연료전지용 수소이온 전해질막의 열안전성

전문가 제언

○ 환경 화적이고, 효율이 높아 차세대 에너지원으로 기대되고 있는 연료전지에 사용되는 재료의 하나인 Nafion 수소이온 전해질 막을 대체하기 위해 가교된 폴리테트라플루오로에틸렌 필름에 방사선을 조사하여 스티렌을 그래프트 중합하고 이어 술폰화하여 제조된 프로톤이온 전해질 막(PEM)의 열적 특성 및 열분해 기구에 대해 검토하였다.

○ 일반적으로 고분자 소재의 열적성질은 연속적으로 온도를 올려 측정하는 TGA 방법이 사용되나, TGA 분석 환경에 따라 다른 값을 얻어 신뢰도가 낮은 문제점이 있다. 본고의 저자들은 200-350℃범위에서 고정 온도에서 열분해하는 ex-situ heat-treatment analysis 방법을 택하여 가교된 PTFE위에 폴리스티렌을 그래프트시키고 이를 술폰화하여 제조한 전해질막의 잔존량, 전도도를 측정하고, 열분해기구를 규명하였다.

○ 제조된 가교-PTFE에 기초한 PEM의 특성이 200℃까지는 분해가 일어나지 않음을 확인하였으나, PEM에 있는 폴리스티렌술폰산 단위가 방향족고리와 술폰산기 사이의 C-S 결합의 라디칼 분해로 두 개의 술폰산기들이 축합을 이루고, 300℃에서 그래프트 부분의 폴리스티렌 골격의 C-C결합이 끊어져 분해되는 새로운 열분해 반응 기구를 제안하였다. 이 반응 기구는 앞으로 비불소계 전해질막을 개발하는 데 매우 중요한 지침을 제공하고 있다.

○ 본고의 저자들은 PEM의 열분해기구를 규명하는 데는 TGA법보다는 EHA법이 더 신뢰성이 있다고 주장하고 있다. 그러나 연료전지의 경제성이나 상용화에 대비해서는, 소재의 열적 안정성의 신뢰도를 높이기 위해서 앞으로도 더 많은 실험데이터가 필요하다고 본다.

저자

Shin ichi Sawada, Tekuy Yanak

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2009

권(호)

94(3)

잡지명

Polymer Degradation and Stability

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

344~349

분석자

원*무

분석물

• 연료전지용 수소이온 전해질막의 열안전성.pdf [223,775 byte]

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