP)을 몰수를 맞춰 용해시켰다. 이 용액에 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 상기 공중합체 100 중량부에 대하여 50 중량부로 첨가하고 균일하게 혼합하였다. 이어서, 얻어진 혼합물을 유리판 위에 캐스팅하고, 105 ℃ 오븐에서 72 시간 동안 건조한 후 증류수에 함침시켜 미반응물을 제거하고 다시 100 ℃ 진공오븐에서 24 시간 동안 건조시켜 고분자 전해질 막을 제조하였다.The prepared copolymer was dissolved in a mixed solution of dimethylacetamide and ethanol (volume ratio = 1: 1) in an amount of 10% by weight, and then decafluorobiphenyl (DFBP) was dissolved in the molar ratio. To this solution, polyvinylidene fluoride (PVDF) was added in an amount of 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer and uniformly mixed. Subsequently, the obtained mixture was cast on a glass plate, dried in an oven at 105 ° C for 72 hours, impregnated with distilled water to remove unreacted materials, and further dried in a 100 ° C vacuum oven for 24 hours to prepare a polymer electrolyte membrane.

[[ 비교예Comparative Example 1] One]

듀퐁(DuPont)사의 Nafion 117을 적용하였다.Nafion 117 from DuPont was applied.

[[ 실험예Experimental Example 1] One]

실시예 1에서 제조된 고분자 전해질 막의 표면 및 단면을 전자현미경으로 확인하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.The surface and cross section of the polymer electrolyte membrane prepared in Example 1 were confirmed by an electron microscope and the results are shown in FIG.

도 1을 참조하면, 다공성 지지체로 사용된 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)에 공중합체의 함침이 잘 이루어진 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be confirmed that the copolymer is well impregnated into polyvinylidene fluoride (PVDF) used as a porous support.

[[ 실험예Experimental Example 2] 2]

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 고분자 전해질 막에 대한 물성을 다음과 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of the polymer electrolyte membranes of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 1 below.

1. 인장강도: 제조된 고분자 전해질 막 각각에서 가로*세로 10 mm*40 mm 크기의 샘플을 얻은 후, 250 N 로드셀이 적용된 인장강도 측정기(UTM-model 5565, Lloyd사)를 이용하여 인장강도를 측정하였다.1. Tensile Strength: A sample having a size of 10 mm × 40 mm in width was prepared from each of the prepared polymer electrolyte membranes, and tensile strength was measured using a tensile strength meter (UTM-model 5565, Lloyd) Respectively.

2. 이온 교환 능력: 이온 교환 능력(IEC)은 역적정 방법으로 측정하였다. 구체적으로, 제조된 고분자 전해질 막 각각에 대해서 0.1 g을 0.05 N NaOH 용액 20 mL에 투입하고, 3일 동안 상온에서 교반시켰다. 이때, 공중합체의 술폰산기가 NaOH와 반응하여 용액 중의 OH의 농도가 낮아지게 되면 0.05 N HCl 용액과 pH 미터를 이용하여 적정하였다.2. Ion exchange capacity: Ion exchange capacity (IEC) was measured by the inverse titration method. Specifically, 0.1 g of each of the produced polymer electrolyte membranes was added to 20 mL of 0.05 N NaOH solution, and the mixture was stirred at room temperature for 3 days. At this time, when the sulfonic acid group of the copolymer reacted with NaOH and the concentration of OH in the solution became low, the solution was titrated with a 0.05 N HCl solution and a pH meter.

3. 수분 함유량: 제조된 고분자 전해질 막 각각이 물을 흡수하기 전(Wdry)과 흡수 후(Wwet)의 무게 변화를 측정하여 하기 수학식 1로 계산하였다. 구체적으로, 90 오븐에서 제조한 고분자 전해질 막을 건조하여 건조 무게를 측정하였고, 증류수에 24 시간 동안 담가두어 물을 흡수한 고분자 전해질 막의 무게를 측정하였다.3. The water content: How to measure the weight change of the absorption of the prepared polymer electrolyte membrane, respectively before water (W dry) and after absorption (W wet) was calculated by Equation 1. Specifically, the polymer electrolyte membrane prepared in the 90 oven was dried to measure the dry weight, and the polymer electrolyte membrane was immersed in distilled water for 24 hours to measure the weight of the polymer electrolyte membrane Respectively.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112016095036420-pat00011
Figure 112016095036420-pat00011

