KR100195080B1 - Electrolyte matrix for phosphoric acid type fuel cell - Google Patents

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Abstract

인산형 연료전지용 전해질 매트릭스의 전해질 보유제로 SiC 휘스커 결정과 금속 산화물을 사용한 매트릭스가 개시된다. 즉, 탄호규소(SiC) 휘스커 결정, 금속 산화물 및 소수성 결합제를 주요 구성성분으로 하는 매트릭스판에 인산 전해질이 함침된 것을 특징으로 하는 본 발명의 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스는 인산 전해질에 대하여 내약품성, 내열성이 강하고 전기적 절연성도 우수할 뿐 아니라 인산에 대한 습윤성과 보유성도 개선되어, 이를 채용한 연료전지의 성능 및 장수명 특성을 향상시킬 수 있다.Disclosed is a matrix using SiC whisker crystals and metal oxides as electrolyte holding agents of an electrolyte matrix for phosphoric acid fuel cells. In other words, the electrolyte matrix for a phosphate fuel cell of the present invention is characterized by impregnating a phosphate electrolyte into a matrix plate composed of silicon carbide (SiC) whisker crystals, a metal oxide, and a hydrophobic binder. In addition to excellent heat resistance and excellent electrical insulation, the wettability and retention of phosphoric acid are improved, thereby improving the performance and long life characteristics of the fuel cell employing the same.

Description

인산형 연료전지용 전해질 매트릭스Electrolyte Matrix for Phosphoric Acid Fuel Cell

제1도는 통상적인 인산형 연료전지의 작동원리를 설명하는 모식단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating the operation principle of a conventional phosphoric acid fuel cell.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 매트릭스 2 : 양극1 matrix 2 anode

3 : 음극 4 : 분리판3: cathode 4: separator

본 발명은 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스에 관한 것으로서, 상세하게는 휘스커 결정의 탄화규소 및 금속 산화물을 전해질 보유제로 채용하여 인산에 대한 친화성 및 보유성을 증가시킨 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolyte matrix for phosphoric acid fuel cells, and more particularly, to an electrolyte matrix for phosphoric acid fuel cells in which whisker crystal silicon carbide and metal oxide are employed as an electrolyte retention agent, thereby increasing affinity and retention for phosphoric acid. .

연료전지는 연료가스와 산화제가스를 전기화학적으로 반응시켜 생기는 에너지를 직접 전기에너지로 변환시켜 사용하는 새로운 발전 시스템이다. 전기적 에너지가 연소 등이 아닌 전기화학적 반응에 의하여 발생되므로 환경오염원의 생성이 적고, 소음 등의 발생이 없을 뿐 아니라 열효율이 높다는 장점이 있는 반면, 고온에서 동작하는데 따르는 전해질의 증발 및 재료의 열화 등과 같은 단점도 있다. 이러한 연료전지는 전력용 발전설비, 항공우주기지의 전원, 해상 또는 해안에 있어서의 무인시설의 전원, 고정 또는 이동무선의 전원, 자동차용 전원, 가정용 전기기구의 전원 또는 레저용 전기기구의 전원 등으로 관심있게 검토되고 있다.A fuel cell is a new power generation system that converts energy generated by reacting fuel gas and oxidant gas directly into electric energy. Since electrical energy is generated by electrochemical reactions, not by combustion, etc., there are advantages of low generation of environmental pollutants, no noise, and high thermal efficiency, while evaporation of electrolytes and deterioration of materials due to operation at high temperatures. It has the same disadvantage. Such fuel cells include power generation facilities, power supplies for aerospace stations, power supplies for unmanned facilities at sea or coast, power supplies for fixed or mobile radios, power supplies for automobiles, power supplies for home appliances, and power supplies for leisure. We are interested in reviewing.

연료전지를 구분하면, 고온(약 500 내지 700℃)에서 작동하는 용융탄산염 전해질형 연료전지. 200℃ 근방에서 작동하는 인산전해질형 연료전지, 상온 내지 약 100℃ 이하에서 작동하는 알칼리 전해질형 연료전지, 및 1000℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체전해질형 연료전지등이 있다.Dividing the fuel cell, the molten carbonate electrolyte fuel cell operating at a high temperature (about 500 to 700 ℃). Phosphate electrolyte fuel cells operating near 200 ° C, alkali electrolyte fuel cells operating at room temperature up to about 100 ° C or lower, and solid electrolyte fuel cells operating at high temperature of 1000 ° C or higher.

인산형 연료전지는 양극(수소극) 및 음극(산소극), 이들 사이에서 전해질을 함유 지지하는 매트릭스로 된다. 양극과 음극은 활성 전극으로서 백금촉매가 결합제 겸 습밀봉제인 테프론(폴리테트라플루오로에틸렌: PTFE)과 함께 표면적이 큰 탄소기질 위에 코팅 형성되고, 전해질 매트릭스는 페놀 수지 또는 미세 탄화규소(silicon carbide: SiC)와 결합된 페놀 섬유로 형성되는 매트릭스에 진한 인산이 수소 양이온 운반 매질을 제공하는 전해질로서 보유되고 있다.The phosphoric acid fuel cell is a matrix containing an electrolyte (hydrogen electrode) and a cathode (oxygen electrode) and containing an electrolyte therebetween. The positive electrode and the negative electrode are coated on a carbon substrate having a large surface area with Teflon (polytetrafluoroethylene: PTFE), which is a platinum catalyst as a binder and a wet sealant, as an active electrode, and the electrolyte matrix is formed of a phenol resin or a silicon carbide (silicon carbide). Concentrated phosphoric acid is retained in the matrix formed of phenol fibers combined with SiC) as an electrolyte providing a hydrogen cation transport medium.

제1도는 통상적인 인산형 연료전지의 작동원리를 설명하는 모식 단면도이다. 단위전지는 전해질로서 인산을 보유하는 다공질의 절연재로 되는 매트릭스(1), 백금계 촉매가 PTFE등의 소수성 재료에 의해 탄소기질 위에 코팅 형성된 기체확산전극인 양극(2) 및 음극(3)으로 구성되는데, 이러한 단위전지가 분리판(4)을 개재하여 복수로 적층됨으로써 전지를 형성하게 된다. 양극(2)으로 수소가 공급되어 기체확산전극을 통과하면서 백금계 촉매에 의해 수소 양이온과 전자로 분리되고, 수소 양이온은 산소가 공급되는 음극(3)으로 전해질을 통하여 이동한다. 역시 기체확산 전극으로 된 음극(3)에서는 외부 회로를 통하여 양극에서 발생한 전자가 전달되고 산소가 공급되는데, 수소양이온과 산소가 전기화학적으로 반응하여 물이 생성된다. 이 때 양극(2)과 음극(3)을 연결한 외부 전선으로 전자가 흐르게 되면서 전기를 발생시키게 된다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating the operation principle of a conventional phosphoric acid fuel cell. The unit cell is composed of a matrix (1) made of a porous insulating material containing phosphoric acid as an electrolyte, and a cathode (2) and a cathode (3), which are gas diffusion electrodes having a platinum-based catalyst coated on a carbon substrate by a hydrophobic material such as PTFE. The unit cells are stacked in plural through the separator 4 to form a battery. Hydrogen is supplied to the anode 2 and passed through the gas diffusion electrode to be separated into hydrogen cations and electrons by a platinum-based catalyst, and the hydrogen cations move through the electrolyte to the cathode 3 to which oxygen is supplied. In the cathode 3, which is also a gas diffusion electrode, electrons generated from the anode are transferred and oxygen is supplied through an external circuit, and hydrogen cation and oxygen react electrochemically to generate water. At this time, electrons flow to an external wire connecting the anode 2 and the cathode 3 to generate electricity.

상기와 같은 구조를 갖고 작동하는 인산형 연료전지가 안정된 출력을 장기간 유지하기 위해서는 전해질로서 사용되는 인산을 매트릭스 내에 안정하게 보유함으로써 인산이 전극 촉매층과 접촉하여 전극반응을 지속시킬 수 있어야 한다. 따라서 전해질 매트릭스는 작동온도에서 인산에 부식되지 않아야 하고, 양호한 이온 전도성을 갖기 위해서 인산과의 친화성 및 보유 능력이 우수해야 하며 매트릭스의 다공성 구조 내에서 인산의 이동이 용이하여야 한다. 또한 반응 기체의 크로스-오버(cross-over) 현상을 방지하기 위하여 충분히 높은 기포압을 가져야 하며, 양극과 음극의 단락을 막기 위해서 전기적으로 절연체이어야 한다.In order to maintain a stable output for a long time, a phosphoric acid fuel cell operating with the above structure must stably retain phosphoric acid used as an electrolyte in a matrix so that the phosphoric acid can come into contact with the electrode catalyst layer to sustain an electrode reaction. Therefore, the electrolyte matrix should not be corroded to phosphoric acid at operating temperature, and should have good affinity and retention ability with phosphoric acid in order to have good ion conductivity and facilitate the movement of phosphoric acid within the porous structure of the matrix. It must also have a sufficiently high bubble pressure to prevent cross-over phenomena of the reactant gas and must be electrically insulated to prevent shorts between the positive and negative electrodes.

종래에는 인산형 연료전지에서 전해질을 보유하는 매트릭스로서 페놀수지 등의 유기섬유나, 탄화규소(silicon carbide: SiC)분말을 소수성 결합제와 결합시켜 얻어지는 물질 등을 사용하였다. 미합중국 특허 제4,017,664호에 따르면 페놀수지형 매트릭스의 문제점은 약 120℃보다 높은 온도에서 장시간이 경과하면 인산과 유기물질 사이에서 반응이 일어나게 되고, 그 결과 전극 촉매에 흡착되어 촉매독이 되는 분자를 생성하여 전극 성능을 저하시키게 된다는 것이다. 반면에 SiC 입자와 소수성 결합제로부터 만들어지는 매트릭스를 사용하면, 페놀수지형 매트릭스의 사용에 따른 상기와 같은 문제를 피할 수 있다고 기술하고 있다. 그러나 이렇게 제작된 매트릭스는 인산 전해질을 완전히 만족스럽게 보유하지 못한다는 결점이 있다.Conventionally, organic fibers such as phenol resins, materials obtained by combining silicon carbide (silicon carbide (SiC)) powder with a hydrophobic binder, or the like have been used as a matrix to hold an electrolyte in a phosphoric acid fuel cell. According to U.S. Patent No. 4,017,664, the problem of the phenolic resin matrix is that the reaction occurs between phosphoric acid and organic substances after a long time at a temperature higher than about 120 ℃, as a result of adsorption to the electrode catalyst to produce molecules that become catalyst poisons This will degrade electrode performance. On the other hand, using a matrix made from SiC particles and a hydrophobic binder, it is described that the above problems caused by the use of a phenolic resin matrix can be avoided. However, the matrix thus produced has the drawback that it does not hold the phosphate electrolyte completely satisfactorily.

미합중국 특허 제4,493,879호에서는 탄화규소로 제작된 것보다 인산 보유능력이 우수한 매트릭스를 갖는 연료전지를 개시하고 있다. 여기에서는, 인산 전해질을 보유하기 위한 매트릭스에 전자 절연성이고 인산에 불용성인 하나 이상의 금속 산화물 및 결합제를 포함시키고 있는데, 금속 산호물로서는 SiO2, ZrO2, TiO2, Al2O3, SnO2, Ta2O5등, 지로코늄에 셀레늄, 인산 또는 실리콘을 함유하는 복합 산화물 등을 예시하고 있으며, 결합제로서는 폴리테트라플루오로에틸렌, 플로우르화 에틸렌-프로필렌 코폴리머 등과 같은 플루오로폴리머, 또는 페놀수지등이 사용될 수 있다고 기술하고 있다.U.S. Patent No. 4,493,879 discloses a fuel cell having a matrix having a superior phosphoric acid capacity than that made of silicon carbide. Here, the matrix for retaining the phosphate electrolyte contains at least one metal oxide and a binder which are electronically insulating and insoluble in phosphoric acid. Examples of the metal corals include SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , SnO 2 , Examples of complex oxides containing selenium, phosphoric acid, or silicon in zirconium, such as Ta 2 O 5 , include fluoropolymers such as polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene-propylene copolymers, or phenol resins. It is described that this can be used.

그러나 상기 기술과 같이 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 결합제로 사용하여 제작한 매트릭스는 PFTE의 함량에 따라 성능이 좌우되는데, 소수성인 PTFE를 소량 첨가하면 결합력이 약하게 되어 매트릭스의 물리적 강도가 저하되고, 과량 첨가하면 매트릭스가 소수성을 띠게 되어 인산과의 친화력이 감소되기 때문에 연료전지의 성능이 저하된다는 문제점이 있다.However, the matrix produced using polytetrafluoroethylene (PTFE) as a binder as described above depends on the content of PFTE, and the addition of a small amount of hydrophobic PTFE leads to a weak bonding force resulting in a decrease in physical strength of the matrix. When the excess amount is added, the matrix becomes hydrophobic and the affinity with phosphoric acid is reduced, thereby degrading fuel cell performance.

따라서 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 내약품성, 내열성이 크면서도 전해질에 대한 친화성 및 보유성이 우수한 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스가 요망된다.Therefore, in order to improve the above problems, there is a need for an electrolyte matrix for a phosphate fuel cell having high chemical resistance, high heat resistance, and excellent affinity and retention for an electrolyte.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스는 탄화규소(SiC) 휘스커 결정, 금속 산화물 및 소수성 결합제를 주요 구성성분으로 하는 매트릭스판에 인산 전해질이 함침된 것을 특징으로 한다.The electrolyte matrix for a phosphate fuel cell of the present invention for achieving the above object is characterized in that the phosphate electrolyte is impregnated into a matrix plate composed mainly of silicon carbide (SiC) whisker crystals, metal oxides and hydrophobic binders.

본 발명은 휘스커 결정의 탄화규소와 금속 산화물을 함께 사용하고 여기에 결합제를 혼합하여 매트릭스 판을 제작하여 여기에 인산 전해질을 보유하도록 함으로써, 매트릭스의 물리 화학적 강도를 증진시키면서 인산에 대한 친화성 및 보유성을 동시에 개선한 것이다.The present invention uses the silicon carbide and the metal oxide of the whisker crystal together with a binder to prepare a matrix plate to hold the phosphate electrolyte therein, thereby improving the affinity and retention of phosphoric acid while improving the physical and chemical strength of the matrix The castle was improved at the same time.

휘스커(whisker) 결정은 크기가 수 ㎛, 길이가 수백㎛에 이르는 가늘고 긴 침상의 단결정(單結晶)을 말하는데, 구조상 흠결이 거의 없는 이상적으로 완전에 가까운 결정으로 기계적 강도에 있어서도 이상적 강도에 가깝다. 제조법에 따라 고체 표면으로부터 소재와 동일한 물질이 자연발생적으로 성장한 진성(眞性) 휘스커, 그리고 증기상의 응축, 용액으로부터의 석출, 화합물의 환원이라든가 열분해 등의 상변화를 수반하여 성장시킨 비진성(非眞性) 휘스커의 2종류가 있다. 산화 알루미늄, 산화베릴륨, 산화마그네슘, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화규소, 흑연 등의 광물 및 세라믹으로부터 제어된 조건 하에서 얻을 수 있다.A whisker crystal refers to a thin, long needle-like single crystal that is several micrometers in size and several hundred micrometers in length. It is an ideal near perfect crystal with almost no structural defects, and is close to ideal strength in terms of mechanical strength. Intrinsic whiskers in which the same material as the material is naturally grown from the solid surface according to the manufacturing method, and non-intrinsic (growth accompanied by phase changes such as condensation of vapor phase, precipitation from solution, reduction of compounds, or pyrolysis). There are two kinds of whiskers. It can be obtained under controlled conditions from minerals and ceramics such as aluminum oxide, beryllium oxide, magnesium oxide, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, graphite and the like.

본 발명에서는 상기와 같은 특성을 갖는 휘스커 결정 중 바람직하게는 평균길이 5~15㎛의 탄화규소 휘스커를 사용하여 인산 전해질용 매트릭스를 제작함으로써, 전해질인 인산에 대한 내약품성 및 내열성이 강하면서도 동작 온도에서 화학적으로 안정화된 매트릭스를 제작할 수 있도록 하였다.In the present invention, a whisker crystal having the above characteristics is preferably manufactured by using a silicon carbide whisker having an average length of 5 to 15 μm, thereby preparing a matrix for phosphoric acid electrolyte, thereby having a strong chemical resistance and thermal resistance to phosphoric acid as an electrolyte, and operating temperature. Chemically stabilized matrices can be prepared in.

또한 상기 탄화규소 휘스커에 혼합하는 금속 산화물은 전기적으로 절연성이 우수하고 인산에 용해되지 않으면서 인산과 반응하여 인산염을 형성할 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 인산과 반응하여 인산염을 형성할 수 있는 금속 산화물은 매트릭스 내에서 인산 전해질을 보유하면서 일부 또는 전체가 인산염으로 전환되는데, 인산염이 인산에 매우 잘 습윤되므로 인산 보유능이 훨씬 증진될 수 있다. 이렇게 인산염을 형성할 수 있는 금속 산화물에는, 예를 들어 SiO2, ZrO2, TiO2, Al2O3, SnO2, 및 Ta2O5등이 포함된다.In addition, it is preferable to use a metal oxide mixed with the silicon carbide whisker that is electrically insulating and capable of forming phosphate by reacting with phosphoric acid without being dissolved in phosphoric acid. Metal oxides capable of reacting with phosphoric acid to form phosphates are converted to phosphates in part or in whole while retaining the phosphate electrolyte in the matrix, which can further enhance phosphate retention because phosphates wet very well with phosphoric acid. This metal oxide with the phosphate can be formed include, for example, and the like SiO 2, ZrO 2, TiO 2 , Al 2 O 3, SnO 2, and Ta 2 O 5.

이하 본 발명의 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스를 제조하는 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an electrolyte matrix for a phosphoric acid fuel cell of the present invention will be described in detail.

SiO2, ZrO2, TiO2, Al2O3, SnO2, 또는 Ta2O5등 금속 산화물에 결합제인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 용매의 혼햅을 가하여 혼합한다.Polytetrafluoroethylene (PTFE), which is a binder, is mixed with a metal oxide such as SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , SnO 2 , or Ta 2 O 5 , followed by mixing.

탄화규소 휘스커 결정은 공기 분위기에서 약 800~900℃로 약 1~1.5시간 동안 가열하여 유기물, 수분 등의 불순물을 제거한 다음 사용한다. 가열 처리된 탄화규소 휘스커에 PTFE와 용매의 혼액을 가하고 교반하여 완전히 혼합한다.Silicon carbide whisker crystals are heated in an air atmosphere at about 800 ~ 900 ℃ for about 1 ~ 1.5 hours to remove impurities such as organic matter and water. A mixture of PTFE and a solvent is added to the heat treated silicon carbide whisker and mixed thoroughly by stirring.

상기 금속 산화물의 현탁액과 탄화규소 휘스커의 현탁액을 교반기등을 사용하여 완전히 혼합시킨다. 완전 혼합된 금속 산화물과 탄화규소 휘스커의 혼합물을 약 100~150℃의 온도에서 약 5시간 정도 건조하여 수분을 제거한다. 건조된 혼합물을 롤러를 사용하여 약 0.2~0.4mm두께의 판상으로 성형한다.The suspension of the metal oxide and the suspension of the silicon carbide whisker are thoroughly mixed using a stirrer or the like. The mixture of the fully mixed metal oxide and silicon carbide whisker is dried at a temperature of about 100 to 150 ° C. for about 5 hours to remove moisture. The dried mixture is molded into a plate having a thickness of about 0.2 to 0.4 mm using a roller.

상기 성형물 105% 인산에서 약 1~1.5 시간 동안 함침시킨다. 인산 전해질이 함침된 매트릭스를 공기 분위기에서 약 300~500℃ 정도의 온도로 약 30 내지 60분 동안 열처리하여 구조를 강화시킨 후 서서히 냉각시켜 인산 전해질이 함침된 전해질-매트릭스를 제조한다.The molding is impregnated in 105% phosphoric acid for about 1-1.5 hours. The matrix impregnated with phosphate electrolyte is heat treated at a temperature of about 300 to 500 ° C. for about 30 to 60 minutes to strengthen the structure, and then gradually cooled to prepare an electrolyte-matrix impregnated with phosphate electrolyte.

이하 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명을 이로써 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

[실시예]EXAMPLE

PTFE를 순수에 가하여 혼합한 후, 여기에 SiO2를 가하고 교반하여 분산시키는데, SiO2와 PTFE의 혼합비율은 중량비로서 9:1로 한다.After adding PTFE to pure water and mixing, SiO 2 was added thereto and stirred to disperse, and the mixing ratio of SiO 2 to PTFE was 9: 1 by weight.

SiC 휘스커 결정을 공기 분위기에서 약 800~900℃로 약 1~1.5시간 동안 가열하여 유기물, 수분 등의 불순물을 제거한다. PTFE를 순수에 가하여 혼합한 후, 상기 가열 처리된 SiC 휘스커 결정을 가하고 초음파 교반하여 분산시키는데, SiC 휘스커와 PTFE의 혼합비율은 중량비로서 8:2로 한다.SiC whisker crystals are heated in an air atmosphere at about 800 to 900 ° C. for about 1 to 1.5 hours to remove impurities such as organic matter and water. After PTFE was added to pure water and mixed, the heat-treated SiC whisker crystals were added and dispersed by ultrasonic stirring. The mixing ratio of SiC whisker and PTFE was set to 8: 2 by weight.

상기 SiO2분산액과 SiC 휘스커의 분산액을 서로 동량 혼합한 후 교반기를 사용하여 약 1500~3000rpm에서 1~1.5시간 동안 교반하여 완전히 혼합한다. 상기 혼합물을 약 100~150℃의 온도에서 5시간 정도 건조하여 수분을 제거한다. 건조된 혼합물을 롤러를 사용하여 약 0.2~0.4mm 두께의 판상으로 성형한다.After mixing the same amount of the SiO 2 dispersion and the dispersion of SiC whisker with each other in the same amount and stirred thoroughly for about 1 to 1.5 hours at 1500 ~ 3000rpm using a stirrer to completely mix. The mixture is dried for about 5 hours at a temperature of about 100 ~ 150 ℃ to remove moisture. The dried mixture is molded into a plate of about 0.2 to 0.4 mm thick using a roller.

상기 성형물을 105% 인산에 약 1~1.5시간 동안 함침시킨다. 인산 전해질이 함침된 매트릭스를 공기 분위기에서 약 300~350℃ 정도의 온도로 약 30 내지 60분 동안 열처리하여 구조를 강화시킨 후 서서히 냉각시켜 본 발명의 인산 전해질이 함침된 전해질-매트릭스를 제조한다.The molding is impregnated in 105% phosphoric acid for about 1-1.5 hours. The matrix impregnated with the phosphate electrolyte is heat treated at a temperature of about 300 to 350 ° C. for about 30 to 60 minutes to strengthen the structure, and then gradually cooled to prepare an electrolyte-matrix impregnated with the phosphate electrolyte of the present invention.

상기와 같이 탄화규소(SiC) 휘스커 결정, 금속 산화물 및 소수성 결합제를 주요 구성성분으로 하는 매트릭스판에 인산 전해질이 함침된 본 발명의 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스는 인산 전해질에 대하여 내약품성, 내열성이 강하고 전기적 절연성도 우수할 뿐 아니라, 인산에 대해 습윤성과 보유성도 개선되어, 이를 채용한 연료전지의 성능 및 장수명 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, the electrolyte matrix for a phosphate fuel cell of the present invention in which a phosphate electrolyte is impregnated into a matrix plate including silicon carbide (SiC) whisker crystal, a metal oxide, and a hydrophobic binder as a main component, has a high chemical resistance and a high heat resistance to the phosphate electrolyte. In addition to excellent electrical insulation, the wettability and retention of phosphoric acid are also improved, thereby improving performance and long life characteristics of the fuel cell employing the same.

Claims (3)

탄화규소(SiC) 휘스커 결정, 금속 산화물 및 소수성(疎水性) 결합제를 주요 구성성분으로 하는 매트릭스판에 인산 전해질이 함침된 것을 특징으로 하는 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스.An electrolyte matrix for a phosphate fuel cell, wherein a phosphate electrolyte is impregnated into a matrix plate composed of silicon carbide (SiC) whisker crystals, metal oxides, and hydrophobic binders. 제1항에 있어서, 상기 탄화규소 휘스커 결정이 평균길이 5~15㎛의 결정인 것을 특징으로 하는 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스.The electrolyte matrix for a phosphate fuel cell according to claim 1, wherein the silicon carbide whisker crystal is a crystal having an average length of 5 to 15 µm. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 산화물이 SiO2, ZrO2, TiO2, Al2O3, SnO2, 및 Ta2O5로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스.The phosphoric acid of claim 1 or 2, wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , SnO 2 , and Ta 2 O 5 . Electrolyte matrix for fuel cells.
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