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본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 전해질막의 성능향상을 위하여 철산화물(Ferroxane)과 나피온을 이용하 여 유무기 복합막을 개발하였다. 아세트산을 이용하여 안정화시킨 lepidocrocite을 이용한 ferroxane 나노입자를 합성하였고, 이를 나피온과 혼합하여 복합막들을 제조하였다. 제조된 복합막들의 성능 및 열안정성을 평가하기 위해 이온전도도, 이온교 환용량(IEC), 함수율 및 TGA 측정을 수행하였다. 그 결과 ferroxane 나노입자를 함유한 나피온 복합막의 수소이온전도도가 리캐스팅한 나피온막보다 높은 이온전도도 및 이온교환용량을 보였으며, 높은 열적 안정성 결과를 얻었다. 최고 성능의 복합 막의 수소이온전도도는 0.09 S cm-1이며, 이온교환용량은 0.906 meq g-1을 보였다.
In this study, the organic-inorganic composite membranes composed of iron oxide (Ferroxane) and Nafion were developed as an alternative proton exchange membranes (PEMs) in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Acetic acid-stabilized lepidocrocite (γ-FeOOH) nanoparticles (ferroxane) was synthesized, and the ferroxane-Nafion composite membranes were prepared by mixing Nafion with the ferroxane. The composite membranes were investigated in terms of ionic conductivity, ion exchange capacity (IEC), FT-IR, thermal stability, etc. As a result, the ferroxane-Nafion composite membranes showed higher proton conductivity, IEC, thermal stability than Nafion recast membranes. The proton conductivity and IEC of the composite membrane with the best performance were 0.09 S cm-1 and 0.906 meq g-1, respectively.
