KR100429826B1 - 수소이온교환막연료전지의전극촉매층형성용조성물,이로부터형성된수소이온교환막연료전지의전극촉매층및이를구비하고있는수소이온교환막연료전지 - Google Patents

수소이온교환막연료전지의전극촉매층형성용조성물,이로부터형성된수소이온교환막연료전지의전극촉매층및이를구비하고있는수소이온교환막연료전지 Download PDF

Info

Publication number
KR100429826B1
KR100429826B1 KR1019970004757A KR19970004757A KR100429826B1 KR 100429826 B1 KR100429826 B1 KR 100429826B1 KR 1019970004757 A KR1019970004757 A KR 1019970004757A KR 19970004757 A KR19970004757 A KR 19970004757A KR 100429826 B1 KR100429826 B1 KR 100429826B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst layer
pemfc
composition
anode catalyst
hydrogen
Prior art date
Application number
KR1019970004757A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980068246A (ko
Inventor
임찬
장혁
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1019970004757A priority Critical patent/KR100429826B1/ko
Publication of KR19980068246A publication Critical patent/KR19980068246A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100429826B1 publication Critical patent/KR100429826B1/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
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
    • 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
    • H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/8673—Electrically conductive fillers
    • 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
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • 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
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • 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)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

본 발명은 수소이온교환막 연료전지의 전극촉매층 형성용 조성물, 이로부터 형성된 수소이온교환막 연료전지의 전극촉매층 및 이를 구비하고 있는 수소이온교환막 연료전지를 개시한다. 상기 수소이온교환막 연료전지의 전극촉매층 형성용 조성물은 금속(M) 촉매가 분산된 도전제, 수소이온 전도성 폴리머(proton conducting polymer), 결합제 및 수소흡장합금을 포함한다. 본 발명에 따르면, 금속(M) 촉매의 이용률이 향상되어 금속 촉매의 사용량이 종래보다 감소된다. 그 결과 종래보다 저렴한 비용으로 PEMFC의 전극촉매층을 제조할 수 있으며, 이러한 전극촉매층을 구비하고 있는 연료전지는 출력밀도 특성이 우수하다.

