KR20160041309A - 공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법 - Google Patents

공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160041309A
KR20160041309A KR1020140134944A KR20140134944A KR20160041309A KR 20160041309 A KR20160041309 A KR 20160041309A KR 1020140134944 A KR1020140134944 A KR 1020140134944A KR 20140134944 A KR20140134944 A KR 20140134944A KR 20160041309 A KR20160041309 A KR 20160041309A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air electrode
air
slurry
electrolyte membrane
less
Prior art date
Application number
KR1020140134944A
Other languages
English (en)
Inventor
임상혁
류창석
김균중
최광욱
신동오
김종우
허연혁
노태민
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020140134944A priority Critical patent/KR20160041309A/ko
Publication of KR20160041309A publication Critical patent/KR20160041309A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/8668—Binders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • H01M4/8885—Sintering or firing
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • 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
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

본 명세서는 공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법에 관한 것이다.

Description

공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법{AIR ELECTORDE STRUCTURE, FUEL CELL COMPRISING THE SAME, BATTERY MODULE COMPRISING THE FUEL CELL AND METHOD OF MANUFACTURING THE AIR ELECTORDE STRUCTURE}
본 명세서는 공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 수 있는 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 대체에너지의 하나로서 연료전지는 고효율이고, NOx 및 SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않으며, 사용되는 연료가 풍부하다는 등의 장점으로 인해 특히 주목받고 있다.
연료전지는 연료와 산화제의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서, 연료로는 수소와 메탄올, 부탄 등과 같은 탄화수소가, 산화제로는 산소가 대표적으로 사용된다.
연료전지에는 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC), 직접메탄올형 연료전지(DMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 알칼리형 연료전지(AFC), 용융탄산염형 연료전지(MCFC), 고체산화물형 연료전지(SOFC) 등이 있다.
한편, 연료전지의 공기극의 원리를 응용하여 금속 이차 전지의 캐소드를 공기극으로 제조하는 금속 공기 이차 전지에 대한 연구도 필요하다.
대한민국 특허공개 제 2003-0045324 호 (2003.06.11 공개)
본 명세서는 공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 명세서는 전해질막; 및 상기 전해질막 상에 구비된 2층 이상의 공기극을 포함하며, 상기 공기극은 상기 전해질막 상에 구비된 제1 공기극; 및 상기 제1 공기극 상에 구비되고 상기 제1 공기극보다 기공율이 높은 제2 공기극을 포함하는 것인 공기극 구조체를 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 공기극 구조체를 포함하며, 상기 전해질막의 공기극이 구비된 면의 반대면에 구비된 연료극을 더 포함하는 것인 연료 전지를 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 연료 전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 공기극 구조체를 포함하며, 상기 전해질막의 공기극이 구비된 면의 반대면에 구비된 애노드를 더 포함하는 것인 금속 공기 이차 전지를 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 금속 공기 이차 전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
또한, 본 명세서는 전해질막 상에 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계는 상기 전해질막 상에 제1 공기극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 공기극 상에 상기 제1 공기극보다 기공율이 높은 제2 공기극을 형성하는 단계를 포함하는 것인 공기극 구조체의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 공기극 구조체는 전기적 저항이 감소될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 공기극 구조체는 공기의 확산이 원활한 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 공기극 구조체가 구비된 전지는 전극의 반응이 발생하는 삼상계면 영역이 증가될 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태의 공기극 구조체의 단면도이다.
도 2는 연료전지의 전기 발생 원리를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 실시예 1의 절단면에 대한 주사전자현미경 측정 사진이다.
도 5 및 도 6은 비교예 1의 절단면에 대한 주사전자현미경 측정 사진이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1의 면저항측정그래프이다.
이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서는 전해질막; 및 상기 전해질막 상에 구비된 2층 이상의 공기극을 포함하는 공기극 구조체를 제공한다.
상기 공기극은 상기 전해질막 상에 구비된 제1 공기극; 및 상기 제1 공기극 상에 구비되고 상기 제1 공기극보다 기공율이 높은 제2 공기극을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 공기극은 2층일 수 있으며, 이 경우 상기 공기극은 상기 전해질막 상에 구비된 제1 공기극; 및 상기 제1 공기극 상에 상기 제1 공기극보다 기공율이 높은 제2 공기극으로 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 바를 바탕으로 설명하면, 상기 공기극(200)은 전해질막(100) 상에 구비된 제1 공기극(210); 및 상기 제1 공기극(210) 상에 상기 제1 공기극보다 기공율이 높은 제2 공기극(220)으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 공기극은 전해질막과 제2 공기극 사이에 구비되고 제2 공기극과 기공율의 차이가 있을 수 있다. 구체적으로 상기 제1 공기극은 제2 공기극보다 기공율이 낮을 수 있다.
상기 제1 공기극과 제2 공기극의 기공율의 차이는 5% 이상 65% 이하일 수 있다. 이 경우 공기의 공급이 원활하며 전기적 저항이 낮고, 공기극 층의 기계적 강도 및 내구성이 우수한 장점이 있다.
상기 제1 공기극의 기공율은 제2 공기극의 기공율과 5% 이상 65% 이하로 기공율의 차이가 있다면 특별히 한정하지 않으나, 상기 제1 공기극의 기공율은 5% 이상일 수 있다. 이 경우 공기 또는 산소를 포함하는 가스의 확산이 이루어지기 위한 최소한의 기공구조를 가지며, 가스확산이 가능한 영역 내에서 최대한 치밀한 구조를 가짐으로써 기계적 강도가 우수하고 전기적 저항의 손실이 최소화되는 장점이 있다.
구체적으로, 상기 제1 공기극의 기공율은 5% 이상 35% 이하일 수 있다. 이 경우 공기 또는 산소를 포함하는 산화제 가스의 확산, 그에 따른 반응, 및 전도성이 적절히 이루어져 기공율 대비 최적 성능을 나타내는 장점이 있다.
상기 제1 공기극의 기공의 평균직경은 제2 공기극의 기공의 평균직경보다 작을 수 있다. 상기 제1 공기극의 기공의 평균직경은 제2 공기극의 기공의 평균직경보다 작다면 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하일 수 있다. 이 경우 상대적으로 더 미세한 구조를 가짐으로써 삼상계면의 개수나 면적이 증가되고, 이에 따른 전기적 저항이 감소되며 공기극의 성능이 향상되는 장점이 있다. 또한, 장기적인 안정성 측면에서, 평균직경이 0.2㎛ 이상인 기공을 가지는 공기극 층이 열적 및 기계적 내구성을 가진다.
상기 제1 공기극의 두께는 5㎛이상 30㎛이하일 수 있다. 이 경우 전해질과 공기극 사이의 계면에서 발생하는 면저항성능이 최대인 장점이 있다.
상기 공기극 전체 두께를 기준으로, 상기 제1 공기극의 두께의 백분율은 백분율은 5% 이상 40% 이하일 수 있다.
상기 제2 공기극은 제1 공기극 상에 구비되고 제1 공기극과 기공율의 차이가 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 공기극은 제1 공기극보다 기공율이 높을 수 있다. 상기 제1 공기극과 제2 공기극의 기공율의 차이는 5% 이상 65% 이하일 수 있다.
상기 제2 공기극의 기공율은 제1 공기극의 기공율과 5% 이상 65% 이하로 기공율의 차이가 있다면 특별히 한정하지 않으나, 상기 제2 공기극의 기공율은 70% 이하일 수 있다. 이 경우 입자들의 접촉(contact)이 이루어지며 전기적 전도성이 유지되는 범위에서 산화제의 공급이 가장 원활하기 때문에 반응을 위한 산화제 공급이 많아지는 장점이 있다.
구체적으로, 상기 제2 공기극의 기공율은 30% 이상 60% 이하일 수 있다. 이 경우 높은 기공율로 인한 가스의 확산저항이 감소하며 산소나 공기를 포함하는 산화제의 공급이 원활한 장점이 있다. 또한 장시간 열에 노출되며 발생하는 계면에서의 열팽창 차이에 따른 응력을 완화해주는 장점이 있다.
상기 제2 공기극의 기공의 평균직경은 제1 공기극의 기공의 평균직경보다 클 수 있다. 상기 제2 공기극의 기공의 평균직경은 제1 공기극의 기공의 평균직경보다 크다면 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 상기 제2 공기극의 기공의 직경은 3㎛ 이상 10 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 제2 공기극은 산소나 공기를 포함하는 산화제 가스를 직접적으로 공급받는 부분이며, 공기극의 면과 평행한 방향으로 산화제가 공급되기 때문에 공기극 내부로의 가스확산이 어려워 전기저항이 증가하며 성능이 저하되나, 상기 제2 공기극은 상대적으로 더 큰 기공을 가짐으로써 산화제의 확산저항을 감소시켜 공기극 내부로의 산화제 공급이 원활해지는 장점이 있다.
상기 제2 공기극의 두께는 40㎛ 이상 65㎛ 이하일 수 있다. 이 경우 공기나 산소를 포함하는 산화제 가스의 공급이 원활함과 동시에 반응에 필요한 전기적 전도도가 유지되는 장점이 있다.
상기 공기극 전체 두께를 기준으로, 상기 제2 공기극의 두께의 백분율은 60%이상 95% 이하일 수 있다.
상기 공기극의 전체두께는 70 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 공기극의 전체두께가 70 ㎛를 초과하는 경우, 전기적 저항이 매우 커져 전압이 손실되므로, 상기 공기극의 전체두께가 70 ㎛인 경우 전기적 저항이 낮다는 장점이 있다.
상기 공기극의 전체두께는 30 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하일 수 있다. 최소한의 전기적 저항과 함께 공급된 산소의 이온화반응이 발생하는 삼상계면이 최대한 많아져 우수한 면저항 특성을 유지하고 전해질과 공기극의 면저항특성이 매우 우수한 장점이 있다.
본 명세서에서, 상기 공기극의 전체 두께는 2층 이상의 공기극의 각각의 두께의 합을 의미하며, 상기 공기극이 2층인 경우 제1 공기극과 제2 공기극의 두께의 합일 수 있다.
종래에 연료전지는 850℃ 초과 1000℃이하의 고온에서 작동되기 때문에, 연료전지의 구성요소들의 화학적으로나 물리적인 장기적 안정성을 고려하여 소재의 선택에 제한이 많고 고온에서의 효율성을 유지하기 위한 부대비용이 상당했다.
연료전지의 작동온도를 낮춤으로써 소재의 장기적 안정성뿐만 아니라 구성요소에 적용 가능한 소재가 늘어나는 등의 이점을 가질 수 있으므로, 연료전지의 작동온도를 600℃이상 850℃이하의 중저온으로 낮추는 필요성이 부각됐으며, 이에 따라 상기 중저온에서 적용될 수 있는 소재와 구성에 대한 필요성이 증가하는 추세이다.
고체산화물 연료전지를 중저온에서 작동시킬 때 발생되는 가장 큰 문제점은 연료전극재료에 비해 공기극의 전기저항이 증가되는 것에 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 전극의 두께를 증가시키면, 오히려 단전지의 출력저하가 발생했다. 이는 공기극에서 산화제확산에 대한 저항이 커지고, 공기극에서 반응활성이 감소되기 때문이다.
반대로 공기극에서의 산화제확산을 원활히 하기 위해서 공기극의 기공율을 높이면, 전기적 저항이 급격히 높아지며 전극의 반응영역이 감소하는 문제점이 발생한다.
본 명세서의 공기극은 고온의 작동온도뿐 아니라 중저온의 작동온도에서도 기계적 강도가 우수하면서 산화제의 확산이 원할하고 전기적 저항의 손실은 최소화될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 공기극 구조체는 전기적 저항이 감소될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 공기극 구조체는 공기의 확산이 원활한 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 공기극 구조체가 구비된 전지는 전극의 반응이 발생하는 삼상계면 영역이 증가될 수 있다.
상기 전해질막은 상기 막 전극 접합체의 전해질막은 양성자가 통하는 매개체이자 공기와 수소 가스의 분리막의 역할을 한다.
본 명세서에서, 상기 전해질막의 전해질 물질 및 제조방법은 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용되는 물질 및 제조방법으로부터 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전해질막은 고체 전해질막 또는 고분자 전해질막일 수 있다.
상기 고체 전해질막은 복합금속 산화물 입자를 포함하는 슬러리를 기판에 도포하고 이를 소결하여 제조될 수 있다.
상기 복합금속 산화물 입자는 페브로스카이트(Perovskite)형 입자일 수 있으며, 본 명세서에서, 페로브스카이트형 산화물 입자는 부도체, 반도체 및 도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 입방정계 결정 구조의 금속 산화물 입자를 의미한다.
예를 들면, 상기 페브로스카이트형 입자는 란탄 스트론튬 망간 산화물(Lanthanum strontium manganese oxide: LSM), 란탄 스트론튬 코발트 페라이트 (Lanthanum strontium cobalt ferrite: LSCF), 란탄 스트론튬 갈륨 마그네슘 산화물(Lanthanum strontium gallium magnesium oxide: LSGM), 란탄 스트론튬 니켈 페라이트(Lanthanum strontium nickel ferrite: LSNF), 란탄 칼슘 니켈 페라이트(Lanthanum calcium nickel ferrite: LCNF), 란탄 스트론튬 구리 산화물(Lanthanum strontium copper oxide: LSC) 가돌리늄 스트론튬 코발트 산화물(Gadolinium strontium cobalt oxide: GSC), 란탄 스트론튬 페라이트 (Lanthanum strontium ferrite: LSF), 사마리움 스트론튬 코발트 산화물 (Samarium strontium cobalt oxide: SSC) 및 바리움 스트론튬 코발트 페라이트(Barium Strontium cobalt ferrite : BSCF) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자 전해질막을 형성하는 고분자 전해질 조성물은 용매 및 고분자를 포함할 수 있다.
상기 고분자는 수소 이온 전도성을 가지는 고분자이면 당 기술분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 수소 이온 전도성을 가지는 고분자는 측쇄에 술폰산기, 인산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 양이온 교환기를 가지는 고분자일 수 있다.
구체적으로, 상기 고분자는 퍼플루오르술폰산계 고분자, 탄화수소계 고분자, 방향족 술폰계 고분자, 방향족 케톤계 고분자, 폴리벤즈이미다졸계 고분자, 폴리스티렌계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리비닐리덴 플루오라이드계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리페닐렌옥사이드계 고분자, 폴리포스파젠계 고분자, 폴리에틸렌나프탈레이트계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 도핑된 폴리벤즈이미다졸계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 및 폴리술폰계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또 는 둘 이상의 고분자일 수 있다. 상기 고분자는 단일 공중합체, 교대 공중합체, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 멀티블록 공중합체 또는 그라프트 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고분자 전해질막은 탄화수소계 고분자 전해질막, 부분불소계 고분자 전해질막 또는 불소계 고분자 전해질막일 수 있다.
또한, 최근 비불소계 고분자 전해질막의 재료로서 탄화수소계 술폰화 고분자가 주목을 받고 있다. 예를 들면, 상기 탄화수소계 술폰화 고분자는 술폰화 폴리아릴렌에테르계 고분자, 술폰화 폴리에테르케톤계 고분자, 술폰화 폴리에테르에테르케톤계 고분자, 술폰화 폴리아미드계 고분자, 술폰화 폴리이미드계 고분자, 술폰화 폴리포스파젠계 고분자, 술폰화 폴리스티렌계 고분자 및 방사선 중합된 술폰화 저밀도폴리에틸렌-g-폴리스티렌계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 고분자일 수 있다. 상기 탄화수소계 술폰화 고분자는 단일 공중합체, 교대 공중합체, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 멀티블록 공중합체 또는 그라프트 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고분자의 함량은 적용하고자 하는 전해질막에 요구되는 적정한 IEC (ion exchange capacity) 값에 따라 조절될 수 있다.
상기 고분자는 중량평균분자량이 수만에서 수백만일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자의 중량평균분자량은 1만 이상 100만 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 용매는 고분자와 반응하여 고분자를 용해시킬 수 있는 물질이면 크게 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 재료를 사용할 수 있다.
상기 고분자 전해질 조성물을 이용하여 전해질막을 형성하는 방법은 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 상기 고분자 전해질 조성물을 이용하여 캐스팅법으로 전해질막을 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에서, 상기 전해질막의 두께는 5㎛ 이상 50㎛ 이하일 수 있다.
본 명세서는 공기극 구조체를 포함하며, 상기 전해질막의 공기극이 구비된 면의 반대면에 구비된 연료극을 더 포함하는 것인 연료 전지를 제공한다.
상기 연료극은 연료의 산화 반응이 일어나는 전극이며, 연료의 산화 반응을 위한 촉매를 포함할 수 있다. 상기 촉매는 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 촉매는 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 촉매들은 그 자체로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 탄소계 담체에 담지되어 사용될 수 있다.
상기 탄소계 담체로는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60) 및 수퍼P블랙(Super P black)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 연료전지는 인산형 연료전지(PAFC), 알칼리형 연료전지(AFC), 고분자전해질형 연료전지(PEMFC), 직접메탄올 연료전지(DMFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC) 및 고체 산화물 연료전지(SOFC)일 수 있다.
도 2는 연료전지의 전기 발생 원리를 개략적으로 도시한 것으로, 연료전지에 있어서, 전기를 발생시키는 가장 기본적인 단위는 막 전극 접합체(MEA)인데, 이는 전해질막(M)과 이 전해질막(M)의 양면에 형성되는 연료극(A) 및 공기극(C)로 구성된다. 연료전지의 전기 발생 원리를 나타낸 도 2를 참조하면, 연료극 (A)에서는 수소 또는 메탄올, 부탄과 같은 탄화수소 등의 연료(F)의 산화 반응이 일어나 수소 이온(H+) 및 전자(e-)가 발생하고, 수소 이온은 전해질막(M)을 통해 공기극(C)으로 이동한다. 공기극(C)에서는 전해질막(M)을 통해 전달된 수소 이온과, 산소와 같은 산화제(O) 및 전자가 반응하여 물(W)이 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다.
본 명세서는 상기 공기극 구조체를 포함하며, 상기 전해질막의 공기극이 구비된 면의 반대면에 구비된 애노드를 더 포함하는 것인 금속 공기 이차 전지를 제공한다.
상기 애노드는 전지가 방전될 때 전자를 내보낼 수 있는 금속을 포함하며, 금속, 복합금속 산화물, 금속산화물 및 복합금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 애노드에 포함되는 금속의 종류에 따라 금속 공기 이차 전지의 종류가 정해질 수 있으며, 예를 들면 상기 애노드가 리튬금속을 포함하는 경우 리튬 공기 이차 전지라고 할 수 있으며, 상기 애노드가 아연금속을 포함하는 경우 아연 공기 이차 전지라고 할 수 있고, 상기 애노드가 알루미늄금속을 포함하는 경우 알루미늄 공기 이차 전지라고 할 수 있다.
상기 금속 공기 이차 전지의 형태는 제한되지 않으며, 예를 들어, 코인형, 평판형, 원통형, 뿔형, 버튼형, 시트형 또는 적층형일 수 있다.
본 명세서는 상기 연료 전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
상기 전지 모듈은 상기 연료전지를 포함하는 단위 전지와 상기 단위 전지 사이에 구비된 세퍼레이터를 포함하는 스택; 연료를 스택으로 공급하는 연료 공급부; 및 산화제를 스택으로 공급하는 산화제 공급부를 포함할 수 있다.
본 명세서는 상기 금속 공기 이차 전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
상기 전지 모듈은 상기 금속 공기 이차 전지 사이에 바이폴라(bipolar) 플레이트를 삽입하여 스택킹(stacking)하여 형성될 수 있다.
상기 바이폴라 플레이트는 외부에서 공급되는 공기를 금속 공기 전지 각각에 포함된 캐소드에 공급할 수 있도록 다공성일 수 있다. 예를 들어, 다공성 스테인레스 스틸 또는 다공성 세라믹을 포함할 수 있다.
상기 전지 모듈은 구체적으로 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장장치의 전원으로 사용될 수 있다.
본 명세서는 전해질막 상에 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계는 상기 전해질막 상에 제1 공기극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 공기극 상에 상기 제1 공기극보다 기공율이 높은 제2 공기극을 형성하는 단계를 포함하는 것인 공기극 구조체의 제조방법을 제공한다.
상기 공기극 구조체의 제조방법에서, 전해질막 및 공기극은 상술한 바를 인용할 수 있다.
상기 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계는 전해질막 상에 제1 공기극용 슬러리를 도포하고 소결하여 제1 공기극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 공기극 상에 제2 공기극용 슬러리를 도포하고 소결하여 제2 공기극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 상기 슬러리를 도포하는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 방법을 채용할 수 있다.
상기 제1 공기극용 슬러리는 복합금속 산화물 입자 및 바인더를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 공기극용 슬러리는 복합금속 산화물 입자 및 바인더로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1 공기극용 슬러리는 복합금속 산화물 입자 및 바인더 이외에 다른 조성을 더 포함하지 않을 수 있다.
상기 제1 공기극용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 상기 복합금속 산화물 입자의 함량은 35 중량% 이상 65 중량% 이하이며, 상기 바인더의 함량은 35 중량% 이상 65 중량% 이하일 수 있다. 이 경우 공기극 층의 형성 중에 층의 갈라짐 현상이나 접착성 문제가 없는 장점이 있다.
복합금속 산화물 입자의 함량이 65 중량% 초과하는 경우에는 층의 형성을 위한 슬러리가 제조되지 않으며, 제조 후 층의 갈라짐과 접착성이 없는 문제점이 발생한다. 복합금속 산화물 입자의 함량이 35 중량% 미만인 경우에는 점도가 너무 낮아 공기극의 면적 제어가 되지않는 문제점이 있다.
상기 제1 공기극을 형성하는 단계는 전해질막 상에 복합금속 산화물 입자 및 바인더를 포함하는 제1 공기극용 슬러리를 도포하는 단계; 및 도포된 제1 공기극용 슬러리를 소결하여 슬러리 중 바인더의 기화로 인해 형성된 기공을 갖는 제1 공기극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 공기극용 슬러리의 소결온도는 900℃ 이상 1400℃ 이하일 수 있다.
상기 제2 공기극용 슬러리는 복합금속 산화물 입자, 바인더 및 기공 형성제를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 공기극용 슬러리는 복합금속 산화물 입자, 바인더 및 기공 형성제로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제2 공기극용 슬러리는 복합금속 산화물 입자, 바인더 및 기공 형성제 이외에 다른 조성을 더 포함하지 않을 수 있다.
상기 제2 공기극용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 상기 기공 형성제의 함량은 20 중량% 이하일 수 있다. 상기 기공 형성제의 함량이 20 중량%을 초과하는 경우 너무 많은 기공의 형성으로 인해서 공기극의 물리적 구조 형성이 어려운 점이 있다.
상기 기공 형성제의 끊는점은 200℃ 이상이고 상기 제2 공기극용 슬러리의 소결온도보다 낮을 수 있으며, 이 경우 산화성분위기에서 모두 휘발되어 제거되는 특징을 가진다.
상기 기공 형성제의 종류는 PMMA(polymethylmethacrylate), 카본(carbon), 그래파이트분말, 셀룰로오스, 저밀도 폴리에틸렌 및/또는 카본 블랙, 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리비닐알콜(PVA)일 수 있다.
상기 제2 공기극용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 상기 기공 형성제의 함량은 0 중량% 초과 20 중량% 이하이고, 상기 복합금속 산화물 입자의 함량은 20 중량% 이상 65 중량% 미만이며, 상기 바인더의 함량은 35 중량% 이상 75 중량% 이하일 수 있다. 이 경우 공기극 층의 형성 중에 층의 갈라짐 현상이나 접착성 문제가 없는 장점이 있다.
복합금속 산화물 입자의 함량이 65 중량% 초과하는 경우에는 층의 형성을 위한 슬러리가 제조되지 않으며, 제조 후 층의 갈라짐과 접착성이 없는 문제점이 발생한다. 복합금속 산화물 입자의 함량이 35 중량% 미만인 경우에는 점도가 너무 낮아 공기극의 면적 제어가 되지않는 문제점이 있다.
상기 제2 공기극을 형성하는 단계는 상기 제1 공기극 상에 복합금속 산화물 입자, 바인더 및 기공 형성제를 포함하는 제2 공기극용 슬러리를 도포하는 단계; 및 도포된 제2 공기극용 슬러리를 소결하여 슬러리 중 바인더 및 기공 형성제의 기화로 인해 형성된 기공을 갖는 제2 공기극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 공기극용 슬러리의 소결온도는 900℃ 이상 1400℃ 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계는, 전해질막 상에 복합금속 산화물 입자 및 바인더를 포함하는 제1 공기극용 슬러리를 도포하는 단계; 도포된 제1 공기극용 슬러리를 소결하여 슬러리 중 바인더의 기화로 인해 형성된 기공을 갖는 제1 공기극을 형성하는 단계; 상기 제1 공기극 상에 복합금속 산화물 입자, 바인더 및 기공 형성제를 포함하는 제2 공기극용 슬러리를 도포하는 단계; 및 도포된 제2 공기극용 슬러리를 소결하여 슬러리 중 바인더 및 기공 형성제의 기화로 인해 형성된 기공을 갖는 제2 공기극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
Rhodia사의 GDC (Gd 10% doped Ce oxide)를 전해질 지지체(두께: 1000㎛)로 사용하고, 상기 전해질 지지체의 양면에 제1 공기극 조성물(복합금속 산화물 입자로서 FCM사의 LSCF6428를 전체 조성물 총 중량을 기준으로 60wt%, 바인더로서 ESL441를 전체 조성물 총 중량을 기준으로 40wt% 포함)을 스크린 프린팅(screen printing)법으로 도포하고 건조하여 제1 공기극(두께: 30㎛)을 형성했다.
상기 전해질 지지체의 양면에 형성된 제1 공기극 상에 제2 공기극 조성물(복합금속 산화물 입자로서 FCM사의 LSCF6428를 전체 조성물 총 중량을 기준으로 55wt%, 바인더로서 ESL441를 전체 조성물 총 중량을 기준으로 35wt%, 기공형성제로서 카본블랙을 전체 조성물 총 중량을 기준으로 10wt% 포함)을 스크린 프린팅(screen printing)법으로 도포하여 제2 공기극(두께: 30㎛)을 형성한 후 1000℃ 열처리했다.
[비교예 1]
전해질 지지체(두께: 1000㎛)의 양면에 실시예 1의 제1 공기극 조성물을 스크린 프린팅법으로 도포한 후 1000℃로 열처리하여 공기극(두께: 60㎛)을 제조하였다.
[실험예 1]
면저항 측정
면저항 측정은 백금(Pt) 와이어를 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 공기극에 각각 접합시킨 후, 4프로브2와이어(4prove 2wire)방법을 이용하여 면저항을 측정하였다. 이때 사용된 측정장비는 solartron 1287과 1260을 사용하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1의 면저항을 온도별로 측정한 결과를 하기 표 1에 나타냈으며, 그 중 650℃에서 측정한 그래프를 도 7에 도시했다.
[표 1]
Figure pat00001
면저항 (Area-specific resistance, ASR)은 도 7과 같은 그래프에서 그래프 면적을 전극의 크기로 나눈 값을 의미한다.
도 7을 살펴보면 650℃에서 실시예 1의 공기극에 대한 그래프의 면적이 비교예 1의 공기극에 대한 그래프의 면적보다 작은 것을 알 수 있었다. 다시 말하면, 실시예 1의 공기극이 비교예 1의 공기극보다 면저항이 작은 것을 알 수 있으며, 이와 같은 경향은 표 1에서도 알 수 있었다.
도 7의 그래프에 도시된 Z'과 Z"는 교류회로에서 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 것으로 RLC회로가 가지는 저항의 합성값을 나타내는 것이다. Z'은 실제(real) 저항성분, Z"은 가상적인(imaginary)저항성분을 의미한다. 이때, 임피던스는 복소수로 실수부분과 허수부분으로 나누어져 있는데, 실수부분은 R로 저항값을 의미하며, 허수부분은 X로 리액턴스 값을 의미한다.
[실험예 2]
주사전자현미경(SEM) 분석
공기극과 전해질층이 형성된 샘플의 파단면을 백금코팅(Pt coating)하여 HITACHI S-4800 장비를 이용하여 관찰하였다.
상기 실시예 1의 공기극을 절단한 절단면을 측정한 결과를 도 3 및 도 4에 도시했으며, 도 4를 살펴보면 2층으로 이루어진 공기극을 확인할 수 있으며, 전해질막(기판)에 가까운 아래쪽 공기극의 기공이 더 작고 밀한 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 3]
기공율 측정
아르키메데스 원리를 이용한 겉보기 기공율 측정을 통해 기공율을 계산했다. 그 결과, 비교예 1의 기공율은 32%, 실시예 1의 제2 공기극의 기공율은 46%로 측정되었다.
100: 전해질막
200: 공기극
210: 제1 공기극
220: 제2 공기극

Claims (25)

  1. 전해질막; 및 상기 전해질막 상에 구비된 2층 이상의 공기극을 포함하며,
    상기 공기극은 상기 전해질막 상에 구비된 제1 공기극; 및 상기 제1 공기극 상에 구비되고 상기 제1 공기극보다 기공율이 높은 제2 공기극을 포함하는 것인 공기극 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 공기극과 제2 공기극의 기공율의 차이는 5% 이상 65% 이하인 것인 공기극 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 공기극의 기공율은 5% 이상인 것인 공기극 구조체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 공기극의 기공율은 70% 이하인 것인 공기극 구조체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 공기극의 기공율은 5% 이상 35% 이하인 것인 공기극 구조체.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 공기극의 기공율은 30% 이상 60% 이하인 것인 공기극 구조체.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 공기극의 기공의 평균직경은 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하인 것인 공기극 구조체.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 공기극의 기공의 평균직경은 3㎛ 이상 10 ㎛ 이하인 것인 공기극 구조체.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 공기극의 두께는 5㎛ 이상 30㎛ 이하인 것인 공기극 구조체.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 공기극의 두께는 40㎛ 이상 65㎛ 이하인 것인 공기극 구조체.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 공기극의 두께는 70 ㎛ 이하인 것인 공기극 구조체.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 공기극 구조체를 포함하며,
    상기 전해질막의 공기극이 구비된 면의 반대면에 구비된 연료극을 더 포함하는 것인 연료 전지.
  13. 청구항 12의 연료 전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈.
  14. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 공기극 구조체를 포함하며,
    상기 전해질막의 공기극이 구비된 면의 반대면에 구비된 애노드를 더 포함하는 것인 금속 공기 이차 전지.
  15. 청구항 14의 금속 공기 이차 전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈.
  16. 전해질막 상에 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계는 상기 전해질막 상에 제1 공기극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 공기극 상에 상기 제1 공기극보다 기공율이 높은 제2 공기극을 형성하는 단계를 포함하는 것인 공기극 구조체의 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계는 전해질막 상에 제1 공기극용 슬러리를 도포하고 소결하여 제1 공기극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 공기극 상에 제2 공기극용 슬러리를 도포하고 소결하여 제2 공기극을 형성하는 단계를 포함하는 것인 공기극 구조체의 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 제2 공기극용 슬러리는 복합금속 산화물 입자, 바인더 및 기공 형성제를 포함하는 것인 공기극 구조체의 제조방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 제2 공기극용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 상기 기공 형성제의 함량은 20 중량% 이하인 것인 공기극 구조체의 제조방법.
  20. 청구항 18에 있어서, 상기 제2 공기극용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 상기 기공 형성제의 함량은 0 중량% 초과 20 중량% 이하이고, 상기 복합금속 산화물 입자의 함량은 20 중량% 이상 65 중량% 미만이며, 상기 바인더의 함량은 35 중량% 이상 75 중량% 이하인 것인 공기극 구조체의 제조방법.
  21. 청구항 17에 있어서, 상기 제1 공기극용 슬러리는 복합금속 산화물 입자 및 바인더를 포함하는 것인 공기극 구조체의 제조방법.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 제1 공기극용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 상기 복합금속 산화물 입자의 함량은 35 중량% 이상 65 중량% 이하이며, 상기 바인더의 함량은 35 중량% 이상 65 중량% 이하인 것인 공기극 구조체의 제조방법.
  23. 청구항 16에 있어서, 상기 2층 이상의 공기극을 형성하는 단계는,
    전해질막 상에 복합금속 산화물 입자 및 바인더를 포함하는 제1 공기극용 슬러리를 도포하는 단계;
    도포된 제1 공기극용 슬러리를 소결하여 슬러리 중 바인더의 기화로 인해 형성된 기공을 갖는 제1 공기극을 형성하는 단계;
    상기 제1 공기극 상에 복합금속 산화물 입자, 바인더 및 기공 형성제를 포함하는 제2 공기극용 슬러리를 도포하는 단계; 및
    도포된 제2 공기극용 슬러리를 소결하여 슬러리 중 바인더 및 기공 형성제의 기화로 인해 형성된 기공을 갖는 제2 공기극을 형성하는 단계를 포함하는 것인 공기극 구조체의 제조방법.
  24. 청구항 23에 있어서, 상기 기공 형성제의 끊는점은 300℃ 이상이고 상기 제2 공기극용 슬러리의 소결온도보다 낮은 것인 공기극 구조체의 제조방법.
  25. 청구항 23에 있어서, 상기 제1 및 제2 공기극용 슬러리의 소결온도는 각각 독립적으로 900℃ 이상 1400℃ 이하인 것인 공기극 구조체의 제조방법.
KR1020140134944A 2014-10-07 2014-10-07 공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법 KR20160041309A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140134944A KR20160041309A (ko) 2014-10-07 2014-10-07 공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140134944A KR20160041309A (ko) 2014-10-07 2014-10-07 공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160041309A true KR20160041309A (ko) 2016-04-18

Family

ID=55916448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140134944A KR20160041309A (ko) 2014-10-07 2014-10-07 공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160041309A (ko)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101892909B1 (ko) * 2017-05-11 2018-08-29 한국과학기술연구원 프로톤 전도성 산화물 연료전지의 제조방법
WO2020112806A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Layered cathode for molten carbonate fuel cell
US11211621B2 (en) 2018-11-30 2021-12-28 Exxonmobil Research And Engineering Company Regeneration of molten carbonate fuel cells for deep CO2 capture
US11335937B2 (en) 2019-11-26 2022-05-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level
US11424469B2 (en) 2018-11-30 2022-08-23 ExxonMobil Technology and Engineering Company Elevated pressure operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US11476486B2 (en) 2018-11-30 2022-10-18 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell staging for molten carbonate fuel cells
US11664519B2 (en) 2019-11-26 2023-05-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell module assembly and systems using same
US11742508B2 (en) 2018-11-30 2023-08-29 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced CO2 utilization
US11888187B2 (en) 2018-11-30 2024-01-30 ExxonMobil Technology and Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US11978931B2 (en) 2021-02-11 2024-05-07 ExxonMobil Technology and Engineering Company Flow baffle for molten carbonate fuel cell

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101892909B1 (ko) * 2017-05-11 2018-08-29 한국과학기술연구원 프로톤 전도성 산화물 연료전지의 제조방법
US11742508B2 (en) 2018-11-30 2023-08-29 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced CO2 utilization
US11211621B2 (en) 2018-11-30 2021-12-28 Exxonmobil Research And Engineering Company Regeneration of molten carbonate fuel cells for deep CO2 capture
US11424469B2 (en) 2018-11-30 2022-08-23 ExxonMobil Technology and Engineering Company Elevated pressure operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US11476486B2 (en) 2018-11-30 2022-10-18 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell staging for molten carbonate fuel cells
US11616248B2 (en) 2018-11-30 2023-03-28 ExxonMobil Technology and Engineering Company Elevated pressure operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US11695122B2 (en) 2018-11-30 2023-07-04 ExxonMobil Technology and Engineering Company Layered cathode for molten carbonate fuel cell
WO2020112806A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Layered cathode for molten carbonate fuel cell
US11843150B2 (en) 2018-11-30 2023-12-12 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell staging for molten carbonate fuel cells
US11888187B2 (en) 2018-11-30 2024-01-30 ExxonMobil Technology and Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
US11335937B2 (en) 2019-11-26 2022-05-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level
US11664519B2 (en) 2019-11-26 2023-05-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell module assembly and systems using same
US11888199B2 (en) 2019-11-26 2024-01-30 ExxonMobil Technology and Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level
US11978931B2 (en) 2021-02-11 2024-05-07 ExxonMobil Technology and Engineering Company Flow baffle for molten carbonate fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160041309A (ko) 공기극 구조체, 이를 포함하는 연료 전지, 상기 연료 전지를 포함하는 전지 모듈 및 공기극 구조체의 제조방법
US9537156B2 (en) Method for making membrane-electrode assembly for fuel cell and method for making fuel cell system comprising the same
US8323848B2 (en) Membrane-electrode assembly for fuel cell, preparation method, and fuel cell comprising the same
KR100696621B1 (ko) 연료전지용 전극기재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는막-전극 어셈블리
KR100717790B1 (ko) 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지시스템.
US8257825B2 (en) Polymer electrode membrane for fuel, and membrane-electrode assembly and fuel cell system comprising the same
JP2006019298A (ja) 燃料電池用高分子電解質膜，膜−電極アセンブリー，燃料電池システム及び膜−電極アセンブリーの製造方法
KR102141882B1 (ko) 혼합 촉매를 포함하는 연료전지 전극 형성용 조성물, 연료전지용 전극 및 이의 제조방법
JP2006140152A (ja) 燃料電池用電極、これを含む燃料電池用膜／電極アセンブリ、及び燃料電池システム
EP1721355A1 (en) Membrane electrode unit
KR20160087516A (ko) 내구성이 향상된 이중층 전해질 구조의 중저온형 프로톤 전도성 세라믹 연료전지 및 그 제조방법
KR100578970B1 (ko) 연료 전지용 전극 및 이를 포함하는 연료 전지
US10868311B2 (en) Membrane-electrode assembly for fuel cell, method for manufacturing same, and fuel cell system comprising same
JP6573242B2 (ja) 高分子電解質膜、これを含む膜電極接合体および前記膜電極接合体を含む燃料電池
JP2007188768A (ja) 固体高分子型燃料電池
US20120141906A1 (en) Electrode material for fuel cell, fuel cell comprising the same and method of manufacturing the fuel cell
KR20080047765A (ko) 연료전지용 막-전극 어셈블리, 이의 제조방법, 및 이를포함하는 연료전지 시스템
JP6153666B2 (ja) 固体酸化物燃料電池の燃料極支持体の製造方法および固体酸化物燃料電池の燃料極支持体
Birss et al. Electrochemical energy production using fuel cell technologies
JP2018509730A (ja) 固体酸化物燃料電池の製造方法、固体酸化物燃料電池およびこれを含む電池モジュール
JP2006155987A (ja) 燃料電池用電極、その製造方法及びそれを用いた燃料電池
KR101112693B1 (ko) 연료전지용 막전극 접합체 및 이의 제조방법
KR102090860B1 (ko) 고분자 전해질막, 이를 포함하는 막 전극 접합체 및 상기 막 전극 접합체를 포함하는 연료 전지
KR100570769B1 (ko) 연료전지용 전극 및 이를 포함하는 연료전지
KR101170487B1 (ko) 직접 메탄올형 연료 전지 시스템의 저온 시동 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid