KR20090099450A - Cell unit for a fuel cell and method for manufacturing the same - Google Patents

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fuel cell
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나단 이. 스탓
정재우
장재혁
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Abstract

A cell unit for a fuel cell, and a method for preparing the cell unit are provided to reduce the contact resistance between an anode and a cathode and a current collector, to increase current collection efficiency, and to reduce the thickness of an end plate without the deterioration of performance. A cell unit(100) for a fuel cell comprises an electrolyte membrane(110); an electrode unit which is provided with an anode(122) formed on the one surface of the electrolyte membrane and a cathode formed on the other surface; and a porous current collector(130) which is formed by coating a conductive material on the pore of the electrode unit.

Description

연료 전지용 셀 유닛 및 그 제조 방법{Cell unit for a fuel cell and method for manufacturing the same}Cell unit for fuel cell and method for manufacturing same {Cell unit for a fuel cell and method for manufacturing the same}

본 발명은 연료 전지용 셀 유닛 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell cell unit and a method of manufacturing the same.

최근, 휴대용 전자 기기가 소형화되고, 기능이 다양해짐에 따라, 전자 기기에 전기 에너지를 공급하는 전원의 고효율화와 사용 시간의 증대가 요구되고 있다. 이에, 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 연료 전지(fuel cell)는 기존의 휴대용 전원의 문제점인 효율과 수명을 획기적으로 증가 시킬 수 있는 새로운 대체 방법으로 그 중요성이 증가되고 있다.In recent years, as portable electronic devices have been miniaturized and functions have been diversified, there has been a demand for higher efficiency of power sources for supplying electrical energy to electronic devices and increased use time. Therefore, the fuel cell (fuel cell) that converts chemical energy directly into electrical energy is increasing in importance as a new alternative method that can significantly increase the efficiency and lifespan of the problem of the existing portable power source.

종래 기술에 따르면, 막 전극 접합체(membrane electrode assembly)의 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)에, 별개의 집전체(current collector)가 적층된다.According to the prior art, separate current collectors are stacked on the anode and cathode of the membrane electrode assembly.

그러나, 이와 같은 종래 기술에 따르는 경우, 애노드 및 캐소드와 집전체 간의 접촉 저항이 증가되는 문제가 있으며, 애노드 및 캐소드와, 집전체 간에, 이러한 접촉 저항을 감소시키기 위한 균일한 압력을 가하기 위하여 두꺼운 엔드 플레이트를 사용할 필요가 발생하여 연료 전지 전체의 사이즈가 증가되는 문제가 있었다.However, according to this prior art, there is a problem in that the contact resistance between the anode and the cathode and the current collector is increased, and a thick end is applied between the anode and the cathode and the current collector to apply a uniform pressure to reduce such contact resistance. There is a problem that the need to use the plate increases the size of the entire fuel cell.

본 발명은, 애노드 및 캐소드와, 집전체 간의 접촉 저항이 감소되어 집전 효율이 증가되고, 연료 전지를 소형화시킬 수 있는 연료 전지용 셀 유닛 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a fuel cell cell unit and a method of manufacturing the same that can reduce the contact resistance between the anode and the cathode and the current collector, thereby increasing current collection efficiency and miniaturizing the fuel cell.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전해질 막, 전해질 막의 일면에 형성되는 애노드(anode)와 타면에 형성되는 캐소드(cathode)를 구비하는 전극 유닛(electrode unit), 및 전극 유닛의 기공(pore)에 전도성 물질이 코팅(coating)되어 형성되는 다공성 집전체(porous current collector)를 포함하는 연료 전지용 셀 유닛(cell unit a for fuel cell)이 제공된다.According to an aspect of the present invention, an electrode unit having an electrolyte membrane, an anode formed on one side of the electrolyte membrane, and a cathode formed on the other side thereof, and conductive in the pores of the electrode unit A cell unit for fuel cell is provided that includes a porous current collector formed by coating a material.

이 때, 전극 유닛은 복수개이고, 복수의 전극 유닛을 전기적으로 연결시키는 리드(lead)를 더 포함할 수 있다.In this case, the electrode unit may be plural and further include a lead electrically connecting the plurality of electrode units.

그리고, 리드는, 복수의 전극 유닛을 전기적으로 직렬 연결시킬 수 있다.The lead can electrically connect the plurality of electrode units in series.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전해질 막의 일면에 애노드를 형성하고 타면에 캐소드를 형성하여 전해질 막의 양면에 전극 유닛을 형성하는 단계, 및 전극 유닛의 기공에 전도성 물질을 코팅하여 다공성 집전체를 형성하는 단계를 포함하는 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, forming an anode on one side of the electrolyte membrane and a cathode on the other side to form an electrode unit on both sides of the electrolyte membrane, and coating a conductive material on the pores of the electrode unit to form a porous current collector Provided is a method of manufacturing a cell unit for a fuel cell, which includes forming the fuel cell.

이 때, 다공성 집전체를 형성하는 단계는, 잉크젯 방식으로 전극 유닛에 전도성 물질을 도포하는 단계, 및 전도성 물질을 건조 및 소결하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the forming of the porous current collector may include applying a conductive material to the electrode unit in an inkjet manner, and drying and sintering the conductive material.

또한, 전극 유닛은 복수개이고, 전해질 막을 제공하는 단계 이후에, 복수의 전극 유닛을 전기적으로 연결하는 리드를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the electrode unit may be a plurality, and after the providing of the electrolyte membrane, may further include forming a lead for electrically connecting the plurality of electrode units.

한편, 리드를 형성하는 단계는, 잉크젯 방식으로 전해질 막에 전도성 물질을 도포하는 단계, 및 전도성 물질을 건조 및 소결하는 단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, the forming of the lead may include applying a conductive material to the electrolyte film by an inkjet method, and drying and sintering the conductive material.

이 때, 다공성 집전체를 형성하는 단계와 리드를 형성하는 단계는 동시에 수행될 수 있다.In this case, the forming of the porous current collector and the forming of the lead may be simultaneously performed.

본 발명의 실시예에 따르면, 애노드 및 캐소드와, 집전체 사이에 작용하는 접촉 저항이 감소되어 집전 효율이 증가되고, 성능 감소 없이 엔드 플레이트의 두께를 감소시킬 수 있어, 연료 전지의 사이즈를 감소시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the contact resistance acting between the anode and the cathode and the current collector is reduced, so that the current collecting efficiency can be increased, and the thickness of the end plate can be reduced without reducing the performance, thereby reducing the size of the fuel cell. Can be.

본 발명에 따른 연료 전지용 셀 유닛 및 그 제조 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Embodiments of a cell unit for a fuel cell and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and Duplicate explanations will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛의 일 실시예를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛의 일 실시 예를 나타낸 측면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 연료 전지용 셀 유닛(cell unit for a fuel cell, 100), 전해질 막(110), 전극 유닛(electrode unit, 120), 애노드(anode, 122), 캐소드(cathode, 124), 다공성 집전체(porous current collector, 130), 리드(lead, 140) 가 도시되어 있다.1 is a plan view showing an embodiment of a fuel cell cell unit according to an aspect of the present invention, Figure 2 is a side view showing an embodiment of a fuel cell cell unit according to an aspect of the present invention. 1 and 2, a cell unit for a fuel cell 100, an electrolyte membrane 110, an electrode unit 120, an anode 122, and a cathode 124, porous current collector 130, and lead 140 are shown.

본 실시예에 따르면, 애노드(122) 및 캐소드(124)로 이루어지는 전극 유닛(120)의 기공에 전도성 물질을 코팅하여 미세한 기공을 갖는 다공성 집전체(130)를 형성함으로써, 전극 유닛(120)과 다공성 집전체(130) 간의 접촉 저항을 감소시켜, 동일한 면적에서 전극 유닛(120)으로부터 전자를 모으는 집전 효율이 보다 향상될 수 있는 연료 전지용 셀 유닛(100)이 제시된다.According to the present exemplary embodiment, the conductive material is coated on the pores of the electrode unit 120 including the anode 122 and the cathode 124 to form a porous current collector 130 having fine pores, thereby forming the electrode unit 120. By reducing the contact resistance between the porous current collector 130, there is proposed a fuel cell cell unit 100 that can improve the current collecting efficiency of collecting electrons from the electrode unit 120 in the same area.

또한, 집전 효율이 증가됨에 따라, 연료 전지에 사용되는 엔드 플레이트의 두께를 감소시킬 수 있어, 연료 전지를 소형화할 수 있는 연료 전지용 셀 유닛(100)이 제시된다.In addition, as the current collection efficiency is increased, the thickness of the end plate used for the fuel cell can be reduced, and the fuel cell cell unit 100 capable of miniaturizing the fuel cell is proposed.

또한, 전해질 막(110)에 형성되는 리드(140)를 이용하여 복수의 전극 유닛(120)을 전기적으로 직렬 연결함에 따라, 전극 유닛(120)의 전기적 연결을 위하여 별도의 연성 기판(flexible substrate) 등을 사용할 필요가 없으므로, 간단한 구조로 형성되어 보다 높은 전압이 요구되는 전자 기기에 이용될 수 있는 연료 전지용 셀 유닛(100)이 제시된다.In addition, as the plurality of electrode units 120 are electrically connected in series using the leads 140 formed on the electrolyte membrane 110, a separate flexible substrate is used for the electrical connection of the electrode units 120. Since there is no need to use such a light, a fuel cell cell unit 100 is proposed that can be used in an electronic device that has a simple structure and requires a higher voltage.

전해질 막(110)은, 애노드(122)와 캐소드(124) 사이에 개재되어 애노드(122)의 산화 반응에 의하여 발생되는 수소 이온을 캐소드(124)로 이동시킬 수 있으며, 고분자 물질이 이용될 수 있다.The electrolyte membrane 110 may be interposed between the anode 122 and the cathode 124 to move hydrogen ions generated by the oxidation reaction of the anode 122 to the cathode 124, and a polymer material may be used. have.

전극 유닛(120)은, 애노드(122)와 캐소드(124)로 이루어질 수 있으며, 전해질 막(110)의 표면에 복수개로 형성될 수 있다. 즉, 애노드(122)는, 전해질 막(110)의 일면에 형성되며 수소와 같은 연료를 공급 받아 애노드(122)의 촉매층에서 산화 반응을 일으켜 수소 이온과 전자를 발생시킬 수 있고, 캐소드(124)는, 전해질 막(110)의 타면에 형성되며, 산소, 애노드(122)에서 발생된 전자 및 애노드(122)로부터 전해질 막(110)을 통해 전달된 수소 이온을 공급 받아, 캐소드(124)의 촉매층에서 환원 반응을 일으켜 물 분자를 발생시킬 수 있다.The electrode unit 120 may be formed of the anode 122 and the cathode 124, and may be formed in plural on the surface of the electrolyte membrane 110. That is, the anode 122 is formed on one surface of the electrolyte membrane 110 and receives a fuel such as hydrogen to cause an oxidation reaction in the catalyst layer of the anode 122 to generate hydrogen ions and electrons, and the cathode 124. Is formed on the other surface of the electrolyte membrane 110, and receives oxygen, electrons generated at the anode 122, and hydrogen ions transferred through the electrolyte membrane 110 from the anode 122, thereby providing a catalyst layer of the cathode 124. It can generate a water molecule by causing a reduction reaction at.

이와 같은 산화, 환원 반응을 통하여 화학 에너지에서 직접적으로 전기 에너지를 얻을 수 있으며, 애노드(122) 및 캐소드(124)에서의 화학 반응은 다음의 화학식 1과 같다.Through such oxidation and reduction reactions, electrical energy can be directly obtained from chemical energy, and chemical reactions at the anode 122 and the cathode 124 are represented by the following Chemical Formula 1.

애노드(122): H2 -> 2H+ + 2e- An anode (122): H 2 -> 2H + + 2e -

캐소드(124): O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2OA cathode (124): O 2 + 4H + + 4e - -> 2H 2 O

전반응: 2H2 + O2 -> 2H2OPrereaction: 2H 2 + O 2- > 2H 2 O

한편, 전극 유닛(120)은 전해질 막(110)의 양면에 복수로 형성될 수 있으므로, 이를 전기적으로 직렬 연결하는 경우, 바이폴라 스택(bipolar stack) 구조와 같이 전체 두께를 증가시킬 필요 없이 높은 전압을 얻을 수 있다.On the other hand, since the electrode unit 120 may be formed in plural on both sides of the electrolyte membrane 110, when they are electrically connected in series, a high voltage without the need to increase the overall thickness, such as a bipolar stack structure (bipolar stack) structure You can get it.

이 때, 전극 유닛(120)의 전기적 직렬 연결을 위하여 후술할 리드(140)를 이 용할 수 있으며, 이에 대하여는 리드(140)를 제시하는 부분에서 자세히 설명하도록 한다.In this case, the lead 140 to be described later may be used for the electrical series connection of the electrode unit 120, which will be described in detail in the presenting lead 140.

다공성 집전체(130)는, 전극 유닛(120)과 전기적으로 연결되도록 전극 유닛(120), 즉, 애노드(122)와 캐소드(124)의 가스 확산층에 형성된 기공 표면에 전도성 물질이 코팅되어 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 애노드(122)의 촉매층에서 일어나는 산화 반응에 의하여 전자가 발생될 수 있으며, 이 전자는 애노드(122)의 가스 확산층을 지나 다공성 집전체(130)에 모일 수 있고, 리드(140)를 통해 캐소드(124) 측의 다공성 집전체(130)로 이동하고, 캐소드(124)의 가스 확산층을 지나 환원 반응을 일으킨다.The porous current collector 130 may be formed by coating a conductive material on the surface of the pores formed in the gas diffusion layers of the electrode unit 120, that is, the anode 122 and the cathode 124 so as to be electrically connected to the electrode unit 120. Can be. As described above, electrons may be generated by an oxidation reaction occurring in the catalyst layer of the anode 122, which may be collected in the porous current collector 130 through the gas diffusion layer of the anode 122 and lead 140. ) Moves to the porous current collector 130 on the side of the cathode 124, and passes through the gas diffusion layer of the cathode 124 to cause a reduction reaction.

이 때, 다공성 집전체(130)가 전극 유닛(120)의 기공에 직접 형성됨으로써, 전극 유닛(120)과 다공성 집전체(130) 간의 접촉 저항이 감소된다. 이에 따라, 다공성 집전체(130)는 동일한 면적에서 전극 유닛(120)으로부터 전자를 모으는 집전 효율이 보다 향상될 수 있다.At this time, since the porous current collector 130 is directly formed in the pores of the electrode unit 120, the contact resistance between the electrode unit 120 and the porous current collector 130 is reduced. Accordingly, the current collector for collecting electrons from the electrode unit 120 in the same area of the porous current collector 130 may be more improved.

또한, 이와 같이 다공성 집전체(130)를 이용하여 집전 효율이 증가됨에 따라, 연료 전지에 요구되는 엔드 플레이트의 두께를 감소시킬 수 있어, 연료 전지의 부피를 소형화할 수 있다.In addition, as the current collector efficiency is increased by using the porous current collector 130, the thickness of the end plate required for the fuel cell may be reduced, thereby miniaturizing the volume of the fuel cell.

다공성 집전체(130)는 잉크젯 방식을 이용하여 전극 유닛(120)에 전도성 물질을 도포하고, 이 전도성 물질을 건조, 소결함으로써 형성될 수 있으며, 여기서, 전도성 물질은 금을 포함하는 물질을 이용할 수 있고, 예를 들어, 100나노미터 이하인 나노 입자(nanoparticle)를 이용할 수 있다. 이 때, 전도성 물질로는 전도성 카본 블랙 등도 사용될 수 있다.The porous current collector 130 may be formed by applying a conductive material to the electrode unit 120 using an inkjet method, and drying and sintering the conductive material, wherein the conductive material may use a material including gold. For example, nanoparticles that are 100 nanometers or less can be used. In this case, conductive carbon black or the like may also be used as the conductive material.

즉, 전극 유닛(120)에, 예를 들어, 100나노미터 이하인 금 입자 등의 전도성 물질을 얇게 도포하여, 전극 유닛(120)의 기공에 전도성 물질을 코팅하고, 이를, 예를 들어, 섭씨 100도 내지 1000도로 건조 및 소결하면, 결과적으로 전극 유닛(120)의 기공과 상응하는 미세한 기공을 갖는 다공성 집전체(130)가 형성될 수 있다.That is, a conductive material such as gold particles, for example, 100 nanometers or less, is thinly applied to the electrode unit 120 to coat the conductive material in the pores of the electrode unit 120, for example, 100 degrees Celsius. When dried and sintered to FIGS. 1000 to 1000 degrees, a porous current collector 130 having fine pores corresponding to the pores of the electrode unit 120 may be formed as a result.

이와 같이, 잉크젯 방식을 이용하여 다공성 집전체(130)를 전극 유닛(120)에 직접 형성함에 따라, 다공성 집전체(130)가 전극 유닛(120)에 밀착되므로, 애노드(122) 및 캐소드(124)와, 집전체 사이에 작용하는 접촉 저항이 감소될 수 있고, 이에 따라, 집전 효율이 증가될 수 있다.As such, as the porous current collector 130 is directly formed on the electrode unit 120 using the inkjet method, the porous current collector 130 is in close contact with the electrode unit 120, and thus, the anode 122 and the cathode 124. ) And the contact resistance acting between the current collector can be reduced, and accordingly, current collection efficiency can be increased.

이 때, 다공성 집전체(130)의 전기 전도성과 전극 유닛(120)의 유체 흐름성 사이의 균형을 유지하도록, 코팅되는 전도성 물질의 양이 조절되어야 한다. 즉, 다공성 집전체(130)를 형성하기 위해 전극 유닛(120)에 코팅되는 전도성 물질의 양이 증가할수록, 다공성 집전체(130)의 전기 전도성이 증가하여 더욱 효과적으로 전자를 모을 수 있는 반면, 전극 유닛(120)의 기공이 좁아져 연료 또는 산소 등의 유체의 흐름을 방해하게 되므로, 이들 전기 전도성과 유체 흐름성이 최적화되도록, 전극 유닛(120)의 기공에 코팅되는 전도성 물질의 양을 조절할 필요가 있는 것이다.At this time, the amount of the conductive material to be coated should be controlled to maintain a balance between the electrical conductivity of the porous current collector 130 and the fluid flowability of the electrode unit 120. That is, as the amount of the conductive material coated on the electrode unit 120 to form the porous current collector 130 increases, the electrical conductivity of the porous current collector 130 increases, so that electrons can be collected more effectively. Since the pores of the unit 120 are narrowed and obstruct the flow of a fluid such as fuel or oxygen, it is necessary to adjust the amount of the conductive material coated on the pores of the electrode unit 120 so as to optimize these electrical conductivity and fluid flowability. There is.

또한, 전도성 물질이 전극 유닛(120)에 침투하여 촉매층 또는 전해질 막(110)이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 전도성 물질과 전극 유닛(120) 간의 친수성-친유성 밸런스(HLB, hydrophile-lipophile balance)이 조절되어야 한다. 이 는, 전극 유닛(120)에 대하여 전도성 물질이 원하는 젖음성(wetting property)을 가지도록, 전도성 물질로 이루어진 잉크를 변화시키거나, 전극 유닛(120)에 표면 처리 등을 가함으로써 가능하다.In addition, in order to prevent the conductive material from penetrating the electrode unit 120 and damaging the catalyst layer or the electrolyte membrane 110, a hydrophile-lipophile balance (HLB) between the conductive material and the electrode unit 120 is provided. This must be adjusted. This is possible by changing the ink made of the conductive material or applying a surface treatment to the electrode unit 120 such that the conductive material has a desired wetting property with respect to the electrode unit 120.

리드(140)는, 전해질 막(110)에 다공성 집전체(130)와 연결되도록 형성되어 복수의 전극 유닛(120)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 리드(140)를 이용하여 동일 평면 상에 배치되는 복수의 전극 유닛(120)을 전기적으로 연결시킴으로써, 전극 유닛(120)의 전기적 연결을 위하여 별도의 연성 기판(flexible substrate) 등을 사용할 필요가 없어 전체 두께를 줄일 수 있으므로, 바이폴라 스택(bipolar stack) 구조로 연료 전지를 구성하는 것보다 연료 전지를 소형화할 수 있다.The lead 140 may be formed to be connected to the porous current collector 130 in the electrolyte membrane 110 to electrically connect the plurality of electrode units 120. By electrically connecting the plurality of electrode units 120 disposed on the same plane using the lead 140, there is no need to use a separate flexible substrate for the electrical connection of the electrode units 120. Since the overall thickness can be reduced, it is possible to miniaturize the fuel cell than to configure the fuel cell in a bipolar stack structure.

이 경우, 리드(140)는 전해질 막(110) 이외에도 전해질 막(110) 상에 형성되는 별도의 보호층에도 형성될 수 있으며, 공급되는 연료 및 산소가 새는 것을 방지하기 위해 애노드(122) 및 캐소드(124)를 둘러싸며 전해질 막(110) 상에 적층되는 개스킷(gasket) 등이 보호층으로 이용될 수 있다.In this case, the lead 140 may be formed in a separate protective layer formed on the electrolyte membrane 110 in addition to the electrolyte membrane 110, and the anode 122 and the cathode to prevent leakage of the fuel and oxygen supplied thereto. A gasket or the like that surrounds 124 and is stacked on the electrolyte membrane 110 may be used as the protective layer.

또한, 리드(140)는, 복수의 전극 유닛(120)이 전기적으로 직렬 연결되도록, 서로 다른 전극 유닛(120)의 애노드(122)와 캐소드(124)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 즉, 전해질 막(110)의 양면에 전극 유닛(120)이 격자 구조 등으로 배치될 수 있고, 어느 한 전극 유닛(120)의 애노드(122)와 이와 다른 전극 유닛(120)의 캐소드(124)를 리드(140)를 통하여 연결함으로써, 복수의 전극 유닛(120)이 전기적으로 직렬을 이룰 수 있는 것이다.In addition, the lead 140 may electrically connect the anodes 122 and the cathodes 124 of different electrode units 120 so that the plurality of electrode units 120 are electrically connected in series. That is, the electrode unit 120 may be disposed on both surfaces of the electrolyte membrane 110 in a lattice structure, etc., and the anode 122 of one electrode unit 120 and the cathode 124 of the other electrode unit 120 are different. By connecting the through the lead 140, the plurality of electrode units 120 can be electrically in series.

리드(140)를 이용하여 복수의 전극 유닛(120)을 전기적으로 직렬 연결함에 따라, 발생되는 전기 에너지의 전압을 높일 수 있으므로, 보다 높은 전압이 요구되는 전자 기기에 이용될 수 있으며, 이 경우, 전압을 높임에 따른 두께 변화가 없으므로, 두께의 제약 없이 전압을 조절할 수 있다.As the plurality of electrode units 120 are electrically connected in series by using the leads 140, the voltage of the generated electrical energy may be increased, and thus, a higher voltage may be used for an electronic device that requires a higher voltage. Since there is no change in thickness with increasing voltage, the voltage can be adjusted without limiting the thickness.

리드(140)는, 다공성 집전체(130)와 마찬가지로 잉크젯 방식을 이용하여 형성할 수 있으며, 전도성 물질을 전해질 막(110) 또는 전해질 막(110) 상에 형성되는 개스킷 등의 보호층에 잉크젯 방식으로 도포하고, 이 전도성 물질을 건조, 소결함으로써 형성될 수 있다.Like the porous current collector 130, the lead 140 may be formed using an inkjet method, and a conductive material may be formed on the protective layer such as a gasket formed on the electrolyte membrane 110 or the electrolyte membrane 110. It can be formed by applying, and drying and sintering the conductive material.

이 때, 리드(140)는 다공성 집전체(130)를 잉크젯 방식으로 형성할 때 동시에 형성할 수도 있으며, 따라서, 리드(140)를 형성하기 위한 전도성 물질 역시 다공성 집전체(130)와 마찬가지로, 예를 들어, 100나노미터 이하인 금 입자를 이용할 수 있고, 예를 들어, 섭씨 100도 내지 1000도로 조건에서 건조 및 소결을 할 수 있다. 이 때, 전도성 물질로는 전도성 카본 블랙 등도 사용될 수 있다.In this case, the lead 140 may be formed at the same time when the porous current collector 130 is formed by the inkjet method, and thus, the conductive material for forming the lead 140 is also similar to the porous current collector 130. For example, gold particles of 100 nanometers or less may be used, and for example, drying and sintering may be performed under conditions of 100 to 1000 degrees Celsius. In this case, conductive carbon black or the like may also be used as the conductive material.

잉크젯 방식을 이용하여 리드(140)를 형성함에 따라, 보다 정밀하게 연료 전지용 셀 유닛(100)을 제조할 수 있고, 리드(140)를 다공성 집전체(130)와 동시에 형성함에 따라, 제조 공정을 단순화할 수 있고, 제조비를 낮출 수 있다.By forming the lead 140 using the inkjet method, the fuel cell cell unit 100 can be manufactured more precisely, and the lead 140 is simultaneously formed with the porous current collector 130, thereby producing a manufacturing process. It can simplify and lower the manufacturing cost.

다음으로, 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법의 일 실시예에 대하여 설명하도록 한다.Next, an embodiment of a fuel cell cell unit manufacturing method according to another aspect of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전 지용 셀 유닛 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 평면도이며, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 측면도이다.Figure 3 is a flow chart showing an embodiment of a fuel cell cell unit manufacturing method according to another aspect of the present invention, Figures 4 to 6 are each process of the fuel cell cell unit manufacturing method according to another aspect of the present invention 7 to 9 are side views illustrating each step of a method for manufacturing a fuel cell cell unit according to another aspect of the present invention.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 연료 전지용 셀 유닛(200), 전해질 막(210), 전극 유닛(220), 애노드(222), 캐소드(224), 다공성 집전체(230), 리드(240)가 도시되어 있다.3 to 9, the fuel cell cell unit 200, the electrolyte membrane 210, the electrode unit 220, the anode 222, the cathode 224, the porous current collector 230, and the lead 240. Is shown.

본 실시예에 따르면, 애노드(222) 및 캐소드(224)로 이루어지는 전극 유닛(220)의 기공에 전도성 물질을 코팅하여 미세한 기공을 갖는 다공성 집전체(230)를 형성함으로써, 전극 유닛(220)과 다공성 집전체(230) 간의 접촉 저항을 감소시켜, 이에 따라, 동일한 면적에서 전극 유닛(220)으로부터 전자를 모으는 집전 효율을 보다 향상시킬 수 있는 연료 전지용 셀 유닛(200)을 제조하는 방법이 제시된다.According to the present exemplary embodiment, the conductive material is coated on the pores of the electrode unit 220 including the anode 222 and the cathode 224 to form a porous current collector 230 having fine pores, thereby forming the electrode unit 220 and A method of manufacturing the fuel cell cell unit 200 for reducing the contact resistance between the porous current collectors 230, thereby improving the current collecting efficiency of collecting electrons from the electrode unit 220 in the same area is provided. .

또한, 잉크젯 방식을 이용하여 다공성 집전체(230)를 전극 유닛(220)에 직접 형성함에 따라, 다공성 집전체(230)가 전극 유닛(220)에 밀착되므로, 애노드(222) 및 캐소드(224)와, 집전체 사이에 작용하는 접촉 저항이 감소될 수 있고, 이에 따라, 집전 효율을 증가시킬 수 있는 연료 전지용 셀 유닛(200) 제조 방법이 제시된다.In addition, as the porous current collector 230 is directly formed on the electrode unit 220 by using an inkjet method, the porous current collector 230 is in close contact with the electrode unit 220, and thus, the anode 222 and the cathode 224. And, the contact resistance acting between the current collector can be reduced, accordingly, a method of manufacturing a fuel cell cell unit 200 for increasing the current collection efficiency is proposed.

또한, 전해질 막(210)에 복수의 전극 유닛(220)을 전기적으로 직렬 연결하는 리드(240)를 형성함에 따라, 전극 유닛(220)의 전기적 연결을 위하여 별도의 연성 기판(flexible substrate) 등을 사용할 필요가 없으므로, 간단한 구조로 형성되어 보다 높은 전압이 요구되는 전자 기기에 이용될 수 있는 연료 전지용 셀 유 닛(200)을 제조하는 방법이 제시된다.In addition, as the lead 240 for electrically connecting the plurality of electrode units 220 in series in the electrolyte membrane 210, a separate flexible substrate or the like is used for the electrical connection of the electrode units 220. Since there is no need to use, a method of manufacturing a fuel cell cell unit 200 which is formed in a simple structure and can be used in an electronic device requiring a higher voltage is proposed.

또한, 잉크젯 방식을 이용하여 리드(240)를 형성하고, 이를 다공성 집전체(230)를 형성하는 공정과 동시에 수행함에 따라, 보다 정밀하고 저렴하게 연료 전지용 셀 유닛(200)을 제조하는 방법이 제시된다.In addition, by forming the lead 240 using the inkjet method, and at the same time as the process of forming the porous current collector 230, there is presented a method for manufacturing the fuel cell cell unit 200 for more precise and cheaper do.

먼저, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전해질 막(210)의 일면에 애노드(222)를 형성하고 타면에 캐소드(224)를 형성하여 전해질 막의 양면에 전극 유닛(220)을 형성한다(S110).First, as shown in FIGS. 4 and 7, the anode 222 is formed on one surface of the electrolyte membrane 210 and the cathode 224 is formed on the other surface to form the electrode unit 220 on both sides of the electrolyte membrane ( S110).

여기서, 전해질 막(210)은, 애노드(222)와 캐소드(224) 사이에 개재되어 애노드(222)의 산화 반응에 의하여 발생되는 수소 이온을 캐소드(224)로 이동시킬 수 있으며, 고분자 물질이 이용될 수 있다.Here, the electrolyte membrane 210 may be interposed between the anode 222 and the cathode 224 to move the hydrogen ions generated by the oxidation reaction of the anode 222 to the cathode 224, the polymer material is used Can be.

전극 유닛(220)은, 애노드(222)와 캐소드(224)로 이루어질 수 있고, 전해질 막(210)의 표면에 복수개로 형성될 수 있다. 즉, 애노드(222)는, 전해질 막(210)의 일면에 형성되며 수소와 같은 연료를 공급 받아 애노드(222)의 촉매층에서 산화 반응을 일으켜 수소 이온과 전자를 발생시킬 수 있고, 캐소드(224)는, 전해질 막(210)의 타면에 형성되며 이러한 수소 이온, 산소 및 애노드(222)에서 발생된 전자를 공급 받아 캐소드(224)의 촉매층에서 환원 반응을 일으켜 물 분자를 발생시킬 수 있다.The electrode unit 220 may be formed of an anode 222 and a cathode 224, and may be formed in plural on the surface of the electrolyte membrane 210. That is, the anode 222 is formed on one surface of the electrolyte membrane 210 and receives a fuel such as hydrogen to cause an oxidation reaction in the catalyst layer of the anode 222 to generate hydrogen ions and electrons, and the cathode 224. Is formed on the other surface of the electrolyte membrane 210 and receives hydrogen ions, oxygen, and electrons generated from the anode 222 to generate a reduction reaction in the catalyst layer of the cathode 224 to generate water molecules.

이와 같은 산화, 환원 반응을 통하여 화학 에너지에서 직접적으로 전기 에너지를 얻을 수 있으며, 애노드(222) 및 캐소드(224)에서의 화학 반응은, 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛(200)의 일 실시예에서 제시한 화학식 1과 같 다.Through such oxidation and reduction reactions, electrical energy may be directly obtained from chemical energy, and chemical reactions at the anode 222 and the cathode 224 may be performed in the fuel cell cell unit 200 according to an aspect of the present invention. Same as Formula 1 shown in one embodiment.

한편, 전극 유닛(220)은 전해질 막(210)의 양면에 복수로 형성될 수 있으므로, 이를 전기적으로 직렬 연결하는 경우, 바이폴라 스택(bipolar stack) 구조와 같이 전체 두께를 증가시킬 필요 없이 보다 높은 전압을 얻을 수 있으며, 이 때, 전극 유닛(220)의 전기적 직렬 연결을 위하여 후술할 리드(240)를 이용할 수 있고, 이에 대하여는 리드(240)를 형성하는 공정을 제시하는 부분에서 다시 설명하도록 한다.On the other hand, since the electrode unit 220 may be formed in plural on both sides of the electrolyte membrane 210, when electrically connected in series, a higher voltage without having to increase the overall thickness, such as a bipolar stack structure In this case, the lead 240 to be described later may be used for the electrical series connection of the electrode unit 220, which will be described later in a part of the process of forming the lead 240.

다음으로, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 전극 유닛(220)의 기공에 전도성 물질을 코팅하여 다공성 집전체(230)를 형성한다(S120). 전술한 바와 같이, 애노드(222)의 촉매층에서 일어나는 산화 반응에 의하여 전자가 발생될 수 있으며, 이 전자는 애노드(222)의 가스 확산층을 지나 다공성 집전체(230)에 모일 수 있고, 리드(240)를 통해 캐소드(224) 측의 다공성 집전체(230) 및 캐소드(224)의 가스 확산층을 지나 캐소드(224)의 촉매층에서 환원 반응을 일으킬 수 있다.Next, as shown in FIGS. 5 and 8, the porous current collector 230 is formed by coating a conductive material on the pores of the electrode unit 220 (S120). As described above, electrons may be generated by an oxidation reaction occurring in the catalyst layer of the anode 222, which may collect through the gas diffusion layer of the anode 222 in the porous current collector 230, and lead 240 ) Through the porous current collector 230 on the cathode 224 side and the gas diffusion layer of the cathode 224 may cause a reduction reaction in the catalyst layer of the cathode 224.

이와 같이, 애노드(222) 및 캐소드(224)의 가스 확산층에 형성되는 기공 표면에 전자를 모으기 위한 다공성 집전체(230)를 형성하는 것으로, 이러한 다공성 집전체(230)를 형성하는 공정은 다음과 같이 나누어 설명할 수 있다.As such, by forming the porous current collector 230 for collecting electrons on the pore surfaces formed in the gas diffusion layers of the anode 222 and the cathode 224, the process of forming the porous current collector 230 is as follows. You can explain by dividing them together.

먼저, 잉크젯 방식으로 전극 유닛(220)에 전도성 물질을 도포한다(S122). 잉크젯 방식으로 전도성 물질을 얇게 도포하여, 전극 유닛(220)의 다공성 표면에 전도성 물질을 코팅하는 공정으로, 전도성 물질은 금을 포함하는 물질을 이용할 수 있고, 예를 들어, 100나노미터 이하인 나노 입자를 이용할 수 있다. 이 경우, 전도 성 카본 블랙 등도 전도성 물질로 이용될 수 있다.First, a conductive material is coated on the electrode unit 220 by an inkjet method (S122). In the process of coating a conductive material on the porous surface of the electrode unit 220 by applying a thin conductive material in an inkjet method, the conductive material may use a material containing gold, for example, nanoparticles of 100 nanometers or less Can be used. In this case, conductive carbon black may also be used as the conductive material.

이 때, 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 다공성 집전체(230)의 전기 전도성과 전극 유닛(220)의 유체 흐름성 사이의 균형을 유지하도록, 코팅되는 전도성 물질의 양이 조절되어야 하고, 전도성 물질이 전극 유닛(220)에 침투하여 촉매층 또는 전해질 막(210)이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 전도성 물질과 전극 유닛(220) 간의 친수성-친유성 밸런스(HLB, hydrophile-lipophile balance)가 조절되어야 한다.At this time, as described in the above-described embodiment, the amount of the conductive material to be coated should be controlled so as to maintain a balance between the electrical conductivity of the porous current collector 230 and the fluid flowability of the electrode unit 220, and the conductivity In order to prevent the material from penetrating the electrode unit 220 and damaging the catalyst layer or the electrolyte membrane 210, the hydrophile-lipophile balance (HLB) between the conductive material and the electrode unit 220 must be adjusted. do.

이후, 전도성 물질을 건조 및 소결한다(S124). 예를 들어, 섭씨 100도 내지 1000도에서 전도성 물질을 건조 및 소결할 수 있으며, 이에 따라, 전극 유닛(220)의 기공에 밀착되어, 전극 유닛(220)의 기공과 상응하는 미세한 기공을 갖는 다공성 집전체(230)가 형성될 수 있다.Thereafter, the conductive material is dried and sintered (S124). For example, the conductive material may be dried and sintered at 100 degrees Celsius to 1000 degrees Celsius, and thus may be in close contact with the pores of the electrode unit 220, thereby having a pore having fine pores corresponding to the pores of the electrode unit 220. The current collector 230 may be formed.

이와 같이, 잉크젯 방식을 이용하여 다공성 집전체(230)를 전극 유닛(220)에 직접 형성함에 따라, 다공성 집전체(230)가 전극 유닛(220)에 밀착되므로, 애노드(222) 및 캐소드(224)와, 집전체 사이에 작용하는 접촉 저항이 감소될 수 있고, 이에 따라, 집전 효율이 증가될 수 있다.As such, as the porous current collector 230 is directly formed on the electrode unit 220 using the inkjet method, the porous current collector 230 is in close contact with the electrode unit 220, and thus, the anode 222 and the cathode 224. ) And the contact resistance acting between the current collector can be reduced, and accordingly, current collection efficiency can be increased.

즉, 다공성 집전체(230)가 전극 유닛(220)의 기공에 직접 형성됨으로써, 전극 유닛(220)과 다공성 집전체(230) 간의 전기적 접촉 저항이 감소된다. 이에 따라, 동일한 면적에서 전극 유닛(220)으로부터 전자를 모으는 집전 효율을 보다 향상시킬 수 있다.That is, since the porous current collector 230 is directly formed in the pores of the electrode unit 220, the electrical contact resistance between the electrode unit 220 and the porous current collector 230 is reduced. Accordingly, the current collecting efficiency of collecting electrons from the electrode unit 220 in the same area can be further improved.

또한, 이와 같이, 다공성 집전체(230)를 이용하여 전기적 접촉 저항을 감소 시킴에 따라, 연료 전지의 성능 감소 없이 연료 전지에서 사용되는 엔드 플레이트의 두께를 감소시킬 수 있어, 연료 전지를 소형화할 수 있다.In addition, as the electrical contact resistance is reduced by using the porous current collector 230, the thickness of the end plate used in the fuel cell can be reduced without reducing the performance of the fuel cell, thereby miniaturizing the fuel cell. have.

한편, 본 실시예의 경우, 전해질 막(210)에 전극 유닛(220)을 형성하는 공정(S110)을 수행한 이후, 전극 유닛(220)에 다공성 집전체(230)를 형성하는 공정(S120)을 수행하는 경우를 일 예로서 제시하였으나, 이외에도, 전극 유닛(220)에 다공성 집전체(230)를 형성하는 공정(S120)을 수행한 이후에, 이렇게 다공성 집전체(230)가 형성된 전극 유닛(220)을 전해질 막(210)에 형성하는 공정(S110)을 수행할 수도 있으며, 이 역시, 본 발명의 권리 범위에 포함됨은 물론이다. 이와 같은 변형예의 경우, 공정의 순서만 바뀌었을 뿐 공정의 세부 사항은 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, after performing the step S110 of forming the electrode unit 220 in the electrolyte membrane 210, the step S120 of forming the porous current collector 230 in the electrode unit 220 is performed. Although the case of performing the present invention is illustrated as an example, in addition, after performing the process of forming the porous current collector 230 in the electrode unit 220 (S120), the electrode unit 220 in which the porous current collector 230 is formed in this way is performed. ) May be performed on the electrolyte membrane 210 (S110), which is, of course, included in the scope of the present invention. In the case of such a modification, only the order of the process is changed, but the details of the process are the same, so a detailed description thereof is omitted.

다음으로, 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 전극 유닛(220)을 전기적으로 연결하는 리드(240)를 형성한다(S130). 리드(240)는, 전해질 막(210)에 다공성 집전체(230)와 연결되도록 형성되어 복수의 전극 유닛(220)을 전기적으로 연결시킬 수 있고, 리드(240)를 형성하는 공정은 다공성 집전체(230)와 마찬가지로 잉크젯 방식을 이용하여 형성할 수 있으며, 다음과 같이 나누어 설명할 수 있다. Next, as shown in FIGS. 6 and 9, the lead 240 for electrically connecting the plurality of electrode units 220 is formed (S130). The lead 240 may be formed to be connected to the porous current collector 230 in the electrolyte membrane 210 to electrically connect the plurality of electrode units 220. The process of forming the lead 240 may include a porous current collector. Like 230, it may be formed using an inkjet method, and may be described by dividing as follows.

먼저, 잉크젯 방식으로 전해질 막(210)에 전도성 물질 도포한다(S132). 즉, 전도성 물질을 전해질 막(210)에 잉크젯 방식으로 도포할 수 있으며, 이 경우, 전도성 물질은 전해질 막(210) 이외에도 전해질 막(210) 상에 형성되는 별도의 보호층에도 도포할 수 있으며, 공급되는 연료 및 산소가 새는 것을 방지하기 위해 애노드(222) 및 캐소드(224)를 둘러싸며 전해질 막(210) 상에 적층되는 개스킷 등이 보 호층으로 이용될 수 있다.First, a conductive material is applied to the electrolyte membrane 210 by an inkjet method (S132). That is, the conductive material may be applied to the electrolyte membrane 210 by an inkjet method. In this case, the conductive material may be applied to a separate protective layer formed on the electrolyte membrane 210 in addition to the electrolyte membrane 210. In order to prevent leakage of the supplied fuel and oxygen, a gasket and the like stacked on the electrolyte membrane 210 may be used as the protective layer to surround the anode 222 and the cathode 224.

이후, 전도성 물질을 건조 및 소결한다(S134). 전도성 물질을 건조하고 소결하여 다공성 집전체(230)와 연결되도록 형성되는 리드(240)가 형성될 수 있다.Thereafter, the conductive material is dried and sintered (S134). A lead 240 may be formed to dry and sinter the conductive material to be connected to the porous current collector 230.

이 때, 리드(240)는 다공성 집전체(230)를 잉크젯 방식으로 형성할 때 동시에 형성할 수도 있으며, 따라서, 리드(240)를 형성하기 위한 전도성 물질 역시 다공성 집전체(230)와 마찬가지로, 예를 들어, 100나노미터 이하인 금 입자를 이용할 수 있고, 예를 들어, 섭씨 100도 내지 1000도로 조건에서 건조 및 소결을 할 수 있다. 이 때, 전도성 카본 블랙 등도 전도성 물질로 이용될 수 있다.At this time, the lead 240 may be formed at the same time when the porous current collector 230 is formed by the inkjet method, and thus, the conductive material for forming the lead 240 is also similar to the porous current collector 230, for example. For example, gold particles of 100 nanometers or less may be used, and for example, drying and sintering may be performed under conditions of 100 to 1000 degrees Celsius. In this case, conductive carbon black may also be used as the conductive material.

이와 같이, 잉크젯 방식을 이용하여 리드(240)를 형성함에 따라 보다 정밀하게 연료 전지용 셀 유닛(200)을 제조할 수 있으며, 리드(240)를 다공성 집전체(230)와 동시에 형성함에 따라, 제조 공정을 단순화하여 제조비를 절감할 수 있다.As such, as the lead 240 is formed by using the inkjet method, the fuel cell cell unit 200 may be manufactured more precisely. As the lead 240 is simultaneously formed with the porous current collector 230, the lead 240 may be manufactured. Manufacturing costs can be reduced by simplifying the process.

전술한 바와 같이, 리드(240)는, 복수의 전극 유닛(220)이 전기적으로 직렬 연결되도록, 서로 다른 전극 유닛(220)의 애노드(222)와 캐소드(224)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 즉, 전해질 막(210)의 양면에 전극 유닛(220)이 격자 구조 등으로 배치될 수 있고, 어느 한 전극 유닛(220)의 애노드(222)와 이와 다른 전극 유닛(220)의 캐소드(224)를 리드(240)를 통하여 연결함으로써, 복수의 전극 유닛(220)이 전기적으로 직렬을 이룰 수 있는 것이다.As described above, the lead 240 may electrically connect the anode 222 and the cathode 224 of different electrode units 220 so that the plurality of electrode units 220 are electrically connected in series. That is, the electrode unit 220 may be disposed on both surfaces of the electrolyte membrane 210 in a lattice structure, and the anode 222 of one electrode unit 220 and the cathode 224 of the other electrode unit 220 may be disposed. By connecting the through the lead 240, the plurality of electrode units 220 can be electrically in series.

리드(240)를 이용하여 동일 평면 상에 배치되는 복수의 전극 유닛(220)을 전기적으로 연결시킴으로써, 전극 유닛(220)의 전기적 연결을 위하여 별도의 연성 기 판(flexible substrate) 등을 사용할 필요가 없어, 전체 두께를 줄일 수 있으므로 바이폴라 스택(bipolar stack) 구조로 연료 전지를 구성하는 것보다 연료 전지를 소형화할 수 있다.By electrically connecting the plurality of electrode units 220 disposed on the same plane using the leads 240, it is necessary to use a separate flexible substrate for the electrical connection of the electrode units 220. Since the overall thickness can be reduced, the fuel cell can be miniaturized rather than the configuration of the fuel cell in a bipolar stack structure.

또한, 리드(240)를 이용하여 복수의 전극 유닛(220)을 전기적으로 직렬 연결함에 따라, 발생되는 전기 에너지의 전압을 높일 수 있으므로, 보다 높은 전압이 요구되는 전자 기기에 이용될 수 있고, 전압을 높임에 따른 두께의 변화가 없으므로, 두께의 제약 없이 전압을 조절할 수 있다.In addition, as the plurality of electrode units 220 are electrically connected in series using the lead 240, the voltage of the generated electrical energy may be increased, and thus, a higher voltage may be used for an electronic device requiring a higher voltage. Since there is no change in thickness according to the increase, the voltage can be adjusted without limiting the thickness.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.Many embodiments other than the above-described embodiments are within the scope of the claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛의 일 실시예를 나타낸 평면도.1 is a plan view showing an embodiment of a fuel cell unit according to an aspect of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛의 일 실시예를 나타낸 측면도.Figure 2 is a side view showing an embodiment of a fuel cell cell unit according to an aspect of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도.Figure 3 is a flow chart showing an embodiment of a fuel cell cell unit manufacturing method according to another aspect of the present invention.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 평면도.4 to 6 is a plan view showing each step of the fuel cell cell unit manufacturing method one embodiment according to another aspect of the present invention.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 측면도.7 to 9 are side views showing each step of an embodiment of a method for manufacturing a fuel cell cell unit according to another aspect of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 연료 전지용 셀 유닛 110: 전해질 막100: cell unit 110 for fuel cell: electrolyte membrane

120: 전극 유닛 122: 애노드(anode)120: electrode unit 122: anode

124: 캐소드(cathode) 130: 다공성 집전체124: cathode 130: porous current collector

140: 리드(lead)140: lead

Claims (8)

전해질 막;Electrolyte membrane; 상기 전해질 막의 일면에 형성되는 애노드(anode)와 타면에 형성되는 캐소드(cathode)를 구비하는 전극 유닛(electrode unit); 및An electrode unit having an anode formed on one surface of the electrolyte membrane and a cathode formed on the other surface thereof; And 상기 전극 유닛의 기공(pore)에 전도성 물질이 코팅(coating)되어 형성되는 다공성 집전체(porous current collector)를 포함하는 연료 전지용 셀 유닛(cell unit for a fuel cell).A cell unit for a fuel cell comprising a porous current collector formed by coating a conductive material on pores of the electrode unit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극 유닛은 복수개이고,The electrode unit is a plurality, 상기 복수의 전극 유닛을 전기적으로 연결시키는 리드(lead)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 셀 유닛.And a lead for electrically connecting the plurality of electrode units. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 리드는, 상기 복수의 전극 유닛을 전기적으로 직렬 연결시키는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 셀 유닛.The lead is a fuel cell cell unit, characterized in that for electrically connecting the plurality of electrode units in series. 전해질 막의 일면에 애노드를 형성하고 타면에 캐소드를 형성하여 상기 전해질 막의 양면에 전극 유닛을 형성하는 단계; 및Forming an anode on one side of the electrolyte membrane and a cathode on the other side to form electrode units on both sides of the electrolyte membrane; And 상기 전극 유닛의 기공에 전도성 물질을 코팅하여 다공성 집전체를 형성하는 단계를 포함하는 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법.A method of manufacturing a cell unit for a fuel cell, comprising: forming a porous current collector by coating a conductive material on pores of the electrode unit. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 다공성 집전체를 형성하는 단계는,Forming the porous current collector, 잉크젯 방식으로 상기 전극 유닛에 상기 전도성 물질을 도포하는 단계; 및Applying the conductive material to the electrode unit by an inkjet method; And 상기 전도성 물질을 건조 및 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법.And drying and sintering the conductive material. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전극 유닛은 복수개이고,The electrode unit is a plurality, 상기 전극 유닛을 형성하는 단계 이후에,After the step of forming the electrode unit, 상기 복수의 전극 유닛을 전기적으로 연결하는 리드를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법.Forming a lead for electrically connecting the plurality of electrode units further comprising a cell unit manufacturing method for a fuel cell. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 리드를 형성하는 단계는,Forming the lead, 잉크젯 방식으로 상기 전해질 막에 전도성 물질을 도포하는 단계; 및Applying a conductive material to the electrolyte membrane in an inkjet manner; And 상기 전도성 물질을 건조 및 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법.And drying and sintering the conductive material. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 다공성 집전체를 형성하는 단계와 상기 리드를 형성하는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 셀 유닛 제조 방법.Forming the porous current collector and forming the lead are performed at the same time.
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