KR20170074545A - Multi-block polymer, electrolyte membrane comprising the same and fuel cell comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 멀티블록 고분자, 이를 포함하는 전해질막 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multi-block polymer, an electrolyte membrane including the same, and a fuel cell including the same.

Description

멀티블록 고분자, 이를 포함하는 전해질막 및 이를 포함하는 연료전지 {MULTI-BLOCK POLYMER, ELECTROLYTE MEMBRANE COMPRISING THE SAME AND FUEL CELL COMPRISING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a multi-block polymer, an electrolyte membrane including the same, and a fuel cell including the multi-

본 명세서는 멀티블록 고분자, 이를 포함하는 전해질막 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multi-block polymer, an electrolyte membrane including the same, and a fuel cell including the same.

연료전지는 연료의 화학적 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환시키는 에너지 변환 장치이다. 즉 연료전지는 연료가스와 산화제를 사용하고, 이들의 산화환원 반응 중에 발생하는 전자를 이용하여 전력을 생산하는 발전 방식이다. 연료전지의 막 전극 접합체(MEA)는 수소와 산소의 전기화학적 반응이 일어나는 부분으로서 캐소드와 애노드 그리고 전해질막, 즉 이온 전도성 전해질막으로 구성되어 있다.Fuel cells are energy conversion devices that convert the chemical energy of a fuel directly into electrical energy. That is, a fuel cell uses a fuel gas and an oxidizing agent, and generates electricity using electrons generated during the oxidation-reduction reaction. The membrane electrode assembly (MEA) of a fuel cell is composed of a cathode, an anode, and an electrolyte membrane, that is, an ion conductive electrolyte membrane, as a portion where an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen takes place.

연료전지는 높은 에너지 효율성과 오염물의 배출이 적은 친환경적인 특징으로 인하여 차세대 에너지원으로 연구 개발되고 있다.Fuel cells are being developed as a next-generation energy source due to their high energy efficiency and eco-friendly characteristics with low emission of pollutants.

연료전지에서 가장 핵심이 되는 구성요소는 양이온 교환이 가능한 고분자 전해질막으로서, 1) 우수한 양성자 전도도 2) 전해질의 크로스오버(Cross Over) 방지, 3) 강한 내화학성, 4) 기계적 물성 강화 및/또는 4) 낮은 스웰링 비(Swelling Ratio)의 특성을 갖는 것이 좋다. 고분자 전해질막은 불소계, 부분불소계, 탄화수소계 등으로 구분이 되며, 부분불소계 고분자 전해질막의 경우, 불소계 주 사슬을 가지고 있어 물리적, 화학적 안정성이 우수하며, 열적 안정성 높다는 장점이 있다. 또한, 부분불소계 고분자 전해질막은 불소계 고분자 전해질막과 마찬가지로 양이온 전달 관능기가 불소계 사슬의 말단에 붙어있어, 탄화수소계 고분자 전해질막과 불소계 고분자 전해질막의 장점을 동시에 가지고 있다.The most important components in the fuel cell are cation exchange polymer electrolyte membranes, which are: 1) excellent proton conductivity, 2) cross-over prevention of electrolyte, 3) strong chemical resistance, 4) 4) It is preferable to have a characteristic of low swelling ratio. The polymer electrolyte membrane is classified into a fluorine system, a partial fluorine system, and a hydrocarbon system. In the case of a partially fluorinated polymer electrolyte membrane, the polymer electrolyte membrane has an excellent physical and chemical stability and a high thermal stability due to its fluorine main chain. Also, like the fluorinated polymer electrolyte membrane, the partial fluorinated polymer electrolyte membrane has the advantages of the hydrocarbon-based polymer electrolyte membrane and the fluorinated polymer electrolyte membrane because the cation-transfer functional group is attached to the end of the fluorinated chain.

그러나, 부분불소계 고분자 전해질막은 양이온 전달 관능기의 미세 상 분리와 응집현상의 제어가 효과적으로 이루어지지 않아 양이온 전도도가 비교적 낮은 문제점이 있다. 따라서, 술폰산기의 분포 및 미세 상 분리의 제어를 통해 높은 양이온 전도도를 확보하는 방향으로 연구가 진행되어오고 있다.However, the partial fluorine-based polymer electrolyte membrane has a problem that the cation transfer function is relatively low because the fine phase separation of the cation-transfer functional groups and the control of aggregation phenomenon are not effectively performed. Therefore, studies have been made to secure a high cation conductivity by controlling the distribution of sulfonic acid groups and the separation of fine phases.

한국 특허 공개 제2003-0076057호Korean Patent Publication No. 2003-0076057

본 명세서는 멀티블록 고분자, 이를 포함하는 전해질막 및 이를 포함하는 연료전지를 제공하고자 한다.The present specification is intended to provide a multi-block polymer, an electrolyte membrane including the multi-block polymer, and a fuel cell including the same.

본 명세서의 일 실시상태는, 하기 화학식 1 로 표시되는 제1 단위체; 하기 화학식 2로 표시되는 제2 단위체; 및 하기 화학식 3으로 표시되는 제3 단위체를 포함하는 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 멀티블록 고분자:One embodiment of the present disclosure relates to a composition comprising: a first unit; A second unit represented by the following formula (2); And a third unit represented by the following formula (3) and a hydrophobic block:

[화학식 1] [Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2](2)

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3](3)

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 1 내지 3에 있어서, R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고,각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고, 상기 M은 1족 원소이며, a 내지 c 는 각각 0 내지 3의 정수이고, a' 내지 c'은 각각 1 내지 4의 정수이며, d 및 e는 각각 1 내지 4의 정수이고, f는 0 또는 1이며, a 내지 e 및 a' 내지 c'은 2이상인 경우 괄호안의 치환기를 서로 같거나 상이하고, a+a'≤4이며, b+b'≤4이고, c+c'≤4이다. In the general formulas (1) to (3), R1 to R5 are the same or different from each other and each independently represents hydrogen; heavy hydrogen; A halogen group; Cyano; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, M is a Group 1 element, a to c are each an integer of 0 to 3, a 'to c' are each an integer of 1 to 4, d and e are And f is 0 or 1, and when a to e and a 'to c' are two or more, the substituents in the parentheses are the same or different from each other, a + a'≤4, b + b'≤ 4, and c + c'4.

또한, 본 명세서의 일 실시 상태는 상기 멀티블록 고분자를 포함하는 전해질 막을 제공한다. In addition, one embodiment of the present disclosure provides an electrolyte membrane comprising the multi-block polymer.

본 명세서의 일 실시상태는, 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 상기의 전해질막을 포함하는 막-전극 접합체를 제공한다.One embodiment of the present disclosure relates to an anode; Cathode; And an electrolyte membrane provided between the anode and the cathode.

본 명세서의 일 실시상태는, 상기에 따른 2 이상의 막-전극 접합체와 상기 막-전극 접합체들 사이에 구비되는 바이폴라 플레이트를 포함하는 스택; 상기 스택으로연료를 공급하는 연료공급부; 및 상기 스택으로 산화제를 공급하는 산화제공급부를 포함하는 전해질형 연료전지를 제공한다.One embodiment of the present disclosure relates to a stack comprising at least two membrane-electrode assemblies according to the above and a bipolar plate provided between the membrane-electrode assemblies; A fuel supply unit for supplying fuel to the stack; And an oxidant supplier for supplying an oxidant to the stack.

본 명세서에 일 실시상태에 따른 탄화수소계 멀티블록 고분자는 친수성 블록 중합시 술폰산기를 갖는 다른 형태의 2종의 단량체에 추가로 술폰산기를 갖지 않는 다른 구조의 단량체를 적용하여 친수성 블록 구성 후 멀티블록 고분자를 중합하여 일정 수준 이상의 분자량을 갖도록 하는 것이다. 이를 통하여 기계적 물성이 양호한 전해질막의 제조가 가능하고, 또한 이러한 구조를 갖는 탄화수소계 멀티 블록 고분자의 경우 저가습 상태에서의 이온전도도가 향상되었다. The hydrocarbon-based multi-block polymer according to an embodiment of the present invention may be prepared by applying a monomer having another structure having no sulfonic acid group to two types of monomers having other sulfonic acid groups in the hydrophilic block polymerization, Polymerized to have a molecular weight of a certain level or higher. Through this, it is possible to manufacture an electrolyte membrane having good mechanical properties, and the ionic conductivity of the hydrocarbon-based multi-block polymer having such a structure is improved in a low humidified state.

