연료전지용 복합 전해질막, 그 제조방법 및 이를 채용한 연료전지 document_id 1020110057974

[청구항 3] 제1항에 있어서,상기 코아 전해질막의 두께 변화율이,105 내지인연료전지용 복합 전해질막. [청구항 4] 제1항에 있어서,상기 제1전해질막의 인산계 물질 함유율이,400 내지인연료전지용 복합 전해질막. [청구항 6] 제1항에 있어서,상기 코아 전해질막의 연신강도와 상기 제1전해질막의 연신강도 차이가, 4 내지인연료전지용 복합 전해질막. [청구항 7] 제1항에 있어서,상기 인산계 물질 함유 관능기를 갖는 화합물이,하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 조성물의 중합 반응 생성물인 중합체인 연료전지용 복합 전해질막.[화학식 1]상기 화학식 1중, r1, r2, r3 및 r4는, 서로 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 c1-c20 알킬기, 치환 또는 비치환된 c1-c20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 c2-c20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 c2-c20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 c6-c20 아릴기, 치환 또는 비치환된 c6-c20 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 c4-c20 탄소고리기, 치환 또는 비치환된 c4-c20 탄소고리옥시기, 치환 또는 비치환된 c2-c20 헤테로고리기, 할로겐 원자, 하이드록시기, 또는 시아노기이고, r5는 치환된 또는 비치환된 c1-c20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 c1-c20 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 c6-c20 아릴기, 치환된 또는 비치환된 c6-c20 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 c7-c20 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 c4-c20 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 c4-c20 탄소고리알킬기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로고리기, 또는 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로고리알킬기이고,[화학식 2]상기 화학식 2중 r5'는 치환된 또는 비치환된 c1-c20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 c1-c20 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 c6-c20 아릴기, 치환된 또는 비치환된 c6-c20 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 c7-c20 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 c4-c20 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 c4-c20 탄소고리알킬기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로고리기, 또는 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로고리알킬기이고, r6은 치환 또는 비치환된 c1-c20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 c2-c20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 c2-c20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 c6-c20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴렌기, -c(=o)-, -so2-로 이루어진 군으로부터 선택되고,[화학식 3]상기 화학식 3중, a, b, c, d, e는 모두 탄소이거나 또는 a, b, c, d, e중에서 선택된 하나 또는 둘은 질소(n)이고, 그 나머지는 탄소(c)이고,r7 및 r8는 서로 연결되어 고리를 형성하며, 상기 고리가 c6-c10 사이클로알킬기, c3-c10 헤테로아릴기, 융합된 c3-c10 헤테로아릴기, c3-c10 헤테로고리기 또는 융합된 c3-c10 헤테로고리기이고,[화학식 4]상기 화학식 4중, r20, r21 및 r22중에서 선택된 인접된 2개 이상의 그룹은 서로 연결되어 하기 화학식 4a로 표시되는 그룹이고, 상기 r20, r21 및 r22중에서 선택되지 않은 나머지 그룹은 수소, c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기, 할로겐화된 c6-c20 아릴기, 할로겐화된 c6-c20 아릴옥시기, c1-c20 헤테로아릴기, c1-c20 헤테로아릴옥시기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴옥시기, c4-c20 탄소고리기, 할로겐화된 c4-c20 탄소고리기, c1-c20 헤테로고리기, 또는 할로겐화된 c1-c20 헤테로고리기이고,r23, r24 및 r25중에서 선택된 인접된 2개 이상의 그룹은 서로 연결되어 하기 화학식 2a로 표시되는 그룹이고, 상기 r23, r24 및 r25중에서 선택되지 않은 나머지 그룹은 c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기, 할로겐화된 c6-c20 아릴기, 할로겐화된 c6-c20 아릴옥시기, c1-c20 헤테로아릴기, c1-c20 헤테로아릴옥시기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴옥시기, c4-c20 탄소고리기, 할로겐화된 c4-c20 탄소고리기, c1-c20 헤테로고리기, 또는 할로겐화된 c1-c20 헤테로고리기이고 [화학식 4a]상기 화학식 4a중 r1′은 치환된 또는 비치환된 c1-c20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 c1-c20 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 c6-c20 아릴기, 치환된 또는 비치환된 c6-c20 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 c7-c20 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 c4-c20 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 c4-c20 탄소고리알킬기, 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로고리기, 또는 치환된 또는 비치환된 c2-c20 헤테로고리알킬기이고,*는 화학식 4의 r20, r21 및 r22중에서 선택된 인접된 2개 이상의 그룹과 r23, r24 및 r25중에서 선택된 인접된 2개 이상의 그룹각각 연결되는위치를 표시한다. [청구항 8] 제7항에 있어서,상기 조성물에,폴리아졸계 물질, 폴리이미드 및 폴리옥사졸로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 가교성 화합물더 포함되는연료전지용 복합 전해질막. [청구항 9] 제8항에 있어서,상기 가교성 화합물의 함량은, 상기 하기 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물중에서 선택된 하나 이상 100 중량부를 기준으로 하여5내지210중량부인것을특징으로 하는연료전지용 복합 전해질막. [청구항 10] 제1항에 있어서,상기 코아 전해질막이, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 조성물의 중합 반응 생성물인 중합체를 포함하는 제2전해질막을 포함하는 연료전지용 복합 전해질막.