KR20210027953A

KR20210027953A - 고온형 음이온 교환막, 이를 포함하는 수전해 장치 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20210027953A
Application number: KR1020190109068A
Authority: KR
Inventors: 박현서; 임아연; 이민재; 박희영; 이소영; 김진영; 유성종; 디억 헨켄스마이어; 장종현; 김형준
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2021-03-11
Also published as: KR102358255B1

Abstract

본 명세서에는 고온형 음이온 교환막, 이를 포함하는 수전해 장치 및 이의 제조방법이 개시된다.

Description

고온형 음이온 교환막, 이를 포함하는 수전해 장치 및 이의 제조방법 {HIGH TEMPERATURE TYPE ANION EXCHANGE MEMBRANE, WATER ELECTROLYSIS APPARATUS COMPRISING THE SAME, AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 고온형 음이온 교환막, 이를 포함하는 수전해 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 고온(100 ℃ 이상) 에서 음이온을 전도할 수 있는 고온형 음이온 교환막, 이를 포함하는 수전해 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

수소는 높은 에너지 밀도 (압축된 수소가스: 142 MJ/kg)를 가지며 그리드 규모로 응용하기에 가장 적합한 특성을 가지는 미래 에너지 캐리어로서 각광 받고 있다. 수소를 생산하는 방식에 있어 steam reforming, gas-shift reaction, biomass gasification 같은 방식이 많이 쓰이지만 이들은 모두 온실가스를 발생시키기 때문에 가장 친환경적인 방법으로는 수전해를 활용한 수소 생산이 가장 적합하다. 수전해는 물을 전기 화학적으로 분해하여 수소와 산소를 생산시키는 기술이다.

수십 년간 상용화되었던 기존의 수전해 운전 방식은 10 M KOH 용액 같은 강염기 용액 상에 전극을 담그고 전압을 걸어주어 전기분해를 실시하는 것으로, 이는 칼륨탄산염 등의 물질을 생성시킬 뿐 아니라 수전해 성능 향상에 한계점을 가지는 등의 문제를 안고 있다.

이를 대체하여 중간 음이온 교확막을 기반으로 단위 셀을 제작하면 앞선 문제들을 해결할 수 있다. 단위셀은 음이온 교환막과, 음이온 교환막의 일측에 형성된 애노드 전극과, 음이온 교환막의 타측에 형성된 캐소드 전극을 포함한다. 음극에서 물이 분해되어 수소와 수산화 이온(OH-)이 발생된다. 생성된 수산화 이온은 중간 음이온 교환막을 통해 전달되어지고, 양극에서는 수산화 이온으로부터 산소가 발생되는 화학반응이 일어난다. 이러한 각각의 전기 화학반응은 가스확산층(Gas Diffusion Layer, GDL) 위의 촉매에서 일어나게 된다. 이 때 음이온 교환막은 중간 전해질로서 젖은 상태에서 높은 수산화 이온의 전도성을 나타내며, 낮은 기체투과도로 인해 수전해로 생성된 수소와 산소를 분리해주는 역할을 한다. 음이온 교환막을 기반으로 하여 전지를 구성하면 용액상의 수소 생산보다 높은 수소 생산 속도를 얻을 수 있을 뿐 아니라 양이온 교환막을 사용한 산성 조건의 운전과 다르게 비귀금속의 촉매를 사용할 수 있다는 장점을 가진다(비특허 문헌 1). 그러나 양이온 교환막 수전해보다는 성능이 1/3 이하로 낮은 성능의 한계점을 지닌다. 이를 개선하여 음이온 교환막 기반 수전해셀의 성능을 높이기 위해 운전에서의 활성화 같은 시도도 이루어졌으나(특허문헌 1), 기존의 음이온 교환막 상용막들의 경우 100 ℃ 이상의 고온에서 안정성이 떨어지고 막이 망가지는 한계점을 가진다(비특허문헌 2).

고온에서 수전해를 가동할 경우 촉매의 활성이 증가하고 이온전도도를 높일 수 있는 장점이 있으므로, 고온에서 음이온을 전도할 수 있는 음이온 교환막 개발이 필요하다.

