KR100709190B1 - 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지시스템 - Google Patents

연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 이 막-전극 어셈블리는 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하며, 제1 양이온 교환 수지 및 제1 무기 첨가물을 포함하는 고분자 전해질 막을 포함하고, 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 및, 고분자 전해질 막은 제2 양이온 교환 수지 및 제2 무기 첨가물을 포함하는 바인더로 접착되어 있는 것이다.
본 발명은 막-전극 어셈블리 제조시 양이온 교환 수지와 무기 첨가물을 포함하는 바인더를 사용하여 연료의 투과도를 저하시키면서, 견고하게 접착된 막-전극 어셈블리를 얻을 수 있다. 따라서, 연료 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
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Description

연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템{MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY FOR FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM}
도 1은 본 발명의 연료 전지 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
[산업상 이용 분야]
본 발명은 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보다 견고하게 결합되어 있고 연료의 크로스오버를 낮출 수 있는 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
[종래 기술]
연료 전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연기체와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 이러한 연료 전지는 화석 에너지를 대체할 수 있는 청정 에너지원으로서, 단위 전지의 적층에 의한 스택 구성으로 다양한 범위의 출력을 낼 수 있는 장점을 갖고 있으며, 소형 리튬 전지에 비하여 4-10배의 에너지 밀 도를 나타내기 때문에 소형 및 이동용 휴대전원으로 주목받고 있다.
연료 전지의 대표적인 예로는 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Cell), 직접 산화형 연료 전지(Direct Oxidation Fuel Cell)를 들 수 있다. 상기 직접 산화형 연료 전지에서 연료로 메탄올을 사용하는 경우는 직접 메탄올 연료 전지(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell)라한다.
상기 고분자 전해질형 연료 전지는 에너지 밀도가 크고, 출력이 높다는 장점을 가지고 있으나, 수소 가스의 취급에 주의를 요하고 연료가스인 수소를 생산하기 위하여 메탄이나 메탄올 및 천연 가스 등을 개질하기 위한 연료 개질 장치 등의 부대 설비를 필요로 하는 문제점이 있다.
이에 반해 직접 산화형 연료 전지는 고분자 전해질형 연료 전지에 비해 에너지 밀도는 낮으나 연료의 취급이 용이하고 운전 온도가 낮아, 상온에서 운전이 가능하며, 특히 연료 개질 장치를 필요하지 않는다는 장점이 있다.
이러한 연료 전지 시스템에 있어서, 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)와 세퍼레이터(Separator)(또는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)라고도 함)로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수 십개로 적층된 구조를 가진다. 상기 막-전극 어셈블리는 수소 이온 전도성 고분자를 포함하는 고분자 전해질 막을 사이에 두고 애노드 전극(일명, "연료극" 또는 "산화 전극"이라 한다)과 캐소드 전극(일명 "공기극" 또는 "환원 전극"이라고 한다)이 위치하는 구조를 가진다.
연료 전지에서 전기를 발생시키는 원리는 연료가 연료극인 애노드 전극으로 공급되어 애노드 전극의 촉매에 흡착되고, 산화 반응에 의하여 연료가 이온화되고또한 전자가 발생하며, 이때 발생된 전자는 외부 회로에 따라 산화극인 캐소드 전극에 도달하며, 수소 이온은 고분자 전해질 막을 통과하여 캐소드 전극으로 전달된다. 캐소드 전극으로 산화제가 공급되고, 이 산화제, 수소 이온 및 전자가 캐소드 전극의 촉매 상에서 반응하여 물을 생성하면서 전기를 발생시키게 된다.
본 발명의 목적은 막 전체적으로 균일한 물성을 갖는 고분자 전해질 막을 포함하는 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 막-전극 어셈블리를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 위치하며, 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물을 포함하는 고분자 전해질 막을 포함하며, 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극과 상기 고분자 전해질 막은 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물을 포함하는 바인더로 접착되어 있는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 막-전극 어셈블리 및 세퍼레이터를 포함하며, 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 생성시키는 적어도 하나의 전기 발생부, 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급부 및 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
연료 전지의 막-전극 어셈블리는 애노드 전극과 캐소드 전극을 포함하며, 이 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막을 포함한다.
본 발명에서는 상기 애노드 전극과 고분자 전해질 막 사이에, 또한 상기 캐소드 전극과 고분자 전해질 막 사이에의 접착을 위하여 바인더를 사용한다. 즉, 상기 애노드 전극과 고분자 전해질 막 사이, 또한 상기 캐소드 전극과 고분자 전해질 막 사이에는 본 발명의 바인더 층이 존재한다.
상기 바인더는 양이온 교환 수지와 무기 첨가물을 포함하는 것이 바람직하며, 이는 고분자 전해질 막에 사용되는 양이온 교환 수지와 무기 첨가물과 동일한 것이 더욱 바림직하다. 상기 바인더는 전극과 고분자 전해질 막 사이의 접합, 즉 접착력을 향상시킬 수 있어, 연료 전지를 오랜 시간 사용할 수 있고, 또한 연료, 특히 탄화수소 연료가 애노드 전극으로부터 캐소드 전극으로 이동하는 크로스 오버 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한 고분자 전해질 막에 연료, 특히 탄화수소 연료의 크로스 오버 문제를 효과적으로 방지하고 고분자 전해질 막의 기계적인 강도를 향상시킬 수 있도록 하기 위하여 무기 첨가물을 더욱 첨가하는 경우 본 발명의 바인더 조성물을 사용하는 효과가 극대화될 수 있다. 즉, 고분자 전해질 막에 사용되는 물질과 전해질 막과 전극을 접착시키기 위해 사용되는 바인더가 동일함에 따라, 무기 첨가물을 더욱 첨가한 고분자 전해질 막을 사용하는 경우에도 고분자 전해질 막과 바인더가 조성이 같아 혼화성이 떨어지지 않고 접착력을 향상시킬 수 있다.
따라서, 무기 첨가물이 첨가된 고분자 전해질 막을 보다 효과적으로 사용할 수 있으므로, 고분자 전해질 막 자체로도 연료 투과도를 저하시키고 또한 전해질 막과 전극을 접착시키는 바인더 조성물로도 연료 투과도를 저하시킬 수 있어, 연료의 크로스 오버 문제를 매우 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 양이온 교환 수지와 무기 첨가물의 혼합 비율은 98 내지 90 : 2 내지 10 중량%가 바람직하다. 무기 첨가물을 2 중량% 미만으로 사용하는 경우에는 연료 투과도 저하 효과가 없으며, 또한 10 중량%를 초과하는 경우에는 양이온 교환 수지와의 분산이 어려워지고 또한 전극에서 연료의 흐름을 오히려 저해할 우려가 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 바인더를 구성하는 성분 중 양이온 교환 수지로는 수소 이온 전도성을 갖는 양이온 고분자 수지는 어떠한 것도 사용할 수 있다. 그 대표적인 예로는 측쇄에 설폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 양이온 교환기를 갖고 있는 고분자 수지를 들 수 있다.
상기 고분자 수지의 대표적인 예로는 플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 또는 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테 르의 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤, 폴리(2,2'-m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸(poly(2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole) 또는 폴리(2,5-벤즈이미다졸) 중에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
상기 무기 첨가물은 기계적 강도의 증가와 메탄올과 같은 탄화수소 연료의 크로스오버를 감소시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로는 실리카(퓸드 실리카(fumed silica)를 들 수 있으며, 상품명으로 Aerosil, Cab-O-sil 등이 있음), 알루미나, 마이카, 제올라이트(상품명으로 SAPO-5, XSM-5, AIPO-5, VPI-5, MCM-41 등이 있음), 바륨티타네이트, 세라믹, 무기 실리케이트, 지르코늄 하이드로겐 포스페이트, α-Zr(Oa1PCHa2OH)a(Ob1PCb2Hb4SOb5H)b·nH2O(여기에서, a1, a2, a, b1, b2, b4, b5 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수이고, n은 0 내지 50의 정수임), ν-Zr(POa1)(Ha2POa3)a(HOb1PCb2Hb3SOb4H)b·nH2O(여기에서, a1, a2, a3, a, b1, b2, b3, b4 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수이고, n은 0 내지 50의 정수임), Zr(Oa1PCa2Ha3)aYb(여기에서, a1, a2, a3, a 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수임), Zr(Oa1PCHa2OH)aYb·nH2O(여기에서, a1, a2, a 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수이고, n은 0 내지 50의 정수임), α-Zr(Oa1PCa2Ha3SOa4H)a·nH2O(여기에서, a1, a2, a3, a4 및 a는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수이고, n은 0 내지 50의 정수임), α-Zr(Oa1POH)·H2O(여기에서, a1은 0 내지 14의 정수임), (P2O5)a(ZrO2)b(여기에서, a 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수임) 유리(glass) 및 P2O5-ZrO2-SiO2 유리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 하나 이상의 혼합물이 바람직하며, 무기 실리케이트를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 무기 실리케이트는 클레이, 즉 일반적으로 대부분 층상 실리케이트(layered silicate)로서 기본 구조는 실리카 사면체(silica tetrahedron) 시트와 알루미나 팔면체(alumina octahedron) 시트의 조합으로 이루어져 있으며, 이들 두 시트가 수산화기 축합 반응을 거쳐 층상 구조를 이루게된다.
상기 무기 실리케이트는 내부의 음전하량의 정도에 따라 피로필라이트-탈크(pyrophylite-talc), 몬트모릴로나이트(montmorilonite:MMT), 플루오르헥토라이트(fluorohectorite), 카올리나이트 (kaolinte) 버미큘리트(vermiculite), 일라이트(illite), 마이카(mica), 또는 브리틀 마이카(brittle mica)로 분류될 수 있고, 이들은 본 발명에서 사용할 수 있다. 특히 본 발명에서는 몬트모릴로나이트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 몬트모릴로나이트는 알루미나 팔면체 시트에서 Al3+ 이온 대신에 Mg2+, Fe2+, Fe3+ 이온이, 실리케이트 사면체 시트에 Si4+ 이온 대신에 Al3+ 이온이 치환된 구조로서, 전체적으로 음전하량을 띠게 된다. 또한 전체적으로 전하의 평형을 맞추기 위하여 몬트모릴로나이트 층 사이에 교환 가능한 양이온과 물분자를 함유하고 있다.
상기 무기 실리케이트는 단축과 장축의 비(종횡비, aspect ratio)가 1/30 내 지 1/1000이 바람직하고, 1/100 내지 1/800이 더욱 바람직하고, 1/500 내지 1/800이 가장 바람직하다. 상기 실리케이트의 단축과 장축의 비가 1/30보다 커지는 경우, 박리된 실리케이트가 기체 및 액체의 확산 베리어로 작용하지 못하여 분리능이 현저하게 저하되어 바람직하지 않다. 또한 상기 무기 실리케이트의 단축과 장축의 비가 1/1000보다 작으면, 양이온 교환 수지 사슬의 침투에 의해 박리되기 어려워, 결과적으로 제조되는 고분자 전해질 막에서 양이온 교환 수지 내에 분산되기가 어려워 바람직하지 않다.
또한 상기 무기 실리케이트의 장축 길이는 0.05 내지 0.5㎛가 바람직하고, 0.05 내지 0.2㎛가 더욱 바람직하다. 상기 무기 실리케이트의 장축 길이가 0.05㎛ 보다 작을 경우에는 판상 구조가 형성되지 않아 탄화수소 연료 차단효과가 감소하며, 0.5㎛ 보다 클 경우에는 크기가 너무 커서 바람직하지 않다.
아울러, 상기 무기 실리케이트의 층상 구조가 박리되어 있을 경우, 실리케이트 층간 거리는 최소 3nm가 바람직하다. 무기 실리케이트 층간 거리는 고분자 사슬이 무기 실리케이트 판상에 침투되어, 층과 층 사이가 박리될 때를 말하며, 최소 3nm이고, 고분자 사슬이 점차 침투하여 층과 층 사이가 점점 벌어지면서 무기 실리케이트 층 등이 무정형(disordered)하게 분산되면, 층과 층 사이 거리라고 정의하기엔 적절하지 않으므로 그 사이 거리를 측정할 수 없다. 따라서, 층간 거리는 최소 3nm이면 되며, 최대값은 의미가 없다.
상기 무기 실리케이트는 유기화제로 처리하여 사용하는 것이 바람직하며, 이와 같이 유기화제로처리하는 경우, 강력한 반데르발스(Van der Waals) 인력으로 인 하여 고분자 수지에 박리 및 분산되기 어려운 판상 무기 실리케이트 층 구조 사이에 저분자량의 유기화제가 삽입되어, 고분자 수지 침투가 용이해져 박리, 분산이 용이해지므로 바람직하다.
상기 유기화제로는 탄소수 1 내지 20의 알킬아민, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌 디아민, 탄소수 1 내지 20의 4차 암모늄염, 아미노헥산 또는 질소 함유 헤테로 고리 화합물을 사용할 수 있다.
상기 알킬아민의 구체적인 예를 들면 염산 메틸아민(methylamine hydrochloride), 프로필 아민, 부틸 아민, 옥틸 아민, 데실 아민, 도데실 아민, 헥사데실 아민, 옥타데실 아민, N-메틸 옥타데실 아민 등이 있다.
상기 알킬렌 디아민의 예로써는 1,6-헥사메틸렌 디아민, 1,12-도데칸 디아민이 있다.
상기 4차 암모늄염으로는 디메틸 4차 암모늄, 벤질 4차 암모늄, 2-에틸헥실 4차 암모늄, 비스-2-하이드록시에틸 4차 암모늄, 메틸 4차 암모늄, 염화 테트라메틸암모늄, 브롬화 옥타데실 트리메틸 암모늄, 브롬화 도데실트리메틸 암모늄, 브롬화 디옥타데실디메틸 암모늄, 염화 비스(2-히드록시에틸) 메틸 옥타데실 암모늄 등 을 사용할 수 있다.
상기 아미노헥산으로는 6-아미노헥산, 12-아미노헥산 등을 사용할 수 있고, 상기 질소 함유 헤테로 고리 화합물로는염화 1-헥사데실피리듐 등을 사용할 수 있다.
또한, 무기 실리케이트를 상기 유기화제로 처리하여 사용할 수도 있지만, 이 미 유기화 처리된 무기 실리케이트를 직접 사용할 수도 있다. 이처럼 유기화 처리된 무기 실리케이트의 예로써는 Southern사의 상품명으로서 Cloisite6A, Cloisite10A, Cloisite15A, Cloisite20A, Cloisite25A, Cloisite30B 등이 있으며Cloisite10A를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 무기 첨가물로는 무기 첨가물을 고상 그대로 사용할 수도 있고, 별도의 유기 용매에 분산시켜 무기 첨가물 액을 제조하여 사용할 수도 있다. 본 명세서에서 무기 첨가물 액이란, 무기 첨가물과 유기 용매의 서스펜션(suspension) 상태, 분산 상태(dispersion) 상태 등 무기 첨가물이 액상의 유기 용매에 첨가되어 있기만 하면 그 상태에 한정되지 않음을 의미한다.
무기 첨가물을 액 상태로 사용하는 경우, 무기 첨가물을 유기 용매에 첨가하여 무기 첨가물 액을 제조한다. 이때 상기 유기 용매로는 1-프로판올, 2-프로판올 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 막-전극 어셈블리는 고분자 전해질 막 또는 전극에 바인더 조성물을 도포하여 제조한다.
상기 바인더 조성물은 양이온 교환 수지, 무기 첨가물 및 용매를 포함하며, 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물을 용매 중에서 혼합할 수도 있고, 양이온 교환 수지를 먼저 용매에 첨가하여 양이온 교환 수지 액을 제조한 후, 이 수지 액에 무기 첨가물을 첨가하여 제조할 수도 있다.
이때, 상기 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물의 혼합 비율은 98 내지 90 : 2 내지 10 중량%가 바람직하다. 무기 첨가물을 2 중량% 미만으로 사용하는 경우에는 연료 투과도 저하 효과가 없으며, 또한 10 중량%를 초과하는 경우에는 양이온 교환 수지와의 분산이 어려워지고 또한 전극에서 연료의 흐름을 오히려 저해할 우려가 있어 바람직하지 않다. 상기 용매는 바인더 조성물로 사용하기에 적절한 양으로만 사용하면 되므로 특별하게 한정할 필요는 없다.
상기 바인더 조성물의 사용량은 이 조성물에 포함되어 있는 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물의 혼합 중량이 전극에 도포되어 있는 촉매의 중량 대비 10 중량% 이상, 20 중량% 미만이 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물의 양이 10 중량% 미만이 되도록 소량사용하는 경우에는 고분자 전해질 막과 전극의 접합성을 높이는 효과가 미미하며, 20 중량% 이상일 경우에는 첨가한 무기 첨가물뿐만 아니라, 양이온 교환 수지도 전극 표면에서 일어나는 연료의 흐름을 저해할 수 있어 바람직하지 않다.
상기 용매로는 소수성 유기 용매를 사용하는 것이 좋으며, 알콜과 같은 친수성 유기 용매는 적절하지 않다. 이는 양이온 교환 수지는 친수성을 가지나, 무기 첨가물은 소수성을 가지므로, 유기 용매로 알콜과 같은 친수성 유기 용매를 사용하는 경우, 무기 실리케이트가 침전되어 바람직하지 않다. 상기 소수성 유기 용매로는 디메틸아세테이트, 디메틸아세트아마이드, 디메틸포름아마이드, N-메틸-2-피롤리디논 및 이들의 하나 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한 시판되는 양이온 교환 수지로 폴리(퍼플루오로설폰산)을 사용할 경우 일반적으로 물과 2-프로판올과 같은 혼합 용매 중에 용해된 상태이므로, 이를 사용할 경우, 상온에서 강제로 증발시킨 후, 디메틸아세테이트 등의 소수성 용매에 약 0.5 내지 30 중량%의 농도로 다시 용해시켜 양이온 교환 수지 용액을 제조할 수도 있다.
본 발명의 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 애노드 전극과 캐소드 전극을 포함하며, 상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막을 포함한다. 또한 상기 애노드 전극과 고분자 전해질 막 사이, 또한 상기 캐소드 전극과 고분자 전해질 막 사이에는 본 발명의 바인더 조성물로 형성된 바인더층이 존재한다.
상기 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극은 촉매층과 전극 기재를 포함한다. 상기 촉매층은 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 또는 백금-M 합금(M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이 금속) 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 이러한 금속 촉매는 금속 촉매 자체(black)로 사용할 수도 있고, 담체에 담지시켜 사용할 수도 있다. 이 담체로는 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 활성 탄소, 케첸 블랙, 흑연과 같은 탄소를 사용할 수도 있고, 또는 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아 등의 무기물 미립자를 사용할 수도 있으나, 일반적으로 탄소가 널리 사용되고 있다.
상기 전극 기재는 전극을 지지하는 역할을 하면서 촉매층으로 연료 및 산화제를 확산시켜 촉매층으로 연료 및 산화제가 쉽게 접근할 수 있는 역할을 한다. 상기 전극 기재로는 도전성 기재를 사용하며 그 대표적인 예로 탄소 페이퍼(carbon paper), 탄소 천(carbon cloth), 탄소 펠트(carbon felt) 또는 금속천((섬유 상태의 금속천으로구성된 다공성의 필름 또는 고분자 섬유로 형성된 천의 표면에 금속 필름이 형성된 것(metalized polymer fiber)을 말함)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 전극 기재는 불소 계열 수지로 발수 처리한 것을 사용하는 것이 연료 전지의 구동시 발생되는 물에 의하여 기체 확산 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다. 상기 불소 계열 수지로는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌(Fluorinated ethylene propylene), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene), 플루오로에틸렌 폴리머 등이 사용될 수 있다.
또한, 기체 확산 효과를 증진시키기위하여, 전극 기재 상에 미세 기공층(microporous layer)을 더욱 포함할 수도 있다. 이 미세 기공층은 일반적으로 입경이 작은 도전성 분말, 예를 들어 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소, 카본 파이버, 플러렌(fullerene) 또는 카본 나노 튜브를 포함할 수 있다. 상기 미세 기공층은 도전성 분말, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 조성물을 상기 기체 확산층에 코팅하여 제조된다. 상기 바인더 수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트 등이 바람직하게사용될 수 있고, 상기 용매로는 에탄올, 이소프로필알코올, n-프로필알코올, 부틸알코올 등과 같은 알코올, 물, 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈 등이 바람직하게사용될 수 있다. 코팅 공정은 조성물의 점성에 따라 스크린 프린팅법, 스프레이 코팅법 또는 닥터 블레이드를 이용한 코팅법 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고분자 전해질 막은 양이온 교환 수지를 포함하며, 무기 첨가물을 더욱 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물은 바인더 조성물에서 사용한 것과 동일한 것을 사용한다.
본 발명의 막-전극 어셈블리를 포함하는 본 발명의 연료 전지 시스템은 적어도 하나의 전기 발생부, 연료 공급부 및 산화제 공급부를 포함한다.
상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리와 세퍼레이터(바이폴라 플레이트라고도 함)을 포함한다. 상기 막-전극 어셈블리는 고분자 전해질 막과 이 고분자 전해질 막 양면에 존재하는 캐소드 및 애노드 전극을 포함한다. 상기 전기 발생부는 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응 반응을 통하여 전기를 발생시키는 역할을 한다.
상기 연료 공급부는 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 하며, 상기 산화제 공급부는 산소 또는 공기와 같은 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 한다.
본 발명에서 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 연료의 대표적인 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연 가스를 들 수 있다.
본 발명의 연료 전지 시스템의 개략적인 구조를 도 1에 나타내었으며, 이를 참조로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1에 나타낸 구조는 연료 및 산화 제를 별도로 전기 발생부로 공급하는 시스템을 나타내었으나, 본 발명의 연료 전지 시스템이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 산화제를 별도로 공급하지 않고 자연스럽게 공급되는 연료 전지 시스템 구조에 사용할 수도 있음은 당연한 일이다.
본 발명의 연료 전지 시스템(100)은 연료와 산화제의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부(19)를 갖는 스택(7)과, 상기한 연료를 공급하는 연료 공급부(1)와, 산화제를 전기 발생부(19)로 공급하는 산화제 공급부(5)를 포함하여 구성된다.
또한 상기 연료를 공급하는 연료 공급부(1)는 연료를 저장하는 연료 탱크(9)와, 연료 탱크(9)에 연결 설치되는 연료 펌프(11)를 구비한다. 상기한 연료 펌프(11)는 소정의 펌핑력에 의해 연료 탱크(9)에 저장된 연료를 배출시키는 기능을 하게 된다.
상기 스택(7)의 전기 발생부(19)로 산화제를 공급하는 산화제 공급부(5)는 소정의 펌핑력으로 산화제를 흡입하는 적어도 하나의 산화제 펌프(13)를 구비할 수 있다.
상기 전기 발생부(19)는 연료를 산화 반응시키고, 산화제를 환원 반응시키는막-전극 어셈블리(21)와 이 막-전극 어셈블리의 양측에 연료와 산화제를 공급하기 위한 세퍼레이터(바이폴라 플레이트)(23,25)로 구성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
상업적으로 시판되는 물과 2-프로판올에 용해되어 있는 퍼플루오로설포네이트 수지 용액(5 중량% Nafion/H2O/2-프로판올, Solution TechnologyInc., EW=1,100)을 상온에서 강제로 증발시킨 후, 디메틸 아세트아마이드에 5 중량%의 농도로 첨가하고 100℃에서 24시간 교반하며, 양이온 교환 수지를 용해시켜, 양이온 교환 수지 용액을 제조하였다.
상기 양이온 교환 수지 액에 유기화제로 처리된 몬트모릴로나이트(Southern Clay Product, Cloisite10A), 종횡비: 1/500(유기화제가 모두 침투된 상태에서(at fully intercalated state), 장축 길이: 약 0.3㎛)를 상기 양이온 교환 수지 95 중량% 및 무기 첨가물 5 중량%의 비율로 첨가한 후, 100℃에서 24시간 동안 자석 교반기로 혼합하며 초음파를 인가하여 상기 몬트모릴로나이트의 층간에 양이온 교환 수지 사슬이 침투되어 실리케이트가 박리된 수지 조성물을 제조하였다. 이때 몬트모릴로나이트 층간 박리 거리는 3nm 이상이였다.
상기 수지 조성물을 이용하여 통상의 방법으로 고분자 전해질 막을 제조하였다.
5중량% 나피온/H2O/2-프로판올 용액, 디프로필렌 글리콜 및 탈이온수를 Pt-Ru 블랙(black, 담체에 담지되지 않은 촉매를 말함, Johnson Matthey, HiSpec 6000)및 Pt 블랙(Johnson Matthey, HiSpec 1000) 입자와 각각 혼합하여 촉매 슬러리를 제조한 후 테플론 필름 상에 스크린 프린팅하여 건조하여 애노드 전극 촉매층 과 캐소드 전극 촉매층을 각각 제조하였다.
상기 고분자 전해질 막을 사이에 두고, 애노드 전극 촉매층과 캐소드 전극 촉매층을 위치시킨 후, 상기 수지 조성물을 바인더 조성물로 사용하여 접착시킨 뒤, 이 촉매층에 E-Tek사의 ELAT 전극 기재를 위치시켜 막-전극 어셈블리를 제조하였다. 상기 바인더 조성물의 사용량은 상기 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물의 혼합양이 상기 전극 촉매층의 촉매 중량에 대하여 10 중량%가 되도록 사용하였다. 제조된 막-전극 어셈블리에서 바인더 층에 포함된 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물의 비율은 95 : 5 중량%였다.
본 발명은 막-전극 어셈블리 제조시 양이온 교환 수지와 무기 첨가물을 포함하는 바인더를 사용하여 연료의 투과도를 저하시키면서, 견고하게 접착된 막-전극 어셈블리를 얻을 수 있다. 따라서, 연료 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극; 및
    상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하며, 양이온 교환 수지와 무기 첨가물을 포함하는 고분자 전해질 막
    을 포함하고,
    상기 애노드 전극과 캐소드 전극 및, 고분자 전해질 막은 양이온 교환 수지 및 무기 첨가물을 포함하는 바인더로 접착되어 있는 것인
    연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양이온 교환 수지는 측쇄에 설폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 양이온 교환기를 갖고 있는 고분자 수지인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 양이온 교환 수지는 플루오로계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 수소 이온 전도성 고분자인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 첨가물은 실리카, 알루미나, 마이카, 제올라이트, 바륨티타네이트, 세라믹, 무기 실리케이트, 지르코늄 하이드로겐 포스페이트, α-Zr(Oa1PCHa2OH)a(Ob1PCb2Hb4SOb5H)b·nH2O(여기에서, a1, a2, a, b1, b2, b4, b5 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수이고, n은 0 내지 50의 정수임), ν-Zr(POa1)(Ha2POa3)a(HOb1PCb2Hb3SOb4H)b·nH2O(여기에서, a1, a2, a3, a, b1, b2, b3, b4 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수이고, n은 0 내지 50의 정수임), Zr(Oa1PCa2Ha3)aYb(여기에서, a1, a2, a3, a 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수임), Zr(Oa1PCHa2OH)aYb·nH2O(여기에서, a1, a2, a 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수이고, n은 0 내지 50의 정수임), α-Zr(Oa1PCa2Ha3SOa4H)a·nH2O(여기에서, a1, a2, a3, a4 및 a는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수이고, n은 0 내지 50의 정수임), α-Zr(Oa1POH)·H2O(여기에서, a1은 0 내지 14의 정수임), (P2O5)a(ZrO2)b(여기에서, a 및 b는 동일하거나 서로 독립적으로 0 내지 14의 정수임) 유리(glass) 및 P2O5-ZrO2-SiO2 유리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 하나 이상의 혼합물인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 첨가물은 무기 실리케이트인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기 실리케이트는 피로필라이트-탈크(pyrophylite-talc), 몬트모릴로나이트(montmorilonite:MMT), 플루오르헥토라이트 (fluorohectorite), 카올리나이트 (kaolinte), 버미큘리트(vermiculite), 일라이트(illite), 마이카(mica) 및 브리틀 마이카(brittle mica)로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기 실리케이트는 1/30 내지 1/1000의 종횡비를 갖는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기 실리케이트는 0.05 내지 0.5㎛의 장축 길이를 갖는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기 실리케이트는 박리된 층상 구조를 갖는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기 실리케이트는 유기화제 처리된 무기 실리케이트인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유기화제는 탄소수 1 내지 20의 알킬아민, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌 디아민, 탄소수 1 내지 20의 4차 암모늄, 탄소수 1 내지 20의 알킬 암모늄염, 아미노헥산 및 질소 함유 헤테로 고리 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 막은 양이온 교환 수지를 포함하는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 막은 무기 첨가물을 더욱 포함하는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 막-전극 어셈블리 및 세퍼레이터를 포함하며, 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 생성시키는 적어도 하나의 전기 발생부;
    연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급부; 및
    산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부를 포함하는
    연료 전지 시스템.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10471381B2 (en) 2016-06-09 2019-11-12 Uop Llc High selectivity facilitated transport membranes and their use for olefin/paraffin separations
US10322382B2 (en) * 2016-06-30 2019-06-18 Uop Llc High performance facilitated transport membranes for olefin/paraffin separations
GB201614946D0 (en) 2016-09-02 2016-10-19 Flexitallic Ltd And Flexitallic Invest Inc Gasket sealing material
US10328386B2 (en) 2017-05-18 2019-06-25 Uop Llc Co-cast thin film composite flat sheet membranes for gas separations and olefin/paraffin separations
US10569233B2 (en) 2017-06-06 2020-02-25 Uop Llc High permeance and high selectivity facilitated transport membranes for olefin/paraffin separations
US10751670B2 (en) 2017-08-24 2020-08-25 Uop Llc High selectivity facilitated transport membrane comprising polyethersulfone/polyethylene oxide-polysilsesquioxane blend membrane for olefin/paraffin separations
US10427997B2 (en) 2017-12-27 2019-10-01 Uop Llc Modular membrane system and method for olefin separation
JP7037696B1 (ja) * 2020-09-29 2022-03-16 日本碍子株式会社 直接メタノール形燃料電池用電解質膜の製造方法及び直接メタノール形燃料電池システム
JP7041315B1 (ja) * 2020-10-23 2022-03-23 日本碍子株式会社 電気化学セル用電解質、及び電気化学セル
JP7041316B1 (ja) * 2020-10-23 2022-03-23 日本碍子株式会社 燃料電池用電解質膜、及び燃料電池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020096302A (ko) 2001-06-19 2002-12-31 송민규 연료전지용 복합 고분자 전해질 막, 이의 제조방법 및이를 포함하는 연료전지
KR20030010406A (ko) 2001-07-27 2003-02-05 주식회사 뉴턴에너지 다공성 격리막 및 이의 제조방법
KR20030024937A (ko) 2001-09-04 2003-03-28 한국과학기술연구원 분리능이 있는 수소 이온 교환 복합막, 복합 용액, 그제조방법 및 이를 포함하는 연료전지
JP2004079505A (ja) * 2002-08-13 2004-03-11 Hoku Scientific Inc 燃料電池用の複合電解質
KR20040051287A (ko) 2002-12-12 2004-06-18 삼성에스디아이 주식회사 나노복합전해질막 및 이를 채용한 연료전지

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100343209B1 (ko) * 2000-03-27 2002-07-10 윤종용 강화제가 부가된 복합 이온 전도성 고분자막 및 이를채용하고 있는 연료전지
KR100599774B1 (ko) * 2004-06-07 2006-07-13 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 막/전극 접합체, 이의 제조방법 및 이를포함하는 연료전지
US7972744B2 (en) * 2004-09-28 2011-07-05 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020096302A (ko) 2001-06-19 2002-12-31 송민규 연료전지용 복합 고분자 전해질 막, 이의 제조방법 및이를 포함하는 연료전지
KR20030010406A (ko) 2001-07-27 2003-02-05 주식회사 뉴턴에너지 다공성 격리막 및 이의 제조방법
KR20030024937A (ko) 2001-09-04 2003-03-28 한국과학기술연구원 분리능이 있는 수소 이온 교환 복합막, 복합 용액, 그제조방법 및 이를 포함하는 연료전지
JP2004079505A (ja) * 2002-08-13 2004-03-11 Hoku Scientific Inc 燃料電池用の複合電解質
KR20040051287A (ko) 2002-12-12 2004-06-18 삼성에스디아이 주식회사 나노복합전해질막 및 이를 채용한 연료전지

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