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목 차
pemfc 핵심소재 pemfc 응용분야
1.pemfc 핵심소재
전해질 3
고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane)
▶ 역할: 수소이온의 이동통로, 전자이동 차단, 연료(수소)와 산소 분리
높은 이온 전도성, 낮은 기체 투과도 열적 안정성 및 치수안정성, 우수한 기계적 강도 산화, 환원, 수화 등에 대한 우수한 내구성
▶ 소재: perfluorosulfonic acid (퍼플루오로 술폰산)
듀폰에서 개발한 nafion을 사용
불소수지의 주사슬(main chain)이 모인 골격영역(소수성)과,
술폰산기의 부사슬(side chain)이 모인 이온클러스터 영역(친수성)으로 구성
이온 클러스터의 크기는 약 30~50Å 정도
물이 존재하고 있으며, 산화반응으로 생성된 proton을 산화전극에서 환원전극으로 이동시키는 역할
1.pemfc 핵심소재
전해질 4
고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane) (계속)
▶ 소재: perfluorosulfonic acid (퍼플루오로 술폰산) (계속)
불소원자가 탄소원자 주변을 갑옷처름 보호하고 있어서 화학적으로 안정
tetrafluoroethylene(4불소화에틸렌)과 술폰산용 모노머를 공중합시켜 이온교환폴리머 전구체를 얻고, 이를 이용하여 분리막으로 성형하고 가수분해하여 말단의-so3f를-so3h로 전환
▶ 주요특징 고분자 전해질 막 내부는 적정 수분유지가 중요 과수분 : flooding 현상 → 반응 속도 저하
flooding 현상: 공기극에서 생성된 물이 공기극에 고여서 전극의 미세 기공을 막아버리는 현상
저수분 : 수소 이온 전도도 감소, 막 수축 → 반응 속도 저하
1.pemfc 핵심소재
<perfluorosulfonic acid의 입체구조> m
※ x 5~13.5 y 1,
m ≥ 1 <고분자전해질(nafion 117) 구조> 5
※ 출처: 혼마 타쿠야 감수, 이인숙 옮김, “그림으로 보는 연료전지“, p.115, 교보문고(2007).
▶ 고분자전해질 구조 전해질
1.pemfc 핵심소재 (이하 생략)
