KR100290208B1 - Fuel cell electrode with dummy catalyst layer - Google Patents

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Abstract

본 발명의 더미촉매층이 형성된 연료전지 전극은 음극 또는 양극 중에서 어느 하나의 전극이 기질(substrate), 촉매층, 및 상기 촉매층 위에 형성된 더미촉매층으로 이루어지고, 다른 하나의 전극은 기질, 촉매층, 및 매트릭스층으로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다. 상기 전극 중에서 음극이 기질, 촉매층, 및 더미촉매층으로 이루어지고, 양극이 기질, 촉매층, 및 매트릭스층으로 이루어진 전극이 바람직하다.The fuel cell electrode in which the dummy catalyst layer of the present invention is formed is composed of a substrate, a catalyst layer, and a dummy catalyst layer formed on the catalyst layer, either of a cathode or an anode, and the other electrode is a substrate, a catalyst layer, and a matrix layer. It is characterized by consisting of. Of these electrodes, an electrode composed of a substrate, a catalyst layer, and a dummy catalyst layer, and an electrode composed of a substrate, a catalyst layer, and a matrix layer is preferable.

Description

더미촉매층이 형성된 연료전지 전극Fuel cell electrode with dummy catalyst layer

발명의 분야Field of invention

본 발명은 연료전지 스택(stack)용 전극에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 전극 기질, 촉매층, 및 더미촉매층으로 이루어진 연료전지용 전극에 관한 것으로, 음극 또는 양극의 촉매층에 더미촉매층을 형성함으로써 인산 공급을 원활하게 할 수 있으며 효과적인 전기화학 반응을 가능케 할 수 있는 연료전지용 전극에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode for a fuel cell stack. More specifically, the present invention relates to an electrode for a fuel cell including an electrode substrate, a catalyst layer, and a dummy catalyst layer, and by forming a dummy catalyst layer on a catalyst layer of a cathode or an anode, it is possible to smoothly supply phosphoric acid and to enable an effective electrochemical reaction. The present invention relates to a fuel cell electrode.

발명의 배경 및 종래기술Background of the Invention and Prior Art

이제까지 사용되고 있는 연료전지 전극은 음극(anode)과 양극(cathode) 사이에 매트릭스(matrix)층이 형성된 형태로 구성된다. 여기서 음극과 양극은 각각의 기질(substrate)과 촉매층(catalyst layer)으로 구성되고, 반응기체는 각각의 전류 콜렉터의 가스 통로(gas channel)를 통해 전극으로 공급된다.The fuel cell electrode used up to now has a form in which a matrix layer is formed between an anode and a cathode. The cathode and anode are composed of respective substrates and catalyst layers, and the reactants are supplied to the electrodes through gas channels of the respective current collectors.

미국특허 제5,217,821호는 친수성 입자와 소수성 입자가 혼재된 촉매층을 갖는 연료전지용 전극을 개시하고 있다. 이 특허에서는 촉매층의 인산 통로와 반응기체 통로의 조절이 가능하여 플러딩(flooding)을 효과적으로 방지할 수 있다는 점을 개시하고 있다.US Patent No. 5,217,821 discloses a fuel cell electrode having a catalyst layer in which hydrophilic particles and hydrophobic particles are mixed. This patent discloses that the phosphoric acid passage and the reactor gas passage of the catalyst layer can be controlled to effectively prevent flooding.

연료전지는 인산의 공급방식에 따라 외부로부터 인산을 공급하는 외부 인산 공급방식의 연료전지와 내부 인산 공급방식의 연료전지로 구분된다. 외부 인산 공급방식에서의 연료전지는 효과적인 인산 공급에 관한 문제가 항상 대두되어 왔다.The fuel cell is classified into an external phosphoric acid supply fuel cell which supplies phosphoric acid from the outside and a fuel cell of internal phosphoric acid supply method according to the phosphoric acid supply method. Fuel cells in the external phosphoric acid supply method has always been a problem of effective phosphoric acid supply.

본 발명자는 종래의 연료전지 전극이 갖는 상기와 같은 결점을 해결할 수 있는 더미촉매층이 형성된 연료전지 전극을 개발하기에 이른 것이다.The present inventors have developed a fuel cell electrode in which a dummy catalyst layer is formed that can solve the above drawbacks of the conventional fuel cell electrode.

본 발명의 주된 목적은 외부 인산 공급방식의 연료전지 스택(stack)용 전극에 있어서 인산 공급을 효과적으로 할 수 있는 연료전지 전극을 제공하기 위한 것이다.A main object of the present invention is to provide a fuel cell electrode capable of effectively supplying phosphoric acid in an electrode for a fuel cell stack of an external phosphoric acid supply method.

본 발명의 다른 목적은 연료전지 전극의 제작과정에서 촉매층 표면의 손상을 방지할 수 있는 연료전지 전극을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell electrode capable of preventing damage to the surface of the catalyst layer in the manufacturing process of the fuel cell electrode.

본 발명의 또 다른 목적은 경제적인 연료전지 스택의 제작을 위해 촉매량이 감소된 전극을 만들 경우, 전극의 촉매층 위에 더미촉매층을 형성함으로써 촉매층의 강도를 보강하여 스택 제작시 전극이 필요로 하는 기계적 물성을 가질 수 있는 연료전지 전극을 제공하기 위한 것이다.Yet another object of the present invention is to provide an electrode having a reduced catalyst amount for the production of an economical fuel cell stack, by forming a dummy catalyst layer on the catalyst layer of the electrode to reinforce the strength of the catalyst layer, thereby requiring the mechanical properties of the electrode when the stack is manufactured. It is to provide a fuel cell electrode that can have.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the contents of the present invention.

제1도는 종래의 연료전지 전극의 일반적인 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a general structure of a conventional fuel cell electrode.

제2도는 본 발명에 따라 더미(dummy)촉매층이 형성된 연료전지 전극의 구조를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the structure of a fuel cell electrode in which a dummy catalyst layer is formed according to the present invention.

제3도는 본 발명에 따른 연료전지 전극의 더미촉매층과 촉매층에서의 친수성 입자(hydrophilic particle)와 소수성 입자(hydrophobic particle)의 형성구조를 도시한 도면이다.3 is a view showing a structure of forming hydrophilic particles and hydrophobic particles in a dummy catalyst layer and a catalyst layer of a fuel cell electrode according to the present invention.

* 도면의 주요부호에 대한 설명 *Explanation of the main symbols in the drawings

1. 음극(anode) 2. 양극(cathode)1. anode 2. cathode

3. 전해질 매트릭스 4. 음극 전류 콜렉터3. Electrolyte Matrix 4. Cathode Current Collector

5. 양극 전류 콜렉터 6. 음극 기질(substrate)5. Anode Current Collector 6. Cathode Substrate

7. 양극 기질 8. 음극 촉매층7. Cathode Substrate 8. Cathode Catalyst Layer

9. 양극 촉매층 10. 음극 가스 통로9. Anode Catalyst Layer 10. Cathode Gas Pathway

11. 양극 가스 통로 12. 더미(dummy)촉매층11. Anode gas passage 12. Dummy catalyst layer

13. 소수성 입자 14. 친수성 입자13. Hydrophobic Particles 14. Hydrophilic Particles

연료전지 전극은 음극과 양극 사이에 매트릭스층이 형성된 형태로 구성된다. 여기서 음극과 양극은 각각의 기질과 촉매층으로 구성된다. 제1도는 종래의 연료전지 전극의 일반적인 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.The fuel cell electrode is configured in the form of a matrix layer formed between the cathode and the anode. The cathode and anode are each composed of a substrate and a catalyst layer. 1 is a cross-sectional view schematically showing a general structure of a conventional fuel cell electrode.

음극(1)은 음극 기질(6)과 음극 촉매층(8)으로 이루어지고, 양극(2)은 양극 기질(7)과 양극 촉매층(9)으로 이루어진다. 음극(1)과 양극(2) 사이에는 전해질 매트릭스층(3)이 형성된다. 음극 전류 콜렉터(4)의 음극 가스 통로(10)와 양극 전류 콜렉터(5)의 양극 가스 통로(11)를 통하여 반응기체가 전극으로 공급된다.The negative electrode 1 is composed of the negative electrode substrate 6 and the negative catalyst layer 8, and the positive electrode 2 is composed of the positive electrode substrate 7 and the positive electrode catalyst layer 9. An electrolyte matrix layer 3 is formed between the cathode 1 and the anode 2. The reactor body is supplied to the electrode via the cathode gas passage 10 of the cathode current collector 4 and the anode gas passage 11 of the anode current collector 5.

기질(6, 7)은 촉매지지층으로서 통상 카본 페이퍼가 이용된다. 촉매층(8, 9)은 각각의 기질(6, 7) 위에 도포된다. 촉매층은 PTFE, FEP 또는 PFA가 30∼60중량% 함유되어 제조된다. 촉매층에는 반응기체가 촉매의 활성점에 원활히 도달할 수 있는 기체 통로가 형성되어야 하며, 또한 이를 막는 인산 플러딩(flooding)이 최대한 억제되는 구조를 이루어야 한다.As the substrates 6 and 7, carbon paper is usually used as the catalyst support layer. Catalyst layers 8, 9 are applied on each substrate 6, 7. The catalyst layer is prepared by containing 30 to 60% by weight of PTFE, FEP or PFA. In the catalyst layer, a gas passage through which the reactor body can smoothly reach the active site of the catalyst should be formed, and a structure in which phosphoric acid flooding to prevent it should be minimized.

음극 촉매층(8)과 양극 촉매층(9) 사이에 위치하는 전해질 매트릭스(3)는 전도성을 띄지 않으면서 인산에 안정한 물질을 사용한다. 매트릭스는 실리콘 카바이드와 5∼10중량%의 PTFE, FEP 또는 PFA로 구성된다.The electrolyte matrix 3 positioned between the anode catalyst layer 8 and the anode catalyst layer 9 uses a material that is stable to phosphoric acid without exhibiting conductivity. The matrix consists of silicon carbide and 5-10% by weight of PTFE, FEP or PFA.

제2도는 본 발명에 따라 더미촉매층이 형성된 연료전지 전극의 구조를 도시한 단면도이다. 제2도에 도시된 바와 같이, 더미촉매층(12)은 음극 촉매층(8)과 전해질 매트릭스(3) 사이에 위치한다.2 is a cross-sectional view showing the structure of a fuel cell electrode in which a dummy catalyst layer is formed according to the present invention. As shown in FIG. 2, the dummy catalyst layer 12 is located between the negative catalyst layer 8 and the electrolyte matrix 3.

본 발명의 더미촉매층이 형성된 연료전지 전극은 음극 또는 양극 중에서 어느 하나의 전극이 기질(substrate), 촉매층, 및 상기 촉매층 위에 형성된 더미촉매층으로 이루어지고, 다른 하나의 전극은 기질, 촉매층, 및 매트릭스층으로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.The fuel cell electrode in which the dummy catalyst layer of the present invention is formed is composed of a substrate, a catalyst layer, and a dummy catalyst layer formed on the catalyst layer, either of a cathode or an anode, and the other electrode is a substrate, a catalyst layer, and a matrix layer. It is characterized by consisting of.

상기 전극 중에서 음극이 기질, 촉매층, 및 더미촉매층으로 이루어지고, 양극이 기질, 촉매층, 및 매트릭스층으로 이루어진 전극이 바람직하다.Of these electrodes, an electrode composed of a substrate, a catalyst layer, and a dummy catalyst layer, and an electrode composed of a substrate, a catalyst layer, and a matrix layer is preferable.

더미촉매층(12)은 카본 블랙과 함께 PTFE, FEP 또는 PFA가 혼합된 슬러리 형태의 조성물이다. 카본 블랙 입자들과 이들의 바인더로서 첨가되는 소량의 PTFE, FEP 또는 PFA는 열처리 과정을 거친 후 친수성 입자로서의 역할을 한다. 이 슬러리를 전극의 촉매층에 도포하고, 칼렌더링(calendering)한 후, 열처리 과정을 거쳐 전극을 제조한다. 더미촉매층의 도포, 칼렌더링, 및 열처리 과정은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.The dummy catalyst layer 12 is a slurry composition in which PTFE, FEP or PFA is mixed with carbon black. Carbon black particles and small amounts of PTFE, FEP or PFA added as binders serve as hydrophilic particles after heat treatment. The slurry is applied to the catalyst layer of the electrode, calendered, and then subjected to a heat treatment to prepare an electrode. Application, calendering, and heat treatment of the dummy catalyst layer can be easily carried out by those skilled in the art.

더미촉매층을 형성하는 조성물이 3중량% 이하의 PTFE, FEP 또는 PFA를 함유하면 바인더(binder)로서의 역할을 하지 못하고, 5중량% 이상의 PTFE, FEP 또는 PFA를 함유하면 발수효과가 커져서 애시드 리저버(acid reservoir)로서의 역할을 하지 못한다. 본 발명에 의한 더미촉매층(12)은 스택(stack) 외부에서 공급되는 인산을 기존의 공급방법보다 월등히 빠르게 촉매층과 매트릭스층에 전달한다.When the composition forming the dummy catalyst layer contains 3% by weight or less of PTFE, FEP or PFA, it does not function as a binder, and when 5% by weight or more of PTFE, FEP or PFA is contained, the water repellent effect is increased so that the acid reservoir (acid) It does not act as a reservoir. The dummy catalyst layer 12 according to the present invention transfers the phosphoric acid supplied from the outside of the stack to the catalyst layer and the matrix layer much faster than the conventional supply method.

더미촉매층(12)이 음극 촉매층(8)과 접하고 있는 구조 모형을 제3도에 도시하였다. 제3도는 본 발명에 따른 연료전지 전극의 더미촉매층과 촉매층에서의 친수성 입자와 소수성 입자의 형성구조를 도시한 도면이다. 촉매층(8)에서의 소수성 입자(13)와 더미촉매층(12)에서의 친수성 입자(14)가 서로 접촉하고 있다. 촉매층에서의 소수성 입자(13)는 촉매와 40∼60중량%의 PTFE, FEP 또는 PFA가 혼합되어 열처리된 후 형성된 입자를 의미하며, 더미촉매층에서의 친수성 입자는 카본 블랙과 3∼5중량%의 PTFE, FEP 또는 PFA가 혼합되어 열처리된 후 형성된 입자를 의미한다. 제3도와 같이 촉매층과 더미촉매층이 서로 접하고 있기 때문에 보다 낮은 계면저항을 유지하고, 나아가 인산의 공급을 원활하게 하여 준다.A structural model in which the dummy catalyst layer 12 is in contact with the negative electrode catalyst layer 8 is shown in FIG. 3 is a view illustrating a structure of forming hydrophilic particles and hydrophobic particles in a dummy catalyst layer and a catalyst layer of a fuel cell electrode according to the present invention. The hydrophobic particles 13 in the catalyst layer 8 and the hydrophilic particles 14 in the dummy catalyst layer 12 are in contact with each other. The hydrophobic particles 13 in the catalyst layer are particles formed after the catalyst and 40 to 60% by weight of PTFE, FEP or PFA are mixed and heat treated. The hydrophilic particles in the dummy catalyst layer are 3 to 5% by weight of carbon black. PTFE, FEP or PFA refers to particles formed after mixing and heat treatment. As shown in FIG. 3, since the catalyst layer and the dummy catalyst layer are in contact with each other, lower interfacial resistance is maintained, and the phosphoric acid can be smoothly supplied.

본 발명의 가장 바람직한 구체예인 음극에 더미촉매층을 형성하고, 양극에 매트릭스층을 형성한 전극인 경우에는, 음극 촉매 밀도를 감소시켜 전극 제작을 하는 경우에 발생하기 쉬운 촉매층이 과도하게 얇아져 기질이 드러나는 단점을 해결할 수 있다. 즉 본 발명에 의해서 최적의 두께를 유지하며 촉매량이 감소된 음극을 용이하게 제작할 수 있다. 본 발명의 연료전지 전극은 전극의 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 효과적인 인산 공급을 통해 지속적인 성능을 유지하는데 특히 유용하다.In the case of an electrode having a dummy catalyst layer formed on the cathode and a matrix layer formed on the anode, which is the most preferred embodiment of the present invention, the catalyst layer, which is easily generated when the electrode catalyst is produced by reducing the cathode catalyst density, becomes excessively thin and the substrate is exposed. The disadvantages can be solved. That is, according to the present invention, it is possible to easily fabricate a cathode having an optimum thickness while reducing the amount of catalyst. The fuel cell electrode of the present invention is particularly useful for not only improving the performance of the electrode but also maintaining continuous performance through an effective supply of phosphoric acid.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The invention can be better understood by the following examples, which are intended for the purpose of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

실시예Example

음극의 제작:Fabrication of the cathode:

세 종류의 음극(A1, A2, 및 A3)을 제작하였으며, 촉매층 및 더미촉매층의 각각의 성분 구성비를 하기 표1에 나타내었다.Three kinds of cathodes (A1, A2, and A3) were prepared, and the component ratios of the catalyst layers and the dummy catalyst layers, respectively, are shown in Table 1 below.

A1은 본 발명에 따라 제조된 것이다. 촉매층은 FEP와 촉매를 혼합하여 슬러리(X)를 제조한 후 이를 기질에 도포하였다. 더미촉매층은 카본 블랙과 FEP를 혼합하여 슬러리(Y)를 제조한 후 이를 촉매층 위에 도포하고, 수분을 제거한 후 칼렌더링을 거쳐 촉매층의 두께를 조절하면서 촉매층과 더미촉매층을 접착시켰다.A1 is prepared according to the present invention. The catalyst layer was mixed with the FEP and the catalyst to prepare a slurry (X) and then applied to the substrate. In the dummy catalyst layer, carbon black and FEP were mixed to prepare a slurry (Y), and then coated on the catalyst layer. After removing moisture, the dummy catalyst layer was adhered to the catalyst layer and the dummy catalyst layer by adjusting the thickness of the catalyst layer.

A2는 상기 슬러리(X)와 슬러리(Y)를 혼합한 후, 그 혼합 슬러리를 기질에 뿌리고, 수분을 제거하여 칼렌더링 하였다.A2 was mixed with the slurry (X) and the slurry (Y), and then the mixed slurry was sprayed on a substrate, and the water was removed and calendered.

A3는 종래의 음극 제작 방법에 따라 음극을 제작하였다. 상기 A1과 같은 슬러리(X)를 기질에 뿌리고, 수분을 제거한 후 칼렌더링 하였다.A3 produced the negative electrode according to the conventional negative electrode manufacturing method. A slurry (X) such as A1 was sprayed onto the substrate, and then calendered after removing moisture.

슬러리Slurry 성 분ingredient A1A1 A2A2 A3A3 촉매층(X)Catalyst layer (X) 촉매catalyst 0.610.61 0.610.61 0.610.61 FEPFEP 0.390.39 0.390.39 0.390.39 더미촉매층(Y)Dummy Catalyst Layer (Y) 카본 블랙Carbon black 0.950.95 0.950.95 FEPFEP 0.050.05 0.050.05

양극의 제작:Fabrication of the anode:

세 종류의 양극(C1, C2, 및 C3)을 제작하였으며, 촉매층 및 더미촉매층의 각각의 성분 구성비를 하기 표2에 나타내었다.Three kinds of anodes (C1, C2, and C3) were fabricated, and the component ratios of each of the catalyst layer and the dummy catalyst layer are shown in Table 2 below.

C1은 본 발명에 따라 제조된 것이다. 촉매층은 FEP와 촉매를 혼합하여 슬러리(X)를 제조한 후 이를 기질에 도포하였다. 더미촉매층은 카본 블랙과 FEP를 혼합하여 슬러리(Y)를 제조한 후 이를 촉매층 위에 도포하고, 수분을 제거한 후 칼렌더링을 거쳐 촉매층의 두께를 조절하면서 촉매층과 더미촉매층을 접착시켰다.C1 is prepared according to the present invention. The catalyst layer was mixed with the FEP and the catalyst to prepare a slurry (X) and then applied to the substrate. In the dummy catalyst layer, carbon black and FEP were mixed to prepare a slurry (Y), and then coated on the catalyst layer. After removing moisture, the dummy catalyst layer was adhered to the catalyst layer and the dummy catalyst layer by adjusting the thickness of the catalyst layer.

C2는 상기 슬러리(X)와 슬러리(Y)를 혼합한 후, 그 혼합 슬러리를 기질에 뿌리고, 수분을 제거하여 칼렌더링 하였다.C2 was mixed with the slurry (X) and the slurry (Y), and then the mixed slurry was sprinkled on a substrate and calendered by removing moisture.

C3는 종래의 양극 제작 방법에 따라 양극을 제작하였다. 상기 C1과 같은 슬러리(X)를 기질에 뿌리고, 수분을 제거한 후 칼렌더링 하였다.C3 produced the positive electrode according to the conventional positive electrode manufacturing method. Slurry (X), such as C1, was sprinkled onto the substrate, and then calendered after removing moisture.

슬러리Slurry 성 분ingredient C1C1 C2C2 C3C3 촉매층(X)Catalyst layer (X) 촉 매catalyst 0.590.59 0.590.59 0.590.59 테프론(FEP)Teflon (FEP) 0.410.41 0.410.41 0.410.41 더미촉매층(Y)Dummy Catalyst Layer (Y) 카본 블랙Carbon black 0.950.95 0.950.95 테프론(FEP)Teflon (FEP) 0.050.05 0.050.05

상기에서 제작한 전극(10×10cm)을 이용하여 단위전지 성능을 측정하였다. 환원제인 연료는 H275%, CO224%, CO 1%를 사용하였으며, 산화제로는 공기를 사용하였다. 음극과 양극 사이에는 PTFE, FEP 또는 PFA를 7중량% 함유하는 매트릭스층을 형성시켰다. 반응온도는 195℃였으며, 반응결과는 표3과 같다.The unit cell performance was measured using the electrode (10 x 10 cm) prepared above. Reducing fuel was H 2 75%, CO 2 24%, CO 1% was used as the oxidant was air. A matrix layer containing 7% by weight of PTFE, FEP or PFA was formed between the cathode and the anode. The reaction temperature was 195 ℃, and the reaction results are shown in Table 3.

전극의 구성Composition of the electrode 전극성능(mA/cm2) at 0.65VElectrode performance (mA / cm 2 ) at 0.65V 음극cathode 양극anode 200시간200 hours 500시간500 hours 750시간750 hours A1A1A2A3A2A2A3A3A1A1A2A3A2A2A3A3 C2C3C1C1C2C3C2C3C2C3C1C1C2C3C2C3 265258255259253240235233265258255259253240235233 255255250255240203221210255255250255240203221210 254253248253221186200193254253248253221186200193

상기의 표3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 전극의 성능이 기존의 방법에 의한 전극보다 단기 성능이 우수할 뿐만 아니라, 특히 장기적으로도 안정된 성능을 나타냈다. 그리고 인산 공급시에도 빠르게 모든 매트릭스와 촉매층 면에 인산을 원활히 공급할 수 있었다.As can be seen from Table 3, the performance of the electrode according to the present invention is not only superior to the short-term performance than the electrode according to the conventional method, it showed a particularly stable performance in the long term. In addition, even when phosphoric acid was supplied, phosphoric acid could be smoothly supplied to all the matrix and catalyst layers.

이는 더미촉매층에 공급된 인산이 더미촉매층의 모든 면에 빠르고 충분히 공급됨으로써, 더미촉매층에 맞닿아 있는 매트릭스층으로 효과적으로 유도된다. 그리고 작은 계면저항하에서 전극의 촉매 활성점까지 인산 통로가 형성되고, 이 통로로 이온이 용이하게 전달될 수 있기 때문에 매트릭스에서 직접 공급되는 것보다 우수한 성능의 전극을 제작할 수 있다.The phosphoric acid supplied to the dummy catalyst layer is quickly and sufficiently supplied to all sides of the dummy catalyst layer, thereby effectively leading to the matrix layer in contact with the dummy catalyst layer. The phosphoric acid path is formed to the catalytic active point of the electrode under a small interfacial resistance, and ions can be easily transferred to the channel, thereby producing an electrode having better performance than that directly supplied from the matrix.

본 발명은 외부 인산 공급방식의 연료전지 스택(stack)용 전극에 있어서 인산공급을 효과적으로 할 수 있고, 연료전지 전극의 제작과정에 있어서 촉매손실이나 전극표면의 손상을 방지할 수 있으며, 또한 본 발명은 촉매량을 감소하여 전극을 제작할 경우, 전극두께가 감소한 촉매층에 더미촉매층을 형성시켜 전극의 두께를 조절할 수 있고, 또한 적층시 나타나는 전극의 강도 저하를 보완할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention can effectively supply phosphoric acid in the fuel cell stack electrode of the external phosphoric acid supply method, and can prevent catalyst loss or damage to the electrode surface during the manufacturing process of the fuel cell electrode. When the electrode is manufactured by reducing the amount of silver catalyst, the dummy catalyst layer may be formed in the catalyst layer having the reduced electrode thickness to adjust the thickness of the electrode, and also have an effect of compensating for the decrease in strength of the electrode that appears during lamination.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

Claims (6)

연료전지의 음극 또는 양극 중에서 어느 하나의 전극이 기질, 촉매층, 및 상기 촉매층 위에 형성된 더미촉매층으로 이루어지고, 다른 하나의 전극은 기질, 촉매층, 및 매트릭스층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 전극.The electrode of any one of the anode or the anode of the fuel cell comprises a substrate, a catalyst layer, and a dummy catalyst layer formed on the catalyst layer, the other electrode is a fuel cell electrode, characterized in that consisting of a substrate, a catalyst layer, and a matrix layer. 제1항에 있어서, 상기 더미촉매층을 갖는 전극이 음극인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극.The fuel cell electrode as claimed in claim 1, wherein the electrode having the dummy catalyst layer is a cathode. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 더미촉매층은 3∼5중량%의 PTFE, FEP 또는 PFA를 함유하는 카본 블랙 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극.The fuel cell electrode as claimed in claim 1, wherein the dummy catalyst layer is a carbon black mixture containing 3 to 5 wt% PTFE, FEP or PFA. 제3항에 있어서, 상기 촉매층은 30∼60중량%의 PTFE, FEP 또는 PFA를 함유하는 것을 특징으로 하는 연료전지 전극.4. The fuel cell electrode as claimed in claim 3, wherein the catalyst layer contains 30 to 60 wt% PTFE, FEP or PFA. 제3항에 있어서, 상기 기질은 카본 페이퍼인것을 특징으로 하는 연료전지 전극.The fuel cell electrode as claimed in claim 3, wherein the substrate is carbon paper. 제3항에 있어서, 상기 매트릭스는 5∼10중량%의 PTFE, FEP 또는 PFA를 함유하는 실리콘 카바이드 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극.4. A fuel cell electrode as recited in claim 3, wherein said matrix is a silicon carbide mixture containing 5-10 wt% PTFE, FEP or PFA.
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