ABA 트리블록 공중합체를 이용한 무가습 가교형 고분자 전해질막

국문 초록 (Abstract)

원자전달 라디칼 중합을 이용하여 poly(hydroxyl ethyl acrylate)-b-polystyrene-b-poIy(hydroxyl ethyl acrylate) (PHEA-b-PS-b-PHEA) 트리블록 공중합체를 합성하였다. 이렇게 합성된 PHEA-b-PS-b-PHEA블록 공중합체의 -OH 그룹과 이미다졸 디카르복실릭산(IDA)의 -COOH 그룹과의 에스테르 반응에 의하여 가교된 전해질막을 제조하였다. 인산(H3PO4)을 도핑하여 이미다졸-인산 착체를 형성한 결과, 인산 함량이 증가함에 따라 고분자 전해질막의 수소 이온 전도도가 증가하였다. 특히 [HEA]:[IDA]:[H3PO4]=3:4:4의 조성을 갖는 PHEA-b-PS-b-PHEA/IDA/H3PO4 고분자 전해질막은 100℃의 비가습 조건에서 최대 0.01 S/cm의 수소이온 전도도를 나타내었다. 열분석 결과(TGA) 전해질막은 350℃의 고온까지 열적으로 안정함을 확인하여 연료전지에 적용이 가능함을 보여주었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

ABA type triblock copolymer of poly(hydroxyl ethyl acrylate )-b-polystyrene-b-poly(hydroxyl ethyl acrylate), i.e. PHEA-b-PS-b-PHEA, was synthesized throughatom transfer radical polymerization (ATRP). This block copolymer was thermally crosslinked with 4,5-imidazole dicarboxylic acid (IDA) via the esterification between the -OH groups of PHEA in block copolymer and the -COOH groups of IDA. Upon doping with H3PO4 to form imidazole-H3PO4 complexes, the proton conductivity of membranes continuously increased with increasing H3PO4 content. The PHEA-b-PS-b-PHEA/IDA/H3PO4 polymer membrane with [HEA]:[IDA]:[H3PO4]=3:4:4 exhibited a maximum proton conductivity of 0.01 S/cm at 100℃ under anhydrous conditions. Thermal gravimetric analysis (TGA) shows that the PHEA-b-PS-b-PHEA/IDA/H3PO4 complex membranes were thermally stable up to 350℃, indicating their applicability in fuel cells.