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    Non-aryl ether type의 poly(aryl piperidinium) 기반의 Anion Exchange Membrane(AEM)은 높은 IEC와 우수한 화학적 안정성 및 높은 이온 전도도로 인해 고성능 AEM 소재로 최근 많은 주목을 받고 있다. 하지만, 이러한 poly(aryl piperidinium)는 일반적으로 단량체의 종류에 따른 큰 반응성의 차이 및 매우 빠른 중합 반응 속도 등의 한계로 인해 제어가 가능한 morphology를 갖는 AEM을 개발하는 것이 어렵다. 본 연구에서는 친수성과 소수성을 가진 단량체를 사용하여 random copolymer임에도 불구하고 잘 제어된 morphology를 갖는 AEMs을 개발하였다. 즉, hydrophilic한 dibenzofuran과 hydrophobic한 p-terphenyl을 이용해 poly(dibenzofuran-p-terphenyl-piperidinium)-기반의 공중합체, p(BF-TP)-Pip-x, 를 새로운 AEM 소재로 개발하였다. p-terphenyl 대비 dibenzofuran의 조성을 각각 5%, 10%, 30%로 조절하여 3 종류의 p(BF-TP)-Pip-x 기반의 membrane을 제조하였으며, 이를 p-terphenyl만으로 이루어진 homopolymer인 poly(p-terphenyl-piperidinium) (pTP-Pip) 기반의 AEM과 비교하였다. Dibenzofuran이 10%가 들어간 p(BF-TP)-Pip-10 막은 친수성과 소수성 간에 well-developed phase separated morphology로 인해 높은 기계적 성질(tensile strength of 42 MPa and elongation of break of 9.7%)과 함께 높은 이온 전도도(144 mS cm-1 at 80oC)를 나타내었다. 또한, 93% conductivity remaining for 960 h at 80°C in 2 M KOH의 알칼리 안정도를 보이는 등 기존 poly(aryl piperidinium)기반의 AEM에 비해서 IEC 대비 매우 우수한 알칼리 안정도를 보였다. p(BF-TP)-Pip-10 막의 경우 열적 및 산화 안정성 역시 매우 우수하였으며, AEM Water Electrolysis test에서 1309 mA cm-2 (at 1.8 V)의 우수한 전류밀도를 보였으며 이는 pTP-Pip 대비 120 % 향상된 결과를 나타내었다.
    • 대표 발명자
      김태현
    • 출원번호
      10-2023-0096686 (2023-07-25)
    • 등록번호
      10-2893725 (2025-11-26)
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