Composite membrane of sulfonated poly(ether ether ketone) and sulfated poly

소개글

우리는 sulfonated poly(에테르 에테르 케톤)와 sulfated poly(비닐 알코올)로 구성된 복합막에 대해 논의 할 것이다. 부품현상, 이온교환용량, 메탄올 투과성과 양성자 전도성의 측면에서 복합막의 체계적인 조사가 DMFC(직접 메탄올 연료 전지)의 잠재적인 응용을 시사한다. 우리는 sulfated-PVA 항목이 증가함에 따라 양성자 전도성과 메탄올 투과성이 감소한다는 것을 알아냈다. 메탄올 용액 2mol dm−3의 메탄올 투과성에 대한 메탄올 용액20mol dm−3의 메탄올 투과성의 비율로 정의되는 λ값이 sulfated-PVA 함량이 100 wt.%로 증가함에 따라 12.9에서 0.31로 감소한다는 것은 주목할 만한 점이다. 2 와 8mol dm−3 메탄올 용액의 복합막으로 만들어진 MEAs의 성능 또한 DMFC의 높은 메탄올 농도에서의 잠재적인 사용을 시사한다.

목차

1. 서론

2. 실험
2.1 재료와 막의 준비
2.2 특성화 방법
2.3 MEA 제조 및 단일 셀의 평가

3. 결과 및 토론
3.1 sulfated-PVA의 IR 스펙트럼
3.2 IEC 및 복합 막의 팽창행동
3.3 메탄올 투과성과 양성자 전도성
3.4 MEAs 평가

4. 결론

본문내용

최근 DMFC 가 고효율성, 제로에 가까운 환경오염, 압축성과 재충전의 뛰어난 이점들로 인해 에너지연구협회로부터 지대한 관심을 받고 있다. 특히, PEM은 DMFC는 여러 구성요소들 중에서도 가장 핵심적인 요소이다. 이는 양극에서 음극으로 양전하를 전달하는 동시에, 메탄올과 산화제를 분리한다. 전통적으로 nafion 막이 뛰어난 양전하 전도성과 지속적인 안정성으로 인해 PEM으로 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 불행하게도 메탄올은 양극에서 음극으로 스며들기 쉽기 때문에 전위가 섞이기 쉽다. Nafion 막의 메탄올 투과성은 높으며 메탄올의 농도가 높아질수록 덩달아 높아진다. 메탄올 크로스오버의 한 가지 해결 방법은 묽은 메탄올을 사용하는 것이다. 하지만 묽은 메탄올 용액은 음극의 배수를 악화시키면서 전체적으로 DMFC의 힘을 저하시킨다. 따라서 양성자 교환막의 가장 중요한 보완점은, Nafion처럼 전도성이 크며 메탄올에 큰 저항을 가지고 있어야 하는 것이다. 이런 측면에서 많은 대용 물질들이 지금까지 개발되고 연구되고 있다. 그중에서도 SPEEK는 이런 물질 가운데에서도 가장 으뜸으로 꼽히는데, 저가의 비용과 준비의 편리성, 높은 기계적 성능을 가지고 있다.
SPEEK는 보통 PEEK를 진한 황산과 술폰화시켜 만든다. SPEEK의 양성자 전도성은 DS에 의해 좌우되는데, DS는 술폰화반응의 시간과 온도, 황산의 농도로 조정할 수 있다. SPEEK는친수성의 통로 때문에 메탄올 저항성이 Nafion보다 크다. 그러나 다른 많은 술폰화된 방향성의 주 체인들처럼 SPEEK의 메탄올 투과성이 메탄올의 농도가 높아짐에 따라 같이 높아진다.
SPEEK 막의 양성자 전도성과 메탄올 저항성을 높이기 위해 무기물이 거론되기도 한다. 무기물 입자들은 폴리머 막의 통로와 메탄올 분자를 막을 것이라고 생각된다. 박과 오스맨에 의해 개발된 BPO4를 이용한 SPEEK막은 Nafion117보다 좋은 메탄올 분리 성능과 알맞은 양성자 전도성을 띠는 것으로 밝혀졌다. 몬트모릴로나이트 유기물을 포함한 SPEEK 막은 용액 삽입 기술에 의해 만들어진다. 이 막은 낮은 메탄올 투과성과 높은 양성자 전도성을 보인다.

참고 자료

Contents lists available at ScienceDirect
Journal of Membrane Science
journal homepage: www.elsevier.com/locate/memsci
Composite membrane of sulfonated poly(ether ether ketone) and sulfated
poly(vinyl alcohol) for use in direct methanol fuel cells
Tao Yang∗
School of Chemical Engineering, Huaihai Institute of Technology, CangWu Road 59#, Lianyungang, Jiangsu 222005, China