KR100512531B1 - Fuel cell employing a solid polymer electrolytic membrane - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 고분자와 물로 이루어진 겔 및 이 겔 중에 분산된 도전성 분말을 포함하는, 고체 고분자 전해질막 연료전지용 도전성 하이드로겔(hydrogel)에 관한 것으로, 본 발명에 따른 도전성 하이드로겔은 고체 고분자 전해질막과 세퍼레이터 간의 전기적 접촉저항을 감소시키고 조립시 전해질막에 가해지는 조임 압력을 완화시켜 주므로, 고체 고분자 전해질막 연료전지에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a conductive hydrogel for a solid polymer electrolyte membrane fuel cell, comprising a gel made of an organic polymer and water, and a conductive powder dispersed in the gel. The conductive hydrogel according to the present invention comprises a solid polymer electrolyte membrane and Since the electrical contact resistance between the separator is reduced and the tightening pressure applied to the electrolyte membrane is relieved during assembly, it can be usefully used in a solid polymer electrolyte membrane fuel cell.
Description
본 발명은 고체 고분자 전해질막 연료전지용 도전성 하이드로겔(hydrogel)에 관한 것으로서, 구체적으로는 고체 고분자 전해질막과 전극판 사이에 위치하여, 둘 간의 전기적 접촉저항을 감소시키고 조립시 상기 전해질막에 가해지는 조임 압력을 완화시켜 주는, 고체 고분자 전해질막 연료전지에 유용하게 사용될 수 있는 도전성 하이드로겔에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive hydrogel for a solid polymer electrolyte membrane fuel cell. Specifically, the present invention is located between a solid polymer electrolyte membrane and an electrode plate to reduce electrical contact resistance between the two and to apply to the electrolyte membrane during assembly. The present invention relates to a conductive hydrogel that can be usefully used in a solid polymer electrolyte membrane fuel cell that relieves tightening pressure.
음극, 양극, 및 상기 전극 사이에 촉매층을 양면에 갖는 고체 고분자 전해질막을 포함하는 고체 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)는, 연료로서 수소를 수증기와 함께 음극 쪽에 공급하고 동시에 산소 또는 공기를 양극 쪽에 공급하면, 전기화학반응을 일으켜 외부에 전기에너지를 발생시키는데, 수소와 수증기 대신 메탄올 수용액을 액상으로 직접 음극 쪽에 공급하는 직접 메탄올 연료전지(DMFC) 또한 넓은 의미에서 고체 고분자 전해질막 연료전지에 속한다. 메탄올과 고체 고분자 전해질막의 작용에 의해 발생한 수소 이온이 고체 고분자 전해질 안을 이동하여 외부에 전기에너지를 발생시키는 메카니즘을 가진, 직접 메탄올 연료전지의 모식도를 도 1에 나타내었다.A solid polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) including a negative electrode, a positive electrode, and a solid polymer electrolyte membrane having a catalyst layer between the electrodes on both sides thereof supplies hydrogen as a fuel to the cathode side and simultaneously supplies oxygen or air to the anode side. In other words, an electrochemical reaction generates electric energy to the outside, and a direct methanol fuel cell (DMFC), which supplies an aqueous methanol solution in the liquid phase instead of hydrogen and water vapor, directly belongs to a solid polymer electrolyte membrane fuel cell. FIG. 1 shows a schematic diagram of a direct methanol fuel cell having a mechanism in which hydrogen ions generated by the action of methanol and a solid polymer electrolyte membrane move in the solid polymer electrolyte to generate electrical energy to the outside.
고체 고분자 전해질막 연료전지에 있어서, 음극은 전류를 모아 외부로 보내는 역할 이외에도 공급되는 연료의 흐름을 조정하여 연료전지 반응의 효율을 극대화시키는 정류판(整流板)의 역할을 수행하며, 양극 또한 마찬가지로 공기 또는 산화제 기체의 흐름을 조정할 뿐 아니라 생성되는 물의 흐름을 조정하여 배출시킴으로써 반응을 촉진시키는 역할을 수행한다. 이러한 맥락에서 전극판을 "세퍼레이터"라고 부르기도 하며, 이하에서 사용되는 용어 "세퍼레이터"는 음극판 및 양극판과 같은 전극판을 지칭한다.In the solid polymer electrolyte membrane fuel cell, the negative electrode serves as a rectifying plate for maximizing the efficiency of the fuel cell reaction by adjusting the flow of the supplied fuel in addition to collecting current and sending it to the outside. It not only regulates the flow of air or oxidant gas, but also regulates and discharges the flow of water produced to serve to promote the reaction. In this context, the electrode plate is also referred to as a "separator", and the term "separator" used below refers to an electrode plate such as a negative electrode plate and a positive electrode plate.
일반적으로, 고체 고분자 전해질막 연료전지를 구성하는 상기 재료들, 즉 전해질막과 세퍼레이터는 조립시 가해지는 기계적인 강한 조임 압력에 의해 전기적으로 접촉되어 있는데 각각이 가지는 성질이 상이하여, 이들로 구성된 연료전지는 비교적 큰 내부 저항을 가진다.In general, the materials constituting the solid polymer electrolyte membrane fuel cell, that is, the electrolyte membrane and the separator are in electrical contact by a mechanical strong tightening pressure applied during assembly, each of which has a different property, the fuel composed of these The cell has a relatively large internal resistance.
이러한 큰 내부 저항을 갖는 연료전지는 필요한 전기에너지를 외부로 뽑아내기 시작하면서 전압이 급속하게 저하된다. 게다가, 직접 메탄올 연료전지를 포함하는 고체 고분자 전해질막 연료전지에서 발생할 수 있는 전압은 0.6∼0.9 볼트로 매우 적기 때문에, 실용화될 수 있는 전압(예를 들어, LED의 경우 1.2 볼트 이상, 휴대전화의 경우 3.6 볼트 이상)을 제공하기 위해서는 수 개의 단위전지를 적층하여 사용하여야 하는데, 이러한 적층형 연료전지의 경우 단위전지 각각의 내부 저항이 합하여져서 매우 큰 전기적 손실을 일으키고 전기에너지가 내부에서 끊임없이 소비된다는 결점을 가진다.Fuel cells with such a large internal resistance begin to draw out the necessary electrical energy to the outside and the voltage drops rapidly. In addition, since the voltage that can be generated in a solid polymer electrolyte membrane fuel cell including a direct methanol fuel cell is very small, 0.6 to 0.9 volts, the voltage that can be put to practical use (for example, 1.2 volts or more for LEDs, In order to provide more than 3.6 volts), several unit cells should be stacked and used. In the case of such a stacked fuel cell, the internal resistance of each unit cell is combined to cause a very large electrical loss, and electrical energy is constantly consumed internally. Has
또한, 얇은 유기막으로서 기계적 강도가 비교적 낮은 고체 고분자 전해질막의 경우, 높은 기계적 조임 압력에 의해 막의 약한 부분에서 비가역적인 손상이 일어나 연료전지의 성능을 저하시키기 쉬우므로 조임 압력의 조절이 요구된다. 그러나, 상기한 적층형 연료전지에 있어서, 단위전지 하나하나에 대해서 연결시키는 조임 압력을 각각 조절하여 제어하는 것은 매우 곤란한 실정이다.In addition, in the case of a solid polymer electrolyte membrane having a relatively low mechanical strength as a thin organic membrane, a high mechanical tightening pressure may cause irreversible damage to a weak portion of the membrane, thereby degrading the performance of the fuel cell. However, in the above-described stacked fuel cell, it is very difficult to control and control the tightening pressures to be connected to each unit cell.
이에 본 발명자들은 예의 연구한 결과, 유기 고분자, 물 및 도전성 분말을 포함하는 도전성 하이드로겔을 고체 고분자 전해질막과 전극판 사이에 위치시킴으로써 상기한 문제점들을 해결할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by placing a conductive hydrogel including an organic polymer, water, and a conductive powder between a solid polymer electrolyte membrane and an electrode plate, thereby completing the present invention. .
따라서, 본 발명의 목적은 고체 고분자 전해질막과 세퍼레이터 간의 전기적 접촉저항을 감소시키고 조립시 전해질막에 가해지는 조임 압력을 완화시켜 줄 수 있는, 고체 고분자 전해질막 연료전지용 도전성 하이드로겔을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a conductive hydrogel for a solid polymer electrolyte membrane fuel cell, which can reduce the electrical contact resistance between the solid polymer electrolyte membrane and the separator and relieve the tightening pressure applied to the electrolyte membrane during assembly.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 유기 고분자와 물로 이루어진 겔 및 이 겔 중에 분산된 도전성 분말을 포함하는, 고체 고분자 전해질막 연료전지용 도전성 하이드로겔(hydrogel)을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a conductive hydrogel for a solid polymer electrolyte membrane fuel cell, comprising a gel made of an organic polymer and water, and a conductive powder dispersed in the gel.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따른 도전성 하이드로겔은 유기 고분자와 물을 균일하게 혼합하여 친수성 겔을 만든 후 이 겔 중에 도전성 분말을 균일하게 분산시켜 페이스트화함으로써 제조할 수 있으며, 바람직하게는 얻어진 페이스트에 대해 추가로 동결건조 및 동결해동을 2회 이상 반복하여 보다 강인한 도전성 하이드로겔을 제조할 수 있다. 상기 동결건조 및 동결해동은 15 내지 -20℃ 범위에서 수행할 수 있으며, 그 이전보다 10배 이상 강인한 겔의 형성을 가능하게 한다.The conductive hydrogel according to the present invention can be prepared by uniformly mixing the organic polymer and water to form a hydrophilic gel, and then uniformly dispersing the conductive powder in the gel and pasting the paste, and preferably further freezing the obtained paste. Drying and freeze thawing may be repeated two or more times to prepare a more robust conductive hydrogel. The lyophilization and freeze thawing can be performed in the range of 15 to -20 ° C., allowing the formation of a gel ten times more robust than before.
이때, 하이드로겔을 형성하는 유기 고분자 및 물은 0.5∼50 : 99.5∼50의 중량비로 사용할 수 있으며, 형성된 하이드로겔 팽윤체에 대해서 도전성 분말을 1∼10배의 부피비로 사용할 수 있다. 고분자와 물의 중량비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 강인한 하이드로겔을 형성하기 어려우며, 도전성 분말의 부피비가 하이드로겔의 1배보다 낮은 경우에는 우수한 도전성을 얻을 수 없고, 10배보다 높은 경우에는 강인한 하이드로겔을 형성할 수 없다.In this case, the organic polymer and water forming the hydrogel may be used in a weight ratio of 0.5 to 50: 99.5 to 50, and the conductive powder may be used in a volume ratio of 1 to 10 times with respect to the formed hydrogel swelling body. When the weight ratio of the polymer and water is out of the above range, it is difficult to form a robust hydrogel, and when the volume ratio of the conductive powder is lower than 1 times of the hydrogel, excellent conductivity cannot be obtained. It cannot be formed.
본 발명에 따른 유기 고분자로는 물과 강하게 결합할 수 있는 고분자로서 일반적으로 사용되는 것이면 어느 것이나 사용가능하며, 예를 들어 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산염, 폴리비닐알콜과 폴리아크릴산염의 공중합체, 폴리술폰산염, 전분 그라프트 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 분자량이 10,000 이상이고 가수분해도가 98.0 몰% 이상인 폴리비닐알콜을 사용할 수 있다. 시판되는 폴리비닐알콜 제품으로서 일본합성화학공업(日本合成化學工業)의 고세놀(Gohsenol) NH-26, NH-20, AH-26 및 AH-22 등을 구입하여 사용할 수 있다.The organic polymer according to the present invention can be used as long as it is generally used as a polymer that can be strongly bound to water, for example, polyvinyl alcohol, polyacrylate, copolymer of polyvinyl alcohol and polyacrylate, Polysulfonic acid salts, starch grafts and the like can be used. Preferably, polyvinyl alcohols having a molecular weight of 10,000 or more and a degree of hydrolysis of 98.0 mol% or more can be used. As a commercially available polyvinyl alcohol product, Gohsenol NH-26, NH-20, AH-26, AH-22, etc. of Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd. can be purchased and used.
본 발명에 사용되는 유기 고분자는 자체 중량의 10배에서 100배 정도까지의 물을 흡수하여 충분히 단단한 하이드로겔을 형성할 수 있는데, 고분자와 혼합되는 물의 적정량은 겔 속에 혼합되어지는 도전성 분말의 종류와 양, 성질에 따라 상기한 범위 내에서 결정된다.The organic polymer used in the present invention may form a sufficiently hard hydrogel by absorbing water up to 10 to 100 times its own weight, and an appropriate amount of water mixed with the polymer may be used for the type of conductive powder to be mixed in the gel. Depending on the amount and property, it is determined within the above range.
본 발명에 사용되는 도전성 분말의 구체적인 예로는 도전성 탄소 분말, 그라파이트(graphite) 분말, 및 구형, 박편(flake)형, 부정형의 은, 금, Ni, Cu, Pt, Pd와 같은 금속 분말 등을 들 수 있다.Specific examples of the conductive powders used in the present invention include conductive carbon powders, graphite powders, and metal powders such as spherical, flake, and amorphous silver, gold, Ni, Cu, Pt, and Pd. Can be.
이와 같이 제조된 본 발명의 도전성 하이드로겔을 고체 고분자 전해질막과 세퍼레이터 사이에 도포 또는 삽입한 후 기존보다 낮은 온도 및 압력 조건하에서 가압성형하여 본 발명에 따른 고체 고분자 전해질막 연료전지를 제조할 수 있다. 상기 가압성형시의 온도 및 압력은 각각 50 내지 100℃ 및 0.2 내지 0.8kg/cm2의 범위일 수 있다.After applying or inserting the conductive hydrogel of the present invention thus prepared between the solid polymer electrolyte membrane and the separator and press-molding under a lower temperature and pressure than before, the solid polymer electrolyte membrane fuel cell according to the present invention may be manufactured. . The temperature and pressure at the time of pressing may be in the range of 50 to 100 ° C. and 0.2 to 0.8 kg / cm 2 , respectively.
본 발명의 도전성 하이드로겔은 점착성이 없는 부정형 물질로서 복잡한 형상의 표면에 자유롭게 침투, 밀착되는 특성을 가져, 고체 고분자 전해질막 및 세퍼레이터와 양호한 접촉을 유지하여 성질이 다른 두 재료 간에 안정된 전기적 통로를 확보한다. 또한, 본 발명의 도전성 하이드로겔은 가교된 유기 고분자가 물 분자를 3차원 망목구조 안에 강하게 붙잡고 있어서(강한 네트워크 형성) 유동성이 적고, 하이드로겔 속의 물분자는 물 및 약 3%의 메탄올 수용액 분위기 하에서도 잘 용출되지 않고 강인한 겔상을 유지하는 특성을 가진다. 특히, 동결건조 및 동결해동처리된 겔은 장시간 물 및 약 3%의 메탄올 수용액에 침적하여도 중량 및 강성의 변화가 거의 없다.The conductive hydrogel of the present invention is a non-sticky amorphous material, which freely penetrates and adheres to complex surfaces, and maintains good contact with the solid polymer electrolyte membrane and the separator to secure a stable electrical passage between two materials having different properties. do. In addition, the conductive hydrogel of the present invention has little fluidity because the crosslinked organic polymer strongly holds the water molecules in the three-dimensional network structure (strong network formation), and the water molecules in the hydrogel are in water and about 3% methanol aqueous solution atmosphere. It does not elute well but has the property of maintaining a strong gel state. In particular, the freeze-dried and freeze-thawed gels show little change in weight and stiffness even after being immersed in water and about 3% aqueous methanol solution for a long time.
고체 고분자 전해질막 연료전지에 있어서, 수소 연료형의 경우 100℃ 전후의 온도에서 급습기(humidifier)로부터 공급되는 수증기에 항상 노출되어 있고, 메탄올 연료형의 경우 약 3%의 메탄올 수용액이 항상 흐르고 있다는 점을 감안할 때, 본 발명의 하이드로겔이 가지는 강한 겔 유지능은 매우 중요하다.In the solid polymer electrolyte membrane fuel cell, the hydrogen fuel type is always exposed to water vapor supplied from a humidifier at a temperature of about 100 ° C, and in the methanol fuel type, about 3% of aqueous methanol solution always flows. In view of the above, the strong gel holding ability of the hydrogel of the present invention is very important.
본 발명의 하이드로겔이 가지는 상기한 바와 같은 물성들은, 종래에 사용되던 임상의료 분야의 도전성 하이드로겔 필름이나 전자산업 분야의 도전성 페이스트 내지는 도전성 도료가 가지는 물성과는 확실히 차별화된다. 구체적으로, 임상의료 분야의 도전성 하이드로겔 필름(예: 일본 적수화성품(積水化成品) 주식회사의 테크노겔(Technogel))은 광경화성 아크릴 또는 메타크릴 에스테르를 원료로 하여 광경화시켜 성형된 고체 필름으로서 신체 표면 각 부분의 전위를 측정할 때 피부에 직접 밀착되어 감지된 전기에너지를 전극 본체에 전달하는데, 피부에의 안정된 부착을 위해 강한 점착력을 갖는다. 또한, 전자산업 분야의 도전성 페이스트 또는 도전성 도료는 도전성 탄소 또는 금속 분말을 기질로 하고 점성이 있는 친유성 물질을 매트릭스(matrix)로 하는 친유성 물질로서 물과의 친화성이 낮아, 고체 고분자 전해질막 연료전지에의 적용이 불가능하다.The above-described physical properties of the hydrogel of the present invention are clearly different from those of the conductive hydrogel film of the clinical medical field and the conductive paste or the conductive paint of the electronic industry. Specifically, conductive hydrogel films in the field of clinical medicine (e.g., Technogel of Japan Hydration Products Co., Ltd.) are solid films formed by photocuring with photocurable acrylic or methacryl esters as raw materials. As a result, when measuring the potential of each part of the body surface, it is in direct contact with the skin and transmits the detected electric energy to the electrode body, and has a strong adhesive force for stable attachment to the skin. In addition, the conductive paste or the conductive paint in the electronics industry is a lipophilic substance using conductive carbon or metal powder as a substrate and a viscous lipophilic substance as a matrix, and has a low affinity with water. Application to fuel cells is not possible.
이와 같이, 본 발명의 고분자 하이드로겔은 고체 고분자 전해질막과 세퍼레이터 간의 전기적 접촉저항을 감소시키고 조립시 전해질막에 가해지는 조임 압력을 완화시켜 주므로, 고체 고분자 전해질막 연료전지에 사용되어 안정된 출력전압을 유도할 수 있다.As such, the polymer hydrogel of the present invention reduces the electrical contact resistance between the solid polymer electrolyte membrane and the separator and relieves the tightening pressure applied to the electrolyte membrane during assembly, and thus is used in a solid polymer electrolyte membrane fuel cell to provide a stable output voltage. Can be induced.
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following Examples and Comparative Examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
유기 고분자로서의 고세놀(Gohsenol) NH-26(일본합성화학공업사제) 0.5g을 물 10.0g에 첨가하고 교반시켜 하이드로겔을 형성하였다. 여기에 도전성 분말로서의 DSP-43(대주정밀화학주식회사제, D50이 3.0㎛인 구형의 은 분말) 25.0g 및 DSF-38(대주정밀화학주식회사제, D50이 5.0㎛인 박판형의 은 분말) 25.0g을 첨가한 후(겔:은 분말의 부피비는 1:3) 균질혼합기를 이용하여 균일하게 분산시킨 다음 15 내지 -20℃에서 동결건조와 동결해동을 3회 실시하여, 도전성 하이드로겔을 제조하였다.0.5 g of Gosenol NH-26 (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) as an organic polymer was added to 10.0 g of water and stirred to form a hydrogel. 25.0 g of DSP-43 (manufactured by Daeju Fine Chemicals Co., Ltd., spherical silver powder having a D 50 of 3.0 μm) and DSF-38 (manufactured by Daeju Fine Chemicals Co., Ltd., a thin silver powder having a D 50 of 5.0 μm) After adding 25.0g (volume ratio of gel: silver powder is 1: 3), it was uniformly dispersed using a homogeneous mixer, and then lyophilized and freeze-thawed three times at 15 to -20 ° C to prepare a conductive hydrogel. It was.
제조된 도전성 하이드로겔 2.5g을, 고체 고분자 전해질막으로서 촉매층을 갖는 나피온(Nafion) 막(듀퐁(Dupont)사제)과 카본 세페레이터 사이에 삽입하고, 50℃에서 10분간 0.5kg/cm2의 압력으로 가압성형하여, 도전성 하이드로겔층을 갖는 전해질막 조립체를 제작하였다.2.5 g of the prepared conductive hydrogel was inserted between a Nafion membrane (manufactured by Dupont) and a carbon separator having a catalyst layer as a solid polymer electrolyte membrane and 0.5 kg / cm 2 at 50 ° C. for 10 minutes. Press-molding by pressure produced an electrolyte membrane assembly having a conductive hydrogel layer.
실시예 2Example 2
유기 고분자로서의 고세놀(Gohsenol) AH-26(일본합성화학공업사제) 2.0g을 물 10.0g에 첨가하고 교반시켜 하이드로겔을 형성하였다. 여기에 도전성 분말로서의 DSP-43(대주정밀화학주식회사제, D50이 3.0㎛인 구형의 은 분말) 50.0g을 첨가한 후(겔:은 분말의 부피비는 1:2) 균질혼합기를 이용하여 균일하게 분산시킨 다음 15 내지 -10℃에서 동결건조와 동결해동을 5회 실시하여, 도전성 하이드로겔을 제조하였다.2.0 g of Gosenol AH-26 (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) as an organic polymer was added to 10.0 g of water and stirred to form a hydrogel. After adding 50.0 g of DSP-43 (Daeju Fine Chemical Co., Ltd., a spherical silver powder having a D 50 of 3.0 µm) as a conductive powder (volume ratio of gel: silver powder is 1: 2), a homogeneous mixer is used. After the dispersion, the freeze-drying and freeze thawing were performed five times at 15 to -10 ° C to prepare a conductive hydrogel.
제조된 도전성 하이드로겔을 이용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전해질막 조립체를 제작하였다.An electrolyte membrane assembly was manufactured in the same manner as in Example 1 using the prepared conductive hydrogel.
비교예Comparative example
고체 고분자 전해질막으로서 촉매층을 갖는 나피온 막 양쪽에 카본 세퍼레이터를 위치시키고, 100℃에서 10분간 1.0kg/cm2의 압력으로 가압성형하여, 도전성 하이드로겔을 포함하지 않는 종래의 전해질막 조립체를 제작하였다.Carbon separators were placed on both sides of the Nafion membrane having a catalyst layer as a solid polymer electrolyte membrane and press-molded at 1.0 kg / cm 2 for 10 minutes at 100 ° C. to fabricate a conventional electrolyte membrane assembly containing no conductive hydrogel. It was.
시험예 : 연료전지 성능시험Test Example: Fuel Cell Performance Test
상기 실시예 1, 2 및 비교예에서 얻어진 전해질막 조립체를 연료전지 성능시험장치(시리즈(Series) 890B(Scribner Associates Inc.))에 장착하고, 90℃ 조건하에서 0.5M 메탄올 수용액을 음극 쪽에, 공기를 양극 쪽에 50ml/분의 속도로 공급하여, 연료전지 성능을 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.The electrolyte membrane assemblies obtained in Examples 1, 2 and Comparative Example were mounted in a fuel cell performance test apparatus (Series 890B (Scribner Associates Inc.)), and 0.5M aqueous methanol solution was applied to the cathode under 90 ° C. Was fed to the anode at a rate of 50 ml / min to measure the fuel cell performance, and the results are shown in FIG. 2.
도 2로부터, 본 발명에 따른 도전성 하이드로겔을 사용한 경우(실시예 1 및 2)가 사용하지 않은 경우(비교예)보다 연료전지 성능이 월등히 우수함을 확인할 수 있다.From FIG. 2, it can be seen that the performance of the fuel cell is much better than the case of using the conductive hydrogel according to the present invention (Examples 1 and 2) (comparative example).
본 발명의 고분자 하이드로겔은 고체 고분자 전해질막과 세퍼레이터 간의 전기적 접촉저항을 감소시키고 조립시 전해질막에 가해지는 조임 압력을 완화시켜 주므로, 고체 고분자 전해질막 연료전지에 사용되어 안정된 출력전압을 유도할 수 있다.Since the polymer hydrogel of the present invention reduces the electrical contact resistance between the solid polymer electrolyte membrane and the separator and alleviates the tightening pressure applied to the electrolyte membrane during assembly, it can be used in a solid polymer electrolyte membrane fuel cell to induce a stable output voltage. have.
도 1은 통상적인 직접 메탄올 연료전지의 모식도를 나타내고,1 shows a schematic diagram of a conventional direct methanol fuel cell,
도 2는 실시예 1, 2 및 비교예에서 제작된 전해질막 조립체의 연료전지 성능시험 결과 그래프이다.Figure 2 is a graph of the fuel cell performance test results of the electrolyte membrane assembly prepared in Examples 1, 2 and Comparative Examples.
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