KR102006794B1 - Method for manufacturing membrane electrode assembly for water electroysis and membrane electrode assembly manufactured using the same - Google Patents
Method for manufacturing membrane electrode assembly for water electroysis and membrane electrode assembly manufactured using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102006794B1 KR102006794B1 KR1020170155128A KR20170155128A KR102006794B1 KR 102006794 B1 KR102006794 B1 KR 102006794B1 KR 1020170155128 A KR1020170155128 A KR 1020170155128A KR 20170155128 A KR20170155128 A KR 20170155128A KR 102006794 B1 KR102006794 B1 KR 102006794B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- catalyst
- electrode assembly
- catalyst material
- membrane electrode
- membrane
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
- C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
-
- C25B9/10—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C25B1/06—
-
- C25B1/10—
-
- C25B11/0478—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
- C25B13/08—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on organic materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Abstract
본 발명은 촉매 물질로 형성된 전극 촉매 및 전극 촉매 사이에 개재된 전해질 막을 포함하는 수전해용 막 전극 접합체로서, 상기 촉매 물질의 로딩량을 조절함으로써 전해질 막에 과산화수소 용액 및 황산용액을 이용하여 전처리를 실시하지 않더라도, 상대적으로 과전압이 감소하는 우수한 특성을 가진 막 전극 접합체를 제공할 수 있다.The present invention relates to a membrane electrode assembly for water electrolysis including an electrode catalyst formed of a catalyst material and an electrolyte membrane interposed between the electrode catalysts, and pretreatment is performed by using a hydrogen peroxide solution and a sulfuric acid solution on the electrolyte membrane by adjusting the loading amount of the catalyst material. If not, it is possible to provide a membrane electrode assembly having excellent characteristics in that overvoltage is relatively reduced.
Description
본 발명은 수전해용 막 전극 접합체 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 수전해용 막 전극 접합체에 관한 것으로서, 수전해 반응과 동시에 이산화탄소를 일산화탄소로 전환할 수 있는 수전해용 막 전극 접합체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a membrane electrode assembly for water electrolysis and a membrane electrode assembly for water electrolysis prepared using the same, and to a membrane electrode assembly for water electrolysis that can convert carbon dioxide to carbon monoxide simultaneously with a hydrolysis reaction.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.Here, background art is provided with respect to the present disclosure, and these do not necessarily mean known art.
최근 연료전지 등에 사용되는 수소의 사용량이 증가됨에 따라 재생에너지를 이용한 수소생산이 많은 주목을 받고 있다. 특히 태양광발전 또는 풍력발전 설비로부터의 잉여전기를 이용한 다양한 수전해 시스템이 개발 중에 있다. 또한 플루 가스나 바이오 가스 등 다양한 원인에서 발생하는 이산화탄소를 소진하여 유용한 가스로 전환하는 개질 기술 또한 환경보존 및 에너지 활용 차원에서 각광받고 있다.Recently, as the amount of hydrogen used in fuel cells is increased, hydrogen production using renewable energy has attracted much attention. In particular, various hydroelectric systems using surplus electricity from photovoltaic or wind power generation facilities are under development. In addition, reforming technology that consumes carbon dioxide from various sources such as flue gas or biogas and converts it into useful gas is also spotlighted in terms of environmental conservation and energy utilization.
수전해(water electrolysis)는 물의 산화 환원 반응 중에 발생하는 전자를 이용하여 수소와 산소를 생산하는 방법이다. 수전해의 단위 전지 구조는 고분자 물질로 구성된 고체고분자전해질 막(membrane)을 중심으로 양쪽에 애노드(Anode)와 캐소드(Cathode)가 코팅되어 있는 구조를 이루고 있는데 이를 막 전극 접합체(Membrane Electrode Assembly)라 한다. 애노드에서는 물이 공급되어 전극촉매 상에서 반응하여 산소, 수소 이온과 전자를 발생시킨다. 캐소드에서는 고체 고분자 막을 통과한 수소이온이 전자와 결합하여 순수한 수소가 발생된다.Water electrolysis is a method of producing hydrogen and oxygen using electrons generated during the redox reaction of water. The unit cell structure of the hydroelectrolyte has a structure in which an anode and a cathode are coated on both sides of a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer material, which is called a membrane electrode assembly. do. At the anode, water is supplied to react on the electrocatalyst to generate oxygen, hydrogen ions and electrons. In the cathode, hydrogen ions passing through the solid polymer membrane combine with electrons to generate pure hydrogen.
애노드 : H2O → 1/2O2 + 2H++ 2e- Anode: H 2 O → 1 / 2O 2 + 2H + + 2e -
캐소드 : 2H++ 2e- → H2 Cathode: 2H + + 2e - → H 2
전체 : H2O → H2 + 1/2O2 Total: H 2 O → H 2 + 1 / 2O 2
이 때, 이런 일련의 반응들이 막 전극 접합체를 중심으로 진행되며, 이 막 전극 접합체는 고체고분자전해질 막의 양쪽에 애노드 전극 물질(주로 이리듐(Ir), 이리듐(Ir) 산화물로 이루어지는 촉매물질)과 캐소드 전극 물질(주로백금(Pt), 백금(Pt) 담지 탄소로 이루어지는 촉매물질)을 얇게 코팅하여 제조한다. 이때 각 반응물과 생성물은 전극의 미세기공(pore)을 통해 이동하며, 수소 이온(H+)은 전극 내 프로톤 전도성의 이오노머(ionomer)인 고체고분자전해질 막을 통해 그리고 전자(e-)는 촉매를 매개체로 이동한다.At this time, a series of reactions are carried out around the membrane electrode assembly, which is a cathode electrode material (catalyst mainly composed of iridium (Ir) and iridium (Ir) oxide) and a cathode on both sides of the solid polymer electrolyte membrane. It is prepared by thinly coating an electrode material (catalytic material mainly consisting of platinum (Pt) and platinum (Pt) supported carbon). At this time each reaction and the product is moved through the micropores (pore) of the electrodes, hydrogen ion (H +) through the solid polymer electrolyte membrane ionomer (ionomer) within the proton conductive electrode and the electron (e -) are vectors of the catalyst Go to.
막 전극 접합체를 도입한 수전해 셀에서의 성능저하의 주요 요인은 크게 1) 애노드에서의 수전해 과전압과 2) 전해질에서의 이온이동 저항으로 알려져 있으며, 우수한 성능 및 내구성을 보유한 전해질 막을 사용하면 핵심 발전장치인 막 전극 접합체의 성능뿐만 아니라 주변장치의 부담 및 가격도 낮출 수 있는 시너지 효과를 가져올 수 것으로 기대된다.Major causes of performance deterioration in the electrolytic cell incorporating the membrane electrode assembly are known as 1) electrolytic overvoltage at the anode and 2) ion transfer resistance in the electrolyte. As well as the performance of the membrane electrode assembly, which is a power generation device, it is expected to bring about a synergistic effect that can lower the burden and price of the peripheral device.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 과전압 특성 및 성능 내구성이 우수한 수전해용 막 전극 접합체로서, 수전해 반응과 동시에 이산화탄소 전환 반응이 가능한 수전해용 막 전극 접합체를 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a membrane electrode assembly for water electrolysis having excellent overvoltage characteristics and performance durability, and to provide a membrane electrode assembly for water electrolysis capable of carbon dioxide conversion reaction simultaneously with the hydrolysis reaction.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 제1 촉매 물질로 형성된 애노드 촉매; 제2 촉매 물질로 형성된 캐소드 촉매; 및 상기 애노드 촉매 및 상기 캐소드 촉매 사이에 개재된 전해질 막;을 포함하는 수전해용 막 전극 접합체로서, 상기 애노드 촉매 및 상기 캐소드 촉매는 담체에 담지된 촉매 물질, 바인더 수지 및 용매를 포함하여 혼합된 전극 슬러리를 이용하여 제조된 촉매로서, 상기 촉매 물질의 로딩량이 조절된 촉매인 것을 특징으로 하는 수전해용 막 전극 접합체를 제공한다.The present invention provides an anode catalyst formed of a first catalyst material; A cathode catalyst formed of a second catalyst material; And an electrolyte membrane interposed between the anode catalyst and the cathode catalyst, wherein the anode catalyst and the cathode catalyst include a mixed catalyst material, a binder resin and a solvent supported on a carrier. Provided as a catalyst prepared by using a slurry, the membrane electrode assembly for water electrolysis, characterized in that the loading amount of the catalyst material is a controlled catalyst.
