표제지
목차
국문초록 9
ABSTRACT 11
제1장 서론 13
1.1. 연료전지 13
1.2. 연료전지의 분류 13
1.3. 음이온 교환 막 연료전지 (Anion Exchange Membrane Fuel Cell, AEMFC) 15
1.3.1. 음이온 교환 막 연료전지의 기본원리 15
1.3.2. 음이온 교환 막 연료전지의 장단점 16
1.3.3. 음이온 교환 막의 연구 동향 17
1.3.4. Crosslinking 17
1.3.5. Block copolymer 19
1.4. 연구 목표 20
제2장 실험 방법 21
2.1. 시료 및 시약 21
2.2. 실험방법 21
2.2.1. 6-bromohexyl acrylate (BHA) 합성 21
2.2.2. Polystyrene (PS) 합성 22
2.2.3. Polystyrene-b-Poly(6-bromohexyl acrylate)-b-Polystyrene(PSBHAS) 합성 22
2.2.4. 가교된 PSBHAS (CPSBHAS-Cn) 음이온 교환 막의 제조 23
2.3. 특성분석 23
2.3.1. Proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (¹H NMR) 23
2.3.2. Size exclusion chromatography (SEC) 24
2.3.3. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) 24
2.3.4. Gel fraction (GF) 24
2.3.5. Thermogravimetric analysis (TGA) 25
2.3.6. Atomic force microscopy (AFM) 25
2.3.7. Universal testing machine (UTM) 25
2.3.8. 이온교환용량 (Ion Exchange Capacity, IEC) 25
2.3.9. 물 흡수율 (Water Uptake, WU) 및 팽윤율 (Swelling Ratio, SR) 26
2.3.10. Ion conductivity 26
2.3.11. Alkaline stability 27
제3장 결과 및 고찰 28
3.1. BHA 단량체 합성 28
3.2. 고분자 합성 및 분석 30
3.2.1. PSBHAS 고분자의 중합 31
3.2.2. Crosslinked PSBHAS (CPSBHAS-Cn) 합성 33
3.3. IEC, WU, SR and GF 36
3.4. 막 형태 분석 39
3.5. 열 안정성 및 기계적 물성 40
3.6. 이온전도도 42
3.7. 알칼리 안정성 44
제4장 결론 46
참고문헌 47
[표 1-1] 연료전지의 분류 15
[표 3-1] PSBHAS 및 PS의 분자량 및 분자량 분포 33
[표 3-2] CPSBHAS-Cn 막의 IEC, WU, SR 및 GF 값 37
[그림 1-1] PEMFC와 AEMFC의 원리 16
[그림 3-1] BHA의 합성 과정 28
[그림 3-2] BHA의 ¹H NMR spectrum 29
[그림 3-3] CPSBHAS-Cn의 합성 과정 30
[그림 3-4] PSBHAS 및 PS의 SEC curves 32
[그림 3-5] PSBHAS 및 PS의 ¹H NMR spectra 33
[그림 3-6] CPSBHAS-C2, CPSBHAS-C4 및 CPSBHAS-C6의 사진 34
[그림 3-7] PSBHAS, CPSBHAS-C2, CPSBHAS-C4 및 CPSBHAS-C6의 FT-IR spectra 35
[그림 3-8] CPSBHAS-C2, CPSBHAS-C4 및 CPSBHAS-C6의 (a) 물 흡수율, (b) 막 팽윤율 38
[그림 3-9] (a) CPSBHAS-C2, (b) CPSBHAS-C4 및 (c) CPSBHAS-C6의 AFM 상 이미지 39
[그림 3-10] PSBHAS, CPSBHAS-C2, CPSBHAS-C4 및 CPSBHAS-C6의 TGA curves 41
[그림 3-11] CPSBHAS-C2, CPSBHAS-C4 및 CPSBHAS-C6의 stress-strain curves 42
[그림 3-12] CPSBHAS-C2, CPSBHAS-C4 및 CPSBHAS-C6의 (a) 수산화 이온전도도, (b) Arrhenius curves 44
[그림 3-13] 알칼리 안정성 테스트 전 후 CPSBHAS-C4의 수산화 이온전도도 변화 (1M NaOH, 80 ℃) 45