한국 공개 특허 제10-2018-0128562호

Yongjun Leng, Guang Chen, Alfonso J. Mendoza, Timothy B. Tighe, Michael A. Hickner, and Chao-Yang WangChen, Guoying, Simon R. Bare, and Thomas E. Mallouk. "Solid-State Water Electrolysis with an Alkaline Membrane"Journal of American Chemical Society 134 (2012): 9054 - 9057. Dongyang Chen and Michael A. Hickner. "Degradation of Imidazolium- and Quaternary Ammonium-Functionalized Poly(fluorenyl ether ketone sulfone) Anion Exchange Membranes"Applied Materials and Interfaces 4 (2012): 5775 - 5781.

본 발명의 목적은 기존의 음이온 교환막이 100 ℃ 이상의 온도에서 성능이 떨어지는 문제점을 해결하고, 고온에서도 촉매의 활성과 이온 전달 속도를 증가시킴으로써 성능이 향상된 고온형 음이온 교환막, 이를 포함하는 수전해 장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 예시적인 구현예에서는 고온형 음이온 교환막으로서, 상기 고온형 음이온 교환막은 KOH 도핑이 가능한 폴리벤지이미다졸계 고분자를 포함하고,상기 KOH 도핑이 가능한 폴리벤지이미다졸계 고분자는 인산이 도핑된 폴리벤지이미다졸계 고분자에서 인산을 제거한 것인, 고온형 음이온 교환막을 제공한다.

본 발명의 또다른 예시적인 구현예에서는 전술한 고온형 음이온 교환막을 포함하는 수전해 장치를 제공한다.

본 발명의 또다른 예시적인 구현예에서는 전술한 고온형 음이온 교환막의 제조방법으로서, 폴리벤지이미다졸계 고분자를 용액 속에서 중합 후 인산을 첨가하여 중합반응을 종료시키는 단계; 중합반응이 종료된 폴리벤지이미다졸계 고분자를 인산에 녹인 후, 이를 기판 상에 캐스팅하는 단계; 기판 상에 캐스팅된 막을 가수분해시키는 단계; 및 가수분해된 막을 암모니아 용액에 침지하여, 가수분해된 막으로부터 인산을 제거함으로써, 음이온 전도가 가능한 고온형 음이온 교환막을 얻는 단계;를 포함하는 고온형 음이온 교환막 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또다른 예시적인 구현예에서는 전술한 제조방법에 따라 고온형 음이온 교환막을 제조하는 단계; 촉매를 가스확산층 위 스프레이 방식으로 도포 후 열처리를 진행하여 산소 발생 촉매가 담지된 양극 및 수소 발생 촉매가 담지된 음극을 제조하는 단계; 및 상기 고온형 음이온 교환막을 상기 양극 및 음극 사이에 조립하는 단계; 를 포함하는 고온형 수전해 전지 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 고온형 음이온 교환막은 기존의 음이온 교환막과 비교하여 높은 온도(100℃ 이상)에서도 안정하며 높은 이온전도도를 가진다. 이를 이용한 고온형 음이온 교환막 수전해 장치는 높은 운전 온도(100℃ 이상)로 인해 촉매 활성 및 이온 전도 속도를 증가시켜 기존의 음이온 교환막 수전해 장치 보다 향상된 수전해 효율을 제공할 수 있다.

도 1는 일반적인 상용막(FAA-PK-75)과 본 발명의 일 실시예에 따른 고온형 음이온 교환막의 이온전도도를 비교한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온형 음이온 교환막을 포함하는 수전해 장치의 원리를 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온형 음이온 교환막을 포함하는 수전해 장치의 전류밀도-전압의 곡선 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온형 음이온 교환막이, 고온형 수전해 장치 운전시 양극에 공급되는 용액인 KOH가 도핑된 것을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들은 단지 설명을 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들은 본 발명을 특정한 개시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

고온형 음이온 교환막

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 고온형 음이온 교환막으로서, 상기 고온형 음이온 교환막은 KOH 도핑이 가능한 폴리벤지이미다졸계 고분자를 포함하고, 상기 KOH 도핑이 가능한 폴리벤지이미다졸계 고분자는 인산이 도핑된 폴리벤지이미다졸계 고분자에서 인산을 제거한 것인, 고온형 음이온 교환막을 제공한다.

