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본 연구에서는 제조된 유무기 나노복합막의 치수안정성, 수소이온 전도능력 및 전기화학성능을 향상시키기 위하여 실리카 나노입자를 선정하였다. 이를 위하여, 소수성 실리카(Aerosil$^{(R)}$ 812, Degussa)와 친수성 실리카(Aerosil$^{(R)}$ 380, Degussa)를 각각 술폰화 폴리아릴렌 에테르 술폰(SPAES) 고분자 매트릭스에 도입하였다. 이들 실리카 입자들은 비이온성 분산제인(Pluronics$^{(R)}$ L64)을 사용함으로써 SPAES 매트릭스에 고르게 분산시킬 수 있었다. 실리카 함량은 최종 제조된 고분자의 미세 구조 및 특성에 중요한 영향을 미치게 된다. 따라서, 본 연구에서는 과량의 실리카가 도입된 나노 복합막의 특성을 연구하기 위하여, 실리카의 함량을 5 wt%까지 증가시켰다. 이를 통하여 소수성 실리카가 포함된 나노복합막이 실리카가 도입되지 않은 SPAES막에 비하여, 더 낮은 수소이온 전도도에도 불구하고, 29% 더 높은 전기화학 성능을 나타내는 것을 관찰하였으며, 이는 같은 소수성을 가지고 있는 촉매층과의 접합성 향상에 따른 것으로 나타났다. 이외의 나머지 복합막들 또한 실리카가 도입되지 않은 SPAES막에 비하여 높은 성능을 나타냈다.
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참고문헌 (16)
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A. Hamnett / 2003 / Handbook of fuel cells-fundamentals, technology and applications / John Wiley & Sons Ltd.
문일 / 2010 / 직접메탄올 연료전지의 Multiscale 모델링 및 전산모사 / 멤브레인 20(1):29~39
C. H. Park / 2011 / Sulfonated hydrocarbon membranes for medium-temperature and low-humidity proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) / Prog. Polym. Sci 36:1443
변홍식 / 2008 / 고분자 전해질 연료전지용 부분 공유 가교된 술폰화 폴리아릴렌에테르술폰 막의 제조 및 특성 / 멤브레인 18(4):274~281
E. Vallejo / 1999 / Sulfonated polyimides as proton conductor exchange membranes. Physicochemical properties and separation H+/M(z+) by electrodialysis comparison with a perfluorosulfonic membrane / J. Membr. Sci 160:127
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변홍식 / 2008 / 고분자 전해질 연료전지용 부분 공유 가교된 술폰화 폴리아릴렌에테르술폰 막의 제조 및 특성 / 멤브레인 18(4):274~281
E. Vallejo / 1999 / Sulfonated polyimides as proton conductor exchange membranes. Physicochemical properties and separation H+/M(z+) by electrodialysis comparison with a perfluorosulfonic membrane / J. Membr. Sci 160:127
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