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하기 화학식 1로 표시되는 음이온 전도성 고분자를 포함하는 음이온의 선택적인 이동을 위한 음이온 이온전도체:[화학식 1]상기 식에서, A는 단일결합 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 또는 -(SO2)-이거나 또는 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이며, 이때 R25는 알킬기이고;B는 단일결합 또는 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이며, 이때 R25는 알킬기이고;Z는 음이온 교환성 작용기, 양쪽성 이온 교환성 작용기 또는 이의 조합이고;W는 수소이고;a 및 b는 각각 1 내지 10에 속하는 정수이고;c는 1 내지 5에 속하는 정수이고;l은 1 내지 10,000에 속하는 정수이고;D는 단일결합이거나, 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이거나(이때 R25는 알킬기임), 또는 이며, 이때 G는 단일결합 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 또는 -(SO2)-이고, J는 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이며, 이때 R25는 알킬기이고;Ar'은 비치환, 또는 할로겐원자(-X), 알킬기, 하나 이상의 할로겐으로 치환된 알킬기, 알릴기, 시안기, 아릴기, 선택적으로 그 쇄에 하나 이상의 산소, 질소 또는 황 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O-퍼플루오로아릴기로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 아릴기이거나; 또는 이며, 이때 P는 단일결합 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 또는 -(SO2)-이고;Ar"은 비치환, 또는 할로겐원자(-X), 알킬기, 하나 이상의 할로겐으로 치환된 알킬기, 알릴기, 시안기, 아릴기, 선택적으로 그 쇄에 하나 이상의 산소, 질소 또는 황 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O-퍼플루오로아릴기로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 아릴기이거나; 또는 이며, 이때 P'는 단일결합 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 또는 -(SO2)-이고;이때 P와 P'는 서로 같거나 상이하고;E는 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이며, 이때 R25는 알킬기이고;R1 내지 R24는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 하나 이상의 할로겐으로 치환된 알킬기, 알릴기, 시안기, 아릴기, 선택적으로 그 쇄에 하나 이상의 산소, 질소 또는 황 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 또는 -O-퍼플루오로아릴기이고;q는 0 또는 1의 정수이고;p는 1 내지 1000의 정수이고;n은 1 내지 10,000에 속하는 정수이고;X 및 X'는 각각 독립적으로 할로겐원자이다
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제1항에 있어서, 상기 음이온 교환성 작용기는 -NH3T, -NR'H2T, -NR'2HT, -NR'3T, -PR'3T 또는 -SR'2T 또는 -C5H5NHT이고(R'는 알킬 또는 아릴이고, T는 히드록사이드 음이온, 비카보네이트 음이온, 클로라이드 음이온 또는 설페이트 음이온임), 양쪽성 이온 교환성 작용기는 베타인 또는 술포베타인 인 것이 특징인 음이온 이온전도체
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제1항에 있어서, 상기 음이온 전도성 고분자에서 E가 -O-이고; p가 1 내지 50의 정수인 것이 특징인 음이온 이온전도체
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제1항에 있어서, 상기 음이온 전도성 고분자는 블록 공중합체인 것이 특징인 음이온 이온전도체
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제1항에 있어서, 상기 음이온 전도성 고분자는 10,000 내지 1,000,000의 수평균 분자량(Mn; number-average molecular weight) 또는 10,000 내지 10,000,000의 중량평균 분자량(Mw; weight-average molecular weight)을 갖는 것이 특징인 음이온 이온전도체
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6
제1항에 있어서, 상기 음이온 전도성 고분자를 포함하는 수지 조성물로 형성된 성형체인 것이 특징인 음이온 이온전도체
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제6항에 있어서, 상기 성형체는 전해질막인 것이 특징인 음이온 이온전도체
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8
제7항에 있어서, 상기 전해질막은 산화흐름전지용 전해질막, 연료전지용 전해질막, 수전해용 전해질막, 전기투석용 전해질막 또는 역전기투석용 전해질막인 것이 특징인 음이온 이온전도체
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제8항에 있어서, 상기 연료전지용 전해질막은 고체알칼라인연료전지(solid alkaline fuel cell) 또는 직접붕소수소화물연료전지(direct borohydride fuel cell)에 적용되는 것이 특징인 음이온 이온전도체
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제1항에 있어서, 상기 음이온 전도성 고분자가 바인더로서 포함된 연료전지용 전극인 것이 특징인 음이온 이온전도체
