| 초록 |
수전해 시스템 및 연료전지 시스템 등에서 사용되는 고분자 전해질 막(PEM)의 가장 중요한 성능 지표는 수소이온전도성인데, 수소이온은 PEM 내부에서 물로 구성된 이온 전도성 수화채널을 통하여 전달되기 때문에, 수화채널 형태는 이온 전도성에 크게 영향을 주게 된다. 비과불화탄소계인 탄화수소계 전해질막의 경우, 과불화탄소계 전해질막인 나피온에 비하여 이러한 수화채널이 약하게 형성되는 것으로 알려져 있으며 따라서 상대적으로 낮은 이온전달 성능을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 술폰화 폴리이미드(SPI)를 선택하여 다양한 온도 및 습도 조건에서 분자동역학 시뮬레이션을 수행하였다. 이때 PEM 운전시 발생하는 낮은 습도 조건을 고려하기 위하여 단계적으로 3D SPI 모델에서 물 분자를 제거하는 방법을 적용하였다. 결론적으로, SPI 모델의 수로 형태는 뚜렸한 온도 의존성은 없었지만 습도의 영향은 크게 받는 것으로 나타났다. 3D SPI 모델에서 물 분자의 수가 감소함에 따라, 수로는 크게 좁아지고 분리되어 분포하고 있는 것을 알 수 있으며, 이러한 수로 형태의 변화와 이온전도성이 유사한 경향을 나타내는 것을 보여주었다. |
