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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

유은실 (전북대학교, 전북대학교 일반대학원)

지도교수
유동진
발행연도
2016
저작권
전북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (6)

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Proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs) are a promising alternative power sources to the traditional internal combustion engine for automobile applications due to their high power density, low greenhouse gas emissions, quick start up time. The proton exchange membrane(PEM) is an important component where the efficiency determining proton transfer occurs. Critical characteristics of a good PEM include fast proton conduction, good water transport, thermomechanical stability, and sustained durability under various operating conditions. Nafion membrane is composed of a hydrophobic polytetrafluoroethylene back bone and hydrophilic perflouorinated pendant side chains ending with sulfonic acid moieties. Although it comprises all of the aforementioned properties, high cost still persist in the system as the series limitations. This study relates to a polymer electrolyte membrane for improved performance PEMFC, were researched with respect to properties required for driving a fuel cell. First, to sulfonated a monomer for the preparation of new aromatic hydrocarbon-based polymer electrolyte membrane having ion conductivity. The bis(4-fluorophenyl)phenyl phosphine oxide was sulfonated using fuming sulfuric acid. Synthetic hydrophilic oligomer and the hydrophobic oligomer and the block copolymers were prepared via aromatic nucleophilic substitution polycondensation by adjusting the molar ratio(30%, 50%, 70%) of the hydrophilic oligomer. A block copolymer structure and degree of sulfonation was analyzed by 1H-NMR, FT-IR and gel permeation chromatography(GPC) analysis. Thermal stability was confirmed by thermo gravimetric analysis(TGA) and differential scanning calometry(DSC). In addition, the ion conductivity was measured in order to demonstrate the performance of PEMFC. Block copolymer was stable at high temperature(>200℃), the increase of sulfonic groups was improved conductivity. Excellent oxidation durability of the block copolymer is confirmed by the fenton test. The phase separation of the polymer was observed to make AFM analysis.

목차

1. 서 론 1
1. 1 연료전지의 원리와 화학적 반응 3
1. 2 연료전지의 종류 5
1. 3 고분자 전해질 막 9
1. 3. 1 과불소계 전해질 막 11
1. 3. 2 부분 불소계 고분자 전해질 막 13
1. 3. 3 탄화 수소계 고분자 전해질 막 15
2. 실 험 22
2. 1. 시약 및 실험재료 22
2. 2. 실험 방법 22
2. 2. 1. 술폰화된 모노머의 제조 22
2. 2. 2. 친수성 올리고머의 합성 23
2. 2. 3. 소수성 올리고머의 합성 23
2. 2. 4 블록 코폴리머의 합성 24
2. 2. 5 고분자 전해질막의 제조 25
2. 3. 구조 및 특성분석 방법 26
2. 3. 1. 용해도(Solubility) 26
2. 3. 2 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 26
2. 3. 3. 핵 자기 공명 분광법(1H-NMR) 26
2. 3. 4. 적외선 분광법(FT-IR) 26
2. 3. 5 산화 안정성(Oxidative stability) 27
2. 3. 6. 열 중량 분석법(TGA) 27
2. 3. 7. 시차 주사 열량 측정법(DSC) 27
2. 3. 8. 함수율(Water uptake) 27
2. 3. 9. 이온교환능(Ion exchange capacity) 28
2. 3. 10. 이온전도도(Ionic conductivity) 28
2. 3. 11. 원자간 전자 현미경(Atomic force microscopy) 29
3. 결과 및 고찰 30
3. 1. 블록 코폴리머(block copolymer)의 제조실험과 제막 30
3. 2. 블록 코폴리머(block copolymer)의 구조 및 특성분석 35
3. 3. 산화 안정도 시험 42
3. 4. 열적 안정성 43
3. 5. 함수율과 이온교환능 48
3. 6. 이온전도도 측정 51
3. 7. 표면분석 53
4. 결론 55
참 고 문 헌 57

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