Description

수소이온교환막 연료전지의 전극촉매층 형성용 조성물, 이로부터 형성된 수소이온교환막 연료전지의 전극촉매층 및 이를 구비하고 있는 수소이온교환막 연료전지{Electrode catalyst layer composition for proton exchange fuel cell(PEMFC), electrode catalyst layer formed therefrom and PEMFC having the same}
본 발명은 수소이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell: 이하PEMFC)의 전극촉매층 형성용 조성물, 이로부터 형성된 PEMFC의 전극촉매층 및 이를 구비하고 있는 PEMFC에 관한 것으로서, 상세하기로는 수소흡장금속을 포함하는 수소이온 교환막 연료전지 전극촉매층 형성용 조성물을 이용하여 형성된 전극촉매층 및 이 전극촉매층을 구비함으로써 금속 촉매의 이용률이 향상되고 출력밀도 특성이 개선된 PEMFC에 관한 것이다.
연료전지는 연료가스와 산화제 가스를 전기화학적으로 반응시켜 생기는 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 새로운 발전시스템으로, 전력용 발전설비, 항공우주기지의 전원, 해상 또는 해안에 있어서의 무인시설의 전원, 고정 또는 이동무전의 전원, 자동차용 전원, 가정용 전기기구의 전원 또는 레저용 전기기구의 전원 등으로 관심있게 검토되고 있다.
연료전지는 고온(약 500 내지 700℃)에서 작동하는 용융탄산염 전해질형 연료전지(MCFC), 200℃ 근방에서 작동하는 인산 전해질형 연료전지(PAFC), 상온 내지 약 100℃ 이하에서 작동하는 알칼리 전해질형 연료전지(AFC) 및 PEMFC 등이 있다. 그 중에서 PEMFC는 화석에너지를 대체할 수 있는 미래의 청정 에너지원으로서 가장 기대되는 에너지 전환장치중의 하나로서, 출력밀도 및 에너지 전환 효율이 우수하며 상온에서 작동하며, 소형화 및 밀폐화가 가능하므로 무공해 자동차, 분산형 가정용 발전 시스템, 이동통신장비, 의료기기, 군사용, 우주산업용 등의 분야에 매우 다양하게 적용가능하다.
PEMFC는 수소와 산소의 전기화학적인 반응으로부터 직류의 전기를 생산해내는 전력생성시스템으로서, 이러한 셀의 기본적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같다.
이를 참조하면, 연료가스의 공급을 위한 지지층(backing layer)과 연료가스의 산화 및 환원 반응이 일어나는 전기화학적 촉매를 포함하는 반응층(reaction layer)으로 이루어진 가스확산전극 (11)은 각각 캐소드 (13)와 애노드 (14)를 구성한다. 그리고 상기 캐소드 (13)과 애노드 (14)는 50 내지 200μm 두께를 갖는 수소이온 전도성막인 고체 폴리머 전해질(Solid Polymer Electrolyte: SPE) (12)에 의하여 분리된다. 상기 캐소드 (13), 애노드 (14) 및 고체 폴리머 전해질 (12)은 전도성 물질로 이루어진 집전 쌍극판(bipolar plate)사이에 고정되어 있는 형태로 구성되어 있다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 PEMFC는 전해질로서 고체 폴리머를 사용하기 때문에 전극과 전해질과의 접합계면이 2차원적이다. 따라서 전해액으로서 액체를 사용한 경우와 비교하여 촉매의 이용률이 낮은 편이라서 촉매의 이용률을 개선하기 위해서는 전극/전해질간의 계면을 3차원적 구조로 만드는 것이 중요한 과제이다.
초기에는 연료전지의 전극 제조시, 분말형태의 백금(Pt)이 분산된 카본블랙과 결합제인 폴리사불화에틸렌(polytetrafluoroethylene: 이하 PTFE)이 혼합된 조성물을 이용한 것이 일반적이다. 그런데 촉매상에서 가스의 산화 및 환원반응이 단순히 전극/전해질 계면에서만 이루어져서 촉매 이용률이 매우 낮기 때문에 촉매 전극내의 Pt의 공급량을 4mg/㎠까지 높여야만 실용가능한 출력 밀도를 얻을 수 있었다. 이와 같이 Pt의 공급량이 늘어남에 따라 전극 제조단가가 매우 높아져서 우주왕복선 등과 같은 일부 특수한 용도에만 제한적으로 사용되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 미국 특허 출원 제4,876,115호에는 다음과 같은 내용이 개시되었다.
전극 촉매로서 카본 블랙의 표면에 약 3nm의 크기로 미세하게 분산되어 있는 Pt을 사용하고, 이 Pt에 PTFE를 부가한 조성물로 전극 촉매층을 제조하였다. 그리고 Pt의 수소이온교환막과 접합될 표면상에 액상 나피온(Nafion: perfluorinated membrane) 폴리머 전해질을 함침(impregnation)시킨 다음, 건조하여 Pt상에 나피온 피막을 형성하였다. 그 결과, 종래보다 약 1/10의 Pt 공급량으로 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
그러나, 상기 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, Pt상에 나피온 피막을 형성하는 공정이 한 단계 더 추가되므로 제조공정이 복잡해진다.
둘째, Pt상의 표면에 액상의 나피온 폴리머 전해질을 함침하는 과정에 있어서, 상기 폴리머 전해질이 전극 촉매층에 국한되지 않고 지지층에까지 침투하여 나피온 폴리머의 불필요한 손실이 발생된다.
미국 특허 출원 제5234777호에는 상기한 문제점을 감안하여 새로운 방법이 제안되었다. 이에 따르면, 전극 촉매로서 Pt이 분산된 카본블랙을 사용하고, 여기에 액상 나피온 폴리머 전해질을 혼합하여 잉크(ink) 형태의 혼합물을 제조한다. 이 혼합물을 수소이온 교환막상에 직접적으로 분사한 다음, 건조한다.
이 방법에서는 나피온 자체를 결합제로 사용함으로써 PTFE 사용을 억제하여전극의 저항을 최소화시키는 동시에, 전극 촉매층내의 촉매 함유 밀도를 증가시키고자 것이다. 그런데 이 방법에 따르면 소수성이 강한 PTFE를 함유하지 않고 있기 때문에 친수성이 증가된다. 따라서 도 2a (21: 도전제(카본블랙), 22: 수소이온 전도성 폴리머(나피온), 23: 금속촉매(Pt))에 나타나 있는 바와 같이 가스의 공급이 원할하지 못한 밀폐기공(closed pore)이 존재하게 됨으로써 전기화학적인 반응에 참여하지 못하는 Pt 촉매의 존재로 출력 밀도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 Pt 등과 같은 금속 촉매의 이용률이 개선되고 출력밀도가 향상된 PEMFC의 전극촉매층 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 조성물로부터 형성된 PEMFC의 전극촉매층을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 전극 촉매층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 PEMFC를 제공하는 것이다.
도 1은 수소이온 교환막 연료전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2a는 종래기술에 따른 전극 구조의 단면을 나타낸 도면이고,
도 2b는 본 발명에 따른 전극 구조의 단면을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 PEMFC에 있어서, 전류밀도에 따른 전압의 변화를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11... 가스확산전극 12... 고체 폴리머 전해질
13... 캐소드 14... 애노드
21... 도전제(카본블랙) 22... 수소이온 전도성 폴리머
23...금속(M)(Pt) 24...수소흡장금속
본 발명의 첫번째 과제는 금속(M) 촉매가 분산된 도전제, 수소이온 전도성 폴리머(proton conducting polymer) 및 결합제를 포함하는 PEMFC의 전극촉매층 형성용 조성물에 있어서, 수소흡장합금을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PEMFC의 전극촉매층 형성용 조성물(여기에서, M은 ⅧB족 전이원소임)을 제공함으로써 이루어진다.
본 발명의 두번째 과제는 금속(M) 촉매가 분산된 도전제, 수소이온 전도성 폴리머(proton conducting polymer), 결합제 및 수소흡장합금을 포함하는 조성물을 지지층 상부에 도포하여 이루어진 것을 특징으로 하는 PEMFC의 전극촉매층(여기에서, M은 ⅧB족 전이원소임)에 의하여 이루어진다.
본 발명의 세번째 과제는 상기 전극촉매층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 PEMFC에 의하여 이루어진다.
상기 수소흡장합금의 함량은 전극 촉매층에서 5 내지 50중량%인 것이 바람직하며, 철, 알루미늄, 망간, 구리 및 크롬중에서 선택된 적어도 하나의 금속을 함유된 MmNi5 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 금속(M)은 ⅧB족 전이원소로서, 그 중에서 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 이리듐(Ir) 및 로듐(Rh), 특히 Pt이 바람직하다.
상기 수소이온 전도성 폴리머가 퍼플루오로술폰산(perfluorosulfonic acid) 또는 퍼플루오로카본 술폰산(perfluorocarbonsulfonic acid) 이오노머(ionomer)로부터 선택된다.
본 발명에서는 Pt, Pd, Rh, Ir 등의 금속 촉매가 분산된 도전제와 수소이온 전도성 폴리머에 수소흡장합금을 부가하여 얻어진 조성물을 지지층 상부에 분사 및 건조하여 전극 촉매층을 제조한 것이다.
본 발명의 전극촉매층 형성용 조성물을 이용하여 제조된 전극의 구조 단면이 도 2b에 도시되어 있다.
이를 참조하면, 미세한 금속 촉매 (23)가 분산된 도전제 (21)와 수소흡장합금 (24)이 수소이온 전도성 폴리머 (22)에 의하여 3차원적인 네트워크(network)를 형성하고 있다.
전극이 상기한 바와 같은 구조를 가지고 있으면, 수소 기체(H2)가 하기 반응식 1에 의하여 수소흡장합금내로 단원자 수소(H) 형태로 흡수되고, 밀폐기공내에는 수소의 농도가 낮게 되어 수소흡장합금 분말내로 단원자 수소의 확산이 일어난다.
1/2H2 + M → MH
밀폐기공내에 도달한 단원자 수소는 수소흡장합금/ 수소이온 전도성 폴리머 계면에서 하기 반응식 2의 산화반응이 일어난다. 이와 동시에 인접한 금속 촉매에 가스상의 수소 기체보다 반응성이 높은 단원자 수소가 공급되므로 금속 촉매에 의한 산화반응이 더욱 가속화된다. 이러한 원리에 의하여 금속 촉매의 높은 이용률을 얻을 수 있다.
MH → M + H+ + e
이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실싱로만 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
20중량%의 Pt/C 분말과 5중량%의 액상 나피온 폴리머 전해액을 3:1 중량비로 혼합하였다(여기에서, 액상 나피온 폴리머 전해액의 함량은 건조후 나피온 중량을 기준으로 정함). 여기에 탄소와 물과 글리세롤의 중량비가 1:5:20이 되도록 물과글리세롤을 적정량 부가한 다음, 충분히 혼합하였다. 여기에 전극 촉매층내 함량이 10중량%가 되도록 MmNi4.5Al0.5 조성의 수소흡장합금을 첨가하여 믹서(mixer)와 초음파 디스펜서(ultrasonic dispensor)를 이용하여 혼합하여 잉크형 조성물을 얻었다.
에어스프레이 건(airspray gun)을 사용하여 상기 조성물을 중간층인 테프론(teflon)상에 균일하게 분사하고 나서 건조하였다. 이 때 촉매층내의 Pt 함유량은 0.5mg/㎠이었다.
애노드는 수소흡장금속을 함유하지 않은 겻을 제외하고는, 상기 캐소드 제조방법과 동일한 방법에 따라 제조되었다.
수소 이온 교환막으로서 나피온 117(듀퐁사)을 이용하여, 이 막을 사이에 두고 상기 캐소드와 애노드를 적층한 다음, 핫 프레스를 이용하여 100 내지 150℃, 70 내지 90atm의 조건에서 압착하여 전극촉매층/ 폴리머 전해질층/ 전극촉매층을 제조하였다.
지지층을 양면에 각각 위치시킨 다음, 연료전지 측정용 단일 셀에서 하기 조건에 따라 출력특성을 도 3 (a)에 나타내었다. 이 때 지지층으로는 4mg/㎠의 카본블랙이 공급되어 있는 방습성 카본 클로쓰(wet-proofed carbon cloth, E-Tek사)를 이용하였다.
- 셀온도: 80℃,
- 가습기(humidifier) 온도: 90℃,
- 수소의 압력: 3기압
- 산소의 압력: 5기압
<비교예>
캐소드 제조시, 수소흡장합금을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법에 따라 실시하여 전극촉매층/폴리머 전해질층/전극촉매층을 제조하였다.
지지층을 양면에 각각 위치시킨 다음, 연료전지 측정용 단일 셀에서 하기 조건에 따라 출력특성을 도 3 (b)에 나타내었다. 이 때 지지층으로는 4mg/㎠의 카본블랙이 공급되어 있는 방습성 카본 클로쓰(wet-proofed carbon cloth, E-Tek사)를 이용하였다.
- 셀온도: 80℃,
- 가습기(humidifier) 온도: 90℃,
- 수소의 압력: 3기압
- 산소의 압력: 5기압
도 3을 참조하여, 실시예에 따라 제조된 캐소드 촉매층을 갖는 연료전지 (a)가 비교예에 따라 제조된 캐소드 촉매층을 갖는 연료전지 (b)보다 모든 전류밀도 범위에서 높은 전압치를 나타내는 것으로 볼 때, 출력 특성이 보다 우수하다는 사실을 알 수 있었다.
본 발명에 따르면, 금속(M) 촉매의 이용률이 향상되어 금속 촉매의 사용량이 종래보다 감소된다. 그 결과 종래보다 저렴한 비용으로 PEMFC의 전극촉매층을 제조할 수 있으며, 이러한 전극촉매층을 구비하고 있는 연료전지는 출력밀도 특성이 우수하다.

Claims (11)

  1. 금속(M) 촉매가 분산된 도전제, 수소이온 전도성 폴리머(proton conducting polymer) 및 결합제를 포함하며, 연료인 수소 가스가 공급되는 PEMFC의 애노드 촉매층 형성용 조성물에 있어서,
    수소흡장합금을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층 형성용 조성물(여기에서, M은 ⅧB족 전이원소임).
  2. 제1항에 있어서, 상기 수소흡장합금의 함량이 애노드 촉매층 전체 조성에서 5 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수소흡장합금이 철(Fe), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 구리(Cu) 및 크롬(Cr)중에서 선택된 적어도 하나의 금속을 함유된 MmNi5 합금인 것이 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속(M)이 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 이리듐(Ir) 및 로듐(Rh)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수소이온 전도성 폴리머가 퍼플루오로술폰산(perfluorosulfonic acid) 및 퍼플루오로카본 술폰산(perfluorocarbonsulfonic acid) 이오노머(ionomer)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층 형성용 조성물.
  6. 연료인 수소 가스가 공급되는 PEMFC의 애노드 촉매층에 있어서,
    상기 애노드 촉매층이 금속(M) 촉매가 분산된 도전제, 수소이온 전도성 폴리머(proton conducting polymer), 결합제 및 수소흡장합금을 포함하는 조성물을 지지층 상부에 도포하여 이루어진 것을 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층(여기에서, M은 ⅧB족 전이원소임).
  7. 제6항에 있어서, 상기 수소흡장합금의 함량이 5 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층.
  8. 제6항에 있어서, 상기 수소흡장합금이 철(Fe), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 구리(Cu) 및 크롬(Cr)중에서 선택된 적어도 하나의 금속을 함유된 MmNi5 합금인 것을 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층.
  9. 제6항에 있어서, 상기 금속(M)이 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 이리듐(Ir) 및로듐(Rh)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층.
  10. 제6항에 있어서, 상기 수소이온 전도성 폴리머가 퍼플루오로술폰산(perfluorosulfonic acid) 및 퍼플루오로카본 술폰산(perfluorocarbonsulfonic acid) 이오노머(ionomer)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 PEMFC의 애노드 촉매층.
  11. 제6항 내지 제10항중 어느 한 항에 따른 애노드 촉매층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 PEMFC.
KR1019970004757A 1997-02-17 1997-02-17 수소이온교환막연료전지의전극촉매층형성용조성물,이로부터형성된수소이온교환막연료전지의전극촉매층및이를구비하고있는수소이온교환막연료전지 KR100429826B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970004757A KR100429826B1 (ko) 1997-02-17 1997-02-17 수소이온교환막연료전지의전극촉매층형성용조성물,이로부터형성된수소이온교환막연료전지의전극촉매층및이를구비하고있는수소이온교환막연료전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970004757A KR100429826B1 (ko) 1997-02-17 1997-02-17 수소이온교환막연료전지의전극촉매층형성용조성물,이로부터형성된수소이온교환막연료전지의전극촉매층및이를구비하고있는수소이온교환막연료전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980068246A KR19980068246A (ko) 1998-10-15
KR100429826B1 true KR100429826B1 (ko) 2004-07-16

Family

ID=37335262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970004757A KR100429826B1 (ko) 1997-02-17 1997-02-17 수소이온교환막연료전지의전극촉매층형성용조성물,이로부터형성된수소이온교환막연료전지의전극촉매층및이를구비하고있는수소이온교환막연료전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100429826B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55121273A (en) * 1979-03-12 1980-09-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen fuel cell
JPS59160969A (ja) * 1983-03-01 1984-09-11 Japan Storage Battery Co Ltd 酸素極
JPH01167957A (ja) * 1987-12-24 1989-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高温燃料電池用負極
JPH08185867A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Tokyo Gas Co Ltd 固体高分子型燃料電池用電極及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55121273A (en) * 1979-03-12 1980-09-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen fuel cell
JPS59160969A (ja) * 1983-03-01 1984-09-11 Japan Storage Battery Co Ltd 酸素極
JPH01167957A (ja) * 1987-12-24 1989-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高温燃料電池用負極
JPH08185867A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Tokyo Gas Co Ltd 固体高分子型燃料電池用電極及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR19980068246A (ko) 1998-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2238738C (en) Gas diffusion electrode for polymer electrolyte membrane fuel cells
Ralph et al. Low cost electrodes for proton exchange membrane fuel cells: Performance in single cells and ballard stacks
Zhang et al. PEM fuel cell testing and diagnosis
US5521020A (en) Method for catalyzing a gas diffusion electrode
CA2136133C (en) Improved manufacture of electrodes
US6183898B1 (en) Gas diffusion electrode for polymer electrolyte membrane fuel cells
US5677074A (en) Gas diffusion electrode
US6602630B1 (en) Membrane electrode assemblies for electrochemical cells
KR100442843B1 (ko) 연료전지 단위체, 그 제조 방법 및 이를 채용한 연료전지
US6187467B1 (en) Ionomer impregnation of electrode substrates for improved fuel cell performance
EP0700108A2 (en) Method of making membrane-electrode assemblies for electrochemical cells and assemblies made thereby
US7332241B2 (en) Cathode layer structure for a solid polymer fuel cell and fuel cell incorporating such structure
JP2002110180A (ja) ポリマー電解質−燃料電池用の膜−電極ユニット並びにその製造方法及びその製造のためのインキ
JP2004006369A (ja) 触媒コーティングされた膜を用いる膜電極アセンブリの製造方法
US20040229108A1 (en) Anode structure for direct methanol fuel cell
EP1133805B1 (en) Ionomer impregnation of electrode substrates for improved fuel cell performance
CN100388539C (zh) 复合催化层质子交换膜燃料电池电极及其制造方法
CA2427036C (en) A cathode layer structure for a solid polymer fuel cell and fuel cell incorporating such structure
JP2007501496A (ja) 界面抵抗を減少させたハイブリッド膜・電極接合体及びその作製方法
CA2321391C (en) Fuel-cell electrode and method of manufacturing the fuel-cell electrode
KR20100095258A (ko) 고온형 연료전지 전극의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 막전극 접합체
KR100429826B1 (ko) 수소이온교환막연료전지의전극촉매층형성용조성물,이로부터형성된수소이온교환막연료전지의전극촉매층및이를구비하고있는수소이온교환막연료전지
JP2001126738A (ja) 燃料電池用電極の製造方法およびそれを用いた直接メタノール燃料電池
KR100610262B1 (ko) 퍼플루오루화된 이오노머 분말을 첨가한 전극막접합체의제조방법
JP4529345B2 (ja) 固体高分子型燃料電池の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120326

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130322

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee