KR20090019175A - Method of manufacturing membrane-electrode assembly for fuel cell, and membrane-electrode assembly for fuel cell manufactured accordingly - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료 전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법 및 이에 따라 제조된 막-전극 어셈블리에 관한 것으로서, 상기 제조 방법은 전사용 기재 상에 미세기공층 형성용 조성물을 도포하여 미세기공층을 형성하는 단계; 상기 미세기공층 위에 촉매층 형성용 조성물을 도포하여 촉매층을 형성하는 단계; 상기 미세기공층 및 촉매층이 순차적으로 형성된 전사용 기재에 대해 촉매층과 고분자 전해질 막이 대면하도록 고분자 전해질 막을 위치시킨 후 열간 압연하여 미세기공층과 촉매층을 고분자 전해질 막으로 전사하는 단계; 및 상기 미세기공층과 촉매층이 전사된 고분자 전해질 막에 대해 미세기공층과 전극 기재가 대면하도록 전극 기재를 위치시킨 후 접합하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell and a membrane-electrode assembly manufactured according to the above, the method for forming a microporous layer by applying a composition for forming a microporous layer on a transfer substrate. ; Forming a catalyst layer by applying a composition for forming a catalyst layer on the microporous layer; Transferring the microporous layer and the catalyst layer to the polymer electrolyte membrane by placing the polymer electrolyte membrane so that the catalyst layer and the polymer electrolyte membrane face each other with respect to the transfer substrate on which the microporous layer and the catalyst layer are sequentially formed; And bonding the electrode substrate so that the microporous layer and the electrode substrate face each other with respect to the polymer electrolyte membrane to which the microporous layer and the catalyst layer are transferred.
본 발명에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조 방법은 촉매 전사율이 우수하여 촉매의 이용률을 향상시킬 수 있고 또한 촉매층과 미세기공층간의 박리 우려가 없어 상기 제조방법에 의해 제조된 막-전극 어셈블리를 포함하는 연료 전지는 우수한 전지 특성을 나타낸다.The method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to the present invention can improve the utilization rate of the catalyst because of excellent catalyst transfer rate, and there is no fear of peeling between the catalyst layer and the microporous layer. A fuel cell comprising a shows excellent cell characteristics.
Description
본 발명은 연료 전지용 막-전극 어셈블리의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 연료전지용 막-전극 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촉매의 이용률을 향상시킬 수 있고, 또한 촉매층과 미세기공층간의 박리 우려가 없어 전지 특성을 향상시킬 수 있는 연료 전지용 막-전극 어셈블리의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 연료전지용 막-전극 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell and a membrane-electrode assembly for a fuel cell manufactured according to the present invention. More specifically, the utilization rate of the catalyst can be improved, and there is a fear of separation between the catalyst layer and the microporous layer. The present invention relates to a fuel cell membrane-electrode assembly capable of improving battery characteristics and a fuel cell membrane-electrode assembly manufactured accordingly.
연료 전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연기체와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. A fuel cell is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxygen contained in hydrocarbon-based materials such as methanol, ethanol and natural gas into electrical energy.
이러한 연료 전지는 화석 에너지를 대체할 수 있는 청정 에너지원으로서, 단위 전지의 적층에 의한 스택 구성으로 다양한 범위의 출력을 낼 수 있는 장점을 갖고 있으며, 소형 리튬 전지에 비하여 4-10배의 에너지 밀도를 나타내기 때문에 소형 및 이동용 휴대전원으로 주목받고 있다. This fuel cell is a clean energy source that can replace fossil energy, and has the advantage of generating a wide range of outputs by stacking unit cells, and having an energy density of 4-10 times that of a small lithium battery. It is attracting attention as a compact and mobile portable power source.
연료 전지의 대표적인 예로는 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 직접 산화형 연료 전지(Direct Oxidation Fuel Cell)를 들 수 있다. 상기 직접 산화형 연료 전지에서 연료로 메탄올을 사용하는 경우는 직접 메탄올형 연료 전지(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell)라 한다. Representative examples of the fuel cell include a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) and a direct oxidation fuel cell (Direct Oxidation Fuel Cell). When methanol is used as the fuel in the direct oxidation fuel cell, it is called a direct methanol fuel cell (DMFC).
상기 고분자 전해질형 연료 전지는 에너지 밀도가 크고, 출력이 높다는 장점을 가지고 있으나, 수소 가스의 취급에 주의를 요하고 연료가스인 수소를 생산하기 위하여 메탄이나 메탄올 및 천연 가스 등을 개질하기 위한 연료 개질 장치 등의 부대 설비를 필요로 하는 문제점이 있다.The polymer electrolyte fuel cell has an advantage of having a high energy density and a high output, but requires attention to handling hydrogen gas and reforms fuel for reforming methane, methanol, natural gas, etc. to produce hydrogen as fuel gas. There is a problem that requires additional equipment such as a device.
이에 반해 직접 산화형 연료 전지는 고분자 전해질형 연료 전지에 비해 에너지 밀도는 낮으나 연료의 취급이 용이하고 운전 온도가 낮아, 상온에서 운전이 가능하며, 특히 연료 개질 장치를 필요하지 않는다는 장점이 있다.On the other hand, the direct oxidation fuel cell has a lower energy density than the polymer electrolyte fuel cell, but it is easy to handle fuel and has a low operating temperature, so that it can be operated at room temperature, in particular, it does not require a fuel reformer.
이러한 연료 전지 시스템에 있어서, 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)와 세퍼레이터(Separator)(또는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)라고도 함)로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수 십개로 적층된 구조를 가진다. 상기 막-전극 어셈블리는 수소 이온 전도성 고분자를 포함하는 고분자 전해질 막을 사이에 두고 애노드 전극(일명, “연료극” 또는 “산화 전극”이라 한다)과 캐소드 전극(일명 “공기극” 또는 “환원 전극”이라고 한다)이 위치하는 구조를 가진다.In such fuel cell systems, the stack that substantially generates electricity comprises several unit cells consisting of a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator (also called a bipolar plate). It has a structure laminated to several tens. The membrane-electrode assembly is called an anode electrode (also called a “fuel electrode” or an “oxidation electrode”) and a cathode electrode (also called “air electrode” or “reduction electrode”) with a polymer electrolyte membrane containing a hydrogen ion conductive polymer therebetween. ) Is located.
연료 전지에서 전기를 발생시키는 원리는 연료가 연료극인 애노드 전극으로 공급되어 애노드 전극의 촉매에 흡착되고, 연료가 산화되어, 수소 이온과 전자를 생성시키고, 이때 발생된 전자는 외부 회로에 따라 환원극인 캐소드 전극에 도달하며, 수소 이온은 고분자 전해질 막을 통과하여 캐소드 전극으로 전달된다. 캐소드 전극으로 산화제가 공급되고, 이 산화제, 수소 이온 및 전자가 캐소드 전극의 촉매 상에서 반응하여 물을 생성하면서 전기를 발생시키게 된다.The principle of generating electricity in a fuel cell is that fuel is supplied to an anode electrode, which is a fuel electrode, adsorbed to a catalyst of the anode electrode, and the fuel is oxidized to generate hydrogen ions and electrons. Reaching the cathode electrode, hydrogen ions pass through the polymer electrolyte membrane and are delivered to the cathode electrode. An oxidant is supplied to the cathode, and the oxidant, hydrogen ions, and electrons react on the catalyst of the cathode to generate electricity while producing water.
본 발명의 목적은 촉매의 이용률을 향상시킬 수 있고, 또한 촉매층과 미세기공층간의 박리 우려가 없어 전지 특성을 향상시킬 수 있는 연료 전지용 막-전극 어셈블리의 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing a membrane-electrode assembly for a fuel cell, which can improve the utilization of the catalyst and can improve the battery characteristics without fear of peeling between the catalyst layer and the microporous layer.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된 연료전지용 막-전극 어셈블리를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a membrane-electrode assembly for a fuel cell manufactured by the above method.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전사용 기재 상에 미세기공층 형성용 조성물을 도포하여 미세기공층을 형성하는 단계; 상기 미세기공층 위에 촉매층 형성용 조성물을 도포하여 촉매층을 형성하는 단계; 상기 미세기공층 및 촉매층이 순차적으로 형성된 전사용 기재에 대해 촉매층과 고분자 전해질 막이 대면하도록 고분자 전해질 막을 위치시킨 후 열간 압연하여 미세기공층과 촉매층을 고분자 전해질 막으로 전사하는 단계; 및 상기 미세기공층과 촉매층이 전사된 고분자 전해질 막에 대해 미세기공층과 전극 기재가 대면하도록 전극 기재를 위치시킨 후 접합하는 단계를 포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is to form a microporous layer by applying a composition for forming a microporous layer on the transfer substrate; Forming a catalyst layer by applying a composition for forming a catalyst layer on the microporous layer; Transferring the microporous layer and the catalyst layer to the polymer electrolyte membrane by placing the polymer electrolyte membrane so that the catalyst layer and the polymer electrolyte membrane face each other with respect to the transfer substrate on which the microporous layer and the catalyst layer are sequentially formed; And positioning the electrode substrate so that the microporous layer and the electrode substrate face each other with respect to the polymer electrolyte membrane to which the microporous layer and the catalyst layer are transferred.
본 발명에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조 방법은 촉매 전사율이 우수하여 촉매의 이용률을 향상시킬 수 있고 또한 촉매층과 미세기공층간의 박리 우려가 없어 상기 제조방법에 의해 제조된 막-전극 어셈블리를 포함하는 연료 전지 는 우수한 전지 특성을 나타낸다.The method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to the present invention can improve the utilization rate of the catalyst because of excellent catalyst transfer rate, and there is no fear of peeling between the catalyst layer and the microporous layer. A fuel cell comprising a shows excellent cell characteristics.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
연료 전지에서 막-전극 어셈블리는 고분자 전해질 막과 이 고분자 전해질 막 양면에 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극으로 구성되며, 이 막-전극 어셈블리에서의 연료의 산화 및 산화제의 환원 반응에 의해 전기가 발생되게 된다. 이러한 막-전극 어셈블리에서 일어나는 반응은 상기 고분자 전해질 막과 전극과의 계면 접착이 우수해야 잘 일어날 수 있으며, 또한 계면에서의 전극과의 접촉 면적이 넓어야 한다.In a fuel cell, the membrane-electrode assembly is composed of a polymer electrolyte membrane and anode and cathode electrodes located on both sides of the polymer electrolyte membrane, and the electricity is generated by the oxidation of the fuel and the reduction reaction of the oxidant in the membrane-electrode assembly. do. The reaction occurring in the membrane-electrode assembly may occur well when the interfacial adhesion between the polymer electrolyte membrane and the electrode is excellent, and the contact area with the electrode at the interface should be wide.
통상적으로 막-전극 어셈블리는 전극 기재에 촉매층을 형성한 후 고분자 전해질 막과 접합하거나, 또는 고분자 전해질 막에 먼저 촉매층을 형성한 후 전극 기재와 접합하는 방법 등에 의해 제조된다. 이때 촉매층은 촉매층 형성용 조성물을 고분자 전해질 막 또는 전극 기재에 직접 도포한 후 건조하거나, 또는 전사용 기재 상에 촉매층 형성용 조성물을 도포 건조하여 필름상의 촉매층을 형성한 후 고분자 전해질 막으로 전사하는 건식 전사(decal transfer) 방법에 의해 제조될 수 있다.Typically, the membrane-electrode assembly is manufactured by forming a catalyst layer on an electrode substrate and then bonding it to the polymer electrolyte membrane, or first forming a catalyst layer on the polymer electrolyte membrane and then joining the electrode substrate. In this case, the catalyst layer is dried by directly applying the composition for forming a catalyst layer to a polymer electrolyte membrane or an electrode substrate, or by applying and drying the composition for forming a catalyst layer on a substrate for transfer to form a catalyst layer on a film and then transferring to a polymer electrolyte membrane. It may be prepared by a decal transfer method.
그러나 상기 방법들 중 고분자 전해질 막에 촉매층 형성용 조성물을 직접 도포하는 방법의 경우, 조성물내에 포함된 용매에 의하여 고분자 전해질 막이 스웰링(swelling)되어 형태가 변형되고, 그 결과 촉매층과의 계면 접착력을 저하시키는 문제가 있었다. 특히 캐소드 전극의 경우 캐소드 전극내 반응에 의해 생성된 반응 생성물인 물의 배출을 위해서는 기공을 포함하여야 하는데, 이 경우 캐소드 촉매층 내의 기공으로 인해 고분자 전해질 막과의 계면 접착력이 저하되는 문제가 있었다.However, in the method of directly applying the composition for forming the catalyst layer on the polymer electrolyte membrane, the polymer electrolyte membrane is swelled by the solvent contained in the composition to deform the form, and as a result, the interface adhesion with the catalyst layer There was a problem of deterioration. Particularly, in the case of the cathode electrode, pores must be included for the discharge of water, which is a reaction product generated by the reaction in the cathode electrode. In this case, there is a problem in that the interfacial adhesion with the polymer electrolyte membrane is lowered due to the pores in the cathode catalyst layer.
또한, 건식 전사 방법의 경우, 전사용 기재와 촉매층 사이에 뜯김이 발생하여 촉매 전사율이 낮고, 또한 유리 전이 온도가 200℃ 이상인 탄화수소계 전해질 막의 경우 촉매층과 전극 기재 사이, 또는 촉매층과 미세기공층 사이의 박리 발생 우려가 높다는 문제가 있었다.In addition, in the dry transfer method, a tear occurs between the transfer substrate and the catalyst layer, and thus the catalyst transfer rate is low, and in the case of a hydrocarbon electrolyte membrane having a glass transition temperature of 200 ° C. or more, between the catalyst layer and the electrode substrate, or between the catalyst layer and the microporous layer. There existed a problem that there was a high possibility of peeling in between.
이에 대하여, 본 발명에서는 막-전극 어셈블리의 제조시 전사용 기재 위에 미세기공층 및 촉매층을 순차적으로 형성한 후 고분자 전해질 막으로 전사함으로써, 촉매 전사율을 향상시키고, 촉매층과 미세기공층 사이의 접착력을 증가시킬 수 있다.In contrast, in the present invention, the microporous layer and the catalyst layer are sequentially formed on the transfer substrate in the preparation of the membrane-electrode assembly, and then transferred to the polymer electrolyte membrane, thereby improving the catalyst transfer rate and adhering force between the catalyst layer and the microporous layer. Can be increased.
본 명세서에 있어서 특별한 언급이 없는 한 하기 용어는 하기와 같은 것을 의미한다.Unless otherwise specified in the present specification, the following terms mean the following.
"알킬기"란 탄소수 1 내지 20의 알킬기를, "알콕시기"는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기를, "알킬렌기"란 탄소수 2 내지 20의 알킬렌기를, "아릴렌기"란 탄소수 6 내지 24의 아릴렌기를 의미한다. An "alkyl group" is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an "alkoxy group" is an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an "alkylene group" is an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, an "arylene group" is an aryl having 6 to 24 carbon atoms It means Rengi.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막-전극 어셈블리의 제조방법을 간략하게 나타낸 공정도이다.1 is a process diagram briefly showing a method of manufacturing a membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 막-전극 어셈블리의 제조방법은 전사용 기재 상에 미세기공층 형성용 조성물을 도포하여 미세기공층을 형성하는 단계(S1); 상기 미세기공층 위에 촉매층 형성용 조성물을 도포하여 촉매층을 형성하는 단계(S2); 미세기공층 및 촉매층이 순차적으로 형성된 전사용 기재 에 대해 촉매층과 고분자 전해질 막이 대면하도록 고분자 전해질 막을 위치시킨 후 열간 압연하여 미세기공층과 촉매층을 고분자 전해질 막으로 전사하는 단계(S3); 및 상기 미세기공층과 촉매층이 전사된 고분자 전해질 막에 대해 미세기공층과 전극 기재가 대면하도록 전극 기재를 위치시킨 후 접합하는 단계(S4)를 포함한다.Referring to Figure 1, the manufacturing method of the membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention comprises the steps of applying a composition for forming a microporous layer on the transfer substrate to form a microporous layer (S1); Forming a catalyst layer by applying a composition for forming a catalyst layer on the microporous layer (S2); Transferring the microporous layer and the catalyst layer to the polymer electrolyte membrane by placing the polymer electrolyte membrane so that the catalyst layer and the polymer electrolyte membrane face each other with respect to the transfer substrate on which the microporous layer and the catalyst layer are sequentially formed (S3); And attaching the electrode substrate so that the microporous layer and the electrode substrate face each other with respect to the polymer electrolyte membrane to which the microporous layer and the catalyst layer are transferred (S4).
이하 막-전극 어셈블리의 제조 방법을 각 단계별로 보다 상세히 설명하면, 먼저 전사용 기재 상에 미세기공층 형성용 조성물을 도포하여 미세기공층을 형성한다(S1).Hereinafter, the method of manufacturing the membrane-electrode assembly will be described in more detail at each step. First, the microporous layer is formed on the transfer substrate to form a microporous layer (S1).
상기 전사용 기재로는 통상적으로 형성된 미세기공층을 용이하게 박리할 수 있는 기재라면 어느 것이든 사용가능하다. 구체적으로는 유리기재 또는 이형필름을 사용할 수 있으며, 촉매층 박리시 뜯김없이 매끈하게 박리할 수 이형필름을 사용하는 것이 보다 바람직하다.As the transfer substrate, any substrate can be used as long as the substrate can easily peel off the microporous layer formed normally. Specifically, a glass substrate or a release film can be used, and it is more preferable to use a release film that can be peeled off smoothly without peeling off the catalyst layer.
상기 이형 필름으로는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 에틸렌/테트라플루오로에틸렌(Ethylene/Tetrafluoroethylene(ETFE)), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 불소계 수지 필름; 또는 폴리이미드(Kapton® DuPont 사제), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에스테르(Mylar® DuPont 사제), 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 비불소계 고 분자 필름을 사용할 수 있다.Examples of the release film include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, and ethylene / tetrafluoroethylene (ETFE)), polyvinylidene fluoride, copolymers thereof, and mixtures thereof; Or in the group consisting of polyimide (manufactured by Kapton ® DuPont), polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyester (manufactured by Mylar ® DuPont), copolymers thereof and mixtures thereof The non-fluorine-based high molecular film of choice can be used.
상기 미세기공층 형성용 조성물은 도전성 분말, 및 바인더 수지를 용매중에 분산 및 용해시켜 제조할 수 있다.The microporous layer-forming composition may be prepared by dispersing and dissolving a conductive powder and a binder resin in a solvent.
상기 도전성 분말로는 일반적으로 입경이 작은 도전성 분말, 예를 들어 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소, 카본 파이버, 플러렌(fullerene), 카본 나노 튜브, 카본 나노 와이어, 카본 나노 혼(carbon nano-horn), 카본 나노 링(carbon nano ring), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.The conductive powder is generally a conductive powder having a small particle size, such as carbon powder, carbon black, acetylene black, activated carbon, carbon fiber, fullerene, carbon nanotube, carbon nanowire, carbon nano horn (carbon nano) -horn, carbon nano ring, and mixtures thereof may be used.
상기 바인더 수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌, 폴리퍼플루오로알킬비닐에테르, 폴리퍼플루오로술포닐플루오라이드, 알콕시비닐 에테르, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.The binder resin may be polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, polyperfluoroalkyl vinyl ether, polyperfluorosulfonyl fluoride, alkoxy vinyl ether, polyvinyl alcohol, cellulose acetate And those selected from the group consisting of copolymers and mixtures thereof.
상기 바인더 수지는 미세기공층 형성용 조성물 총 중량에 대하여 3 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 15중량%로 포함될 수 있다. 미세기공층 형성용 조성물중 바인더 수지의 함량이 3 중량% 미만이면 전사 공정시 전사용 기재와의 박리가 용이하지 않고, 촉매층에 대한 접착력이 저하되어 바람직하지 않다. 또한 바인더 수지의 함량이 30 중량%를 초과하면 미세기공층내 도전성 분말의 상대적 함량 감소로 전기저항이 증가하게 되어 바람직하지 않다.The binder resin is preferably contained in 3 to 30% by weight, more preferably 10 to 15% by weight based on the total weight of the composition for forming the microporous layer. When the content of the binder resin in the composition for forming the microporous layer is less than 3% by weight, peeling with the substrate for transferring in the transfer process is not easy, and the adhesion to the catalyst layer is lowered, which is not preferable. In addition, when the content of the binder resin exceeds 30% by weight, the electrical resistance increases due to the decrease in the relative content of the conductive powder in the microporous layer, which is not preferable.
상기 바인더 수지는 도전성 분말 100중량부에 대하여 5 내지 50 중량부로 포 함되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 내지 30 중량부로 포함되는 것이 좋다. 도전성 분말에 대한 바인더 수지의 함량이 5 중량부 미만이면 결합력 저하로 코팅층 형성에 바람직하지 않고, 50 중량부를 초과하면 전기저항이 증가하게 되어 바람직하지 않다.The binder resin is preferably included 5 to 50 parts by weight, more preferably 7 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive powder. When the content of the binder resin to the conductive powder is less than 5 parts by weight, it is not preferable to form a coating layer due to the decrease in bonding strength, and when it exceeds 50 parts by weight, the electrical resistance increases, which is not preferable.
상기 용매로는 에탄올, 이소프로필알코올, n-프로필알코올, 부틸알코올 등과 같은 알코올계 용매, 물, 디메틸아세트아마이드, 디메틸술폭사이드, N-메틸피롤리돈, 테트라하이드로퓨란 등이 바람직하게 사용될 수 있다.The solvent may be preferably an alcohol solvent such as ethanol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, butyl alcohol, water, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, or the like. .
상기 미세기공층 형성용 조성물은 상기 성분외에 도전제 등의 분산성 향상을 위하여, 스테버라이트로진, 디하이드레이트캐스터 오일 또는 디스퍼빅(disperbyk®, byk사제) 등과 같은 분산제 등 첨가제를 더 포함할 수도 있다.The microporous layer forming composition is for dispersibility improvement of the conductivity in addition to the above components, a stereo version light Jin, dihydrate castor oil or disabled peobik (disperbyk ®, byk Co.) further comprise a dispersing agent such as additives, such as It may be.
이후 제조된 미세기공층 형성용 조성물을 기계적 혼합 또는 초음파 혼합의 방법에 의해 보다 균일하게 혼합할 수도 있다.Thereafter, the prepared microporous layer-forming composition may be mixed more uniformly by mechanical mixing or ultrasonic mixing.
상기 미세기공층 형성용 조성물의 도포 공정은 조성물의 점성에 따라 스크린 프린팅법, 스프레이 코팅법, 닥터 블레이드를 이용한 코팅법, 그라비어 코팅법, 딥코팅법, 실크 스크린법, 페인팅법, 및 슬롯다이(slot die)를 이용한 코팅법으로 이루어진 군에서 선택된 방법으로 실시될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 바람직하게는 스크린 프린팅법을 사용할 수 있다.The coating process of the composition for forming the microporous layer may be a screen printing method, a spray coating method, a coating method using a doctor blade, a gravure coating method, a dip coating method, a silk screen method, a painting method, and a slot die according to the viscosity of the composition. slot die) may be performed by a method selected from the group consisting of coating methods, but is not limited thereto. More preferably, screen printing can be used.
전사용 기재위에 도포한 미세기공층 형성용 조성물을 자연 건조, 열풍 건도 등 통상의 방법으로 건조하여 전극 기재에서의 반응물의 확산 효과를 증진시키는 역할을 하는 미세기공층을 형성한다.The composition for forming the microporous layer coated on the transfer substrate is dried by a conventional method such as natural drying and hot air dryness to form a microporous layer which serves to enhance the diffusion effect of the reactants on the electrode substrate.
상기 미세기공층 위에 촉매층 형성용 조성물을 도포하여 촉매층을 형성한다(S2).A catalyst layer is formed by applying a composition for forming a catalyst layer on the microporous layer (S2).
상기 촉매층 형성용 조성물은 반응(연료의 산화 및 산화제의 환원)을 촉매적으로 도와주는 촉매, 및 선택적으로 바인더 수지를 용매중에 분산 및 용해시켜 제조될 수 있다.The composition for forming a catalyst layer may be prepared by dispersing and dissolving a catalyst which catalyzes a reaction (oxidation of fuel and reduction of an oxidant), and optionally a binder resin in a solvent.
상기 촉매로는 연료 전지의 반응에 참여하여, 촉매로 사용가능한 것은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로 백금계 촉매를 사용할 수 있다. 상기 백금계 촉매로는 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금, 또는 백금-M 합금(M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Mo, W, Rh, 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이 금속) 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매를 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 Pt, Pt/Ru, Pt/W, Pt/Ni, Pt/Sn, Pt/Mo, Pt/Pd, Pt/Fe, Pt/Cr, Pt/Co, Pt/Ru/W, Pt/Ru/Mo, Pt/Ru/V, Pt/Fe/Co, Pt/Ru/Rh/Ni 및 Pt/Ru/Sn/W으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.As the catalyst, any one that can be used as a catalyst may participate in the reaction of the fuel cell, and as a representative example, a platinum-based catalyst may be used. The platinum-based catalyst is platinum, ruthenium, osmium, platinum-ruthenium alloy, platinum-osmium alloy, platinum-palladium alloy, or platinum-M alloy (M is Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni , At least one catalyst selected from the group consisting of Cu, Zn, Sn, Mo, W, Rh, and Ru). Specific examples include Pt, Pt / Ru, Pt / W, Pt / Ni, Pt / Sn, Pt / Mo, Pt / Pd, Pt / Fe, Pt / Cr, Pt / Co, Pt / Ru / W, Pt / Ru One or more selected from the group consisting of / Mo, Pt / Ru / V, Pt / Fe / Co, Pt / Ru / Rh / Ni, and Pt / Ru / Sn / W can be used.
또한 이러한 촉매는 촉매 자체(black)로 사용할 수도 있고, 담체에 담지시켜 사용할 수도 있다. 이 담체로는 흑연, 덴카블랙, 케첸블랙, 아세틸렌 블랙, 카본나노튜브, 카본나노파이버, 카본나노와이어, 카본나노볼, 또는 활성탄소 등의 탄소계 물질을 사용할 수도 있고, 알루미나, 실리카, 지르코니아, 또는 티타니아 등의 무기물 미립자를 사용할 수도 있으나, 일반적으로 탄소계 물질이 사용되고 있다.In addition, such a catalyst may be used as the catalyst itself (black), or may be used on a carrier. As the carrier, carbon-based materials such as graphite, denka black, ketjen black, acetylene black, carbon nanotube, carbon nanofiber, carbon nanowire, carbon nanoball, or activated carbon may be used, and alumina, silica, zirconia, Or inorganic fine particles such as titania may be used, but carbon-based materials are generally used.
상기 용매로는 극성을 나타내는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 물; 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올계 용매; N,N-디메틸아세트아미드(DMAC), N-메틸 피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드(DMF) 등 아미드계 용매; 및 디메틸술폭사이드 등의 술폭사이드계 용매 등을 사용할 수 있다.It is preferable to use the solvent which shows polarity as said solvent. Specifically water; Alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; Amide solvents such as N, N-dimethylacetamide (DMAC), N-methyl pyrrolidone (NMP) and dimethylformamide (DMF); And sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide and the like.
상기 촉매층 형성용 조성물은 또한 촉매층의 접착력 향상 및 수소 이온의 전달을 위하여 바인더 수지를 더 포함할 수도 있다.The catalyst layer forming composition may further include a binder resin to improve adhesion of the catalyst layer and transfer of hydrogen ions.
상기 바인더 수지로는 수소 이온 전도성을 갖는 고분자 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 측쇄에 술폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 양이온 교환기를 갖고 있는 고분자 수지는 모두 사용할 수 있다. 구체적으로는 플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌술파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자, 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 수소 이온 전도성 고분자를 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르의 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤, 폴리[2,2'-(m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸](poly[2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole]), 폴리(2,5-벤즈이미다졸), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 수소 이온 전도성 고분자를 사용할 수 있다.It is preferable to use a polymer resin having hydrogen ion conductivity as the binder resin, more preferably a cation exchange group selected from the group consisting of sulfonic acid group, carboxylic acid group, phosphoric acid group, phosphonic acid group and derivatives thereof in the side chain. Any polymer resin which has can be used. Specifically, a fluorine polymer, a benzimidazole polymer, a polyimide polymer, a polyetherimide polymer, a polyphenylene sulfide polymer, a polysulfone polymer, a polyether sulfone polymer, a polyether ketone polymer, a polyether Hydrogen-ion conductive polymers selected from the group consisting of ether ketone polymers, polyphenylquinoxaline polymers, and combinations thereof, preferably poly (perfluorosulfonic acid), poly (perfluorocarboxylic acid) ), Copolymers of tetrafluoroethylene and fluorovinyl ether containing sulfonic acid groups, defluorinated sulfide polyether ketones, aryl ketones, poly [2,2 '-(m-phenylene) -5,5'-bi Benzimidazole] (poly [2,2 '-(m-phenylene) -5,5'-bibenzimidazole]), poly (2,5-benzimidazole), and a hydrogen ion selected from the group consisting of a combination thereof Use conductive polymer can do.
또한, 이러한 수소 이온 전도성 고분자의 양이온 교환기에서 H를 Na, K, Li, Cs 또는 테트라부틸암모늄으로 치환할 수도 있다. 수소 이온 전도성 고분자의 양이온 교환기에서 H를 Na으로 치환하는 경우에는 NaOH를, 테트라부틸암모늄으로 치환하는 경우에는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드를 사용하여 치환하며, K, Li 또는 Cs도 적절한 화합물을 사용하여 치환할 수 있다. 이 치환 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.It is also possible to substitute H with Na, K, Li, Cs or tetrabutylammonium in the cation exchanger of such a hydrogen ion conductive polymer. In the cation exchanger of the hydrogen-ion conductive polymer, NaOH is substituted when H is replaced with Na, and tetrabutylammonium hydroxide is substituted when replacing with tetrabutylammonium, and K, Li or Cs may be substituted with an appropriate compound. It can be substituted. Since this substitution method is well known in the art, detailed description thereof will be omitted.
상기 바인더 수지는 단일물 또는 혼합물 형태로 사용가능하며, 또한 선택적으로 고분자 전해질 막과의 접착력을 보다 향상시킬 목적으로 비전도성 화합물과 함께 사용될 수도 있다. 그 사용량은 사용 목적에 적합하도록 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.The binder resin may be used in the form of a single substance or a mixture, and may also be optionally used with a nonconductive compound for the purpose of further improving adhesion to the polymer electrolyte membrane. It is preferable to adjust the usage-amount so that it may be suitable for a purpose of use.
상기 비전도성 화합물로는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라 플루오로에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로 알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 에틸렌/테트라플루오로에틸렌(ethylene/tetrafluoroethylene(ETFE)), 에틸렌클로로트리플루오로-에틸렌 공중합체(ECTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 공중합체(PVdF-HFP), 도데실벤젠술폰산, 소르비톨(Sorbitol), 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 보다 바람직하다.Examples of the non-conductive compound include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoro alkylvinylether copolymer (PFA), and ethylene / tetrafluoro Ethylene / tetrafluoroethylene (ETFE), ethylenechlorotrifluoro-ethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride, copolymer of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), dode More preferably, they are selected from the group consisting of silbenzenesulfonic acid, sorbitol, copolymers thereof and mixtures thereof.
이후 제조된 촉매층 형성용 조성물에 대해서도 앞서와 동일하게 기계적 혼합 또는 초음파 혼합을 추가적으로 실시하여 조성물내 각 구성성분들을 보다 균일하게 혼합할 수도 있다.Thereafter, the prepared composition for forming a catalyst layer may be subjected to additional mechanical mixing or ultrasonic mixing in the same manner as described above to mix each component in the composition more uniformly.
상기 촉매층 형성용 조성물의 도포 공정은 앞서 미세기공층 형성용 조성물의 도포 방법과 동일하게, 조성물의 점성에 적절한 코팅법으로 실시될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 바람직하게는 스크린 프린팅 또는 촉매층을 균일한 두께로 형성할 수 있는 닥터 블레이드를 이용한 코팅법을 사용할 수 있다.The coating process of the composition for forming a catalyst layer may be performed by a coating method suitable for viscosity of the composition, in the same manner as the method for applying the composition for forming a microporous layer, but is not limited thereto. More preferably, a coating method using a doctor blade capable of forming screen printing or a catalyst layer with a uniform thickness may be used.
미세기공층 위에 도포한 촉매층 형성용 조성물을 자연 건조, 열풍 건도 등 통상의 방법으로 건조하여 촉매층을 형성한다.The catalyst layer-forming composition coated on the microporous layer is dried by conventional methods such as natural drying and hot air dryness to form a catalyst layer.
상기 미세기공층 및 촉매층이 순차적으로 형성된 전사용 기재에 대해 촉매층과 고분자 전해질 막이 대면하도록 고분자 전해질 막을 위치시킨 후 열간 압연하여 미세기공층과 촉매층을 고분자 전해질 막으로 전사한다(S3).The polymer electrolyte membrane is positioned so that the catalyst layer and the polymer electrolyte membrane face each other with respect to the transfer substrate on which the microporous layer and the catalyst layer are sequentially formed, followed by hot rolling to transfer the microporous layer and the catalyst layer to the polymer electrolyte membrane (S3).
상기 고분자 전해질 막은 애노드 전극의 촉매층에서 생성된 수소 이온을 캐소드 전극의 촉매층으로 이동시키는 이온 교환의 기능을 하는 것으로, 일반적으로 연료 전지에서 고분자 전해질 막으로 사용되며, 수소 이온 전도성을 갖는 고분자 수지로 제조된 것은 어떠한 것도 사용할 수 있다.The polymer electrolyte membrane functions as an ion exchange to transfer hydrogen ions generated in the catalyst layer of the anode electrode to the catalyst layer of the cathode electrode, and is generally used as a polymer electrolyte membrane in a fuel cell and is made of a polymer resin having hydrogen ion conductivity. Anything can be used.
상기 고분자 전해질 막으로는 수소 이온 전도성이 우수한 고분자를 사용하는 것이 바람직하다. 그 대표적인 예로는 측쇄에 술폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 양이온 교환기, 즉 수소 이온 전도성기를 갖고 있는 고분자 수지를 들 수 있다.It is preferable to use a polymer having excellent hydrogen ion conductivity as the polymer electrolyte membrane. Representative examples thereof include a polymer resin having a cation exchange group selected from a group consisting of a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group and derivatives thereof in the side chain, that is, a hydrogen ion conductive group.
구체적으로는 탄화수소계 고분자, 플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌술파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리 페닐퀴녹살린계 고분자, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.Specifically, hydrocarbon polymer, fluorine polymer, benzimidazole polymer, polyimide polymer, polyetherimide polymer, polyphenylene sulfide polymer, polysulfone polymer, polyether sulfone polymer, polyether ketone It can be used selected from the group consisting of a polymer, a polyphenylquinoxaline-based polymer, copolymers thereof and mixtures thereof.
상기 탄화수소계 고분자로는 수소 이온 전도성기를 갖고, 폴리에테르에테르케톤, 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리아크릴산 계열 이오노머, 폴리아릴렌에테르 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 들 수 있다. 바람직하게는 술폰화된 폴리에테르에테르케톤, 술폰화된 폴리프로필렌 옥사이드, 술폰화된 폴리아크릴산 계열 이오노머, 술폰화된 폴리아릴렌에테르 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. Examples of the hydrocarbon-based polymer include a hydrogen ion conductive group, and a material selected from the group consisting of polyether ether ketone, polyalkylene oxide, polyacrylic acid-based ionomer, polyarylene ether, and combinations thereof. Preferably it is selected from the group consisting of sulfonated polyether ether ketone, sulfonated polypropylene oxide, sulfonated polyacrylic acid series ionomer, sulfonated polyarylene ether, and combinations thereof.
이러한 탄화수소계 고분자는 알코올 수용액과 접촉시 작은 크기의 이온 클러스터를 형성시키므로, 고분자 수소 이온의 수용을 촉진시킬 수 있다.Such hydrocarbon-based polymers form small sized ion clusters in contact with an aqueous alcohol solution, thereby facilitating the reception of high molecular hydrogen ions.
또한, 상기 탄화수소계 고분자 이외의 수소이온 전도성 고분자로 바람직하게는 폴리(퍼플루오로술폰산)(일반적으로 나피온으로 시판됨), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르의 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤, 폴리[2,2'-(m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸[(poly[2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole]), 폴리(2,5-벤즈이미다졸) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.Further, a hydrogen ion conductive polymer other than the hydrocarbon-based polymer is preferably tetrafluoro containing poly (perfluorosulfonic acid) (generally sold as Nafion), poly (perfluorocarboxylic acid), sulfonic acid group. Copolymers of ethylene and fluorovinyl ether, defluorinated sulfide polyether ketones, aryl ketones, poly [2,2 '-(m-phenylene) -5,5'-bibenzimidazole [(poly [2, 2 '-(m-phenylene) -5,5'-bibenzimidazole]), poly (2,5-benzimidazole), and combinations thereof.
또한, 이러한 수소 이온 전도성 고분자의 양이온 교환기에서 H를 Na, K, Li, Cs 또는 테트라부틸암모늄으로 치환할 수도 있다. 측쇄 말단의 양이온 교환기에서 H를 Na으로 치환하는 경우에는 NaOH를 사용하고, 테트라부틸암모늄을 사용하는 경우에는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드를 사용하여 치환하며, K, Li 또는 Cs도 적절한 화합물을 사용하여 치환할 수 있다. 이 치환 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.It is also possible to substitute H with Na, K, Li, Cs or tetrabutylammonium in the cation exchanger of such a hydrogen ion conductive polymer. In the cation exchanger at the side chain terminal, Na is used for replacing H with Na, and tetrabutylammonium hydroxide is used for tetrabutylammonium, and K, Li or Cs may be substituted with an appropriate compound. It can be substituted. Since this substitution method is well known in the art, detailed description thereof will be omitted.
상기 전사 공정은 전사용 기재에 형성된 미세기공층 및 촉매층을 고분자 전해질 막과 대면시킨 후 열간 압연하여 실시될 수 있다.The transfer process may be performed by hot rolling the microporous layer and the catalyst layer formed on the transfer substrate to face the polymer electrolyte membrane.
상기 열간 압연시 온도는 130 내지 200℃, 보다 바람직하게는 135 내지 150 ℃인 것이 바람직하다. 또한, 열간 압연시 압력은 40 내지 200 kgf/cm2, 보다 바람직하게는 50 내지 150 kgf/cm2인 것이 바람직하다. 상기 온도 및 압력범위 내에서는 미세기공층 및 촉매층의 일괄 전사가 원활하여 바람직하고, 상기 범위를 벗어나면 미세기공층 및 촉매층의 일괄 전사가 완전하지 않거나 미세기공층 또는 촉매층이 지나치게 밀집된 구조를 가지므로 반응물의 유입 및 제거에 바람직하지 않다.The temperature at the time of hot rolling is preferably 130 to 200 ° C, more preferably 135 to 150 ° C. In addition, the pressure during hot rolling is preferably 40 to 200 kgf / cm 2 , more preferably 50 to 150 kgf / cm 2 . Within the temperature and pressure range, the batch transfer of the microporous layer and the catalyst layer is smooth, and preferably, the batch transfer of the microporous layer and the catalyst layer is not complete or the microporous layer or the catalyst layer has an excessively dense structure. It is undesirable for the ingress and removal of reactants.
상기 전사 공정에 의해 전사용 기재에 형성된 미세기공층 및 촉매층이 한꺼번에 고분자 전해질 막으로 전사되게 된다.By the transfer process, the microporous layer and the catalyst layer formed on the transfer substrate are transferred to the polymer electrolyte membrane at once.
상기 미세기공층과 촉매층이 전사된 고분자 전해질 막에 대해 미세기공층과 전극 기재가 대면하도록 전극 기재를 위치시킨 후 접합한다(S4).The electrode substrate is positioned so that the microporous layer and the electrode substrate face each other with respect to the polymer electrolyte membrane to which the microporous layer and the catalyst layer are transferred (S4).
상기 전극 기재는 전극을 지지하는 역할을 하면서 촉매층으로 연료 및 산화제를 확산시켜 촉매층으로 연료 및 산화제가 쉽게 접근할 수 있는 역할을 한다. 상기 전극 기재로는 도전성 기재를 사용하며 그 대표적인 예로 탄소 페이퍼(carbon paper), 탄소 천(carbon cloth), 탄소 펠트(carbon felt) 또는 금속천(섬유 상태의 금속천으로 구성된 다공성의 필름 또는 고분자 섬유로 형성된 천의 표면에 금속 필 름이 형성된 것을 말함)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The electrode substrate plays a role of supporting the electrode and diffuses the fuel and the oxidant to the catalyst layer, thereby serving to easily access the fuel and the oxidant to the catalyst layer. The electrode substrate is a conductive substrate, and representative examples thereof include carbon paper, carbon cloth, carbon felt, or metal cloth (porous film or polymer fiber composed of metal cloth in a fibrous state). The metal film is formed on the surface of the cloth formed with)) may be used, but is not limited thereto.
또한 상기 전극 기재는 불소 계열 수지로 발수 처리한 것을 사용하는 것이 연료 전지의 구동시 발생되는 물에 의하여 반응물 확산 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다. 상기 불소 계열 수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌, 폴리퍼플루오로알킬비닐에테르, 폴리퍼플루오로술포닐플루오라이드알콕시비닐 에테르, 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌(Fluorinated ethylene propylene), 폴리클로로트리플루오로에틸렌 또는 이들의 코폴리머를 사용할 수 있다.In addition, it is preferable to use a water-repellent treatment with a fluorine-based resin as the electrode base material because it can prevent the reactant diffusion efficiency from being lowered by water generated when the fuel cell is driven. Examples of the fluorine-based resin include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polypolyhexafluoropropylene, polyperfluoroalkyl vinyl ether, polyperfluorosulfonyl fluoride alkoxy vinyl ether, and fluorinated ethylene propylene ( Fluorinated ethylene propylene), polychlorotrifluoroethylene or copolymers thereof can be used.
상기 전극 기재의 접합 공정은 통상의 방법에 따라 실시할 수 있다. 바람직하게는 전극 기재를 고분자 전해질 막으로 전사된 미세기공층과 마주보도록 대면시킨 후 열간 압연하여 실시할 수 있다.The bonding process of the said electrode base material can be performed in accordance with a conventional method. Preferably, the electrode substrate may be subjected to hot rolling after facing the microporous layer transferred to the polymer electrolyte membrane.
상기 열간 압연시 조건은 앞서 미세기공층 및 촉매층의 고분자 전해질 막으로의 전사 공정때와 동일하다.The conditions during the hot rolling are the same as in the transfer process of the microporous layer and the catalyst layer to the polymer electrolyte membrane.
상기와 같은 제조공정으로 막-전극 어셈블리를 제조할 수 있다.The membrane-electrode assembly may be manufactured by the above manufacturing process.
상기와 같은 제조 방법에 의해 제조된 막-전극 어셈블리는 촉매 이용율이 높고, 촉매층과 미세기공층간의 계면 접착력이 우수할뿐더러 제조 과정중 고분자 전해질 막의 변형이 최소화되어 연료 전지의 전지 특성을 더욱 개선시킬 수 있다.The membrane-electrode assembly manufactured by the above-described manufacturing method has a high catalyst utilization rate, excellent interfacial adhesion between the catalyst layer and the microporous layer, and minimizes deformation of the polymer electrolyte membrane during the manufacturing process, thereby further improving the battery characteristics of the fuel cell. Can be.
본 발명은 또한 상기와 같은 제조 방법으로 제조된 막-전극 어셈블리를 제공한다.The present invention also provides a membrane-electrode assembly manufactured by the above manufacturing method.
도 2는 본 발명의 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 개략적으로 도시한 단면 도이다. 도 2를 참고하여 보다 상세히 설명하면, 본 발명의 막-전극 어셈블리(151)는 서로 대향하는 캐소드 전극(20) 및 애노드 전극(20')을 포함하며, 이 캐소드 전극(20)과 애노드 전극(20') 사이에 위치하는 고분자 전해질 막(10)을 포함한다. 상기 캐소드 전극(20) 및 애노드 전극(20')중 적어도 하나는 전극 기재(40, 40'); 상기 전극 기재 위에 형성된 미세기공층(50, 50'); 및 상기 미세기공층 위에 형성된 촉매층(30, 30')을 포함한다.2 is a schematic cross-sectional view of a membrane-electrode assembly for a fuel cell of the present invention. Referring to FIG. 2, the membrane-
상기 막-전극 어셈블리의 구성요소들은 앞서 설명한 바와 동일하다.The components of the membrane-electrode assembly are the same as described above.
일반적으로 촉매 전사율은 하기 식 1에 의해 계산될 수 있다.In general, the catalyst transfer rate can be calculated by the following Equation 1.
상기와 같은 제조방법에 따라 제조된 본 발명에 따른 막-전극 어셈블리는 95 % 이상, 보다 바람직하게는 98 내지 99.5%의 촉매 전사율을 나타낸다. 이는 전사용 기재에 촉매층을 형성하여 고분자 전해질 막으로 촉매층을 직접 전사하는 종래의 건식 전사 방식에 의한 제조방법과 비교하여 현저히 높은 수준이다.The membrane-electrode assembly according to the present invention prepared according to the above production method exhibits a catalyst transfer rate of 95% or more, more preferably 98 to 99.5%. This is a remarkably high level compared with the conventional dry transfer method of forming the catalyst layer on the substrate for transfer to directly transfer the catalyst layer to the polymer electrolyte membrane.
또한 상기 미세기공층은 촉매층에 대하여 5 내지 100 gf/in의 박리강도, 보다 바람직하게는 10 내지 50 gf/in의 박리강도를 나타낸다. 박리강도가 상기 범위내에서는 촉매층에 대한 미세기공층의 접착력이 우수하여 물질 전달 저항이 낮은 반면, 상기 범위를 벗어날 경우 전사율이 저하되거나 과도한 압력이 요구되어 바람직하지 않다. 이에 따라, 본 발명에 따른 제조방법은 미세기공층 및 촉매층간에 접착력이 우수하여 유리 전이 온도가 200℃ 이상인 탄화수소계 전해질 막을 사용하여 막-전극 어셈블리를 제조하는 경우 적용시 보다 우수한 효과를 나타낼 수 있다.In addition, the microporous layer exhibits a peel strength of 5 to 100 gf / in, more preferably 10 to 50 gf / in of the catalyst layer. While the peel strength is excellent in the adhesion of the microporous layer to the catalyst layer within the above range, the mass transfer resistance is low, but if it is out of the above range, the transfer rate is lowered or excessive pressure is required. Accordingly, the manufacturing method according to the present invention may exhibit excellent effects when applied to the case of preparing a membrane-electrode assembly using a hydrocarbon-based electrolyte membrane having a glass transition temperature of 200 ° C. or more due to excellent adhesion between the microporous layer and the catalyst layer. .
본 발명은 또한 막-전극 어셈블리를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공한다.The present invention also provides a fuel cell system comprising a membrane-electrode assembly.
상기 연료전지 시스템은 상기 막-전극 어셈블리 및 세퍼레이터를 포함하는 적어도 하나의 전기 발생부를 포함하며, 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급부 및 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부를 포함한다.The fuel cell system includes at least one electricity generating unit including the membrane-electrode assembly and the separator, and includes a fuel supply unit supplying fuel to the electricity generating unit and an oxidant supply unit supplying an oxidant to the electricity generating unit.
상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리를 포함하고, 세퍼레이터(바이폴라 플레이트라고도 함)를 포함하며, 연료의 산화 반응 및 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 발생시키는 역할을 한다.The electricity generating unit includes a membrane-electrode assembly, a separator (also called a bipolar plate), and serves to generate electricity through an oxidation reaction of a fuel and a reduction reaction of an oxidant.
상기 연료 공급부는 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 하며, 상기 산화제 공급부는 산소 또는 공기와 같은 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 한다. 본 발명에서 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료를 포함한다. 상기 탄화수소 연료의 대표적인 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연 가스를 들 수 있다.The fuel supply unit serves to supply fuel to the electricity generation unit, and the oxidant supply unit serves to supply an oxidant such as oxygen or air to the electricity generation unit. Fuels in the present invention include hydrogen or hydrocarbon fuels in gas or liquid state. Representative examples of the hydrocarbon fuel include methanol, ethanol, propanol, butanol or natural gas.
본 발명의 연료 전지 시스템의 개략적인 구조를 도 3에 나타내었으며, 이를 참조로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 3에 나타낸 구조는 연료 및 산화제를 펌프를 사용하여 전기 발생부로 공급하는 시스템을 나타내었으나, 본 발명의 연료 전지 시스템이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 펌프를 사용하지 않고, 확산 방식을 이용하는 연료 전지 시스템 구조에 사용할 수도 있음은 당연한 일이다.A schematic structure of the fuel cell system of the present invention is shown in FIG. 3, which will be described in more detail with reference to the following. Although the structure shown in FIG. 3 shows a system for supplying fuel and oxidant to an electric generator using a pump, the fuel cell system of the present invention is not limited to such a structure, and does not use a pump, but uses a fuel diffusion method. Of course, it can also be used in the battery system structure.
본 발명의 연료 전지 시스템(100)은 연료와 산화제의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부(150)와, 상기한 연료를 공급하는 연료 공급부(101)와, 산화제를 상기 전기 발생부(150)로 공급하는 산화제 공급부(103)를 포함하여 구성된다.The
또한 상기 연료를 공급하는 연료 공급부(101)는 연료를 저장하는 연료 탱크(110)를 구비하며, 선택적으로, 상기 연료 탱크(110)에 연결 설치되는 연료 펌프(120)를 더 구비할 수도 있다. 상기한 연료 펌프(120)는 소정의 펌핑력에 의해 연료 탱크(110)에 저장된 연료를 배출시키는 기능을 하게 된다.In addition, the
상기 전기 발생부(150)로 산화제를 공급하는 산화제 공급부(103)는 소정의 펌핑력으로 산화제를 흡입하는 적어도 하나의 산화제 펌프(130)를 구비할 수 있다.The
상기 전기 발생부(150)는 연료와 산화제를 산화 및 환원 반응시키는 막-전극 어셈블리(151)와 이 막-전극 어셈블리의 양측에 연료와 산화제를 공급하기 위한 세퍼레이터(152,153)로 구성되며, 이러한 전기 발생부(150)가 적어도 하나 모여 스택을 구성한다.The
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example 1 One
탈이온수 10ml중에 Vulcan XC 72R 카본 블랙 0.7g 및 60% 폴리테트라플루오로에틸렌 에멀젼 0.98g을 첨가하여 혼합한 후 1시간 동안 250rpm에서 교반하고, 20 ml의 디스퍼빅(disperbyk®, byk 사제) 습윤분산제와 2.7g의 카본 블랙을 추가로 혼합하여 제조한 분산액을 기계적으로 교반하여 미세기공층 형성용 조성물을 제조하였다.10ml de-ionized water while Vulcan XC 72R carbon black, 0.7g, and 60% polytetrafluoroethylene by stirring at 250rpm for 1 hour, then a solution by the addition of 0.98g of ethylene emulsion and discharge peobik of 20 ml (disperbyk ®, byk Co.) wetting and dispersing And a dispersion prepared by further mixing 2.7 g of carbon black was mechanically stirred to prepare a composition for forming a microporous layer.
상기 미세기공층 형성용 조성물을 스크린 프린팅법으로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 이형필름에 직접 도포한 후 건조하여 미세기공층을 형성하였다.The composition for forming the microporous layer was directly applied to a release film of polytetrafluoroethylene (PTFE) by screen printing and dried to form a microporous layer.
이소프로필알코올 30ml중의 Pt/C(20중량%, E-tek사제) 3.0g에, 10중량% 나피온(Nafion® Dupont사제) 수계 분산액 10g을 첨가한 후 기계적으로 교반하여 제조한 캐소드 촉매층 형성용 조성물을 스크린 인쇄법으로 상기 미세기공층 위에 직접 도포한 후 건조하여 캐소드 촉매층을 제조하였다. 이때 캐소드 촉매층 형성 면적은 5 X 5cm2이며 촉매 로딩량은 각각 3mg/cm2 이었다. 10 g of 10 wt% Nafion (manufactured by Nafion ® Dupont) aqueous dispersion was added to 3.0 g of Pt / C (20 wt%, manufactured by E-tek) in 30 ml of isopropyl alcohol, and then formed by mechanical stirring to form a cathode catalyst layer. The composition was directly applied onto the microporous layer by screen printing and then dried to prepare a cathode catalyst layer. At this time, the cathode catalyst layer forming area was 5 X 5 cm 2 and the catalyst loading was 3 mg / cm 2 respectively.
PtRu 블랙 촉매를 사용하는 것을 제외하고는 상기와 동일한 방법으로 실시하여 이형필름 위에 미세기공층 및 애노드 촉매층을 형성하였다. 이때 애노드 촉매층 형성 면적은 5 X 5cm2이며 촉매 로딩량은 각각 3mg/cm2 이었다.Except for using a PtRu black catalyst was carried out in the same manner as above to form a microporous layer and an anode catalyst layer on a release film. At this time, the anode catalyst layer formation area was 5 X 5 cm 2 and the catalyst loading was 3 mg / cm 2 respectively.
상기 제조된 캐소드 전극 및 애노드 전극 사이에, 상업용 Nafion 115막(두께: 125㎛)을 각각 90℃의 3% 과산화수소, 0.5M 황산 수용액에서 2시간 처리한 후, 100℃의 탈이온수에서 1시간 동안 세척하여 준비한 H+형 Nafion 115막을 위치시킨 후 컴프레션 몰더(compression molder)를 이용하여 135℃에서 100kgf/cm2, 3분동안 가압하여 고분자 전해질 막으로 각각의 전극에서의 미세기공층 및 촉매층을 한꺼번에 전사하였다.Between the prepared cathode electrode and the anode electrode, a commercial Nafion 115 membrane (thickness: 125 μm) was treated for 2 hours in 90% 3% hydrogen peroxide, 0.5M sulfuric acid aqueous solution, respectively, and then deionized water at 100 ° C. for 1 hour. Place the H + Nafion 115 membrane prepared by washing and then pressurized for 100 minutes at 135 ° C by 100kgf / cm 2 using a compression molder to simultaneously form the microporous layer and the catalyst layer at each electrode with a polymer electrolyte membrane. Killed.
미세기공층 및 촉매층이 전사된 고분자 전해질 막의 양면에 테플론으로 발수처리된 탄소지 전극 기재를 위치시킨 후 컴프레션 몰더를 이용하여 135℃에서 100kgf/cm2, 3분동안 가압하여 막-전극 어셈블리를 제조하였다.It was prepared an electrode assembly - the microporous layer and the catalyst layer is transferred with the polymer electrolyte membrane to Place the water-repelling-treated tansoji electrode substrate with Teflon on both sides using a compression molder pressure during 135 ℃ 100kgf / cm 2, 3 bun film .
제조된 막-전극 어셈블리를 두 장의 가스켓(gasket) 사이에 삽입한 후 일정형상의 기체 유로 채널과 냉각 채널이 형성된 2개의 세퍼레이터에 삽입하고 구리 엔드(end) 플레이트 사이에서 압착하여 단전지를 제조하였다.The prepared membrane-electrode assembly was inserted between two gaskets, and then inserted into two separators having a predetermined gas flow channel and a cooling channel, and pressed between copper end plates to prepare a unit cell.
비교예Comparative example 1 One
이소프로필알코올 30ml중의 Pt/C(20중량%, E-tek사제) 3.0g에, 10중량% 나피온(Nafion® Dupont사제) 수계 분산액 10g을 첨가한 후 기계적으로 교반하여 제조한 캐소드 촉매층 형성용 조성물을 스크린 인쇄법으로 스크린 인쇄법으로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 이형필름에 직접 도포한 후 건조하여 캐소드 촉매층을 제조하였다. 이때 캐소드 촉매층 형성 면적은 5 X 5cm2이며 촉매 로딩량은 각각 3mg/cm2 이었다. 10 g of 10 wt% Nafion (manufactured by Nafion ® Dupont) aqueous dispersion was added to 3.0 g of Pt / C (20 wt%, manufactured by E-tek) in 30 ml of isopropyl alcohol, and then formed by mechanical stirring to form a cathode catalyst layer. The composition was directly applied to a release film of polytetrafluoroethylene (PTFE) by screen printing by screen printing and then dried to prepare a cathode catalyst layer. At this time, the cathode catalyst layer forming area was 5 X 5 cm 2 and the catalyst loading was 3 mg / cm 2 respectively.
PtRu 블랙 촉매를 사용하는 것을 제외하고는 상기와 동일한 방법으로 실시하여 이형필름위에 애노드 촉매층을 형성하였다. 이때 애노드 촉매층 형성 면적은 5 X 5cm2이며 촉매 로딩량은 각각 3mg/cm2 이었다.Except for using the PtRu black catalyst was carried out in the same manner as above to form an anode catalyst layer on a release film. At this time, the anode catalyst layer formation area was 5 X 5 cm 2 and the catalyst loading was 3 mg / cm 2 respectively.
상기 제조된 캐소드 전극 및 애노드 전극 사이에, 상업용 Nafion 115막(두께: 125㎛)을 각각 90℃의 3% 과산화수소, 0.5M 황산 수용액에서 2시간 처리한 후, 100℃의 탈이온수에서 1시간 동안 세척하여 준비한 H+형 Nafion 115막을 위치시킨 후 컴프레션 몰더를 이용하여 135℃에서 100kgf/cm2, 3분동안 가압하여 고분자 전해질 막으로 각각의 전극에서의 촉매층을 전사하였다.Between the prepared cathode electrode and the anode electrode, a commercial Nafion 115 membrane (thickness: 125 μm) was treated for 2 hours in 90% 3% hydrogen peroxide, 0.5M sulfuric acid aqueous solution, respectively, and then deionized water at 100 ° C. for 1 hour. After washing and preparing the H + type Nafion 115 membrane, pressurization was carried out at a pressure of 100 kgf / cm 2 for 3 minutes at 135 ° C. using a compression molder to transfer the catalyst layer at each electrode to the polymer electrolyte membrane.
실시예1과 동일한 미세기공층 형성용 조성물을, 스크린 인쇄법으로 테플론으로 발수처리된 탄소지 전극 기재의 일면에 직접 도포한 후 건조하여 미세기공층을 형성하였다.The same composition for forming a microporous layer as in Example 1 was applied directly to one surface of a carbon paper electrode substrate water-repellent treated with Teflon by screen printing, followed by drying to form a microporous layer.
상기 촉매층이 전사된 고분자 전해질 막의 양면에 상기 미세기공층이 형성된 탄소지 전극 기재를 위치시킨 후 컴프레션 몰더를 이용하여 135℃에서 100kgf/cm2, 3분동안 가압하여 막-전극 어셈블리를 제조하였다.The carbon-electrode substrate on which the microporous layer was formed was placed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane to which the catalyst layer was transferred, and then pressurized at 135 ° C. for 100 kgf / cm 2 for 3 minutes using a compression molder to prepare a membrane-electrode assembly.
제조된 막-전극 어셈블리를 두 장의 가스켓(gasket) 사이에 삽입한 후 일정형상의 기체 유로 채널과 냉각 채널이 형성된 2개의 세퍼레이터에 삽입하고 구리 엔드(end) 플레이트 사이에서 압착하여 단전지를 제조하였다.The prepared membrane-electrode assembly was inserted between two gaskets, and then inserted into two separators having a predetermined gas flow channel and a cooling channel, and pressed between copper end plates to prepare a unit cell.
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 단전지의 전극에 있어서, 촉매 전사율 및 촉매층과 미세기공층간의 박리 강도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.In the electrodes of the unit cells prepared in Example 1 and Comparative Example 1, the catalyst transfer rate and the peel strength between the catalyst layer and the microporous layer were measured. The results are shown in Table 1 below.
이때 상기 촉매 전사율은 단전지 제조시 사용된 촉매 코팅량, 및 제조후 촉매층에 잔존하는 촉매량을 각각 측정한 후 비교하여 이로부터 촉매 전사율을 계산 하였다.At this time, the catalyst transfer rate was measured by comparing the amount of catalyst coating used in the production of a single cell, and the amount of catalyst remaining in the catalyst layer after preparation, respectively, to calculate the catalyst transfer rate from the catalyst transfer rate.
상기 촉매층과 미세기공층간의 박리강도는 ASTM D 3330M을 이용하여 측정하였다. Peel strength between the catalyst layer and the microporous layer was measured using ASTM D 3330M.
또한, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 단전지에 대하여 직접 산화형 연료전지의 구동 조건하(수소/공기 및 3M 메탄올/공기하)에서 전류 밀도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. In addition, the current density of the unit cells prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was measured under the driving conditions (hydrogen / air and 3M methanol / air) of the direct oxidation fuel cell. The results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 막-전극 어셈블리를 포함하는 실시예 1의 단전지는 캐소드 전극 및 애노드 전극 모두에서 촉매 전사율이 98% 이상인 반면, 비교예 1의 단전지의 경우 촉매 전사율이 92%로 낮았다. 이는 비교예 1의 단전지의 경우 이형필름에 직접 형성된 촉매층의 고분자 전해질 막으로의 전사중 뜯김이 발생하여 촉매층이 매끈하게 박리되지 않았기 때문이다. As shown in Table 1, the unit cell of Example 1 including the membrane-electrode assembly manufactured by the manufacturing method of the present invention had a catalyst transfer rate of 98% or more at both the cathode electrode and the anode electrode, In the case of a single cell, the catalyst transfer rate was as low as 92%. This is because in the unit cell of Comparative Example 1, the catalyst layer was not peeled smoothly due to tearing during transfer of the catalyst layer formed directly on the release film to the polymer electrolyte membrane.
또한 미세기공층과 촉매층간의 박리 강도 면에서도 실시예 1의 단전지가 비교예 1의 단전지에 비해 현저히 우수한 값을 나타내었다. 이로부터 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 연료전지에 있어서 미세기공층과 촉매층과의 접착력이 우수함을 알 수 있다.In addition, in terms of the peel strength between the microporous layer and the catalyst layer, the unit cell of Example 1 showed a significantly better value than the unit cell of Comparative Example 1. From this, it can be seen that in the fuel cell manufactured by the manufacturing method of the present invention, the adhesion between the microporous layer and the catalyst layer is excellent.
상기한 결과로부터 예상할 수 있듯이 동일한 운전조건(3M 메탄올/공기 at 50℃)에서 실시예 1의 단전지는 비교예 1의 단전지에 비해 높은 전류 밀도를 나타내어 우수한 출력 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.As can be expected from the above results, it was confirmed that the unit cell of Example 1 exhibited a higher current density than the unit cell of Comparative Example 1 under the same operating conditions (3M methanol / air at 50 ° C.), thereby having excellent output characteristics.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정도.1 is a process diagram schematically showing a method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 개략적으로 나타낸 도면.2 schematically illustrates a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.3 is a view schematically showing the structure of a fuel cell system according to another embodiment of the present invention.
[도면의 주요 부분에 대한 설명][Description of main part of drawing]
10 고분자 전해질 막 10 polyelectrolyte membrane
20 캐소드 전극 20 cathode electrodes
20' 애노드 전극20 'anode electrode
30, 30' 촉매층30, 30 'catalyst bed
40, 40' 전극 기재40, 40 'electrode substrate
50, 50' 미세기공층50, 50 'microporous layer
100 연료전지 시스템100 fuel cell system
101 연료 공급부101 fuel supply
103 산화제 공급부103 Oxidizer Supply
150 전기 발생부150 electricity generator
151 막-전극 어셈블리151 Membrane-electrode assembly
152, 153 세퍼레이터152, 153 separator
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20070820 |
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PG1501 | Laying open of application | ||
PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |