KR100919647B1 - 연료 전지 구성 성분용 플루오르화물 이온 포착제 - Google Patents

연료 전지 구성 성분용 플루오르화물 이온 포착제

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KR100919647B1
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이온 씨. 하라레이
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지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스, 인코포레이티드
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Abstract

폴리머 사슬을 따라 분포된 플루오르 원자 및 금속 전도체 및/또는 촉매들을 함유하는 고분자 전해질 막을 갖는 연료 전지를 전지 내에 고정되거나, 전지를 통과하여 흘러가는 플루오르화물 이온 격리제를 이용하여 금속 성분의 플루오르화물 이온 분해로부터 보호한다. 바람직한 구현예에서, 상기 플루오르화물 이온 포착제는 전해질 막 또는 전극 내의 폴리머 성분에 부착된 적절한 수의 아자크라운 분획을 포함한다.

Description

연료 전지 구성 성분용 플루오르화물 이온 포착제{FLUORIDE ION SCAVENGER FOR FUEL CELL COMPONENTS}
본 발명은 연료 전지, 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEAs) 및 고분자 전해질 막으로도 알려져 있는 양자 교환 막에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 플루오르를 함유한 고분자 전해질 막을 갖는 연료 전지 및 이러한 막들로부터 방출된 플루오르화물 음이온의 포착에 관한 것이다.
연료 전지는 동적 및 정적 전기 발전을 위해 개발되어 온 전기화학전지이다. 어떤 연료 전기 설계에서는 고체 고분자 전해질(solid polymer electrolyte, SPE) 막 또는 양자 교환막(proton exchange membrane, PEM)을 사용하여, 애노드(anode)와 캐소드(cathode) 사이에 이온 수송을 제공한다. 양자를 제공할 수 있는 기체 및 액체 연료가 사용된다. 예로써, 수소 및 메탄올이 포함되며, 수소가 바람직하다. 수소는 연료 전지의 애노드(anode)에 공급된다. (공기 중의) 산소는 전지 산화제이며, 연료 전지의 캐소드(cathode)에 공급된다. 상기 전극들은 직조 그래파이트(woven graphite), 흑연화된 시트(graphitized sheet) 또는 탄소 종이(carbon paper)와 같은 다공성 전도체 물질을 형성하여, 상기 연료들이 연료 공급 전극과 마주하는 막의 표면에 분산될 수 있도록 한다. 각각의 전극은 세밀하게 분할되고, 애노드(anode)의 수소 및 캐소드(cathode)의 산소의 이온화를 증진시키는 촉매 입자를 갖는다. 양자들은 이온 전도성인 고분자 막을 통과하여 양극에서 음극으로 흘려가고, 여기서 양자들은 산소 이온들과 혼합되어 물을 형성하고, 물은 전지 밖으로 배출된다. 전도체 플레이트(conductor plate)들은 애노드(anode)에서 형성된 전자를 채간다. 대표적인 연료 전지가 미국 특허 5,272,017 및 미국 특허 5,316,871(Swathirajan et al)에 기재되어 있다.
일반적으로, 최근의 PEM 연료 전지는 듀퐁 사의 Nafion®과 같은 퍼플루오르화된 이오노머로 만들어진 막을 사용한다. 상기 이오노머는 상기 막을 통과하여 애노드(anode)로부터 캐소드(cathode)로 양자를 전달하기 위해 펜던트 이온화가 가능한 기(예를 들면, 술포네이트 기)들을 수반한다. 그러나 상기 전지 내에서 발생하는 원하지 않는 산화 반응에 의해 상기 고분자 막으로부터 플루오르화물 음이온이 방출된다. 그리고 상기 플루오르화물 음이온들은 금속 전도체 플레이트들 및 촉매 입자들의 분해를 촉진한다. 이러한 분해는 상기 막들의 기능을 저해하고, 연료 전지의 작동 기한을 줄인다.
도 1은 본 발명에 따른 막-전극 접합체(membrane electrode assembly. MEA)를 갖는 전기화학 연료 전지의 분해도이다.
도 2는 본 발명에 따른 MEA의 단면에 대한 도면이다.
도 3은 그래파이트 시트를 갖는 도 2에 도시된 바와 같은 MEA에 대한 도면이다.
