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이온전도도가 높은 상온 이온액을 이용하여 저온, 고온 상분리에 의한 multi-stage phase separation process로 새로운 고정화 이온액 전해질 막(supported ionic liquid electrolyte membranes, SILEMs)을 제조하였다. PVDF와 imidazolium계 이온액을 각각 분리막 소재와 전해액으로 사용하였다. 이온전도도 특성을 알아보기 위해 SILEMs을 LCR meter를 이용 해 30℃부터 130℃까지 실험하였다. 가습조건에서 cast Nafion 막의 이온전도도는 30℃부터 100℃까지는 직선적으로 증가하였으나 그 이후에는 감소하였다. 그러나 SILEMs의 경우 운전온도의 증가에 따라 이온전도도가 증가하였다. 또한 SILEMs의 이온전도도 거동은 가습과 관계없이 거의 같았다. SILEMs의 이온전도도는 30℃에서 2.7×10 -3 S/cm이었고 온도가 130℃까지 증가함에 따라 2.2×10 -2 S/cm까지 거의 직선적으로 증가하였다. SiO2를 이용하여 SILEMs의 물리적 성질에 대한 무기첨가제의 영향에 관하여 연구하였다. SILEMs에 SiO2의 첨가는 비록 약간의 이온전도도 감소는 있으나 SILEMs의 기계적 강도를 향상시킬 수 있었다.
Novel SILEMs were prepared by multi-stage phase separation process combined by the low temperature phase separation (LTPS) and the high temperature phase separation (HTPS) using room temperature ionic liquids (RTILs) which have a high ionic conductivity. PVDF and imidazolium series ionic liquids were used as membrane material and electrolyte, respectively. To study the ion conducting properties, the SILEMs were tested using LCR meter at temperature controlled from 30 to 130℃. Under humid conditions, with increasing temperature from 30 to 100℃, the ion conductivity of the cast Nafion ® membrane increased linearly, but then started to decrease after 100℃. However, in the case of the SILEMs, with increasing operating temperature, the ion conductivity increased. Also, the ion conductivity behaviors of the SILEMs were almost same, regardless of humidity. The ion conductivity of the SILEMs was 2.7×10 -3 S/cm and increased almost linearly up to 2.2×10 -2 S/cm with increasing temperature to 130℃. The effects of an inorganic filler on the physical properties of the SILEMs were studied using the SiO2. The addition of SiO2 could improve the mechanical strength of the SILEMs, though the ionic conductivity was decreased slightly.
