에서 높은 수소이온 이동도를 갖는 이오노머를 개발하였다. 기존에 액체 인
산을 고분자에 함침시켜 수소이온 전도도를 높였으나 인산 유출로 인해 안
정성이 감소되는 단점이 있다. 이에 연구팀에서 개발한 신규 고분자는 인산
작용기를 직접 고분자에 부착시켜 고분자의 안정성을 높였다.
∘ 인산 작용기를 통해 수소 이온이 이동함에 따라 물을 통해 수소 이온이 이동
하는 나피온보다 고온-저가습 조건에서 높은 수소이온 이동도를 가짐을 확
인하였다. 또한, 측쇄가 길어짐에 따라 소수성(hydrophobicity)*이 증가함을 접촉
각 측정기(contact angle analyzer)**를 통해 분석하였다.
* 소수성(hydrophobicity) : 물을 밀어내며 물에 대해 친화력이 작은 성질
** 접촉각 측정기(contact angle analyzer) : 물질 표면에 액체 방울을 떨어뜨려 물질의 소수성
을 분석하는 장비. 물질 표면에 맺힌 방울의 안쪽 각(접촉각)을 측정하며, 소수성이 클수
록 접촉각이 증가함
□ 연구팀은 개발된 신규 고분자 이오노머를 150℃에서 작동하는 고온 양성자
교환막 연료전지 전극의 바인더로 적용하였다. 단위전지 성능이 이오노머의
수소이온 이동도에 따라 변화하였으며, 인산 작용기에 의한 수소이온 이동이
일어남을 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy)*
을 통해 확인하였다.
* 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy) : 두 개의 광속 간섭계
를 이용하여 얻어지는 간섭줄무늬를 Fourier 변환하고 적외선 흡수스펙트럼을 얻는 방법.
분석을 통해 분자의 결합형태 등을 알 수 있음.
∘ 또한, 인산 작용기가 있는 비닐포스폰산을 이용하여 고온 양성자 교환막 연
료전지의 성능 개선을 위해선 전극의 소수성 증대가 필수적임을 밝혔다.
∘ 고온 양성자 교환막 연료전지의 새로운 바인더 개발을 통해 건물형 연료전지
소재 개발 및 보급에 긍정적인 영향과 신규 고분자 소재 확보를 통하여 소재
경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 예상되며, 이에 따라 수소경제 사회 실현에
힘을 실을 수 있을 것으로 기대된다.
□ 박찬호 교수는 “이번 연구를 통해 고온 양성자 교환막 연료전지의 전해질 막
에 사용되는 새로운 고분자 바인더의 가능성을 확인하고 실제 단위전지까지
적용성을 검증하였다는 것이 가장 큰 연구의 성과이며, 향후 고분자 바인더