도 4는 도 2의 캐소드 측의 일부에 대한 확대도를 보여주는 도면이다.
도 5에는 양자화된 1,4,7,10-사이클로아자도데칸(CADD)의 2차원적 분자 크라운 구조가 도시되어 있다.
도 6은 양자화된 아자크라운(CADD)농도, mM에 대한 플루오르화물 이온 F-의 농도를 millimole, mM로 나타낸 그래프이다. 데이터 상의 검은 원으로 나타낸 점들은 용액 내의 전체 F-이온을 나타내고, 데이터 상의 검은 다이아몬드로 나타낸 점들은 자유 F-이온, 즉, CADD에 의해 격리되지 않은 이온들을 나타낸다.
도 7은 수성 산 용액 내의 아자크라운, CADD의 플루오르화물 이온에 대한 격리 효율을 양자화된 아자크라운 농도, mM에 대하여 나타낸 그래프이다.
본 발명에 의하면, 연료 전지는 전지 내에서 발생하는 플루오르화물 음이온을 잡아서 고정시키거나, 또는 셀 내에서 플루오르화 이온과 금속 표면의 반응을 억제하는 격리제(sequestering agent)를 함유하도록 개질된다. 격리제의 적당한 기의 예로는 아자-크라운(aza-crowm) 화합물을 들 수 있다.
모든 또는 대부분의 산소 원자가 질소 원자로 대체된 크라운 에테르는 아자-크라운(aza-crown)이라고 알려져 있다. 적절한 아자-크라운의 예로는 1, 4, 7, 10-사이클로아자도데칸을 들 수 있다. 크라운 에테르와 같이, 상기 아자-크라운의 분자는 고리-유사(ring-like) 구조이나, 상기 고리의 내부 근방에 존재하는 질소 원자를 갖는다. 산 조건 하에서, 이러한 질소 원자는 양자화되고, 암모니아 이온의 크라운이 되는 것이 형성된다. 이러한 양으로 대전된 이온들의 무리는 플루오르화물 음이온과 같은 할라이드 이온을 강하게 구속하고, 연료 전지 전해질로부터 그들을 격리시킬 수 있다. 이는 자유 플루오르화물 이온의 농도 감소를 야기시키고, 순차적으로 베이스 금속 전도체 플레이트 또는 촉매 금속의 분해 속도를 감소시킬 것이다.
아자-크라운들은 일반적으로 물에 녹는다. 따라서, 연료 전지 내의 할라이드 이온 포착제로서 사용하기 위해서, 아자-크라운 분획이 이오노머의 폴리머 백본 내에 또는 그래프트된 측쇄로써 이오노머에 편입되는 것이 바람직하다. 이것은 폴리머 백본에 끼워지거나, 고분자 사슬을 따라 부착되는 화학적 측쇄의 부착을 통한 아자-크라운 분자들의 개질에 의해 적절하게 이루어질 수 있다. 선택적으로, 상기 이온 포착제는 막-전극접합체 내 또는 근방에 있는 또 다른 폴리머 또는 물에 녹지 않는 치환체에 부착될 수 있다. 이와 같이 부착되면, 상기 펜던트 아자-크라운 분획은 전해질 막에서 수계 내로 방출되는 플루오르화물 이온을 격리할 수 있으며, 그들이 내부 전지 분해를 증진시키는 것을 제한할 수 있다. 따라서 상기 부착된 아자-크라운 분획을 연료 전지의 제품 수명 전체에 걸쳐 이용하게 된다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 아자-크라운은 약간 가용성인 분자 형태로 주기적으로 전지 내에 주입되며, 전지 작동의 부산물인 물에 의해 전지에서 점차적으로 제거된다.
상기 본 발명의 플루오르물 포획제는 전지 내에 있는 원하지 않는 이온 또는 라디칼에 대한 다른 포획제 종류와 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 후술할 바람직한 구현예의 기재에 의해 나타난다.
바람직한 구현예에 대한 하기 기재는 단지 발명의 본질을 설명하기 위한 것이며, 본 발명, 그 적용처 또는 용도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명은 연료 전지에 사용되는 전극 및 막 전극 접합체(MEAs)를 형성하는 것에 관한 것이다. 본 발명을 자세하게 설명하기 전에, 대표적인 연료 전지의 기본적인 구성요소 및 MEA의 성분들을 이해하는 것이 유용할 것이다. 도 1과 관련하여, 막 전해질 및 거기에 삽입되는 전극 접합체 12를 갖는 전기 화학 전지 10가 분해도로 나타나있다. 전기 화학 전지 10은 연료 전지로 조립된다. 그러나, 여기에 기재된 본 발명은 일반적으로 전기화학 전지에 적용될 수 있다. 전기화학 전지 10은 스테인레스 스틸 종판(endplate) 14, 16, 가스 분산을 용이하게 하기 위한 개구 22, 24를 갖는 그래파이트 블록 18, 20, 개스켓 26, 28, 31, 33 각각에 연결된 탄소 직물 집전기(carbon cloth current collector) 30, 32 및 막 전해질 및 전극 접합체 12를 포함한다. 상기 두쌍의 그래파이트 블록, 개스킷 및 집전기, 즉, 18, 26, 30 및 20, 28, 32는 각각 가스 및 전류 수송 수단 36, 38로 불린다. 애노드 연결선 31 및 캐소드 연결선 33은 전기적으로 병렬 또는 직렬 연결된 다른 연료 전지 구성 요소를 포함할 수 있는 외부 회로와 상호 연결되어 있다.
전기화학 연료 전지 10은 기체 반응물들을 포함하며, 이중 하나는 연료 공급원 37로부터 공급되는 원료이고, 또 다른 것은 공급원 39에서 공급되는 산화제이다. 공급원 37, 39로부터 온 가스들은 각각 기체 및 전류 수송 수단 36 및 38을 통해 MEA 12의 반대편으로 확산된다. 36 및 38은 각각 또한 전기 전도성 기체 분산 매체로도 불린다.
도 2는 본 발명에 따른 접합체 12의 도면을 보여준다. 도 2와 관련하여, 다공성 전극 40은 연료 측면에 애노드 42를 형성하고, 산소 측면에 캐소드 44를 형성한다. 애노드 42는 고체 고분자 전해질(solid polymer electrolytic, SPE) 막 46에 의해 캐소드 44와 분리되어 있다. SPE 막 46은 연료 전지 내에서 반응을 촉진하는 이온 수송을 제공한다. 본 발명의 상기 전극들은 상기 전극과 양자 수송을 위해 지속적인 고분자 접촉을 필수적으로 제공하는 이오노머 막 사이의 밀접한 접촉을 통해 양자 수송을 제공한다. 따라서, 상기 전지 10의 MEA 12는 반대편에 떨어져서 위치하는 제1 및 제2 표면 50, 52와 표면 50, 52 사이에 두께 또는 중간 막 영역 53을 갖는 막 46을 갖는다. 각각의 전극 40, 즉, 애노드 42 및 캐소드 44는 표면 50, 52 중 관련된 쪽에서, 막 46에 잘 부착된다.
일 구현예에서, 각각의 전극들 40(애노드 42, 캐소드 44)은 막 46의 양편 각각에 있는 제1 및 제2의 Teflon® 코팅된(폴리테트라플루오로에틸렌 코팅된, impregnated) 그래파이트 시트 80, 82를 더 포함한다. 애노드 활성 물질이 막의 제1 표면 50 및 제1시트 80 사이에 놓여진다; 캐소드 활성 물질이 제2표면 52 및 제2 시트 82 사이에 놓여진다. 각각의 Teflon® 코팅된 시트 80, 82는 약 7.5 내지 13 mils 두께이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전극 40 각각은 미세하게 분할된 촉매 입자 62를 담지하는 미세하게 분할된 탄소 입자 60 및 상기 입자들과 혼합되어 있는 양자 전도성 물질 64의 상응하는 그룹으로 만들어진다. 애노드 42를 형성하는 탄소 입자 60들은 캐소드 44를 형성하는 탄소 입자 60와는 다를 수 있음을 유념하여야 한다. 또한, 애노드 42에 탑재된 촉매는 캐소드 44에 탑재된 촉매와 다를 수 있다. 애노드 42와 캐소드 44에서 상기 탄소 입자들 및 탑재된 촉매의 특성이 다를지라도, 상기 두 전극 40의 기본 구조는 도 2에서 따온 도 4의 확대도에 나타난 바와 같이, 일반적으로 유사하다.
반응에서 H+ 이온을 상기 촉매 62로 전도하는 지속적인 경로를 제공하기 위해, 각각의 전극 40 에 두루 상기 양자(양이온군) 전도성 물질 64를 분산시키고, 탄소 및 촉매 입자 60, 62와 혼합하고, 촉매 입자에 의해 한정되는 다수의 구멍들에 분산시킨다. 따라서, 도 4에서, 상기 양자 전도성 물질 64는 탄소 및 촉매 입자 60, 62를 둘러싸고 있는 것으로 보인다.
연료 전지의 고체 고분자 전해질 막(PEM)은 잘 알려진 이온 전도성 물질이다. 대표적인 PEMs 및 MEAs가 여기에 첨부되고, 본 발명의 일부를 이루며, 제너럴 모터스 코포레이션에게 양도된 미국 특허 번호 6,663,994, 6,566,004, 6,524,736, 6,521,381, 6,074,692, 5,316,871 및 5,272,017에 기재되어 있다.
상기 PEM은 이오노머들로부터 제조되며, 이오노머로부터 막을 형성하는 방법은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있다. 이오노머들(즉, 이온 교환 수지)은 구조 내의 백본 또는 측쇄 상에 이온성 기를 함유한 폴리머들이다. 상기 이온성 기들은 이오노머 및 PEM에 이온 교환 특성을 부여한다.
이오노머들은 그 중 하나가 이온 치환체를 함유하고 있는 성분들의 혼합물을 중합하거나, 또는 비-이온성 폴리머 상에 이온성 기들을 부착시킴으로써 제조될 수 있다.
양이온 교환의 넓은 분류 중 하나인 양자 전도성 수지는 소위 술폰산 양이온 교환 수지라고 불리며, 양자를 전도하기 위해 수화된 술폰산 기에 의존한다. 바람직한 PEMs는 퍼플루오르화된 술폰 산 타입이다. 이러한 막들은 상업적으로 쉽게 구할 수 있다. 예를 들면, E.I DuPont de Nemours & Co.의 상표명 Nafion ®. 아사히 케이컬 및 아사히 유리 회사 등에서 그 외 다른 것들을 판매한다. 이러한 타입의 PEMs은 테트라플루오로에틸렌(TEE)과 술포닐 플루오르를 함유하는 퍼플루오로 비닐 에테르(VE) 단량체를 공중합한 후, 술포닐 플루오르를 술폰산 기로 변환하는 후처리를 수행함으로써 제조된다. VE 단량체의 예로는 CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F 및 CF2=CFOCF2CF2SO2F를 들 수 있다.
전지 10의 구성 요소들은 원하지 않으나 전지 10의 작동 시에 본질적으로 발생하는 과산화물 음이온 및 라디칼들의 공격에 의해 붕괴 또는 분해되기 쉽다. 이러하 산화 종들은 MEA의 캐소드 측에서 산소가 환원되는 것과 동시에 발생한다. 이들은 또한 고분자 전해질 막을 통한 산소의 이동에 의해, MEA의 애노드 측면에서도 발생할 수 있다.
이러한 원하지 않는 화학적인 산화종들의 존재라는 관점에서, 연료 전지 내에 하이드로퀴논 또는 과산화물 오염군을 안정화거나, 소모하는 다른 적당한 화학종과 같은 산화물/과산화물 라디칼 포착 성분을 공급하는 것이 제안되었다. MEA 함유 연료 전지의 보호에 대한 이러한 접근법은 이 발명의 발명자들에 의해 2004년 8월 30일에 제출되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 공동-계류 중(co-pending)인 특허 출원 USSN 10/929,190에 기재되어 있다.
이러한 관련된 기재의 일 측면에서, 상기 전지의 MEA 부분은 상기 과산화물 오염군과의 관계에서 적어도 하나의 이온 수송 성분을 포함하며, 상기 성분은 과산화물 오염물에 의해 하나 이상의 전지 성분이 분해되는 것을 방지하거나, 적어도 방해한다.
예를 들면, 상기 PEM 성분은 과산화물을 소비하거나, 또는 저장하는 작용기가 편입된 폴리머 분자를 포함할 수 있다. 또 다른 측면에서, 제1 및/또는 제2전극 중 적어도 하나는 과산화물을 소비하거나 저장하는 작용기를 포함하는 폴리머 성분을 포함한다. 이러한 과산화물 완화 작용기로는 과산화물을 분해하는 라디칼 포착제 및 물질을 선택할 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 성분은 개스킷, 집전 시트, Teflon® 지지대와 같은 전지 성분 중 하나 이상의 붕괴를 방지한다. 또한, 또 다른 측면에서, 상기 성분은 분산된 고체 또는 액체 형태로 전지 내에 포함되는 첨가물이다. 이러한 첨가물의 예로 과산화물을 분해하는 라디칼 포착제 및 물질이다.
현실적으로, 하이드로퀴논 또는 다른 과산화물 포착제가 연료 전지를 이용한 자동차의 작동 수명 동안에 형성되는 모든 과산화물을 포착하거나 분해할 수 있을 것 같지는 않다. 따라서, 일부 과산화물이 전지 막 또는 전극의 플루오르 함유 폴리머를 공격하여 플루오르화물 음이온을 방출하도록 할 가능성이 남아있다. 플루오르화물 음이온이 전해질 막을 통해 이동하여, 캐소드 및 애노드와 접촉되고, 이러한 전극에 수반되는 금속 촉매 입자들을 분해할 수 있으리라 여겨진다. 나아가 상기 플루오르화물 음이온은 그들과 반응하여 전계(cell environment) 내부로 원하지 않는 금속 이온을 방출하는 금속 전도성 플레이트(plate)과 접촉하여, 상기 플레이트(plate)를 붕괴시킨다. 이와 같은 전지 막 및 전극 폴리머 구조로부터의 플루오르 음 이온 방출의 결과로 전지 성능이 감소하고, 수명이 짧아지게 된다.
본 발명에 따르며, 전지 내에서 플루오르화물 음이온을 격리시켜 전지의 금속 성분에 대한 피해를 완화시킬 수 있는 준비가 이루어진다.
모든 또는 대부분의 산소 원자가 질소 원자로 대체된 크라운 에테르는 아자크라운(azacrown)으로 알려져 있다. 아자크라운 화합물의 예로는 1, 4, 7, 10-사이클로아자도데칸(또는 1, 4, 7, 10-테트라아자-사이클로도데칸)을 들 수 있다. 산 환경에서, 이러한 아자 질소 원자들은 양자화되고, 암모늄 이온의 크라운이 되는 것을 형성한다. 이 양으로 대전된 이온 무리는 플루오르와 같은 할라이드 이온들을 강하게 구속하며, 전해질 환경으로부터 이들을 완화시킬 수 있다. 플루오르화물 음이온 F-는 강한 수소 결합을 형성하는 것으로 잘 알려져 있으며, 아자-크라운은 높은 부분 양전하와 수소 결합의 조합을 통해 할라이드를 강하게 구속할 수 있다. 이는 자유 플루오르화물 이온의 농도의 감소를 야기시키고, 순차적으로 금속 붕괴 속도를 감소시킨다.
산성 용액 내에서 플루오르화물 음이온을 완화시키는 대표적인 아자크라운의 효과는 다음 실험에 의해 증명되었다.
오리온 플루오르 선택 전극(Orion fluoride selective electrode, FSE) 및 오리온 모델 710 전도도/pH 측정기(Orion Model 710 conductivity/pH meter)로 플루오르화물 이온 농도를 조사하였다. 상기 FSE는 실험 전에 농도가 알려져 있는 NaF 용액을 사용하여 보정(calibrate)하였다. 0.5M 황산 수용액 적당량을 첨가하여 아자-크라운 용액(1,4,7,10-사이클로아자도데칸, CADD의 25M 수성 용액, 도 5 참조)을 양자화한다. 부피를 아는 양자화된 아자-크라운 용액(0.8, 1.2, 1.6, 2.6, 3.6, 4.6, 5.6, 6.6, 7.6, 8.6 및 9.6mL)을 Biohit Proline 피펫을 이용하여 50mM의 수성 NaF 용액 50mL에 첨가한 다음, 각각의 첨가 후에 FSE 포텐셜이 안정값에 도달하면, 관련된 FSE 포텐셜을 기록한다. 상기 실험은 24 ℃의 온도에서 지속적으로 교반하면서 수행되었다.
도 6은 연료 전지 조건 내에서 아자-크라운 CADD의 첨가가 플루오르화물 이온의 활성화에 미치는 영향을 보여준다. 아자크라운 CADD의 농도가 증가함에 따라, 더 많은 플루오르화물 이온이 격리되고, 산 수용액 내로의 이동이 억제된다.
도 7은 아자크라운 CADD의 격리 효율이 산성 매체 내의 약 23mM의 농도에서 약 90%에 이른다는 것을 보여준다.
아자크라운은 일반적으로 물에 잘 녹는다. 아자크라운 분자를 전해질 이오노머 내의 폴리머 백본 내 또는 그래프트된 측쇄 또는 작용기의 일부로써 편입시키는 것이 바람직하다. 따라서, 플루오르화물 이온의 폴리머 공급처에 부착되어, 상기 아자크라운 분획은 물-고분자 전해질 환경 내로 방출된 플루오르화물 이온을 격리시킬 수 있고, 내부 전지 붕괴를 촉진시키는 그들의 작용을 억제할 수 있다. 본 방법은 전지의 작동 기간 중 적절한 기간 동안 적절한 수의 아조-크라운 분획을 막의 일부분에 부착시키거나, 플루오르화물을 포획하는 전극 물질 조성물을 끼우는 것이다. 또 다른 접근법은 적절한 소량의 아조-크라운을 연료 전지에 주기적으로 첨가하고, 상기 크라운-플루오르화물 착체가 폐수에 의해 세척되도록 하는 것이다.
크라운 에테르 및 그들의 아자-유사물들은 실질적으로 패밀리 화합물을 구성한다. 플루오르화물 음이온을 격리하기에 충분히 큰 크라운 구조를 가지는 이러한 화합물들이 본 발명에 실제 사용되기에 적합할 수 있다. 적절한 아자크라운을 PEM 기재 또는 다른 고분자 기재에 부착시키기 위해서, 종종 상기 크라운 분자의 주변부를 화학적으로 개질할 필요가 있으며, 예를 들면, PEM 고분자 사슬 내로의 편입을 위해 비닐기를 부착하거나, 펜던트 산 작용기에 결합하기 위해 염기 작용기를 부착할 필요가 있다. PEM 분자 또는 전극-전해질 환경의 다른 성분에 아자크라운 분획을 부착하기 위해서 다른 화학적 변형 방법이 이용될 수 있음은 명백하다.
본 발명의 상기 플루오르화물-포착 성분은 단독 또는 전해질 전지 내의 다른 부산물을 포착하는 화학 작용기 또는 화학 종과 혼합하여 사용될 수 있다. 상기한 바와 같이, 과산화물을 포착하는 물질 및 첫번째 예에서 전지의 폴리머 성분으로부터 플루오르화물 이온을 제공하는 다른 강한 산화 종을 전지 내로 편입하는 것이 제안되었다. 플루오르화물 포착제들은 전해질 전지 기능 및 수명에 해로운 산화제들을 파괴 또는 포획하는 것들과 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 범위를 제한하지 않는 어떤 바람직한 구현예들의 예시를 통해 본 발명의 실행을 설명하였다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 애노드 및 캐소드 사이에 끼워진 고분자 전해질 막(여기서 상기 고분자 막, 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 전지의 작동 시에 플루오르화물 음이온으로 변환하기 쉬운 플루오르 원자를 포함함)을 포함하며,
    폴리머 분자의 사슬을 따라 분포하는 플루오르 원자를 갖는 고분자 전해질 및 상기 폴리머 분자에 부착된 플루오르화물 이온 격리제의 분획을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 상기 폴리머 분자의 사슬을 따라 분포하는 플루오르 원자를 갖는 폴리머 성분을 갖는 애노드 또는 캐소드 및 상기 폴리머 분자에 부착된 플루오르화물 이온 격리제의 분획을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제3항에 있어서,
    상기 플루오르화물 음이온 격리제는 아자크라운 분획을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  9. 삭제
  10. 제5항에 있어서,
    상기 플루오르화물 음이온 격리제는 아자크라운 분획을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  11. 제3, 5, 8 및 10항 중 어느 한 항에 있어서, 화학 산화 종에 대한 격리제를 더 포함하는 연료 전지.
  12. 제3, 5, 8 및 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플루오르화물 음이온 격리제는 1,4,7,10-시클로아자도데칸 분획을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
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