또한 상기 제1 촉매 물질 및 상기 제2 촉매 물질은 각각 독립적으로 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Au), 이리듐(Ir) 및 오스뮴(Os)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 금속을 담체에 담지시켜 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first catalyst material and the second catalyst material may each independently include platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), gold (Au), silver (Au), and iridium (Ir). And it is characterized in that it is configured by supporting a metal containing at least one selected from the group consisting of osmium (Os) on a carrier.
또한 상기 담체는 다공성 탄소, 전도성 고분자 및 금속 산화물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the carrier is characterized in that it comprises one or more selected from the group consisting of porous carbon, conductive polymer and metal oxide.
또한 상기 제1 촉매 물질은 이리듐(Ir) 블랙, 이리듐 산화물(IrO2) 또는 티타늄(Ti)에 담지된 이리듐 블랙이나 이리듐 산화물을 포함하고, 상기 제2 촉매 물질은 백금(Pt) 블랙, 탄소(C)에 담지된 백금 또는 티타늄(Ti)에 담지된 백금을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first catalyst material includes iridium black or iridium oxide supported on iridium (Ir) black, iridium oxide (IrO 2 ) or titanium (Ti), and the second catalyst material is platinum (Pt) black, carbon ( It is characterized in that it comprises platinum supported on C) or platinum supported on titanium (Ti).
또한 상기 애노드 촉매의 상기 제1 촉매 물질의 로딩량은 0.5 내지 2.5 mg/cm2인 것을 특징으로 한다. In addition, the loading amount of the first catalyst material of the anode catalyst is characterized in that 0.5 to 2.5 mg / cm 2 .
또한 상기 애노드 촉매는 상기 제1 촉매 물질 100 중량부에 대하여 상기 바인더 수지를 250 내지 350 중량부, 상기 용매를 50 내지 200 중량부로 포함하여 혼합된 전극 슬러리를 이용하여 제조된 촉매인 것을 특징으로 한다. In addition, the anode catalyst is characterized in that the catalyst prepared by using a mixed electrode slurry containing 250 to 350 parts by weight of the binder resin, 50 to 200 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the first catalyst material. .
또한 상기 캐소드 촉매의 상기 제2 촉매 물질의 로딩량은 0.1 내지 1.0 mg/cm2 인 것을 특징으로 한다.In addition, the loading amount of the second catalyst material of the cathode catalyst is characterized in that 0.1 to 1.0 mg / cm 2 .
또한 상기 캐소드 촉매는 상기 제2 촉매 물질 100 중량부에 대하여 상기 바인더 수지를 450 내지 600 중량부, 상기 용매를 100 내지 300 중량부로 포함하여 혼합된 전극 슬러리를 이용하여 제조된 촉매인 것을 특징으로 한다.In addition, the cathode catalyst is characterized in that the catalyst prepared by using a mixed electrode slurry containing 450 to 600 parts by weight of the binder resin, 100 to 300 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the second catalyst material. .
또한 상기 제2 촉매 물질은 니켈(Ni), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 주석(Sn)으로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second catalyst material is nickel (Ni), manganese (Mn), magnesium (Mg), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn), cadmium (Cd) And tin (Sn) is characterized in that it further comprises one or more selected from the group consisting of.
또한 상기 전해질 막은 과산화수소 용액 및 황산 용액으로 전처리되지 않은 전해질 막인 것을 특징으로 한다.In addition, the electrolyte membrane is characterized in that the electrolyte membrane is not pre-treated with hydrogen peroxide solution and sulfuric acid solution.
또한 본 발명은 촉매 물질을 포함하여 애노드 촉매 및 캐소드 촉매를 제조하는 촉매 전극 제조단계; 전해질 막을 제조하는 전해질 막 제조단계; 및 상기 제조된 촉매 전극 사이에 전해질 막을 적층하는 막 전극 접합체 제조단계;를 포함하는 수전해용 막 전극 접합체 제조방법으로서, 상기 애노드 촉매 및 상기 캐소드 촉매는 담체에 담지된 촉매 물질, 바인더 수지 및 용매를 포함하여 혼합된 전극 슬러리를 이용하여 제조된 촉매로서, 상기 촉매 물질의 로딩량을 조절하여 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는 수전해용 막 전극 접합체 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a catalyst electrode manufacturing step of preparing an anode catalyst and a cathode catalyst including a catalyst material; An electrolyte membrane manufacturing step of preparing an electrolyte membrane; And a membrane electrode assembly manufacturing step of stacking an electrolyte membrane between the prepared catalyst electrodes, wherein the anode catalyst and the cathode catalyst include a catalyst material, a binder resin, and a solvent supported on a carrier. It provides a catalyst prepared by using a mixed electrode slurry, including the step of preparing by adjusting the loading amount of the catalyst material, it provides a method for producing a membrane electrode assembly for water electrolysis.
또한 상기 촉매 전극 제조단계는 촉매 물질, 바인더 수지 및 용매를 혼합하고, 초음파(sonication) 교반 및 자석 교반하여 전극 슬러리를 제조한 후, 탄소 필름에 도포하여 로딩량을 조절하여 제조하는 단계인 것을 특징으로 한다.In addition, the catalyst electrode manufacturing step is a step of preparing the electrode slurry by mixing the catalyst material, the binder resin and the solvent, and by stirring (sonication) and magnetic stirring, it is applied to a carbon film to control the loading amount It is done.
또한 상기 전해질 막 제조단계는 전해질 막 제조 후 과산화수소 용액 및 황산 용액으로 전처리하는 단계를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.In addition, the electrolyte membrane manufacturing step is characterized in that it does not include a step of pre-treatment with a hydrogen peroxide solution and a sulfuric acid solution after the preparation of the electrolyte membrane.
또한 상기 막 전극 접합체 제조단계는 상기 애노드 촉매 상에 상기 전해질 막을 적층하고, 상기 전해질 막 상에 상기 캐소드 촉매를 적층한 후 열 프레스하여 막 전극 접합체를 제조하는 것을 특징으로 한다.In addition, the manufacturing step of the membrane electrode assembly is characterized in that for stacking the electrolyte membrane on the anode catalyst, the cathode catalyst on the electrolyte membrane and then heat press to produce a membrane electrode assembly.
본 발명은 수전해용 막 전극 접합체의 제조 방법에 관한 기술로서 전해질 막에 과산화수소 용액 및 황산용액을 이용하여 전처리를 실시하지 않더라도, 상대적으로 과전압이 감소하는 우수한 특성을 가진 막 전극 접합체를 제공할 수 있다. 또한 전해질 막에 로딩하는 촉매 전극의 양을 조절하여 싸이클에 따라 과전압을 더 감소시킬 수 있다. 또한 물과 함께 이산화탄소를 공급하여 환원 전극에서 일산화탄소 및 수소를, 산화 전극에서 산소를 얻을 수 있다. The present invention provides a membrane electrode assembly having excellent characteristics of relatively overvoltage reduction, even if the electrolytic membrane is not pretreated with a hydrogen peroxide solution and a sulfuric acid solution as a technique of a method for producing a membrane electrode assembly for water electrolysis. . In addition, it is possible to further reduce the overvoltage according to the cycle by adjusting the amount of the catalyst electrode loaded on the electrolyte membrane. In addition, carbon monoxide may be supplied together with water to obtain carbon monoxide and hydrogen at the reduction electrode and oxygen at the oxidation electrode.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수전해용 막 전극 접합체의 구조 및 반응을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제조된 수전해의 막 전극 접합체의 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 MEA 수전해 셀의 싸이클에 따른 분극 특성을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 MEA 수전해 셀 각각의 싸이클에 따른 분극 특성을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 MEA 수전해 셀의 분극 특성을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 MEA 수전해 셀의 임피던스 특성을 나타낸 것이다. Figure 1 shows the structure and reaction of the membrane electrode assembly for water electrolysis according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows an image of the membrane electrode assembly of the prepared electrolytic according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the polarization characteristics according to the cycle of the MEA electrolytic cell manufactured according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the polarization characteristics according to the cycle of each of the MEA electrolytic cell manufactured according to an embodiment of the present invention.
