KR20130106070A - Porous support and method for manufacturing same - Google Patents

Porous support and method for manufacturing same Download PDF

Info

Publication number
KR20130106070A
KR20130106070A KR1020120027692A KR20120027692A KR20130106070A KR 20130106070 A KR20130106070 A KR 20130106070A KR 1020120027692 A KR1020120027692 A KR 1020120027692A KR 20120027692 A KR20120027692 A KR 20120027692A KR 20130106070 A KR20130106070 A KR 20130106070A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
porous support
polymer
precursor
nanofibers
porous
Prior art date
Application number
KR1020120027692A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101604410B1 (en
Inventor
김철기
이용환
노환권
오흥렬
김관우
김성진
백지숙
Original Assignee
코오롱패션머티리얼 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱패션머티리얼 (주) filed Critical 코오롱패션머티리얼 (주)
Priority to KR1020120027692A priority Critical patent/KR101604410B1/en
Publication of KR20130106070A publication Critical patent/KR20130106070A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101604410B1 publication Critical patent/KR101604410B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1058Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties
    • H01M8/1062Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties characterised by the physical properties of the porous support, e.g. its porosity or thickness
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007Electro-spinning
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1058Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties
    • H01M8/106Polymeric electrolyte materials characterised by a porous support having no ion-conducting properties characterised by the chemical composition of the porous support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PURPOSE: A porous support is provided to have mechanical properties with directionality while including the assembly of randomly arranged nanofibers, thereby improving unidirectional dimensional stability of a reinforced composite film. CONSTITUTION: A porous support is manufactured by continuously hardening the nanofiber of a polymer precursor manufactured by electrospinning a precursor solution including a polymer precursor for forming a porous support; and a polymer nanofiber randomly aligned. The porous support has a tensile strength ratio of one direction to the vertical direction of 5 or less and an elongation ratio of one direction to the vertical direction of 0.2 or greater.

Description

다공성 지지체 및 이의 제조방법{POROUS SUPPORT AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}Porous support and its manufacturing method {POROUS SUPPORT AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 연료전지용 강화복합막에 적용시 일방향 치수안정성을 향상시킬 수 있는 다공성 지지체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a porous support and a method of manufacturing the same that can improve unidirectional dimensional stability when applied to a reinforced composite membrane for fuel cells.

나노섬유는 표면적이 넓고 다공성이 우수하기 때문에 정수용 필터, 공기 정화용 필터, 복합재료, 전지용 분리막 등의 다양한 용도로 이용되고 있으며, 특히 자동차용 연료전지에 사용되는 강화복합막에 유용하게 적용할 수 있다.Nanofiber has a wide surface area and excellent porosity, so it is used for various purposes such as water filter, air purification filter, composite material, battery separator, etc., and it can be particularly useful for reinforcement composite membranes used in fuel cells for automobiles. .

연료전지는 연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지로서, 높은 에너지 효율과 오염물 배출이 적은 친환경적인 특징으로 인해 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 이러한 연료전지는 일반적으로 전해질막을 사이에 두고 그 양쪽에 산화극(anode)과 환원극(cathode)이 각각 형성된 구조를 갖고 있다.A fuel cell is a battery that directly converts chemical energy generated by oxidation of a fuel into electrical energy, and has been in the spotlight as a next-generation energy source due to its high energy efficiency and eco-friendly features with low emission of pollutants. Such a fuel cell generally has a structure in which an anode and a cathode are formed on both sides of an electrolyte membrane.

자동차용 연료전지의 대표적인 예로는 수소가스를 연료로 사용하는 수소 이온 교환 연료전지를 들 수 있다. 이러한 수소 이온 교환 연료전지에 사용되는 전해질 막은 산화극에서 생성된 수소 이온이 환원극으로 전달되는 통로이므로 기본적으로 우수한 수소 이온 전도도를 가져야 한다. 또한 전해질막은 산화극에 공급되는 수소가스와 환원극에 공급되는 산소를 분리하는 분리능이 우수해야 하고, 그 외에도 기계적 강도, 형태안정성, 내화학성 등이 우수해야 하며, 고전류밀도에서 저항손실이 작아야 하는 등의 특성이 요구된다. 특히 자동차용 연료전지는 고온에서 장시간 사용할 경우 전해질막이 파열되지 않도록 우수한 내열성을 가져야 한다.Representative examples of automotive fuel cells include a hydrogen ion exchange fuel cell using hydrogen gas as a fuel. Since the electrolyte membrane used in the hydrogen ion exchange fuel cell is a passage through which hydrogen ions generated from the anode are transferred to the cathode, it should basically have excellent hydrogen ion conductivity. In addition, the electrolyte membrane should have excellent separation ability to separate hydrogen gas supplied to the anode and oxygen supplied to the cathode, and also have excellent mechanical strength, shape stability, chemical resistance, and low resistance loss at high current density. And other characteristics are required. In particular, fuel cells for automobiles must have excellent heat resistance to prevent the electrolyte membrane from bursting when used at high temperatures for a long time.

현재 사용되고 있는 연료전지용 전해질막으로는 불소계 수지로서 퍼플루오로설폰산 수지(나피온, Nafion™)(이하 "나피온 수지"라 한다)가 있다. 그러나, 나피온 수지는 기계적 강도가 약하여 장시간 사용하면 핀홀이 발생하고, 그로 인해 에너지 전환 효율이 떨어지는 문제가 있다. 기계적 강도를 보강하기 위해서 나피온 수지의 막 두께를 증가시켜 사용하는 시도가 있지만, 이 경우 저항 손실이 증가되고 또한 고가의 재료를 사용함에 따라 경제성이 떨어지는 문제가 있다.Currently used electrolyte membranes for fuel cells include perfluorosulfonic acid resins (Nafion ™) (hereinafter referred to as "nafion resins") as fluorine resins. However, Nafion resins have a weak mechanical strength, so that pinholes are generated when they are used for a long time, thereby lowering energy conversion efficiency. Attempts have been made to increase the film thickness of Nafion resin in order to reinforce mechanical strength, but in this case, there is a problem in that the resistance loss is increased and the economical efficiency is inferior due to the use of expensive materials.

이와 같은 문제를 해결하고 종래 전해질막의 단점을 보완하고자 강화복합막이 제안되었다. 강화복합막은 전해질 물질인 이온전도체와 함께, 전해질 단일막의 단점인 치수안정성, 내구성, 기계적 강도 등을 향상시키기 위한 다공성 지지체로 구성되어 있다. 강화복합막을 포함하는 대표적인 상품으로 프리메아(PRIMEA™, 고어사제)가 있다. 상기 강화복합막은 다공성 폴리테트라플루오로에틸렌 수지에 불소계 이온전도체를 복합화하여 기계적 강도를 향상시킨 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 연료전지의 상용화를 위해서는 가격 절감이 필요한 상황에서 불소계 이온전도체와 불소계 다공성 지지체의 사용은 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다.In order to solve this problem and to compensate for the disadvantages of the conventional electrolyte membrane, a reinforced composite membrane has been proposed. The reinforced composite membrane is composed of a porous support for improving dimensional stability, durability, mechanical strength, etc., which are disadvantages of the electrolyte single membrane, together with an ion conductor which is an electrolyte material. Representative products including reinforced composite membranes include PRIIMEA ™, manufactured by Gore. The reinforced composite membrane is characterized in that the mechanical strength is improved by complexing a fluorine-based ion conductor with a porous polytetrafluoroethylene resin. However, the use of a fluorine-based ion conductor and a fluorine-based porous support has a disadvantage in that a cost reduction is required for commercialization of a fuel cell.

이에 따라 고가의 불소계 이온전도체를 대체하고자 저가의 탄화수소계 이온전도체가 개발되었으나, 탄화수소계 이온전도체는 불소계를 포함하는 다공성 지지체에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.Accordingly, inexpensive hydrocarbon-based ion conductors have been developed to replace expensive fluorine-based ion conductors, but hydrocarbon-based ion conductors have a problem in that they are difficult to apply to porous supports including fluorine-based ion conductors.

따라서, 탄화수소계 이온전도체에 적합한 탄화수소계 다공성 지지체, 더 나아가 탄화수소계 이온전도체뿐만 아니라 불소계 이온전도체와도 복합화가 가능한 다공성 지지체가 요구된다. Accordingly, there is a need for a porous porous support suitable for a hydrocarbon-based ion conductor, and a porous support that can be complexed with not only a hydrocarbon-based ion conductor but also a fluorine-based ion conductor.

한국특허공개 제2011-0084849호 및 제2011-0120185호에는 폴리이미드 나노섬유로 구성된 다공성 지지체를 이온전도체와 복합화한 강화복합막이 개시되어 있다. Korean Patent Publication Nos. 2011-0084849 and 2011-0120185 disclose reinforcing composite membranes in which a porous support composed of polyimide nanofibers is complexed with an ion conductor.

한국특허공개 제2011-0084849호 (2011.07.26 공개)Korean Patent Publication No. 2011-0084849 (published Jul. 26, 2011) 한국특허공개 제2011-0120185호 (2011.11.03 공개)Korean Patent Laid-Open No. 2011-0120185 (published on November 3, 2011)

본 발명의 목적은 연료전지용 강화복합막에 적용시 일방향 치수안정성을 향상시킬 수 있는 다공성 지지체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a porous support and a method of manufacturing the same that can improve unidirectional dimensional stability when applied to a reinforced composite membrane for fuel cells.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체를 포함하는 전구체 용액을 전기방사하여 제조한 고분자 전구체의 나노섬유를 1 내지 15N의 권취 장력의 인가하에 복수의 롤러 위와 아래를 번갈아 지그재그로 이송하면서 연속 경화시켜 제조되며, 랜덤하게 배열된 고분자 나노섬유를 포함하고, 방향성이 있는 기계적 물성을 나타내는 다공성 지지체를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, the nanofibers of the polymer precursor prepared by electrospinning the precursor solution containing the precursor of the polymer for forming the porous support are zigzag alternately above and below a plurality of rollers under the application of a winding tension of 1 to 15N. It is prepared by continuous curing while transferring to provide a porous support comprising a randomly arranged polymer nanofibers, showing a directional mechanical properties.

상기 기계적 물성은 인장강도, 신도 또는 둘 모두일 수 있다.The mechanical properties may be tensile strength, elongation or both.

상기 다공성 지지체는 일방향과 상기 일방향에 대한 수직방향의 인장 강도비가 5 이하일 수 있다.The porous support may have a tensile strength ratio of 5 in one direction and a vertical direction with respect to the one direction.

상기 다공성 지지체는 일방향과 상기 일방향에 대한 수직방향의 신도비가 0.2 이상일 수 있다.The porous support may have an elongation ratio of 0.2 in one direction and a vertical direction with respect to the one direction.

상기 다공성 지지체는 이온전도체를 담지한 후 물에 팽윤시켰을 때 일방향의 치수안정성이 8% 이하일 수 있으며, 바람직하게는 1% 이하이다.The porous support may have 8% or less of dimensional stability in one direction when swelled in water after supporting the ion conductor, and preferably 1% or less.

상기 다공성 지지체는 유기용매에 불용성인 탄화수소계 고분자를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리이미드를 포함할 수 있다.The porous support may include a hydrocarbon-based polymer that is insoluble in an organic solvent, and may preferably include polyimide.

상기 다공성 지지체는 50 내지 90%의 다공도를 가질 수 있다.The porous support may have a porosity of 50 to 90%.

상기 다공성 지지체는 5 내지 50㎛의 평균 두께를 가질 수 있다.The porous support may have an average thickness of 5 to 50㎛.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체를 포함하는 전구체 용액을 전기방사하여 고분자 전구체의 나노섬유를 제조하는 단계; 그리고 상기 고분자 전구체의 나노섬유를 1 내지 15N의 권취 장력의 인가하에 복수의 롤러 위와 아래를 번갈아 지그재그로 이송하면서 연속 경화시키는 단계를 포함하는 다공성 지지체의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, preparing a nanofiber of the polymer precursor by electrospinning the precursor solution containing the precursor of the polymer for forming a porous support; And it provides a method for producing a porous support comprising the step of continuously curing the nanofibers of the polymer precursor alternately zigzag up and down a plurality of rollers under the application of a winding tension of 1 to 15N.

상기 다공성 지지체 형성용 고분자는 유기용매에 불용성인 탄화수소계 고분자일 수 있다.The polymer for forming the porous support may be a hydrocarbon-based polymer that is insoluble in an organic solvent.

상기 전구체 용액은 전구체 용액 총 중량에 대하여 5 내지 20중량%의 농도로 다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체를 포함할 수 있다.The precursor solution may include a precursor of a polymer for forming a porous support at a concentration of 5 to 20% by weight based on the total weight of the precursor solution.

상기 전기 방사 공정은 850 내지 3,500V/㎝의 전기장을 인가하여 실시할 수 있다.The electrospinning process may be performed by applying an electric field of 850 to 3,500 V / cm.

상기 경화 공정은 80 내지 650℃에서 실시할 수 있다.The curing step may be carried out at 80 to 650 ℃.

기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.

첫째, 본 발명에 따른 다공성 지지체는 랜덤 배열된 나노섬유의 집합체를 포함하면서도 방향성이 있는 기계적 물성을 나타냄으로써, 연료전지용 강화복합막의 다공성 지지체로 사용시 강화복합막의 일방향 치수안정성을 개선시킬 수 있다. First, the porous support according to the present invention includes an array of randomly arranged nanofibers, but exhibits directional mechanical properties, thereby improving unidirectional dimensional stability of the reinforced composite membrane when used as a porous support of the reinforced composite membrane for fuel cells.

둘째, 상기 다공성 지지체는 박막화가 가능하여 연료전지용 강화복합막의 다공성 지지체로 사용시 강화복합막의 저항손실을 최소화할 수 있다.Second, the porous support can be thinned to minimize the resistance loss of the reinforced composite membrane when used as a porous support of the reinforced composite membrane for fuel cells.

셋째, 상기 다공성 지지체는 유기용매에 비용해성인 탄화수소계 고분자로 이루어져 통상의 유기용매에 용해되지 않으며 높은 융점을 가져 내화학성 및 내열성이 우수하며, 그 결과 연료전지용 강화복합막에 적용시 우수한 내구성을 나타낼 수 있다.Third, the porous support is composed of a hydrocarbon-based polymer that is insoluble in organic solvents, so that it does not dissolve in a conventional organic solvent and has a high melting point, and thus has excellent chemical resistance and heat resistance. As a result, it has excellent durability when applied to a reinforced composite membrane for fuel cells. Can be represented.

도 1은 본 발명에 따른 다공성 지지체의 제조시 연속 지그재그 경화 공정 실시를 위한 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 다공성 지지체 표면에 대한 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 관찰 사진이다.
도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 다공성 지지체의 인장강도 및 인장강도비를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 다공성 지지체의 신도 및 신도비를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram schematically showing an apparatus for carrying out a continuous zigzag curing process in the manufacture of a porous support according to the present invention.
FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) observation photograph of the porous support surface prepared in Example 1. FIG.
3 is a graph showing the results of observing the tensile strength and tensile strength ratio of the porous support prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
4 is a graph showing the results of observing the elongation and elongation ratio of the porous support prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.

본 명세서에 기재된 용어 "나노"란 나노 스케일을 의미하며, 1 ㎛ 이하의 크기를 포함한다.The term "nano," as used herein, refers to nanoscale and includes a size of 1 μm or less.

본 명세서에 기재된 용어 "직경"이란, 섬유의 중심을 지나는 단축의 길이를 의미하고, “길이”란 섬유의 중심을 지나는 장축의 길이를 의미한다.As used herein, the term "diameter" refers to the length of the short axis passing through the center of the fiber, and the "length" means the length of the long axis passing through the center of the fiber.

일반적으로 자동차용 연료전지에서의 스택의 경우 길이방향으로 긴 직사각형 형태를 갖기 때문에, 강화복합막의 각 방향에 대하여 동일한 치수안정성을 적용하게 되면 길이방향으로의 변형이 더욱 크게 발생하여 전해질막의 변형에 따라 연료전지의 내구성과 성능이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 길이방향으로 보다 우수한 치수안정성을 갖는 강화복합막이 요구되고 있다.In general, since a stack in a fuel cell for a vehicle has a long rectangular shape in the longitudinal direction, when the same dimensional stability is applied to each direction of the reinforced composite membrane, the deformation in the longitudinal direction occurs more and more, depending on the deformation of the electrolyte membrane. There is a problem that the durability and performance of the fuel cell is poor. Therefore, there is a need for a reinforced composite film having better dimensional stability in the longitudinal direction.

이에 대해 본 발명에서는 랜덤한 폴리이미드 나노섬유에 대해 제어된 권취장력으로 복수의 롤러 위와 아래를 번갈아 지그재그로 이송하면서 연속 경화시켜 기계적 물성의 방향성을 부여한 다공성 지지체를 제조하고, 이를 연료전지용 강화복합막의 다공성 지지체로서 사용시 강화복합막의 일방향 치수 안정성을 향상시킬 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.On the other hand, in the present invention, a porous support imparting the mechanical property direction by continuously curing while transferring zigzag up and down alternately with a plurality of rollers in a controlled winding tension for random polyimide nanofibers, to prepare a porous support for the fuel cell reinforced composite membrane The present invention was found to be able to improve the unidirectional dimensional stability of the reinforced composite membrane when used as a porous support.

즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 다공성 지지체의 제조방법은 다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체를 포함하는 전구체 용액을 전기방사하여 고분자 전구체의 나노섬유를 제조하는 단계, 그리고 상기 제조된 고분자 전구체의 나노섬유를 1 내지 15N의 권취 장력의 인가하에 복수의 롤러 위와 아래를 번갈아 지그재그로 이송하면서 연속 경화시키는 단계를 포함한다.That is, the method of manufacturing a porous support according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a nanofiber of a polymer precursor by electrospinning a precursor solution containing a precursor of a polymer for forming a porous support, and the nanoparticles of the prepared polymer precursor Continuously hardening the fibers in alternating zigzag fashion above and below the plurality of rollers under the application of a winding tension of 1 to 15N.

이하 각 단계별로 살펴보면, 단계 1은 고분자 전구체 용액을 전기방사하여 고분자 전구체의 나노섬유(이하 "나노섬유 전구체"라 함)를 제조한다.Looking at each step below, step 1 is to electrospin the polymer precursor solution to produce nanofibers of the polymer precursor (hereinafter referred to as "nanofiber precursor").

본 발명에 따른 다공성 지지체 형성용 고분자로는 통상의 유기용매에 불용성이어서 우수한 내화학성을 나타내고, 소수성을 가져 고습의 환경에서 수분에 의한 형태 변형 우려가 없는 탄화수소계 고분자를 사용할 수 있다. 여기서, 유기용매에 대해 "불용성"이란 상온에서 녹지 않는 특성을 의미한다.As the polymer for forming the porous support according to the present invention, a hydrocarbon-based polymer which is insoluble in a conventional organic solvent, exhibits excellent chemical resistance, has hydrophobicity, and is free of morphological changes due to moisture in a high humidity environment. Here, "insoluble" with respect to the organic solvent means a property that does not melt at room temperature.

구체적으로 상기 탄화수소계 고분자로는 나일론, 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리벤즈옥사졸(polybenzoxazole, PBO), 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole, PBI), 폴리아미드이미드(polyamideimide, PAI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이중에서도 내열성, 내화학성, 및 형태안정성이 보다 우수한 폴리이미드 고분자를 사용하는 것이 바람직하다.Specifically, the hydrocarbon-based polymer is nylon, polyimide (PI), polybenzoxazole (polybenzoxazole, PBO), polybenzimidazole (PBI), polyamideimide (PAI), polyethylene terephthalate (polyethyleneterephtalate), polyethylene (PE, PE), polypropylene (PP), copolymers thereof, and mixtures thereof can be used. Among them, heat resistance, chemical resistance, and shape stability can be used. It is preferable to use a better polyimide polymer.

그러나, 상기 탄화수소계 고분자는 유기용매에 비용해성이기 때문에 전기방사 공정을 통해 다공성 나노섬유를 직접 제조할 수 없다. 즉, 유기용매에 비용해성인 탄화수소계 고분자는 유기용매에 녹지 않기 때문에 방사용액을 제조하기가 곤란하기 때문이다. 따라서, 유기용매에 불용해성을 갖는 탄화수소계 고분자를 포함하는 다공성 지지체의 제조시, 유기용매에 용해하지 않고 제조하거나 또는 유기용매에 잘 녹는 고분자 전구체를 이용하여 고분자 전구체의 나노섬유를 형성한 후, 소정의 반응을 통해 제조할 수 있다. However, since the hydrocarbon-based polymer is insoluble in organic solvents, the porous nanofibers cannot be directly produced through an electrospinning process. In other words, the hydrocarbon polymer which is insoluble in the organic solvent is difficult to prepare the spinning solution because it is insoluble in the organic solvent. Therefore, in the preparation of a porous support including a hydrocarbon-based polymer insoluble in an organic solvent, after forming without dissolving in an organic solvent or using a polymer precursor that is well soluble in an organic solvent, after forming nanofibers of the polymer precursor, It can be prepared through a predetermined reaction.

고분자 전구체로는 상기 탄화수소계 고분자를 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리이미드를 포함하는 다공성 지지체는 유기용매에 잘 녹는 폴리이미드 전구체로서 폴리아믹산(polyamic acid, PAA)을 이용하여 PAA 나노섬유 전구체를 제조한 후 후속의 경화공정에서의 이미드화 반응을 통해 제조할 수 있다.The polymer precursor may be used without particular limitation as long as it can form the hydrocarbon-based polymer. For example, the porous support including the polyimide is a polyimide precursor that is well soluble in an organic solvent, and then prepares a PAA nanofiber precursor using polyamic acid (PAA) and then performs imidization reaction in a subsequent curing process. It can be prepared through.

상기 폴리아믹산은 통상의 제조방법에 따라 제조할 수 있으며, 구체적으로는 디아민(diamine)을 용매에 혼합하고 여기에 디언하이드라이드(dianhydride)를 첨가한 후 중합하여 제조할 수 있다. The polyamic acid may be prepared according to a conventional manufacturing method, and specifically, may be prepared by mixing diamine in a solvent, adding dianhydride thereto, and then polymerizing it.

상기 디언하이드라이드로는 피로멜리트산 무수물(pyromellyrtic dianhydride, PMDA), 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복실산 이무수물(3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, BTDA), 4,4'-옥시디프탈산무수물(4,4'-oxydiphthalic anhydride, ODPA), 3,4,3',4'-비페닐테트라카르복실산 무수물(3,4,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, BPDA), 및 비스(3,4-카르복시페닐디메틸실란 이무수물(bis(3,4-dicarboxyphenyl)dimethylsilane dianhydride, SiDA) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 디아민으로는 4,4'-옥시디아닐린(4,4'-oxydianiline, ODA), p-페닐렌 디아민(p-phenylene diamine, p-PDA), o-페닐렌 디아민(o-phenylene diamine, o-PDA) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 폴리아믹산을 용해시키는 용매로는 m-크레졸, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 디에틸아세테이트, 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름, γ-부티로락톤 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 용매를 사용할 수 있다.Examples of the dianhydride include pyromellyrtic dianhydride (PMDA), 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, BTDA) ), 4,4'-oxydiphthalic anhydride (ODPA), 3,4,3 ', 4'-biphenyltetracarboxylic anhydride (3,4,3', 4 ') A compound selected from the group consisting of -biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA), and bis (3,4-dicarboxyphenyl) dimethylsilane dianhydride (SiDA) and mixtures thereof can be used. In addition, the diamine is 4,4'-oxydianiline (4,4'-oxydianiline, ODA), p-phenylene diamine (p-phenylene diamine, p-PDA), o-phenylene diamine (o-phenylene diamine, o-PDA) and mixtures thereof, and may be selected from the group consisting of m-cresol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and dimethyl. Dimethylamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), dimethyl sulfoxide (DMSO), acetone, diethyl acetate, tetrahydrofuran (THF), chloroform, γ-butyrolactone and mixtures thereof Solvents may be used.

상기 다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체를 포함하는 전구체 용액은 상기 다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체를 NMP, DMF, DMAc, DMSO, THF 등의 통상의 유기용매에 용해시켜 제조할 수 있다.The precursor solution including the precursor of the porous support-forming polymer may be prepared by dissolving the precursor of the porous support-forming polymer in a conventional organic solvent such as NMP, DMF, DMAc, DMSO, and THF.

이때 상기 다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체는 고분자 전구체 용액 총 중량에 대하여 5 내지 20중량%의 농도로 포함되는 것이 바람직하다. 만일, 상기 고분자 전구체 용액의 농도가 5중량% 미만일 경우 방사가 원활하게 진행되지 않기 때문에 섬유 형성이 이루어지지 않거나 균일한 직경을 갖는 섬유를 제조할 수 없고, 반면 상기 고분자 전구체 용액의 농도가 20중량%를 초과할 경우 토출 압력이 급격히 증가함에 따라 방사가 이루어지지 않거나 공정성이 저하될 수 있다.At this time, the precursor of the polymer for forming the porous support is preferably included in a concentration of 5 to 20% by weight based on the total weight of the polymer precursor solution. If the concentration of the polymer precursor solution is less than 5% by weight, since spinning does not proceed smoothly, the fiber may not be formed or a fiber having a uniform diameter may not be manufactured, whereas the concentration of the polymer precursor solution is 20 weight. If it exceeds%, as the discharge pressure increases rapidly, spinning may not be performed or processability may be reduced.

이어서, 상기 제조된 전구체 용액을 통상의 전기방사 장치를 이용하여 방사하여 나노섬유 전구체를 제조한다.Subsequently, the prepared precursor solution is spun using a conventional electrospinning apparatus to prepare a nanofiber precursor.

상세하게는, 방사용액이 보관된 용액 탱크에서 정량 펌프를 이용하여 방사부로 상기 전구체 용액을 일정량으로 공급하고, 상기 방사부의 노즐을 통해 상기 전구체 용액을 토출한 후 비산과 동시에 응고된 나노섬유 전구체를 형성하고, 추가적으로 이러한 응고된 나노섬유 전구체를 이형 필름(releasing film)을 갖는 콜렉터(collector)에서 집속시켜 섬유 집합체를 제조할 수 있다.Specifically, a predetermined amount of the precursor solution is supplied to the spinning unit by using a metering pump in a solution tank in which the spinning solution is stored, and after discharging the precursor solution through the nozzle of the spinning unit, the nanofiber precursor solidified simultaneously with scattering is discharged. Fiber aggregates can be prepared by further concentrating these solidified nanofiber precursors in a collector having a releasing film.

이때, 고전압 발생부에 의해 인가된 상기 방사부와 컬렉터 사이의 전기장의 세기는 850 내지 3,500V/㎝인 것이 바람직하다. 만일, 상기 전기장의 세기가 850 V/㎝ 미만일 경우 연속적으로 전구체 용액이 토출되지 않기 때문에 균일한 두께의 나노섬유를 제조하기 어렵고, 또한 방사된 후 형성된 나노섬유가 컬렉터에 원활하게 집속될 수 없기 때문에 섬유 집합체의 제조가 곤란할 수 있다. 반면, 상기 전기장의 세기가 3,500V/㎝를 초과할 경우 나노섬유가 컬렉터에 정확하게 안착되지 않기 때문에 정상적인 형태를 갖는 섬유 집합체가 얻어질 수 없다.At this time, the intensity of the electric field between the radiator and the collector applied by the high voltage generator is preferably 850 to 3,500V / cm. If the strength of the electric field is less than 850 V / cm, it is difficult to manufacture nanofibers of uniform thickness because the precursor solution is not continuously discharged, and the nanofibers formed after being spun cannot be smoothly focused on the collector. Fabrication of fiber assemblies can be difficult. On the other hand, when the strength of the electric field exceeds 3,500 V / cm, the fiber aggregate having a normal shape cannot be obtained because the nanofibers are not accurately seated in the collector.

상기 방사공정을 통해 균일한 섬유 직경, 바람직하게는 0.01 내지 5㎛의 평균 직경을 갖는 나노섬유 전구체가 제조되며, 상기 나노섬유 전구체는 랜덤하게 배열되어 섬유 집합체, 즉 웹을 형성하게 된다.Through the spinning process, a nanofiber precursor having a uniform fiber diameter, preferably an average diameter of 0.01 to 5 μm is prepared, and the nanofiber precursors are randomly arranged to form a fiber aggregate, that is, a web.

단계 2에서는 상기 나노섬유 전구체를 1 내지 15N의 권취 장력의 인가 하에 복수의 롤러 위와 아래를 번갈아 지그재그로 이송하면서 연속 경화시킨다.In step 2, the nanofiber precursor is continuously cured while being alternately transferred zigzag up and down a plurality of rollers under the application of a winding tension of 1 to 15N.

본 발명의 제조방법에서는 전기방사를 통한 다공성 지지체 형성을 위해 고분자의 전구체를 사용하기 때문에, 상기 전구체의 다공성 지지체 형성용 고분자로의 전환을 위해서는 상기 나노섬유 전구체에 대한 추가의 공정으로서 경화공정을 실시한다. 예를 들어, 상기 전기방사를 통해 제조된 나노섬유 또는 섬유 집합체가 폴리이미드 전구체로 이루어진 경우, 경화공정 동안의 이미드화를 통해 폴리이미드로 변환 된다.In the production method of the present invention, since the precursor of the polymer is used to form the porous support through electrospinning, the curing process is performed as an additional step for the nanofiber precursor to convert the precursor into the polymer for forming the porous support. do. For example, when the nanofibers or fiber aggregates produced by electrospinning are made of polyimide precursors, they are converted into polyimides through imidization during the curing process.

이에 따라, 상기 경화공정시 온도는 고분자 전구체의 고분자로의 변환율을 고려하여 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 80 내지 650℃에서의 경화공정이 수행되는 것이 바람직하다. 경화시 온도가 80℃ 미만인 경우 고분자 변환율이 낮아지고, 그 결과로 다공성 지지체의 내열성 및 내화학성이 저하될 우려가 있으며, 경화 온도가 650℃를 초과하는 경우에는 고분자 분해로 인하여 다공성 지지체의 물성이 저하될 우려가 있다.Accordingly, the temperature during the curing process is preferably adjusted in consideration of the conversion rate of the polymer precursor into the polymer. Specifically, it is preferable that a curing process at 80 to 650 ° C is performed. When the curing temperature is less than 80 ℃, the polymer conversion rate is lowered, and as a result, the heat resistance and chemical resistance of the porous support may be lowered. If the curing temperature exceeds 650 ℃, the physical properties of the porous support due to the decomposition of the polymer There is a risk of deterioration.

도 1은 본 발명에 따른 다공성 지지체의 제조시 연속 지그재그 경화 공정 실시를 위한 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram schematically showing an apparatus for carrying out a continuous zigzag curing process in the manufacture of a porous support according to the present invention.

도 1을 참조하여 상세히 설명하면, 전기방사를 통해 제조된 나노섬유 전구체 또는 그 섬유 집합체(12)를 지그재그 이송이 가능하도록 복수의 롤(11)이 위 아래로 설치된 경화장치(10)에 위치시킨 후 제어된 권취장력으로 복수의 롤러 위와 아래를 번갈아 지그재그로 이송한다.Referring to FIG. 1, a plurality of rolls 11 are placed in a curing apparatus 10 installed up and down to enable zigzag transfer of a nanofiber precursor prepared by electrospinning or a fiber assembly 12 thereof. After that, the rollers are zigzag alternately above and below the plurality of rollers with controlled winding tension.

이때 상기 권취 장력은 1 내지 15N인 것이 바람직하다. 권취 장력이 1N 미만인 경우 경화로 내부에서 나노섬유 전구체가 이송되지 못할 우려가 있어 바람직하지 않고, 15N 을 초과하는 경우에는 나노섬유 전구체 또는 그 섬유 집합체의 형태가 변형되어 균일한 두께를 얻기 어렵고 또한 응집력이 저하됨에 따라 인장강력이 떨어질 우려가 있어 바람직하지 않다.At this time, the winding tension is preferably 1 to 15N. If the winding tension is less than 1N, the nanofiber precursor may not be transported from the inside of the curing furnace, which is not preferable. If the tension is more than 15N, the shape of the nanofiber precursor or the fiber aggregate thereof is deformed to obtain a uniform thickness and cohesion. As this decreases, the tensile strength may drop, which is not preferable.

이와 같이 나노섬유 전구체 또는 그 섬유 집합체를 최적화된 권취 장력으로 지그재그 이송함으로써 다공성 지지체를 구성하는 나노섬유가 랜덤한 배열의 섬유상임에도 불구하고 다공성 지지체는 방향성이 있는 기계적 물성을 나타낸다. 그 결과, 다공성 지지체에 이온전도체를 복합화한 연료전지용 강화복합막으로 사용시 강화복합막의 일방향 치수 안정성을 현저히 개선시킬 수 있다. In this way, the nanofiber precursor or the fiber aggregate is zigzag-transferred to an optimized winding tension, even though the nanofibers constituting the porous support are fibrous in a random arrangement, the porous support exhibits directional mechanical properties. As a result, the unidirectional dimensional stability of the reinforced composite membrane can be remarkably improved when used as a reinforced composite membrane for fuel cells in which an ion conductor is complexed with a porous support.

이에 따라 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 제조방법에 의해 제조된 다공성 지지체를 제공한다.Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a porous support prepared by the above method is provided.

즉, 상기 다공성 지지체는 랜덤하게 배열된 나노섬유를 포함하면서도 방향성이 있는 기계적 물성을 나타낸다. 상기 방향성이 있는 기계적 물성이란, 통상적으로 기계적 특성을 나타내는 인장강도 및 신도가 방향에 따라 달라짐을 의미한다.That is, the porous support includes oriented randomly arranged nanofibers and exhibits directional mechanical properties. The directional mechanical properties mean that the tensile strength and elongation, which usually exhibit mechanical properties, vary depending on the direction.

제조가 용이하고 전해질막의 변형에 따른 연료전지의 내구성 및 성능 저하를 방지하기 위해서는 연료전지용 강화복합막에 적용되는 다공성 지지체의 인장강도 및 신도가 일정 방향에 대하여 최적비를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 다공성 지지체는 하기 수학식 1로 정의되는 일방향과 상기 일방향에 대한 수직방향의 인장 강도비가 5 이하이다.In order to facilitate the manufacture and to prevent the durability and performance of the fuel cell due to deformation of the electrolyte membrane, it is preferable that the tensile strength and the elongation of the porous support applied to the reinforced composite membrane for the fuel cell have an optimum ratio in a predetermined direction. Specifically, the porous support has a tensile strength ratio of 5 in one direction and a vertical direction with respect to the one direction defined by Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

다공성 지지체의 인장 강도의 비가 5를 초과하면 일방향과 수직방향에 대한 인장 강도의 편차가 커서 한쪽 방향으로 물성이 편중되어 절단되기 쉽다. 그 결과, 다공성 지지체를 이용하여 강화복합막의 제조시 이온전도체 담지 공정에 적용하기 어렵다. When the ratio of the tensile strength of the porous support exceeds 5, the variation of the tensile strength with respect to one direction and the vertical direction is large, so that the physical properties are biased in one direction and are easily cut. As a result, it is difficult to apply to the ion conductor supporting process in the preparation of the reinforced composite membrane using a porous support.

또한, 상기 다공성 지지체는 하기 수학식 2로 정의되는 일방향과 상기 일방향에 대한 수직방향의 신도비가 0.2 이상이다.In addition, the porous support has an elongation ratio of 0.2 in one direction and a vertical direction with respect to the one direction defined by Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

다공성 지지체의 신도의 비가 0.2 미만이면 상기 다공성 지지체를 이용한 강화복합막의 치수안정성을 보장하기 어렵다. 특히 한쪽 방향으로 치수 변형이 크게 발생하기 때문에 연료전지용 강화복합막의 성능 및 내구성이 저하된다.If the elongation ratio of the porous support is less than 0.2, it is difficult to ensure the dimensional stability of the reinforced composite membrane using the porous support. In particular, large dimensional deformation occurs in one direction, thereby degrading the performance and durability of the fuel cell reinforced composite membrane.

또한 상기 다공성 지지체는 기계적 물성이 방향성을 갖기 때문에, 다공성 지지체에 이온전도체를 담지한 후 가습조건하에 팽윤시켰을 때 우수한 치수안정성을 나타낸다. 치수안정성은 다공성 지지체에 이온전도체를 담지한 후 가습조건, 구체적으로는 물에 팽윤시켰을 때 팽윤 전 후 길이 변화로부터 하기 수학식 3에 따라 평가되는 물성으로, 구체적으로는 일방향의 치수안정성이 8% 이하이고, 바람직하게는 1% 이하이다.In addition, since the porous support has mechanical properties, the porous support shows excellent dimensional stability when swelled under humidified conditions after supporting the ion conductor on the porous support. Dimensional stability is a physical property evaluated according to the following equation (3) from the change in the length of the humidifying condition after supporting the ion conductor on the porous support, specifically, before and after swelling when swollen in water, specifically, the dimensional stability of one direction is 8% It is below, Preferably it is 1% or less.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 다공성 지지체는 전기방사에 의해 제조된 나노섬유가 랜덤하게 배열된 나노섬유의 집합체, 즉, 나노섬유의 웹을 포함한다. 이때 상기 나노섬유는 나노섬유 웹의 다공도 및 두께를 고려하여, 전자주사현미경(Scanning Electron Microscope, JSM6700F, JEOL)을 이용하여 50개의 섬유 직경을 측정하여 그 평균으로부터 계산했을 때, 40 내지 5,000㎚의 평균 직경을 갖는 것이 바람직하다. 만일 상기 나노 섬유의 평균 직경이 40㎚ 미만일 경우 다공성 지지체의 기계적 강도가 저하될 수 있고, 상기 나노섬유의 평균 직경이 5,000㎚를 초과할 경우 다공도가 현저히 떨어지고 두께가 두꺼워질 수 있다. The porous support includes an aggregate of nanofibers, ie, webs of nanofibers, in which nanofibers prepared by electrospinning are randomly arranged. At this time, the nanofibers were calculated from the average of 50 fiber diameters by using an electron scanning microscope (Scanning Electron Microscope, JSM6700F, JEOL) in consideration of the porosity and thickness of the nanofiber web, of 40 to 5,000nm It is preferred to have an average diameter. If the average diameter of the nanofibers is less than 40nm, the mechanical strength of the porous support may be lowered. If the average diameter of the nanofibers exceeds 5,000nm, the porosity may be significantly reduced and the thickness may be thickened.

상기 다공성 지지체는 상기와 같은 나노섬유로 이루어짐으로써, 50% 이상의 다공도를 가질 수 있다. 이와 같이 50% 이상의 다공도를 가짐에 따라, 다공성 지지체의 비표면적이 커지기 때문에 강화복합막으로 적용시 이온 전도체의 함침이 용이하고, 그 결과로 우수한 이온 전도도를 나타낼 수 있다. 한편, 상기 다공성 지지체는 90% 이하의 다공도를 갖는 것이 바람직하다. 만일 상기 다공성 지지체의 다공도가 90%를 초과할 경우 형태 안정성이 저하됨으로써 후공정이 원활하게 진행되지 않을 수 있다. 상기 다공도는 하기 수학식 4에 따라 다공성 지지체 전체부피 대비 공기부피의 비율에 의하여 계산할 수 있다. 이때, 전체부피는 직사각형 형태의 샘플을 제조하여 가로, 세로, 두께를 측정하여 계산하고, 공기부피는 샘플의 질량을 측정 후 밀도로부터 역산한 고분자 부피를 전체부피에서 빼서 얻을 수 있다.The porous support is made of the nanofibers as described above, may have a porosity of 50% or more. As described above, as having a porosity of 50% or more, the specific surface area of the porous support increases, so that the impregnation of the ion conductor is easy when applied as a reinforced composite membrane, and as a result, excellent ion conductivity can be exhibited. On the other hand, the porous support preferably has a porosity of 90% or less. If the porosity of the porous support exceeds 90% morphological stability is lowered may not proceed smoothly after the process. The porosity may be calculated by the ratio of the air volume to the total volume of the porous support according to Equation 4 below. In this case, the total volume is calculated by measuring the width, length, and thickness of the sample by preparing a rectangular shape, and the air volume can be obtained by subtracting the volume of the polymer inverted from the density after measuring the mass of the sample.

Figure pat00004
Figure pat00004

또한, 상기 다공성 지지체는 5 내지 50㎛의 평균 두께를 가질 수 있다. 상기 다공성 지지체의 두께가 5㎛ 미만이면 강화복합막으로의 적용시 기계적 강도 및 치수안정성이 현저히 떨어질 수 있고, 반면 두께가 50㎛를 초과하면 강화복합막으로의 적용시 저항손실이 증가하고, 경량화 및 집적화가 떨어질 수 있다. 보다 바람직한 다공성 지지체의 두께는 10 내지 30㎛의 범위이다.In addition, the porous support may have an average thickness of 5 to 50㎛. When the thickness of the porous support is less than 5 μm, the mechanical strength and dimensional stability may be significantly reduced when applied to the reinforced composite membrane. On the other hand, when the thickness exceeds 50 μm, the resistance loss increases when applied to the reinforced composite membrane, and the weight is reduced. And integration may be degraded. More preferred thickness of the porous support is in the range of 10 to 30 mu m.

상기와 같은 다공성 지지체는 통상의 유기용매에 불용성이어서 우수한 내화학성을 나타낼 뿐만 아니라 다공성 지지체의 기공 내 이온전도체 충진 공정을 용이하게 하도록 하며, 소수성을 가져 고습의 환경에서 수분에 의한 형태 변형 우려가 없는 탄화수소계 고분자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 탄화수소계 고분자로는 나일론, 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리벤즈옥사졸(polybenzoxazole, PBO), 폴리벤즈이미다졸 (polybenzimidazole, PBI), 폴리아미드이미드(polyamideimide, PAI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 이중에서도 내열성, 내화학성, 및 형태안정성이 보다 우수한 폴리이미드 고분자가 바람직하다.The porous support as described above is insoluble in a conventional organic solvent and thus exhibits excellent chemical resistance, facilitates the ion conductor filling process in the pores of the porous support, and has hydrophobicity so that there is no fear of morphological deformation by moisture in a high humidity environment. It is preferable to include a hydrocarbon polymer. The hydrocarbon-based polymer may be nylon, polyimide (PI), polybenzoxazole (polybenzoxazole, PBO), polybenzimidazole (polybenzimidazole, PBI), polyamideimide (PAI), polyethylene terephthalate (polyethyleneterephtalate) ), Polyethylene (polyethylene, PE), polypropylene (polypropylene, PP), copolymers thereof, or mixtures thereof. Among them, polyimide polymers having better heat resistance, chemical resistance, and shape stability are preferable. .

상기 다공성 지지체가 폴리이미드를 포함하여 이루어지는 경우, 상기 다공성 지지체는 90% 이상의 이미드화율을 갖는 것이 바람직하다. 상기 이미드화율이란 폴리이미드의 전구체가 열처리와 같은 이미드화 공정을 통해 고리화 반응이 일어남으로써 이미드기로 변환되는 것으로, 하기 수학식 5에 따라 계산할 수 있다.When the porous support comprises polyimide, the porous support preferably has an imidation ratio of 90% or more. The imidation ratio is that the precursor of the polyimide is converted into an imide group by a cyclization reaction through an imidization process such as heat treatment, and can be calculated according to Equation 5 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

단, 상기 용매처리 전 나노섬유의 중량은 30℃의 온도로 설정된 진공오븐에서 24시간 이상 방치한 나노섬유를 이용하여 측정하고, 상기 용매처리 후 나노섬유의 중량은 상기 용매처리 전 나노섬유를 디메틸포름아미드 유기용매에 침지시켜 상온에서 24시간 동안 교반 후 증류수에서 5회 이상 세척한 다음 30 ℃의 온도로 설정된 진공오븐에서 24시간 방치 후 용매처리 후 얻어진 나노섬유 웹을 이용하여 측정한다.However, the weight of the nanofibers before the solvent treatment is measured using nanofibers left at least 24 hours in a vacuum oven set at a temperature of 30 ℃, the weight of the nanofibers after the solvent treatment is dimethyl nanofibers before the solvent treatment After dipping in formamide organic solvent, stirring at room temperature for 24 hours, washing at least 5 times in distilled water, and then using a nanofiber web obtained after treating for 24 hours in a vacuum oven set at a temperature of 30 ° C. after solvent treatment.

만일, 이미드화율이 90% 미만일 경우, 유기용매에 의해 나노섬유가 손상될 수 있기 때문에 장시간 요구 물성을 유지하기가 어렵다. 따라서 상기와 같이 90% 이상의 용매처리 후 이미드화율을 갖는 폴리이미드 다공성 지지체는 연료전지의 구동 환경인 강산성 상태에서도 우수한 인장 강도를 유지할 수 있고 전해질에 대해 우수한 용해 저항성을 가지며, 그 결과로 다공성 지지체와 전극 사이의 계면이 분리되지 않기 때문에 우수한 이온 전도도를 장시간 유지할 수 있다. 또한 이와 같은 우수한 내산성을 갖는 폴리이미드 다공성 지지체는 강산성 환경에서 구동되는 연료전지의 전해질막에 사용할 경우 우수한 성능을 장시간 발현할 수 있기 때문에 신뢰성을 향상시킬 수 있다. If the imidation ratio is less than 90%, it is difficult to maintain the required physical properties for a long time because the nanofibers may be damaged by the organic solvent. Therefore, the polyimide porous support having an imidation ratio after 90% or more solvent treatment as described above can maintain excellent tensile strength even in a strongly acidic state, which is a driving environment of a fuel cell, and has excellent dissolution resistance to an electrolyte. Since the interface between the electrode and the electrode is not separated, excellent ionic conductivity can be maintained for a long time. In addition, the polyimide porous support having such excellent acid resistance can improve reliability because it can express excellent performance for a long time when used in the electrolyte membrane of a fuel cell driven in a strong acid environment.

상기 다공성 지지체가 우수한 다공도 및 최적화된 직경을 갖는 나노섬유와 두께를 가지고, 제조가 용이하며, 습윤처리 후 우수한 인장 강도를 나타내기 위해서는 상기 다공성 지지체를 구성하는 고분자가 30,000 내지 500,000g/mol의 중량평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다. 만일, 상기 다공성 지지체를 구성하는 고분자의 중량평균 분자량이 30,000g/mol 미만일 경우 다공성 지지체의 다공도 및 두께를 용이하게 제어할 수 있으나, 다공도 및 습윤처리 후 인장 강도가 저하될 수 있다. 반면, 상기 다공성 지지체를 구성하는 고분자의 중량평균 분자량이 500,000g/mol을 초과할 경우 내열성은 다소 향상될 수 있으나, 제조공정이 원활하게 진행되지 않고 다공도가 저하될 수 있다. The porous support has nanoporous thickness and thickness with excellent porosity and optimized diameter, and is easy to manufacture, and in order to exhibit excellent tensile strength after wet treatment, the polymer constituting the porous support has a weight of 30,000 to 500,000 g / mol. It is preferable to have an average molecular weight. If the weight average molecular weight of the polymer constituting the porous support is less than 30,000 g / mol, the porosity and thickness of the porous support can be easily controlled, but the tensile strength may be lowered after the porosity and the wet treatment. On the other hand, when the weight average molecular weight of the polymer constituting the porous support exceeds 500,000g / mol, heat resistance may be somewhat improved, but the manufacturing process may not proceed smoothly and the porosity may be reduced.

또한, 상기 다공성 지지체는 상술한 바와 같은 범위의 중량평균 분자량을 갖고 최적의 경화 조건에서 고분자 전구체가 고분자로 변환됨에 따라, 400℃ 이상, 바람직하게는 400 내지 800℃의 융점을 가질 수 있다. 만일, 상기 다공성 지지체의 융점이 400℃ 미만일 경우 내열성이 떨어짐에 따라 고온에서 쉽게 변형될 수 있고, 이에 따라 이를 이용하여 제조한 연료전지는 성능이 저하될 수 있다. 또한, 상기 다공성 지지체의 내열성이 떨어질 경우 이상 발열에 의해 형태가 변형되어 성능이 저하되고 심할 경우 파열되어 폭발하는 문제가 생길 수 있다.In addition, the porous support may have a weight average molecular weight in the range as described above, and as the polymer precursor is converted into a polymer under optimal curing conditions, it may have a melting point of 400 ℃ or more, preferably 400 to 800 ℃. If the melting point of the porous support is less than 400 ° C., the heat resistance may be easily deformed at high temperatures as the heat resistance thereof is lowered. Accordingly, the fuel cell manufactured using the porous support may degrade performance. In addition, when the heat resistance of the porous support is deteriorated, the shape is deformed by abnormal heat generation, thereby degrading the performance, and in severe cases, may burst and explode.

상기와 같은 다공성 지지체는 랜덤 배열된 나노섬유의 집합체이지만, 기계적 물성의 방향성을 부여하여 강화복합막의 다공성 지지체로 사용시 강화복합막의 일방향 치수안정성을 개선시킬 수 있다. The porous support as described above is a collection of randomly arranged nanofibers, but by providing the orientation of the mechanical properties can be used to improve the unidirectional dimensional stability of the reinforced composite membrane when used as a porous support of the reinforced composite membrane.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

실시예Example 1. 다공성 지지체의 제조 1. Preparation of Porous Support

폴리아믹산(polyamic acid)을 디메틸포름아마이드 용액에 용해시켜 13중량%에 480poise의 방사용액 5L를 제조하였다. 제조된 방사용액을 용액 탱크에 이송한 후, 이를 정량 기어펌프를 통해 노즐이 20개로 구성되고 고전압이 46kV로 인가된 방사챔버로 공급하여 방사하여 나노섬유 전구체를 제조하였다. 이때 용액 공급량은 1.5ml/min이었다.Polyamic acid (polyamic acid) was dissolved in dimethylformamide solution to prepare 5L of 480 poise spinning solution at 13% by weight. After transferring the prepared spinning solution to the solution tank, it was supplied to the spinning chamber consisting of 20 nozzles and a high voltage of 46kV through a quantitative gear pump to produce a nanofiber precursor. The solution feed amount was 1.5 ml / min.

이어서, 상기 나노섬유 전구체를 도 1에 나타난 바와 같은 경화장치를 이용하여 420℃의 온도로 유지된 연속 경화로에 6분 동안 복수의 롤러 위와 아래를 번갈아 지그재그로 이송하면서 열경화를 실시하여 폴리이미드 나노섬유로 구성된 다공성 지지체를 제조하였다. 이때 권취 장력은 10N이었다.
Subsequently, the nanofiber precursor was thermally cured while transferring the plurality of rollers up and down alternately for 6 minutes in a continuous curing furnace maintained at a temperature of 420 ° C using a curing apparatus as shown in FIG. A porous support composed of nanofibers was prepared. At this time, the winding tension was 10N.

실시예Example 2. 다공성 지지체의 제조 2. Preparation of Porous Support

나노섬유 전구체에 대한 경화시 경화시 권취 장력을 1N으로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 폴리이미드 다공성 지지체를 제조하였다.
A polyimide porous support was prepared in the same manner as in Example 1 except that the winding tension during curing for the nanofiber precursor was 1N.

실시예Example 3. 다공성 지지체의 제조 3. Preparation of Porous Support

나노섬유 전구체에 대한 경화시 경화시 권취 장력을 15N으로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 폴리이미드 다공성 지지체를 제조하였다.
A polyimide porous support was prepared in the same manner as in Example 1 except that the winding tension of the nanofiber precursor was 15N at the time of curing.

비교예Comparative Example 1. 다공성 지지체의 제조 1. Preparation of Porous Support

나노섬유 전구체에 대한 경화시 경화시 권취 장력을 20N으로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 실시하여 폴리이미드 다공성 지지체를 제조하였다.
A polyimide porous support was prepared in the same manner as in Example 1 except that the winding tension during curing for the nanofiber precursor was 20N.

비교예Comparative Example 2. 다공성 지지체의 제조 2. Preparation of Porous Support

나노섬유 전구체에 대한 경화시 복수의 롤러 위로만 이송하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1 에서와 동일한 방법으로 실시하여 폴리이미드 다공성 지지체를 제조하였다.
A polyimide porous support was prepared in the same manner as in Example 1 except that only a plurality of rollers were transferred upon curing for the nanofiber precursor.

시험예Test Example 1  One

상기 실시예 1에서 제조된 다공성 지지체의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.The surface of the porous support prepared in Example 1 was observed with a scanning electron microscope (SEM). The results are shown in Fig.

도 2에 나타난 바와 같이, 다공성 지지체 내에 나노수준의 직경을 갖는 나노섬유들이 랜덤하게 배열되어 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2, it can be seen that nanofibers having a nano level diameter are randomly arranged in the porous support.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2에서 제조된 다공성 지지체의 평균두께, 두께 편차 및 다공도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The average thickness, thickness variation and porosity of the porous supports prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were measured, and the results are shown in Table 1 below.

상기 다공성 지지체의 평균두께는 30×50cm2의 샘플을 두께측정기(디지매틱 인디케이터 547-401, MITUTOYO사)를 이용하여 1 cm간격으로 측정한 후 그 평균값을 계산하였다. The average thickness of the porous support was measured by measuring a sample of 30 × 50 cm 2 at a thickness of 1 cm using a thickness gauge (digital indicator 547-401, MITUTOYO Co., Ltd.) and then calculated the average value.

평균두께
(㎛)
Average thickness
(탆)
두께편차
(㎛)
Thickness deviation
(탆)
다공도
(%)
Porosity
(%)
실시예1Example 1 2222 ±1± 1 7878 실시예 2Example 2 2323 ±1± 1 8080 실시예 3Example 3 2222 ±1± 1 7575 비교예 1Comparative Example 1 2222 ±1± 1 7070 비교예 2Comparative Example 2 3030 ±7± 7 NDND

상기 표 1에서 "ND"란 지지체 자체의 큰 부피변화로 인해 다공도 신뢰성이 떨어져 다공도를 측정하지 않았음을 의미한다. In Table 1, "ND" means that the porosity is poor due to the large volume change of the support itself, and thus the porosity was not measured.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 나노섬유 전구체를 복수 롤러 위와 아래로 번갈아 지그재그 이송을 하여 제조된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 다공성 지지체는 두께 편차가 ±1로 거의 균일한 두께를 나타낸 반면, 나노섬유 전구체를 복수의 롤러 위로만 이송하여 제조한 비교예 2의 다공성 지지체의 경우 경화공정에서 나노섬유가 수축하여 발생한 주름으로 인해 두께 편차가 크고, 겉보기 평균 두께 또한 증가하였다.
As shown in Table 1, the porous supports of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 prepared by zigzag transfer of the nanofiber precursors alternately above and below the plurality of rollers showed almost uniform thickness with a thickness variation of ± 1. In the case of the porous support of Comparative Example 2 prepared by transferring the nanofiber precursor only onto a plurality of rollers, the thickness variation was large due to wrinkles caused by shrinkage of the nanofibers in the curing process, and the apparent average thickness also increased.

시험예Test Example 2 2

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예1에서 제조된 다공성 지지체에 대하여 ASTM 638 에 따라 샘플을 Universal Test Machine(Instron 4303, Instron사)을 이용하여 인장강도(X방향/Y방향) 및 신도(X방향/Y방향)를 측정하였으며, 측정시 조건은 다음과 같다.Tensile strength (X direction / Y direction) and elongation (X direction) using a universal test machine (Instron 4303, Instron) according to ASTM 638 for the porous support prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 / Y direction) was measured, and the measurement conditions are as follows.

측정 속도 : 25㎝/minMeasuring Speed: 25cm / min

그립 간격 : 6.35 ㎝Grip Spacing: 6.35 cm

온도 및 습도 : 25℃×50% Temperature and Humidity: 25 ℃ × 50%

측정 결과를 하기 표 2, 및 도 3, 도 4에 나타내었다.The measurement results are shown in Table 2 below, and FIGS. 3 and 4.

또한, 본 발명에 따른 다공성 지지체의 치수안정성 개선 효과를 평가하기 위하여, 상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 다공성 지지체를 이용하여 강화복합막을 제조하고, 제조된 강화복합막에 대해 하기와 같은 방법으로 치수 안정성을 평가하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.In addition, in order to evaluate the effect of improving the dimensional stability of the porous support according to the present invention, using the porous support prepared in Examples 1 to 3 to prepare a reinforced composite membrane, the prepared composite membrane in the following method Dimensional stability was evaluated. The results are shown in Table 2.

상세하게는, 상기 실시예 1 내지 3 에서 제조된 다공성 지지체를 각각 이온전도체 용액(나피온 5중량%)에 2회에 걸쳐 30분 동안 함침시킨 후 감압 하에서 1시간 동안 방치하고, 60℃의 진공에서 3시간 동안 건조하여 강화복합막을 제조하였다. 연료전지의 일반적인 운전 환경인 80℃의 온도 및 90%의 상대습도가 유지된 항온 항습기에 30cm×50cm로 절단된 강화복합막을 넣어 4시간 동안 방치후 변화된 막의 X, Y축 길이를 측정하여 구한 값과, 상기 가습처리 전에 측정한 값을 하기 수학식 6에 적용하여 측정하였다.In detail, the porous supports prepared in Examples 1 to 3 were impregnated with an ion conductor solution (Nafion 5% by weight) twice for 30 minutes and then left under reduced pressure for 1 hour, and vacuum at 60 ° C. It was dried for 3 hours to prepare a reinforced composite film. The measured value was obtained by measuring the X and Y axis lengths of the changed membrane after putting the reinforced composite membrane cut at 30cm × 50cm into a constant temperature and humidity chamber maintained at a temperature of 80 ° C. and a relative humidity of 90%, which is a general operating environment of a fuel cell. And, the value measured before the humidification treatment was measured by applying the following equation (6).

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 수학식 6에서, La는 가습처리 후 강화복합막의 길이이고, Lb는 가습처리 전 강화복합막의 길이를 의미한다.In Equation 6, La is the length of the reinforced composite film after the humidification treatment, Lb means the length of the reinforced composite film before the humidification treatment.

인장
강도비
Seal
Strength ratio
인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
신도비Shindobi 신도 (%)Elongation (%) 치수안정성
(%)
Dimensional stability
(%)
팽윤 치수
(cm)
Swelling dimensions
(cm)
XX YY XX YY XX YY XX YY 실시예 1Example 1 2.32.3 3737 1616 0.40.4 4.44.4 11.011.0 0.10.1 4.34.3 50.0550.05 31.2931.29 실시예 2Example 2 1.61.6 2323 1414 0.40.4 6.16.1 13.913.9 0.20.2 5.15.1 50.150.1 31.5331.53 실시예 3Example 3 4.04.0 4040 1010 0.20.2 3.23.2 15.015.0 0.10.1 7.27.2 50.0550.05 32.1632.16 비교예 1Comparative Example 1 6.86.8 5454 88 0.10.1 2.02.0 16.216.2 NDND NDND NDND NDND

상기 표 1에서 "ND"는 강화복합막이 제조되지 않아 해당 물성이 측정되지 않았음을 의미한다."ND" in Table 1 means that the physical properties were not measured because the composite film was not prepared.

상기 표 2 및 도 2, 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1내지 3의 다공성 지지체는 인장강도비는 5 이하, 신도비는 0.2 이상으로 치수안정성이 X방향에 대하여 우수함을 확인하였다. 반면 비교예 1은 인장강도비가 6.8이고 신도비는 0.1로 X방향과 Y방향에 대한 기계적 물성의 편차가 심하고, 일방향에 대한 수직방향으로의 기계적 물성이 감소되어 이온전도체 함침 공정시 핸들링이 어려워서 강화복합막 제조가 어려웠다.As shown in Table 2 and Figures 2 and 3, Examples 1 to 3 of the porous support according to the present invention was confirmed that the tensile strength ratio is 5 or less, the elongation ratio is 0.2 or more excellent in the dimensional stability in the X direction. On the other hand, Comparative Example 1 has a tensile strength ratio of 6.8 and an elongation ratio of 0.1, which causes severe variations in mechanical properties in the X and Y directions, and mechanical properties in the vertical direction in one direction are reduced, thus making handling difficult during the ion conductor impregnation process. Membrane manufacturing was difficult.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of right.

