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내열성 및 내구성이 우수한 고분자 전해질막 제조설계를 위한 물성평가법의 확립

전문가 제언: ○ 우리나라에서의 고체고분자형 연료전지 전해질 막 연구는 1988년도부터 대학 및 기업연구소에서 연구하기 시작하였으며 최근 기업연구소에서는 불소화 알킬술폰산화 폴리스티렌 유도체를 포함하는 수소이온 전도성이 향상된 내열성 폴리머 전해질 막을 개발하면서, 한편으로는 양이온 교환기를 갖는 폴리머에 실리케이트 나노입자를 분산시켜 나노 복합 전해질 막을 개발하고 있다. 불소 겔 막의 구조-물성의 상관관계를 해명하고 신규 막 재료에 대한 설계지침을 확립할 목적으로 겔 막의 응력-비틀림 거동을 조사하는 장치를 제작하여 여러 가지 역학을 측정함으로써 구조해석에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 본다.

○ 제작된 고분자전해질 막의 물성평가 장치는 고온용매 혹은 고온증기 분위기 하에서 인장시험을 할 수 있도록 항온 수조를 제작하여 용매 중에서는 80℃까지, 수증기 분위기 하에서는 80~120℃의 온도범위까지 인장시험이 가능하다. 그리고 용매투과 유량측정장치는 가해지는 압력이 1기압정도의 낮은 압력에서도 유량을 정확하게 측정할 수 있으며 실험에서 얻을 수 있는 최소 측정가능 유량은 약 0.001㎤/min이다. 또한 동적 점탄성 측정 장치를 개량한 피로시험기는 진동부분의 검출부에 구동부분을 사용하고 있어 진동 주파수를 0.01~100rad/s의 범위까지 설정할 수 있으므로 정확한 작동을 할 수 있는 특징이 있다.

○ 이 연구의 역학물성 측정과 물성으로부터의 구조측정에서는 지금까지 해명되지 않았던 막의 고차구조에 대해 해석할 수 있는 방법을 찾아내었으며 이로 인해 역학 측정의 결과로부터 구조측정이라는 새로운 구상을 할 수 있게 되었다. 그리고 고온에서도 막 고강도화에 있어서 하나의 지침을 세울 수 있는 성과를 얻었다고 할 수 있다. 특히 용매투과 유량측정으로 유체역학적 구조추정을 할 수 있게 되어 낮은 압력에서도 측정이 가능하고 유체역학적적 해명도 가능할 것으로 보인다. 최종적으로는 이들 데이터와 역학시험데이터를 종합시키면 구조추정을 하는데 큰 도움이 될 것으로 보인다.

저자: Kyoto Univ.
자료유형: 학술정보