도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 실시예 1 내지 3 및 비교예 2에 의하여 제조된 전해질막의 이온전도도를 비교한 그래프이다.
도 2 는 연료전지의 전기 발생 원리를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 3은 연료전지의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
1 is a graph comparing the ionic conductivities of the electrolyte membranes prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 according to one embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing the electricity generation principle of the fuel cell.
3 is a schematic view showing one embodiment of a fuel cell.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 자세히 설명한다.Hereinafter, the present specification will be described in more detail.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Whenever a component is referred to as "comprising ", it is to be understood that the component may include other components as well, without departing from the scope of the present invention.

상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.The term "substituted" means that the hydrogen atom bonded to the carbon atom of the compound is replaced with another substituent, and the substituted position is not limited as long as the substituent is a substitutable position, , Two or more substituents may be the same as or different from each other.

본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되는 것을 의미한다.As used herein, the term " substituted or unsubstituted " A halogen group; A hydroxy group; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted aryl group; And a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or that at least two of the substituents exemplified above are substituted with a substituted substituent.

본 명세서에 있어서, 할로겐기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 될 수 있다.In the present specification, the halogen group may be fluorine, chlorine, bromine or iodine.

본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.In the present specification, the alkyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 1 to 30. Specific examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec- N-pentyl, 3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl, n-hexyl, Cyclohexylmethyl, octyl, n-octyl, tert-octyl, 1-methylheptyl, 2-ethylhexyl, 2-propylpentyl, n-nonyl, 2,2-dimethyl Heptyl, 1-ethyl-propyl, 1,1-dimethyl-propyl, isohexyl, 2-methylpentyl, 4-methylhexyl, 5-methylhexyl and the like.

본명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. In the present specification, the cycloalkyl group is not particularly limited, but is preferably a group having 3 to 30 carbon atoms. Specific examples thereof include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 2,3-dimethylcyclopentyl, But are not limited to, 3-methylcyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, 2,3-dimethylcyclohexyl, 3,4,5-trimethylcyclohexyl, 4-tert- butylcyclohexyl, cycloheptyl, Do not.

본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present specification, the alkoxy group may be linear, branched or cyclic. The number of carbon atoms of the alkoxy group is not particularly limited, but is preferably 1 to 30 carbon atoms. Specific examples include methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, i-propyloxy, n-butoxy, isobutoxy, tert-butoxy, sec-butoxy, n-pentyloxy, neopentyloxy, N-hexyloxy, n-hexyloxy, 3,3-dimethylbutyloxy, 2-ethylbutyloxy, n-octyloxy, n-nonyloxy, n-decyloxy, benzyloxy, But is not limited thereto.

본 명세서에 있어서, 상기 아릴기는 단환식 또는 다환식 아릴기일 수 있다.In the present specification, the aryl group may be a monocyclic or polycyclic aryl group.

상기 아릴기가 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. When the aryl group is an aryl group, the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 6 to 30 carbon atoms. Specific examples of the monocyclic aryl group include a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, and the like, but are not limited thereto.

상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. When the aryl group is a polycyclic aryl group, the number of carbon atoms is not particularly limited. And preferably 10 to 30 carbon atoms. Specific examples of the polycyclic aryl group include naphthyl, anthracenyl, phenanthryl, pyrenyl, perylenyl, klychenyl, fluorenyl, and the like.

본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. In the present specification, the fluorenyl group may be substituted, and adjacent substituents may be bonded to each other to form a ring.

상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,

Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
Figure pat00007
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.When the fluorenyl group is substituted,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
And
Figure pat00007
And the like. However, the present invention is not limited thereto.

본 명세서에 있어서, 본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 30인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 싸이오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조싸이오펜기, 디벤조싸이오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.In the present specification, the heterocyclic group in the present specification includes one or more atoms other than carbon, a hetero atom, and specifically, the hetero atom preferably represents an atom selected from the group consisting of O, N, Se and S, . The number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 30 carbon atoms. Examples of the heterocyclic group include a thiophene group, a furane group, a furyl group, an imidazole group, a thiazole group, an oxazole group, an oxadiazole group, a triazole group, a pyridyl group, a bipyridyl group, a pyrimidyl group, A pyridazinyl group, a pyrazinopyrazinyl group, an isoquinoline group, an isoquinolinyl group, an isoquinolinyl group, an isoquinolinyl group, an isoquinolinyl group, an isoquinolyl group, A benzothiazole group, a benzothiazole group, a benzothiophene group, a dibenzothiophene group, a benzofuranyl group, a phenanthroline group, a thiazolyl group, a thiazolyl group, An isoxazolyl group, an oxadiazolyl group, a thiadiazolyl group, a benzothiazolyl group, a phenothiazinyl group, and a dibenzofuranyl group, but is not limited thereto.

본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 상기 헤테로아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.In the present specification, the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic, and may be an aromatic, aliphatic or aromatic and aliphatic condensed ring, and examples thereof may be selected from the above heteroaryl groups.

본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.In the present specification, an arylene group means a divalent group having two bonding positions in an aryl group. The description of the aryl group described above can be applied except that each of these is 2 groups.

본 명세서에서, 상기 "유래"란 화합물의 결합이 끊기거나, 치환기가 떨어져 나가면서 새로운 결합이 발생하는 것을 의미하며, 상기 화합물로부터 유래되는 단위는 중합체의 주쇄에 연결되는 단위를 의미할 수 있다. 상기 단위는 중합체 내 주쇄에 포함되어 중합체를 구성할 수 있다.In the present specification, the term "derived" means that the bond of the compound is broken or a new bond is formed as the substituent is released, and the unit derived from the compound may mean a unit connected to the main chain of the polymer. The unit may be included in the main chain in the polymer to constitute the polymer.

본 명세서에 있어서 '단위체'란 단량체가 중합체에 포함되는 반복되는 구조로서, 단량체가 중합에 의하여 중합체 내에 결합된 구조를 의미한다.As used herein, the term " monomers " refers to a structure in which monomers are included in a polymer, and the monomers are bonded in the polymer by polymerization.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단위체 및 제2 단위체는 술폰산기를 가지는 단위체를 의미한다.In one embodiment of the present invention, the first unit body and the second unit body means a unit having a sulfonic acid group.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제3의 단위체는 술폰산기를 갖지않는 단위체를 의미한다. In one embodiment of the present invention, the third unit unit means a unit having no sulfonic acid group.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 M은 나트륨 또는 칼륨이다.In one embodiment of the present disclosure, M is sodium or potassium.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R3은 수소이다.In one embodiment of the present disclosure, R 1 to R 3 are hydrogen.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소 또는 시아노기이다.In one embodiment of the present specification, R < 4 > is hydrogen or cyano group.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 수소이다. In one embodiment of the present disclosure, R5 is hydrogen.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, a+a'≤4이다. In one embodiment of the present disclosure, a + a'4.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, b+b'≤4이다. In one embodiment of the present disclosure, b + b'4.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, c+c'≤4이다. In one embodiment of the present disclosure, c + c'4.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 A로 표시되고, 상기 화학식 2는 하기 화학식 B로 표시되는 것이다.In one embodiment of the present invention, Formula (1) is represented by Formula (A), and Formula (2) is represented by Formula (B).

[화학식 A](A)

Figure pat00008
Figure pat00008

[화학식 B][Chemical Formula B]

Figure pat00009
Figure pat00009

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 화학식 A 및 B는 각각 하이드로퀴논술폰산 칼륨과 소듐 5,5'-설포닐비스(2-플루오로벤젠 설포네이트)로부터 유래되는 단위체이다.In one embodiment of the present disclosure, Formulas A and B are units derived from potassium hydroquinone sulfonate and sodium 5,5'-sulfonylbis (2-fluorobenzenesulfonate), respectively.

[하이드로퀴논 술폰산 칼륨][Potassium hydroquinone sulfonate]

Figure pat00010
Figure pat00010

[소듐5,5'-설포닐비스(2-플루오로벤젠 설포네이트)][Sodium 5,5'-sulfonylbis (2-fluorobenzenesulfonate)]

Figure pat00011
Figure pat00011

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제3 단위체는 하기 화학식 C 내지 E로 이루어진 군에서 선택되는 단위체이다. In one embodiment of the present invention, the third unit is a unit selected from the group consisting of the following formulas (C) to (E).

[화학식 C]≪ RTI ID = 0.0 &

Figure pat00012
Figure pat00012

[화학식 D][Chemical Formula D]

Figure pat00013
Figure pat00013

[화학식 E](E)

Figure pat00014
Figure pat00014

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제3 단위체는 2,6-디플루오로벤조니트릴(2,6-difluorobenzonitrile), 4,4-디플루오로벤조페논(4,4-difluorobenzophenone) 및 하이드로퀴논(hydroquinone)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물로부터 유래되는 단위체이다.In one embodiment of the present disclosure, the third unit is selected from the group consisting of 2,6-difluorobenzonitrile, 4,4-difluorobenzophenone and hydroquinone (hydroquinone). < / RTI >

본 명세서의 일 실시 상태에 있어서, 상기 제3 단위체를 사용하였을 시에 서로 다른 2종의 제1 단위체 및 제2 단위체만으로 멀티블록 중합하였던 분자량보다 높은 분자량으로 중합이 가능하며 이로 인하여 연료전지용 전해질 막으로서의 사용이 가능하다. 또한 친수성 블록을 위와 같은 방법으로 조합함으로써 저가습 영역에서 전도도가 향상되는 효과가 있다. In one embodiment of the present invention, when the third monomer unit is used, polymerization can be performed at a molecular weight higher than that of the multi-block polymerized unit using only two different first monomer units and second monomer units, As shown in FIG. Further, by combining the hydrophilic blocks in the above-described manner, the conductivity is improved in the low humidification region.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단위체 및 제2 단위체의 중량의 합과 상기 제3의 단위체의 중량 비는 3:1 내지 20:1 이다.In one embodiment of the present invention, the sum of the weights of the first unit body and the second unit body and the weight ratio of the third unit body is 3: 1 to 20: 1.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 블록은 하기 화학식 4로나타낼 수 있다. In one embodiment of the present invention, the hydrophilic block may be represented by the following formula (4).

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00015
Figure pat00015

상기 화학식 4에서, R1 내지 R5, a 내지 f, a' 내지 c' 및 M은 화학식 1에서 정의한 바와 같고, l, m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 300의 정수이다. In Formula 4, R1 to R5, a to f, a 'to c' and M are as defined in Formula (1), and 1, m and n are each independently an integer of 1 to 300.

본 명에서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 블록은 상기 서로 다른 3종의 제1 단위체, 제2 단위체 및 제3 단위체를 포함하고, 이온 교환기를 갖지 않는 단위체 또는 이온 교환기를 포함하는 단위체를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 이온 교환기의 작용기는 -SO3H, -SO3 -M+, -COOH, -COO-M+, -PO3H2, -PO3H-M+, -PO3 2-2M+, -O(CF2)mSO3H, -O(CF2)mSO3 -M+, -O(CF2)mCOOH, -O(CF2)mCOO-M+, -O(CF2)mPO3H2, -O(CF2)mPO3H-M+, -O(CF2)mPO3 2 -2M+로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 여기서, M은 금속성 원소일 수 있다. 즉, 작용기는 친수성일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the hydrophilic block comprises three different first units, second units and third units, and the unit having no ion-exchanger or the ion-exchanger-containing unit . Here, the functional group of the ion exchange group is -SO 3 H, -SO 3 - M +, -COOH, -COO - M +, -PO 3 H 2, -PO 3 H - M +, -PO 3 2- 2M + , -O (CF 2) m SO 3 H, -O (CF 2) m SO 3 - M +, -O (CF 2) m COOH, -O (CF 2) m COO - M +, -O (CF 2 ) m PO 3 H 2 , -O (CF 2 ) m PO 3 H - M + , and -O (CF 2 ) m PO 3 2 - 2M + . Here, M may be a metallic element. That is, the functional group may be hydrophilic.

상기 소수성 블록은 이온 교환기를 실질적으로 갖지 않는 상기 고분자 블록을 의미한다. 여기서, “이온 교환기를 실질적으로 갖지 않는 블록”이란, 해당 블록을 구성하는 구조 단위 1개당 있는 이온 교환기수로 나타내어 평균 0.1개 미만인 블록인 것을 의미하고, 평균 0.05개 이하이면 보다 바람직하며, 이온 교환기를 전혀 갖지 않는 블록이면 더 바람직하다.The hydrophobic block means the polymer block having substantially no ion exchanger. Here, the " block having substantially no ion-exchanger " means a block represented by the number of ion-exchange groups per one structural unit constituting the block, and the average block is less than 0.1, more preferably 0.05 or less, Is more preferable.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 소수성 블록은 4,4-디플루오로벤조페논, 9,9-비스(하이드록시페닐)플루오린 및 포타슘 카보네이트로부터 유래된 단량체로 이루어진 군에서 적어도 하나로 이루어진 소수성 블록을 의미한다. In one embodiment of the present disclosure, the hydrophobic block comprises at least one hydrophobic block comprising at least one of the group consisting of 4,4-difluorobenzophenone, 9,9-bis (hydroxyphenyl) fluorine and monomers derived from potassium carbonate .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 소수성 블록은 하기 화학식 5로나타낼 수 있다. In one embodiment of the present invention, the hydrophobic block may be represented by the following general formula (5).

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00016
Figure pat00016

상기 화학식 5에서, o 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 300의 정수이다.In Formula 5, o and p are each independently an integer of 1 to 300.

한편, 본 출원에 있어서의 “멀티 블록”이란, 친수성 블록과 소수성 블록이 주쇄 구조를 형성하고 있는 공중합 양식의 것에 더하여, 한쪽의 블록이 주쇄 구조를 형성하고 다른 쪽의 블록이 측쇄 구조를 형성하고 있는 그래프트 중합의 공중합 양식의 공중합체도 포함하는 개념이다. The term " multi-block " in the present application means that in addition to the copolymerization mode in which the hydrophilic block and the hydrophobic block form a main chain structure, one block forms a main chain structure and the other block forms a branched structure Is a concept including a copolymer of a graft polymerization type.

본 출원에서 화학식에서 표시되는 O는 산소, N은 질소, S는 황, Si는 규소, H는 수소를 의미한다.In the present application, O represents oxygen, N represents nitrogen, S represents sulfur, Si represents silicon, and H represents hydrogen.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자는 브랜쳐(brancher)를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 브랜쳐란 중합체 사슬을 연결 또는 가교하는 역할을 한다.In one embodiment of the present disclosure, the polymer may further include a brancher. In the present specification, a brancher serves to connect or crosslink the polymer chain.

본 명세서에서 상기 브랜쳐를 더 포함하는 고분자의 경우에는 브랜쳐가 직접 중합체의 주쇄를 구성할 수 있으며, 박막의 기계적 집적도를 향상시킬 수 있다. 예컨대, 본 발명의 브랜치된 고분자는 산 치환체(acid substituents)를 포함하지 않는 브랜치된 소수성 블록(branched hydrophobic block)과 산 치환체를 포함하는 브랜치된 친수 블록(branched hydrophilic block)을 중합함으로써 후처리 술폰화 반응(post-sulfonation)이나 술폰화된 고분자(sulfonated polymer)의 가교반응(cross-linking)을 실시하지 않고 브랜쳐(brancher)가 고분자의 주사슬을 직접 구성하며, 박막의 기계적 집적도를 유지시켜주는 소수 블록과 박막에 이온전도성을 부여하는 친수 블록이 교대로 화학적 결합으로 이어질 수 있다.In the present specification, in the case of a polymer further comprising the above-mentioned brancher, the brancher can directly constitute the main chain of the polymer, and the mechanical integration degree of the thin film can be improved. For example, the branched polymer of the present invention can be produced by polymerizing a branched hydrophilic block containing an acid substituent and a branched hydrophobic block containing no acid substituents, Without branching or cross-linking of sulfonated polymers, branchers can directly constitute the main chain of the polymer and maintain the mechanical integrity of the thin film. Hydrophilic blocks that impart ionic conductivity to the minority block and the thin film can be alternately led to chemical bonding.

또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 브랜쳐는 하기 구조 중 어느 하나로 표시될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. Also, in one embodiment of the present disclosure, the brancher may be represented by any one of the following structures, but is not limited thereto.

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본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 블록의 중량 평균 분자량은 5,000 g/mol내지 100,000g/mol이다.In one embodiment of the present invention, the weight average molecular weight of the hydrophilic block is from 5,000 g / mol to 100,000 g / mol.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 소수성 블록의 중량 평균 분자량은 5,000 g/mol내지 70,000g/mol 이다.In one embodiment of the present invention, the weight average molecular weight of the hydrophobic block is from 5,000 g / mol to 70,000 g / mol.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 멀티블록 고분자의의 중량 평균 분자량은100,000g/mol내지 2,000,000g/mol이고, 보다 바람직하게는 150,000g/mol 내지 1,000,000g/mol이다. 서로 다른 2종의 제1 단위체 및 제2 단위체만 사용하고, 제3 단위체를 사용하지 않는 경우 상기 분자량의 범위를 만족하지 못하고, 그로인하여 전해질 막의 물성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 상기 멀티블록 고분자의 분자량이 상기의 범위인 경우에는 상기 멀티블록 고분자를 포함하는 전해직막의 기계적인 물성이 저하되지 않으며, 적절한 고분자의 용해도를 유지하여, 전해질막의 제조가 용이할 수 있으며 이온 전도도가 향상되는 결과를 얻을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the weight average molecular weight of the multi-block polymer is 100,000 g / mol to 2,000,000 g / mol, and more preferably 150,000 g / mol to 1,000,000 g / mol. The use of only two different first monomer units and second monomer units and the failure to use the third monomer units does not satisfy the range of the molecular weight, thereby deteriorating the physical properties of the electrolyte membrane. Accordingly, when the molecular weight of the multi-block polymer is in the above range, the mechanical properties of the electrolytic membrane including the multi-block polymer are not lowered, the solubility of the polymer is maintained, The conductivity can be improved.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 전해질막은 상기 친수성블록과 소수성 블록을 포함하는 멀티블록 고분자를 포함하는 것을 제외하고, 당 기술분야에 알려진 재료 및/또는 방법을 이용하여 제조될 수 있다.An electrolyte membrane according to one embodiment of the present disclosure may be manufactured using materials and / or methods known in the art, except that the electrolyte membrane includes a multi-block polymer including the hydrophilic block and the hydrophobic block.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 전해질막은 상기 친수성블록과 소수성 블록이 결합된 멀티블록 고분자를 축중합하고, 상기 멀티블록 고분자를 용매에 녹여 고분자 용액 조성물을 제조한 후, 제조된 고분자 용액 조성물을 바 캐스팅방법으로 고분자 필름을 캐스팅하고 건조하여 전해질 막을 제조할 수 있다.The electrolyte membrane according to one embodiment of the present invention is obtained by condensation polymerization of a hydrophilic block and a hydrophobic block-bound multi-block polymer, dissolving the multi-block polymer in a solvent to prepare a polymer solution composition, The polymer film can be cast and dried by a casting method to produce an electrolyte membrane.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전해질막의 이온전도도는 0.001 S/cm 내지 0.3S/cm 이다.In one embodiment of the present invention, the ionic conductivity of the electrolyte membrane is from 0.001 S / cm to 0.3 S / cm to be.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 전해질막의 이온 전도도는 가습조건에서 측정될 수 있다. 본 명세서에서 가습조선이란 상대 습도(RH) 30% 내지 100%를 의미할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ionic conductivity of the polymer electrolyte membrane can be measured under a humidifying condition. In the present specification, the humidification line refers to the relative humidity (RH) Can be from 30% to 100%.

이온 전도도의 측정 Measurement of ion conductivity

전해질 막의 이온 전도도는 4-probe 방법을 이용하여 측정되었다. 주파수 범위는 10Hz~1MHz사이에서 복합 임피던스 (complex impedance)방법으로 측정되었으며, 나이퀴스트 선도(Nyquist plots)를 도시하여 벌크 저항(bulk resistance) 값을 얻었다. 전해질 막의 이온 전도도는 아래의 식(1)에 의해서 계산되었다. 여기서 L은 두 개 센서 전극 사이의 거리로 0.425로 고정되어 있다. R은 전해질 막의 벌크 저항(bulk resistance) 이며 w은 전해질 막의 폭, t는 전해질 막의 두께를 나타낸다. The ionic conductivity of the electrolyte membrane was measured using the 4-probe method. The frequency range was measured by a complex impedance method between 10 Hz and 1 MHz and Nyquist plots were plotted to obtain the bulk resistance value. The ionic conductivity of the electrolyte membrane was calculated by the following equation (1). Where L is the distance between the two sensor electrodes is fixed at 0.425. R is the bulk resistance of the electrolyte membrane, w is the width of the electrolyte membrane, and t is the thickness of the electrolyte membrane.

[식 (1)][Formula (1)

σ= {L/(R*w*t)}*100 ? = {L / (R * w * t)} * 100

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전해질막의 이온교환용량(IEC) 값은 0.01mmol/g 내지 5.0mmol/g 이다. 상기 이온교환용량값의 범위를 갖는 경우에는 상기 고분자 전해질막에서 이온 채널이 형성되고, 블록공중합체가 이온전도도를 나타낼 수 있다. In one embodiment of the present invention, the ion exchange capacity (IEC) value of the electrolyte membrane is 0.01 mmol / g to 5.0 mmol / g. When the ion exchange capacity value is within the range, ion channels are formed in the polyelectrolyte membrane, and the block copolymer may exhibit ion conductivity.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전해질막의 두께는 1 ㎛ 내지 500 ㎛ 이다. 상기 범위 두께의 고분자 전해질막은 전기적 쇼트(Electric Short) 및 전해질 물질의 크로스오버(Cross Over)를 저하시키고, 우수한 양이온 전도도 특성을 나타낼 수 있다. 특히 저가습 영역에서 이온 전도도가 종전에 비하여 향상하는 효과를 나타낸다. In one embodiment of the present invention, the thickness of the electrolyte membrane is 1 to 500 mu m. The polymer electrolyte membrane having the above-described range of thickness can reduce electric short and cross-over of the electrolyte material and exhibit excellent cation conductivity. Particularly, in the low humidification region, the ionic conductivity shows an effect of improving the ionic conductivity.

본 명세서는 또한, 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 전술한 고분자 전해질막을 포함하는 막-전극 접합체를 제공한다. The disclosure also includes an anode; Cathode; And the above-described polymer electrolyte membrane provided between the anode and the cathode.

막-전극 접합체(MEA)는 연료와 공기의 전기화학 촉매 반응이 일어나는 전극(캐소드와 애노드)과 수소 이온의 전달이 일어나는 고분자 막의 접합체를 의미하는 것으로서, 전극(캐소드와 애노드)과 전해질막이 접착된 단일의 일체형 유니트(unit)이다.The membrane-electrode assembly (MEA) means a junction body of an electrode (cathode and anode) where an electrochemical catalytic reaction of fuel and air takes place and a polymer membrane in which hydrogen ions are transferred, and the electrode (cathode and anode) It is a single integral unit.

본 명세서의 상기 막-전극 접합체는 애노드의 촉매층과 캐소드의 촉매층이 전해질막에 접촉하도록 하는 형태로서, 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 상기 캐소드; 애노드; 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 위치하는 전해질막을 밀착시킨 상태에서 100 내지 400℃로 열압착하여 제조될 수 있다.The membrane-electrode assembly of the present invention can be produced by a conventional method known in the art, such that the catalyst layer of the anode and the catalyst layer of the cathode are in contact with the electrolyte membrane. For example, the cathode; Anode; And an electrolyte membrane positioned between the cathode and the anode in close contact with each other at 100 to 400 ° C.

애노드 전극은 애노드 촉매층과 애노드 기체확산층을 포함할 수 있다. 애노드 기체확산층은 다시 애노드 미세 기공층과 애노드 전극 기재를 포함할 수 있다. The anode electrode may include an anode catalyst layer and an anode gas diffusion layer. The anode gas diffusion layer may again include an anode microporous layer and an anode electrode substrate.

캐소드 전극은 캐소드 촉매층과 캐소드 기체확산층을 포함할 수 있다. 캐소드 기체확산층은 다시 캐소드 미세 기공층과 캐소드 전극 기재를 포함할 수 있다.The cathode electrode may include a cathode catalyst layer and a cathode gas diffusion layer. The cathode gas diffusion layer may again include a cathode microporous layer and a cathode electrode substrate.

도 2는 연료전지의 전기 발생 원리를 개략적으로 도시한 것으로, 연료전지에 있어서, 전기를 발생시키는 가장 기본적인 단위는 막 전극 접합체(MEA)인데, 이는 전해질막(100)과 이 전해질막(100)의 양면에 형성되는 애노드(200a) 및 캐소드(200b) 전극으로 구성된다. 연료전지의 전기 발생 원리를 나타낸 도 1을 참조하면, 애노드(200a)에서는 수소 또는 메탄올, 부탄과 같은 탄화수소 등의 연료의 산화 반응이 일어나 수소 이온(H+) 및 전자(e-)가 발생하고, 수소 이온은 전해질막(100)을 통해 캐소드(200b)로 이동한다. 캐소드(200b)에서는 전해질막(100)을 통해 전달된 수소 이온과, 산소와 같은 산화제 및 전자가 반응하여 물이 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다.FIG. 2 schematically illustrates the principle of electricity generation of a fuel cell. In a fuel cell, a basic unit for generating electricity is a membrane electrode assembly (MEA), which includes an electrolyte membrane 100 and an electrolyte membrane 100, And an anode 200a and a cathode 200b electrodes formed on both sides of the cathode 200a. 1 showing the principle of electricity generation of a fuel cell, in the anode 200a, oxidation reaction of a fuel such as hydrogen or hydrocarbons such as methanol or butane occurs to generate hydrogen ions (H + ) and electrons (e - ) , The hydrogen ions move to the cathode 200b through the electrolyte membrane 100. [ In the cathode 200b, hydrogen ions transferred through the electrolyte membrane 100 react with an oxidizing agent such as oxygen and electrons to generate water. This reaction causes electrons to migrate to the external circuit.

상기 애노드 전극의 촉매층은 연료의 산화 반응이 일어나는 곳으로, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 촉매가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 캐소드 전극의 촉매층은 산화제의 환원 반응이 일어나는 곳으로, 백금 또는 백금-전이금속 합금이 촉매로 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 촉매들은 그 자체로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 탄소계 담체에 담지되어 사용될 수 있다.The catalyst layer of the anode electrode is preferably a catalyst selected from the group consisting of platinum, ruthenium, osmium, platinum-ruthenium alloy, platinum-osmium alloy, platinum-palladium alloy and platinum- Lt; / RTI > The catalyst layer of the cathode electrode is a place where a reduction reaction of an oxidizing agent occurs, and a platinum or platinum-transition metal alloy can be preferably used as a catalyst. The catalysts can be used not only by themselves but also by being supported on a carbon-based carrier.

촉매층을 도입하는 과정은 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 수행할 수 있는데, 예를 들면 촉매 잉크를 전해질막에 직접적으로 코팅하거나 기체확산층에 코팅하여 촉매층을 형성할 수 있다. 이때 촉매 잉크의 코팅 방법은 특별하게 제한되는 것은 아니지만, 스프레이 코팅, 테이프 캐스팅, 스크린 프린팅, 블레이드 코팅, 다이 코팅 또는 스핀 코팅 방법 등을 사용할 수 있다. 촉매 잉크는 대표적으로 촉매, 폴리머 이오노머(polymer ionomer) 및 용매로 이루어질 수 있다.The process of introducing the catalyst layer can be performed by a conventional method known in the art. For example, the catalyst ink may be directly coated on the electrolyte membrane or coated on the gas diffusion layer to form the catalyst layer. The method of coating the catalyst ink is not particularly limited, but spray coating, tape casting, screen printing, blade coating, die coating or spin coating may be used. The catalyst ink may typically consist of a catalyst, a polymer ionomer and a solvent.

상기 기체확산층은 전류전도체로서의 역할과 함께 반응 가스와 물의 이동 통로가 되는 것으로, 다공성의 구조를 가진다. 따라서, 상기 기체확산층은 도전성 기재를 포함하여 이루어질 수 있다. 도전성 기재로는 탄소 페이퍼(Carbon paper), 탄소 천(Carbon cloth) 또는 탄소 펠트(Carbon felt)가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 기체확산층은 촉매층 및 도전성 기재 사이에 미세기공층을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 미세기공층은 저가습 조건에서의 연료전지의 성능을 향상시키기 위하여 사용될 수 있으며, 기체확산층 밖으로 빠져나가는 물의 양을 적게 하여 전해질막이 충분한 습윤 상태에 있도록 하는 역할을 한다.The gas diffusion layer serves as a current conductor and serves as a passage for reacting gas and water, and has a porous structure. Therefore, the gas diffusion layer may include a conductive base material. As the conductive substrate, carbon paper, carbon cloth or carbon felt can be preferably used. The gas diffusion layer may further include a microporous layer between the catalyst layer and the conductive base. The microporous layer can be used to improve the performance of the fuel cell under low humidification conditions and serves to reduce the amount of water flowing out of the gas diffusion layer to make the electrolyte membrane sufficiently wet.

본 명세서의 일 실시상태는 2 이상의 막-전극 접합체; 상기 막-전극 접합체들 사이에 구비되는 바이폴라 플레이트를 포함하는 스택; 상기 스택으로 연료를 공급하는 연료공급부; 및 상기 스택으로 산화제를 공급하는 산화제공급부를 포함하는 고분자 전해질형 연료전지를 제공한다. One embodiment of the present disclosure includes at least two membrane-electrode assemblies; A stack including a bipolar plate disposed between the membrane-electrode assemblies; A fuel supply unit for supplying fuel to the stack; And an oxidant supply unit for supplying an oxidant to the stack.

연료전지는연료의 화학적 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환시키는 에너지 변환 장치이다. 즉 연료전지는 연료가스와 산화제를 사용하고, 이들의 산화환원 반응 중에 발생하는 전자를 이용하여 전력을 생산하는 발전 방식이다. Fuel cells are energy conversion devices that convert the chemical energy of a fuel directly into electrical energy. That is, a fuel cell uses a fuel gas and an oxidizing agent, and generates electricity using electrons generated during the oxidation-reduction reaction.

연료전지는 전술한 막-전극 접합체(MEA)를 사용하여 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기에서 제조된 막전극 접합체(MEA)와 바이폴라 플레이트(bipolar plate)로 구성하여 제조될 수 있다.The fuel cell can be manufactured according to a conventional method known in the art using the above-described membrane-electrode assembly (MEA). For example, the membrane electrode assembly (MEA) and the bipolar plate may be fabricated.

본 명세서의 연료전지는 스택, 연료공급부 및 산화제공급부를 포함하여 이루어진다.The fuel cell of the present invention comprises a stack, a fuel supply, and an oxidant supply.

도 3은 연료전지의 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 연료전지는 스택(60), 산화제 공급부(70) 및 연료 공급부(80)를 포함하여 이루어진다.3 schematically shows the structure of a fuel cell, which includes a stack 60, an oxidant supply unit 70, and a fuel supply unit 80. [

스택(60)은 상술한 막 전극 접합체를 하나 또는 둘 이상 포함하며, 막 전극 접합체가 둘 이상 포함되는 경우에는 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다. 세퍼레이터는 막 전극 접합체들이 전기적으로 연결되는 것을 막고 외부에서 공급된 연료 및 산화제를 막 전극 접합체로 전달하는 역할을 한다.The stack 60 includes one or more of the membrane electrode assemblies described above and includes a separator interposed therebetween when two or more membrane electrode assemblies are included. The separator serves to prevent the membrane electrode assemblies from being electrically connected and to transfer the fuel and oxidant supplied from the outside to the membrane electrode assembly.

산화제 공급부(70)는 산화제를 스택(60)으로 공급하는 역할을 한다. 산화제로는 산소가 대표적으로 사용되며, 산소 또는 공기를 펌프(70)로 주입하여 사용할 수 있다.The oxidant supply part 70 serves to supply the oxidant to the stack 60. As the oxidizing agent, oxygen is typically used, and oxygen or air can be injected into the pump 70 and used.

연료 공급부(80)는 연료를 스택(60)으로 공급하는 역할을 하며, 연료를 저장하는 연료탱크(81) 및 연료 탱크(81)에 저장된 연료를 스택(60)으로 공급하는 펌프(82)로 구성될 수 있다. 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료가 사용될 수 있다. 탄화수소 연료의 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연가스를 들 수 있다.The fuel supply unit 80 serves to supply the fuel to the stack 60 and includes a fuel tank 81 for storing the fuel and a pump 82 for supplying the fuel stored in the fuel tank 81 to the stack 60 Lt; / RTI > As the fuel, gas or liquid hydrogen or hydrocarbon fuel may be used. Examples of hydrocarbon fuels include methanol, ethanol, propanol, butanol or natural gas.

상기 연료전지는 고분자 전해질 연료전지, 직접 액체 연료전지, 직접 메탄올 연료전지, 직접 개미산 연료전지, 직접 에탄올 연료전지, 또는 직접 디메틸에테르 연료전지 등이 가능하다.The fuel cell may be a polymer electrolyte fuel cell, a direct liquid fuel cell, a direct methanol fuel cell, a direct formic acid fuel cell, a direct ethanol fuel cell, or a direct dimethyl ether fuel cell.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 전해질막을 연료전지의 이온교환막으로 사용하였을 때 전술한 효과를 나타낼 수 있다.When the electrolyte membrane according to one embodiment of the present invention is used as an ion exchange membrane of a fuel cell, the above-described effect can be obtained.

이하 본 명세서의 내용의 이해를 돕기 위하여 실시예 및 비교예를 제공한다. 다만, 본 명세서의 내용이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples are provided to facilitate understanding of the contents of the present specification. However, the content of the present specification is not limited to the following examples.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

1) 고분자의 합성1) Synthesis of polymer

3구 플라스크에 분자체(molecular sieve)로 채워진 딘 스탁(dean-stark)과 콘덴서(condenser)를 연결시켜 반응기로 사용하였으며, 술폰기가 달린 다른 형태의 소듐 5,5'-설포닐비스(2-플루오로벤젠 설포네이트)(sodium 5,5'-sulfonylbis(2-fluorobenzene sulfonate), 하이드로퀴논 설포닉 산 포타슘(hydroquinone sulfonic acid potassium salt)와 2,6-디플루오로벤조니트릴(2,6-difluorobenzonitrile) 단량체를 이용하여 반응 용매와 벤젠용매 내에서 포타슘 카보네이트를 촉매로 사용하여 반응을 준비하였다. 이 때 반응 용매는 단량체의 용해도에 따라 N-메틸-피롤리돈(NMP) 또는 디메틸설폭사이드(DMSO)를 사용하였다. 140℃의 온도에서 4시간 동안 혼합물을 교반시킨 뒤 공비증류방법으로 벤젠 증발 과정을 거쳤으며, 이후 180~190℃에서 20시간 동안 축 중합 반응을 진행하였다. 위의 반응이 끝난 뒤, 60℃로 온도를 낮춘 뒤 4,4-디플루오로벤조페논, 9,9-비스(하이드록시페닐) 플루오린, 포타슘 카보네이트를 넣고 반응 용매와 벤젠용매 내에서 반응을 재 개시하였다. 상기 반응과 마찬가지로 4시간 동안 공비증류 방법으로 벤젠 증발 과정을 거쳤으며, 이 후 180℃~190℃에서 20시간 동안 축중합 반응을 진행하였다. 반응 종료 후, 실온으로 온도를 낮춘 뒤 생성물을 과량의 메탄올에 부어 용매로부터 공중합체를 분리하였다. 이 후 물을 이용해 생성물 내에 잔존하는 포타šœ 카보네이트를 제거하기 위해 세척과정을 거쳤으며, 세척 후 필터를 통해 여과시킨 뒤 80℃의 진공오븐에서 건조하여 친수성 블록과 소수성 블록이 결합된 멀티 블록 공중합체를 최종적으로 얻어내었다.A three-necked flask was used as a reactor by connecting a dean-stark filled with a molecular sieve and a condenser, and another type of sodium 5,5'-sulfonylbis (2- Sulfonylbis (2-fluorobenzene sulfonate), hydroquinone sulfonic acid potassium salt and 2,6-difluorobenzonitrile (2,6-difluorobenzonitrile) (NMP) or dimethylsulfoxide (DMSO) as a catalyst, depending on the solubility of the monomer, in a reaction solvent and a benzene solvent in the presence of potassium carbonate as a catalyst. The mixture was stirred at a temperature of 140 ° C. for 4 hours and then subjected to a benzene evaporation process by an azeotropic distillation method and then condensation polymerization was carried out at 180 to 190 ° C. for 20 hours. Back to 60 ℃ After the reaction was stopped, 4,4-difluorobenzophenone, 9,9-bis (hydroxyphenyl) fluorine and potassium carbonate were added, and the reaction was resumed in a reaction solvent and a benzene solvent. After the reaction was completed, the temperature was lowered to room temperature, and then the product was poured into an excess amount of methanol, and the product was distilled from the solvent After washing, the filtrate was filtered through a filter and dried in a vacuum oven at 80 ° C to remove the hydrophilic block and the hydrophobic block And finally a combined multi-block copolymer was obtained.

2) 고분자 전해질 막의 제조2) Preparation of polymer electrolyte membrane

1)에서 얻어진 고분자 수지를 원하는 비율로 다이메틸설폭사이드(DMSO) 용매에 녹여, 필터 후 특정 비율로 물을 첨가하여 교반 시킨 뒤 용액을 제조하였다. 상기 고분자 용액을 이용하여 바 캐스팅(bar casting) 방법으로 고분자 필름을 캐스팅 하였으며, 이는 어플리케이터(applicator)의 기판 위에서 닥터 블레이드를 이용하는 방식으로 진행되었다. 캐스팅 된 필름은 50℃의 어플리케이터(applicator)에서 2시간 이상 유지한 후, 100℃의 오븐 내에서 하루 동안 건조시켰다. 건조된 전해질 막을 80℃의 1M 황산 수용액에 넣어 술폰산기를 -SO3H 형태로 치환시키는 과정을 거쳐 전해질 막을 완성하였다.The polymer resin obtained in 1) was dissolved in a dimethylsulfoxide (DMSO) solvent in a desired ratio, and water was added thereto at a specific ratio after the filtration, followed by stirring to prepare a solution. The polymer solution was used to cast a polymer film by a bar casting method, which was performed by using a doctor blade on a substrate of an applicator. The cast film was held in an applicator at 50 DEG C for at least 2 hours and then dried in an oven at 100 DEG C for a day. The dried electrolyte membrane was immersed in a 1 M sulfuric acid aqueous solution at 80 ° C to replace the sulfonic acid group with the -SO 3 H form, thereby completing the electrolyte membrane.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

상기 실시예 1의 고분자 합성단계에서 2,6-디플루오로벤조니트릴대신 4,4-디플루오로벤조페논을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티블록 고분자를 제조하였고, 동일한 방법으로 전해질막을 제조하였다.A multi-block polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 4,4-difluorobenzophenone was used instead of 2,6-difluorobenzonitrile in the polymer synthesis step of Example 1, To prepare an electrolyte membrane.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

상기 실시예 1의 고분자 합성단계에서 2,6-디플루오로벤조니트릴대신하이드로퀴논을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티블록 고분자를 제조하였고, 동일한 방법으로 전해질막을 제조하였다.A multi-block polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2,6-difluorobenzonitrile was replaced with hydroquinone in the polymer synthesis step of Example 1, and an electrolyte membrane was prepared in the same manner.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

