전해질막을 사용하는 알칼라인 연료전지는 최근 들어서 시스템 구성이 비슷하고 전해질막의 종류만 다른 기존의 양이온 교환막 연료전지를 대체할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 특히, 알칼라인 연료전지에서는 비백금계 저가 촉매가 사용 가능하여 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 이러한 알칼라인 연료전지 시스템에 적용하기 위한 고성능, 고내 구성 음이온 교환막을 제조하기 위하여, 두 종류의 다공성 지지체인 폴리벤조옥사졸 지지체와 폴리에틸렌 지지체에 Fumion FAA 이오노머를 함침시켜, 기존의 Fumion 시리즈의 막보다 우수한 기계적 강도를 가지면서 높은 이온전도도를 유지할 수 있는 함침막을 제조하고자 하였다. 이를 통하여 최종적으로 지지체-함침막이 성공적으로 제조되었고, 이온 전도도와 기계적 특성이 지지체의 성질에 따라 서로 다른 결과를 보여 주었다. PE 지지체에 Fumion 이오노머를 함침시킨 함침막에서는 우수 한 기계적 특성이 얻어졌지만, 이온전도도는 감소하였으며 특히 높은 온도에서 성능감소가 더욱 증가하였다. 반면에 PBO 지 지체에 Fumion 이오노머를 함침 시킨 경우에는 PBO의 높은 염기성으로 인하여 함침 후에 높은 이온 전도도를 보였지만, Fumion-PE막에 비하여 상대적으로 낮은 기계적 특성을 나타내었다. 결과적으로 지지체-함침막 제조 시 알칼라인 연료전지의 운전조건에 따라 지지체의 특성을 충분히 고려하여 연구를 진행할 필요가 있다는 결론을 얻었다.

Alkaline fuel cells using polymer electrolyte membranes are expected to replace proton exchange membrane fuel cells, which have similar system configurations. In particular, in alkaline fuel cells, a low-cost non-platinium catalyst can be used. In this study, to fabricate high performance and high durability anion exchange membranes for alkaline fuel cell systems, two kinds of supports, polybenzoxazole and polyethylene supports, were impregnated with Fumion FAA ionomer, by which we tried to fabricate the support-impregnated membrane which has higher mechanical strength and higher ion conductivity than the Fumion series. Finally, the Pore-filling membranes were successfully fabricated and ionic conductivity and mechanical properties were different depending on the properties of the supports. In the pore-filling membranes with Fumion ionomer on the PE support, excellent mechanical properties were obtained, but ionic conductivity decreased. On the other hand, when the PBO support was impregnated with Fumion ionomer, high ionic conductivity was shown after impregnation due to high basicity of PBO, but the mechanical strength was relatively low as compared with Fumion-PE membrane. As a result, it was concluded that it is necessary to consider the characteristics of the support according to the operating conditions of the alkaline fuel cell during the preparation of the pore-filling membranes.

1. 서 론
 2. 실험방법
  2.1. 재료
  2.2. Fumion 함침막 제조
  2.3. Fumion FAA 평막 제조
  2.4. 분석 및 평가
 3. 결과 및 고찰
  3.1. 함침막 제조
  3.2. 이온 전도도
  3.3. 기계적 특성
 4. 결 론
 감 사
 Reference

• 전상환(경남과학기술대학교(GNTECH) 에너지공학과) | Sang Hwan Jeon
• 최선혜(경남과학기술대학교(GNTECH) 에너지공학과) | Seon Hye Choi
• 이별님(경상대학교 나노신소재융합공학과, 공학연구원) | Byeol-Nim Lee
• 손태양(경상대학교 나노신소재융합공학과, 공학연구원) | Tae Yang Son
• 남상용(경상대학교 나노신소재융합공학과, 공학연구원) | Sang Yong Nam
• 문선주(한양대학교 에너지공학과) | Sun Ju Moon
• 박상현(한양대학교 에너지공학과) | Sang Hyun Park
• 김지훈(한양대학교 에너지공학과) | Ji Hoon Kim
• 이영무(한양대학교 에너지공학과) | Young Moo Lee
• 박치훈(경남과학기술대학교(GNTECH) 에너지공학과) | Chi Hoon Park Corresponding author