(1) 제품설명

양이온교환막 ( CEM = Cation Exchange Membrane ) 은

일반적으로 설폰산 성분을 가진 불소화 중합체로 구성되며, 뛰어난 이온 전도도와 열적/화학적 내구성을 가지고 있으며 양성자 전도성 고분자 필름으로, 전해질 ( Polymer Electrolyte ) 또는 이오노머 ( Ionomer ) 라고도 하며, 양성자만 통과 ( 양이온 교환 ) 할 수 있도록 하고, 이는 양성자 교환막 연료전지와 수전해조의 핵심 기능입니다.

PEMFC ( 고분자전해질막 연료전지 ) 가 동작하기 위하여 수소 원자에서 제거된 전자는 통과시키지 않고 수소 이온 ( 양성자 ) 을 애노드에서 캐소드로 전달하는 양성자교환막 ( PEM = Proton Exchange Membrane )  이 필요합니다. 양성자는 멤브레인/전해질막을 통과시키지만 기체는 거의 투과하지 않는 이러한 고분자막은 다양한 전기화학 응용 분야에서 고체전해질 ( 액체전해질 대비 ) 역할을 하며, 일반적으로 양성자교환막 ( PEM = Proton Exchange Membrane ) 또는 고분자전해질막 ( PEM = Polymer Electrolyte Membrane  )으로 알려져 있습니다. 이러한 멤브레인은 자동차, 백업 전원, 휴대용 전원 등 다양한 소비자 관련 연료전지 응용 분야의 핵심 부품 중 하나로 인식되어 왔습니다. 다양한 소비자 시장에 적용됨에 따라, 이 기술은 장시간 작동 및 고온 작동에도 적합한 멤브레인을 만들기 위해 끊임없이 발전하고 있습니다.

PEMFC의 연료전지 및 PEMWE ( Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolyzer )의 수전해조 응용 분야에서는 이 고분자전해질막이 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 삽입됩니다. 전기화학 반응에서 애노드에서의 산화 반응은 양성자와 전자를 생성하고, 캐소드에서의 환원 반응은 양성자와 전자를 산화제와 결합하여 물을 생성합니다. 이러한 전기화학 반응을 완료하기 위해 양성자교환막은 막을 통해 애노드에서 캐소드로 양성자를 전달하는 중요한 역할을 하며 또한 연료전지 및 전해조에서 양극과 음극 반응물을 분리하는 분리막 역할도 합니다.

 

(2) 제품 종류

[ Nafion “PEM” Series ] 나피온 양성자교환 멤브레인 시리즈

나피온™ 퍼플루오로설폰산(PFSA) 멤브레인은 PFSA/폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 공중합체를 기반으로 전기화학 전지에 널리 사용되는 이 멤브레인은 양이온 전도성 고체전해질로 기능합니다. 나피온™ 멤브레인은 다양한 등급으로 제공되며, 각기 다른 특성을 가지고 있어 사용자가 특정 응용 분야의 요구에 맞춰 멤브레인을 선택할 수 있습니다. 특징 및 장점은 고유한 특성을 가지고 있으며 다양한 응용 분야에 사용할 수 있고

SNafion™ 용액 주조 멤브레인은 나피온™ 분산액으로 제조되며 Nafion 211과 Nafion 212와 같이  일반적으로 낮은 이온 전달 저항이 중요한 응용 분야에 사용하기 위한 압출 주조 멤브레인으로 일반적으로 두께가 얇습니다.

분산 주조 멤브레인은 의도된 응용 분야에서 내구성을 발휘하도록 설계되어 높은 강도 또는 낮은 투과율/교차율이 요구되는 응용 분야에 사용되는 Nafion 115와 Nafion 117과 같은 나피온™ 압출주조 멤브레인은 일반적으로 용액 주조 멤브레인보다 두껍습니다. 또한 최대 강도와 인열 저항성을 위해 추가로 강화할 수 있습니다.

[ PFSA "D" Series Membrane ] PFSA “D” 시리즈 멤브레인 = ( Nafion 대체 멤브레인 )

이 제품은 비강화(자립형이라고도 함) PFSA 막이며, 용액 주조 공정을 통해 제조되며 일반적으로 PEMFC ( PEM 연료전지 ) , PEMWE ( PEM 수전해조 ), 바나듐 산화환원 플로전지, 직접메탄올 연료전지 ( DMFC ), 직접포름산 연료전지 ( DFAFC ), 미생물 연료전지 (MFC) 및 기타 유사한 응용 분야에도 사용할 수 있으며, 최종 사용자는 특정 응용 분야에 맞는 PFSA 멤브레인의 두께와 성능에 미치는 긍정적 또는 부정적 영향을 항상 고려해야 합니다.

본 제품은 Nafion Membrane ( 나피온 막 ) 과 가장 유사한 멤브레인으로 양성자교환 멤브레인은 화학적으로 안정화된 퍼플루오로설폰산 소재를 기반으로 하고, 산 ( H+ ) 형태 ( 양성자 형태라고도 함 ) 로 제공되며 화학적 안정화는 말단기 안정화라고도 하며, PFSA 폴리머 사슬의 말단에 있는 탄소 원자가 완전히 불소화됩니다. 화학적으로 안정화된 PFSA 막은 안정화되지 않은 PFSA 수지로 제조된 PFSA 막에 비해 불소 이온 방출량이 상당히 낮습니다. 이 PFSA 막의 작용기 ( 설폰산기 라고도 함 ) 는 화학 구조의 긴 곁사슬에 기반하며 이 폴리머는 내화학성과 내구성이 뛰어납니다.

[ PFSA ePTFE Reinforced “PEM” Series ] ePTFE 강화/보강 양성자교환 멤브레인 시리즈

화학적으로 안정화된 퍼플루오로설폰산 소재를 기반으로 하며, 기계적으로 보강된 PFSA 멤브레인의 주요 이점은 ePTFE 보강재가 팽윤 응력을 흡수하기 때문에 비보강 PFSA 멤브레인에 비해 작동 수명이 크게 향상된다는 것입니다. 기계적으로 보강된 PFSA 멤브레인의 주요 한계 중 하나는 단위 부피 또는 단위 질량당 이온 전도성 물질의 양이 적기 때문에 비보강 멤브레인에 비해 양성자 또는 이온 전도도가 낮다는 것입니다 ( ePTFE 보강재는 다공성이 높지만 질량은 존재합니다 ). 이 멤브레인의 기계적 보강은 3차원 다공성 영역을 가진 미세다공성 ePTFE를 기반으로 하며, 이 영역에 이온 전도성 PFSA가 용액 주조법을 통해 습식으로 함침되어 한쪽 면에 플라스틱 지지층을 가지고 있습니다 이 강화/보강 멤브레인 제품은 PEMWE ( PEM 수전해조 ), 직접메탄올 연료전지(DMFC), 직접개미산 연료전지 ( DFAFC ), 미생물 연료전지 ( MFC ) 및 기타 유사한 응용 분야에도 사용할 수 있으며, 최종 사용자는 특정 응용 분야에 맞는 PFSA 멤브레인의 두께와 성능에 미치는 긍정적 또는 부정적 영향을 항상 고려해야 합니다.

[ Fumasep Reinforced “CEM” Series ] Fumasep 강화/보강 양이온교환 멤브레인 시리즈

FuMA-Tech는 기능성 멤브레인 및 플랜트 기술 분야의 선도 기업이며, 다양한 전기화학 공정에 사용되는 이온교환 멤브레인을 생산하는 기업입니다. FuMA-Tech의 최신 코팅 공장은 산, 염기, 용매 및 산화에 대한 뛰어난 내성을 갖춘 다공성, 비다공성 및 기능성 멤브레인을 생산하며 구체적으로는 음이온교환 멤브레인, 양이온교환 멤브레인, 바이폴라 ( 양극 ) 교환 멤브레인 등으로 다음과 같은 다양한 분야에 사용될 수 있습니다.

*. 저온 양성자교환 멤브레인 연료전지 ( LT-PEMFC )
*. 고온 양성자교환 멤브레인 연료전지( HT-PEMFC )
*. 직접메탄올 연료전지 ( DMFC )
*. 알칼리 연료전지 ( AFC )
*. 산화환원 플로전지
*. 전기분해 및 전기투석

FuMA-Tech의 대표적인 양이온교환 멤브레인 ( CEM = Cation Exchange Membrane ) 으로 다음과 같은 제품을 소개합니다.