KR20220072892A - 자기조립성 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막 - Google Patents

자기조립성 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막 Download PDF

Info

Publication number
KR20220072892A
KR20220072892A KR1020200158595A KR20200158595A KR20220072892A KR 20220072892 A KR20220072892 A KR 20220072892A KR 1020200158595 A KR1020200158595 A KR 1020200158595A KR 20200158595 A KR20200158595 A KR 20200158595A KR 20220072892 A KR20220072892 A KR 20220072892A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
formula
electrolyte membrane
electrode assembly
block copolymer
Prior art date
Application number
KR1020200158595A
Other languages
English (en)
Inventor
채일석
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020200158595A priority Critical patent/KR20220072892A/ko
Priority to JP2021163737A priority patent/JP2022083399A/ja
Priority to EP21200693.6A priority patent/EP4002530A1/en
Priority to US17/495,041 priority patent/US20220166044A1/en
Priority to CN202111203511.XA priority patent/CN114551950A/zh
Publication of KR20220072892A publication Critical patent/KR20220072892A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1044—Mixtures of polymers, of which at least one is ionically conductive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H01M8/1006—Corrugated, curved or wave-shaped MEA
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
    • C08F212/26—Nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
    • C08F212/30—Sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C08F220/36—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/38—Esters containing sulfur
    • C08F220/382—Esters containing sulfur and containing oxygen, e.g. 2-sulfoethyl (meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
    • C25B13/08—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on organic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/103—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having nitrogen, e.g. sulfonated polybenzimidazoles [S-PBI], polybenzimidazoles with phosphoric acid, sulfonated polyamides [S-PA] or sulfonated polyphosphazenes [S-PPh]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1034—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having phosphorus, e.g. sulfonated polyphosphazenes [S-PPh]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1046—Mixtures of at least one polymer and at least one additive
    • H01M8/1048—Ion-conducting additives, e.g. ion-conducting particles, heteropolyacids, metal phosphate or polybenzimidazole with phosphoric acid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1046—Mixtures of at least one polymer and at least one additive
    • H01M8/1051—Non-ion-conducting additives, e.g. stabilisers, SiO2 or ZrO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

본 발명은 친수성 도메인 및 소수성 도메인으로 이루어진 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막에 관한 것이다.

Description

자기조립성 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막{ELECTROLYTE MEMBRANE FOR MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY COMPRISING SELF-ASSEMBLED BLOCK COPOLYER}
본 발명은 친수성 도메인 및 소수성 도메인으로 이루어진 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막에 관한 것이다.
수소이온 교환막 연료전지(PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)는 기본적으로 수소 연료인 산화극(anode), 산소가 공급되는 환원극(cathode) 및 두 전극 사이에 배치되는 고분자 전해질막(Polymer Electrolyte Membrane)을 포함하며, 이러한 구성을 막-전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)라 한다. 상기 연료전지의 전기 생성을 위한 반응은 애노드에 공급된 수소가 수소이온(Proton)과 전자(Electron)로 분리된 후, 수소이온은 막을 통해 환원극인 캐소드 쪽으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 캐소드로 이동하게 되어, 상기 캐소드에서 산소 분자, 수소이온 및 전자가 함께 반응하여 전기와 열을 생성함과 동시에 반응 부산물로서 물(H2O)을 생성하게 된다.
여기서, 고분자 전해질막은 산화극에서 발생한 수소이온을 환원극으로 전달해주는 역할 및 연료인 수소가 직접 산소와 만나지 않도록 하는 격막 역할을 담당한다. 통상 과불소 술폰산계 이오노머(PFSA: Perfluorinated Sulfonic Acid Ionomer)로 구성된 전해질막(Membrane)은 높은 수소이온 전도도(Proton Conductivity) 및 다양한 가습 조건에서 높은 성능 및 안정성으로 인해 고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) 분야에서 가장 보편적으로 많이 사용되는 전해질막이다. 그러나 순수 과불소 술폰산계 이오노머 전해질막은 100℃ 이상 온도에서 열분해(Thermal Degradation)가 발생하기 쉽고 또한 수소이온 전도도가 낮기 때문에 기계적 및 치수 안정성이 급격히 감소하는 것과 같은 많은 문제점이 존재한다. 이러한 이유로 일반적인 과불소계 이오노머 전해질막을 적용한 연료전지의 운전은 통상 100℃ 미만, 바람직하게는 80℃ 이하의 범위로 한정하여 사용된다. 또한, 수소이온 전도는 수분의 존재하에 술폰산 작용기(-SO3H group)를 통한 수소이온의 교환에 의존하기 때문에 고분자 전해질막의 수화 레벨(hydration level)을 최적으로 유지가 필요하다.
일반적으로 연료전지의 반응 기체들인 수소 및 공기 중 산소는 전해질막을 통해 교차이동(Crossover)을 하여 과산화수소(Hydrogen Peroxide: HOOH)의 생성을 촉진하는데, 이러한 과산화수소는 히드록실 라디칼(Hydroxyl Radical, ·OH) 및 히드로페록실 라디칼(Hydroperoxyl Radical, ·OOH)과 같은 고 반응성 산소 함유 라디칼들(Oxygen-Containing Radicals)을 생성하게 된다. 이러한 라디칼들은 과불소 술폰산계 전해질막 및 전극에 있는 이오노머(Ionomer)을 공격하여 막 및 전극의 화학적 열화(Chemical Degradation)를 유발하고 결국 연료전지의 내구성을 감소시키는 악영향을 미치게 된다.
종래 이러한 화학적 열화(Chemical Degradation)를 완화(Mitigation)하기 위한 기술로 다양한 종류의 산화방지제(Antioxidant)를 첨가하는 방법이 제안되어 왔다. 이러한 산화방지제들은 라디칼 포집제(Radical Scavenger or Quencher) 기능을 가지는 일차 산화방지제(Primary Antioxidant)와 과산화수소 분해제(Hydrogen Peroxide Decomposer) 기능을 가지는 이차 산화방지제(Secondary Antioxidant)를 각각 단독으로 사용하거나 또는 서로 혼용하여 사용할 수 있다. 통상적인 폴리올레핀 계열의 플라스틱 산업에서 1차 산화방지제로 페놀계 산화방지제, 모노페놀계·비스페놀계·고분자형 페놀계 산화방지제와 아민계 산화방지제가 이에 속한다. 과산화물 분해제로 2차 산화방지제로는 유황계 산화방지제와 인계 산화방지제가 보고되고 있다. 예를 들어 폴리프로필렌은 폴리에틸렌보다 산화되기 쉽기 때문에 0.1~1.0%의 2.6-di-t-Butyl-4-methylphenol (BHT)의 페놀계 산화방지제와 디라우릴 티오디프로피네이트(Dilauryl thiodipropionate), 디스테아릴 티오디플피오네이트(Distearyl thiodipropionate) 등 2차 산화방지제와 병용 사용하는 것이 실용적이 알려졌다.
연료전지용 과불소 술폰산계 전해질막 및 이오노머에 사용되는 대표적인 일차 산화방지제로는 세륨질산육수염(Cerium (III) Nitrate Hexahydrate) 및 세륨산화물(Cerium Oxide or Ceria) 등의 세륨계(Cerium Group)가 알려졌다. 또한, 이차 산화방지제로는 망간 산화물(Manganese Oxide) 등의 망간계와 백금(Platinum: Pt) 등의 전이 금속 촉매(Transition Metal Catalyst) 등이 있다.
하지만, 상기 1차 또는 2차 산화방지제로 금속염 형태를 사용하면, 금속 이온이 과불소 술폰산계 이오노머의 술폰산기 말단에 결합하여 수소이온이 이동할 수 있는 경로를 차단하게 된다. 또한, 금속 혹은 금속 산화물은 수십에서 수백 나노 크기의 입자가 전해질막의 수화된 미세 채널을 막음으로 수소이온의 이동을 방해한다. 따라서, 일반적으로 금속염 혹은 금속 형태의 산화방지제 사용은 전해질막의 화학적 내구성(Chemical Durability)을 향상시키지만 반대로 전해질막의 수소이온 전도도(Proton Conductivity)는 감소시킬 수 있다.
JP 4876407은 연료전지에서 상기 금속 혹은 금속염 이외의 산화방지제로, 표준 산화 환원 전위가 0.68[V]~1.00[V] 범위의 유기 산화-환원 화합물을 이용한 산화방지제를 발명하였다. 대표적으로, 니트로옥사이드 라디칼(N-O·, Nitroxide Radical)기를 가진 TEMPO((2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl) 화합물은 하기 [반응식 1]과 같이 히드록실 라디칼을 수산화물(OH-)로 전환할 수 있는 1차 산화방지제 역할과 하기 [반응식 2]와 같이 과산화수소 분해제로 2차 산화방지제 역할을 하는 1 및 2차 복합 유기 산화방지제이다.
[반응식1]
Figure pat00001
[반응식2]
Figure pat00002
하지만, 분자량이 낮은 상기 유기 산화환원 화합물은 연료전지 작동 중 전해질막에 고정(Immobilization)되지 않고 쉽게 수화 채널을 통해 확산 및 용출될 수 있는 단점이 있다.
JP 4876407 B2 JP 5023475 B2 JP 4910310 B2
본 발명은 전해질막의 성능을 유지하면서 내구성을 향상시킬 수 있는 첨가제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전해질막의 수소이온 전도성과 산화방지성을 동시에 향상시킬 수 있는 첨가제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전해질막에서 용출되지 않고 그 기능을 장시간 유지할 수 있는 첨가제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 더욱 분명해질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명에 따른 막-전극 접합체용 전해질막은 이오노머 및 상기 이오노머에 분산된 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 친수성 도메인(Hydrophilic domain) 및 소수성 도메인(Hydrophobic domain)을 포함하는 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 친수성 도메인은 양이온 전도성 반복단위를 포함하는 것일 수 있다.
상기 양이온 전도성 반복단위는 하기 화학식1-1 내지 화학식1-5로 표현되는 반복단위 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식1-1]
Figure pat00003
[화학식1-2]
Figure pat00004
[화학식1-3]
Figure pat00005
[화학식1-4]
Figure pat00006
[화학식1-5]
Figure pat00007
상기 소수성 도메인은 산화방지성 반복단위를 포함하는 것일 수 있다.
상기 산화방지성 반복단위는 하기 화학식2-1 내지 화학식2-10로 표현되는 반복단위 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식2-1]
Figure pat00008
[화학식2-2]
Figure pat00009
[화학식2-3]
Figure pat00010
[화학식2-4]
Figure pat00011
[화학식2-5]
Figure pat00012
[화학식2-6]
Figure pat00013
[화학식2-7]
Figure pat00014
[화학식2-8]
Figure pat00015
[화학식2-9]
Figure pat00016
[화학식2-10]
Figure pat00017
상기 블록 공중합체는 상기 친수성 도메인의 반복단위 수(n)와 상기 소수성 도메인의 반복단위 수(m)의 비율(n : m)이 20 : 80 ~ 70 : 30인 것일 수 있다.
상기 블록 공중합체는 수 평균 분자량(Mn)이 25,000 이하인 것일 수 있다.
상기 블록 공중합체는 코어부 및 상기 코어부를 둘러싼 쉘부를 포함하는 마이셀(Micelle) 형태이며, 상기 코어부는 소수성 도메인을 포함하고, 상기 쉘부는 친수성 도메인을 포함하는 것일 수 있다.
상기 블록 공중합체는 입자 반지름이 4㎚ 내지 6㎚인 것일 수 있다.
상기 전해질막은 상기 이오노머 100중량부를 기준으로 상기 첨가제를 1중량부 내지 10중량부 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 막-전극 접합체는 상기 전해질막 및 상기 전해질막의 양면에 위치하는 한 쌍의 전극을 포함할 수 있다.
상기 막-전극 접합체는 연료전지 및/또는 수전해 장치에 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 첨가제를 사용하면 전해질막의 수소이온 전도성과 산화방지성을 동시에 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 첨가제는 전해질막으로부터 용출되지 않고 오랜 시간 동안 그 기능을 유지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 블록 공중합체를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 블록 공중합체가 마이셀 형태로 자기조립된 상태를 도시한 것이다.
도 3은 실험예2에 따른 산화방지성 평가 결과이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 발명에 따른 막-전극 접합체용 전해질막은 이오노머 및 상기 이오노머에 분산된 첨가제를 포함한다.
상기 이오노머는 상기 전해질막 내에서 수소 이온을 전달하는 역할을 하는 구성이다.
상기 이오노머는 나피온 등의 수소 이온을 전달할 수 있는 작용기를 갖는 과불소 술폰산계 고분자를 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 도 1에 도시된 것과 같은 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 블록 공중합체는 친수성 도메인(Hydrophilic domain, A)과 소수성 도메인(Hydrophobic domain, B)을 포함할 수 있다.
상기 친수성 도메인(A)은 양이온 전도성 반복단위를 포함하는 것일 수 있다.
상기 양이온 전도성 반복단위는 수소 이온을 전달할 수 있는 술폰산기 등의 작용기를 포함하는 반복단위로서, 하기 화학식1-1 내지 화학식1-5로 표현되는 반복단위 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
[화학식1-1]
Figure pat00018
[화학식1-2]
Figure pat00019
[화학식1-3]
Figure pat00020
[화학식1-4]
Figure pat00021
[화학식1-5]
Figure pat00022
상기 친수성 도메인(A)을 포함하는 블록 공중합체는 전해질막 내에서 이오노머 외의 새로운 수소 이온의 이동 경로를 제공하기 때문에 전해질막의 수소이온 전도성이 크게 향상된다.
상기 소수성 도메인(B)은 산화방지성 반복단위를 포함할 수 있다.
상기 산화방지성 반복단위는 하기 반응식1 및 반응식2의 반응 경로를 통해 히드록실 라디칼을 수산화물로 전환하거나, 과산화수소를 분해할 수 있는 부분 구조를 갖는 것일 수 있다.
