폴리비닐알콜을 이용한 직접메탄올 연료전지용 이온교환막 제조에 관한 연구

Abstract

본 연구는 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)용 전해질 막으로 이용되는 양이온교환막의 개발에 관한 것이다. 투과증발공정에서 메탄올 Barrier로 잘 알려져 있는 Poly(vinyl alcohol)을 Base polymer로 사용하고 양이온 교환기가 포함되어 있는 Poly(acrylic acid)를 가교제로 사용하여 가교제의 함량변화에 따른 메탄올 투과도(Methanol permeability), 이온전도도(Ion conductivity), 이온교환용량(Ion exchange capacity), 함수율(Water content), 고정이온농도(Fixed ion concentration)를 통해 막 특성을 측정하였다.메탄올 투과도와 이온전도도는 가교제인 PAA함량이 증가함에 따라 감소하다가 15%이상에서는 증가하는 경향을 보였다. 이것은 가교제의 함량증가로 인한 가교의 영향과 가교제에 포함되어 있는 친수성기의 도입으로 이와 같은 결과가 나타난다고 예상된다.실험결과를 통해 DMFC에 적용가능성이 있는 막은 25oC, 50oC에서의 메탄올 투과도가 6.49×10-8 cm2/s, 2.85×10-7 cm2/s, 25oC, 50oC에서의 이온전도도가 2.66×10-3 S/cm, 9.16×10-3 S/cm, 이온교환용량이 1.32 meq/g membrane, 함수율이 0.25 g H2O/g membrane, 고정이온농도가 5.25 meq/g H2O인 PVA/PAA-160oC 15% 막으로 예측된다.