KR102476651B1 - 수전해용 리튬이온교환막 및 이를 포함하는 수전해 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전류밀도가 향상된 리튬이온교환막(Lithium cation Exchange Membrane; LEM) 및 이를 포함하는 수전해 장치에 관한 것으로, 술폰기를 갖는 불소계 고분자 또는 이의 단량체(a)와 친수성 고분자(b)가 소정량 혼합한 고분자 혼합용액으로 제조된 리튬이온교환막은 높은 전류밀도를 가짐으로써 수전해 시스템의 제조단가를 낮출 수 있으며, 수전해 시스템으로 생성되는 수소의 순도 또한 향상시킬 수 있어 수전해 장치에 널리 적용될 수 있다.
Description
본 발명은 수전해용 리튬이온교환막(Lithium cation Exchange Membrane; LEM) 및 이를 포함하는 수전해 장치에 관한 것이다.
석탄, 석유, 천연가스와 같은 화석연료 (Fossil Fuel)의 사용으로 에너지를 생산 및 산업에 이용되고 있으나, 자원의 유한한 한정에 의한 고갈문제와 탄소 기반 및 질소함유 연료의 연소에 의해 환경오염의 문제점을 지속적으로 발생시키고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 다양한 대체 에너지의 개발이 이루어지고 있다. 예를 들어, 풍력에너지, 태양광에너지, 수력에너지를 이용하는 방법이 대두 되었으나, 시간한계적 및 장소의 한계성으로 대체 에너지의 개발이 늦춰지고 있는 실정이다.
최근, 대체에너지로써 수소를 이용한 수소에너지의 개발이 각광을 받고 있고, 이를 활용한 연료전지의 실용화 추세가 이어지고 있다. 수소는 청정에너지원으로서 가치가 부각되고 있으며, 수전해 장치에 의한 물(H2O)로부터 수소(H2)와 산소(O2)를 생성하는 과정은 환경오염을 일으킬 만한 원인물질을 생성하지 않아 친환경적 대체에너지의 가치를 가지고 있다.
수전해의 대표적 기술에는 크게 세가지로 나눌 수 있다. 1) 양이온 교환막으로 사용하는 PEM(Proton Exchange Membrane) 수전해, 2) 알칼리 전해질을 이용한 알칼리 수전해(Alkaline electrolysis; AE) 방법, 3) 고온의 수증기 조건하에서 세라믹 전해질을 활용한 고온 수증기 분해(High Temperature Electrolysis, HTE) 방법이 있다.
첫 번째 양이온 교환막 수전해(PEM)에 쓰이는 촉매는 Pt, Pd 등의 귀금속을 사용하며, 높은 수소이온 전도도로 인해 고 전류밀도를 가지는 것이 특징이다(1 ~ 3 A/cm2). 하지만, 귀금속을 사용함으로써 장치를 구성하는데 들어가는 비용이 증가하기 때문에 상용화에 많은 어려움을 가지는 기술이다.
반면, 두 번째 Ni, CO, Fe 등의 저가 촉매를 이용하는 기존 알칼리 수전해 기술(AE)은 상용화되어 널리 사용되고 있는 기술이나, 전류밀도가 0.4 A/cm2 이하로 낮다. 전류밀도는 수소생산량에 비례해 커지므로, 이는 시간당 수소를 생산하는 효율이 낮다는 것을 의미한다. 또한 격막(diaphragm)의 높은 수소 투과도로 인해 수소의 순도가 낮고, 저 전류밀도에서는 전류효율이 급격이 떨어지는 단점이 있다.
세 번째 HTE 방법은 세라믹 이온을 전해질로 사용하는 방법으로 PEM과 같이 전류밀도가 1 A/cm2 이상의 성능을 보여주나, 동작온도가 700℃ 이상이므로 작은 시스템에서 활용이 어렵고, 고온에서 동작에 따른 재료의 내구성 확보가 쉽지 않아 상용화가 매우 더디게 진행되고 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 종래에는 PEM 수전해, AEM 수전해, 알칼리 수전해와 같이 다양한 수전해 방식들이 있는데, 이들의 이온 교환에 따른 성능 및 장단점을 결정함에 있어 분리막이 중요한 인자가 된다. 수전해의 전류밀도를 결정하는 중요한 요소는 분리막에 있다. 전자를 전달하는 속도보다 수소이온 또는 히드록시 이온의 전달속도가 느려, 수전해 반응의 전체속도를 결정하는 속도결정단계가 된다. 따라서, 현재 수소경제의 활성화를 위해서는 수전해 장치의 가격을 낮추고 전류밀도를 높일 수 있는 분리막이 필요한 실정이다.
본 발명자들은 기존에 시도되지 않았던, 리튬이온교환막을 사용하면서 리튬하이드록사이드(LiOH) 수용액을 전해질로 사용하여 기존 알칼리 수전해에 사용되는 저가의 촉매를 사용하면서도 전류밀도를 향상시킨 수전해 장치(LEM 수전해 장치)를 고안한 바 있다. 해당되는 수전해 장치에 사용될 수 있는 전해질 막 중 대표적인 것은 미국 듀폰 (Dupont) 사에서 제조하고 상용화된 나피온(Nafion)막이 있다. 하지만, 나피온 막은 제조 공정이 복잡하고, 가격이 매우 비싼 단점을 가지고 있다.
이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 LEM 수전해 장치에 핵심 요소에서 리튬 양이온의 전달속도를 증가시켜 전류밀도가 향상된 리튬이온교환막을 개발하는 것을 목표로 하였으며, PEM 수전해 장치보다 가격이 저렴하고, 알칼리 수전해 보다 우수한 수전해 장치를 개발하고자 하였다.
본 발명의 목적은 기존의 리튬이온교환막보다 리튬 양이온 전달속도가 향상된 리튬이온교환막, 이의 제조방법, 및 이러한 리튬 양이온의 높은 이온전도도로 인해 전류밀도가 배가되어 전류 생산단가를 낮출 수 있는 수전해 장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 술폰기를 갖는 불소계 고분자 또는 이의 단량체; 및 (b) 술폰기를 갖는 고분자, 에테르기를 갖는 고분자, 및 하이드록실기를 갖는 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 친수성 고분자;를 함유하는, 수전해용 리튬이온교환막을 제공한다.
또한, 본 발명은 술폰기를 갖는 불소계 고분자(a) 및 친수성 고분자(b)를 혼합한 고분자 혼합용액을 멤브레인으로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수전해용 리튬이온교환막의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 수전해용 리튬이온교환막을 포함하는 것을 특징으로 하는 수전해 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 리튬 양이온의 전도도가 높은 리튬이온교환막은 기존의 나피온(Nafion)으로만 구성된 양이온 교환막과 비교하여 리튬이온 교환 속도가 증가하여 전류밀도가 향상된 효율적인 수전해용 분리막을 제공할 수 있다. 따라서, 수전해 장치에서의 중요한 부분을 차지하는 교환막의 성능이 증가됨에 따라, 수전해 시스템의 전체적인 성능이 상승하게 되는 주된 요인으로 작용하게 된다.
또한, 전류밀도 향상으로 인해 기존 알칼리 수전해보다 시스템 단가가 10% 이상 줄어들 수 있을 것으로 기대되는 바, 경제적인 측면에서도 이점이 있다.
또한, 리튬이온교환막의 낮은 수소투과도로 인해 수소의 순도가 향상될 수 있으며, 기존 알칼리 수전해는 높은 수소 투과도로 인해 낮은 전류밀도에서 작동되기 어려운 문제점이 있는 것과는 달리 넓은 전류밀도 범위에서 작동될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 리튬이온교환막의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 LEM 수전해 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 3은 P123 고분자의 사용량을 달리하여 제작한 단위셀의 성능을 측정한 결과이다.
도 4는 친수성 고분자 종류를 달리하여 제작한 단위셀의 성능을 측정한 결과이다.
도 2는 본 발명에 따른 LEM 수전해 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 3은 P123 고분자의 사용량을 달리하여 제작한 단위셀의 성능을 측정한 결과이다.
도 4는 친수성 고분자 종류를 달리하여 제작한 단위셀의 성능을 측정한 결과이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 리튬이온교환막을 사용한 수전해 시스템은 아래와 같은 전기화학 반응식을 통한 산화-환원으로 수소와 산소를 발생시킨다.
[반응식 1]
Anode : 4LiOH → 2O2+ 4Li+ + 4e-
[반응식 2]
Cathode : 4Li+ + 4e- + 4H2O → 2H2 + 4LiOH
상기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 애노드(Anode)에서는 Li+ 에 의해 O2가 발생하게 되고, 반응식 2에 나타낸 바와 같이 캐소드(Cathode)에서는 Li+ 으로 인해 H2가 발생하게 된다. 이처럼, 반응식 1과 2에서의 반응에서 Li+에 의한 농도가 전체 수소와 산소 발생량에 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 참고로, 도 2는 본 발명에 따른 LEM 수전해 시스템을 나타낸 모식도로서, 본 발명에 따른 LEM 수전해 장치는 애노드(Anode), 리튬이온교환막, 캐소드(Cathode)로 이루어져 있으며, 반응의 일련을 과정을 도식화한 것이다.
이에 본 발명자들은 나피온에 친수성 고분자를 혼합한 고분자 혼합용액을 분사하여 제조한 리튬이온교환막의 경우 리튬이온 및 수소이온의 교환속도가 증가되어 전류밀도가 상승함에 따라 보다 효율적인 수전해 시스템을 구현할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 (a) 술폰기를 갖는 불소계 고분자 또는 이의 단량체; 및 (b) 술폰기를 갖는 고분자, 에테르기를 갖는 고분자, 및 하이드록실기를 갖는 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 친수성 고분자;를 함유하는, 수전해용 리튬이온교환막을 제공한다.
상세하게, 상기 술폰기를 갖는 불소계 고분자 또는 이의 단량체(a)는 상기 술폰기를 갖는 불소계 고분자(a)는 불소계 고분자에 술폰화제를 반응시켜 술폰기(-SO3H)를 치환 또는 도입된 것으로, 상기 술폰화제는 황산(sulfuric acid, H2SO4), 설퍼트리옥사이드(sulfur trioxide, SO3) 및 클로로설포닉산(chlorosulfonic acid, ClSO3H)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않는다.
상기 불소계 고분자는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리벤지미다졸(PBI), 폴리이미드(PI), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐클로라이드(PVC), 또는 이들의 단량체가 중합된 공중합고분자로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 고분자 일 수 있다.
상기 술폰기를 갖는 불소계 고분자는 수평균 분자량(Mn)이 1,500 내지 800,000이고, 중량평균 분자량(Mw)은 8,000 내지 900,000의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 친수성 고분자(b)로서 술폰기를 갖는 고분자, 에테르기를 갖는 고분자, 및 하이드록실기를 갖는 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상세하게, 술폰기를 갖는 고분자는 폴리술폰(PolySulfone, PSU), 폴리아릴렌에테르술폰(Poly(Arylene Ether Sulfone)), 폴리에테르술폰[Poly(EtherEhterSulfone), PEES], 및 폴리페닐렌 술폰(Polyphenylene Sulfone, PPSU)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 에테르기를 갖는 고분자는 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(프로필렌글리콜)-b-폴리(에틸렌글리콜)[Poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol), PEG-PPG-PEG, P123], 폴리(프로필렌글리콜)-b-폴리(데틸렌글리콜)-b-폴리(프로필렌글리콜)[ Poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol), PPG-PEG-PPG, Pluronic F-127], 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(프로필렌글리콜)-b-폴리(에틸렌글리콜)디아크릴레이트[Poly(ehtylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)diacrylate, Poloxamer F-127], 및 에틸렌다이아민 테트라키스(에톡실레이트-b-프로폭실레이트)테트롤[Ethylenediamine tetrakis(ethoxylate-block-propoxylate)tetrol]로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 하이드록실기를 갖는 고분자는 폴리비닐알콜(Polyvinyl Alcohol, PVA), 폴리하이드록시 에시드(Polyhydroxy Acids, PHA), 및 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoates, Poly(MA MCL))로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
이때, 상기 술폰기를 갖는 불소계 고분자 또는 이의 단량체(a)와 친수성 고분자(b)는 1: 0.03 내지 0.4 중량 비율로 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1: 0.04 내지 0.2 중량 비율이며, 보다 더 바람직하게는 0.05 내지 0.15 중량 비율이다. 1: 0.03 중량 비율 미만인 경우 리튬이온 및 수소이온의 교환속도가 미비하여 전류밀도가 상승하는데 한계가 있고, 1: 0.4 중량 비율 초과인 경우 리튬이온 및 수소이온의 교환속도가 떨어지고, 친수성 고분자와 술폰기를 갖는 불소계 고분자의 융합에 한계가 있기에 상기 범위로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 술폰기를 갖는 불소계 고분자(a) 및 친수성 고분자(b) 혼합한 고분자 혼합용액을 멤브레인으로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수전해용 리튬이온교환막의 제조방법을 제공한다. 도 1은 본 발명의 제조방법을 나타낸 것이다. 이때, 불소계 고분자, 술폰화제, 친수성 고분자의 성분은 상기 언급한 바와 동일하여 생략한다.
다음으로, 준비한 술폰기를 갖는 불소계 고분자(a)를 친수성 고분자와 혼합하여 고분자 혼합용액을 제조한다. 술폰기를 갖는 불소계 고분자(a) 및 친수성 고분자(b)를 알코올 용매에 혼합하여 제조한 고분자 혼합용액을 당업계에서 멤브레인 제조 시 사용되는 통상의 방법으로 멤브레인 형태로 제조할 수 있다.
상세하게, 상기 멤브레인 제조를 위해서 스프레이 분사, 증발건조, 또는 닥터블레이드 일 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않는다. 이렇게 제조된 멤브레인은 리튬이온교환막으로 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 멤브레인은 단일막 형태일 수 있으나 반드시 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 상기 수전해용 리튬이온교환막을 포함하는 수전해 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 수전해 장치는 리튬양이온교환막을 포함하는 양이온교환막; 양이온교환수지를 포함하고, 상기 양이온교환막의 일면(一面)에 접촉 또는 접착된 애노드(Anode); 및 양이온교환수지를 포함한다.
이때, 상기 애노드는, 상기 양이온교환수지와, 상기 양이온교환수지에 분산되도록 혼합된 애노드 촉매를 포함하여, 상기 양이온교환막의 일면에 코팅(Coating)에 의해 접착되고, 상기 캐소드는, 상기 양이온교환수지와, 상기 양이온교환수지에 분산되도록 혼합된 캐소드 촉매를 포함하여, 상기 양이온교환막의 타면에 코팅에 의해 접착될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 리튬 양이온의 전도도가 높은 리튬이온교환막에 관한 것으로, 기존의 나피온(Nafion)으로만 구성된 양이온 교환막과 비교하여 리튬이온 교환 속도가 상당히 증가하여 전류밀도가 향상된 효율적인 수전해용 분리막으로 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐이므로 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> LEM 수전해 단위셀 제조
폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)에 황산을 혼합하여 술폰기를 갖는 불소계 고분자를 제조하여 준비하였다. 술폰기를 갖는 불소계 고분자 100 중량부, 친수성 고분자로서 트리블록 코폴리머(triblock copolymer)인 P123 고분자 5 중량부, 및 알코올 150 중량부를 넣고 초음파 처리하여 희석하여 고분자 혼합용액을 제조하였다. 균일하게 혼합된 상기 고분자 혼합용액을 초음파 스프레이를 이용하여 5 x 5 cm2 의 크기로 뿌려주어 멤브레인을 제조하였다.
여기서 멤브레인의 두께는 상기잉크의 Nafion 이오노머/용매의 비율과 스프레이 반복횟수의 조절로 결정할 수 있는데, 본 발명에서는 50 μm 두께로 제조하였다. 이후, 유로가 있는 단위셀에 상위 제조방법에 의해 제조된 리튬이온교환막을 사용하여 통상적인 방법으로 MEA를 제조하고 이를 단위 셀(Single Cell)에 체결하여 최종적으로 LEM 수전해 단위셀을 제조하였다. 이때 LEM 수전해 단위셀의 활성면적은 5 cm2로 제조하였다.
<실시예 2 내지 7>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 술폰기를 갖는 불소계 고분자 100 중량부에 대해 P123 고분자의 사용량을 달리하여 리튬이온교환막을 제조하고 LEM 수전해 단위셀을 제조하였다.
| 구분 (단위: 중량부) |
(a) | (b) |
| Nafion D521 | P123/N | |
| 비교예 1 | 100 | |
| 실시예 1 | 100 | 2.5 |
| 실시예 2 | 100 | 4.4 |
| 실시예 3 | 100 | 6.6 |
| 실시예 4 | 100 | 10.0 |
| 실시예 5 | 100 | 15.0 |
| 실시예 6 | 100 | 20.0 |
<실시예 7 내지 9>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 술폰기를 갖는 불소계 고분자 100 중량부에 대해 친수성 고분자를 달리하여 리튬이온교환막을 제조하고 LEM 수전해 단위셀을 제조하였다.
| 구분 (단위: 중량부) |
실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 |
| Nafion D521 | 100 | 100 | 100 |
| P123/N | 5 | - | |
| PVA/N | - | 5 | - |
| PSU/N | - | - | 5 |
<비교예 1>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 친수성 고분자인 P123 고분자를 혼합하지 않은 고분자 혼합용액을 이용하여 양이온교환막을 제조하고 LEM 수전해 단위셀을 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 1 내지 6, 및 비교예 1에서 제조한 LEM 수전해 단위셀에 대해 1.7 V 또는 1.9 V 전압(V)에서의 전류밀도값(A/cm2)들을 하기 표 2에 나타냈다.
| 구분 (단위: 중량부) |
(a) | (b) | 전류밀도(A/cm) @ 1.7V |
전류밀도(A/cm2) @ 1.9V |
| Nafion D521 | P123/N | |||
| 비교예 1 | 100 | 0.77 | 1.09 | |
| 실시예 1 | 100 | 2.5 | 0.75 | 1.17 |
| 실시예 2 | 100 | 4.4 | 0.82 | 1.29 |
| 실시예 3 | 100 | 6.6 | 0.87 | 1.37 |
| 실시예 4 | 100 | 10.0 | 1.09 | 1.61 |
| 실시예 5 | 100 | 15.0 | 0.96 | 1.53 |
| 실시예 6 | 100 | 20.0 | 0.98 | 1.43 |
표 2 및 도 3의 결과, 술폰기를 갖는 불소계 고분자만을 사용한 비교예 1과 대비하여 친수성 고분자를 사용한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 7의 경우 같은 전압에서 전류밀도가 상승하였음을 확인할 수 있다. 특히 실시예 4의 경우에는 비교예 1과 대비하여 1.7 V에서는 약 30%, 1.9 V에서는 약 48%의 전류밀도가 상승하였음을 확인할 수 있었다. 따라서 친수성 고분자가 포함된 경우 리튬이온교환막의 경우 수소 생산량 증가로 인한 우수한 전류밀도 성능을 갖음을 확인할 수 있었다.
<실험예 2>
상기 실시예 8 내지 10, 및 비교예 1에서 제조한 LEM 수전해 단위셀에 대해 1.4 V 내지 2.0 V 까지 전압을 0.025 V 간격으로 서서히 올려주면서 각 전압에서의 인가되는 전류를 측정하여 도 4에 나타냈다. 도 4의 결과, 친수성 고분자가 포함된 경우, 포함하지 않는 경우와 대비하여 전류밀도에 확연한 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
따라서 상기 결과를 통해 본 발명에 따른 리튬이온교환막의 경우 수소생산량증가로 인해 우수한 전류밀도 성능을 갖음을 재차 확인할 수 있었다.
Claims (9)
- (a) 술폰기를 갖는 불소계 고분자 또는 이의 단량체; 및
(b) 술폰기를 갖는 고분자, 에테르기를 갖는 고분자, 및 하이드록실기를 갖는 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 친수성 고분자;를 함유하는, 수전해용 리튬이온교환막.
- 제 1 항에 있어서,
상기 술폰기를 갖는 불소계 고분자(a)는 불소계 고분자에 술폰화제를 반응시켜 술폰기(-SO3H)를 치환 또는 도입된 것으로,
상기 술폰화제는 황산(sulfuric acid, H2SO4), 설퍼트리옥사이드(sulfur trioxide, SO3) 및 클로로설포닉산(chlorosulfonic acid, ClSO3H)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 수전해용 리튬이온교환막.
- 제 2 항에 있어서,
상기 불소계 고분자는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF) 또는 이들의 단량체가 중합된 공중합고분자로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는, 수전해용 리튬이온교환막.
- 제 1 항에 있어서,
상기 친수성 고분자(b)로서 술폰기를 갖는 고분자는 폴리술폰(PolySulfone, PSU), 폴리아릴렌에테르술폰(Poly(Arylene Ether Sulfone)), 폴리에테르술폰[Poly(EtherEhterSulfone), PEES], 및 폴리페닐렌 술폰(Polyphenylene Sulfone, PPSU)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 수전해용 리튬이온교환막.
- 제 1 항에 있어서,
상기 친수성 고분자(b)로서 에테르기를 갖는 고분자는 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(프로필렌글리콜)-b-폴리(에틸렌글리콜)[Poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol), PEG-PPG-PEG, P123], 폴리(프로필렌글리콜)-b-폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(프로필렌글리콜)[ Poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol), PPG-PEG-PPG, Pluronic F-127], 폴리(에틸렌글리콜)-b-폴리(프로필렌글리콜)-b-폴리(에틸렌글리콜)디아크릴레이트[Poly(ehtylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)diacrylate, Poloxamer F-127], 및 에틸렌다이아민 테트라키스(에톡실레이트-b-프로폭실레이트)테트롤 [Ethylenediamine tetrakis(ethoxylate-block-propoxylate)tetrol]로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 수전해용 리튬이온교환막.
- 제 1 항에 있어서,
상기 친수성 고분자(b)로서 하이드록실기를 갖는 고분자는 폴리비닐알콜(Polyvinyl Alcohol, PVA), 폴리하이드록시 에시드(Polyhydroxy Acids, PHA), 및 폴리하이드록시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoates)로 이루어진 군으부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 수전해용 리튬이온교환막.
- 제 1 항에 있어서,
상기 술폰기를 갖는 불소계 고분자 또는 이의 단량체(a)와 친수성 고분자(b)는 1: 0.03 내지 0.4 중량 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는, 수전해용 리튬이온교환막.
- 술폰기를 갖는 불소계 고분자(a) 및 친수성 고분자(b)를 혼합한 고분자 혼합용액을 멤브레인으로 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 친수성 고분자는 술폰기를 갖는 고분자, 에테르기를 갖는 고분자, 및 하이드록실기를 갖는 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 수전해용 리튬이온교환막의 제조방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중에서 선택된 어느 한 항의 수전해용 리튬이온교환막을 포함하는 것을 특징으로 하는 수전해 장치.
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| KR1020200099209A KR102476651B1 (ko) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 수전해용 리튬이온교환막 및 이를 포함하는 수전해 장치 |
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| KR1020200099209A KR102476651B1 (ko) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 수전해용 리튬이온교환막 및 이를 포함하는 수전해 장치 |
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