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제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 음이온 이온전도체의 제조방법에 있어서, 하기 화학식 2로 표시되는 친수성 단량체를 준비하는 제1단계;하기 화학식 3으로 표시되는 소수성 단량체를 준비하는 제2단계;상기 친수성 단량체 및 소수성 단량체를 혼합하여 콜론 커플링 반응에 의해 블록공중합체를 형성하는 제3단계;상기 블록공중합체를 할로메틸화시키는 제4단계; 상기 할로메틸화 블록공중합체를 소정의 형태로 성형하는 제5단계; 및상기 성형된 할로메틸화 블록공중합체의 할로겐 작용기를 음이온 교환성 작용기, 양쪽성 이온 교환성 작용기 또는 이의 조합으로 일부 또는 전부 치환시키는 제6단계를 포함하는 제조방법:[화학식 2][화학식 3]상기 식에서, A, B, W, a, b, D, Ar', Ar", E, R1 내지 R4, q, p, X 및 X'는 상기 제1항에서 정의된 바와 같다
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제11항에 있어서, 상기 제3단계는 환원되는 금속과 촉매하에 수행되는 것이 특징인 제조방법
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제11항에 있어서, 상기 제4단계는 상기 제3단계에서 얻어진 블록공중합체를 할로메틸메틸 에테르와 반응시켜 수행되는 것이 특징인 제조방법
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14
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 음이온 이온전도체를 포함하는 전해질막
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제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 음이온 이온전도체를 전해질막 또는 전극에 포함하는 연료전지
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제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 음이온 이온전도체를 전해질막에 포함하는 산화흐름전지
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제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 음이온 이온전도체를 전해질막에 포함하는 수처리 장치
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하기 화학식 1로 표시되는 음이온 전도성 고분자:[화학식 1]상기 식에서, A는 단일결합 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 또는 -(SO2)-이거나 또는 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이며, 이때 R25는 알킬기이고;B는 단일결합 또는 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이며, 이때 R25는 알킬기이고;Z는 음이온 교환성 작용기, 양쪽성 이온 교환성 작용기 또는 이의 조합이고;W는 수소이고;a 및 b는 각각 1 내지 10에 속하는 정수이고;c는 1 내지 5에 속하는 정수이고;l은 1 내지 10,000에 속하는 정수이고;D는 단일결합이거나, 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이거나(이때 R25는 알킬기임), 또는 이며, 이때 G는 단일결합 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 또는 -(SO2)-이고, J는 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이며, 이때 R25는 알킬기이고;Ar'은 비치환, 또는 할로겐원자(-X), 알킬기, 하나 이상의 할로겐으로 치환된 알킬기, 알릴기, 시안기, 아릴기, 선택적으로 그 쇄에 하나 이상의 산소, 질소 또는 황 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O-퍼플루오로아릴기로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 아릴기이거나; 또는 이며, 이때 P는 단일결합 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 또는 -(SO2)-이고;Ar"은 비치환, 또는 할로겐원자(-X), 알킬기, 하나 이상의 할로겐으로 치환된 알킬기, 알릴기, 시안기, 아릴기, 선택적으로 그 쇄에 하나 이상의 산소, 질소 또는 황 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 및 -O-퍼플루오로아릴기로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된 아릴기이거나; 또는 이며, 이때 P'는 단일결합 또는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -CF2-, -(C(CF3)2)- 또는 -(SO2)-이고;이때 P와 P'는 서로 같거나 상이하고;E는 전자주게기로서 -O-, -S-, -NH- 또는 -NR25-이며, 이때 R25는 알킬기이고;R1 내지 R24는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 하나 이상의 할로겐으로 치환된 알킬기, 알릴기, 시안기, 아릴기, 선택적으로 그 쇄에 하나 이상의 산소, 질소 또는 황 원자를 포함하는 퍼플루오로알킬아릴기, 퍼플루오로아릴기 또는 -O-퍼플루오로아릴기이고;q는 0 또는 1의 정수이고;p는 1 내지 1000의 정수이고;n은 1 내지 10,000에 속하는 정수이고;X 및 X'는 각각 독립적으로 할로겐원자이다
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제18항의 음이온 전도성 고분자를 포함하는 전극용 바인더 조성물
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