KR102175008B1 - Method for manufacturing ionomer coated carbon structure and ionomer coated carbon structure manufactrued by the same - Google Patents
Method for manufacturing ionomer coated carbon structure and ionomer coated carbon structure manufactrued by the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102175008B1 KR102175008B1 KR1020170000025A KR20170000025A KR102175008B1 KR 102175008 B1 KR102175008 B1 KR 102175008B1 KR 1020170000025 A KR1020170000025 A KR 1020170000025A KR 20170000025 A KR20170000025 A KR 20170000025A KR 102175008 B1 KR102175008 B1 KR 102175008B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ionomer
- carbon structure
- coated
- carbon
- mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 201
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 title claims abstract description 184
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 10
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 6
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 5
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 24
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 11
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 6
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 5
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 description 5
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 4
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 4
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 description 4
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 description 3
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZPVFWPFBNIEHGJ-UHFFFAOYSA-N 2-octanone Chemical compound CCCCCCC(C)=O ZPVFWPFBNIEHGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical group OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004693 Polybenzimidazole Substances 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 2
- RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N anisole Chemical compound COC1=CC=CC=C1 RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N benzaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CC=C1 HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- MNWFXJYAOYHMED-UHFFFAOYSA-N heptanoic acid Chemical compound CCCCCCC(O)=O MNWFXJYAOYHMED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- HNBDRPTVWVGKBR-UHFFFAOYSA-N methyl pentanoate Chemical compound CCCCC(=O)OC HNBDRPTVWVGKBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920000110 poly(aryl ether sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- XSCHRSMBECNVNS-UHFFFAOYSA-N quinoxaline Chemical class N1=CC=NC2=CC=CC=C21 XSCHRSMBECNVNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 1
- CHJAYYWUZLWNSQ-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-1,2,2-trifluoroethene;ethene Chemical group C=C.FC(F)=C(F)Cl CHJAYYWUZLWNSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMGNVALALWCTLC-UHFFFAOYSA-N 1-fluoro-2-(2-fluoroethenoxy)ethene Chemical compound FC=COC=CF JMGNVALALWCTLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEWZVZIVELJPQZ-UHFFFAOYSA-N 2,2-dimethoxypropane Chemical compound COC(C)(C)OC HEWZVZIVELJPQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LKJPYSCBVHEWIU-UHFFFAOYSA-N N-[4-cyano-3-(trifluoromethyl)phenyl]-3-[(4-fluorophenyl)sulfonyl]-2-hydroxy-2-methylpropanamide Chemical compound C=1C=C(C#N)C(C(F)(F)F)=CC=1NC(=O)C(O)(C)CS(=O)(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LKJPYSCBVHEWIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N Pentane-1,5-diol Chemical compound OCCCCCO ALQSHHUCVQOPAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005620 boronic acid group Chemical group 0.000 description 1
- MSZJEPVVQWJCIF-UHFFFAOYSA-N butylazanide Chemical compound CCCC[NH-] MSZJEPVVQWJCIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- JHRWWRDRBPCWTF-OLQVQODUSA-N captafol Chemical group C1C=CC[C@H]2C(=O)N(SC(Cl)(Cl)C(Cl)Cl)C(=O)[C@H]21 JHRWWRDRBPCWTF-OLQVQODUSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000002717 carbon nanostructure Substances 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-hydroxypropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)O LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- CATSNJVOTSVZJV-UHFFFAOYSA-N heptan-2-one Chemical compound CCCCCC(C)=O CATSNJVOTSVZJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005462 imide group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N methoxybenzene Substances CCCCOC=C UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N para-ethylbenzaldehyde Natural products CCC1=CC=C(C=O)C=C1 QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N phosphonic acid group Chemical group P(O)(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001470 polyketone Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006389 polyphenyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920012287 polyphenylene sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 235000013772 propylene glycol Nutrition 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000565 sulfonamide group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/158—Carbon nanotubes
- C01B32/168—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/18—Nanoonions; Nanoscrolls; Nanohorns; Nanocones; Nanowalls
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/194—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/46—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
- C04B41/48—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/44—Carbon
- C09C1/48—Carbon black
- C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
- C09C3/10—Treatment with macromolecular organic compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
본 발명은 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 이오노머가 코팅된 탄소 구조체, 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 포함하는 막-이오노머가 코팅된 탄소 구조체 어셈블리, 그리고 상기 막-이오노머가 코팅된 탄소 구조체 어셈블리를 포함하는 연료 전지에 관한 것으로서, 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법은 탄소 구조체와 이오노머를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 상기 혼합물에 저주파 음향 에너지(low-frequency acoustic energy)를 가하여 공진 혼합(resonant vibratory mixing)하여 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머를 코팅하는 단계, 그리고 상기 혼합물을 코팅하여 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 제조하는 단계를 포함한다.
상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법은 탄소 구조체의 표면에 이오노머를 나노 두께로 코팅함으로써, 탄소 구조체 등의 분산성을 증대시켜 혼합을 용이하게 하고, 분산 안정성을 증대시키며, 탄소 구조체 표면에 이오노머가 균일하게 분포하도록 하여, 탄소 구조체와 이오노머의 활용율을 증대시켜 각종 성능을 향상시키고, 탄소 구조체와 이오노머의 결합 효율을 증대시켜 내구성을 증대시킬 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a carbon structure coated with an ionomer, a carbon structure coated with an ionomer, a carbon structure coated with the ionomer, a carbon structure assembly coated with an ionomer, and the film-ionomer A fuel cell comprising a coated carbon structure assembly, wherein the method of manufacturing a carbon structure coated with an ionomer comprises the steps of preparing a mixture by mixing a carbon structure and an ionomer, and low-frequency acoustic energy in the mixture. ) And resonant vibratory mixing to coat the ionomer on the surface of the carbon structure, and coating the mixture to prepare a carbon structure coated with the ionomer.
The method of manufacturing the carbon structure coated with the ionomer is to increase the dispersibility of the carbon structure by coating the ionomer on the surface of the carbon structure in a nano-thickness, thereby facilitating mixing, increasing dispersion stability, and increasing the dispersion stability. By uniformly distributing, it is possible to improve various performances by increasing the utilization rate of the carbon structure and the ionomer, and increase the durability by increasing the coupling efficiency between the carbon structure and the ionomer.
Description
본 발명은 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법, 그리고 이에 의하여 제조된 이오노머가 코팅된 탄소 구조체에 관한 것으로서, 탄소 구조체의 표면에 이오노머를 나노 두께로 코팅함으로써, 탄소 구조체 등의 분산성을 증대시켜 혼합을 용이하게 하고, 분산 안정성을 증대시키며, 탄소 구조체 표면에 이오노머가 균일하게 분포하도록 하여, 탄소 구조체와 이오노머의 활용율을 증대시켜 각종 성능을 향상시키고, 탄소 구조체와 이오노머의 결합 효율을 증대시켜 내구성을 증대시킬 수 있는 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법, 그리고 이에 의하여 제조된 이오노머가 코팅된 탄소 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a carbon structure coated with an ionomer, and a carbon structure coated with an ionomer prepared thereby, by coating an ionomer with a nano-thickness on the surface of the carbon structure, thereby increasing the dispersibility of the carbon structure. It facilitates mixing, increases dispersion stability, and uniformly distributes the ionomer on the surface of the carbon structure, thereby improving various performances by increasing the utilization rate of the carbon structure and the ionomer, and increasing the coupling efficiency between the carbon structure and the ionomer, making it durable. It relates to a method of manufacturing a carbon structure coated with an ionomer capable of increasing the, and a carbon structure coated with an ionomer prepared thereby.
카본 나노 튜브(CNT) 또는 그래핀 등의 탄소 구조체(carbon structure)는 전기적, 열적, 광학적 및 기계적 특성이 우수하여, 연료 전지, 이차 전지 또는 커패시터 등의 전기 화학 디바이스 분야에서 촉매 담체, 전극 물질 등으로의 적용이 기대되고 있다.Carbon structures such as carbon nanotubes (CNTs) or graphene have excellent electrical, thermal, optical and mechanical properties, and are used as catalyst carriers, electrode materials, etc. in the field of electrochemical devices such as fuel cells, secondary cells or capacitors. It is expected to be applied to.
그러나, 상기 탄소 구조체는 분산성이 낮아 다른 물질들과의 복합화 등을 위한 혼합이 용이하지 않으며, 그 자체로는 충분한 효과를 얻을 수 없고, 그 표면 코팅도 용이하지 않다는 문제가 있다. However, since the carbon structure has low dispersibility, it is not easy to mix it with other materials, and there is a problem that a sufficient effect cannot be obtained by itself, and its surface coating is not easy.
본 발명의 목적은 탄소 구조체의 표면에 이오노머를 나노 두께로 코팅함으로써, 탄소 구조체 등의 분산성을 증대시켜 혼합을 용이하게 하고, 분산 안정성을 증대시키며, 탄소 구조체 표면에 이오노머가 균일하게 분포하도록 하여, 탄소 구조체와 이오노머의 활용율을 증대시켜 각종 성능을 향상시키고, 탄소 구조체와 이오노머의 결합 효율을 증대시켜 내구성을 증대시킬 수 있는 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to coat the surface of a carbon structure with an ionomer in a nano-thickness, thereby increasing the dispersibility of the carbon structure to facilitate mixing, to increase dispersion stability, and to uniformly distribute the ionomer on the surface of the carbon structure. , To provide a method of manufacturing a carbon structure coated with an ionomer capable of improving various performances by increasing the utilization rate of the carbon structure and the ionomer, and increasing the coupling efficiency between the carbon structure and the ionomer, thereby increasing durability.
본 발명의 다른 목적은 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법에 의하여 제조된 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a carbon structure coated with an ionomer prepared by the method for producing a carbon structure coated with the ionomer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소 구조체(carbon structure)와 이오노머를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계, 상기 혼합물에 저주파 음향 에너지(low-frequency acoustic energy)를 가하여 공진 혼합(resonant vibratory mixing)하여 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머를 코팅하는 단계를 포함하는 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, preparing a mixture including a carbon structure and an ionomer, applying low-frequency acoustic energy to the mixture to resonant vibratory mixing, It provides a method of manufacturing a carbon structure coated with an ionomer comprising the step of coating the ionomer on the surface of the carbon structure.
상기 탄소 구조체는 카본 나노 튜브(carbon nano tube), 카본 나노 와이어(carbon nano wire), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 카본 블랙(carbon black), 나노구조 탄소(nanostructured carbon), 다공성 탄소(porous carbon) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The carbon structure is a carbon nano tube, a carbon nano wire, a graphene, a graphene oxide, a carbon black, a nanostructured carbon. , Porous carbon, and a mixture thereof may be any one selected from the group consisting of.
상기 저주파 음향 에너지는 10 내지 100 Hz의 주파수를 가질 수 있다.The low-frequency acoustic energy may have a frequency of 10 to 100 Hz.
상기 공진 혼합은 상기 탄소 구조체와 이오노머의 혼합물에 10 내지 100 G의 가속도를 가하여 이루어질 수 있다.The resonance mixing may be performed by applying an acceleration of 10 to 100 G to the mixture of the carbon structure and the ionomer.
상기 공진 혼합은 30 초 내지 30 분 동안 이루어질 수 있다.The resonance mixing may be performed for 30 seconds to 30 minutes.
상기 혼합물은 용매를 더 포함할 수 있다.The mixture may further include a solvent.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 탄소 구조체(carbon structure) 및 이오노머를 포함하며, 상기 이오노머는 상기 탄소 구조체의 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a carbon structure coated with an ionomer comprising a carbon structure and an ionomer, wherein the ionomer is coated with a thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure. .
상기 탄소 구조체는 카본 나노 튜브(carbon nano tube), 카본 나노 와이어(carbon nano wire), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 카본 블랙(carbon black), 나노구조 탄소(nanostructured carbon), 다공성 탄소(porous carbon) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The carbon structure is a carbon nano tube, a carbon nano wire, a graphene, a graphene oxide, a carbon black, a nanostructured carbon. , Porous carbon, and a mixture thereof may be selected from the group consisting of.
상기 이오노머는, 상기 탄소 구조체 및 상기 이오노머를 포함하는 혼합물에 저주파 음향 에너지(low-frequency acoustic energy)를 가하여 공진 혼합(resonant vibratory mixing)하여 상기 탄소 구조체 표면에 코팅될 수 있다.The ionomer may be coated on the surface of the carbon structure by applying low-frequency acoustic energy to the carbon structure and the mixture including the ionomer for resonant vibratory mixing.
상기 탄소 구조체 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 이오노머는 상기 이오노머 전체 중량에 대하여 60 중량% 내지 100 중량%일 수 있다.The ionomer coated with a thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure may be 60% by weight to 100% by weight based on the total weight of the ionomer.
상기 탄소 구조체 표면에 코팅되지 않고 응집된(aggregated) 이오노머는 상기 이오노머 전체 중량에 대하여 0 중량% 내지 40 중량%일 수 있다.The ionomer aggregated without being coated on the surface of the carbon structure may be 0% to 40% by weight based on the total weight of the ionomer.
하기 수학식 1로 표시되는 상기 탄소 구조체에 대한 상기 이오노머의 중량비(I/C ratio)는 0.75 내지 1.6일 수 있다.The weight ratio (I/C ratio) of the ionomer to the carbon structure represented by
[수학식 1][Equation 1]
I/C ratio = WI / WC I/C ratio = W I / W C
WI = 이오노머(Ionomer)의 전체 중량W I = total weight of ionomer
WC = 탄소 구조체(Carbon structure)의 전체 중량W C = total weight of the carbon structure
본 발명은 탄소 구조체의 표면에 이오노머를 나노 두께로 코팅함으로써, 탄소 구조체의 분산성을 증대시켜 혼합을 용이하게 하고, 분산 안정성을 증대시키며, 탄소 구조체 표면에 이오노머가 균일하게 분포하도록 하여, 탄소 구조체와 이오노머의 활용율을 증대시켜 각종 성능을 향상시키고, 탄소 구조체와 이오노머의 결합 효율을 증대시켜 내구성을 증대시킬 수 있다.In the present invention, by coating the surface of the carbon structure with an ionomer in a nano-thickness, the dispersibility of the carbon structure is increased to facilitate mixing, the dispersion stability is increased, and the ionomer is uniformly distributed on the surface of the carbon structure. By increasing the utilization rate of the ionomer, various performances can be improved, and the coupling efficiency between the carbon structure and the ionomer can be increased, thereby increasing durability.
도 1은 탄소 구조체 표면에 이오노머가 코팅되는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 투과 전자 현미경(TEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1에서 제조된 이오노머가 혼합된 탄소 구조체의 투과 전자 현미경(TEM) 사진이다.1 is a schematic diagram showing a process of coating an ionomer on the surface of a carbon structure.
2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a carbon structure coated with an ionomer prepared in Example 1 of the present invention.
3 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a carbon structure in which the ionomer prepared in Comparative Example 1 of the present invention is mixed.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
본 발명의 일 실시예에 따른 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법은 탄소 구조체와 이오노머를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계, 그리고 상기 혼합물에 저주파 음향 에너지(low-frequency acoustic energy)를 가하여 공진 혼합(resonant vibratory mixing)하여 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머를 코팅하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing a carbon structure coated with an ionomer according to an embodiment of the present invention includes preparing a mixture including a carbon structure and an ionomer, and applying low-frequency acoustic energy to the mixture to perform resonance mixing ( and coating the ionomer on the surface of the carbon structure by resonant vibratory mixing.
우선, 탄소 구조체와 이오노머를 포함하는 혼합물을 제조한다.First, a mixture containing a carbon structure and an ionomer is prepared.
상기 탄소 구조체는 탄소로 이루어진 다양한 형상의 구조체로서, 본 발명에서 그 종류가 특별히 한정되지 않는다.The carbon structure is a structure of various shapes made of carbon, and its kind is not particularly limited in the present invention.
상기 탄소 구조체는 마이크로 내지 나노 수준의 크기를 가질 수 있으며, 특정 크기나 모양에 한정되지 않는다.The carbon structure may have a size of a micro to nano level, and is not limited to a specific size or shape.
상기 탄소 구조체의 구체적인 예로는 카본 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 카본 나노 와이어(carbon nano wire), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 카본 블랙(carbon black), 나노구조 탄소(nanostructured carbon), 다공성 탄소(porous carbon) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 들 수 있다.Specific examples of the carbon structure include carbon nano tube (CNT), carbon nano wire, graphene, graphene oxide, carbon black, and nanostructure. Any one selected from the group consisting of carbon (nanostructured carbon), porous carbon (porous carbon), and mixtures thereof may be mentioned.
한편, 상기 이오노머는 프로톤과 같은 양이온 교환 그룹을 가지는 양이온 전도체이거나, 또는 하이드록시 이온, 카보네이트 또는 바이카보네이트와 같은 음이온 교환 그룹을 가지는 음이온 전도체일 수 있다.Meanwhile, the ionomer may be a cationic conductor having a cation exchange group such as a proton, or an anion conductor having an anion exchange group such as a hydroxy ion, carbonate, or bicarbonate.
상기 양이온 교환 그룹은 술폰산기, 카르복실기, 보론산기, 인산기, 이미드기, 술폰이미드기, 술폰아미드기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 일반적으로 술폰산기 또는 카르복실기일 수 있다.The cation exchange group may be any one selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxyl group, a boronic acid group, a phosphoric acid group, an imide group, a sulfonimide group, a sulfonamide group, and a combination thereof, and generally may be a sulfonic acid group or a carboxyl group. have.
상기 양이온 전도체는 상기 양이온 교환 그룹을 포함하며, 주쇄에 불소를 포함하는 플루오르계 고분자; 벤즈이미다졸, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리아세탈, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴 수지, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리에테르, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르술폰, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 폴리아릴에테르술폰, 폴리포스파젠 또는 폴리페닐퀴녹살린 등의 탄화수소계 고분자; 폴리스티렌-그라프트-에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체, 또는 폴리스티렌-그라프트-폴리테트라플루오로에틸렌 공중합체 등의 부분 불소화된 고분자; 술폰 이미드 등을 들 수 있다.The cation conductor includes the cation exchange group, and a fluorine-based polymer containing fluorine in a main chain; Benzimidazole, polyamide, polyamideimide, polyimide, polyacetal, polyethylene, polypropylene, acrylic resin, polyester, polysulfone, polyether, polyetherimide, polyester, polyethersulfone, polyetherimide, poly Hydrocarbon-based polymers such as carbonate, polystyrene, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, polyetherketone, polyarylethersulfone, polyphosphazene or polyphenylquinoxaline; Partially fluorinated polymers such as polystyrene-graft-ethylenetetrafluoroethylene copolymer or polystyrene-graft-polytetrafluoroethylene copolymer; And sulfone imide.
보다 구체적으로, 상기 양이온 전도체가 수소 이온 양이온 전도체인 경우 상기 고분자들은 측쇄에 술폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 양이온 교환기를 포함할 수 있으며, 그 구체적인 예로는 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르의 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤 또는 이들의 혼합물을 포함하는 플루오르계 고분자; 술폰화된 폴리이미드(sulfonated polyimide, S-PI), 술폰화된 폴리아릴에테르술폰(sulfonated polyarylethersulfone, S-PAES), 술폰화된 폴리에테르에테르케톤(sulfonated polyetheretherketone, SPEEK), 술폰화된 폴리벤즈이미다졸(sulfonated polybenzimidazole, SPBI), 술폰화된 폴리술폰(sulfonated polysulfone, S-PSU), 술폰화된 폴리스티렌(sulfonated polystyrene, S-PS), 술폰화된 폴리포스파젠(sulfonated polyphosphazene), 술폰화된 폴리퀴녹살린(sulfonated polyquinoxaline), 술폰화된 폴리케톤(sulfonated polyketone), 술폰화된 폴리페닐렌옥사이드(sulfonated polyphenylene oxide), 술폰화된 폴리에테르술폰(sulfonated polyether sulfone), 술폰화된 폴리에테르케톤(sulfonated polyether ketone), 술폰화된 폴리페닐렌술폰(sulfonated polyphenylene sulfone), 술폰화된 폴리페닐렌설파이드(sulfonated polyphenylene sulfide), 술폰화된 폴리페닐렌설파이드술폰(sulfonated polyphenylene sulfide sulfone), 술폰화된 폴리페닐렌설파이드술폰니트릴(sulfonated polyphenylene sulfide sulfone nitrile), 술폰화된 폴리아릴렌에테르(sulfonated polyarylene ether), 술폰화된 폴리아릴렌에테르니트릴(sulfonated polyarylene ether nitrile), 술폰화된 폴리아릴렌에테르에테르니트릴(sulfonated polyarylene ether ether nitrile), 폴리아릴렌에테르술폰케톤(sulfonated polyarylene ether sulfone ketone), 및 이들의 혼합물을 포함하는 탄화수소계 고분자를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.More specifically, when the cationic conductor is a hydrogen ion cationic conductor, the polymers may include a cation exchange group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group and a derivative thereof in the side chain, and the Specific examples include poly(perfluorosulfonic acid), poly(perfluorocarboxylic acid), a copolymer of tetrafluoroethylene and fluorovinyl ether containing a sulfonic acid group, defluorinated sulfurized polyether ketone, or a mixture thereof. Fluorine-based polymer containing; Sulfonated polyimide (S-PI), sulfonated polyarylethersulfone (S-PAES), sulfonated polyetheretherketone (SPEEK), sulfonated polybenzimi Dazole (sulfonated polybenzimidazole (SPBI)), sulfonated polysulfone (S-PSU), sulfonated polystyrene (S-PS), sulfonated polyphosphazene, sulfonated poly Quinoxaline, sulfonated polyketone, sulfonated polyphenylene oxide, sulfonated polyether sulfone, sulfonated polyether ketone polyether ketone), sulfonated polyphenylene sulfone, sulfonated polyphenylene sulfide, sulfonated polyphenylene sulfide sulfone, sulfonated polyphenyl Sulfonated polyphenylene sulfide sulfone nitrile, sulfonated polyarylene ether, sulfonated polyarylene ether nitrile, sulfonated polyarylene ether nitrile ( sulfonated polyarylene ether ether nitrile), polyarylene ether sulfone ketone, and their A hydrocarbon-based polymer including a mixture may be mentioned, but the present invention is not limited thereto.
또한, 상기 양이온 전도체는 측쇄 말단의 양이온 교환 그룹에서 H를 Na, K, Li, Cs 또는 테트라부틸암모늄으로 치환할 수도 있다. 상기 측쇄 말단의 양이온 교환 그룹에서 H를 Na으로 치환하는 경우에는 탄소 구조체 조성물 제조시 NaOH를, 테트라부틸암모늄으로 치환하는 경우에는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드를 사용하여 치환하며, K, Li 또는 Cs도 적절한 화합물을 사용하여 치환할 수 있다. 상기 치환 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, the cationic conductor may replace H with Na, K, Li, Cs or tetrabutylammonium in the cation exchange group at the side chain terminal. When H is substituted with Na in the cation exchange group at the side chain terminal, NaOH is substituted with tetrabutylammonium when preparing the carbon structure composition, and tetrabutylammonium hydroxide is used to replace K, Li or Cs. It can be substituted with an appropriate compound. Since the substitution method is widely known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
상기 양이온 전도체는 단일물 또는 혼합물 형태로 사용가능하며, 또한 선택적으로 이온 교환막과의 접착력을 보다 향상시킬 목적으로 비전도성 화합물과 함께 사용될 수도 있다. 그 사용량은 사용 목적에 적합하도록 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.The cationic conductor may be used in the form of a single substance or a mixture, and may optionally be used together with a non-conductive compound for the purpose of further improving adhesion to the ion exchange membrane. It is preferable to use the amount adjusted to suit the purpose of use.
상기 비전도성 화합물로는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 에틸렌/테트라플루오로에틸렌(ethylene/tetrafluoroethylene(ETFE)), 에틸렌클로로트리플루오로-에틸렌공중합체(ECTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 코폴리머(PVdF-HFP), 도데실벤젠술폰산 및 소르비톨(sorbitol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것이 사용될 수 있다.Examples of the non-conductive compound include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene/tetrafluoro Ethylene/tetrafluoroethylene (ETFE), ethylene chlorotrifluoro-ethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), Dode At least one selected from the group consisting of silbenzenesulfonic acid and sorbitol may be used.
상기 음이온 전도체는 하이드록시 이온, 카보네이트 또는 바이카보네이트와 같은 음이온을 이송시킬 수 있는 폴리머로서, 음이온 전도체는 하이드록사이드 또는 할라이드(일반적으로 클로라이드) 형태가 상업적으로 입수 가능하며, 상기 음이온 전도체는 산업적 정수(water purification), 금속 분리 또는 탄소 구조체 공정 등에 사용될 수 있다.The anion conductor is a polymer capable of transporting anions such as hydroxy ions, carbonates or bicarbonates, and the anion conductors are commercially available in the form of hydroxide or halide (generally chloride), and the anion conductors are industrial water purification (water purification), metal separation, or carbon structure process.
상기 음이온 전도체로는 일반적으로 금속 수산화물이 도핑된 폴리머를 사용할 수 있으며, 구체적으로 금속 수산화물이 도핑된 폴리(에테르술폰), 폴리스티렌, 비닐계 폴리머, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리(벤즈이미다졸) 또는 폴리(에틸렌글리콜) 등을 사용할 수 있다.As the anionic conductor, a polymer doped with a metal hydroxide may be generally used, and specifically, poly(ethersulfone), polystyrene, a vinyl polymer, poly(vinyl chloride), poly(vinylidene fluoride) doped with a metal hydroxide , Poly(tetrafluoroethylene), poly(benzimidazole), poly(ethylene glycol), or the like can be used.
상기 이오노머의 상업적으로 상용화된 예로는 나피온, 아퀴비온 등을 들 수 있다.Commercially commercialized examples of the ionomer include Nafion and Aquibion.
상기 이오노머의 투입량은 상기 탄소 구조체의 비표면적을 감안해 상기 이오노머의 투입량을 결정하는 것이 바람직하며, 통상적으로 상기 이오노머는 상기 탄소 구조체 100 중량부에 대하여 30 중량부 내지 200 중량부, 구체적으로 50 중량부 내지 150 중량부로 포함될 수 있다. 상기 이오노머의 함량이 30 중량부 미만일 경우에는 상기 탄소 구조체에 상기 이오노머가 미코팅되는 부분이 존재할 수 있고, 200 중량부를 초과하는 경우에는 이오노머의 과다로 이오노머간 응집 부분이 발생할 수 있다.The amount of the ionomer is preferably determined in consideration of the specific surface area of the carbon structure, and typically, the ionomer is 30 parts by weight to 200 parts by weight, specifically 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon structure. It may be included in to 150 parts by weight. When the content of the ionomer is less than 30 parts by weight, a portion to which the ionomer is not coated may be present in the carbon structure, and when the content of the ionomer exceeds 200 parts by weight, an agglomerated portion between ionomers may occur due to an excess of ionomer.
상기 혼합물은 구체적으로 상기 탄소 구조체를 이오노머에 첨가하거나, 상기 이오노머를 상기 탄소 구조체에 첨가하여 제조할 수 있고, 상기 첨가 후 상기 제조된 혼합물을 혼합하여 줄 필요는 없으나, 상기 공진 혼합에 앞서 일반적인 방법에 의하여 혼합하는 것도 가능하다. 이때, 상기 일반적인 혼합 방법은 초음파 분산, 교반, 3롤밀, 볼밀, 유성교반, 고압분산 및 이들의 혼합법 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 분산법을 이용할 수 있다. The mixture may specifically be prepared by adding the carbon structure to the ionomer or adding the ionomer to the carbon structure, and it is not necessary to mix the prepared mixture after the addition, but a general method prior to the resonance mixing It is also possible to mix by. At this time, the general mixing method may use any one or more dispersion methods selected from ultrasonic dispersion, stirring, 3-roll mill, ball mill, planetary stirring, high pressure dispersion, and mixing methods thereof.
상기 혼합물은 상기 탄소 구조체 및 상기 이오노머와 함께 용매를 더 포함할 수 있는데, 이 경우 상기 혼합물은 상기 탄소 구조체를 상기 용매에 첨가하여 탄소 구조체 용액을 제조한 후 상기 탄소 구조체 용액에 상기 이오노머를 첨가하여 제조할 수 있고, 상기 이오노머를 상기 용매에 첨가하여 이오노머 용액을 제조한 후 상기 이오노머 용액에 상기 탄소 구조체를 첨가하여 제조할 수 있고, 상기 탄소 구조체 용액과 상기 이오노머 용액을 혼합하여 제조할 수도 있다.The mixture may further include a solvent together with the carbon structure and the ionomer. In this case, the mixture is prepared by adding the carbon structure to the solvent to prepare a carbon structure solution, and then adding the ionomer to the carbon structure solution. It may be prepared, and after preparing an ionomer solution by adding the ionomer to the solvent, it may be prepared by adding the carbon structure to the ionomer solution, or may be prepared by mixing the carbon structure solution and the ionomer solution.
상기 용매는 물, 친수성 용매, 유기용매 및 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 용매일 수 있다.The solvent may be a solvent selected from the group consisting of water, a hydrophilic solvent, an organic solvent, and one or more mixtures thereof.
상기 친수성 용매는 탄소수 1 내지 12의 직쇄상, 분지상의 포화 또는 불포화 탄화수소를 주쇄로서 포함하는 알코올, 케톤, 알데히드, 카보네이트, 카르복실레이트, 카르복실산, 에테르 및 아미드로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 관능기를 가진 것일 수 있으며, 이들은 지환식 또는 방향족 사이클로 화합물을 주쇄의 최소한 일부로 포함할 수 있다. 구체적인 예로 알코올에는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 에톡시 에탄올, n-프로필알코올, 부틸알코올, 1,2-프로판디올, 1-펜탄올, 1.5-펜탄디올, 1.9-노난디올 등; 케톤에는 헵타논, 옥타논 등; 알데히드에는 벤즈알데하이드, 톨루알데하이드 등; 에스터에는 메틸펜타노에이트, 에틸-2-하이드록시프로파노에이트 등; 카르복실산에는 펜타노익산, 헵타노익산 등; 에테르에는 메톡시벤젠, 다이메톡시프로판 등; 아미드에는 프로판아미드, 뷰틸아미드, 디메틸아세트아마이드 등이 있다.The hydrophilic solvent is one selected from the group consisting of alcohols, ketones, aldehydes, carbonates, carboxylates, carboxylic acids, ethers, and amides containing a linear, branched saturated or unsaturated hydrocarbon having 1 to 12 carbon atoms as a main chain. It may have the above functional groups, and these may include an alicyclic or aromatic cyclo compound as at least a part of the main chain. Specific examples of alcohol include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethoxy ethanol, n-propyl alcohol, butyl alcohol, 1,2-propanediol, 1-pentanol, 1.5-pentanediol, 1.9-nonandiol, and the like; Heptanone, Octanone, etc. as a ketone; Examples of aldehydes include benzaldehyde and tolualdehyde; Examples of esters include methylpentanoate, ethyl-2-hydroxypropanoate, and the like; Examples of the carboxylic acid include pentanoic acid and heptanoic acid; Examples of ethers include methoxybenzene and dimethoxypropane; The amides include propanamide, butylamide, dimethylacetamide, and the like.
상기 유기용매는 N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭사이드, 테트라하이드로퓨란 및 이들의 혼합물에서 선택할 수 있다.The organic solvent may be selected from N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, and mixtures thereof.
상기 용매는 상기 혼합물 전제 중량에 대하여 80 내지 95 중량%로 함유될 수 있으며, 80 중량% 미만일 경우에는 고형분의 함량이 너무 높아 이오노머가 코팅된 탄소 구조체 도포시 균열 및 고점도로 인한 분산 문제가 있을 수 있고, 95 중량%를 초과하는 경우에는 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 활성에 불리할 수 있다.The solvent may be contained in an amount of 80 to 95% by weight based on the total weight of the mixture, and if it is less than 80% by weight, the solid content is too high and there may be a dispersion problem due to cracks and high viscosity when applying the ionomer-coated carbon structure. In addition, when it exceeds 95% by weight, the activity of the ionomer-coated carbon structure may be disadvantageous.
다음으로, 상기 혼합물을 공진 혼합하여 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머를 코팅한다.Next, the mixture is resonantly mixed to coat the ionomer on the surface of the carbon structure.
상기 공진 혼합은 혼합이 공진하는 혼합 공정으로서, 상기 혼합의 공진은 혼합 성분들의 진동과 가속의 조합의 결과로 발생시킬 수 있다. 상기 공진 혼합을 하게 되면 약 50 ㎛ 직경의 다수의 강력한 혼합 영역을 발생시켜 데드 존(dead-zone)을 없애 전체적으로 균일한 혼합이 가능해진다.The resonance mixing is a mixing process in which mixing resonates, and the resonance of mixing may occur as a result of a combination of vibration and acceleration of the mixed components. When the resonance mixing is performed, a large number of strong mixing regions having a diameter of about 50 μm are generated, thereby eliminating dead-zones, thereby enabling uniform mixing as a whole.
상기 공진 혼합은 임펠러 등 교반에 필요한 부품이 필요 없어 오염을 최소화 할 수 있으며, 손실율(Loss)을 감소시킬 수 있고, 가용 점도 범위는 1 cP 내지 100만 cP 이상이며, 진공이나 온도를 조절할 수도 있다. The resonance mixing can minimize contamination because it does not require parts necessary for stirring such as an impeller, can reduce loss, and the range of soluble viscosity is 1 cP to 1 million cP or more, and vacuum or temperature can be adjusted. .
상기 공진 혼합을 할 수 있는 상용화되어 있는 기기로는 Resodyn®사의 공명 음향 혼합기(Resonant Acoustic Mixer, RAM) 등을 이용할 수 있다.As a commercially available device capable of resonant mixing, a Resodyn ® Resonant Acoustic Mixer (RAM) or the like may be used.
본 발명의 발명자들은 상기 공진 혼합을 이용하면 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머를 5 nm 이하의 나노 두께로 코팅 가능하다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다. The inventors of the present invention discovered that it was possible to coat the ionomer with a nano-thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure by using the resonance mixing and completed the present invention.
도 1은 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머가 코팅되는 과정을 나타내는 모식도이다. 도 1을 참고하면, 상기 공진 혼합에 의하여 탄소 구조체(1)의 표면이 상기 이오노머(3)에 의하여 나노 두께로 코팅된다. 즉, 상기 공진 혼합을 이용해 보다 단단한 구조의 상기 탄소 구조체(1)의 표면으로 보다 무른 형태의 상기 이오노머(3)가 코팅될 수 있다.1 is a schematic diagram showing a process of coating the ionomer on the surface of the carbon structure. Referring to FIG. 1, the surface of the
이를 위하여, 상기 공진 혼합은 저주파 음향 에너지를 가하여 이루어질 수 있다. 상기 저주파 음향 에너지는 10 내지 20000 Hz의 주파수 영역 내에 있는 유형 매체를 통한 직선 또는 구면 에너지 전파로서, 본 발명에서는 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머를 나노 두께로 코팅시키기 위하여, 10 내지 100 Hz의 주파수, 구체적으로 50 내지 70 Hz의 주파수를 가지는 저주파 음향 에너지를 이용한다.To this end, the resonance mixing may be performed by applying low-frequency acoustic energy. The low-frequency acoustic energy is a linear or spherical energy propagation through a tangible medium within a frequency range of 10 to 20000 Hz, and in the present invention, in order to coat the ionomer on the surface of the carbon structure with a nano-thickness, a frequency of 10 to 100 Hz, Specifically, low-frequency acoustic energy having a frequency of 50 to 70 Hz is used.
또한, 상기 공진 혼합은 상기 주파수 하에서 상기 탄소 구조체와 이오노머의 혼합물에 10 내지 100 G, 구체적으로 40 내지 100 G의 가속도를 가하여 이루어질 수 있다(여기서, G는 중력가속도를 의미하며, 예를 들어 10 G는 중력가속도의 10 배를 의미한다). In addition, the resonance mixing may be achieved by applying an acceleration of 10 to 100 G, specifically 40 to 100 G, to the mixture of the carbon structure and the ionomer under the frequency (here, G means gravitational acceleration, for example, 10 G means 10 times the acceleration of gravity).
상기 가속도가 10 G 미만인 경우 미혼합 영역이 존재할 수 있고, 코팅이 이루어지지 않을 수도 있고, 100 G를 초과하는 경우 이오노머끼리 뭉침 현상이나 상분리 및 발열에 의한 혼합 조건 변화 등의 문제가 있을 수 있다.If the acceleration is less than 10 G, an unmixed region may exist, coating may not be performed, and if the acceleration exceeds 100 G, there may be problems such as agglomeration of ionomers or a change in mixing conditions due to phase separation and heat generation.
상기 주파수 영역 내의 저주파 음향 에너지와 상기 가속도를 상기 혼합물에 가하기 위한 방법은 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, 종래 알려진 방법이면 어느 것이나 이용 가능하다. 일 예로서 상기 Resodyn®사의 공명 음향 혼합기를 이용하는 경우, 상기 탄소 구조체와 이오노머의 혼합물을 채우고 있는 용기의 주기적인 직선 변위에 의해 상기 음향 에너지를 공급하고, 이를 위하여 다수의 기계식 또는 전자 변환기 배치를 이용하며, 보다 구체적으로 상기 용기로 진동과 가속을 옮기는 오실레이터 드라이브(oscillator drives)와 스프링과 같은 가변성 탄성 부재를 포함하고 있다. 상기 공명 음향 혼합기에 관한 내용은 미국 특허 등록 제7188993호 및 미국 특허 공개 제2010-0294113호 등을 참고할 수 있다.A method for applying the low-frequency acoustic energy and the acceleration in the frequency domain to the mixture is not particularly limited in the present invention, and any conventionally known method may be used. As an example, when using the Resodyn ® Resonant Acoustic Mixer, the acoustic energy is supplied by a periodic linear displacement of the container filling the mixture of the carbon structure and the ionomer, and a plurality of mechanical or electronic transducer arrangements are used for this And, more specifically, oscillator drives for transferring vibration and acceleration to the container and a variable elastic member such as a spring are included. For information on the resonance sound mixer, reference may be made to US Patent Registration No. 718993 and US Patent Publication No. 2010-0294113.
상기 공진 혼합은 30 초 내지 30 분 동안 이루어질 수 있고, 구체적으로 1 분 내지 10 분 동안의 짧은 시간 동안 이루어질 수 있다. 상기 공진 혼합의 시간이 30 초 미만인 경우 덜 혼합되거나 코팅 특성을 확인할 수 없을 수 있고, 30 분을 초과하는 경우 시료나 조성이 변화될 수 있다.The resonance mixing may be performed for 30 seconds to 30 minutes, and specifically, may be performed for a short time of 1 minute to 10 minutes. If the time of the resonance mixing is less than 30 seconds, less mixing or coating properties may not be confirmed, and if it exceeds 30 minutes, the sample or composition may be changed.
또한, 상기 공진 혼합은 고체-고체, 고체-액체, 액체-액체, 액체-기체 등 광범위한 물질의 혼합도 가능하므로, 상기 공진 혼합을 이용하면 상기 혼합물이 용매를 포함하지 않고 상기 탄소 구조체와 상기 이오노머만을 포함하는 고체-고체 혼합이 가능하고, 상기 탄소 구조체, 상기 이오노머, 및 이 둘 모두가 용매를 포함하는 고체-액체 또는 액체-액체 혼합도 가능하다.In addition, since the resonance mixing is possible to mix a wide range of materials such as solid-solid, solid-liquid, liquid-liquid, liquid-gas, etc., when the resonance mixing is used, the mixture does not contain a solvent and the carbon structure and the ionomer Solid-solid mixing including only is possible, and solid-liquid or liquid-liquid mixing is also possible in which the carbon structure, the ionomer, and both include a solvent.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이오노머가 코팅된 탄소 구조체는 상술한 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법에 의하여 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체는 탄소 구조체 및 이오노머를 포함하며, 상기 이오노머는 상기 탄소 구조체 및 상기 이오노머를 포함하는 혼합물에 저주파 음향 에너지를 가하여 공진 혼합하여 상기 탄소 구조체 표면에 코팅되며, 이때 상기 이오노머 코팅층은 5 nm 이하의 나노 두께, 구체적으로 0.5 내지 4 nm의 나노 두께를 가질 수 있다. 상기 이오노머 코팅층의 두께가 5 nm 이하인 경우 상기 탄소 구조체의 활용 측면에서 바람직하다.The carbon structure coated with the ionomer according to another embodiment of the present invention may be manufactured by the method of manufacturing the carbon structure coated with the ionomer described above. Accordingly, the carbon structure coated with the ionomer includes a carbon structure and an ionomer, and the ionomer is coated on the surface of the carbon structure by resonance mixing by applying low-frequency acoustic energy to a mixture containing the carbon structure and the ionomer. The ionomer coating layer may have a nano thickness of 5 nm or less, specifically, a nano thickness of 0.5 to 4 nm. When the thickness of the ionomer coating layer is 5 nm or less, it is preferable in terms of utilization of the carbon structure.
또한, 상기 공진 혼합을 이용하여 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머를 코팅하는 경우 다양한 두께의 이오노머 응집 층(ionomer aggregation layer)들이 현저히 감소될 수 있다.In addition, when the ionomer is coated on the surface of the carbon structure by using the resonance mixing, ionomer aggregation layers having various thicknesses may be significantly reduced.
종래의 다른 방법들로 상기 탄소 구조체와 상기 이오노머를 혼합하는 경우 코팅이 이루어지지 않거나, 다양한 두께를 가지는 이오노머 응집 층들이 형성되나, 상기 공진 혼합을 이용하여 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머를 코팅하는 경우 상기 탄소 구조체를 5 nm 이하의 두께로 코팅하는 이오노머 층을 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 전체 영역에서 거의 균일하게 형성될 수 있다.When the carbon structure and the ionomer are mixed by other conventional methods, coating is not performed or ionomer aggregation layers having various thicknesses are formed, but when the ionomer is coated on the surface of the carbon structure by using the resonance mixing The ionomer layer coating the carbon structure to a thickness of 5 nm or less may be formed almost uniformly over the entire area of the carbon structure coated with the ionomer.
상기 이오노머의 대부분은 상기 탄소 구조체를 코팅하기 위해 사용되며, 상기 탄소 구조체 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 이오노머는 상기 이오노머 전체 중량에 대하여 60 중량% 내지 100 중량%일 수 있고, 구체적으로 85 중량% 내지 95 중량%일 수 있다. 상기 탄소 구조체 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 이오노머가 상기 이오노머 전체 중량에 대하여 60 중량% 미만인 경우 코팅되지 않은 영역이 발생할 수 있고, 100 중량%를 초과하는 경우 이오노머의 응집된 부분이 발생할 수 있다. Most of the ionomers are used to coat the carbon structure, and the ionomer coated with a thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure may be 60% to 100% by weight based on the total weight of the ionomer, and specifically 85 It may be from weight% to 95 weight %. When the ionomer coated with a thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure is less than 60% by weight based on the total weight of the ionomer, an uncoated area may occur, and when it exceeds 100% by weight, an agglomerated portion of the ionomer may occur. have.
또한, 상기 탄소 구조체 표면에 코팅되지 않고 응집된 이오노머로 이루어지는 이오노머 응집 층은 상기 이오노머 전체 중량에 대하여 0 중량% 내지 40 중량%일 수 있고, 구체적으로 1 중량% 내지 15 중량%일 수 있다. 상기 이오노머 응집 층이 상기 이오노머 전체 중량에 대하여 40 중량%를 초과하는 경우 이오노머의 응집된 영역이 발생할 수 있다.In addition, the ionomer aggregation layer made of ionomers aggregated without being coated on the surface of the carbon structure may be 0% to 40% by weight, and specifically 1% to 15% by weight based on the total weight of the ionomer. When the ionomer aggregation layer exceeds 40% by weight based on the total weight of the ionomer, an aggregated region of the ionomer may occur.
상기 탄소 구조체 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 이오노머는 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 전자 현미경(TEM) 또는 주사 투과 전자 현미경(STEM)으로 관찰시 두께가 5 nm 이하인 것을 의미하고, 상기 탄소 구조체 표면에 코팅되지 않고 응집된 이오노머는 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 TEM 또는 STEM으로 관찰시 두께가 5 nm를 초과하거나, 응집된 이오노머가 TEM, STEM 또는 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰되는 것을 의미한다. 또한, 상기 이오노머는 상기 탄소 구조체 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 이오노머 및 상기 탄소 구조체 표면에 코팅되지 않고 응집된 이오노머 이외의 이오노머를 나머지 함량으로 포함할 수 있다. 상기 탄소 구조체 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 이오노머의 함량 또는 상기 응집된 이오노머의 함량은 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체 전체에 대하여 측정한 함량 값일 수 있고, 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 임의의 적어도 5 군데에 대한 투과 전자 현미경(TEM) 사진 상 존재하는 탄소 구조체 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 이오노머의 함량 또는 응집된 이오노머의 함량을 측정한 후 이들의 평균 값을 계산하여 구할 수도 있다.The ionomer coated with a thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure means that the thickness of the carbon structure coated with the ionomer is 5 nm or less when observed with an electron microscope (TEM) or a scanning transmission electron microscope (STEM), and the carbon The ionomer aggregated without being coated on the surface of the structure indicates that the thickness exceeds 5 nm when the carbon structure coated with the ionomer is observed with TEM or STEM, or the aggregated ionomer is observed with a TEM, STEM or scanning electron microscope (SEM). it means. In addition, the ionomer may include an ionomer coated on the surface of the carbon structure with a thickness of 5 nm or less and an ionomer other than the ionomer aggregated without being coated on the surface of the carbon structure in the remaining content. The content of the ionomer coated with a thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure or the content of the aggregated ionomer may be a content value measured for the entire carbon structure coated with the ionomer, and any of the carbon structure coated with the ionomer It can also be obtained by measuring the content of the ionomer coated with a thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure present on the transmission electron microscopy (TEM) image for at least 5 locations or the content of the aggregated ionomer, and then calculating their average value. have.
또한, 상기 이오노머가 불소계 이오노머인 경우, 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체는 TEM 또는 SEM 분석 조건에서 에너지분산형 분광분석법(energy dispersive X-ray spectroscope, EDS)에 의한 분석시 불소(F)의 검출로 상기 이오노머의 분포로 코팅 및 코팅되지 않은 영역을 확인할 수 있다.In addition, when the ionomer is a fluorine-based ionomer, the carbon structure coated with the ionomer is detected by the detection of fluorine (F) during analysis by an energy dispersive X-ray spectroscope (EDS) under TEM or SEM analysis conditions. The coated and uncoated areas can be identified by the distribution of the ionomer.
또한, 상기 이오노머가 이온 교환 그룹으로 술폰산기를 포함하는 경우, 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체는 TEM 또는 SEM 분석 조건에서 에너지분산형 분광분석법(energy dispersive X-ray spectroscope, EDS)에 의한 분석시 황(S)의 검출로 상기 이오노머의 분포를 확인할 수 있으며, 상기 이오노머의 분포로 코팅 및 코팅되지 않은 영역을 확인할 수 있다.In addition, when the ionomer contains a sulfonic acid group as an ion exchange group, the carbon structure coated with the ionomer is sulfur (EDS) when analyzed by energy dispersive X-ray spectroscope (EDS) under TEM or SEM analysis conditions. The distribution of the ionomer can be confirmed by detection of S), and the coated and uncoated areas can be identified by the distribution of the ionomer.
이와 같이, 상기 이오노머가 상기 탄소 구조체 표면에 균일하게 코팅되기 때문에 종래의 다른 방법들에 비해 더 많은 함량의 이오노머가 필요하게 된다. 구체적으로, 하기 수학식 1로 표시되는 상기 탄소 구조체에 대한 상기 이오노머의 중량비(I/C ratio)는 0.75 내지 1.6 일 수 있다. 이는 기존 탄소 구조체와 이오노머의 혼합물 대비 I/C ratio가 0.05 내지 0.2 만큼 향상된 것일 수 있다. 상기 기존 탄소 구조체와 이오노머의 혼합물은 5 nm 이하의 이오노머 코팅층을 포함하지 않는 경우로, 볼밀 등의 기존 혼합 방법을 이용하여 제조된 것일 수 있다.As described above, since the ionomer is uniformly coated on the surface of the carbon structure, a higher amount of ionomer is required compared to other conventional methods. Specifically, the weight ratio (I/C ratio) of the ionomer to the carbon structure represented by
[수학식 1][Equation 1]
I/C ratio = WI / WC I/C ratio = W I / W C
WI = 이오노머(Ionomer)의 전체 중량W I = total weight of ionomer
WC = 탄소 구조체(Carbon structure)의 전체 중량W C = total weight of the carbon structure
또한, 상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체는 다양한 분산장치로 용매에 분산 후 방치해 두었을 때 육안상 층 분리가 일어나지 않는 범위에서 분산 안정성이 0.5 일 내지 15 일, 구체적으로 1 일 내지 8 일을 나타낼 수 있다. 상기 분산 안정성이 0.5 일 미만인 경우 이오노머 층이 코팅이 되지 않은 것임을 의미한다. In addition, the carbon structure coated with the ionomer exhibits a dispersion stability of 0.5 to 15 days, specifically 1 to 8 days, in a range in which layer separation does not occur visually when left after being dispersed in a solvent with various dispersing devices. I can. If the dispersion stability is less than 0.5 days, it means that the ionomer layer is not coated.
상기 이오노머가 코팅된 탄소 구조체는 연료 전지, 이차 전지 또는 커패시터 등의 전기 화학 디바이스 분야에서 촉매 담체, 전극 물질 등으로의 적용될 수 있다.The carbon structure coated with the ionomer may be applied as a catalyst carrier or an electrode material in the field of an electrochemical device such as a fuel cell, a secondary battery, or a capacitor.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 당 기술분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것으로 그 설명을 생략한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are only intended to specifically illustrate or describe the present invention, and the present invention is not limited thereto. In addition, information not described herein can be sufficiently technically inferred by those skilled in the art, and the description thereof will be omitted.
[제조예: 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조][Preparation Example: Preparation of ionomer-coated carbon structure]
(실시예 1)(Example 1)
카본 나노 튜브 1.0 g을 용기에 개량하고, 이오노머 파우더(Nafion, 듀폰 사(社) 제품) 0.2 g을 개량해 동일 용기에 넣었다.1.0 g of carbon nanotubes were improved in the container, 0.2 g of ionomer powder (Nafion, manufactured by DuPont) was improved and placed in the same container.
상기 혼합물이 담긴 용기를 Resodyn®사의 공명 음향 혼합기(Resonant Acoustic Mixer, RAM)에 장착하였다. 상기 공명 음향 혼합기에 60 Hz의 주파수를 가지는 저주파 음향 에너지를 가하면서 70 G의 가속도로 5 분 동안 혼합시켜 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 제조하였다.The container containing the mixture was mounted on a Resodyn ® Resonant Acoustic Mixer (RAM). A carbon structure coated with an ionomer was prepared by mixing for 5 minutes at an acceleration of 70 G while applying low-frequency acoustic energy having a frequency of 60 Hz to the resonance acoustic mixer.
(실시예 2)(Example 2)
상기 실시예 1에서 상기 공명 음향 혼합기에 60 Hz의 주파수를 가지는 저주파 음향 에너지를 가하면서 70 G의 가속도로 10분 동안 혼합시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 제조하였다.In Example 1, the ionomer-coated carbon was carried out in the same manner as in Example 1, except that low-frequency acoustic energy having a frequency of 60 Hz was applied to the resonance acoustic mixer and mixed for 10 minutes at an acceleration of 70 G. The structure was prepared.
(실시예 3)(Example 3)
상기 실시예 1에서 상기 공명 음향 혼합기에 60 Hz의 주파수를 가지는 저주파 음향 에너지를 가하면서 80 G의 가속도로 5분 동안 혼합시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 제조하였다.In Example 1, the ionomer-coated carbon was carried out in the same manner as in Example 1, except that low-frequency acoustic energy having a frequency of 60 Hz was applied to the resonance acoustic mixer and mixed for 5 minutes at an acceleration of 80 G. The structure was prepared.
(실시예 4)(Example 4)
상기 실시예 1에서 상기 탄소 구조체로 그래핀을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 제조하였다.In Example 1, except that graphene was used as the carbon structure, a carbon structure coated with an ionomer was prepared in the same manner as in Example 1 above.
(실시예 5)(Example 5)
상기 실시예 1에서 상기 탄소 구조체로 카본 블랙을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 제조하였다.A carbon structure coated with an ionomer was manufactured in the same manner as in Example 1, except that carbon black was used as the carbon structure in Example 1 above.
(실시예 6)(Example 6)
카본 나노 튜브 1.0 g을 용기에 개량하고, 이오노머 용액(Nafion 20 % 용액, 듀폰 사(社) 제품) 1.0 g을 개량해 동일 용기에 넣었다.1.0 g of carbon nanotubes were improved in a container, and 1.0 g of an ionomer solution (
상기 혼합물이 담긴 용기를 Resodyn®사의 공명 음향 혼합기(Resonant Acoustic Mixer, RAM)에 장착하였다. 상기 공명 음향 혼합기에 60 Hz의 주파수를 가지는 저주파 음향 에너지를 가하면서 70 G의 가속도로 5 분 동안 혼합시켜 이오노머가 코팅된 탄소 구조체를 제조하였다.The container containing the mixture was mounted on a Resodyn ® Resonant Acoustic Mixer (RAM). A carbon structure coated with an ionomer was prepared by mixing for 5 minutes at an acceleration of 70 G while applying low-frequency acoustic energy having a frequency of 60 Hz to the resonance acoustic mixer.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
카본 나노 튜브 1.0 g을 용기에 개량하고, 이오노머 파우더(Nafion, 듀폰 사(社) 제품) 0.2 g을 개량해 동일 용기에 넣었다.1.0 g of carbon nanotubes were improved in the container, 0.2 g of ionomer powder (Nafion, manufactured by DuPont) was improved and placed in the same container.
상기 혼합물을 볼밀을 이용하여 분산 및 교반시켜 이온 전도체가 혼합된 탄소 구조체를 제조하였다.The mixture was dispersed and stirred using a ball mill to prepare a carbon structure in which an ion conductor was mixed.
[실험예 1][Experimental Example 1]
(실험예 1: TEM 사진 관찰)(Experimental Example 1: TEM photograph observation)
상기 실시예 1에서 제조된 이오노머가 코팅된 탄소 구조체와 상기 비교예 1에서 제조된 이오노머가 혼합된 탄소 구조체의 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope, TEM) 사진을 각각 하기 도 2 및 도 3에 나타내었다.Transmission Electron Microscope (TEM) photographs of the carbon structure coated with the ionomer prepared in Example 1 and the carbon structure mixed with the ionomer prepared in Comparative Example 1 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. .
상기 도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 실시예 1에서와 같이 공진 혼합으로 제조된 이오노머가 코팅된 탄소 구조체는 탄소 구조체의 표면에 이오노머의 코팅 현상이 뚜렷하게 관찰되며, 그 코팅 두께가 5 nm 이하인 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 상기 도 2에서 화살표 부분의 물결 무늬가 이오노머가 5 nm 이하로 코팅된 것을 나타내며, 상기 코팅 부분이 전체적으로 퍼져 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 볼밀로 제조된 비교예 1에서 나타나는 이오노머가 겹겹이 쌓인 뭉침 현상이 관찰되지 않음을 확인할 수 있다.2 and 3, in the carbon structure coated with the ionomer prepared by resonance mixing as in Example 1, a coating phenomenon of the ionomer was clearly observed on the surface of the carbon structure, and the coating thickness was 5 nm or less. Can be confirmed. Specifically, the wave pattern of the arrow portion in FIG. 2 indicates that the ionomer is coated with 5 nm or less, and it can be seen that the coating portion is spread throughout. In addition, it can be seen that the agglomeration phenomenon in which the ionomers of Comparative Example 1 made of a ball mill are piled up was not observed.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 상기한 실시예는 본 발명의 특정한 일 예로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명의 권리범위는 후술할 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the above-described embodiments are presented as a specific example of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and the scope of the present invention will be described later. Various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in are also within the scope of the present invention.
1: 탄소 구조체
3: 이오노머1: carbon structure
3: ionomer
Claims (12)
상기 혼합물에 10 내지 100 Hz의 주파수를 갖는 저주파 음향 에너지(low-frequency acoustic energy)를 가하여 공진 혼합(resonant vibratory mixing)을 수행함으로써 상기 탄소 구조체 표면에 상기 이오노머를 코팅하는 단계
를 포함하는 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법.Preparing a mixture including a carbon structure and an ionomer,
Coating the ionomer on the surface of the carbon structure by applying low-frequency acoustic energy having a frequency of 10 to 100 Hz to the mixture to perform resonant vibratory mixing
Method of producing a carbon structure coated with an ionomer comprising a.
상기 탄소 구조체는 카본 나노 튜브(carbon nano tube), 카본 나노 와이어(carbon nano wire), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 카본 블랙(carbon black), 나노구조 탄소(nanostructured carbon), 다공성 탄소(porous carbon) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법.The method of claim 1,
The carbon structure is a carbon nano tube, a carbon nano wire, a graphene, a graphene oxide, a carbon black, a nanostructured carbon. , Porous carbon (porous carbon) and any one selected from the group consisting of a mixture thereof, the method of producing an ionomer-coated carbon structure.
상기 혼합물은 상기 탄소 구조체와 상기 이오노머만을 포함하는 고체-고체 혼합물인, 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법.The method of claim 1,
The mixture is a solid-solid mixture containing only the carbon structure and the ionomer, a method of manufacturing a carbon structure coated with an ionomer.
상기 공진 혼합은 상기 탄소 구조체와 이오노머의 혼합물에 10 내지 100 G의 가속도를 가하여 이루어지는 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법.The method of claim 1,
The resonance mixing is performed by applying an acceleration of 10 to 100 G to the mixture of the carbon structure and the ionomer. The method of manufacturing an ionomer-coated carbon structure.
상기 공진 혼합은 30 초 내지 30 분 동안 이루어지는 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법.The method of claim 1,
The resonance mixing is performed for 30 seconds to 30 minutes, the method of manufacturing an ionomer-coated carbon structure.
상기 혼합물은 용매를 더 포함하는 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체의 제조 방법.The method of claim 1,
The method for producing an ionomer-coated carbon structure wherein the mixture further contains a solvent.
상기 이오노머는, 상기 탄소 구조체 및 상기 이오노머를 포함하는 혼합물에 10 내지 100 Hz의 주파수를 갖는 저주파 음향 에너지를 가하여 공진 혼합을 수행함으로써 상기 탄소 구조체의 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체.It includes a carbon structure and an ionomer,
The ionomer is coated with a thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure by performing resonance mixing by applying low-frequency acoustic energy having a frequency of 10 to 100 Hz to the mixture containing the carbon structure and the ionomer. Coated carbon structure.
상기 탄소 구조체는 카본 나노 튜브(carbon nano tube), 카본 나노 와이어(carbon nano wire), 그래핀(graphene), 산화 그래핀(graphene oxide), 카본 블랙(carbon black), 나노구조 탄소(nanostructured carbon), 다공성 탄소(porous carbon) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체.The method of claim 7,
The carbon structure is a carbon nano tube, a carbon nano wire, a graphene, a graphene oxide, a carbon black, a nanostructured carbon. , A carbon structure coated with an ionomer that is any one selected from the group consisting of porous carbon and mixtures thereof.
상기 탄소 구조체 표면에 5 nm 이하의 두께로 코팅된 이오노머는 상기 이오노머 전체 중량에 대하여 60 중량% 내지 100 중량%인 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체.The method of claim 7,
The ionomer coated with a thickness of 5 nm or less on the surface of the carbon structure is 60 to 100% by weight based on the total weight of the ionomer.
상기 탄소 구조체 표면에 코팅되지 않고 응집된(aggregated) 이오노머는 상기 이오노머 전체 중량에 대하여 0 중량% 내지 40 중량%인 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체.The method of claim 7,
The ionomer is not coated on the surface of the carbon structure and is aggregated from 0% to 40% by weight based on the total weight of the ionomer.
하기 수학식 1로 표시되는 상기 탄소 구조체에 대한 상기 이오노머의 중량비(I/C ratio)는 0.75 내지 1.6인 것인 이오노머가 코팅된 탄소 구조체.
[수학식 1]
I/C ratio = WI / WC
WI = 이오노머(Ionomer)의 전체 중량
WC = 탄소 구조체(Carbon structure)의 전체 중량The method of claim 7,
The weight ratio of the ionomer to the carbon structure represented by Equation 1 (I/C ratio) is 0.75 to 1.6. The ionomer-coated carbon structure.
[Equation 1]
I/C ratio = W I / W C
W I = total weight of ionomer
W C = total weight of the carbon structure
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170000025A KR102175008B1 (en) | 2017-01-02 | 2017-01-02 | Method for manufacturing ionomer coated carbon structure and ionomer coated carbon structure manufactrued by the same |
US16/343,522 US11283093B2 (en) | 2016-12-28 | 2017-12-22 | Method for manufacturing electrode, electrode manufactured thereby, membrane-electrode assembly comprising same electrode, and fuel cell including same membrane-electrode assembly |
EP17887671.0A EP3536664B1 (en) | 2016-12-28 | 2017-12-22 | Method for manufacturing electrode, electrode manufactured thereby, membrane-electrode assembly comprising same electrode, and fuel cell including same membrane-electrode assembly |
PCT/KR2017/015301 WO2018124645A1 (en) | 2016-12-28 | 2017-12-22 | Method for manufacturing electrode, electrode manufactured thereby, membrane-electrode assembly comprising same electrode, and fuel cell including same membrane-electrode assembly |
JP2019521674A JP6895517B2 (en) | 2016-12-28 | 2017-12-22 | A method for manufacturing an electrode, an electrode manufactured by the electrode, a membrane-electrode assembly including the electrode, and a fuel cell including the membrane-electrode assembly. |
CN201780066307.3A CN109890752A (en) | 2016-12-28 | 2017-12-22 | The preparation method of electrode, the electrode prepared by the method, the membrane electrode assembly containing the electrode and the fuel cell containing the membrane electrode assembly |
JP2020099641A JP7083003B2 (en) | 2016-12-28 | 2020-06-08 | A method for manufacturing an electrode, an electrode manufactured thereby, a membrane-electrode assembly including the electrode, and a fuel cell including the membrane-electrode assembly. |
US17/592,595 US11557782B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-02-04 | Method for manufacturing electrode, electrode manufactured thereby, membrane-electrode assembly comprising same electrode, and fuel cell including same membrane-electrode assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170000025A KR102175008B1 (en) | 2017-01-02 | 2017-01-02 | Method for manufacturing ionomer coated carbon structure and ionomer coated carbon structure manufactrued by the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180079635A KR20180079635A (en) | 2018-07-11 |
KR102175008B1 true KR102175008B1 (en) | 2020-11-05 |
Family
ID=62917779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170000025A Active KR102175008B1 (en) | 2016-12-28 | 2017-01-02 | Method for manufacturing ionomer coated carbon structure and ionomer coated carbon structure manufactrued by the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102175008B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230136877A (en) | 2022-03-17 | 2023-09-27 | 코오롱인더스트리 주식회사 | CNT-Ionomer composite, Method for manufacturing the same, and Membrane-electrode assembly manufactured by the same |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MX2022002166A (en) | 2019-08-29 | 2022-03-22 | Dow Global Technologies Llc | Method of making a homogeneous mixture of polyolefin solids and liquid additive. |
MX2022002167A (en) * | 2019-08-29 | 2022-03-22 | Dow Global Technologies Llc | Method of making a homogeneous mixture of polyvinyl chloride solids and additive. |
KR102299218B1 (en) | 2019-11-28 | 2021-09-08 | 한국과학기술연구원 | Ionomer-ionomer support composite, method for preparing the same, and catalyst electrode for fuel cell comprising the ionomer-ionomer support composite |
KR102288596B1 (en) | 2020-02-28 | 2021-08-11 | 한국과학기술연구원 | Catalyst electrode for fuel cell, manufacturing method thereof and a fuel cell comprising the catalyst electrode for fuel cell |
KR102592198B1 (en) * | 2020-05-28 | 2023-10-19 | 코오롱인더스트리 주식회사 | Mixed Catalyst for Fuel Cell, Method for Manufacturing The Same, Method for Forming Electrode Using The Same, and Membrane-Electrode Assembly Comprising The Same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007265734A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Toppan Printing Co Ltd | Catalyst electrode for fuel cell, production method thereof, polymer electrolyte membrane / electrode assembly for fuel cell, and fuel cell |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150266028A1 (en) * | 2012-10-26 | 2015-09-24 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell membrane electrode assembly fabrication process |
-
2017
- 2017-01-02 KR KR1020170000025A patent/KR102175008B1/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007265734A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Toppan Printing Co Ltd | Catalyst electrode for fuel cell, production method thereof, polymer electrolyte membrane / electrode assembly for fuel cell, and fuel cell |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230136877A (en) | 2022-03-17 | 2023-09-27 | 코오롱인더스트리 주식회사 | CNT-Ionomer composite, Method for manufacturing the same, and Membrane-electrode assembly manufactured by the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180079635A (en) | 2018-07-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102175008B1 (en) | Method for manufacturing ionomer coated carbon structure and ionomer coated carbon structure manufactrued by the same | |
Hu et al. | Enhanced Electrocatalysis via 3D Graphene Aerogel Engineered with a Silver Nanowire Network for Ultrahigh‐Rate Zinc–Air Batteries | |
Liu et al. | Effect of catalyst ink and formation process on the multiscale structure of catalyst layers in PEM fuel cells | |
US20220158208A1 (en) | Method for manufacturing electrode, electrode manufactured thereby, membrane-electrode assembly comprising same electrode, and fuel cell including same membrane-electrode assembly | |
Ye et al. | Alkali doped polyvinyl alcohol/graphene electrolyte for direct methanol alkaline fuel cells | |
KR102189064B1 (en) | Method for manufacturing electrode, electrode manufactured by using the same, membrane-electrode assembly comprising the electrode, and fuel cell comprising the membrane-electrode assembly | |
KR102323487B1 (en) | Catalyst, method for manufacturing the same, electrode comprising the same, membrane-electrode assembly comprising the same, and fuel cell comprising the same | |
JP5564755B2 (en) | Electrolyte membrane and membrane electrode assembly using the same | |
CN103515623B (en) | With the hydrophobic membrane electrode assembly of enhancing and its manufacturing method | |
Fang et al. | Effect of carbon corrosion on wettability of PEM fuel cell electrodes | |
JP5298566B2 (en) | Membrane electrode assembly | |
KR102272379B1 (en) | Electrode with organic metal-oxide, method for manufacturing the same, membrane-electrode assembly comprising the same, and fuel cell comprising the membrane-electrode assembly | |
JP6098430B2 (en) | Polymer electrolyte fuel cell | |
CN109789386A (en) | Carrier, electrode for fuel cell, membrane electrode assembly and the fuel cell comprising the component | |
Xin et al. | Polybenzimidazole (PBI) functionalized nanographene as highly stable catalyst support for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) | |
JP2009218006A (en) | Method of manufacturing electrolyte membrane-electrode assembly | |
KR20200080152A (en) | Catalyst, method for manufacturing the same, electrode comprising the same, membrane-electrode assembly comprising the same, and fuel cell comprising the same | |
Choi et al. | Single-step fabrication of a multiscale porous catalyst layer by the emulsion template method for low Pt-loaded proton exchange membrane fuel cells | |
Min et al. | Development of high-performance polymer electrolyte membranes through the application of quantum dot coatings to nafion membranes | |
Huang et al. | Fabrication of catalyst layers with preferred mass and charge transport properties through texture engineering | |
Yeon et al. | Layer-by-layer polydimethylsiloxane modification using a two-nozzle spray process for high durability of the cathode catalyst in proton-exchange membrane fuel cells | |
US10985381B2 (en) | Nanostructured electrode for polymer electrolyte membrane fuel cell, and manufacturing method therefor | |
JP2009238496A (en) | Membrane-electrode assembly | |
JP2014110232A (en) | Fluorine-based polymer electrolyte film | |
JP2016054066A (en) | Method for producing nonfired gas diffusion layer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20170102 |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
A201 | Request for examination | ||
PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20181219 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20170102 Comment text: Patent Application |
|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20200416 Patent event code: PE09021S01D |
|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20201021 |
|
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20201030 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20201101 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
PR1001 | Payment of annual fee |