JPS63228570A - 燃料電池の触媒層形成装置 - Google Patents
燃料電池の触媒層形成装置Info
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- JPS63228570A JPS63228570A JP62061261A JP6126187A JPS63228570A JP S63228570 A JPS63228570 A JP S63228570A JP 62061261 A JP62061261 A JP 62061261A JP 6126187 A JP6126187 A JP 6126187A JP S63228570 A JPS63228570 A JP S63228570A
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- Japan
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- hopper
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- 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
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/886—Powder spraying, e.g. wet or dry powder spraying, plasma spraying
-
- 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
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は燃料電池に関し、特に均一な触媒層を有する電
極を製造する燃料電池の触媒層形成装置に関する。
極を製造する燃料電池の触媒層形成装置に関する。
（従来の技術）
従来、燃料の有しているエネルギーを直接電気的エネル
ギーに変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は通常、電解質を挟んで一対の多孔質電極を
配置するとともに、一方の電極の背面に水素等の流体燃
料を接触させ、また他方の電極の片面に酸素等の流体酸
化剤を接触させ、このとき起こる電気化学的反応を利用
して両電極間から電気エネルギーを取り出すように構成
したものでおり、燃料と酸化剤が供給されている限り高
い変換効率で電気エネルギーを取り出すことができる。
ギーに変換する装置として燃料電池が知られている。こ
の燃料電池は通常、電解質を挟んで一対の多孔質電極を
配置するとともに、一方の電極の背面に水素等の流体燃
料を接触させ、また他方の電極の片面に酸素等の流体酸
化剤を接触させ、このとき起こる電気化学的反応を利用
して両電極間から電気エネルギーを取り出すように構成
したものでおり、燃料と酸化剤が供給されている限り高
い変換効率で電気エネルギーを取り出すことができる。
ところで、特にリン酸を電解質とした燃料電池の単位セ
ルは、第４図に示すように構成されている。すなわち、
第４図において、単位セル３０は電解質を含浸したマト
リックス１５を境にして両側に多孔質体で形成された通
常炭素材から成るサブストレート１３に触媒層１４が付
加されたリブ付き電極を配置し、また、このリブ付電極
は触媒層１４が付加された面の反対面に流体流路１２を
有している。
ルは、第４図に示すように構成されている。すなわち、
第４図において、単位セル３０は電解質を含浸したマト
リックス１５を境にして両側に多孔質体で形成された通
常炭素材から成るサブストレート１３に触媒層１４が付
加されたリブ付き電極を配置し、また、このリブ付電極
は触媒層１４が付加された面の反対面に流体流路１２を
有している。
このように構成された単位セル３０はセパレータ１１を
介して複数積層されて、第５図に示すような燃料電池ス
タックが形成される。
介して複数積層されて、第５図に示すような燃料電池ス
タックが形成される。
第５図において、積層されたセル１６は上下の補強材１
７によって挟まれている。この積層されたセル１６の対
向する一側面には、流体燃料入口マニホールド１８及び
流体燃料出口マニホールド１９がシール材２０を介して
それぞれ設けられ、このセル１６に燃料を供給し、排出
するように構成されている。
７によって挟まれている。この積層されたセル１６の対
向する一側面には、流体燃料入口マニホールド１８及び
流体燃料出口マニホールド１９がシール材２０を介して
それぞれ設けられ、このセル１６に燃料を供給し、排出
するように構成されている。
また、積層されたセル１６の対向する他の一側面には、
空気入口マニホールド２１及び空気出口マニホールド２
２がシール材２０を介してそれぞれ設けられ、積層され
たセル１６に空気を供給し、排出するように構成されて
いる。さらに、これら全体を窒素等の不活性ガスを充填
した図示しない密閉容器内に収納して運転されるもので
ある。
空気入口マニホールド２１及び空気出口マニホールド２
２がシール材２０を介してそれぞれ設けられ、積層され
たセル１６に空気を供給し、排出するように構成されて
いる。さらに、これら全体を窒素等の不活性ガスを充填
した図示しない密閉容器内に収納して運転されるもので
ある。
ところで、上記単位セル３０のサブストレート１３に付
加された触媒層１４は、燃料電池の化学反応が進行する
ところで約３０から１５０μの厚さで形成されている。
加された触媒層１４は、燃料電池の化学反応が進行する
ところで約３０から１５０μの厚さで形成されている。
触媒層１４の形成方法としては、触媒が担持された粉末
カーボンと結着剤のフッ素系樹脂の混合物（以下触媒と
称する）をサブストレート１３上に塗布し、ローラー等
で圧着して形成している。
カーボンと結着剤のフッ素系樹脂の混合物（以下触媒と
称する）をサブストレート１３上に塗布し、ローラー等
で圧着して形成している。
また、触媒を塗布する方法として、スプレー等で吹き付
ける方法、または乾式噴霧法による方法（米国特許第４
．３１３．９７２＠ ）等が知られている。
ける方法、または乾式噴霧法による方法（米国特許第４
．３１３．９７２＠ ）等が知られている。
触媒の粒芋は０．５μ以下の粒径を持つ粉末よりなるた
め、水等の湿分を含む状態でサブストレート１３に塗布
されると、湿分が蒸発、乾燥する過程で、塗布された触
媒層１４にひび割れが発生し、触媒層１４の均一性に問
題が生じる。
め、水等の湿分を含む状態でサブストレート１３に塗布
されると、湿分が蒸発、乾燥する過程で、塗布された触
媒層１４にひび割れが発生し、触媒層１４の均一性に問
題が生じる。
したがって、塗布する触媒に湿分を含まない乾式触媒塗
布方法が均一な触媒層を得る有効な手法である。
布方法が均一な触媒層を得る有効な手法である。
したがって、以下の説明では、湿分を含まない触媒を用
いて触媒層を形成するものとしている。
いて触媒層を形成するものとしている。
（発明が解決しようとする問題点）
乾式触媒塗布方法としては前記した米国特許第４．３１
３，９７２号に示される方法が知られている。第６図に
その概要を示す。すなわち、サブストレート１３は触媒
噴霧チャンバー２３と密接させ、吸引機６によりサブス
トレート１３背面より吸引することにより、触媒噴霧チ
ャンバ−２３上部から供給された触媒をサブストレート
１３上で塗布する方法である。
３，９７２号に示される方法が知られている。第６図に
その概要を示す。すなわち、サブストレート１３は触媒
噴霧チャンバー２３と密接させ、吸引機６によりサブス
トレート１３背面より吸引することにより、触媒噴霧チ
ャンバ−２３上部から供給された触媒をサブストレート
１３上で塗布する方法である。
しかし、このような塗布方法では、サブストレート１３
のサイズが大きくなり、塗布される触媒層が不均一にな
るという問題点がある。また、サブストレート１３の塗
布を密閉容器中で行う必要がおるため、サブストレート
１３と触媒噴霧チャンバー２３との間をシールする必要
がある。例えば第６図中のシール部２６などがこれに当
たる。したがって、サブストレート１３を塗布装置にセ
ットするのは量産するに当って面倒な作業である。
のサイズが大きくなり、塗布される触媒層が不均一にな
るという問題点がある。また、サブストレート１３の塗
布を密閉容器中で行う必要がおるため、サブストレート
１３と触媒噴霧チャンバー２３との間をシールする必要
がある。例えば第６図中のシール部２６などがこれに当
たる。したがって、サブストレート１３を塗布装置にセ
ットするのは量産するに当って面倒な作業である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、湿分を含まない触媒をサブストレートの表面に塗布し
て触媒層を形成するように構成した燃料電池の触媒層形
成装置を提供することにある。
、湿分を含まない触媒をサブストレートの表面に塗布し
て触媒層を形成するように構成した燃料電池の触媒層形
成装置を提供することにある。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明はほぼ水平に配置さ
れた網と、この網を振動させる振動機と、前記網の上に
配置され触媒を前記網の上に散布するほぼ水平方向に移
動可能なホッパーと、前記網の下に配置され燃料電池の
サブストレートを載置する台と、この台上に載置された
サブストレートの下面から触媒を吸゛引する吸引機とか
ら構成された燃料電池の触媒層形成装置を特徴とするも
のである。
れた網と、この網を振動させる振動機と、前記網の上に
配置され触媒を前記網の上に散布するほぼ水平方向に移
動可能なホッパーと、前記網の下に配置され燃料電池の
サブストレートを載置する台と、この台上に載置された
サブストレートの下面から触媒を吸゛引する吸引機とか
ら構成された燃料電池の触媒層形成装置を特徴とするも
のである。
（作 用）
上記のように構成された燃料電池の触媒層形成装置によ
ると、ホッパーから触媒を網上に散布して、この網を（
騒動機により振動させることにより触媒を網上に均一に
することができる。その後、この網から触媒をサブスト
レートの上に散布する際、サブストレートの下面から触
媒を吸引することにより触媒をサブストレート上に確実
に散布することができる。
ると、ホッパーから触媒を網上に散布して、この網を（
騒動機により振動させることにより触媒を網上に均一に
することができる。その後、この網から触媒をサブスト
レートの上に散布する際、サブストレートの下面から触
媒を吸引することにより触媒をサブストレート上に確実
に散布することができる。
（実施例）
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の燃料電池の触媒層形成装置を用いてサ
ブストレートの表面に触媒を塗布する工程を示す構成図
でおる。
ブストレートの表面に触媒を塗布する工程を示す構成図
でおる。
同図に示すように、サブストレート１３が載置される台
８は吸引機６に接続されており、台８の上部の全域に厘
って網４が載置されている。この網４は５〜５００メツ
シユのものが好ましい。また網４の上にホッパー１が移
動レール２に沿って水平方向に移動可能に設けられてい
る。ホッパー１の下部出口はスリット上になっており、
そのスリットの巾は１〜１０＃が好ましい。そして、ホ
ッパー１と網４との間に触媒を均一に拡散するためのブ
レード３が設けられている。このブレード３の下端と網
４との間は２〜２０＃が好ましい。網４には網４を撮動
させる（辰勅機５が接続されている。台８の隣には一組
の圧着ローラー９が設けられ、ざらに、その隣には触媒
をサブストレート１３に圧着するための電気炉１０が載
置されている。台８と一組のローラー９と電気炉１０と
のそれぞれの間と、台８の先端、電気炉１０の後端には
コンベア７がサブストレート１３の移動のために設けら
れている。
８は吸引機６に接続されており、台８の上部の全域に厘
って網４が載置されている。この網４は５〜５００メツ
シユのものが好ましい。また網４の上にホッパー１が移
動レール２に沿って水平方向に移動可能に設けられてい
る。ホッパー１の下部出口はスリット上になっており、
そのスリットの巾は１〜１０＃が好ましい。そして、ホ
ッパー１と網４との間に触媒を均一に拡散するためのブ
レード３が設けられている。このブレード３の下端と網
４との間は２〜２０＃が好ましい。網４には網４を撮動
させる（辰勅機５が接続されている。台８の隣には一組
の圧着ローラー９が設けられ、ざらに、その隣には触媒
をサブストレート１３に圧着するための電気炉１０が載
置されている。台８と一組のローラー９と電気炉１０と
のそれぞれの間と、台８の先端、電気炉１０の後端には
コンベア７がサブストレート１３の移動のために設けら
れている。
次に、本実施例の作用について説明する。
第２図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ触媒層形成装置の
ホッパーと網との関係を示す側面図および上面図である
。この第２図に示すように、触媒は乾燥微粉砕された後
、ホッパー１の中に所定量入れられ、このホッパー１を
移動レール２１沿って移動させることにより、網４上に
触媒を均一になるように広げる。ブレード３はホッパー
１から落下した触媒を網４に均一に拡散させるだめのも
ので、網４の細面から２〜２０７１１１１１程度のギャ
ップでホッパー１と同時に移動させる。これによりホッ
パー１から網４上に落下した触媒の凹凸をなくして均一
に散布することができる。網４は５〜５００メツシユの
ものを使う。ホッパー１の下部出口はスリット状となっ
ており、そのスリット巾は１〜１０ｍが適当である。と
ころで、上記した数値は触媒の状態により調整されるも
ので、最も適当な値は数回の塗布で求められる。この触
媒が拡散された網４を振動機５によりｊ騒動させること
により、サブストレート１３上に均一に触媒を散布する
。
ホッパーと網との関係を示す側面図および上面図である
。この第２図に示すように、触媒は乾燥微粉砕された後
、ホッパー１の中に所定量入れられ、このホッパー１を
移動レール２１沿って移動させることにより、網４上に
触媒を均一になるように広げる。ブレード３はホッパー
１から落下した触媒を網４に均一に拡散させるだめのも
ので、網４の細面から２〜２０７１１１１１程度のギャ
ップでホッパー１と同時に移動させる。これによりホッ
パー１から網４上に落下した触媒の凹凸をなくして均一
に散布することができる。網４は５〜５００メツシユの
ものを使う。ホッパー１の下部出口はスリット状となっ
ており、そのスリット巾は１〜１０ｍが適当である。と
ころで、上記した数値は触媒の状態により調整されるも
ので、最も適当な値は数回の塗布で求められる。この触
媒が拡散された網４を振動機５によりｊ騒動させること
により、サブストレート１３上に均一に触媒を散布する
。
第３図は網４からサブストレート１３へ触媒を散布する
装置の詳細図である。網４は振動機５により適度の微振
動を与えサブストレート１３上へ散布さける。この振動
は網４上へ広げられた触媒が激しく踊り、均一性を損わ
ない程度の強さが好ましい。サブストレート１３へ散布
された触媒は吸引機６によりサブストレート１３の背面
より吸引する。
装置の詳細図である。網４は振動機５により適度の微振
動を与えサブストレート１３上へ散布さける。この振動
は網４上へ広げられた触媒が激しく踊り、均一性を損わ
ない程度の強さが好ましい。サブストレート１３へ散布
された触媒は吸引機６によりサブストレート１３の背面
より吸引する。
この際に吸引は、サブストレート１３仝面に均一にかか
り、サブストレート１３が破損しない範囲で強く吸引す
ることが好ましい。
り、サブストレート１３が破損しない範囲で強く吸引す
ることが好ましい。
次に、第１図を参照して、サブストレート１３に触媒層
を形成するプロセスについて説明する。
を形成するプロセスについて説明する。
まず、最左端のコンベア７から台８の上にサブストレー
ト１３を載せる。この台ｓ上で前記したように、サブス
トレート１３の上に触媒層を散布する。
ト１３を載せる。この台ｓ上で前記したように、サブス
トレート１３の上に触媒層を散布する。
次に、第２のコンベア７で圧着ローラー９に触媒層が散
布されたサブストレート１３を挿入する。この圧着ロー
ラー９で触媒層とサブストレート１３とを圧着させる。
布されたサブストレート１３を挿入する。この圧着ロー
ラー９で触媒層とサブストレート１３とを圧着させる。
その後、電気炉１０で触媒層をサブストレート１３に焼
結結合させる。
結結合させる。
サブストレート１３上へ触媒を散布するスピードを向上
させるため、網４の上部より気体により加圧させ、触媒
が網４の目を通過するスピードを促進させることができ
る。また、ホッパー１からの散布を促進するのと、触媒
のかたまり混入防止のために、ホッパー１゛の上部から
加圧し、ざらにホッパー１の下部のスリットに５メツシ
ユ程の網を取付けることも可能である。
させるため、網４の上部より気体により加圧させ、触媒
が網４の目を通過するスピードを促進させることができ
る。また、ホッパー１からの散布を促進するのと、触媒
のかたまり混入防止のために、ホッパー１゛の上部から
加圧し、ざらにホッパー１の下部のスリットに５メツシ
ユ程の網を取付けることも可能である。
し発明の効果］
以上説明したように、本発明の触媒層形成装置によれば
、大型のサブストレートでも、予めサブストレートの大
きさの綱に触媒を均一に広げ、サブストレートの上面か
ら触媒を散イｆｉすると同時に背面から吸引することに
より、サブストレートに触媒を散布することになり、均
一な触媒圧着が可能となり均一な触媒層を形成すること
ができる。
、大型のサブストレートでも、予めサブストレートの大
きさの綱に触媒を均一に広げ、サブストレートの上面か
ら触媒を散イｆｉすると同時に背面から吸引することに
より、サブストレートに触媒を散布することになり、均
一な触媒圧着が可能となり均一な触媒層を形成すること
ができる。
第１図は本発明の触媒層形成装置を用いた燃料電池の触
媒塗布工程を示す構成図、第２図（ａ）および（ｂ）は
それぞれ本発明の触媒層形成装置のホッパーと網との関
係を示す側面図および上面図、第゛３図は本発明の触媒
層形成装置の台と網との関係を示す図、第４図は燃料電
池単位セルの構成を示す斜視図、第５図は本発明が適用
される燃料電池の構成図、第６図は従来の乾燥式触媒塗
布装置の概略構成図である。 １・・・ホッパー、 ２・・・移動レール３・・
・ブレード、 ４・・・網５・・・撮動機、
６・・・吸引機７・・・コンベア、
８・・・台９・・・圧着ローラ、 １０・・・電気
炉１１・・・セパレータ、 １２・・・流体流路１
３・・・サブストレート、 １４・・・触媒層１５・・
・マトリックス層、 １６・・・積層されたセル１７・
・・補強材 １８・・・燃料入口マニホールド １９・・・燃料出口マニホールド ２０・・・シール部材 ２１・・・空気入口マニホールド ２２・・・空気比ロマニボールド ２３・・・触媒噴霧チャンバー、２６・・・シール部（
８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか１名
） 第１図 （ｂ） １コ＝ ｒｙ ［７，ｒ（ 省 ３ 図 第 ４ １”Ｑ１
媒塗布工程を示す構成図、第２図（ａ）および（ｂ）は
それぞれ本発明の触媒層形成装置のホッパーと網との関
係を示す側面図および上面図、第゛３図は本発明の触媒
層形成装置の台と網との関係を示す図、第４図は燃料電
池単位セルの構成を示す斜視図、第５図は本発明が適用
される燃料電池の構成図、第６図は従来の乾燥式触媒塗
布装置の概略構成図である。 １・・・ホッパー、 ２・・・移動レール３・・
・ブレード、 ４・・・網５・・・撮動機、
６・・・吸引機７・・・コンベア、
８・・・台９・・・圧着ローラ、 １０・・・電気
炉１１・・・セパレータ、 １２・・・流体流路１
３・・・サブストレート、 １４・・・触媒層１５・・
・マトリックス層、 １６・・・積層されたセル１７・
・・補強材 １８・・・燃料入口マニホールド １９・・・燃料出口マニホールド ２０・・・シール部材 ２１・・・空気入口マニホールド ２２・・・空気比ロマニボールド ２３・・・触媒噴霧チャンバー、２６・・・シール部（
８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか１名
） 第１図 （ｂ） １コ＝ ｒｙ ［７，ｒ（ 省 ３ 図 第 ４ １”Ｑ１
Claims (3)
- （１）ほぼ水平に配置された網と、この網を振動させる
振動機と、前記網の上に配置され触媒を前記網の上に散
布するほぼ水平方向に移動可能なホッパーと、前記網の
下に配置され燃料電池のサブストレートを載置する台と
、この台上に載置されたサブストレートの下面から触媒
を吸引する吸引機とから構成されたことを特徴とする燃
料電池の触媒層形成装置。 - （２）ホッパーに加圧機を設け、ホッパーの上部から加
圧することにより触媒を網上に散布することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の燃料電池の触媒層形成装
置。 - （３）ホッパーにブレードを設け、このブレードで網の
上の触媒を均一に散布することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載燃料電池の触媒層形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62061261A JPS63228570A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 燃料電池の触媒層形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62061261A JPS63228570A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 燃料電池の触媒層形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63228570A true JPS63228570A (ja) | 1988-09-22 |
Family
ID=13166113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62061261A Pending JPS63228570A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 燃料電池の触媒層形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63228570A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003242988A (ja) * | 2002-02-20 | 2003-08-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池電極の製造方法 |
| KR100863588B1 (ko) | 2007-08-21 | 2008-10-15 | 세메스 주식회사 | 탄소 나노튜브 합성 장치에서의 촉매 도포 장치 |
| KR101433008B1 (ko) * | 2007-09-18 | 2014-08-22 | 금호석유화학 주식회사 | 촉매 공급 장치 |
-
1987
- 1987-03-18 JP JP62061261A patent/JPS63228570A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003242988A (ja) * | 2002-02-20 | 2003-08-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池電極の製造方法 |
| KR100863588B1 (ko) | 2007-08-21 | 2008-10-15 | 세메스 주식회사 | 탄소 나노튜브 합성 장치에서의 촉매 도포 장치 |
| JP2009045615A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Semes Co Ltd | 炭素ナノチューブ合成装置での触媒塗布装置 |
| US8261687B2 (en) | 2007-08-21 | 2012-09-11 | Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd | Catalyst-spreading device that uniformly spreads catalyst on a substrate in a device for producing carbon nanotubes |
| KR101433008B1 (ko) * | 2007-09-18 | 2014-08-22 | 금호석유화학 주식회사 | 촉매 공급 장치 |
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