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전도성 고분자를 포함하는 제1 전도층;상기 제1 전도층 상에 형성되고, 복수의 제1 고분자 나노섬유 및 복수의 제2 고분자 나노섬유를 포함하는 다공성 지지부와, 상기 다공성 지지부의 기공에 형성된 전도성 고분자를 포함하는 전도부를 포함하는 복합층; 및 상기 복합층 상에 형성되고, 전도성 고분자를 포함하는 제2 전도층;을 포함하고,상기 다공성 지지부는 상기 제1 고분자 나노섬유와 상기 제2 고분자 나노섬유가 서로 교차하여 정렬된 것인 강화복합 전해질막
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제1항에 있어서,상기 다공성 지지부가 서로 이격되어 정렬된 상기 제1 고분자 나노섬유를 포함하는 제1 나노섬유층; 및상기 제1 나노섬유층 상에 형성되고, 서로 이격되어 정렬된 상기 제2 고분자 나노섬유를 포함하고, 상기 제2 고분자 나노섬유가 상기 제1 고분자 나노섬유와 교차하는 것인 제2 나노섬유층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막
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제2항에 있어서,상기 제1 고분자 나노섬유가 서로 평행하게 정렬되고, 상기 제2 고분자 나노섬유가 서로 평행하게 정렬된 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막
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제3항에 있어서,상기 제1 고분자 나노섬유가 상기 제1 나노섬유층의 일단으로부터 상기 일단과 마주하는 타단까지 연속되어 직선형으로 형성되고, 상기 제2 고분자 나노섬유가 상기 제2 나노섬유층의 일단으로부터 상기 일단과 마주하는 타단까지 연속되어 직선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막
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제4항에 있어서,상기 제1 나노섬유층의 제1 고분자 나노섬유와 상기 제2 나노섬유의 제2 고분자 나노섬유가 겹쳐져서 그리드(grid) 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막
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제2항에 있어서,상기 강화복합 전해질막이 상기 복합층을 복수로 포함하고,상기 복합층 중 어느 하나의 제2 나노섬유층 상에 상기 복합층 중 다른 하나의 제1 나노섬유층이 접하여 형성된 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막
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제1항에 있어서,상기 기공의 크기가 0
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제1항에 있어서,상기 고분자 나노섬유의 직경이 0
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제1항에 있어서,상기 강화복합 전해질막의 두께가 20 내지 60μm인 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막
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10
제1항에 있어서,상기 제1 전도층 또는 제2 전도층의 두께가 1
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제1항에 있어서,상기 제1 고분자 나노섬유 또는 제2 고분자 나노섬유가 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 테트라플루오로에틸렌 퍼플루오로알킬비닐에테르 코폴리머(tetrafluoroethylene perfluoroalkylvinylether copolymer, PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, FEP), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 코폴리머(tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, ETFE), 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 코폴리머(chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer, ECTFE), 폴리클로로트리플루오르에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 폴리(비닐 플루오라이드)(poly(vinyl fluoride), PVF)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막
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제1항에 있어서,상기 전도성 고분자가 술폰산기(SO3H), 인산기(PO4H2), 탄산기(COOH) 또는 그의 염을 사슬 내에 갖는 고분자이고,상기 고분자가 각각 독립적으로 과불소화계 고분자, 탄화수소계 고분자, 폴리페닐설폰(polyphenylsulfone), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리페닐렌 옥사이드(poly(phenylene oxide)), 폴리페닐렌 설파이드(poly(phenylene sulfide)), 폴리술폰(polysulfone), 폴리에테르케톤(polyetherketone), 폴리아릴렌 에테르 술폰(poly(arylene ether sulfone)), 폴리아릴렌 티오에테르 술폰(poly(arylene thioether sulfone)), 폴리아릴렌 에테르 케톤(poly(arylene ether ketone), 폴리아릴렌 티오에테르 케톤(poly(aryelen thioether ketone), 폴리에테르술폰, 폴리에테르-에테르케톤, 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole), 폴리옥사디아졸(polyoxadizaole), 폴리이미드(polyimide) 및 폴리포스파젠(polyphosphazene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막
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(a) 제1 고분자, 상기 제1 고분자와 다른 종류인 이종 고분자 및 용매를 포함하는 고분자 용액을 제조하는 단계;(b) 상기 고분자 용액을 전기방사하여 서로 이격되어 정렬된 제1 혼성 고분자 나노섬유를 포함하는 제1 혼성 고분자 나노섬유층을 형성하는 단계;(c) 상기 고분자 용액을 상기 제1 혼성 나노섬유의 길이 방향에 교차하는 방향으로 상기 제1 혼성 고분자 나노섬유층 상에 전기방사하여 서로 이격되어 정렬된 제2 혼성 고분자 나노섬유를 포함하고, 상기 제2 혼성 고분자 나노섬유가 상기 제1 혼성 고분자 나노섬유와 서로 교차하여 정렬된 것인 다공성 혼성 지지부를 형성하는 단계;(d) 상기 다공성 혼성 지지부를 열처리함에 의해 상기 제1 혼성 고분자 나노섬유 및 상기 제2 혼성 고분자 나노섬유로부터 각각 상기 이종 고분자와 용매를 제거하여 제1 고분자 나노섬유 및 제2 고분자 나노섬유를 포함하는 다공성 지지부를 형성하는 단계; 및(e) 상기 다공성 지지부에 전도성 고분자를 포함하는 용액을 함침하고 건조하여 강화복합 전해질막을 제조하는 단계;를 포함하는 강화복합 전해질막의 제조방법
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제13항에 있어서,상기 전기방사가 고전압기, 전도성 집전체, 시린지, 노즐 및 이중 절연블록을 포함하는 전기방사 장치에 의해 수행되고,상기 이중 절연블록이 상기 고전압기에 의해 형성된 전기장을 변형시켜 상기 제1 혼성 고분자 나노섬유 및 상기 제2 혼성 고분자 나노섬유를 각각 정렬하는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막의 제조방법
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제13항에 있어서,상기 고분자 용액이 상기 제1 고분자를 나노입자 형태로 포함하는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막의 제조방법
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제15항에 있어서,상기 나노입자의 크기가 100 내지 250nm인 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막의 제조방법
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제13항에 있어서,상기 제1 고분자가 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 테트라플루오로에틸렌 퍼플루오로알킬비닐에테르 코폴리머(tetrafluoroethylene perfluoroalkylvinylether copolymer, PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, FEP), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 코폴리머(tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, ETFE), 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 코폴리머(chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer, ECTFE), 폴리클로로트리플루오르에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 폴리(비닐 플루오라이드)(poly(vinyl fluoride), PVF)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막의 제조방법
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제13항에 있어서,상기 이종 고분자가 폴리에틸렌옥사이드(PEO, Polyethylene oxide), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate), 셀룰로오스(Cellulose), 아세테이트 부틸레이트(Acetate butyrate), 셀룰로오스 유도체, 스티렌아크릴로나이트릴(SAN, Styrene-acrylonitrile), 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile), 폴리비닐아세테이트(PVAc, Poly(vinyl acetate)), 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐알코올(PVA, Polyvinyl alcohol), 폴리아크릴릭액시드(PAA, Polyacrylic acid), 히드록시프로필셀룰로오스(HPC, Hydroxypropyl cellulose), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, Polymethylmethacrylate), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA, Polyfurfuryl alcohol), 폴리스티렌(PS, Polystyrene), 폴리스티렌 공중합체, 폴리아닐린(PANI, Polyaniline), 폴리비닐클로라이드(PVC, Polyvinylchloride), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF, Poly(vinylidene fluoride)), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 및 폴리에틸렌(PE, Polyethylene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막의 제조방법
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제13항에 있어서,상기 용매가 디메틸포름아미드(N,N- Dimethylformamide, DMF), 탈이온수(Deionized water), N,N-디메틸아세트아마이드(DMAc), N-메틸피롤리돈(NMP), 에탄올(CH3CH2OH), 메탄올(CH3OH), 프로판올(C3H7OH), 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름(CHCl3) 및 아세톤(CH3COCH3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막의 제조방법
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제13항에 있어서,상기 함침이 닥터-블레이딩(doctor-blading) 캐스팅, 디핑, 스프레이, 스핀코팅 및 프린팅 기법으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 수행되는 것을 특징으로 하는 강화복합 전해질막의 제조방법
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