KR100730197B1 - 연료전지용 캐소드 전극 구조 - Google Patents

연료전지용 캐소드 전극 구조 Download PDF

Info

Publication number
KR100730197B1
KR100730197B1 KR1020060006585A KR20060006585A KR100730197B1 KR 100730197 B1 KR100730197 B1 KR 100730197B1 KR 1020060006585 A KR1020060006585 A KR 1020060006585A KR 20060006585 A KR20060006585 A KR 20060006585A KR 100730197 B1 KR100730197 B1 KR 100730197B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
catalyst layer
cathode electrode
hydrophilic
conductive material
Prior art date
Application number
KR1020060006585A
Other languages
English (en)
Inventor
이승재
김지래
이운회
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020060006585A priority Critical patent/KR100730197B1/ko
Priority to CN2006101055365A priority patent/CN101005136B/zh
Priority to JP2006155408A priority patent/JP4462502B2/ja
Priority to US11/445,309 priority patent/US8133633B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100730197B1 publication Critical patent/KR100730197B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D79/00—Methods, machines, or devices not covered elsewhere, for working metal by removal of material
    • B23D79/02—Machines or devices for scraping
    • B23D79/021—Machines or devices for scraping for removing welding, brazing or soldering burrs, e.g. flash, on pipes or rods
    • B23D79/023—Machines or devices for scraping for removing welding, brazing or soldering burrs, e.g. flash, on pipes or rods internally
    • 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
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • 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
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H01M4/861—Porous electrodes with a gradient in the porosity
    • 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
    • H01M4/8636—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells with a gradient in another property than porosity
    • H01M4/8642—Gradient in composition
    • 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
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8892—Impregnation or coating of the catalyst layer, e.g. by an ionomer
    • 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
    • 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
    • H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • 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
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • 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

Abstract

본 발명은 연료전지용 캐소드 전극 구조에 관하여 개시한다. 개시된 연료전지용 캐소드 전극구조는, 카본물질에 촉매물질과 친수성/이온전도성 물질이 혼합되어서 형성된 촉매층을 구비한다. 상기 친수성/이온전도성 물질은 상기 촉매층의 두께방향으로 상기 촉매층을 가로질러 전해질막과 확산층과 접촉되게 형성되어서 물 및 수소이온의 이동통로를 제공하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 캐소드 전극에 공기의 통로가 확보된다.

Description

연료전지용 캐소드 전극 구조{Structure of cathode electrode for fuel cell}
도 1은 직접액체 연료전지의 단위 셀의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 일반적인 연료전지와 본 발명에 따른 연료전지의 캐소드 전극 부분을 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 연료전지를 제조하는 과정을 설명하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 연료전지와 종래의 방법으로 제조된 연료전지의 1.7 A 정전류 테스트 결과를 플로팅한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지와 종래의 방법으로 제조된 연료전지의 I-V 특성 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
1: 전해질막 2: 애노드 전극
3: 캐소드 전극 4,5: 도전성 플레이트
31: 촉매층 32: 확산층
33: 전극 지지층 I: 이온전도성 물질
I': 친수성/이온전도성 물질 C: 탄소 담체
P: Pt 촉매
본 발명은 연료전지용 캐소드 전극 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐소드 전극에서 생성된 물이 산소 공급통로를 막는 것을 방지하는 구조를 가진 캐소드 전극 구조에 관한 것이다.
연료전지는 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 포함되어 있는 수소와 산소의 화학반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전시스템이다. 연료전지는 액체상태의 메탄올 연료가 공급되는 직접액체 연료전지(direct liquid feed fuel cell)와, 기체상태의 수소가 공급되는 프로톤 교환막 연료전지(proton exchange membrane fuel cell)로 구별될 수 있다.
직접액체 연료전지의 단위 셀은 도 1에 도시된 바와 같이, 애노드 전극(2)과 캐소드 전극(3) 사이에 전해질막(1)이 개재되어 멤브레인 전극 어셈블리(membrane electrode assembly: MEA) 구조를 형성한다. 각 애노드 전극(2)과 캐소드 전극(3)의 구조는 연료의 공급 및 확산을 위한 연료확산층(diffusion layer, 22, 32)과 연료의 산화/환원 반응이 일어나는 촉매층(21, 31), 그리고 전극 지지체(23, 33)를 구비한다. 전극지지체(23, 33) 상부에는 도전성 플레이트(4,5)가 설치되며, 도전성 플레이트(4,5)에는 유로(41,51)이 형성되어 있다.
직접액체 연료전지 중, 메탄올과 물을 혼합 연료로 사용하는 직접메탄올연료 전지 (Direct Methanol Fuel Cell, 이하 DMFC)의 전극반응은 연료가 산화되는 애노드 반응과 수소이온과 산소의 환원에 의한 캐소드 반응으로 구성되며 반응식은 다음과 같다.
CH3OH +H2O → CO2 +6H+ + 6e- (Anode reaction)
3/2O2 +6H+ + 6e- → 3H2O (Cathode reaction)
CH3OH + 3/2O2 → 2H2O + CO2 (Overall reaction)
산화반응(반응식 1)이 일어나는 애노드 전극(2)에서는, 메탄올과 물의 반응에 의하여 이산화탄소, 6개의 수소이온 및 전자가 생성이 되며, 생성된 수소이온은 수소이온교환막(1)을 거쳐 캐소드 전극(3)으로 전달된다. 환원반응(반응식 2)이 일어나는 캐소드 전극(3)에서는, 수소이온과 외부 회로를 통해 전달된 전자 그리고 산소 간의 반응에 의해 물이 생성된다. 따라서 DMFC 총괄반응(반응식 3)은 메탄올과 산소가 반응하여 물과 이산화탄소를 생성하는 반응이 된다.
도전성 플레이트(4)의 캐소드 전극(3)과 대면되는 면에는 유로(41)가 형성되어 있다. 캐소드 전극(3)의 촉매층에서 생성된 물은 상기 유로(41)로 공급되는 공기의 공급을 막을 수 있으며, 이는 연료전지의 안정된 전기 생성을 방해할 수 있 다.
본 발명의 목적은 상기한 종래기술의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 캐소드 전극의 촉매층에서 생성된 물이 상기 촉매층으로 공급되는 산소의 공급을 막는 것을 방지한 구조를 구비한 연료전지용 캐소드 전극 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 캐소드 전극을 구비한 연료전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 연료전지용 캐소드 전극 구조는;
전해질막과 접촉되며, 촉매층, 확산층, 전극지지체가 순차적으로 적층되는 캐소드 전극 구조에 있어서,
상기 촉매층은 카본물질에 촉매물질과 친수성/이온전도성 물질이 혼합되어서 형성되어 있으며, 상기 친수성/이온전도성 물질은 상기 촉매층의 두께방향으로 상기 촉매층을 가로질러 상기 전해질막과 상기 확산층과 접촉되게 형성되어서 물 및 수소이온의 이동통로를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 친수성/이온전도성 물질은 상기 촉매층의 면적의 10~50%를 차지한다.
상기 친수성/이온전도성 물질은 마스크를 이용하여 상기 촉매층에 스프레이 하여 형성될 수 있다.
상기 친수성/이온전도성 물질은 스트라이프 형상이며, 그 폭은 0.1~5 mm 이며, 상기 친수성 부재들 사이의 간격은 1~10 mm 인 것이 바람직하다.
상기 친수성/이온전도성 물질은, SnP2O7에 도핑된 포스페이트, NH4PO3/TiP2O7 복합체, 포스페이트 유도체 하이드로겔(Phosphate drived-Hydrogel), 포스포실리케이트 겔-폴리이미드 복합체(Phosphosilicate gel-polyimide composite), Zr 트리카르복시부틸-포스페이트(Zr tricarboxybutyl-phosphate)/폴리이미드 복합체(Polyimide composite), 포스포실리케이트 겔-폴리이미드 복합체(Phosphosilicate gel-polyimide composite), Cs5H3(SO4)4, H3PW12O40/폴리스티렌 술폰산(poly styrene sulfonic acids)(PSS), Nafion 중 선택된 적어도 어느 하나로 이루어진다.
또한, 상기 확산층에서 상기 촉매층과 접촉하는 표면에는 발수성 물질이 도포된 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 연료전지용 캐소드 전극 구조의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 일반적인 연료전지와 본 발명에 따른 연료전지의 캐소드 전극 부분을 설명하는 도면이다. 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 전해질막(1)의 일면에는 캐소드 전극(3)이 부착된다. 캐소드 전극(3)은 촉매층(31), 확산층(32) 및 전극지지체(33)로 구성되어 있다.
촉매층(31)은 대략 30 ㎛ 두께이며, 물이 생성되는 영역이다. 촉매층(31)은 수십 nm 크기의 탄소담체(C)와, 수 nm 크기의 촉매, 예컨대 Pt 촉매(P)와, 이온전도성 물질(I)로 이루어져 있다. 이 이온전도성 물질(I)은 물과 함께 수소이온을 이송하는 작용을 한다. 촉매층(31)의 상부에는 대략 50 ㎛ 두께의 확산층(32)과, 수백 mm 두께의 전극지지체(도 1의 33)가 형성된다.
전해질막(1)은 수소이온의 수송을 위해서 물이 필요하며, 캐소드 전극(3)에서 생성된 물 중 일부는 전해질막(1)으로 이송되고, 나머지는 확산층(32)으로 이동될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 이온전도성 물질(I)이 촉매층(31)에 불규칙적으로 분산되어서 형성된 경우에는 이온전도성 물질(I)이 공기의 흐름을 방해하며, 또한, 물의 이동 경로(화살표 표시)가 길어지면서 물의 배출이 느려진다. 따라서 촉매층(31)으로의 산소공급(공기공급)이 불안정해질 수 있다.
반면에 도 3을 참조하면, 촉매층(31)에 친수성인 이온전도성 물질(이하 친수성/이온전도성 물질로 표시함,I')이 최단거리로 형성되어서 촉매층(31)에서 생성된 물이 신속하게 전해질막(1) 또는 확산층(32)으로 이동된다. 촉매층(31)으로 공급되는 공기의 흐름이 막히지 않으며 따라서 연료전지의 성능의 안정성을 제공한다. 상기 친수성/이온전도성 물질(I')은 포스페이트계 화합물인 SnP2O7에 도핑된 포스페이트, NH4PO3/TiP2O7 복합체, 포스페이트 유도체 하이드로겔(Phosphate drived-Hydrogel), 포스포실리케이트 겔-폴리이미드 복합체(Phosphosilicate gel-polyimide composite), Zr 트리카르복시부틸-포스페이트(Zr tricarboxybutyl- phosphate)/폴리이미드 복합체(Polyimide composite), 포스포실리케이트 겔-폴리이미드 복합체(Phosphosilicate gel-polyimide composite)와, 고체 산(Solid acid)인 Cs5H3(SO4)4와, 헤테로산(Heteroacid)인 H3PW12O40/폴리스티렌 술폰산(poly styrene sulfonic acids)(PSS)과, Nafion 중 선택된 적어도 어느 하나로 이루어진다.
상기 친수성/이온전도성 물질(I')은 촉매층(31)에 침적되어서 형성되어서 물의 통로로 이용된다. 친수성/이온전도성 물질(I')은 촉매층(31)의 두께방향으로 촉매층(31)을 가로지르도록 형성되어서 상기 전해질막(1)과 상기 확산층(32)과 접촉된다. 촉매층(31)에서 친수성/이온전도성 물질(I')로 형성되지 않은 영역이 공기의 통로로 사용된다. 상기 친수성/이온전도성 물질(I')이 형성된 영역은 대략 10~50% 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 10~30 % 면적을 차지한다. 또한, 상기 친수성/이온전도성 물질(I')은 스트라이프 형상인 것이 바람직하며, 폭은 대략 0.1~5 mm 이며, 1~10 mm 간격으로 형성될 수 있다.
상기 확산층(32)은 상기 촉매층(31)과 접촉하는 표면에 발수성 물질, 예컨대 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroetylene: PTFE), 플루오르에틸렌프로필렌(Fluoroethylene prophylene: FEP) 가 도포될 수 있다. 이는 촉매층(31)에 생성된 물을 1차적으로 전해질막(1)으로 공급하기 위한 것이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 연료전지를 제조하는 과정을 설명하는 단면도이다. 도 4a를 참조하면, 카본 지지체(카본 페이퍼)(33)를 20 wt% PTFE 가 포함되도록 PTFE 용액에 디핑한다. 이어서, 카본지지체(33) 위에 50% PTFE 용액을 혼합한 카본 슬러리를 1.5mg/cm2 두께로 스프레이한 후, 350 ℃에서 30분간 열처리하여 카본확산층(32)을 형성한다.
도 4b를 참조하면, 촉매물질(6mg/cm2)을 친수성/이온전도성 물질(1.3mg/cm2)과 혼합하여 촉매 슬러리로 만든 후, 이 슬러리를 카본확산층(32) 위에 스프레이하여 촉매층(31)을 형성한다.
도 4c를 참조하면, 마스크(M)를 이용하여 촉매층(31)에 친수성/이온전도성 물질(I') 물질인 나피온 용액을 스트라이프 형상으로 스프레이한다. 친수성/이온전도성 물질(I')은 폭 0.5 mm, 3 mm 간격의 스트라이프 형상일 수 있으며, 1 mg/cm2 스프레이한다. 이 친수성/이온전도성 물질(I')은 촉매층(31)을 관통하도록 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 캐소드 전극(3)을 80 ℃에서 2시간 동안 열처리한다.
이어서, 상기 제조된 캐소드 전극(3)과 별도로 만들어진 애노드 전극을 전해질막(1)을 중앙에 놓고 열압착한다. 이때 조건은 125 ℃에서 2톤 압력으로 3분간 압착한다.
도 5는 본 발명에 따른 연료전지와 종래의 방법으로 제조된 연료전지의 1.7 A 정전류 테스트 결과를 플로팅한 그래프이다. 1 M 메탄올과 공기를 사용하였으며 화학양론비가 1.7 배 되도록 메탄올과 공기를 공급하였다. 50℃에서 전압을 측정하였으며, 단위셀의 면적은 10 cm2 이었다.
도 5를 참조하면, 종래의 연료전지(FC1)는 전압 변화폭이 30 mA/cm2 이었으나, 본 발명에 따른 연료전지(FC2)의 전압 변화폭은 3 mA/cm2 으로 안정되게 나타 났다. 이러한 전압의 안정은 본 발명의 친수성/이온전도성 물질(I')이 캐소드 전극(3)의 촉매층(31)에서 생성된 물의 소통을 원활히 하면서 촉매층(31)으로 공기의 공급을 원활히 하였기 때문으로 해석된다.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지와 종래의 방법으로 제조된 연료전지의 I-V 특성 그래프이다. 1 M 메탄올과 공기를 사용하였으며 화학양론비가 1.7 배 되도록 메탄올과 공기를 공급하였다. 50℃에서 전압을 측정하였으며, 단위셀의 면적은 10 cm2 이었다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 연료전지(FC2)가 종래의 연료전지(FC1) 보다 동일한 전압을 출력하는 데 있어서 전류밀도가 증가한다. 이는 촉매층(31)에서의 물의 제거가 원활히 이루어져 전기화학적 반응을 원활히 하기 때문이다.
본 발명에 따른 직접액체 연료전지의 작용을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
캐소드 전극(3)의 촉매층(31)에서 생성된 물은 친수성/이온전도성 물질(I')을 통해서 최단거리로 전해질막(1)에 공급되며, 여분의 물은 확산층(32) 및 전극지지층(33)을 거쳐서 외부로 배출된다. 따라서, 캐소드 전극(3)의 촉매층(31)은 친수성/이온전도성 물질(I')이 형성된 영역에서 물의 이동이 원활히 이루어지며, 친수성/이온전도성 물질(I')이 형성되지 않은 영역에서 공기의 흐름이 원활해진다. 이에 따라서 캐소드 반응이 원활해지며 이는 연료전지의 성능 향상과 안정성에 기여한다.
상기한 바와 같이, 본원 발명에 따른 직접액체 연료전지는 캐소드 전극의 촉매층에 친수성/이온전도성 물질이 형성되어서 촉매층에서 생성된 물을 전해질막 또는 확산층으로 신속히 이동시킴으로써 캐소드 전극으로 공급되는 공기의 흐름을 원활히 하며, 따라서 연료전지의 출력 전압이 안정적으로 유지된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 전해질막과 접촉되며, 촉매층, 확산층, 전극지지체가 순차적으로 적층되는 캐소드 전극 구조에 있어서,
    상기 촉매층은 카본물질에 촉매물질과 친수성/이온전도성 물질이 혼합되어서 형성되어 있으며, 상기 친수성/이온전도성 물질은 상기 촉매층의 두께방향으로 상기 촉매층을 가로질러 상기 전해질막과 상기 확산층과 접촉되게 형성되어서 물 및 수소이온의 이동통로를 제공하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 캐소드 전극 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성/이온전도성 물질은 상기 촉매층의 면적의 10~50%를 차지하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 캐소드 전극 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성/이온전도성 물질은 마스크를 이용하여 상기 촉매층에 스프레이 하여 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 캐소드 전극 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성/이온전도성 물질은 스트라이프 형상이며, 그 폭은 0.1~5 mm 이 며, 상기 친수성 부재들 사이의 간격은 1~10 mm 인 것을 특징으로 하는 연료전지용 캐소드 전극 구조.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 친수성/이온전도성 물질은,
    SnP2O7에 도핑된 포스페이트, NH4PO3/TiP2O7 복합체, 포스페이트 유도체 하이드로겔(Phosphate drived-Hydrogel), 포스포실리케이트 겔-폴리이미드 복합체(Phosphosilicate gel-polyimide composite), Zr 트리카르복시부틸-포스페이트(Zr tricarboxybutyl-phosphate)/폴리이미드 복합체(Polyimide composite), 포스포실리케이트 겔-폴리이미드 복합체(Phosphosilicate gel-polyimide composite), Cs5H3(SO4)4, H3PW12O40/폴리스티렌 술폰산(poly styrene sulfonic acids)(PSS), Nafion 중 선택된 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 캐소드 전극구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산층에서 상기 촉매층과 접촉하는 표면에는 발수성 물질이 도포된 것을 특징으로 하는 캐소드 전극 구조.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 따른 캐소드 전극을 구비하는 연료전지.
KR1020060006585A 2006-01-21 2006-01-21 연료전지용 캐소드 전극 구조 KR100730197B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060006585A KR100730197B1 (ko) 2006-01-21 2006-01-21 연료전지용 캐소드 전극 구조
CN2006101055365A CN101005136B (zh) 2006-01-21 2006-05-31 燃料电池的阴极结构
JP2006155408A JP4462502B2 (ja) 2006-01-21 2006-06-02 燃料電池用のカソード電極構造及びこれを備えた燃料電池
US11/445,309 US8133633B2 (en) 2006-01-21 2006-06-02 Structure of cathode electrode for fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060006585A KR100730197B1 (ko) 2006-01-21 2006-01-21 연료전지용 캐소드 전극 구조

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100730197B1 true KR100730197B1 (ko) 2007-06-19

Family

ID=38285908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060006585A KR100730197B1 (ko) 2006-01-21 2006-01-21 연료전지용 캐소드 전극 구조

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8133633B2 (ko)
JP (1) JP4462502B2 (ko)
KR (1) KR100730197B1 (ko)
CN (1) CN101005136B (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010126767A3 (en) * 2009-04-30 2011-02-17 University Of Florida Research Foundation Inc. Single wall carbon nanotube based air cathodes
US9642252B2 (en) 2011-04-04 2017-05-02 University Of Florida Research Foundation, Inc. Nanotube dispersants and dispersant free nanotube films therefrom
US10815576B2 (en) 2013-11-20 2020-10-27 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Carbon dioxide reduction over carbon-containing materials

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243289A (ja) * 2010-05-14 2011-12-01 Toyota Motor Corp 燃料電池とその製造方法
BR112013014957A2 (pt) 2010-12-17 2016-09-13 Univ Florida oxidação e geração de hidrogênio sobre películas de carbono
CN111554943B (zh) * 2020-05-11 2021-06-04 郑州轻工业大学 一种Fe-N共掺杂石墨烯纳米纤维氧还原催化剂及其制法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040040356A (ko) * 2002-11-04 2004-05-12 제너럴 일렉트릭 캄파니 액체 스프레이를 이용하는, 고체 산화물 연료 전지 성분의제조 시스템 및 제조 방법
KR20040105711A (ko) * 2002-02-06 2004-12-16 안그스트롬 파워 인코퍼레이티드 마이크로구조 구성요소를 갖는 고전압밀도 연료전지 층상장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6321752A (ja) 1986-07-15 1988-01-29 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk ガス拡散電極
DK0907979T3 (da) * 1996-06-26 2000-08-21 Siemens Ag Direkte-methanolbrændselscelle
JP2001345106A (ja) * 2000-03-31 2001-12-14 Japan Storage Battery Co Ltd 燃料電池用電極およびその製造方法
JP4923319B2 (ja) * 2000-07-25 2012-04-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP4519375B2 (ja) * 2001-08-31 2010-08-04 三菱電機株式会社 燃料電池
KR100442843B1 (ko) 2002-03-13 2004-08-02 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 단위체, 그 제조 방법 및 이를 채용한 연료전지
US20040229108A1 (en) * 2002-11-08 2004-11-18 Valdez Thomas I. Anode structure for direct methanol fuel cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040105711A (ko) * 2002-02-06 2004-12-16 안그스트롬 파워 인코퍼레이티드 마이크로구조 구성요소를 갖는 고전압밀도 연료전지 층상장치
KR20040040356A (ko) * 2002-11-04 2004-05-12 제너럴 일렉트릭 캄파니 액체 스프레이를 이용하는, 고체 산화물 연료 전지 성분의제조 시스템 및 제조 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010126767A3 (en) * 2009-04-30 2011-02-17 University Of Florida Research Foundation Inc. Single wall carbon nanotube based air cathodes
AU2010241865B2 (en) * 2009-04-30 2014-07-10 University Of Florida Research Foundation Inc. Single wall carbon nanotube based air cathodes
US10115972B2 (en) 2009-04-30 2018-10-30 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Single wall carbon nanotube based air cathodes
US9642252B2 (en) 2011-04-04 2017-05-02 University Of Florida Research Foundation, Inc. Nanotube dispersants and dispersant free nanotube films therefrom
US9642253B2 (en) 2011-04-04 2017-05-02 University Of Florida Research Foundation, Inc. Nanotube dispersants and dispersant free nanotube films therefrom
US10815576B2 (en) 2013-11-20 2020-10-27 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Carbon dioxide reduction over carbon-containing materials

Also Published As

Publication number Publication date
CN101005136A (zh) 2007-07-25
JP4462502B2 (ja) 2010-05-12
CN101005136B (zh) 2010-07-14
JP2007194182A (ja) 2007-08-02
US8133633B2 (en) 2012-03-13
US20070172718A1 (en) 2007-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8597856B2 (en) Direct methanol fuel cell
KR100658688B1 (ko) 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지시스템
KR100730197B1 (ko) 연료전지용 캐소드 전극 구조
US20090214918A1 (en) Anode of direct methanol fuel cell and direct methanol fuel cell employing the same
KR101728206B1 (ko) 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지
KR100953617B1 (ko) 연료 전지용 전극, 이를 포함하는 연료 전지용 막-전극어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템
KR20090123819A (ko) 연료전지용 고분자 전해질막의 제조방법, 막 전극 접합체 및 고분자 전해질형 연료전지
JP4846371B2 (ja) 燃料電池用膜−電極接合体及びこれを含む燃料電池システム
KR101117630B1 (ko) 연료전지용 막-전극 접합체 및 그 제조방법
KR100612233B1 (ko) 연료전지용 막/전극 접합체, 이의 제조방법 및 이를포함하는 연료전지
KR100907183B1 (ko) 연료전지용 기체확산층, 막-전극 접합체 및 연료전지
KR101156530B1 (ko) 직접액체 연료전지
KR101098676B1 (ko) 연료전지용 전극의 제조방법과 이로부터 제조된 전극을포함하는 막전극 접합체 및 연료전지
JP2007042600A (ja) 燃料電池
KR20090030665A (ko) 연료 전지용 전극 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템
KR101573147B1 (ko) 연료전지용 전극, 이를 포함하는 막전극접합체 및 연료전지
JP2004063167A (ja) 燃料電池及び燃料電池システム
KR20080045416A (ko) 직접 산화형 연료 전지 시스템의 구동 방법
KR101125651B1 (ko) 연료전지용 고분자 막/전극 접합체 및 이를 포함하는연료전지
KR20170004747A (ko) 막 전극 접합체, 이를 포함하는 연료 전지 및 연료 전지를 포함하는 전지 모듈
JP2004152635A (ja) 燃料電池
KR20080045421A (ko) 연료전지용 고분자 전해질 막의 제조방법, 이에 따라제조된 연료전지용 고분자 전해질 막, 이를 포함하는연료전지용 막-전극 어셈블리 및 연료전지 시스템
KR20060086115A (ko) 연료 전지용 전극, 막/전극 어셈블리 및 이를 포함하는연료 전지
Pilatowsky et al. Selected Fuel Cells for Cogeneration CHP Processes
KR20170097415A (ko) 막 전극 접합체, 이를 포함하는 연료 전지 및 이의 제조방법

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: 20130522

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140526

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150519

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160518

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170526

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee