KR100969162B1 - 연료전지용 막-전극 접합체 및 연료전지 - Google Patents
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Abstract
Description
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- 이온전도막; 및상기 이온전도막을 사이에 두고 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극;을 포함하고,상기 애노드 전극 및 캐소드 전극은 기체확산층 및 촉매층을 포함하고,상기 이온전도막은 소수성 결착제와 이온전도성 단량체를 포함하여 형성되는 소수층 및 상기 소수층을 사이에 두고 서로 대향하여 위치하는 고분자 전해질막들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,소수성 결착제는 폴리불화비닐, 폴리불화비닐리덴, 폴리트리플루오로클로로비닐, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 불화비닐리덴-프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-프로필렌공중합체, 퍼플루오로에틸렌 및 테트라플루오로에틸렌-에틸렌공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 이온전도성 단량체는 퍼플루오르술폰산 폴리머 및 탄화수소계 폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 소수층에서의 소수성 결착제의 중량비는 2 내지 60 중량%인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기의 소수층은 분사(spraying), 회전도포(spinning), 스크린날염(screen printing), 슬로트 다이 코팅(slot die coating), 그라비아 코팅(gravure coating), 바 코팅(bar coating), 콤마 코팅(comma coating), 립 코팅(lip coating) 및 블레이드 코팅(blade coating) 중 선택된 어느 한가지 형성방법을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 소수층의 두께는 5 내지 30㎛인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 고분자 전해질막은 퍼플루오르술폰산 폴리머, 탄화수소계 폴리머, 폴리이미드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리포스파진, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 도핑된 폴리 벤즈이미다졸, 폴리에테르케톤, 폴리술폰, 이들의 산 및 염기로 이루어진 군에서 선택되는 고분자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 애노드 전극의 촉매층은 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제8항에 있어서,상기 촉매는 도전성 담체에 담지되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 캐소드 전극의 촉매층은 백금 및 백금-전이금속 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제10항에 있어서,상기 백금은 도전성 담체에 담지되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 촉매층의 촉매 로딩량은 0.1~4mg/cm2인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 촉매층은 이온 전도성 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 촉매층은 소수성 결착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 기체확산층은 탄소페이퍼, 탄소천 및 탄소펠트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 기체확산층은 촉매층과 접하는 면에 미세기공층이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제16항에 있어서,상기 미세기공층은 도전제 및 소수성 결착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제17항에 있어서,상기 도전제는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60) 및 수퍼P로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제1항에 있어서,상기 막-전극 접합체는 액상 연료를 사용하는 연료전지에 사용되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제19항에 있어서,상기 연료는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 프로판올, 디메틸에테르 및 개미산으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 제20항에 있어서,상기 막-전극 접합체는 직접메탄올 연료전지에 사용되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
- 하나 또는 둘 이상의 제1항 내지 21항 중 어느 한 항에 따른 막-전극 접합체와 상기 막-전극 접합체들 사이에 개재하는 세퍼레이터를 포함하는 스택;연료를 상기 스택으로 공급하는 연료공급부; 및산화제를 상기 전기발생부로 공급하는 산화제공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
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