* 연료전지용 비불소계 고분자 소재(Non-fluorinated polymer materials for proton exchange membrane fuel cells)

전문가 제언

□ 미래 운반용 전원으로 기대가 되고 있는 고체고분자연료전지(PEMFC) 및 직접메탄올연료전지(DMFC)에 있어서 가장 중요한 소재인 수소이온 교환막에 대한 최근 연구 동향 및 그 특성에 대한 평론이다.

□ 연료전지에 있어서 수소이온 전도를 위한 고분자 전해질막의 특성으로 요구되는 것 중 가장 중요한 것은 수소이온을 잘 수송시켜야 하고 촉매의 효율을 높이기 위해 고온에서도 안정적이어야 한다는 것이다. 이에 더하여 메탄올을 직접 연료로 사용하는 DMFC의 경우에는 막을 통해 연료인 메탄올이 투과하지 않는 격리막 역할을 해야 한다. 일반적으로 Nafion이라는 불소계 고분자막이 사용되고 있는데 높은 전도도 및 화학적 안정성에도 불구하고 불소를 함유하고 있기 때문에 환경문제나 고온에서는 탈수화로 인해 낮은 전도성을 보인다는 점, 메탄올을 투과시키는 메탄올 Crossover 현상의 문제점 등을 갖고 있어 Nafion을 대체하기 위한 비불소계 고분자 전해질막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

□ 지금까지 개발된 고분자 전해질막은 Polybenzimidazole, Poly(phenylquinoxaline), Poly(phenylene oxide), Poly(phenylene sulfide), Poly(aryl ether sulfone), Poly(aryl ether ketone)와 같은 상업화된 고분자에 수소이온 전달기를 주 사슬에 직접 부가하거나 주 사슬에 Grafting시키는 방법 또는 수소이온 전달기능이 있는 술폰산기를 갖고 있는 단량체로부터 고분자를 합성하는 방법, 산에 Doping시키거나, 산-염기 상호작용을 이용해 Blend를 만드는 방법, 막의 미세구조를 조절하는 방법 등 고온에서도 사용할 수 있는 연료전지용 고분자 전해질 막의 다양한 연구 결과들이 있다.

□ 연료전지용 고분자 전해질의 특성은 수소이온 전도도, Electroosmotic Drag, 수화수, 팽윤도, 열적 안정성 및 열가수분해 등의 특성들이 고려되어야 하며 직접 연료전지에 응용하여 그 수명이 확인되어야 하는 등 비불소계 고분자가 고온용 연료전지에 응용되기 위해서는 좀 더 자세한 특성 분석이 필요하고 지금까지 연구된 고분자 전해질 중에는 Polybenzimidazole과 Sulfonated Polyetheretherketone이 직접 응용가능성이 높다.

저자

Jacques Roziere, Deborah j.jones

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2003

권(호)

33

잡지명

Annual Review of Materials Research

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

503~555

분석자

원*무

분석물

• 연료전지용 비 불소계 고분자 소재.pdf [248,290 byte]

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