[반응식1]
Figure pat00023
[반응식2]
Figure pat00024
상기 산화방지성 반복단위는 하기 화학식2-1 내지 화학식2-10로 표현되는 반복단위 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
[화학식2-1]
Figure pat00025
[화학식2-2]
Figure pat00026
[화학식2-3]
Figure pat00027
[화학식2-4]
Figure pat00028
[화학식2-5]
Figure pat00029
[화학식2-6]
Figure pat00030
[화학식2-7]
Figure pat00031
[화학식2-8]
Figure pat00032
[화학식2-9]
Figure pat00033
[화학식2-10]
Figure pat00034
상기 블록 공중합체는 상기 친수성 도메인의 반복단위 수(n)와 상기 소수성 도메인의 반복단위 수(m)의 비율(n : m)이 20 : 80 ~ 70 : 30인 것일 수 있다. 상기 소수성 도메인의 반복단위 수(m)의 비율이 80을 초과하면 상기 블록 공중합체의 입자 반지름이 너무 커져서 수소 이온 전도성이 향상되지 않을 수 있다.
또한, 상기 블록 공중합체는 수 평균 분자량(Mn)이 25,000 이하, 또는 10,000 이하, 또는 8,000 이하일 수 있다. 상기 수 평균 분자량(Mn)의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 상기 블록 공중합체의 수 평균 분자량이 25,000을 초과하면 상기 블록 공중합체의 입자 반지름이 너무 커져서 수소이온 전도성이 향상되지 않을 수 있다.
상기 전해질막은 가습된 상태로 존재하는데, 상기 블록 공중합체는 친수성 도메인과 소수성 도메인을 하나의 분자 안에 모두 포함하기 때문에 상기 전해질막 내에서 자기조립되어(Self-assembled) 도 2와 같이 코어부(10) 및 상기 코어부(10)를 둘러싼 쉘부(20)를 포함하는 마이셀(Micelle) 형태를 이루고 있다.
상기 블록 공중합체는 입자 반지름이 4㎚ 내지 6㎚인 것일 수 있다. 본 명세서에서 "입자 반지름"은 상기 블록 공중합체가 마이셀 형태로 자기조립된 상태에서 상기 마이셀의 중심점에서 쉘부의 표면까지의 직선거리를 의미한다. 또한, 상기 입자 반지름은 상기 블록 공중합체가 수화된 상태일 때의 입자 반지름을 의미한다. 수화된 나피온(Nafion)의 미세 분자 구조인 Cluster-network model에 따르면, 술폰산기(-SO3 -)의 흡수된 물은 지름이 약 4㎚인 구(球) 형태의 클러스터를 이루며, 수소 이온의 이동 경로는 연속된 클러스터를 연결하는 1㎚ 폭의 좁은 채널로 알려져 있다. 따라서, 수소이온 전도도를 높이기 위하여 상기 블록 공중합체의 입자 반지름은 4㎚ 내지 6㎚, 또는 4㎚ 내지 5㎚인 것이 바람직하다.
상기 전해질막은 이오노머 100중량부를 기준으로 상기 첨가제를 1중량부 내지 10중량부를 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 1중량부 미만이면 수소이온 전도성 및 산화방지성의 향상 정도가 미미하고, 10중량부를 초과하면 그 양이 과다하여 오히려 전해질막의 수소 이온 전도성을 떨어뜨릴 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명의 다른 형태를 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
제조예1 내지 제조예3
하기와 같은 방법으로 블록 공중합체를 제조하였다.
소수성 도메인의 단량체로 하기 화학식3으로 표현되는 2,2,6,6-Tetramethyl-4-piperidinyl methacrylate를 사용하였다. 설명의 편의를 위해 이를 소수성 단량체라 지칭한다.
[화학식3]
Figure pat00035
친수성 도메인의 단량체로 하기 화학식4로 표현되는 Sodium 4-vinylbenzenesulfonate를 사용하였다. 설명의 편의를 위해 이를 친수성 단량체라 지칭한다.
[화학식4]
Figure pat00036
블록 공중합체는 하기와 같은 가역적 첨가-분절 연쇄이동중합법(RAFT, reversible addition-fragmentation chain transfer)으로 합성하였다.
먼저, 무수 톨루엔 20mL에 10g (0.04 moles)의 소수성 단량체, 0.146g (0.8 moles)의 2,2'-Azobis(2-methylpropionitrile) (AIBN) 및 1.117g (0.01 moles)의 4-Cyano-4-(phenylcarbonothioylthio)pentanoic acid을 투입하고, 용존 산소를 제거 후 아르곤 퍼징을 하였다. 55~75℃에서 5시간 반응 후, 냉각시켜 중합을 종료했다. 헥산(Hexane) 용매에 반응물을 침전시킨 후, 원심분리를 통해 침전물을 얻고, 감압 오븐에서 하루 동안 건조하여 하기 화학식5와 같은 중간체를 얻었다.
[화학식5]
Figure pat00037
10 ml의 물과 메탄올 혼합 용매에 0.02 moles의 상기 중간체, 상기 친수성 단량체 및 0.146g (0.8 moles) AIBN을 투입하였다. 이때, 상기 친수성 단량체의 투입량을 0.01 moles (제조예1), 0.02 moles (제조예2) 및 0.04 moles (제조예3)으로 조절한 샘플을 각각 제조하였다.
각 샘플을 55~75℃에서 5시간 반응 후, 냉각시켜 중합을 종료했다. 헥산(Hexane) 용매에 반응물을 침전시킨 후, 원심분리를 통해 침전물을 얻고, 감압 오븐에서 하루 동안 건조하여 공중합체를 얻었다.
디클로메탄 (Dichloromethane) 50 mL에, 상기 공중합체 5g, meta-Chloroperoxybenzoic acid (mCPBA) 17.25g (0.1 moles)을 투입 후, 상온에서 12시간 교반하여 상기 공중합체를 산화시켰다. 헥산(Hexane) 용매에 반응물을 침전시킨 후, 원심분리를 통해 침전물을 얻고, 감압 오븐에서 하루 동안 건조하여 하기 화학식6으로 표현되는 본 발명에 따른 블록 공중합체를 얻었다.
[화학식6]
Figure pat00038
제조예1, 제조예2 및 제조예3의 블록 공중합체에 대한 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.
구분 m/n1) 수 평균 분자량2 ) 입자 반지름[nm]
제조예1 43/57 6,000 2.3
제조예2 31/69 8,000 3.4
제조예3 73/27 23,000 5.2
1) 친수성 도메인의 반복단위 수(n)와 상기 소수성 도메인의 반복단위 수(m)의 비율(m/n), 1H-NMR로 측정함
2) DOSY-NMR로 측정함
3) 동적광산란법(Dynamic Light Scattering, DLS)으로 측정함
실시예1 내지 실시예4 및 비교예
나피온 용액을 준비하였다. 상기 나피온 용액에 포함된 나피온(이오노머) 100중량부를 기준으로 제조예1의 블록 공중합체를 각각 1중량부(실시예1), 3중량부(실시예2), 5중량부(실시예3) 및 10중량부(실시예4) 첨가하여 혼합물을 제조하였다.
각 혼합물을 이형지 상에 도포하고 건조 및 열처리를 하여 전해질막을 제조하였다.
블록 공중합체를 첨가하지 않고 나피온 용액만으로 전해질막을 제조하여 이를 비교예로 설정하였다.
실험예1 - 수소이온 전도도 측정
실시예1 내지 실시예4 및 비교예에 따른 전해질막의 수소이온 전도도를 면 방향(In-Plane)으로 80℃ 및 상대습도 50%의 조건에서 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2와 같다.
구분 블록 공중합체 함량 전해질막 두께 수소 이온 전도도
비교예 0중량부 28㎛ 45.1 mS/cm
실시예1 1중량부 24㎛ 46.5 mS/cm
실시예2 3중량부 28㎛ 48.6 mS/cm
실시예3 5중량부 26㎛ 51.4 mS/cm
실시예4 10중량부 31㎛ 38.2 mS/cm
표 2를 참조하면, 실시예3이 가장 높은 수소이온 전도도를 보였고, 이는 비교예에 비해 약 6 mS/cm 상승한 것이다.
실험예2 - 산화방지성 평가
실시예1 내지 실시예4 및 비교예에 따른 전해질막의 시간에 따른 불소이온 배출량 변화를 측정하여 산화방지성을 평가하였다. 그 결과는 도 3과 같다.
이를 참조하면, 실시예1 내지 실시예4가 비교예에 비해 현저히 낮은 불소이온 배출량을 보였고, 이를 통해 본 발명에 따른 블록 공중합체를 첨가제로 넣으면 전해질막의 화학적 내구성을 크게 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 실험예 및 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실험예 및 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10: 중심부 20: 쉘부

Claims (13)

  1. 이오노머; 및
    상기 이오노머에 분산된 첨가제를 포함하고,
    상기 첨가제는 친수성 도메인(Hydrophilic domain) 및 소수성 도메인(Hydrophobic domain)을 포함하는 블록 공중합체를 포함하는 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 도메인은 양이온 전도성 반복단위를 포함하는 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 양이온 전도성 반복단위는 하기 화학식1-1 내지 화학식1-5로 표현되는 반복단위 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
    [화학식1-1]
    Figure pat00039

    [화학식1-2]
    Figure pat00040

    [화학식1-3]
    Figure pat00041

    [화학식1-4]
    Figure pat00042

    [화학식1-5]
    Figure pat00043
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소수성 도메인은 산화방지성 반복단위를 포함하는 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 산화방지성 반복단위는 하기 화학식2-1 내지 화학식2-10로 표현되는 반복단위 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
    [화학식2-1]
    Figure pat00044

    [화학식2-2]
    Figure pat00045

    [화학식2-3]
    Figure pat00046

    [화학식2-4]
    Figure pat00047

    [화학식2-5]
    Figure pat00048

    [화학식2-6]
    Figure pat00049

    [화학식2-7]
    Figure pat00050

    [화학식2-8]
    Figure pat00051

    [화학식2-9]
    Figure pat00052

    [화학식2-10]
    Figure pat00053
  6. 제1항에 있어서,
    상기 블록 공중합체는 상기 친수성 도메인의 반복단위 수(n)와 상기 소수성 도메인의 반복단위 수(m)의 비율(n : m)이 20 : 80 ~ 70 : 30인 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 블록 공중합체는 수 평균 분자량(Mn)이 25,000 이하인 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 블록 공중합체는 코어부 및 상기 코어부를 둘러싼 쉘부를 포함하는 마이셀(Micelle) 형태이며,
    상기 코어부는 소수성 도메인을 포함하고, 상기 쉘부는 친수성 도메인을 포함하는 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 블록 공중합체는 입자 반지름이 4㎚ 내지 6㎚인 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이오노머 100중량부를 기준으로 상기 첨가제를 1중량부 내지 10중량부 포함하는 것인 막-전극 접합체용 전해질막.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 전해질막; 및 상기 전해질막의 양면에 위치하는 한 쌍의 전극을 포함하는 막-전극 접합체.
  12. 제11항의 막-전극 접합체를 포함하는 연료전지.
  13. 제11항의 막-전극 접합체를 포함하는 수전해 장치.
KR1020200158595A 2020-11-24 2020-11-24 자기조립성 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막 KR20220072892A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200158595A KR20220072892A (ko) 2020-11-24 2020-11-24 자기조립성 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막
JP2021163737A JP2022083399A (ja) 2020-11-24 2021-10-04 自己組立性ブロック共重合体を含む膜－電極接合体用電解質膜
EP21200693.6A EP4002530A1 (en) 2020-11-24 2021-10-04 Electrolyte membrane for membrane-electrode assembly including self-assembled block copolymer
US17/495,041 US20220166044A1 (en) 2020-11-24 2021-10-06 Electrolyte membrane for membrane-electrode assembly including self-assembled block copolymer
CN202111203511.XA CN114551950A (zh) 2020-11-24 2021-10-15 包含自组装嵌段共聚物的用于膜-电极组件的电解质膜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200158595A KR20220072892A (ko) 2020-11-24 2020-11-24 자기조립성 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220072892A true KR20220072892A (ko) 2022-06-03

Family

ID=78078058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200158595A KR20220072892A (ko) 2020-11-24 2020-11-24 자기조립성 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220166044A1 (ko)
EP (1) EP4002530A1 (ko)
JP (1) JP2022083399A (ko)
KR (1) KR20220072892A (ko)
CN (1) CN114551950A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114478902B (zh) * 2022-01-07 2023-07-04 中盐金坛盐化有限责任公司 水系正极聚合物及其制备方法、小分子液流电池系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4876407B2 (ja) 2005-02-28 2012-02-15 日産自動車株式会社 固体高分子型燃料電池用電解質、固体高分子型燃料電池、固体高分子型燃料電池システム及び燃料電池車両
JP4910310B2 (ja) 2004-07-09 2012-04-04 日産自動車株式会社 電極用組成物、電極、空気極用組成物、燃料電池用空気極、燃料電池、燃料電池システム及び燃料電池車両
JP5023475B2 (ja) 2004-12-14 2012-09-12 日産自動車株式会社 電極システム、燃料電池、燃料電池システム、家電機器、携帯機器及び輸送用機器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101550595B1 (ko) * 2009-04-10 2015-09-07 주식회사 동진쎄미켐 폴리술폰계 중합체, 이를 포함하는 고분자 전해질막, 이를 포함하는 막-전극 접합체, 이를 채용한 연료전지 및 상기 중합체의 제조방법
CA2849280C (en) * 2011-09-21 2020-01-21 Toray Industries, Inc. Molded article of polymer electrolyte composition and solid polymer type fuel cell using same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4910310B2 (ja) 2004-07-09 2012-04-04 日産自動車株式会社 電極用組成物、電極、空気極用組成物、燃料電池用空気極、燃料電池、燃料電池システム及び燃料電池車両
JP5023475B2 (ja) 2004-12-14 2012-09-12 日産自動車株式会社 電極システム、燃料電池、燃料電池システム、家電機器、携帯機器及び輸送用機器
JP4876407B2 (ja) 2005-02-28 2012-02-15 日産自動車株式会社 固体高分子型燃料電池用電解質、固体高分子型燃料電池、固体高分子型燃料電池システム及び燃料電池車両

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022083399A (ja) 2022-06-03
EP4002530A1 (en) 2022-05-25
US20220166044A1 (en) 2022-05-26
CN114551950A (zh) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10916790B2 (en) Liquid composition, process for its production, and process for producing membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells
EP1946400B1 (en) High durability fuel cell components with cerium oxide additives
US8652706B2 (en) Polymer electrolyte membrane for fuel cell and fuel cell system including the same
US7850873B2 (en) Polymer electrolyte and fuel cell employing the same
US20080118808A1 (en) Electrolyte membrane for polymer electrolyte fuel cell, process for its production and membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cell
JP5247974B2 (ja) 固体高分子形水素・酸素燃料電池用電解質膜の製造方法
EP3079194A1 (en) Polymer electrolyte membrane for fuel cell and membrane-electrode assembly for fuel cell including same
US20070087261A1 (en) Membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cell
US11495815B2 (en) Electrolyte membrane of a membrane-electrode assembly having improved chemical durability and a manufacturing method thereof
KR20220072892A (ko) 자기조립성 블록 공중합체를 포함하는 막-전극 접합체용 전해질막
JP2007031718A (ja) 液状組成物、その製造方法及び固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の製造方法
KR101070015B1 (ko) 고분자 전해질 복합막 제조 방법 및 이를 이용하여 형성한 고분자 전해질 복합막을 포함하는 고분자 전해질 연료전지
JP2008098179A (ja) 固体高分子形燃料電池用電解質膜、その製造方法及び固体高分子形燃料電池用膜電極接合体
JP2010129397A (ja) 燃料電池用電極
KR102463011B1 (ko) 연료 전지용 고분자 전해질 막, 이를 포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리 및 연료 전지
US20210305611A1 (en) Antioxidant having high antioxidant capability for fuel cell, and electrolyte membrane and membrane-electrode assembly comprising same
KR20240085579A (ko) 기체확산층용 산화방지제, 이를 포함하는 기체확산층 및 이들의 제조방법
CN118216025A (zh) 聚合物电解质膜、其制造方法和包括其的电化学装置
JP2005203195A (ja) 燃料電池用電解質膜及びその製造方法、燃料電池及びその製造方法、固体高分子膜電極アセンブリ
JP2008276979A (ja) 芳香族炭化水素電解質膜、およびこれを用いた燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination