전바나듐계 레독스-흐름 전지용 IPA-co-HDO-co-(TPA/MA) 음이온교환막의 합성 및 특성

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 전바나듐 레독스-흐름 전지용 음이온교환막의 제조를 위하여 isophthalic acid (IPA), 1,6- hexanediol(HDO), terephthalic acid(TPA), maleic anhydride(MA)의 용융 축합중합 방법에 의해 IPA-co- HDO-co-(TPA/MA)(IHTM) 공중합체를 합성하였다. 합성된 IHTM 공중합체 아민화 반응을 trimethylamine으로 하였으며, UV 가교 반응을 통하여 음이온교환막을 제조하였다. IHTM 공중합체의 구조 및 열안정성을 FTIR, 1H NMR, TGA 분석을 통하여 확인하였다. 또한 IHTM 음이온교환막의 함수율, 이온교환용량, 전기저항, 전기전도도를 중량법, 적정법 및 LCR 미터로 측정하였으며, 전바나듐 레독스-흐름 전지의 효율 실험을 하였다. 막의 이온교환용량, 전기저항, 전기전도도는 각각 1.10 meq/g, 1.98 Ω·cm2, 0.009 S/cm로 우수하게 나타났으며, 전바나듐 레독스-흐 름 전지의 충·방전효율, 전압효율 및 에너지효율은 각각 96.5, 74.6, 70.0%이었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The IPA-co-HDO-co-(TPA/MA) copolymers for all-vanadium redox flow battery were synthesized by melt condensation polymerization using isophthalic acid(IPA), 1,6-hexandiol (HDO), terephthalic acid(TPA) and maleic anhydride(MA). The amination of chloromethylated IPA-co- HDOco-( TPA/MA)(CIHTM) copolymer was carried out using trimethylamine, and the anion exchange membrane was also prepared by UV crosslinking reaction. The structure and thermal stability of IHTM copolymers were confirmed by FTIR, 1H NMR, and TGA analysis. The anion membrane properties such as water uptake, ion exchange capacity, electric resistance and electrical conductivity, were measured by gravimetry, titration and LCR meter. The efficiency of the all-vanadium redox flow battery was analyzed. The ion exchange capacity, electric resistance and electrical conductivity were 1.10 meq/g, 1.98 Ω· cm2, and 0.009 S/cm, respectively. The efficiency of charge-discharge, voltage, and energy for the allvanadium redox flow battery were 96.5, 74.6, 70.0%, respectively.

참고문헌 (Reference)

1 V. M. Barragan, 333 : 497-, 2009

2 T. Mohammadi, 27 : 153-, 1997

3 S. Mallakpour, 49 : 3007-, 2008

4 S. Mallakpour, 68 : 91-, 2008

5 S. Mallakpour, 69 : 252-, 2009

6 M. S. Kazacos, 51 : 2816-, 2010

7 X Luo, 109 : 20310-, 2005

8 H. Ohya, 56 : 34-, 1988

9 F. de Korosy, 47 : 477-, 1992

10 A. S. Kang, 4 : 393-, 1993

11 Y. W. Lee, 5 : 109-, 1995

12 Z. Mai, 10 : 1016-, 2010

13 J. Qiu, 297 : 174-, 2007

14 Q. Luo, 311 : 98-, 2008

15 F. Grossmith, 363-, 1988

16 정부영, "폐수중 암모늄 이온 회수를 위한 불균질 양이온교환막의 제조 및 특성" 한국고분자학회 30 (30): 486-491, 2006

17 최국종, "폐수 중 황산이온 회수를 위한 불균질 음이온교환막의 제조 및 특성" 한국고분자학회 31 (31): 247-254, 2007

18 조인희, "방사선 중합에 의한 설폰화 POF-g-Styrene 이온교환 섬유의 합성 및 암모니아 흡착" 한국고분자학회 31 (31): 1-7, 2007

19 김성철, "Transport Properties of Polymer Blend Membranes of Sulfonated and Nonsulfonated Polysulfones for Direct Methanol Fuel Cell Application" 한국고분자학회 16 (16): 457-466, 2008

20 Hui Liu, "Synthesis of New Sulfonated Polyimide and Its Photo-Crosslinking for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells" 한국고분자학회 17 (17): 725-728, 2009

21 김정훈, "PFCB(Perfluorocyclobutane) Group을 포함한 랜덤 공중합체 고분자 전해질 막 제조 및 특성 연구" 한국막학회 16 (16): 221-229, 2006

22 이동훈, "Olefin Separation Performances and Coordination Behaviors of Facilitated Transport Membranes Based on Poly(styrene-b-isoprene-b-styrene)/Silver Salt Complexes" 한국고분자학회 17 (17): 104-109, 2009

23 박치훈, "Modified Sulfonated Poly(arylene ether sulfone) Membranes Prepared via a Radiation Grafting Method for Fuel Cell Application" 한국고분자학회 17 (17): 825-828, 2009