프로톤 전도성 복합 유리 및 그 제조방법
Composite glass having proton conductibility and method for manufacturing the same
특허 요약
본 발명은 프로톤 전도성 복합 유리 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 연료전지용 전해질로 사용 가능한 프로톤 전도성 복합 유리 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 기공에 텅스토인산의 세슘염이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로톤 전도성 복합 유리를 제공한다. 본 발명의 프로톤 전도성 복합 유리를 연료전지용 전해질막으로 사용할 경우, 상온에서 120℃ 이상의 중온에 이르기까지 열적, 화학적으로 안정성이 우수하고, 상압, 가습조건에서 10 -3 S/cm 이상의 높은 프로톤 전도성과 촉매활성을 나타내며, 또한, 부피 안정성이 우수하고, 상온 및 중온 영역에서 뛰어난 습도 유지특성을 나타낸다.
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텅스토인산의 세슘염(Cesium salt of phosphotungstic acid, CsPWA)이 보로실리케이트 유리의 기공 내부에 형성되어 있고, 상기 텅스토인산의 세슘염은 하기 화학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 프로톤 전도성 복합 유리;[화학식 1]CsxH3-xPW12O40 상기 화학식 1에 있어서, x는 Cs의 치환량으로서, 0.5≤ X 003c# 3.0를 만족하는 실수이다.

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기공을 함유한 보로실리케이트계 다공질 유리를 세슘 카보네이트 용액으로 침지시키는 단계; 및 세슘 카보네이트 용액에 침지시킨 상기 보로실리케이트계 다공질 유리를 텅스토인산(PWA, Phosphotungstic Acid, Tungstophosphoric acid) 용액에 재침지시켜서, 보로실리케이트 유리의 기공 내부에 텅스토인산의 세슘염(CsPWA)을 형성시키는 단계;를 수행하여 제조하는 것을 특징으로 하는 프로톤 전도성 복합 유리의 제조방법.

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제 3 항에 있어서, 텅스토인산의 세슘염(CsPWA)이 기공 내부에 형성된 보로실리케이트 유리의 표면을 세척하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로톤 전도성 복합 유리의 제조방법.

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제 4 항에 있어서, 상기 3항의 침지시키는 단계; 상기 3항의 텅스토인산의 세슘염을 형성시키는 단계; 및 상기 4항의 세척하는 단계;를 수행하는 것이 하나의 사이클이고,상기 사이클을 1525회 반복한 후, 6080℃에서 18~30시간 건조 후 세척하여 미반응기를 제거하는 것을 특징으로 하는 프로톤 전도성 복합 유리의 제조방법.

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제 3 항에 있어서, 상기 세슘 카보네이트 용액은 농도가 0.1~0.5M인 것을 특징으로 하는 프로톤 전도성 복합 유리의 제조방법.

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제 3 항에 있어서, 상기 텅스토인산 용액은 0.01~0.3M인 것을 특징으로 하는 프로톤 전도성 복합 유리의 제조방법.

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텅스토인산의 세슘염(CsPWA)이 다공질 유리의 기공 내부에 형성되어 있는 프로톤 전도성 복합 유리를 전해질로서 사용하며,상기 텅스토인산의 세슘염은 하기 화학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 연료전지;[화학식 1]CsxH3-xPW12O40 상기 화학식 1에 있어서, x는 Cs의 치환량으로서, 0.5≤ X 003c# 3.0를 만족하는 실수이다.