5 shows the polarization characteristics of the MEA electrolytic cell prepared according to the embodiment of the present invention.
Figure 6 shows the impedance characteristics of the MEA electrolytic cell manufactured according to the embodiment of the present invention.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Prior to describing the present invention in detail below, it is understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the invention, which is limited only by the scope of the appended claims. shall. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise indicated.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.Throughout this specification and claims, unless otherwise indicated, the termcomprise, constitutes, and configure means to include the referenced article, step, or group of articles, and step, and any other article It is not intended to exclude a stage or group of things or groups of stages.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.On the other hand, various embodiments of the present invention can be combined with any other embodiment unless clearly indicated to the contrary. Any feature indicated as particularly preferred or advantageous may be combined with any other feature and features indicated as preferred or advantageous. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention and the effects thereof.
본 발명의 일실시예에 따른 수전해용 막 전극 접합체는 촉매 물질을 포함하여 형성된 한 쌍의 촉매 전극(20) 및 상기 한 쌍의 촉매 전극 사이에 개재된 전해질 막(10)을 포함하는 수전해용 막 전극 접합체로서, 더욱 구체적으로 제1 촉매 물질로 형성된 애노드 촉매(21)와 제2 촉매 물질로 형성된 캐소드 촉매(22) 및 상기 애노드 촉매 및 캐소드 촉매 사이에 개재된 전해질 막(10)을 포함한다. The electrolytic membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes a pair of
본 발명에 따른 수전해용 막 전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)는 도 1에 나타낸 것과 같이 물과 이산화탄소의 산화환원 반응 중에 발생하는 전자를 이용하여 수소, 산소 및 일산화탄소를 생산하는 것으로서, 물과 이산화탄소의 전기화학 촉매 반응이 일어나는 전극과 수소 이온의 전달이 일어나는 전해질 막의 접합체를 의미하는 것으로서, 촉매 전극과 전해질 막이 접착된 단일의 일체형 유니트(unit)이다. Membrane Electrode Assembly (MEA) according to the present invention is to produce hydrogen, oxygen and carbon monoxide using electrons generated during the redox reaction of water and carbon dioxide as shown in Figure 1, water and carbon dioxide It refers to the assembly of the electrode of the electrochemical catalytic reaction of the electrolyte membrane and the electrolyte membrane to transfer the hydrogen ions, it is a single unitary unit to which the catalyst electrode and the electrolyte membrane is bonded.
본 발명에 따른 수전해용 막 전극 접합체에는 물에 이산화탄소를 용해시켜 물과 이산화탄소를 함께 공급하거나 물을 공급하면서 펌프 등을 이용하여 이산화탄소를 주입하는 등 다양한 방법으로 제공할 수 있다. 예를 들면 중공사막 필터의 내부에 물이 흐르게 하고 중공사막 필터의 외부에서 이산화탄소를 가압하여 이산화탄소가 중공사막의 기공을 통해 중공사막 필터 내부로 침투하면서 마이크로 버블화 하여 물 속에 용해되도록 하면서 막 전극 접합체에 공급할 수 있다. The membrane electrode assembly for water electrolysis according to the present invention may be provided by various methods such as dissolving carbon dioxide in water to supply water and carbon dioxide together or injecting carbon dioxide using a pump while supplying water. For example, water flows inside the hollow fiber membrane filter and pressurized carbon dioxide outside the hollow fiber membrane filter to allow carbon dioxide to penetrate into the hollow fiber membrane filter through the pores of the hollow fiber membrane to microbubble and dissolve in water. Can be supplied to
촉매 전극(20)은 담체에 담지된 촉매 물질, 바인더 수지 및 용매가 혼합된 전극 슬러리를 이용하여 제조되며, 본 발명에 따른 촉매 전극은 촉매 물질의 로딩량을 조절하여 전해질 막을 전처리 하지 않더라도 우수한 과전압 특성 및 성능 내구성을 제공할 수 있다. The
상기 제1 촉매 물질 및 상기 제2 촉매 물질은 각각 독립적으로 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Au), 이리듐(Ir) 및 오스뮴(Os)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 금속을 담체에 담지시켜 구성된 촉매 물질을 사용한다. The first catalyst material and the second catalyst material are each independently platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), gold (Au), silver (Au), iridium (Ir) and A catalyst material constructed by supporting a metal containing at least one member selected from the group consisting of osmium (Os) on a carrier is used.
상기 제2 촉매 물질은 이산화탄소 전환을 위하여 니켈(Ni), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 주석(Sn)으로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함하는 금속을 담체에 담지시켜 구성된 촉매 물질을 사용할 수 있다. The second catalyst material is nickel (Ni), manganese (Mn), magnesium (Mg), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn), A catalyst material constructed by supporting a metal further comprising at least one member selected from the group consisting of cadmium (Cd) and tin (Sn) on a carrier can be used.
상기 담체는 넓은 표면적을 이용하여 귀금속의 촉매 물질을 넓게 분산시키고, 금속의 촉매 물질만으로는 얻기 어려운 열적 및 기계적 안정성 등의 물리적 성질을 향상시키기 위하여 사용되며 다공성 탄소, 전도성 고분자 및 금속 산화물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다. 다공성 탄소로는 활성탄, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 그래핀 또는 탄소 나노튜브 등이 사용 가능하며, 전도성 고분자는 폴리비닐카발졸(polyvinylcarbazole), 폴리아닐린(polyanilin), 폴리피롤(polypyrrole) 또는 그들의 유도체를 사용할 수 있다. 또한, 금속산화물은 텅스텐, 티타늄, 니켈, 루테늄, 탄탈륨 또는 코발트 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물을 사용할 수 있다. The carrier is used to broadly disperse the catalyst material of the noble metal by using a large surface area and to improve physical properties such as thermal and mechanical stability that are difficult to obtain only by the catalyst material of the metal, and are selected from the group consisting of porous carbon, conductive polymer and metal oxide. It includes at least one selected. As the porous carbon, activated carbon, carbon fiber, graphite fiber, graphene or carbon nanotube may be used, and the conductive polymer may be polyvinylcarbazole, polyanilin, polypyrrole or derivatives thereof. have. In addition, the metal oxide may be used at least one metal oxide selected from the group consisting of tungsten, titanium, nickel, ruthenium, tantalum or cobalt oxide.
바람직하게는 애노드(21) 촉매 물질로서 이리듐(Ir) 블랙(99.8%), 이리듐 산화물(IrO2) 또는 티타늄(Ti)에 담지된 이리듐 블랙이나 이리듐 산화물을 사용하고, 캐소드(22) 촉매 물질로서 백금(Pt) 블랙, 탄소(C)에 담지된 백금(Pt 40 내지 60wt%) 또는 티타늄(Ti)에 담지된 백금(Pt 30 내지 50wt%)을 사용한다. Preferably, as the
상기 바인더 수지는 술폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기, 및 이들의 유도체 중 선택된 어느 하나 혹은 둘 이상의 혼합물로 이루어진 측쇄를 가지는 고분자 수지를 사용한다. 바람직하게는 폴리테트라플루오르에틸렌의 골격에 술폰산기를 도입한 폴리머인 나피온(Nafion, DuPont社) 이오노머를 사용하는 것이 좋다. The binder resin is a polymer resin having a side chain composed of any one or a mixture of two or more selected from sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, phosphoric acid groups, phosphonic acid groups, and derivatives thereof. Preferably, Nafion (Nafion, DuPont) ionomer, which is a polymer having sulfonic acid groups introduced into the backbone of polytetrafluoroethylene, is preferably used.
애노드 촉매를 형성하는 경우 바인더 수지는 상기 촉매 물질 100 중량부에 대하여 250 내지 350 중량부로 포함되고, 바람직하게는 상기 촉매 물질 100 중량부에 대하여 280 내지 320 중량부로 포함된다. 또한 캐소드 촉매를 형성하는 경우 바인더 수지는 상기 촉매 물질 100 중량부에 대하여 450 내지 600 중량부로 포함되고, 바람직하게는 상기 촉매 물질 100 중량부에 대하여 500 내지 550 중량부로 포함된다.When the anode catalyst is formed, the binder resin is included in an amount of 250 to 350 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst material, and preferably in an amount of 280 to 320 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst material. In addition, when the cathode catalyst is formed, the binder resin is included in an amount of 450 to 600 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst material, and preferably in an amount of 500 to 550 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst material.
상기 용매는 물, 이소프로필알콜, 에탄올 및 1-프로판올로 구성되는 군에서 선택된 어느 1종 이상을 포함한다. The solvent includes any one or more selected from the group consisting of water, isopropyl alcohol, ethanol and 1-propanol.
애노드 촉매를 형성하는 경우 용매는 상기 촉매 물질 100 중량부에 대하여 50 내지 200 중량부로 포함되고, 바람직하게는 상기 촉매 물질 100 중량부에 대하여 80 내지 120 중량부로 포함된다. 또한 캐소드 촉매를 형성하는 경우 용매는 상기 촉매 물질 100 중량부에 대하여 100 내지 300 중량부로 포함되고, 바람직하게는 상기 촉매 물질 100 중량부에 대하여 180 내지 230 중량부로 포함된다.When the anode catalyst is formed, the solvent is included in an amount of 50 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst material, and preferably in an amount of 80 to 120 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst material. In addition, when the cathode catalyst is formed, the solvent is included in an amount of 100 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst material, and preferably in an amount of 180 to 230 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst material.
애노드 촉매(21)의 경우 0.5 내지 2.5 mg/cm2의 로딩량으로 형성되고, 캐소드 촉매(22)의 경우 0.1 내지 1.0 mg/cm2의 로딩량으로 형성하는 경우 후술할 실험예에 뒷받침되는 것과 같이 전해질 막을 전처리한 경우보다 전해질 막을 전처리 하지 않은 경우 더 우수한 과전압 특성 및 성능 내구성을 제공할 수 있다. 더욱 바람직하게는 애노드 촉매(21)의 경우 1.0 내지 2.1 mg/cm2의 로딩량으로 형성되고, 캐소드 촉매(22)의 경우 0.2 내지 0.5 mg/cm2의 로딩량으로 형성하는 것이 좋다.When the anode catalyst 21 is formed with a loading amount of 0.5 to 2.5 mg / cm 2 , and the
상기 전해질 막(10)은 프로톤(proton)이 투과할 수 있는 물질로서, 불소계 고분자 화합물, 탄화수소계 고분자 화합물이나 무기 고분자 화합물과의 혼합물 또는 고분자쇄 내에 C-H 결합과 C-F 결합의 양쪽을 포함하는 부분 불소계 고분자 화합물일 수도 있다. 불소계 고분자 화합물의 구체예로서는, 측쇄에 술폰산기를 갖는 퍼플루오로 중합체인 나피온(등록 상표)(듀퐁사제), 아시플렉스(등록 상표)(아사히 가세이사제) 및 플레미온(등록 상표)(아사히 가라스사제)을 들 수 있다. 탄화수소계 고분자 화합물의 구체예로서, 술폰산기 등의 전해질기가 도입된 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴계 수지, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리에테르등 및 이들의 유도체(지방족 탄화수소계 고분자 전해질), 술폰산기 등의 전해질기가 도입된 폴리스티렌, 방향환을 갖는 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리카르보네이트 등 및 이들의 유도체(부분 방향족 탄화수소계 고분자 전해질), 술폰산기 등의 전해질기가 도입된 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌술피드 등 및 이들의 유도체(전체 방향족 탄화수소계 고분자 전해질) 등을 들수 있다. 무기 고분자 화합물로서는, 실록산계 또는 실란계의, 특히 알킬 실록산계의 유기 규소 고분자 화합물이 적합하며, 구체예로서 폴리디메틸실록산, γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 또한, 부분 불소계 고분자 화합물의 구체예로서는, 술폰산기 등의 전해질기가 도입된 폴리스티렌-그래프트-에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리스티렌-그래프트-폴리테트라플루오로에틸렌 등 및 이들의 유도체를 들 수 있다. 바람직하게는 폴리테트라플루오르에틸렌의 골격에 술폰산기를 도입한 폴리머인 나피온(Nafion, DuPont社)을 이용하여 제조된 것을 사용한다. The electrolyte membrane 10 is a material through which protons can permeate, and a partial fluorine-based compound containing both a CH bond and a CF bond in a polymer chain or a mixture with a fluorine-based polymer compound, a hydrocarbon-based polymer compound or an inorganic polymer compound. It may be a high molecular compound. Specific examples of the fluorine-based high molecular compound include Nafion (registered trademark) (manufactured by Dupont), Asiplex (registered trademark) (manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) and Flemion (registered trademark) (Asahi Gara), which are perfluoropolymers having a sulfonic acid group in the side chain. Manufactured by Susa). Specific examples of the hydrocarbon-based polymer compound include polyamides, polyacetals, polyethylene, polypropylene, acrylic resins, polyesters, polysulfones, polyethers, and derivatives thereof in which electrolyte groups such as sulfonic acid groups are introduced (aliphatic hydrocarbon-based polymer electrolytes). ), Polystyrene into which an electrolyte group such as sulfonic acid group is introduced, polyamide having an aromatic ring, polyamideimide, polyimide, polyester, polysulfone, polyetherimide, polyethersulfone, polycarbonate and the like and derivatives thereof ( Polyether ether ketones, polyether ketones, polyether sulfones, polycarbonates, polyamides, polyamideimides, polyesters, polyphenylene sulfides, etc. into which electrolyte groups such as partially aromatic hydrocarbon-based polymer electrolytes) and sulfonic acid groups are introduced; and These derivatives (all aromatic hydrocarbon type polymer electrolyte) etc. are mentioned. As the inorganic polymer compound, a siloxane or silane-based organosilicon polymer compound, particularly an alkyl siloxane compound, is suitable, and specific examples thereof include polydimethylsiloxane and γ-glycidoxypropyl trimethoxysilane. Specific examples of the partially fluorine-based high molecular compound include polystyrene-graft-ethylenetetrafluoroethylene copolymers, polystyrene-graft-polytetrafluoroethylene and the like and derivatives thereof in which electrolyte groups such as sulfonic acid groups are introduced. Preferably, those prepared using Nafion (Nafion, DuPont), which is a polymer having sulfonic acid groups introduced into the backbone of polytetrafluoroethylene, are used.
본 발명의 일실시예에 따른 전해질 막(10)은 전처리된 전해질 막을 사용하거나 전처리되지 않은 전해질 막을 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 촉매 전극(20)을 사용하는 경우에 과산화수소 용액 및 황산 용액으로 전처리 하지 않더라도 과전압 특성 및 성능 내구성이 우수한 수전해용 막 전극 접합체를 제공할 수 있다. The electrolyte membrane 10 according to an embodiment of the present invention may use a pre-treated electrolyte membrane or an unpretreated electrolyte membrane, and in the case of using the
본 발명의 일실시예에 따른 수전해용 막 전극 접합체 제조방법은 촉매 물질을 포함하여 애노드 촉매 및 캐소드 촉매를 제조하는 촉매 전극 제조단계, 전해질 막을 제조하는 전해질 막 제조단계 및 상기 제조된 촉매 전극 사이에 전해질 막을 적층하는 막 전극 접합체 제조단계를 포함한다. 이 때, 상기 촉매 전극 제조단계와 전해질 막 제조단계는 그 순서에 무관하다. The method for preparing a membrane electrode assembly for a water electrolysis according to an embodiment of the present invention includes a catalyst electrode manufacturing step of preparing an anode catalyst and a cathode catalyst including a catalyst material, an electrolyte membrane manufacturing step of preparing an electrolyte membrane, and the prepared catalyst electrode. And a membrane electrode assembly manufacturing step of stacking the electrolyte membrane. At this time, the catalyst electrode manufacturing step and the electrolyte membrane manufacturing step are irrelevant in the order.
상기 촉매 전극 제조단계는 제1 촉매 물질을 이용하여 애노드 촉매를 형성하는 애노드 촉매 형성단계 및 제2 촉매 물질을 이용하여 캐소드 촉매를 형성하는 캐소드 촉매 형성단계를 포함한다. 이 때, 상기 애노드 촉매 형성 단계 및 캐소드 촉매 형성단계는 그 순서에 무관하다.The catalyst electrode manufacturing step includes an anode catalyst forming step of forming an anode catalyst using a first catalyst material and a cathode catalyst forming step of forming a cathode catalyst using a second catalyst material. At this time, the anode catalyst forming step and the cathode catalyst forming step is irrelevant in the order.
촉매 전극 제조단계의 일 실시예를 들면 상기 촉매 물질을 수소 이온 전도도가 높은 고분자 물질 및 촉매분산을 증진시키는 혼합용매를 포함하는 촉매 잉크와 혼합하여 슬러리를 제조한 후 캐스팅(casting), 프린팅(printing), 분무(spray), 롤링(rolling) 또는 브러싱(brushing) 등의 방법으로 탄소 필름에 도포 및 건조하여 제조할 수 있다.For example, a catalyst electrode may be prepared by mixing the catalyst material with a catalyst ink including a polymer material having high hydrogen ion conductivity and a mixed solvent for enhancing catalyst dispersion, and then casting and printing the slurry. ), And spraying, rolling, or brushing on the carbon film to produce and dry.
더욱 구체적으로, 상기 애노드 촉매 형성단계는 제1 촉매 물질, 바인더 수지 및 용매를 혼합하고, 상온에서 초음파(sonication) 교반 1 내지 3시간 실시 후 상온에서 자석 교반 10 내지 15시간 실시하여 애노드 촉매 슬러리를 제조할 수 있다. More specifically, the anode catalyst forming step is a mixture of the first catalyst material, the binder resin and the solvent, the ultrasonic catalyst (sonication) stirring for 1 to 3 hours at room temperature and then the magnetic stirring 10 to 15 hours at room temperature to carry out the anode catalyst slurry It can manufacture.
상기 제조된 애노드 촉매 슬러리를 탄소 필름, 예를 들면 폴리이미드 필름 상에 0.5 내지 2.5 mg/cm2의 로딩량으로 도포하고 건조하여 애노드 촉매를 제조한다. 바람직하게는 1.0 내지 2.1 mg/cm2의 로딩량으로 도포하고 건조하여 애노드 촉매를 제조하는 것이 좋다. The anode catalyst slurry prepared above is applied to a carbon film, for example a polyimide film, at a loading of 0.5 to 2.5 mg / cm 2 and dried to prepare an anode catalyst. Preferably it is applied to a loading amount of 1.0 to 2.1 mg / cm 2 and dried to prepare the anode catalyst.
이 때, 제1 촉매 물질 100 중량부에 대하여 바인더 수지를 250 내지 350 중량부, 용매를 50 내지 200 중량부 포함하여 혼합하여 애노드 촉매 슬러리를 제조한다. 바람직하게는 제1 촉매 물질 100 중량부에 대하여 바인더 수지를 280 내지 320 중량부, 용매를 80 내지 120 중량부 포함하여 혼합하여 애노드 촉매 슬러리를 제조한다.At this time, the anode catalyst slurry is prepared by mixing 250 to 350 parts by weight of the binder resin and 50 to 200 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the first catalyst material. Preferably, the anode catalyst slurry is prepared by mixing 280 to 320 parts by weight of the binder resin and 80 to 120 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the first catalyst material.
또한 상기 캐소드 촉매 형성단계는 제2 촉매 물질, 바인더 수지 및 용매를 혼합하고, 상온에서 초음파(sonication) 교반 1 내지 3시간 실시 후 상온에서 자석 교반 10 내지 15시간 실시하여 애노드 촉매 슬러리를 제조할 수 있다. In addition, the cathode catalyst forming step may be prepared by mixing the second catalyst material, the binder resin and the solvent, and performing a sonication stirring 1 to 3 hours at room temperature, and then performing a magnetic stirring at room temperature for 10 to 15 hours. have.
상기 제조된 캐소드 촉매 슬러리를 탄소 필름, 예를 들면 폴리이미드 필름 상에 0.1 내지 1.0 mg/cm2의 로딩량으로 도포하고 건조하여 애노드 촉매를 제조한다. 바람직하게는 0.2 내지 0.5 mg/cm2의 로딩량으로 도포하고 건조하여 애노드 촉매를 제조하는 것이 좋다. The prepared cathode catalyst slurry is applied to a carbon film, for example, a polyimide film, at a loading of 0.1 to 1.0 mg / cm 2 and dried to prepare an anode catalyst. Preferably, the anode catalyst is prepared by applying and drying at a loading amount of 0.2 to 0.5 mg / cm 2 .
상기 전해질 막 제조단계는 상기 불소계 고분자 화합물, 탄화수소계 고분자 화합물이나 무기 고분자 화합물과의 혼합물 또는 고분자쇄 내에 C-H 결합과 C-F 결합의 양쪽을 포함하는 부분 불소계 고분자 화합물 등을 이용하여 형성된 막을 준비함으로써 수행될 수 있다. The electrolyte membrane manufacturing step may be performed by preparing a membrane formed by using a fluorine-based polymer compound, a mixture with a hydrocarbon-based polymer or an inorganic polymer compound, or a partial fluorine-based polymer compound including both CH bonds and CF bonds in a polymer chain. Can be.
상기 전해질 막 제조단계가 전해질 막을 전처리하는 단계를 더 포함하는 경우 과산화수소 용액 및 황산 용액을 이용하여 전처리할 수 있으며, 더욱 구체적으로, 상기 준비된 전해질 막에 대해 80 내지 100℃에서 과산화수소 용액(5%)에서 30 분 내지 90분 처리한 후, 동일 온도에서 황산 용액(0.5M)에서 30 분 내지 90분 처리한 후 증류수로 세척하여 수행될 수 있다. When the electrolyte membrane manufacturing step further includes a step of pre-treating the electrolyte membrane may be pretreated using a hydrogen peroxide solution and sulfuric acid solution, more specifically, the hydrogen peroxide solution (5%) at 80 to 100 ℃ for the prepared electrolyte membrane After 30 minutes to 90 minutes in the treatment, 30 minutes to 90 minutes in sulfuric acid solution (0.5M) at the same temperature may be carried out by washing with distilled water.
상기 막 전극 접합체 제조단계는 상기 제조된 애노드 촉매, 캐소드 촉매 및 전해질 막을 적층하여 막 전극 접합체를 제조하는 단계로서, 열 프레스를 행하여 제조한다. 예를 들어, 탄소 필름 상에 제조된 애노드 촉매 상에 상기 제조된 전해질 막을 적층하고 상기 전해질 막 상에 탄소 필름 상에 제조된 캐소드 촉매의 전극면이 전해질 막과 접하도록 적층한 후, 100 내지 150℃ 및 3 내지 5Mpa의 열 프레스 조건에서 1 분 내지 2분 동안 전사(열처리) 한 후, 상하부의 탄소 필름을 제거함으로써 수행될 수 있다. The membrane electrode assembly manufacturing step is to prepare a membrane electrode assembly by laminating the prepared anode catalyst, cathode catalyst and electrolyte membrane, it is prepared by performing a hot press. For example, after stacking the prepared electrolyte membrane on the anode catalyst prepared on the carbon film and the electrode surface of the cathode catalyst prepared on the carbon film on the electrolyte membrane to be in contact with the electrolyte membrane, then 100 to 150 After transfer (heat treatment) for 1 to 2 minutes at a heat press condition of 3 ° C. and 3 to 5 Mpa, it may be carried out by removing the upper and lower carbon films.
실시예Example
(1) 실시예 1(1) Example 1
Iridium black 100mg, Nafion Ionomer 용액(5wt%) 302mg, IPA 100mg, 증류수 100mg로 혼합하고, 상온에서 초음파(sonication) 교반 2시간 실시 후, 상온에서 자석 교반기 12시간 실시하여 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 폴리이미드(polyimide) 필름상에서 캐스팅하여 도포하며, 로딩량 1.68 mg/cm2으로 제조하고, 2.3cm x 2.2cm 크기로 애노드(anode) 촉매층을 제작하였다.Iridium black 100mg, Nafion Ionomer solution (5wt%) 302mg, IPA 100mg, distilled water mixed with 100mg, and then subjected to ultrasonic stirring (sonication) at room temperature for 2 hours, a magnetic stirrer was carried out at room temperature for 12 hours to prepare a slurry. The prepared slurry was cast on a polyimide film and applied, a loading amount of 1.68 mg / cm 2 was prepared, and an anode catalyst layer was prepared in a size of 2.3 cm × 2.2 cm.
Pt/C(Pt60wt%) 100mg, Nafion Ionomer 용액(5wt%) 520mg, IPA 206mg, 증류수 245mg 로 혼합하고, 상온에서 초음파(sonication) 교반 2시간 실시 후, 상온에서 자석 교반기 12시간 실시하여 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 폴리이미드(polyimide) 필름상에서 캐스팅하여 도포하며, 로딩량 0.21 mg/cm2으로 제조하고, 2.3cm x 2.2cm 크기로 캐소드(cathode) 촉매층을 제작하였다.Pt / C (Pt60wt%) 100mg, Nafion Ionomer solution (5wt%) 520mg, IPA 206mg, distilled water mixed with 245mg, followed by ultrasonic stirring at room temperature for 2 hours, the magnetic stirrer at room temperature for 12 hours to prepare a slurry It was. The prepared slurry was cast on a polyimide film and applied, a loading amount of 0.21 mg / cm 2 was prepared, and a cathode catalyst layer was prepared in a size of 2.3 cm × 2.2 cm.
Nafion 117(Dufont)에 대해 90℃에서 5wt% 과산화수소용액에서 1시간 처리한 후, 동일온도에서 0.5M 황산용액에서 1시간 처리한 후, 증류수로 세척하였다.Nafion 117 (Dufont) was treated for 1 hour in a 5wt% hydrogen peroxide solution at 90 ° C., then treated for 1 hour in a 0.5M sulfuric acid solution at the same temperature, and then washed with distilled water.
상기 폴리이미드 필름 상에 캐스팅된 캐소드 촉매층 상에 나피온 멤브레인막을 적층하고, 멤브레인막 위에 애노드 촉매층 면이 오도록 적층한 후, 130℃, 4Mpa 의 핫프레스 조건에서 1분 30초 동안 전사(열처리) 한 후, 상하부의 폴리이미드 필름을 제거하여 6cm x 6cm 크기의 막 전극 접합체를 제작하였다. The Nafion membrane film was laminated on the cathode catalyst layer cast on the polyimide film, and the anode catalyst layer surface was laminated on the membrane film, and then transferred (heated) for 1 minute and 30 seconds at a hot press condition of 130 ° C and 4Mpa. Thereafter, the upper and lower polyimide films were removed to prepare a membrane electrode assembly having a size of 6 cm x 6 cm.
제조된 막 전극 접합체의 이미지를 도 2에 나타내었다. An image of the prepared membrane electrode assembly is shown in FIG. 2.
(2) 실시예 2 내지 5(2) Examples 2 to 5
애노드 촉매층 및 캐소드 촉매층의 로딩량, 애노드 촉매 물질, 캐소드 촉매 물질인 Pt/C 의 Pt 함량, 및 나피온 멤브레인막의 전처리 유무를 하기 표 1과 같이 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 막 전극 접합체를 제작하였다. The loading amount of the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer, the anode catalyst material, the Pt content of the cathode catalyst material Pt / C, and the pre-treatment of the Nafion membrane membrane were performed as shown in Table 1 except that An electrode assembly was produced.
촉매cathode
catalyst
(99.8%)Ir black
(99.8%)
실험예Experimental Example
(1) I-V 특성 (1) I-V characteristics
상기 제조된 막 전극 접합체를 수전해용으로 설계 및 제작된 단위셀 내부에 적용하여 셀 온도 80℃, 물 온도 60℃, 유량 30 mL/min 조건에서 평가를 실시하였다. 도 3에 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 MEA 수전해 셀의 싸이클에 따른 분극 특성을 나타내었으며, 도 4에 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 MEA 수전해 셀 각각의 싸이클에 따른 분극 특성을 나타내었고, 도 5에 실시예 3 내지 5에 따라 제조된 MEA 수전해 셀의 분극 특성을 나타내었다. The membrane electrode assembly prepared above was applied to the inside of the unit cell designed and manufactured for electrolysis, and evaluated at a cell temperature of 80 ° C., a water temperature of 60 ° C., and a flow rate of 30 mL / min. 3 shows the polarization characteristics according to the cycles of the MEA electrolytic cells prepared according to Examples 1 to 4, and FIG. 4 shows the polarization characteristics according to the cycles of each of the MEA electrolytic cells prepared according to Examples 1 to 4. 5, the polarization characteristics of the MEA electrolytic cells prepared according to Examples 3 to 5 are shown.
상기 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 MEA 수전해 셀의 싸이클에 따른 I-V 평가를 실시한 결과, 1cycle에서는 실시예 3 > 실시예 1 > 실시예 2 > 실시예 4 순으로 전류밀도에 따른 전해 착수전압 및 과전압이 감소하는 경향을 보였다. 그러나, 5cycle 에서는 각 샘플의 I-V 커브 거동이 다소 변화하는 특성을 확인하였다. As a result of performing IV evaluation according to the cycle of the MEA electrolytic cell manufactured according to Examples 1 to 4, in one cycle, the electrolysis initiation voltage according to the current density in the order of Example 3> Example 1> Example 2> Example 4 And overvoltage tended to decrease. However, in 5cycles, I-V curve behavior of each sample was changed slightly.
즉, 실시예 1 (Pt 60wt%, 전처리), 실시예 2(Pt 40wt%, 전처리)의 경우에는 싸이클에 따른 큰 변화가 없으나, 동일조성이나 멤브레인 전처리를 하지 않은 실시예 3, 실시예 4의 경우 5cycle의 경우 수전해 과전압이 감소하는 특성을 확인하였다. 특히 실시예 3의 경우 5cycle의 경우 수전해 과전압이 크게 감소하는 특성을 확인하였다. That is, in the case of Example 1 (Pt 60wt%, pretreatment), Example 2 (Pt 40wt%, pretreatment), there is no big change according to the cycle, but the same composition or Example 3 and Example 4 without the membrane pretreatment In the case of 5cycles, it was confirmed that the over-voltage of the electrolysis was reduced. In particular, in the case of Example 3 it was confirmed that the characteristics of the electrolytic overvoltage is greatly reduced in the case of 5cycles.
또한, 상기 표 1과 도 3, 4에서 전극 로딩량에 따른 과전압 감소 효과를 검토 한 결과, cathode 전극의 촉매 로딩량에는 큰 영향이 없으나, 애노드(anode)의 촉매 로딩량에 비례하여 과전압 특성이 감소하는 경향을 확인하였다. In addition, as a result of examining the effect of reducing the overvoltage according to the electrode loading in Table 1 and FIGS. 3 and 4, the catalyst loading of the cathode electrode has no significant effect, but the overvoltage characteristic is proportional to the catalyst loading of the anode. The tendency to decrease was confirmed.
또한, 실시예 3, 실시예 4의 경우 멤브레인막에 대해 전처리를 실시하지 않았으며, 상대적으로 과전압 특성이 우수한 효과를 확인하였다. 즉 실시예 1, 2의 경우에는 싸이클에 따라 과전압 특성이 변화가 거의 없으나, 실시예 3, 4의 경우 싸이클에 따라 과전압이 모두 감소하는 우수한 특성을 확인하였다.In addition, in Example 3 and Example 4, pretreatment was not performed on the membrane, and the effect of the overvoltage characteristic was relatively excellent. That is, in the case of Examples 1 and 2, the overvoltage characteristics were almost unchanged according to the cycles, but in Examples 3 and 4, the excellent characteristics of reducing all the overvoltages according to the cycles were confirmed.
애노드로서 IrO2 촉매를 적용한 실시예 5의 경우, Ir black 촉매를 적용한 실시예 3, 4 와 분극 특성을 비교하였다. 도 5에 나타나는 것과 같이 Ir black 촉매 적용한 실시예 3, 4 의 경우 Anode 촉매 담지량에 비례하여 분극 특성이 전류 밀도에 비례하여 크게 향상되고 있다. 그러나 IrO2 촉매 적용의 경우, 촉매 담지량이 실시예 4보다 낮음에도 불구하고 On-set 전위는 높게 발생하나, 전류밀도가 약 1.0 A/cm2 이상에서는 분극전위가 감소하는 특성을 확인하였다. 즉 유사 촉매 로딩량 및 고전류밀도 조건에서는 IrO2 촉매 전극이 보다 우수한 분극 특성을 보여주었다. In the case of Example 5 to which the IrO 2 catalyst was applied as an anode, polarization characteristics were compared with Examples 3 and 4 to which the Ir black catalyst was applied. As shown in FIG. 5, in Examples 3 and 4 to which the Ir black catalyst was applied, the polarization property was greatly improved in proportion to the amount of Anode catalyst. However, in the case of IrO 2 catalyst application, although the catalyst loading was lower than that of Example 4, the on-set potential was high, but the polarization potential was reduced when the current density was about 1.0 A / cm 2 or more. That is, IrO 2 catalyst electrode showed better polarization characteristics under similar catalyst loading and high current density conditions.
(2) 임피던스 특성(2) impedance characteristics
상기 제조된 막 전극 접합체를 수전해용으로 설계 및 제작된 단위셀 내부에 적용하여 셀 온도 80℃, 물 온도 60℃ 조건에서 평가를 실시하였다. 측정장비는 SP-150을 이용하였으며, 주파수는 10mHz∼10kHz, 인가전압은 10mV 이었다. 도 6에 실시예 1 및 3에 따라 제조된 MEA 수전해 셀의 임피던스 특성을 나타내었다. The membrane electrode assembly prepared above was applied to the inside of a unit cell designed and manufactured for electrolysis, and evaluation was performed at a cell temperature of 80 ° C. and a water temperature of 60 ° C. SP-150 was used as the measuring equipment. The frequency was 10mHz ~ 10kHz and the applied voltage was 10mV. 6 shows the impedance characteristics of the MEA electrolytic cells prepared according to Examples 1 and 3.
과전압 특성에서 우수한 특성을 보였던 실시예 1, 3에 대해 임피던스 측정결과, 도 6의 나이키스트 선도(Nyquist plot)에 나타나는 것과 같이 두 샘플은 거의 유사한 거동을 하고 있음을 확인하여, 도 3의 1cycle I-V 거동과 거의 일치하는 특성을 확인하였다. As shown in the Nyquist plot of FIG. 6 as a result of impedance measurement for Examples 1 and 3, which showed excellent characteristics in the overvoltage characteristic, it was confirmed that the two samples had almost similar behavior. The characteristics were found to be almost consistent with the behavior.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, and the like illustrated in the above-described embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
10: 전해질 막
20: 촉매 전극
21: 애노드 촉매
22: 캐소드 촉매10: electrolyte membrane
20: catalytic electrode
21: anode catalyst
22: cathode catalyst
Claims (14)
상기 수전해용 막 전극 접합체는,
제1 촉매 물질로 형성된 애노드 촉매;
제2 촉매 물질로 형성된 캐소드 촉매; 및
상기 애노드 촉매 및 상기 캐소드 촉매 사이에 개재된 전해질 막;을 포함하고,
상기 애노드 촉매 및 상기 캐소드 촉매는 담체에 담지된 촉매 물질, 바인더 수지 및 용매를 포함하여 혼합된 전극 슬러리를 이용하여 제조된 촉매로서,
상기 애노드 촉매의 상기 제1 촉매 물질의 로딩량은 0.5 내지 2.5 mg/cm2이며,
상기 캐소드 촉매의 상기 제2 촉매 물질의 로딩량은 0.2 내지 0.5 mg/cm2이며,
상기 전해질 막은 과산화수소 용액 및 황산 용액으로 전처리 되지 않은 전해질 막이며,
상기 막 전극 접합체의 캐소드에 이산화탄소를 공급하되, 중공사막 필터의 내부에 물이 흐르게 하고 중공사막 필터의 외부에서 이산화탄소를 가압하여 이산화탄소가 중공사막의 기공을 통해 중공사막 필터 내부로 침투하면서 마이크로 버블화하여 물 속에 용해되도록 하면서 막 전극 접합체에 공급하는 것을 특징으로 하는 수전해용 막 전극 접합체를 구비한 수전해 시스템.
A water electrolytic system having a membrane electrode assembly for water electrolysis,
The membrane electrode assembly for water electrolysis,
An anode catalyst formed of a first catalyst material;
A cathode catalyst formed of a second catalyst material; And
And an electrolyte membrane interposed between the anode catalyst and the cathode catalyst.
The anode catalyst and the cathode catalyst is a catalyst prepared using a mixed electrode slurry containing a catalyst material, a binder resin and a solvent supported on a carrier,
The loading amount of the first catalyst material of the anode catalyst is 0.5 to 2.5 mg / cm 2 ,
The loading amount of the second catalyst material of the cathode catalyst is 0.2 to 0.5 mg / cm 2 ,
The electrolyte membrane is an electrolyte membrane not pretreated with a hydrogen peroxide solution and a sulfuric acid solution,
While supplying carbon dioxide to the cathode of the membrane electrode assembly, water flows inside the hollow fiber membrane filter and pressurizes carbon dioxide from the outside of the hollow fiber membrane filter so that carbon dioxide penetrates into the hollow fiber membrane filter through the pores of the hollow fiber membrane and microbubbles it. And supplying the membrane electrode assembly to the membrane electrode assembly while dissolving in water.
상기 제1 촉매 물질 및 상기 제2 촉매 물질은 각각 독립적으로 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Au), 이리듐(Ir) 및 오스뮴(Os)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 금속을 담체에 담지시켜 구성되는 것을 특징으로 하는 수전해용 막 전극 접합체를 구비한 수전해 시스템.
The method of claim 1,
The first catalyst material and the second catalyst material are each independently platinum (Pt), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), gold (Au), silver (Au), iridium (Ir) and An electrolytic system having a membrane electrode assembly for water electrolysis, characterized in that the carrier is supported by a metal containing at least one selected from the group consisting of osmium (Os).
상기 담체는 다공성 탄소, 전도성 고분자 및 금속 산화물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수전해용 막 전극 접합체를 구비한 수전해 시스템.
The method of claim 2,
The carrier is an electrolytic system having a membrane electrode assembly for water electrolysis, characterized in that it comprises at least one member selected from the group consisting of porous carbon, conductive polymer and metal oxide.
상기 제1 촉매 물질은 이리듐(Ir) 블랙, 이리듐 산화물(IrO2) 또는 티타늄(Ti)에 담지된 이리듐 블랙이나 이리듐 산화물을 포함하고,
상기 제2 촉매 물질은 백금(Pt) 블랙, 탄소(C)에 담지된 백금 또는 티타늄(Ti)에 담지된 백금을 포함하는 것을 특징으로 하는 수전해용 막 전극 접합체를 구비한 수전해 시스템.
The method of claim 1,
The first catalyst material includes iridium black or iridium oxide supported on iridium (Ir) black, iridium oxide (IrO 2 ) or titanium (Ti),
The second catalyst material includes platinum (Pt) black, platinum supported on carbon (C) or platinum supported on titanium (Ti).
상기 애노드 촉매는 상기 제1 촉매 물질 100 중량부에 대하여 상기 바인더 수지를 250 내지 350 중량부, 상기 용매를 50 내지 200 중량부로 포함하여 혼합된 전극 슬러리를 이용하여 제조된 촉매인 것을 특징으로 하는 수전해용 막 전극 접합체를 구비한 수전해 시스템.
The method of claim 1,
The anode catalyst is a catalyst prepared using a mixed electrode slurry containing 250 to 350 parts by weight of the binder resin, 50 to 200 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the first catalyst material An electrolytic system having a molten membrane electrode assembly.
상기 캐소드 촉매는 상기 제2 촉매 물질 100 중량부에 대하여 상기 바인더 수지를 450 내지 600 중량부, 상기 용매를 100 내지 300 중량부로 포함하여 혼합된 전극 슬러리를 이용하여 제조된 촉매인 것을 특징으로 하는 수전해용 막 전극 접합체를 구비한 수전해 시스템.
The method of claim 1,
The cathode catalyst is a catalyst prepared using an electrode slurry mixed with 450 to 600 parts by weight of the binder resin and 100 to 300 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the second catalyst material. An electrolytic system having a molten membrane electrode assembly.
상기 제2 촉매 물질은 니켈(Ni), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 주석(Sn)으로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수전해용 막 전극 접합체를 구비한 수전해 시스템.The method of claim 4, wherein
The second catalyst material is nickel (Ni), manganese (Mn), magnesium (Mg), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn), cadmium (Cd) And at least one selected from the group consisting of tin (Sn).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170155128A KR102006794B1 (en) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Method for manufacturing membrane electrode assembly for water electroysis and membrane electrode assembly manufactured using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170155128A KR102006794B1 (en) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Method for manufacturing membrane electrode assembly for water electroysis and membrane electrode assembly manufactured using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190057785A KR20190057785A (en) | 2019-05-29 |
| KR102006794B1 true KR102006794B1 (en) | 2019-08-05 |
Family
ID=66672495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170155128A KR102006794B1 (en) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Method for manufacturing membrane electrode assembly for water electroysis and membrane electrode assembly manufactured using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102006794B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220043322A (en) | 2020-09-29 | 2022-04-05 | 포항공과대학교 산학협력단 | Cathode protecting system for alkaline water electrolysis and water electrolysis device comprising the same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102237756B1 (en) * | 2019-09-23 | 2021-04-07 | 한국생산기술연구원 | Anode comprising iridium oxide and titanium oxide, membrane electrode assembly comprising same and method of preparing same |
| KR102459937B1 (en) * | 2020-06-19 | 2022-11-01 | 광주과학기술원 | Porous metal oxide catalyst and manufacturing method for catalyst |
| KR102550369B1 (en) | 2021-04-19 | 2023-07-03 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | Method for preparing membrane electrode assembly for water electrolysis using nanodispersed ionomer binder and the membrane electrode assembly prepared therefrom |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007053064A (en) | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Nissan Motor Co Ltd | Film-electrode assembly, and its manufacturing method and manufacturing device |
| JP2010065283A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Dainippon Printing Co Ltd | Catalyst layer paste composition, catalyst layer with transfer substrate, electrode of electrolytic cell for hydrogen generation and method for manufacturing the electrode, membrane catalyst layer assembly, electrolytic cell for hydrogen generation, and method for manufacturing the cell |
| KR101769756B1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-08-21 | (주)엘켐텍 | Electrochemical cell and electrochemical stack using the same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5330860A (en) * | 1993-04-26 | 1994-07-19 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Membrane and electrode structure |
| KR101754122B1 (en) | 2016-08-18 | 2017-07-06 | (주)엘켐텍 | Reinforced water electrolysis membrane and membrane electrode assembly using the same |
-
2017
- 2017-11-20 KR KR1020170155128A patent/KR102006794B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007053064A (en) | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Nissan Motor Co Ltd | Film-electrode assembly, and its manufacturing method and manufacturing device |
| JP2010065283A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Dainippon Printing Co Ltd | Catalyst layer paste composition, catalyst layer with transfer substrate, electrode of electrolytic cell for hydrogen generation and method for manufacturing the electrode, membrane catalyst layer assembly, electrolytic cell for hydrogen generation, and method for manufacturing the cell |
| KR101769756B1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-08-21 | (주)엘켐텍 | Electrochemical cell and electrochemical stack using the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220043322A (en) | 2020-09-29 | 2022-04-05 | 포항공과대학교 산학협력단 | Cathode protecting system for alkaline water electrolysis and water electrolysis device comprising the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190057785A (en) | 2019-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102006794B1 (en) | Method for manufacturing membrane electrode assembly for water electroysis and membrane electrode assembly manufactured using the same | |
| Xiang et al. | Layer-by-layer self-assembly in the development of electrochemical energy conversion and storage devices from fuel cells to supercapacitors | |
| CN105734606B (en) | A kind of SPE water electrolysis structure of ultra-thin membrane electrode and its preparation and application | |
| KR20190057787A (en) | Method for manufacturing membrane electrode assembly for water electroysis and membrane electrode assembly manufactured using the same | |
| KR101135477B1 (en) | A porous membrane and method for preparing thereof, polymer electrode membrane for fuel cell using the same, and fuel cell system comprising the same | |
| KR20070055225A (en) | Membrane-electrode assembly for fuel cell, method of producing same and fuel cell system comprising same | |
| Dutta et al. | Synthesis, preparation, and performance of blends and composites of π-conjugated polymers and their copolymers in DMFCs | |
| JP5510181B2 (en) | Electrocatalyst layer production method and polymer electrolyte fuel cell | |
| EP2365569A2 (en) | A membrane-electrode assembly for a fuel cell | |
| CN103515621A (en) | Supporter for fuel cell, electrode for fuel cell, membrane-electrode assembly for fuel cell, and fuel cell system | |
| JP2009187848A (en) | Fuel cell | |
| KR102119393B1 (en) | Electrode for fuel cell, method for manufacturing of the same, and fuel cell comprising the same | |
| Choi et al. | Rugged catalyst layer supported on a Nafion fiber mat for enhancing mass transport of polymer electrolyte membrane fuel cells | |
| Cossar et al. | Nickel‐based anodes in anion exchange membrane water electrolysis: a review | |
| JP2008041371A (en) | Manufacturing method of membrane electrode assembly for fuel cell | |
| JP2007501496A (en) | Hybrid membrane / electrode assembly with reduced interfacial resistance and method for producing the same | |
| JP2006253042A (en) | Manufacturing method of catalyst for polymer electrolyte fuel cell | |
| KR101561101B1 (en) | Polymer catalyst Slurry composition, porous electrodes produced thereby, membrane-electrode assembly comprising the porous electrodes, and method for the MEA | |
| JP2019151876A (en) | Device of producing organic hydride, method of producing organic hydride, and method of transporting energy | |
| CN108123143A (en) | A kind of method of direct ascorbic acid fuel-cell single-cell performance boost | |
| JP2008269847A (en) | Ink for fuel cell catalyst layer, its manufacturing method, and membrane electrode assembly for fuel cell | |
| KR102318540B1 (en) | Membrane-electrode assembly for fuel cell and fuel cell system comprising the same | |
| Dilimon et al. | Application of Surface Modified Carbon Nanotubes in Fuel Cells | |
| CN112708907A (en) | Composite proton exchange membrane, preparation method and application thereof | |
| KR20190072064A (en) | Method for manufacturing membrane electrode assembly for water electroysis using laser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |