트리아졸 그룹 도입을 통한 고온 양성자 교환막에서 고성능 양성자 수송 채널 구축

최근에, 양성자 수송 채널을 구축하는 것이 낮은 인산( PA) 도핑 수준의 고온 양성자 교환막( PEM)의 양성자 전도성을 개선하는 효과적인 방법으로 고려되고 있다. 양성자 수송 채널을 구축하기 위해 금속-유기 골격 구조물(MOF)을 폴리머 매트릭스에 도입한다. 그러나 MOF는 무기 물질로서 폴리머 매트릭스와의 호환성이 낮다. 이 연구에서는 유기 트리아졸 접합 폴리(비닐 벤질 염화물)를 합성하고 이를 교차 연결된 OPBI 막에 도입하여 양성자 수송 채널을 구축한다. 주사 전자 현미경(SEM) 이미지는 균일한 미세구조를 보여준다. 또한, 다수의 트리아졸 그룹을 도입하여 막 내에서 양성자 수송 채널이 구축된다. 교차 연결된 OPBI는 낮은 PA 도핑 수준에서도 선형 OPBI의 두 배의 양성자 전도성을 가진다. 트리아졸 그룹이 있는 모든 교차 연결 막은 기계적 특성 측면에서 OPBI 막을 초월한다. 단일 셀 테스트의 최대 전력 밀도는 160°C에서 H2/O2 하에 563 mW cm–2에 도달하며, 전압 저하 없이 정전류의 일정한 하중 하에 500 시간 동안 유지될 수 있다. 이러한 인상적인 결과는 트리아졸 그룹이 있는 적절히 교차 연결된 막이 PEM 응용에 대한 잠재적 재료 중 하나임을 나타낸다.