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술폰산 작용기가 포함된 다공성 고분자가 코팅된 제1 금속 전극;소수성 불소계 작용기가 증착되고, 롤 공정에 의해 기공이 형성된 제2 금속 전극을 포함하고,상기 제1 금속 전극 및 상기 제2 금속 전극 사이에서의 극성 용매와의 비대칭적인 접촉에 의한 정전기적 전위차를 통해 지속적인 전기 에너지가 생성되는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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제1항에 있어서,상기 제2 금속 전극은 기상 증착을 통해 소수성 표면으로 성질이 변화되는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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제2항에 있어서,상기 제2 금속 전극에 기상 증착을 통해 소수성 표면으로 성질을 변화시키기 위해 사용되는 작용기는 -CF3 말단기, -CH2 말단기를 갖는 물질로서, Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane, Trichloro(1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodecyl)silane, 1H,1H,2H,2H-perfluorododecyltrichlorosilane 무극성 작용기가 포함된 방수 코팅 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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제1항에 있어서, 상기 롤 공정은 니들이 형성된 롤러를 통해 상기 제2 금속 전극에 기공을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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제1항에 있어서, 상기 다공성 고분자는 나노입자 형태, 3차원 구조의 네트워크형 고분자, 용매 하 중합반응에 의해 합성되는 유기 재료 및 극성 용매와의 접촉에 있어서 녹지 않으며 강한 내구도를 보이는 고분자 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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제1항에 있어서,상기 다공성 고분자는 술폰산(-SO3H) 작용기를 가지며 메조포러스(Mesoporous) 구조를 가지고 800 m2/g ~ 5000 m2/g에 해당하는 BET 표면 영역(Surface Area)을 가지는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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제1항에 있어서,상기 극성 용매는 이온을 포함하는 극성 양성자성 용매로서, (1) 폼산(formic acid), n-부탄올(n-butanol), 아이소프로판올(isopropanol), n-프로판올(n-propanol), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol) 및 물(water) 중에서 선택된 극성 양성자성 용매에 이온이 용해된 합성 용액을 포함하거나 또는 (2) 바닷물 및 땀 중 적어도 하나의 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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제1항에 있어서,상기 제1 금속 전극상에 상기 제2 금속 전극이 적재되어 결합되는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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제1항에 있어서,상기 다공성 고분자는 바 코팅 공정을 이용해 상기 제1 금속 전극의 표면에 코팅되고,상기 제1 금속 전극에 적재되는 다공성 고분자의 양을 통해 전기 에너지의 전압 및 전류가 조절되는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 에너지 생성 장치 다수 개가 적층되거나 또는 병렬이나 직렬로 연결되어, 생성되는 전기 에너지의 양, 전압 및 전력 밀도 중 적어도 하나가 조절되는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치
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에너지 생성 장치의 제조방법에 있어서,(a) 술폰산 작용기를 포함하는 다공성 고분자를 합성하는 단계;(b) 제1 금속 전극에 다공성 고분자를 코팅하는 단계;(c) 제2 금속 전극에 소수성 불소계 작용기를 증착하는 단계;(d) 소수성 불소계 작용기가 증착된 제2 금속 전극에 니들형 롤러를 이용하여 기공을 형성하는 단계; 및(e) 상기 다공성 고분자가 코팅된 제1 금속 전극상에 상기 기공이 형성된 제2 금속 전극을 결합하여 다공성 고분자 물질 기반의 에너지 생성 장치를 제조하는 단계를 포함하는 에너지 생성 장치의 제조방법
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제11항에 있어서,상기 소수성 불소계 작용기가 증착된 제2 금속 전극과 극성 용매와의 접촉은 상기 소수성 불소계 작용기가 증착된 제2 금속 전극의 표면에 전기 이중층을 형성시키고,상기 제2 금속 전극에서 극성 용매가 접촉된 영역과 극성 용매가 접촉되지 않은 영역 사이에 전위차가 유도되어 전압이 발생되고,상기 제1 금속 전극 및 상기 제2 금속 전극을 통해 이동하는 전자에 의해 전류가 발생되어 지속적인 전기 에너지가 생성되는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치의 제조방법
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제11항에 있어서,상기 (a) 단계는,질소 가스 분위기에서 1,3,5-Triphenylbenzene과 1,3,5-Tris(bromomethyl)benzene을 1:1의 비로 다이크롤로메테인(Dichloromethane)에 녹인 후 염화알루미늄(Aluminium chloride)을 추가하여 6시간 이상 반응시켜 침전물을 획득하는 단계;상기 획득한 침전물을 산 처리 후 물과 에탄올로 씻어내고, 건조하여 최종적으로 다공성 고분자를 획득하는 단계; 및상기 획득한 다공성 고분자를 다이크롤로메테인에 분산시킨 후 크로로설폰산(Chlorosulfonic acid)을 추가하여 상온에서 6시간 이상 반응시키고 물과 에탄올을 이용해 씻어낸 후, 최종적으로 술폰산이 결합된 다공성 고분자를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치의 제조방법
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제11항에 있어서,상기 (b) 단계는,바 코팅 공정을 이용해 상기 다공성 고분자를 제1 금속 전극에 코팅하고,상기 바 코팅에 사용되는 바의 높이 및 고분자의 양을 조절하여 생성되는 전류, 전압, 및 전기 에너지의 양이 조절되는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치의 제조방법
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제11항에 있어서,상기 (c) 단계는,상기 제2 금속 전극에 기상 증착을 통해 소수성 불소계 작용기를 증착하여 상기 제2 금속 전극의 표현의 성질을 소수성으로 변화시키고,상기 소수성 불소계 작용기는 -CF3 말단기 및 -CH2 말단기 중 적어도 하나를 갖는 물질로서 Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane, Trichloro(1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodecyl)silane, 1H,1H,2H,2H-perfluorododecyltrichlorosilane 무극성 작용기가 포함된 방수 코팅 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치의 제조방법
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제11항에 있어서,상기 (d) 단계는,상기 제2 금속 전극을 평평하게 위치시키고 50 μm ~ 300 μm의 균일한 니들을 포함하는 마이크로 롤러를 이용하여 상기 제2 금속 전극에 기공을 부여하는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치의 제조방법
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제11항에 있어서,상기 (e) 단계는,상기 제1 금속 전극과 상기 제2 금속 전극을 상기 다공성 고분자를 사이에 두고 전극 간의 직접적인 접촉이 없도록 결착시키는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치의 제조방법
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제11항에 있어서,상기 소수성 불소계 작용기가 증착된 제2 금속 전극과 극성 용매와의 접촉은 상기 소수성 불소계 작용기가 증착된 제2 금속 전극의 표면에 전기 이중층을 형성시키고,상기 극성 용매는 극성 분자 및 이온을 함유한 용매를 포함하고,상기 극성 용매가 함유하는 극성 분자 및 이온이 상기 소수성 불소계 작용기가 결합된 제2 금속 전극의 표면에 비대칭적으로 흡착되어 극성 용매가 흡착된 제1 영역에 전기 이중층이 형성되고, 상기 제1 영역과 극성 용매가 흡착되지 않은 제2 영역간의 정전기적 전위차를 통해 지속적인 전기 에너지가 생성되는 것을 특징으로 하는 에너지 생성 장치의 제조방법
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