[화학식 5]상기 화학식 5중, a′은 치환된 또는 비치환된 c1-c20 헤테로고리기, 치환된 또는 비치환된 c4-c20 사이클로알킬기, 또는 치환된 또는 비치환된 c1-c20 알킬기이고,r9 내지 r16은 서로 독립적으로 수소, c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기, c1-c20 헤테로아릴기, c1-c20 헤테로아릴옥시기, c4-c20 사이클로알킬기, c1-c20 헤테로고리기, 할로겐 원자, 시아노기, 또는 하이드록시기이고, [화학식 6]상기 화학식 6중, r17 및 r18는 서로 독립적으로 c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기 또는 하기 화학식 6a로 표시되는 그룹이고,[화학식 6a]상기 화학식 6 및 6a중, r19 및 r19′은 서로 독립적으로 수소, c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기, 할로겐화된 c6-c20 아릴기, 할로겐화된 c6-c20 아릴옥시기, c1-c20 헤테로아릴기, c1-c20 헤테로아릴옥시기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴옥시기, c4-c20 사이클로알킬기, 할로겐화된 c4-c20 사이클로알킬기, c1-c20 헤테로고리기, 또는 할로겐화된c1-c20 헤테로고리기이다. [청구항 11] 제10항에 있어서,상기 조성물에 폴리아졸계 물질, 폴리이미드 및 폴리옥사졸로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 가교성 화합물더 포함되는연료전지용 복합 전해질막. [청구항 12] 제10항에 있어서,상기 가교성 화합물의 함량은, 상기 화학식 5 및 6으로 표시되는 화합물중에서 선택된 하나 이상 100 중량부를 기준으로 하여5내지210중량부인것을특징으로 하는연료전지용 복합 전해질막. [청구항 14] 제1항에 있어서,상기 제1전해질막이,하기 화학식 8로 표시되는 화합물과 폴리벤즈이미다졸의 중합 반응 생성물인 중합체포함하는복합 전해질막.[화학식 8] [청구항 15] 제10항에 있어서,상기 제2전해질막이,하기 화학식 171로 표시되는 화합물과 폴리벤즈이미다졸을 포함하는 조성물의 중합 반응 생성물인 중합체포함하는연료전지용 복합 전해질막.[화학식 171] [청구항 16] 제10항에 있어서,상기 복합전해질막이,제1전해질막, 제2전해질막 및 제1전해질막이 순차적으로 적층된 3층 구조갖는연료전지용 복합 전해질막. [청구항 19] 제17항에 있어서,상기 코아 전해질막을 형성하는 단계가,하기 화학식 5로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물중에서 선택된 하나 이상 및 제2용매를 포함하는 조성물을 코팅 및 열처리하여 실시되는 연료전지용 복합 전해질막의 제조방법.[화학식 5]상기 화학식 5중, a′은 치환된 또는 비치환된 c1-c20 헤테로고리기, 치환된 또는 비치환된 c4-c20 사이클로알킬기, 또는 치환된 또는 비치환된 c1-c20 알킬기이고,r9 내지 r16은 서로 독립적으로 수소, c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기, c1-c20 헤테로아릴기, c1-c20 헤테로아릴옥시기, c4-c20 사이클로알킬기, c1-c20 헤테로고리기, 할로겐 원자, 시아노기, 또는 하이드록시기이고, [화학식 6]상기 화학식 6중, r17 및 r18는 서로 독립적으로 c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기 또는 하기 화학식 6a로 표시되는 그룹이고,[화학식 6a]상기 화학식 6 및 6a중, r19 및 r19′은 서로 독립적으로 수소, c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기, 할로겐화된 c6-c20 아릴기, 할로겐화된 c6-c20 아릴옥시기, c1-c20 헤테로아릴기, c1-c20 헤테로아릴옥시기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴옥시기, c4-c20 사이클로알킬기, 할로겐화된 c4-c20 사이클로알킬기, c1-c20 헤테로고리기, 또는 할로겐화된c1-c20 헤테로고리기이다. [청구항 23] 제21항에 있어서,상기 코아 전해질막이, 기재상에 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물중에서 선택된 하나 이상 및 제2용매를 포함하는 조성물을 코팅 및 열처리하여 제2전해질막을 형성하는 단계; 및상기 기재로부터 제2전해질막을 분리해내는 단계를 포함하여 제조되는 연료전지용 복합 전해질막의 제조방법.[화학식 5]상기 화학식 5중, a′은 치환된 또는 비치환된 c1-c20 헤테로고리기, 치환된 또는 비치환된 c4-c20 사이클로알킬기, 또는 치환된 또는 비치환된 c1-c20 알킬기이고,r9 내지 r16은 서로 독립적으로 수소, c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기, c1-c20 헤테로아릴기, c1-c20 헤테로아릴옥시기, c4-c20 사이클로알킬기, c1-c20 헤테로고리기, 할로겐 원자, 시아노기, 또는 하이드록시기이고, [화학식 6]상기 화학식 6중, r17 및 r18는 서로 독립적으로 c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기 또는 하기 화학식 6a로 표시되는 그룹이고,[화학식 6a]상기 화학식 6 및 6a중, r19 및 r19'은 서로 독립적으로 수소, c1-c20 알킬기, c1-c20 알콕시기, c6-c20 아릴기, c6-c20 아릴옥시기, 할로겐화된 c6-c20 아릴기, 할로겐화된 c6-c20 아릴옥시기, c1-c20 헤테로아릴기, c1-c20 헤테로아릴옥시기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴기, 할로겐화된 c1-c20 헤테로아릴옥시기, c4-c20 사이클로알킬기, 할로겐화된 c4-c20 사이클로알킬기, c1-c20 헤테로고리기, 또는 할로겐화된c1-c20 헤테로고리기이다.