4. 이온전도도(proton conductivity): Bekktech cell(상품명, Bekktech사, 미국)을 이온전도도의 측정을 위해 이용하였다. 수소를 측정 기체원으로 사용하여 가스를 분당 300 cc 흘려주며 측정하였다. 100 %의 습도 조건 하에서 각각 저항 값을 측정하였으며 하기 수학식 2를 이용하여 이온전도도를 계산하였다. 하기 수학식 2에서, L은 Bekktech cell 안에 0.425 cm로 고정된 양극과 음극 사이의 거리를, R은 고분자 전해질 막의 저항, W 및 T는 각각 고분자 전해질 막의 너비 및 두께를 나타낸다.4. Ion Conductivity: Bekktech cell (trade name, Bekktech, USA) was used for ion conductivity measurement. Hydrogen was used as the measurement gas source and the gas was flowed at 300 cc / min. The resistance values were measured under the conditions of 100% humidity and ion conductivity was calculated using the following equation (2). Where L is the distance between the anode and cathode fixed at 0.425 cm in the Bekktech cell, R is the resistance of the polymer electrolyte membrane, and W and T are the width and thickness of the polymer electrolyte membrane, respectively.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112016095036420-pat00012
Figure 112016095036420-pat00012

인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
이온 교환 능력
(meq·g-1)
Ion exchange capacity
(meq g -1 )
수분 함유량
(%)
Moisture content
(%)
이온전도도
(S·cm-1)
Ion conductivity
(S · cm -1 )
실시예 1Example 1 27.7127.71 1.431.43 22.9722.97 0.0750.075 실시예 2Example 2 32.8532.85 1.421.42 21.8921.89 0.0710.071 실시예 3Example 3 28.3228.32 1.361.36 22.3522.35 0.0650.065 비교예 1Comparative Example 1 20.7620.76 0.910.91 20.4820.48 0.060.06

상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 고분자 전해질 막은 인장강도, 이온 교환 능력, 수분 함유량, 이온전도도가 모두 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the polymer electrolyte membrane of the present invention has excellent tensile strength, ion exchange capacity, moisture content, and ionic conductivity.

Claims (10)

다공성 지지체; 및
상기 다공성 지지체에 함침되며, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체를 포함하고,
상기 화학식 1로 표시되는 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는, 하기 화학식 4로 표시되는 올리고머의 가교중합체인, 고분자 전해질 막.
[화학식 1]
Figure 112018117784315-pat00013

[화학식 4]
Figure 112018117784315-pat00018

상기 화학식 1에서,
Ar1은 술폰기가 치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기이고,
Ar2는 술폰기가 치환된 C6 내지 C30의 아릴기이고,
R1은 수소 및 C1 내지 C18의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되고, 복수의 R1은 서로 동일하거나 상이하고,
m은 1 내지 5의 정수이고, n은 4 내지 30의 정수이고,
A는 5 내지 120의 정수이다.
A porous support; And
A poly (arylene ether ketone) copolymer impregnated in the porous support and represented by the following Chemical Formula 1,
Wherein the poly (arylene ether ketone) copolymer represented by the formula (1) is a crosslinked polymer of an oligomer represented by the following formula (4).
[Chemical Formula 1]
Figure 112018117784315-pat00013

[Chemical Formula 4]
Figure 112018117784315-pat00018

In Formula 1,
Ar 1 is a C 6 to C 30 arylene group substituted with a sulfone group,
Ar 2 is a C 6 to C 30 aryl group substituted with a sulfone group,
R 1 is selected from the group consisting of hydrogen and C 1 to C 18 alkyl groups, a plurality of R 1 s are the same as or different from each other,
m is an integer of 1 to 5, n is an integer of 4 to 30,
A is an integer of 5 to 120;
청구항 1에 있어서,
상기 다공성 지지체 35 내지 50 중량%; 및
상기 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체 50 내지 65 중량%를 포함하는 고분자 전해질 막.
The method according to claim 1,
35 to 50% by weight of the porous support; And
And 50 to 65% by weight of the poly (arylene ether ketone) copolymer.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 중량평균분자량이 50,000 내지 200,000인 고분자 전해질 막.
The method according to claim 1,
The poly (arylene ether ketone) copolymer has a weight average molecular weight of 50,000 to 200,000.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리(아릴렌에테르케톤) 공중합체는 술폰화도가 55 내지 75 %인 연료전지용 고분자 전해질 막.
The method according to claim 1,
Wherein the poly (arylene ether ketone) copolymer has a degree of sulfonation of 55 to 75%.
청구항 1에 있어서,
상기 Ar1이 술폰기로 치환된 비페닐렌이며, Ar2가 술폰기로 치환된 나프틸인 고분자 전해질 막.
The method according to claim 1,
Wherein the Ar 1 is biphenylene substituted with a sulfone group, and Ar 2 is substituted with a sulfone group.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 R1가 메틸인, 고분자 전해질 막.
The method according to claim 1,
Wherein R < 1 > is methyl.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
인장강도가 30 내지 50 MPa이고, 연신율이 50 내지 110 %인 고분자 전해질 막.
The method according to claim 1,
A polymer electrolyte membrane having a tensile strength of 30 to 50 MPa and an elongation of 50 to 110%.
연료극;
산소극; 및
청구항 1 내지 5, 7 및 9 중 어느 한 항의 고분자 전해질 막을 포함하는 연료 전지.
Fuel electrode;
Oxygen pole; And
A fuel cell comprising the polymer electrolyte membrane according to any one of claims 1 to 5, 7 and 9.
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