10 경화장치
11 롤
12 고분자 전구체의 나노섬유
10 Curing Equipment
11 rolls
12 Nanofibers of Polymeric Precursors

Claims (15)

다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체를 포함하는 전구체 용액을 전기방사하여 제조한 고분자 전구체의 나노섬유를 1 내지 15N의 권취 장력의 인가하에 복수의 롤러 위와 아래를 번갈아 지그재그로 이송하면서 연속 경화시켜 제조되며,
랜덤하게 배열된 고분자 나노섬유를 포함하고, 방향성이 있는 기계적 물성을 나타내는 다공성 지지체.
The nanofibers of the polymer precursor prepared by electrospinning the precursor solution containing the precursor of the polymer for forming the porous support are continuously cured while being alternately transferred in zigzag up and down a plurality of rollers under the application of a winding tension of 1 to 15 N,
A porous support comprising randomly arranged polymeric nanofibers and exhibiting directional mechanical properties.
제1항에 있어서,
상기 기계적 물성이 인장강도, 신도 또는 둘 모두인 것인 다공성 지지체.
The method of claim 1,
Porous support that the mechanical properties are tensile strength, elongation or both.
제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체는 일방향과 상기 일방향에 대한 수직방향의 인장 강도비가 5 이하인 다공성 지지체.
The method of claim 1,
The porous support has a tensile strength ratio of 5 or less in one direction and a vertical direction with respect to the one direction.
제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체는 일방향과 상기 일방향에 대한 수직방향의 신도비가 0.2 이상인 다공성 지지체.
The method of claim 1,
The porous support has an elongation ratio of at least 0.2 in one direction and a vertical direction with respect to the one direction.
제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체는 이온전도체를 담지한 후 물에 팽윤시켰을 때 일방향의 치수안정성이 8% 이하인 다공성 지지체.
The method of claim 1,
The porous support is a porous support having dimensional stability of 8% or less in one direction when swelled in water after supporting an ion conductor.
제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체는 이온전도체를 담지한 후 물에 팽윤시켰을 때 일방향의 치수안정성이 1% 이하인 다공성 지지체.
The method of claim 1,
The porous support has a dimensional stability of 1% or less in one direction when swelled in water after supporting the ion conductor.
제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체는 유기용매에 불용성인 탄화수소계 고분자를 포함하는 것인 다공성 지지체.
The method of claim 1,
The porous support is a porous support comprising a hydrocarbon-based polymer insoluble in an organic solvent.
제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체는 폴리이미드를 포함하는 다공성 지지체.
The method of claim 1,
The porous support comprises a polyimide.
제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체는 50% 내지 90%의 다공도를 갖는 것인 다공성 지지체.
The method of claim 1,
The porous support is a porous support having a porosity of 50% to 90%.
제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체는 5 내지 50㎛의 평균 두께를 갖는 것인 다공성 지지체.
The method of claim 1,
The porous support is one having an average thickness of 5 to 50㎛.
다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체를 포함하는 전구체 용액을 전기방사하여 고분자 전구체의 나노섬유를 제조하는 단계; 그리고
상기 고분자 전구체의 나노섬유를 1 내지 15N의 권취 장력의 인가하에 복수의 롤러 위와 아래를 번갈아 지그재그로 이송하면서 연속 경화시키는 단계
를 포함하는 다공성 지지체의 제조방법.
Preparing nanofibers of the polymer precursor by electrospinning the precursor solution including the precursor of the polymer for forming the porous support; And
Continuous curing of the nanofibers of the polymer precursor while transferring zigzag up and down alternately a plurality of rollers under the application of a winding tension of 1 to 15N
Method for producing a porous support comprising a.
제11항에 있어서,
상기 다공성 지지체 형성용 고분자는 유기용매에 불용성인 탄화수소계 고분자인 것인 다공성 지지체의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The method for preparing a porous support is a polymer for forming a porous support is a hydrocarbon-based polymer insoluble in an organic solvent.
제11항에 있어서,
상기 전구체 용액은 전구체 용액 총 중량에 대하여 5 내지 20중량%의 함량으로 다공성 지지체 형성용 고분자의 전구체를 포함하는 것인 다공성 지지체의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The precursor solution is a method for producing a porous support comprising a precursor of a polymer for forming a porous support in an amount of 5 to 20% by weight based on the total weight of the precursor solution.
제11항에 있어서,
상기 전기 방사 공정은 850 내지 3,500V/㎝의 전기장을 인가하여 실시되는 것인 다공성 지지체의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The electrospinning process is a method of producing a porous support that is carried out by applying an electric field of 850 to 3,500V / cm.
제11항에 있어서,
상기 경화 공정은 80 내지 650℃에서 실시되는 것인 다공성 지지체의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The curing process is a method of producing a porous support that is carried out at 80 to 650 ℃.
KR1020120027692A 2012-03-19 2012-03-19 Porous support and method for manufacturing same KR101604410B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120027692A KR101604410B1 (en) 2012-03-19 2012-03-19 Porous support and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120027692A KR101604410B1 (en) 2012-03-19 2012-03-19 Porous support and method for manufacturing same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130106070A true KR20130106070A (en) 2013-09-27
KR101604410B1 KR101604410B1 (en) 2016-03-17

Family

ID=49454149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120027692A KR101604410B1 (en) 2012-03-19 2012-03-19 Porous support and method for manufacturing same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101604410B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190124942A (en) 2018-04-27 2019-11-06 코오롱머티리얼 주식회사 Electrolyte Membrane
WO2021225359A1 (en) * 2020-05-06 2021-11-11 주식회사 삼양사 Polymer-based solid electrolyte with improved mechanical strength, preparation method therefor, and lithium secondary battery comprising solid electrolyte

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008288193A (en) * 2007-04-19 2008-11-27 Toyota Motor Corp Reinforced electrolyte membrane for fuel cell, membrane-electrode conjugant for fuel cell, and solid polymer fuel cell equipped with the conjugant

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190124942A (en) 2018-04-27 2019-11-06 코오롱머티리얼 주식회사 Electrolyte Membrane
WO2021225359A1 (en) * 2020-05-06 2021-11-11 주식회사 삼양사 Polymer-based solid electrolyte with improved mechanical strength, preparation method therefor, and lithium secondary battery comprising solid electrolyte

Also Published As

Publication number Publication date
KR101604410B1 (en) 2016-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101995527B1 (en) Reinforced composite membrane for fuel cell and membrane-electrode assembly for fuel cell comprising the same
JP5855093B2 (en) POLYIMIDE POROUS WEB, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND ELECTROLYTE MEMBRANE CONTAINING THE SAME
US10003096B2 (en) Polymer electrolyte membrane, membrane-electrode assembly comprising the same and fuel cell comprising the same
KR20150101039A (en) Porous support, method for manufacturing the same, and reinforced membrane comprising the same
CN110800145A (en) Gas diffusion layer for fuel cell comprising carbon nanofiber spun layer
KR101451567B1 (en) Porous support, method for manufacturing the same, and reinforced membrane comprising the same
KR101971269B1 (en) Porous support, method for manufacturing the same, and reinforced membrane comprising the same
KR20110129109A (en) Porous nanofiber web and method for manufacturing the same
KR101513076B1 (en) Polymer electrolyte membrane for fuel cell and fuel cell comprising same
US11038184B2 (en) Porous support having excellent filling characteristics of ion conductor, method for manufacturing the same, and reinforced membrane including the same
KR101560845B1 (en) Polymer electrolyte nanofiber web
KR101424850B1 (en) Polyimide porous nanofiber web and Method for manufacturing the same
KR101604410B1 (en) Porous support and method for manufacturing same
US10374247B2 (en) Porous support, preparation method therefor, and reinforced membrane containing same
KR101731802B1 (en) Polyimide porous nanofiber web and Method for manufacturing the same
KR101560422B1 (en) Porous Nanofiber web
KR101440659B1 (en) Polyimide porous nanofiber web and Method for manufacturing the same
KR101513075B1 (en) Porous support and method for manufacturing same
KR101488546B1 (en) Polyimide porous nanofiber web and Method for manufacturing the same
KR101491993B1 (en) Reinforced composite membrane for fuel cell and membrane-electrode assembly for fuel cell comprising same
KR101469299B1 (en) Porous nanofiber web
KR101972082B1 (en) Porous support having complex structure, method for manufacturing the same, and reinforced membrane comprising the same
KR20140085882A (en) Reinforced composite membrane for fuel cell and membrane-electrode assembly for fuel cell comprising the same
KR20160077566A (en) Porous support having good chemical resistance and thermal stability, method for manufacturing the same, and reinforced membrane comprising the same

Legal Events

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

Payment date: 20190110

Year of fee payment: 4