상기 실시예 1의 상기 실시예 1의 고분자 합성단계에서 2,6-디플루오로벤조니트릴제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티블록 고분자를 제조하였고, 동일한 방법으로 전해질막을 제조하였다.A multi-block polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except for using 2,6-difluorobenzonitrile in the polymer synthesis step of Example 1 of Example 1, and an electrolyte membrane was prepared in the same manner.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

상기 실시예 2의 고분자 합성단계에서 소듐 5,5'-설포닐비스(2-플루오로벤젠 설포네이트)(sodium 5,5'-sulfonylbis(2-fluorobenzenesulfonate)를 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티블록 고분자를 제조하였고, 동일한 방법으로 전해질막을 제조하였다.In the same manner as in Example 1 except that sodium 5,5'-sulfonylbis (2-fluorobenzenesulfonate) (sodium 5,5'-sulfonylbis (2-fluorobenzenesulfonate) , And an electrolyte membrane was prepared by the same method.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

상기 실시예 1의 고분자 합성단계에서 하이드로퀴논 설포닉 산을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 멀티블록 고분자를 제조하였고, 동일한 방법으로 전해질막을 제조하였다.In the polymer synthesis step of Example 1, a multi-block polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except hydroquinone sulfonic acid, and an electrolyte membrane was prepared in the same manner.

분자량 측정Molecular weight measurement

합성 완료 후 적정량의 시료를 샘플링하여 GPC(Gel Permeation Chromatography) 분석기기를 이용하여 멀티블록 고분자의 분자량을 측정하였다. 분석 조건은 아래와 같다. After completion of the synthesis, an appropriate amount of the sample was sampled and the molecular weight of the multi-block polymer was measured using a GPC (Gel Permeation Chromatography) analyzer. The analysis conditions are as follows.

컬럼: PL mixed B, CColumn: PL mixed B, C

용매: DMF/LiBr (0.45μm filtered)Solvent: DMF / LiBr (0.45 m filtered)

유속: 1.0ml/minFlow rate: 1.0 ml / min

농도: 1mg/mL (100μL injection)Concentration: 1 mg / mL (100 μL injection)

컬럼 온도: 65 ºCColumn temperature: 65 ºC

Detector: Waters RI detectorDetector: Waters RI detector

Standard: PS 7,200~3,900,000 Da.Standard: PS 7,200 ~ 3,900,000 Da.

Data processing: Empower2Data processing: Empower2

상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2의 분자량 분석 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The molecular weight analysis results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.

멀티블록 고분자 분자량(Mw)Multiblock polymer molecular weight (Mw) 실시예 1Example 1 150K~250Kg/mol150K ~ 250Kg / mol 실시예 2Example 2 200K~300Kg/mol200K ~ 300Kg / mol 실시예 3Example 3 200K~300Kg/mol200K ~ 300Kg / mol 비교예 1Comparative Example 1 40K~100Kg/mol40K ~ 100Kg / mol 비교예 2Comparative Example 2 350K~800Kg/mol350K ~ 800Kg / mol

수분흡수도 측정Water absorption measurement

제조된 고분자 전해질 막의 수분 흡수도 측정 방법은 아래와 같다. 먼저 80℃ 진공오븐에서 하루 이상 전해질 막을 완전히 건조시켜 그 상태의 막의 질량과 대각선 길이를 측정하였다. 그 후 건조된 막들을 상온에서 증류수에 하루 동안 담가두어 완전히 팽윤시킨 뒤, 막 표면의 물기를 빠르게 닦아낸 후 막의 질량과 대각선 길이를 측정하였다. 이러한 방법으로 막의 질량과 대각선 길이를 측정한 뒤 계산은 아래와 같은 방법으로 진행하면 된다. The method of measuring the water absorption of the prepared polymer electrolyte membrane is as follows. First, the electrolyte membrane was completely dried for more than one day in a 80 ° C vacuum oven, and the mass and diagonal length of the membrane were measured. Then, the dried membranes were immersed in distilled water at room temperature for one day to swell completely, and then the surface of the membrane was quickly wiped off and the mass and diagonal length of the membrane were measured. After measuring the mass and diagonal length of the membrane in this way, the calculation can be carried out as follows.

수분흡수도Water Absorption

= {(흡습된 막의 질량-건조된 막의 질량)/건조된 막의 질량} * 100= {(Mass of hygroscopic membrane - mass of dried membrane) / mass of dried membrane} * 100

상기 실시예 3 및 비교예 3의 수분흡수를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. The water absorption of Example 3 and Comparative Example 3 was measured and is shown in Table 2 below.

Water uptakeWater uptake 실시예 3Example 3 70~80%70 to 80% 비교예 3Comparative Example 3 110~130%110 to 130%

상기 표 1의 결과에 나타나듯 고분자 중합 후 분자량 분석 결과 멀티블록 고분자의 친수성블록의 모든 벤젠 링에 술폰산기를 가지는 형태로 고분자 중합을 진행한 비교예1의 경우 최종 멀티블록 고분자의 분자량 값이 낮게 나타난다. 이를 이용하여 전해질 막을 제조한 경우 작은 크기의 필름은 얻을 수가 있으나 기계적 물성이 양호한 큰 면적의 전해질 막을얻기가 힘들다. 반면 실시예 1~3의 경우처럼 서로 다른 형태의 2종의 술폰산기를 가지는 단량체에 술폰산기가 없는 추가 단량체를 투입하여 고분자를 중합한 경우 일정 수준(15만 g/mol 이상)의 분자량을 가지는 고분자를 얻을 수 있었다.As shown in the results of Table 1, the molecular weight of the final multi-block polymer was low in Comparative Example 1 in which the polymer was polymerized in the form of a sulfonic acid group in all the benzene rings of the hydrophilic block of the multi-block polymer . When the electrolyte membrane is manufactured using this, a small-sized film can be obtained, but it is difficult to obtain a large-sized electrolyte membrane having good mechanical properties. On the other hand, in the case of Examples 1 to 3, when an additional monomer having no sulfonic group was added to monomers having two types of sulfonic acid groups, polymer having a certain molecular weight (150,000 g / mol or more) .

이렇게 제조된 전해질 막의 가습 상태에 따른 이온 전도도 특성을 도 1에 나타내었다. 비교예 2의 한종의 술폰산기를 가지는 단량체와 술폰산기가 없는 단량체를 이용하여 친수성 블록을 구성하여 멀티블록 고분자로 제조한 경우 고분자의 분자량 값은 높게 나타나나 도 1에서 나타나듯 낮은 가습상태에서의 이온 전도도 값은 실시예 1~3에 비해 낮게 나타남을 확인할 수 있다.FIG. 1 shows the ion conductivity according to the humidifying state of the electrolyte membrane thus produced. The molecular weight of the polymer was higher when the hydrophilic block was composed of a monomer having a sulfonic acid group and a monomer having no sulfonic acid group in Comparative Example 2 and the ionic conductivity Values are lower than those of Examples 1 to 3.

실시예 1~3을 살펴보면 RH30, 50, 80% 가습 영역에서 실시예3의 결과가 가장 좋게 나타남을 확인할 수 있다. RH30%에서는 실시예1의 경우 실시예3과 비슷한 수준의 전도도 값을 나타냄을 확인할 수 있다. 이를 통해 친수 블록 구성 시 술폰산기가 없는 단량체를 투입할 경우 상대적으로 벤젠링의 개수가 적은 실시예1과 3이 실시예 2에 비해 보다 향상된 저가습 이온전도도 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.It can be seen from Examples 1 to 3 that the results of Example 3 are the best in the RH 30, 50, and 80% humidification regions. RH 30% shows a similar conductivity value to that of Example 3 in Example 1. [ It can be seen from the results that Examples 1 and 3, in which the number of benzene rings is relatively small when a monomer having no sulfonic acid group is added in a hydrophilic block structure, exhibit improved low humidification ion conductivity as compared with Example 2.

상기 표 2의 결과에는, 비슷한 이온교환용량(IEC) 범위내에서 고분자 합성시, 비교예 3은 높은 흡수를 나타내는 문제점을 갖고 있다. 이는 치수안정성(dimension stability) 관점에서 보면, 치수안정성이 불안정하여 전해질 막의 물성을 저하시켜 MEA용 전해질막으로 사용하는데에 문제가 있다. 그러나 실시예3의 경우 비슷한 IEC범위 내에서 수분흡수(water uptake)가 낮으며 이는 비교예 3에 비하여 치수안정성 면에서 효과적이라 볼 수 있다. (비교예 3을 실시예 3과만 비교한 이유는 실시예 3에 사용되는 단량체는 말단기가 -OH여서 소듐5,5'-설포닐비스(2-플루오로벤젠 설포네이트) 단량체와 반응이 가능하시만, 실시예1, 2 모두 말단기가 -F여서 소듐 5,5'-설포닐비스(2- 플루오로벤젠 설포네이트) 단량체와 반응이 불가능하기 때문이다.)The results of the above Table 2 show that the polymer of Comparative Example 3 exhibits high absorption when synthesized within a similar ion exchange capacity (IEC) range. From the viewpoint of dimensional stability, dimensional stability is unstable, which deteriorates the physical properties of the electrolyte membrane, which is problematic for use as an electrolyte membrane for MEA. However, in the case of Example 3, the water uptake is low within a similar IEC range, which is more effective in terms of dimensional stability than Comparative Example 3. [ (Comparative Example 3 is compared with Example 3 only because the monomers used in Example 3 are capable of reacting with sodium 5,5'-sulfonylbis (2-fluorobenzenesulfonate) monomer with the terminal group being -OH However, in Examples 1 and 2, since the terminal group is -F, it is impossible to react with the sodium 5,5'-sulfonylbis (2-fluorobenzenesulfonate) monomer.

100: 전해질 막
200a: 애노드
200b: 캐소드
60: 스택
70: 산화제 공급부
80: 연료 공급부
81: 연료 탱크
82: 펌프
100: electrolyte membrane
200a: anode
200b: cathode
60: Stack
70: oxidant supplier
80: fuel supply unit
81: Fuel tank
82: Pump

Claims (15)

하기 화학식 1 로 표시되는 제1 단위체; 하기 화학식 2로 표시되는 제2 단위체; 및 하기 화학식 3으로 표시되는 제3 단위체를 포함하는 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 멀티블록 고분자:
[화학식 1]
Figure pat00025

[화학식 2]
Figure pat00026

[화학식 3]
Figure pat00027

상기 화학식 1 내지 3에 있어서, R1 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고,각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
상기 M은 1족 원소이며,
a 내지 c 는 각각 0 내지 3의 정수이고, a' 내지 c'은 각각 1 내지 4의 정수이며, d 및 e는 각각 1 내지 4의 정수이고, f는 0 또는 1이고,
a 내지 e 및 a' 내지 c'은 2이상인 경우 괄호안의 치환기를 서로 같거나 상이하고, a+a'≤4이며, b+b'≤4이고, c+c'≤4이다.
A first unit represented by the following formula (1); A second unit represented by the following formula (2); And a third unit represented by the following formula (3) and a hydrophobic block:
[Chemical Formula 1]
Figure pat00025

(2)
Figure pat00026

(3)
Figure pat00027

In the general formulas (1) to (3), R1 to R5 are the same or different from each other and each independently represents hydrogen; heavy hydrogen; A halogen group; Cyano; A substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group,
M is a Group 1 element,
a to c are each an integer of 0 to 3, a 'to c' are each an integer of 1 to 4, d and e are each an integer of 1 to 4, f is 0 or 1,
a to e and a 'to c' are two or more, the substituents in the parentheses are the same or different from each other, a + a'≤4, b + b'4, and c + c'4.
청구항 1에 있어서, 상기 M은 나트륨 또는 칼륨인 것인 멀티 블록 고분자.The multi-block polymer of claim 1, wherein M is sodium or potassium. 청구항 1에 있어서, 상기 R4는 수소 또는 시아노기인 것인 멀티 블록 고분자.The multi-block polymer of claim 1, wherein R4 is hydrogen or a cyano group. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 A로 표시되고,
상기 화학식 2는 하기 화학식 B로 표시되는 것인 멀티블록 고분자:
[화학식 A]
Figure pat00028

[화학식 B]
Figure pat00029
[2] The method according to claim 1, wherein the compound represented by Formula 1 is represented by Formula A,
Wherein the formula (2) is a multi-block polymer represented by the following formula (B):
(A)
Figure pat00028

[Chemical Formula B]
Figure pat00029
청구항 1에 있어서, 상기 제 3 단위체는 2,6-디플루오로벤조니트릴(2,6-difluorobenzonitrile), 4,4-디플루오로벤조페논(4,4-difluorobenzophenone) 및 하이드로퀴논(hydroquinone)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물로부터 유래되는 단위체인 것인 멀티블록 고분자.[3] The method according to claim 1, wherein the third unit is selected from the group consisting of 2,6-difluorobenzonitrile, 4,4-difluorobenzophenone, and hydroquinone. Wherein the polymer is a unit derived from at least one compound selected from the group consisting of 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 단위체 및 제 2 단위체의 중량의 합과 상기 제3의 단위체의 중량 비는 3:1 내지 20:1 인 것인 멀티블록 고분자.The multi-block polymer according to claim 1, wherein the sum of the weights of the first unit and the second unit and the weight ratio of the third unit are 3: 1 to 20: 1. 청구항 1에 있어서, 상기 친수성 블록의 중량 평균 분자량은 5,000g/mol 내지 100,000g/mol 인 것인 멀티블록 고분자.The multi-block polymer of claim 1, wherein the hydrophilic block has a weight average molecular weight of from 5,000 g / mol to 100,000 g / mol. 청구항 1에 있어서, 상기 소수성 블록의 중량 평균 분자량은 5,000 g/mol 내지 70,000 g/mol 인 것인 멀티블록 고분자.The multi-block polymer of claim 1, wherein the hydrophobic block has a weight average molecular weight of from 5,000 g / mol to 70,000 g / mol. 청구항 1에 있어서, 상기 멀티블록 고분자의 중량 평균 분자량은 120,000 g/mol내지 2,000,000 g/mol 인 것인 멀티블록 고분자.[3] The method of claim 1, wherein the weight average molecular weight of the multi-block polymer is 120,000 g / mol to 2,000,000 g / mol A multi-block polymer. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 멀티블록 고분자를 포함하는 고분자 전해질막.A polymer electrolyte membrane comprising a multi-block polymer according to any one of claims 1 to 9. 청구항 10에 있어서, 상기 전해질막의 이온전도도는 0.001 S/cm 내지 0.3S/cm인 것인 전해질막. The electrolyte membrane according to claim 10, wherein the electrolyte membrane has an ion conductivity of 0.001 S / cm to 0.3 S / cm. 청구항 10에 있어서, 상기 전해질막의 이온교환용량(IEC) 값은 0.01mmol/g 내지 5.0mmol/g인 것인 전해질막.The electrolyte membrane according to claim 10, wherein the ion exchange capacity (IEC) value of the electrolyte membrane is 0.01 mmol / g to 5.0 mmol / g. 청구항 10에 있어서, 상기 전해질막의 두께는 1 ㎛ 내지 500 ㎛ 인 것인 전해질막. The electrolyte membrane according to claim 10, wherein the electrolyte membrane has a thickness of 1 탆 to 500 탆 &Lt; / RTI &gt; 애노드; 캐소드; 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 청구항 10의 전해질막을 포함하는 막-전극 접합체.Anode; Cathode; And an electrolyte membrane according to claim 10 provided between the anode and the cathode. 청구항 14에 따른 2 이상의 막-전극 접합체와 상기 막-전극 접합체들 사이에 구비되는 바이폴라 플레이트를 포함하는 스택;
상기 스택으로 연료를 공급하는 연료공급부; 및
상기 스택으로 산화제를 공급하는 산화제공급부를 포함하는 전해질형 연료전지.
A stack comprising at least two membrane-electrode assemblies according to claim 14 and a bipolar plate provided between the membrane-electrode assemblies;
A fuel supply unit for supplying fuel to the stack; And
And an oxidant supplier for supplying an oxidant to the stack.
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