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KR101181657B1 - 막-전극-급전체 접합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

막-전극-급전체 접합체 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101181657B1
KR101181657B1 KR1020090104396A KR20090104396A KR101181657B1 KR 101181657 B1 KR101181657 B1 KR 101181657B1 KR 1020090104396 A KR1020090104396 A KR 1020090104396A KR 20090104396 A KR20090104396 A KR 20090104396A KR 101181657 B1 KR101181657 B1 KR 101181657B1
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이태임
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김은수
류택형
최윤기
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문상봉
(주)엘켐텍
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Abstract

본 발명은 일체화된 막-전극-전류 분배판 접합체 및 이의 제조방법을 개시하며, 본 발명의 일체화된 막-전극-전류 분배판 접합체를 통하여 전기화학 셀 내 구성요소들 사이에 접촉 저항이 최소화되어 출력 성능이 향상되고, 국부적 전류 집중으로 인한 분극 현상, 막과 촉매 전극의 불활성화 막의 국부적 파손, 전기화학 셀의 내구성 저하 등의 문제점이 개선될 뿐만 아니라, 전기화학 셀의 구성요소 등의 정밀성과 평생성을 제공하기 위한 높은 가공비용을 감소시킬 수 있다.

Description

막-전극-급전체 접합체 및 이의 제조방법{Membrane-electrode-current distributor assembly and its preparation method}
본 발명은 물을 전기분해하는 전기분해 셀 또는 수소를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지와 같은 전기화학 셀의 구성요소인 막, 전극촉매 및 급전체를 일체화한 막-전극-급전체-접합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전기화학 셀이란 일종의 에너지 변환 장치로서, 예를 들면 물과 같은 반응물을 이용하여 산소나 수소 가스를 만드는 전기분해 셀과 산소와 수소 연료를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지로 구분할 수 있다.
도 1은 물을 전기화학적으로 분해하여 수소가스와 산소가스를 생산하는 전형적인 전기분해 셀(100)의 구조도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 물(H20)이 양극촉매(104)(산소극)로 공급되면 전기화학 반응에의해 산소가스(O2)와 전자(e-) 그리고 수소이온(H+)(프로톤)으로 분해된다. 이 때, 물(H20)의 일부분은 산소가스(O2)와 함께 전기분해 셀(100)의 생성물 배출구(126)를 통해 외부로 유출된다. 그리고 분해 된 수소이온(H+)은 이온 교환막(102)을 통과하여 음극촉매(106)(수소극)으로 이동하여, 양극촉매(104)와 음극촉매(106) 사이에 연결된 외부회로(도시하지 않음)를 따라 이동한 전자(e-)와 반응하여 수소가스(H2)가 된다. 그리고 수소가스(H2) 및 수소이온(H+)과 동반하여 이온 교환막(102)을 통과한 물(H20)은 전기분해 셀(100)의 생성물 배출구(124)를 통해 외부로 유출된다. 이 때, 양극촉매(104)와 음극촉매(106)에서 각각 일어나는 전기화학적 반응을 표현하면 반응식 1, 2와 같다.
2H2O → 4H+ + 4e- + O2 (양극)
4H+ + 4e- → 2H2 (음극)
이와 반대로 연료전지는 상기 물의 전기분해 반응 즉, 전기분해의 경우와 반대 메커니즘으로 반응이 일어난다. 즉, 연료전지에서는 수소, 메탄올(methanol) 또는 다른 수소 연료원과 산소가 반응하여 전기를 생산한다. 이 때, 연료전지에서 일어나는 일반적인 반응을 표현하면 반응식 3, 4와 같다.
2H2 → 4H+ + 4e- (양극)
4H+ + 4e- + O2 → 2H2O (음극)
전기분해셀(100)이 물을 전기분해하는 전기분해 셀로 이용된다면 약 0.05-4.3 A/cm2의 전류밀도에서 약 1.48-3.0 volts의 전압을 인가하고, 전기분해셀(100)을 연료전지로 이용된다면 약 0.0001-1.0 A/cm2의 전류밀도와 약 0.4-1.1 volts의 전압을 얻을 수 있다.
여기서 이온 교환막(102)의 양 측면에 양극촉매(104)와 음극촉매(106))가 물리 화학적으로 형성된 것을 막-전극 접합체(101, Membrane Electrode Assembly, 이하 'MEA'라 칭함)라고 한다.
단위 전기분해 셀(100)은 MEA(101), 전자 이동과 반응물 및 생성물의 공급과 배출의 기능을 가지는 분리판(separator, 112,114)과 제1, 제2 전류 분배판(current distributor, 108,110), 그리고 실링목적의 가스켓(120)으로 구성된다. 상기 MEA(101) 및 분리판(112,114)의 상부와 하부에는 반응물의 공급을 위한 공급로(122)과 생성물의 배출을 위한 배출로(124,126)이 있다.
제1, 제2 전류 분배판(108,110)은 전극촉매(104, 106)와 분리판(112,114) 사이에 위치하며, 크기는 전극촉매(104, 106)와 동일하다. 제1, 제2 전류 공급판(108,110)은 전해질(예를 들면, 물)을 MEA(101)에 균등하게 공급하고, 전극촉매(104, 106)에서 발생한 생성물(수소와 산소)을 분리판(112,114)의 유로(116,118) 로 이동하게 하는 기능을 가진다. 따라서, 제1, 제2 전류 공급판(108,110)의 구조는 다공체의 구조를 가지는 것이 바람직하다.
분리판(112,114)에는 단위 전기화학 셀 사이의 분리 기능을 가지며, 또한 반응물 및 생성물의 유체의 유동을 돕는 유로(flow field)(116, 118)를 가진다. 분리판(112)의 유동통로(116)에 반응물(예를 들면, 물)이 공급되면, 이와 접촉하는 MEA(101)의 전극촉매(104)측은 양극(산화 전극, Anode)이 되며, 타측 분리판(114)의 유동통로(118)에는 생성물(예를 들면, 수소)과 양극측에서 이동한 물이 함께 포함되어 유동하고, 이와 접촉하는 MEA(101)의 전극촉매(106)은 음극(환원 전극, Cathode)이 된다.
전기분해 셀(100)의 전해 면적 또는 활성 면적은 경제적 관점에서 최소한 0.1 m2, 그 이상을 필요로 하며, 원하는 생성물의 양을 얻기 위해서는 단위 전기분해셀을 적층하여 조립한다. 전기분해셀(100)은 활성 면적(전극촉매의 영역)에서 전기분해셀(100)의 구성 요소의 접촉은 전기분해 셀의 활성 면적 부분 외부의 비활성 부분, 즉 볼트 구명(도시되어 있지 않음) 또는 유체 매니폴드(122, 124, 126)으로 타이로드, 필터프레스, 기계적 잭 등에 의해 압착된다.
그러나 이 방법은 활성면적 부분에서 전기분해셀 구성 요소사이의 평면성과 평행성을 유지하는 데는 다음과 같은 결점과 제약을 가지고 있다. 첫째로 구성요소 간의 활성 면적에 대한 접촉면의 균일성이 결여되면 접촉면의 압력이 큰 다수의 지점에서 전류의 집중이 발생하여 분극 형상, 막과 촉매 전극의 불활성화, 막의 국부 적 파손이 일어나 전기분해 셀 구성요소의 내구성을 급격히 떨어트리는 원인이 된다.
둘째로, 전해조 구성요소들(예를 들면, 분리판)에 정밀한 평면성과 평행성을 제공하기 위해서는 정밀하고 코스트가 높은 기계 가공을 필요로 하며, 정밀도가 상승하면 제조원가가 급격히 상승하는 문제가 발생한다.
본 발명은 전기분해셀내 서로 물리적으로 분리되어 있는 구성들 사이의 접촉 저항을 최소화하는 방안을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 전기분해 셀 구성요소들(예를 들면, 분리판)의 정밀한 평면성과 평행성을 제공하기 위해서는 정밀하고 코스트가 높은 기계 가공이 필요하지 않아 전기분해 셀의 제작 비용을 저감을 할 수 있는 방안을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 분리되어 있는 MEA와 전류분배판을 일체화한 것을 특징으로 한다. 더욱 상세하게는 다공성의 제 1 보강막, 그리고 제 1 보강막의 공극에 침투된 이온교환이 가능한 제 2 보강막의 구조를 가지며, 또한 전류 분배판은 제 1 보강막을 두고 그 양측 사이에 위치하며, 전극촉매는 급전체와 제 2 이온교환막에 물리적 또는 화학적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (i) 다공성 보강막, (ii) 상기 다공성 보강막 에 함침된 이온 교환막, (iii) 상기 다공성 보강막의 양 측에 위치하는 제1, 제2 전류 분배판, 및 (iv) 상기 이온 교환막의 양 측에 위치하는 제1, 제2 전극을 포함하고; 상기 이온 교환막은 상기 다공성 보강막의 내부뿐만 아니라 양 측 표면에까지 위치하여 상기 다공성 보강막, 이온 교환막, 제1, 제2 전류 분배판, 제1, 제2 전극을 모두 일체화시켜 주는 것을 특징으로 하는 막-전극-전류 분배판 접합체이 개시된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 다공성 보강막의 제1 측에 제1 전류 분배판을 위치시키는 단계, (b) 상기 다공성 보강막의 제2 측에 제2 전류 분배판을 위치시키는 단계, (c) 상기 다공성 보강막의 제1 측에 상기 보강막 내부와 제1 전류 분배판의 내부의 적어도 일부를 채울 수 있도록 이온 교환 수지를 함침시키는 단계, (d) 상기 다공성 보강막의 제2 측에 상기 보강막 내부와 제2 전류 분배판의 내부의 적어도 일부를 채울 수 있도록 이온 교환 수지를 함침시키는 단계, (e) 상기 이온 교환막에 제1, 제2 전극을 접합시키는 단계를 포함하는 막-전극-전류 분배판 접합체 제조방법이 개시된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른 막-전극-전류 분배판 접합체를 포함하는 전기분해 셀 또는 연료전지와 같은 전기화학 셀이 개시된다.
일 구현예에 따르면, 상기 다공성 보강막은 폴리설폰, 폴리이미드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 나일론, 초고분자량 폴리에틸렌, 불소수지, PEEK, PBT, 페놀수지, ABS, PPS, 폴리아크리로니트릴 중에서 선택된 고분자 재료 및 알루미나, 실리카, 이산화지루코늄, 이산화티타늄, 이산화아염, 산화철(Fe2O3), 산화루테늄(RuO2), 산화세슘(CeO2), 제올라이트 중에서 선택된 무기 재료 중에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 보강막의 두께는 1-50 ㎛이고, 기공율은 40-90%인 것이 바람직하다.
다른 구현예에 따르면, 상기 이온 교환막은 설폰닉(sulfonic), 카복실릭(carboxylic) 및 포스포릭(phosphoric)계 중에서 선택된 산성 그룹(acidic groups)을 포함하는 탄화수소(hydrocarbon)계 재질 또는 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자일 수 있다. 또한, 상기 이온 교환막은 상기 보강막보다 5-500 ㎛ 더 두꺼워서 상기 보강막 내부뿐만 아니라 보강막의 양 측 표면까지 위치하고 전류 분배판의 적어도 일부를 채울 수 있을 정도의 두께를 지니는 것이 바람직하다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1, 제2 전류 분배판은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 금속 파이버 소결판, 금속 다공성 소결판, 금속 메쉬, 및 이들을 적층한 스크린 팩 중에서 선택되며; 상기 금속은 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 하스텔로이, 주석 및 이들의 합금 중에서 선택될 수 있다. 또한 상기 전류 분배판은 40-80%의 기공율을 가지는 것이 바람직하다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1, 제2 전극은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 백금, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐, 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코벨트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연, 주석, 이들의 합금 및 이들의 산화물 중에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 제1, 제2 촉매는 두께가 1-10 ㎛인 것이 바람직하다.
본 발명은 일체화된 막-전극-전류 분배판 접합체 및 이의 제조방법을 개시하며, 본 발명의 일체화된 막-전극-전류 분배판 접합체를 통하여 전기분해 셀 내 구성요소들 사이에 접촉 저항이 최소화되어 출력 성능이 향상되고, 국부적 전류 집중으로 인한 분극 현상, 막과 촉매 전극의 불활성화 막의 국부적 파손, 전기분해 셀의 내구성 저하 등의 문제점이 개선될 뿐만 아니라, 전기분해 셀의 구성요소 등의 정밀성과 평생성을 제공하기 위한 높은 가공비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 분리되어 있는 MEA와 전류분배판을 일체화된 막-전극-전류분배판 집합체(Membrane and Electrode and Current Distributor Assembly, 이하 MECA로 칭함)에 관한 것이다. MECA(300)는 다공성의 보강막(210), 보강막의 일 측과 다른 측 양측에 형성된 전류 분배판(220, 222), 다공성 보강막(210)에 함침되어 보강막(210) 외부까지 일 측과 다른 측으로 형성된 이온 교환막(230), 이온교환막 (230)의 일 측에 양극촉매(240)과 다른 측에 환원촉매(수소촉매, 242)로 구성된다.
다공성 보강막(210)은 기공 또는 홀을 포함하며, 이 기공에 이온 교환막(230)이 충진되어, 이온 교환막(230)를 통하여 전기화학 반응에서 발생하는 이온의 이동이 일어난다. 또한, 다공성 보강막(210)은 MECA의 구조를 지지하고, 양극과 음극의 전기적 전도를 막는 기능을 한다.
다공성 보강막(210)의 재질은 기계적 강도와 내화학성이 우수한 고분자 또는 무기 재료 등이 적용될 수 있으며, 바람직한 고분자 재료로는 폴리설폰(Polysulfone), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아마이드(Polyamide), 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 나일론, 초고분자량 폴리에틸렌, 불소수지, PEEK, PBT, 페놀수지, ABS, PPS, 폴리아크리로니트릴(Polyacrylonitrile) 등이 바람직하며, 무기재료로는 알루미나(γ-Al2O3), 실리카(SiO2), 지루코늄산화물(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화아염(ZnO2), 산화철(Fe2O3), 산화루테늄(RuO2), 산화세슘(CeO2), 제올라이트 등이 바람직하다.
보강막(210)의 두께는 1-50 ㎛가 바람직하다. 1 ㎛ 이하에서는 제 1 전류 분배판(220), 제 2 전류분배판(222)의 접촉에의한 단락이 일어날 수 있으며, 50 ㎛ 이상에서는 이온 전도막의 두께가 증가함에 따라 이온 전도도의 저항이 커져 전기분해 전압이 상승한다.
보강막(210)의 기공율은 40-90% 가 바람직하다. 40% 이하에서는 보강막(비전도 부분)에 대한 이온교환막의 비율이 작아 이온 전도도의 전도도가 급격히 떨어지며, 90% 이상에서는 기계적 강도 유지에 많은 문제를 가디게 된다.
보강막(210)의 빈 공간에 채워지는 이온 교환막은 양이온(cation), 예를 들면 나트륨 이온, 또는 수소 이온 등이 이동 가능하며, 또한 온도에 대한 내열성과 전기화학적 산화환원 분위기에 내구성을 가져야 한다. 이 같은 기능 및 요구사항을 만족시키기 위해서는 탄화수소(hydrocarbon)계 재질 또는 탄화불소(fluorocarbon) 계 재질의 고분자에 양이온(cation)이 선택적으로 이동가능 하도록 이온 전달그룹인 설폰닉(sulfonic), 카복실릭(carboxylic) 및 포스포릭(phosphoric)계 산성그룹(acidic groups)을 가지는 고분자 구조체가 바람직하다. 가장 바람직한 구조는 내열성과 내산화성이 우수한 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자에 -SO3 형태의 강산성을 그룹을 가지는 막이다.
보강막(210)의 빈 공간 및 그 위로 일 측 및 다른 측 위로 채워지는 이온 교환막은 이온 교환용액으로부터 채운 후 이를 고형화하여 얻을 수 있다. 여기서 이온 교환액은 탄화수소(hydrocarbon)계 재질 또는 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자에 양이온(cation)이 선택적으로 이동가능 하도록 이온 전달그룹인 설폰닉(sulfonic), 카복실릭(carboxylic) 및 포스포릭(phosphoric)계 산성그룹(acidic groups)을 고분자가 용해된 용액이 바람직하다. 대표적인 용액은 듀폰사(E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del.)의 상품명 NAFION 용액이 있다.
MECA(300)는 다공성의 보강막(210)의 일 측과 다른 측 양측에는 전류 분배판(220, 222)이 형성된다.
전류 분배판(220, 222)는 다공성 보강막(210)의 양측에 위치하면서 이를 보강하는 기능을 갖으며, 가능한 종류로는 금속 재질로 금속 파이버 소결판, 다공성 소결판, 금속 메쉬, 또는 이를 적층한 스크린 팩 등으로 구성할 수 있다.
전류 분배판(220, 222) 구조는 분배는 다공성 보강막(210)과의 접촉점을 갖도록 적절한 기공을 가져야 한다. 바람직하게는 40-80% 로, 80% 이상에서는 접촉점 이 너무 작게 되어 보강막(210)에 대단 기계적 강도 보완이 문제가 되며, 40% 이하에서는 이온교환막의 면적이 작게 되어 이온 전도 저항이 증가하게 된다.
전류 분배판(220, 222) 재질로는 전도성을 가져야 하며, 전기분해셀에 존재하는 반응물 및 생성물의 환경 및 전기화학적 산화 환원 조건에 적합하여야 한다. 이 같은 환경에서 가능한 물질로는 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 하스텔로이 및 주석으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상의 금속과의 합금이 바람직하다.
MECA(200)의 양극 촉매층(240)과 음극 촉매층(242)에 포함되는 촉매는, 각각이 같아도, 달라도 좋지만, 백금족 또는 백금족 합금으로 이루어지는 금속촉매가 바람직하다. 금속촉매로는 백금족의 금속(백금, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐)외에 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코벨트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연, 및 주석으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상의 금속과의 합금 또는 이들로 구성된 산화물이 바람직하다.
양극 촉매층(240)과 음극 촉매층(242)의 두께는 특히 한정되지 않지만, 1-10 ㎛ 가 바람직하다. 두께가 1 ㎛ 이하로 지나치게 얇으면 전기분해 반응의 활성이 저하되고, 두께가 10 ㎛ 이상이면 전기화학 촉매의 비활성량이 증가하게 되어 경제적 손실이 일어난다.
MECA(200)를 제작하는 방법은 특히 한정되지 않지만, 구체적 예를 들면, 이온교환막상에 직접 촉매를 석출시키는 방법과 촉매층을 막에 압착하는 방법 등이 있다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따라 MECA를 제조하는 과정을 보여준다.
그림에서와 같이 MECA는 크게 4 단계로 구성되며, 1 단계는 보강막(310)을 준비하는 단계, 2단계는 보강막(310)의 양측에 전류분배판(340, 342)를 고정하는 단계, 3 단계는 이온교환 수지(330)를 함침하는 단계, 4 단계는 보강막(310)-전류분배판(320,322)-이온교환 수지(330) 위에 전극 촉매(320,322)를 물리적 또는/그리고 화학적으로 접합하는 단계로 구성된다.
1 단계에서는 도 2에서 언급한 바와 같이 보강막(310)은 재질은 폴리이미드로, 본 발명의 일 구현예에서는 두께는 30 ㎛, 기공율은 60%로 준비하였다.
2 단계에서는 보강막(310)의 양 쪽 측면에 전류분배판(320,322)을 준비한다. 본 발명의 일 구현예에서는 전류분배판(320, 322)로 기공율 50% 의 0.1 mm 두께의 티타늄 메쉬를 4장 적층한 티타늄 스크린 팩을 사용하였다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 3단계에서는 2 단계에서 형성된 보강막(310)과 일측 전류분배판(320)에 이온교환 전해질 나피온 5% 용액을 넣어 보강막(310)과 일측 전류분배판(320)의 빈 공간을 채운 후 약 1시간 동안 오븐에서 용매를 제거한다. 한 측에 이온교환막을 형성시킨 후 다른 측 전류분배판(322)에 나피온 용액(예를 들어 5% 용액)을 넣어 보강막(310)과 다른 전류분배판(322)의 빈 공간을 채운 후 약 1시간 동안 오븐에서 용매를 제거한다. 상기 과정을 10회 반복 수행하여 보강막(310)으로부터 이온 교환막 두께를 20 ㎛ 정도로 형성시킨다.
4단계에서는 3 단계에서 형성된 보강막(310)와 전류분배판(320,322)에 형성 된 이온교환막(330)에 전극촉매층(320,322)을 접합시킨다.
촉매를 화학적으로 접합하는 방법은 본 발명자들이 기 출원한 출원번호 10-2005-0016642(다공성 전극 촉매층을 갖는 막-전극 접합체의 제조방법), 출원번호 10-2005-0016639(막-전극 접합체의 제조방법)과 출원번호 10-2005-0016637 등에 개시된 방법을 이용할 수도 있으며, 본 발명의 일 구현예에서는 이리듐과 백금을 양극촉매(320)로, 백금을 음극촉매(322)를 제조하여 MECA를 얻었다.
본 발명의 다른 구현예에서는 물리적으로 접합하는 방법을 이용하여 이온교환막(330)위에 미리 준비한 촉매(예를 들면 양극촉매(320)는 이리듐과 백금, 음극촉매(322)는 백금)과 이온교환수지용액 나피온(촉매 중량비로 5%) 섞은 용액을 에어스프레이로 도포한 후 이를 핫프레싱기(150 ℃)에서 열압착하여 MECA를 얻었다.
도 1은 종래의 전기분해 셀(100)의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 일체화 막-전극-전류분배판 집합체의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따라 MECA를 제조하는 과정을 보여준다.

Claims (12)

  1. (i) 다공성 보강막,
    (ⅱ) 상기 다공성 보강막에 함침된 이온 교환막,
    (ⅲ) 상기 다공성 보강막의 양 측에 위치하는 제1, 제2 전류 분배판, 및
    (ⅳ) 상기 이온 교환막의 양 측에 위치하는 제1, 제2 전극을 포함하고;
    상기 이온 교환막은 상기 다공성 보강막의 내부뿐만 아니라 양 측 표면에까지 위치하여 상기 다공성 보강막, 이온 교환막, 제1, 제2 전류 분배판, 제1, 제2 전극을 모두 일체화시켜 주고,
    상기 다공성 보강막은 폴리설폰, 폴리이미드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 나일론, 초고분자량 폴리에틸렌, 불소수지, PEEK, PBT, 페놀수지, ABS, PPS, 폴리아크리로니트릴 중에서 선택된 고분자 재료 중에서 선택되며,
    상기 보강막의 두께는 1-50 ㎛이고, 기공율은 40-90%인 것을 특징으로 하는 막-전극-전류 분배판 접합체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 이온 교환막은 설폰닉(sulfonic), 카복실 릭(carboxylic) 및 포스포릭(phosphoric)계 중에서 선택된 산성 그룹(acidic groups)을 포함하는 탄화수소(hydrocarbon)계 재질 또는 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자이며; 상기 이온 교환막은 상기 보강막보다 5-500 ㎛ 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 막-전극-전류 분배판 접합체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 전류 분배판은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 금속 파이버 소결판, 금속 다공성 소결판, 금속 메쉬, 및 이들을 적층한 스크린 팩 중에서 선택되며; 상기 금속은 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 하스텔로이, 주석 및 이들의 합금 중에서 선택되고; 상기 전류 분배판은 40-80%의 기공율을 가지는 것을 특징으로 하는 막-전극-전류 분배판 접합체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2 전극은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 백금, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐, 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코벨트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연, 주석, 이들의 합금 및 이들의 산화물 중에서 선택되며; 상기 제1, 제2 촉매는 두께가 1-10 ㎛인 것을 특징으로 하는 막-전극-전류 분배판 접합체.
  6. (a) 다공성 보강막의 제1 측에 제1 전류 분배판을 위치시키는 단계;
    (b) 상기 다공성 보강막의 제2 측에 제2 전류 분배판을 위치시키는 단계;
    (c) 상기 다공성 보강막의 제1 측에 상기 보강막 내부와 제1 전류 분배판의 내부의 적어도 일부를 채울 수 있도록 이온 교환 수지를 함침시키는 단계;
    (d) 상기 다공성 보강막의 제2 측에 상기 보강막 내부와 제2 전류 분배판의 내부의 적어도 일부를 채울 수 있도록 이온 교환 수지를 함침시키는 단계; 및
    (e) 상기 이온 교환막에 제1, 제2 전극을 접합시키는 단계;를 포함하고,
    상기 다공성 보강막은 폴리설폰, 폴리이미드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 나일론, 초고분자량 폴리에틸렌, 불소수지, PEEK, PBT, 페놀수지, ABS, PPS, 폴리아크리로니트릴 중에서 선택된 고분자 재료 중에서 선택되며,
    상기 보강막의 두께는 1-50 ㎛이고, 기공율은 40-90%인 것을 특징으로 하는 막-전극-전류 분배판 접합체 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서, 상기 이온 교환막은 설폰닉(sulfonic), 카복실릭(carboxylic) 및 포스포릭(phosphoric)계 중에서 선택된 산성 그룹(acidic groups)을 포함하는 탄화수소(hydrocarbon)계 재질 또는 탄화불소(fluorocarbon)계 재질의 고분자이며; 상기 이온 교환막은 상기 보강막보다 5-500 ㎛ 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 막-전극-전류 분배판 접합체 제조방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1, 제2 전류 분배판은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 금속 파이버 소결판, 금속 다공성 소결판, 금속 메쉬, 및 이들을 적층한 스크린 팩 중에서 선택되며; 상기 금속은 티타늄, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 아연, 하스텔로이, 주석 및 이들의 합금 중에서 선택되고; 상기 전류 분배판은 40-80%의 기공율을 가지는 것을 특징으로 하는 막-전극-전류 분배판 접합체 제조방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1, 제2 전극은 서로 동일하거나 상이한 물질이고; 각각 독립적으로 백금, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐, 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코벨트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연, 주석, 이들의 합금 및 이들의 산화물 중에서 선택되며; 상기 제1, 제2 촉매는 두께가 1-10 ㎛인 것을 특징으로 하는 막-전극-전류 분배판 접합체 제조방법.
  11. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 막-전극-전류 분배판 접합체를 포함하는 전기화학 셀.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전기화학 셀은 전기분해 셀 또는 연료전지임을 특징으로 하는 전기화학 셀.
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