Direct casting 방법으로 제조된 일반적인 폴리벤지미다졸 막은 완성된 후 인산이 도핑되어 있는 상태로 존재한다. 이를 그대로 사용하는 경우, 인산이 양이온 전도체 역할을 하여 양이온 교환막으로 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 폴리벤지미다졸막에 도핑된 인산을 제거하고 대신 전지 운전시 KOH를 도핑시킴으로써 음이온 교환막으로 사용한 것이다. 다시 말해, PBI가 열적 안정성이 뛰어나므로 여기에 KOH를 도핑시켜서 음이온 교환 성능을 가지도록 하여 고온 수전해에 적용한 것이다.

따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 고온형 음이온 교환막은 KOH 도핑이 가능한 폴리벤지이미다졸계 고분자를 포함하여, 100℃ 이상의 고온에서도 이온전도도가 우수하고, 안정적으로 높은 수전해 성능을 가진다. 예시적인 구현예에서, 상기 고온형 음이온 교환막은 100 ℃ 이상의 온도에서 운전되는 고온형 수전해 장치에서 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 온도는 110 ℃ 이상 또는 120 ℃ 이상일 수 있다.

예컨대, 본 발명의 고온형 음이온 교환막은 고온형 수전해 장치 운전시, 양극에 공급되는 KOH가 이온 형태로 도 4와 같이 도핑되어, 특히 OH 이온에 의하여 음이온을 전도할 수 있다.

본 발명의 또다른 예시적인 구현예들에서는, 전술한 고온형 음이온 교환막을 포함하고, 운전 온도가 100 ℃ 이상인 수전해 장치를 제공한다. 예컨대, 상기 운전 온도는 110 ℃ 이상 또는 120 ℃ 이상일 수 있다.

이하의 실시를 통하여 본 발명은 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

고온형 음이온 교환막 제조방법

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 전술한 고온형 음이온 교환막의 제조방법으로서, 폴리벤지이미다졸계 고분자를 용액 속에서 중합 후 인산을 첨가하여 중합반응을 종료시키는 단계(S1); 중합반응이 종료된 폴리벤지이미다졸계 고분자를 인산에 녹인 후, 이를 기판 상에 캐스팅하는 단계(S2); 기판 상에 캐스팅된 막을 가수분해시키는 단계(S3); 및 가수분해된 막을 암모니아 용액에 침지하여, 가수분해된 막으로부터 인산을 제거함으로써, 음이온 전도가 가능한 고온형 음이온 교환막을 얻는 단계(S4);를 포함하는 고온형 음이온 교환막 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제조방법에 따르면, 고온형 양이온 교환막 연료전지에 주로 사용되는 인산이 도핑된 폴리벤지미다졸 막을 암모니아 용액으로 처리하여 인산을 제거하고, 추후 전지 운전시 양극에 공급되는 용액인 KOH가 K+, OH-의 이온 형태로 도핑되게 할 수 있다. 따라서, 도핑된 OH 이온을 통하여 음이온 전도가 가능하고, 높은 열적 안정성을 가지는 PBI 고분자를 포함하므로, 100℃ 이상의 고온에서도 안정적으로 높은 수전해 성능을 가지는 고온형 음이온 교환막을 제조할 수 있다.

본 발명에서 중합되는 폴리벤지이미다졸계 고분자는 특별히 제한되지 않으며, 그 비제한적인 예시는 예컨대 다음의 [화학식 1] 내지 [화학식 8]의 폴리벤지이미다졸계 고분자를 포함한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

(상기 화학식 6~8에서, A와 B는 각각 술폰산기가 포함되지 않는 반복단위의 백분율 및 술폰산기가 포함된 반복단위를 구성하는 백분율로, A는 0~99이며, B는 100~1이다. 상기 화학식 8에서 Y는 원자가 존재하지 않거나, 존재하는 경우 O 또는 S이다.)

먼저, 중합 단계(S1)에서는 폴리벤지이미다졸 고분자 중합이 완료된 후 인산을 첨가하여 캐스팅하기에 적당한 점도를 만든다. 또한, 중합과정 중 인산을 넣어주면, 폴리 인산이 폴리벤지이미다졸 고분자 축합 중합시 발생하는 H₂O가 아니라 인산 (85% 수용액) 내의 다량의 물을 흡수하므로 고분자 중합반응의 속도를 늦추게 되고, 결과적으로 고분자 중합을 종결시키게 된다.

이 때, 고분자 중합이 과도하게 진행되면 분자량이 과도하여 인산에 녹지않아 캐스팅이 불가하고, 분자량이 너무 낮으면 물성이 매우 약할 수 있다. 따라서, 중합의 종결 시점은 교반시 사용하는 오버헤드 스터러의 토크 값으로 측정을 하며, 예컨대 약 8Nm 내외일 때 반응을 종결시킬 수 있다.

비제한적인 예시에서, 대표적인 폴리벤지이미다졸계 고분자인 폴리벤지이미다졸의 경우 3.3'-디아미노벤지다인(3,3'-Diaminobenzidine)과 이소프탈산, 폴리인산(polyphosphoric acid)을 넣고 불활성 분위기에서 중합할 수 있다.

용매를 이용하여 고분자 중합을 수행할 때 고분자 물질이 용매에 균일하게 녹아있는 경우 점도 및 용액 온도의 조절하도록 한다. 이와 같이 점도 및 용액 온도를 조절함으로써 이후 부 용매(poor solvent)에 석출시키지 않고도 기판 상에서 바로 제막하는 것이 용이하게 된다.

그 후, 중합이 완료된 고분자를 인산에 녹임으로써, 중합된 PBI 고분자를 인산에 호모지니어스하게 풀어낼 수 있고, 이를 기판 상에 캐스팅할 수 있다.

상기 캐스팅한 막을 가수분해하면, 고분자 중합 시 용매로 사용한 폴리인산이 막 내부에서 하기 반응식 2와 같이 가수분해 과정을 통해 인산이 되어, 자연스럽게 막 내에 인산이 도핑이 될 수 있다.

[반응식 2]

이러한 가수분해는 40 ℃이상의 온도 및 상대 습도 60% 이상의 조건에서 수행될 수 있으며, 예컨대 상기 온도는 45 ℃ 이상 또는 50 ℃ 이상일 수 있고, 상기 상대 습도는 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 또는 80% 이상일 수 있다.

상기 가수분해가 완료된 막은 증류수 및 알코올(예컨대 아이오프로필 알코올)에 담근 후, 건조할 수 있다.

그 후, 가수분해된 막을 암모니아 수에 침지하여 산 염기 반응을 통하여 막 내부에 도핑된 인산을 완전히 제거할 수 있다. 도핑되었던 인산을 제거함으로써, 추후 전지 운전시 KOH를 도핑될 수 있게 하여 음이온 전도가 가능할 수 있다(S4).

상기 인산을 제거하고, 추가적으로 막을 증류수로 세척하고 건조시킬 수 있다.

이상과 같이 제조된 고온형 음이온 교환막은 고온에서 운전하는 수전해 장치에 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명의 또다른 예시적인 구현예들에서는, 전술한 제조방법에 따라 고온형 음이온 교환막을 제조하는 단계; 촉매를 가스확산층 위 스프레이 방식으로 도포 후 열처리를 진행하여 산소 발생 촉매가 담지된 양극 및 수소 발생 촉매가 담지된 음극을 제조하는 단계; 및 상기 고온형 음이온 교환막을 상기 양극 및 음극 사이에 조립하는 단계; 를 포함하는 고온형 수전해 전지 제조방법을 제공한다.

예시적인 구현예에서, 상기 조립하는 단계에 있어서, 상기 양극의 고온형 음이온 교환막과 조립되지 않은 일면에 금(Au) 도금된 티타늄 분리판을 조립할 수 있다.

예시적인 구현예에서, 상기 조립은 3 내지 6 Nm의 체결압으로 체결 및 조립될 수 있고, 예컨대 4 Nm의 체결압으로 체결 및 조립될 수 있다. 상기 체결압이 3 Nm 미만인 경우 셀 사이로 물이 샐 수 있고, 6 Nm 초과인 경우 전극이 손상될 위험이 있다.

실시예

고온형 음이온 교환막(HT-AEM) 제조

하기 반응식 1과 같이 건조된 3,3’-디아미노벤지딘, 테레프탈 산, 폴리인산을 둥근바닥 플라스크에 넣고 아르곤 분위기에서 150 ℃의 온도로 15시간 동안 교반하였다. 그 후 220 ℃로 승온하고 4-7시간 동안 교반한 뒤 적당한 점도(교반시 사용하는 오버헤드 스터러에 걸리는 토크 값이 약 8Nm 내외 정도 일 때)에 도달하면 인산을 넣고 반응을 종결시켰다.

[반응식 1]

2-3시간 동안 교반하여 고분자를 인산에 완전히 녹인 뒤 고분자 혼합물을 유리판 위에 붓고 닥터블레이드를 이용하여 캐스팅하였다.

캐스팅한 고분자 막은 가습 챔버 안에서 50 ℃의 온도 및 RH 80%(습도) 조건으로 24시간 동안 가수분해시켰다. 가수분해가 완료된 막은 증류수 및 아이소프로필 알코올에 담근 후 건조하였다. 대략적인 폴리인산의 가수분해 과정은 하기 반응식 2와 같다.

[반응식 2]

그 후 인산을 제거된 고분자 전해질 막을 얻기 위하여 암모니아 용액에 담근 후 증류수로 세척하고 건조시켰다.

음이온 교환막의 이온 전도도 비교

상기 실시예에서 제조된 고온형 음이온 교환막과 상용막인 FFA-PK-75의 이온 전도도를 물로 수화시킨 상태에서 측정한 결과를 도 1에 나타내었다. 구체적으로 50℃ 상대습도 98% 조건에서 four-probe cell을 사용하여 in-plane 전도도를 측정하였으며, 측정 결과 본 발명의 실시예에 따른 고온형 음이온 교환막의 이온 정도도가 2배 이상 높은 것을 확인할 수 있었다.

고온형 음이온 교환막 기반 수전해 장치(HT-AEMWE) 전극 제조

음극에는 Pt/C 촉매를 약 1 mg/cm²을 담지하였다. 촉매 담지 과정으로 먼저, 46.2% Pt/C에 폴리테트라플루오루에틸렌(PTFE)과 증류수, 아이소프로필 알코올을 넣은 후 울트라소니케이션으로 분산시켜 촉매 슬러리를 제조하였다. 제조된 촉매 슬러리를 탄소 종이 (TGP-H-120)에 스프레이 건을 이용하여 도포한다. 제조된 Pt/C 전극은 아르곤 분위기, 350℃에서 5분간 열처리 하였다.

양극에는 IrO₂ 촉매를 약 3 mg/cm²을 담지하였다. 앞선 양극제조 방식에서 슬러리 제조시에 넣었던 Pt/C 대신 IrO₂를 넣고 같은 방법으로 제조하였다. 제조된 촉매 슬러리를 Ti paper (Bekaert)에 스프레이건을 이용하여 도포한 후 앞선 조건과 동일하게 아르곤 분위기, 350℃에서 5분간 열처리 하였다. 제조된 전극의 면적은 2.25 cm2 (1.5 cm x 1.5 cm) 이었다.

고온형 음이온 교환막 기반 수전해 장치(HT-AEMWE) 전지 제조 및 운전

단위 전지는 도 2에서 보는 것과 같이 엔드 플레이트-탄소분리판-제조된 음극-음이온교환막-제조된 양극-금도금된 티타늄 분리판-엔트플레이트 순으로 쌓고 4 Nm의 체결압으로 체결하여 조립하였다. 제조된 단위전지 셀의 온도는 120℃ 유지시켜주며 0.5 M KOH 용액을 양극으로 5 ml/min의 유량으로 공급하였다.

음이온 교환막 기반 수전해 운전의 기본 원리는 다음과 같다. 양극에서는 물이 분해되어 수전해 운전의 성능 평가는 1.25 V에서 2.2 V까지 0.05 V 간격으로 각 전압마다 10초씩 전류밀도를 측정하여 진행하였다. 그 후 각 전압에서 측정된 전류밀도의 평균 값을 계산하여 전류밀도-전압 그래프를 얻었다.

비교예

상용막 기반 수전해장치 전지 제조

전극 제조 및 셀 조립의 모든 조건은 동일하게 유지한 채본 발명의 실시예에 따른 고온형 음이온 교환막과 상용막 (FAA-3-PK-75)을 MEA 제조시 바꾸어주어 단위셀 운전을 비교하였다.

기존의 상용막은 120℃에서 안정성이 매우 떨어져 막의 손상과 함께 수전해 성능이 전혀 나오지 않는 반면, 개발막의 경우 1.8 V에서 780 mA/cm² 전류 밀도의 우수한 AEMWE 성능을 나타내었다 (도 3).

본 실험에서는 상용막과의 비교를 위한 운전 조건으로 귀금속 촉매를 사용하였으나, 이 기술은 비귀금속의 촉매를 사용하면서도 고온에서 운전함으로 성능 향상의 기대효과를 가져올 수 있는 기반 기술이 될 것으로 기대할 수 있다.

Claims

고온형 음이온 교환막으로서,
상기 고온형 음이온 교환막은 KOH 도핑이 가능한 폴리벤지이미다졸계 고분자를 포함하고,
상기 KOH 도핑이 가능한 폴리벤지이미다졸계 고분자는 인산이 도핑된 폴리벤지이미다졸계 고분자에서 인산을 제거한 것인, 고온형 음이온 교환막.
제1항에 있어서,
상기 고온형 음이온 교환막은 100 ℃ 이상의 온도에서 운전되는 고온형 수전해 장치에서 사용되는 것을 특징으로 하는, 고온형 음이온 교환막.
제1항 또는 제2항에 따른 고온형 음이온 교환막을 포함하고,
운전 온도가 100 ℃ 이상인 고온형 수전해 장치.
제1항 또는 제2항에 따른 고온형 음이온 교환막의 제조방법으로서,
폴리벤지이미다졸계 고분자를 용액 속에서 중합 후 인산을 첨가하여 중합반응을 종료시키는 단계;
중합반응이 종료된 폴리벤지이미다졸계 고분자를 인산에 녹인 후, 이를 기판 상에 캐스팅하는 단계;
기판 상에 캐스팅된 막을 가수분해시키는 단계; 및
가수분해된 막을 암모니아 용액에 침지하여, 가수분해된 막으로부터 인산을 제거함으로써, 음이온 전도가 가능한 고온형 음이온 교환막을 얻는 단계;를 포함하는 고온형 음이온 교환막 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 가수분해는 40 ℃ 이상의 온도 및 상대 습도 60% 이상의 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 고온형 음이온 교환막 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 폴리벤지이미다졸계 고분자는 다음의 [화학식 1] 내지 [화학식 8]의 폴리벤지이미다졸계 고분자인 것을 특징으로 하는, 폴리벤지이미다졸계 전해질 막 제조방법:
[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

(상기 화학식 6~8에서, A와 B는 각각 술폰산기가 포함되지 않는 반복단위의 백분율 및 술폰산기가 포함된 반복단위를 구성하는 백분율로, A는 0~99이며, B는 100~1이다. 상기 화학식 8에서 Y는 원자가 존재하지 않거나, 존재하는 경우 O 또는 S이다.)
제4항에 따른 제조방법에 의하여 고온형 음이온 교환막을 제조하는 단계;
촉매를 가스확산층 위 스프레이 방식으로 도포 후 열처리를 진행하여 산소 발생 촉매가 담지된 양극 및 수소 발생 촉매가 담지된 음극을 제조하는 단계; 및
상기 고온형 음이온 교환막을 상기 양극 및 음극 사이에 조립하는 단계; 를 포함하는 고온형 수전해 전지 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 조립하는 단계에 있어서, 상기 양극의 고온형 음이온 교환막과 조립되지 않은 일면에 금(Au) 도금된 티타늄 분리판을 조립하는 것을 특징으로 하는, 고온형 수전해 전지 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 조립은 3 내지 6 Nm의 체결압으로 체결 및 조립되는 것을 특징으로 하는, 고온형 수전해 전지 제조방법.