KR100959762B1 - 수소이온 전도성 고분자 전해질막 및 그의 제조방법 - Google Patents

수소이온 전도성 고분자 전해질막 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소이온 전도성 고분자 전해질막 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 소수성이고 다공성인 고분자막의 기공에 이미다졸계 화합물이 충진됨으로써 수소이온 전도성이 우수하고, 수소이온을 제외한 메탄올, 물 등의 다른 물질에 대한 투과성이 작을 뿐만 아니라, 전극내부저항을 줄일 수 있는 얇은 막으로 내열성이 좋으며, 화학적 내성이 있고, 막의 습윤건조에 수반되는 면적변화가 거의 없는 수소이온 전도성 고분자 전해질막 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
소수성, 전해질막, 이미다졸, 용융염

Description

수소이온 전도성 고분자 전해질막 및 그의 제조방법 {PROTON CONDUCTING POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE AND METHOD FOR PREPARING THEREOF}
본 발명은 수소이온 전도성 고분자 전해질막 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수소이온 전도성이 우수하고, 수소이온을 제외한 메탄올, 물 등의 다른 물질에 대한 투과성이 작을 뿐만 아니라, 전극내부저항을 줄일 수 있는 얇은 막으로 내열성이 좋으며, 화학적 내성이 있고, 막의 습윤건조에 수반되는 면적변화가 거의 없는 수소이온 전도성 고분자 전해질막 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 탄화수소 계열 또는 수소를 연료로 하여 이에 포함되어 있는 탄소 또는 수소와 공기중의 산소가 전기화학반응을 통하여 직접 전기 에너지로 변환되는 장치로서, 반응에 따른 부산물이 물 또는 이산화탄소와 같은 청정부산물이고, 고효율의 발전이 가능하다는 장점으로 인하여 차세대 연료에너지 기술로서 제안되어지고 있다.
이러한 연료전지의 종류는 알칼리형, 인산형, 용융탄산염, 고체산화물형, 고체 고분자 전해질형 및 직접메탄올형으로 분류되고 있으며, 이중에서 전해질에 의 한 부식이나 증발의 위험이 없고 높은 전류밀도를 얻을 수 있으며, 비교적 저온에서 동작하는 장점으로 인하여 고체 고분자 전해질형 및 직접메탄올형 연료전지에 대하여 많은 관심이 기울여지고 있다.
상기 고체 고분자 전해질형 및 직접메탄올형 연료전지에 사용되는 전해질막으로는 대표적으로 나피온(Nafion)을 들 수 있는데, 상기 나피온 막의 경우는 현재까지 개발된 수소이온 전도막으로는 가장 우수한 전도도를 가지는 것으로 알려져 가장 많이 사용되고 있는 실정이나 가격이 고가이고, 저항을 줄이기 위하여 얇게 만들기가 힘들며, 특히 구조적으로 습식환경에서 전도도를 가지기 때문에 장시간 사용시 스웰링 등에 의하여 효율이 급격히 감소하며, 직접메탄올형 연료전지의 경우에 있어서는 메탄올 크로스오버가 발생하여 연로전지의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 나피온 표면에 금속나노 입자를 코팅하거나, 무기/유기 혼성막을 개발하거나, 나피온의 표면에 메탄올 침투방지용 표면처리를 하거나, 나피온과 다른 고분자를 적당한 용제에 녹여 이종 복합필름을 제조하는 방법들이 제안되었다.
이중에서 다공성 고분자막의 기공에 수소이온 전도성 고분자를 충진하는 수소이온 전해질막 제조기술이 일본공개특허공보 제2003-263998호에 개시되었으나, 상기 방법은 일종 또는 여러 종의 수소이온 전도성 고분자를 기재인 고분자 박막에 화학적으로 결합시키는 중합반응을 통하여 수소이온 전도성을 갖게 하기 때문에 제조방법이 까다롭고 그 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한 미국특허 5,547,551과 6,425,993 B1의 경우에는 얇은 다공성 고분자 박막을 나피온이 녹아 있는 용액에 넣고 미세한 기공에 수소이온 전달물질을 함침시키는 방법이 제안되었으나, 나피온이 다공성 고분자의 구멍에 함침되어도 나피온 분자의 이온성 부분이 소수성 탄화수소 부분과 편중 분리되어, 수화된 이온성 부분으로 메탄올 성분이 침투하여 투과되는 현상을 방지할 수 없는 문제점이 있으며, 실제적인 제조에 있어서도 소수성을 가지는 다공성 고분자 박막의 미세한 기공에 친수성을 가지는 물질을 고르게 함침시키기가 어렵다는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 종래 나피온 고체 전해질 고분자에 대하여 동등이상의 수소이온 전도성을 가지면서도 수분에 따른 스웰링을 최소화하고 수소이온을 제외한 메탄올, 물 등의 다른 물질에 대하여 낮은 투과성을 가지는 수소이온 전도성 고분자 전해질막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 전극내부저항을 줄일 수 있는 얇은 막으로 내열성이 좋으며, 화학적 내성이 있고, 막의 습윤/건조에 수반되는 면적변화가 거의 없는 수소이온 전도성 고분자 전해질막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 친수성 또는 소수성의 수소이온 전도성 용융염이 편중 없이 고르게 배치되도록 할 수 있는 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 수소이온 전도성이 우수하고 낮은 메탄올 투과성으 로 메탄올 크로스오버를 현저히 개선할 수 있는 연료전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
a) 이미다졸계 용융염을 소수성이고 다공성인 고분자막을 충진시키는 단계; 및
b) 상기 충진된 고분자막을 건조하는 단계
를 포함하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 초임계 유체를 용매로 하여, 상기 초임계 유체의 초임계 조건에서, 상기 소수성이고 다공성인 고분자막의 기공내에 이미다졸계 단량체를 충진한 후 중합하는 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법을 통하여 소수성이고 다공성인 고분자막의 기공에 이미다졸계 화합물이 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 수소이온 전도성 고분자 전해질막을 포함하는 연료전지를 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 수소이온 전도성 고분자 전해질막은 소수성이고 다공성인 고분자막의 기공에 이미다졸계 화합물이 고르게 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 바, 상기 수소이온 전도성 고분자 전해질막은 이미다졸계 용융염을 소수성이고 다공성 인 고분자막에 충진시키고 건조하여 제조할 수 있으며, 초임계 유체를 용매로 하여, 상기 초임계 유체의 초임계 조건에서, 상기 소수성이고 다공성인 고분자막의 기공내에 이미다졸계 단량체를 충진한 후 중합하여 제조할 수도 있다.
본 발명은 상기와 같이 이미다졸계 용융염을 단독 또는 이미다졸계 용융염과 혼합가능한 고분자나 고분자 단량체와 혼합하여 소수성이고 다공성인 고분자막에 충진시킨 후 건조하는 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 사용되는 상기 이미다졸계 용융염은 상온에서 액체인 염으로 이온의 이동성이 매우 활발한 물질이다. 즉, 상기 이미다졸계 용융염은 액상으로 별도의 용매를 사용하지 않고 고분자 전해질막에 충진되어 수소이온의 전도성을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는 상기 이미다졸계 용융염은 디알킬이미다졸리움 트리플루오로메탄 설포네이트(dialkylimidazolium trifluoromethane sulfonate), 디알킬이미다졸리움 비스(트리플루오로메탄 설포닐) 이미드(diakylimidazolium bis(trifluoromethane sulfonyl) imide), 디알킬이미다졸리움 테트라플루오로보레이트(diakylimidazolium tetrafluoroborate), 이미다졸리움 테트라플루오로보레이트(imidazolium tetraflorobarate), 또는 1-에틸-3-메틸이미다졸리움(1-ethyl-3-methylimidazolium)인 것이 좋다.
또한 본 발명의 수소이온 전도성 고분자질막은 상기와 같은 이미다졸계 용융염 이외에 당업계에서 사용되는 통상의 용융염 성분을 추가로 혼합하여 사용할 수 있음은 물론이며, 구체적으로 트리아졸리움계 용융염, 4급 암모니움계 용융염, 포스포니움계 용융염, 트리알킬 설포니움계 용융염, 또는 피리디니움계 용융염 등을 사용할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 수소이온 전도성 고분자 전해질막에 있어 고분자 전해질막의 기공에 충진되는 이미다졸계 용융염은 이온전도성 고분자와 함께 충진되는 것이 좋다. 이 경우 상기 이온전도성 고분자가 고분자막의 기공내에 상기 이미다졸계 용융염을 잡아주는 역할을 하여 더욱 좋다.
상기 이미다졸계 용융염과 함께 사용가능한 이온전도성 고분자는 통상의 전해질에 사용되는 이온전도성 고분자 또는 고분자의 단량체이면 모두 사용가능하다.
특히 상기 이온전도성 고분자 또는 고분자의 단량체는 술폰산, 아인산의 유도체인 단량체 또는 이로부터 중합된 고분자들이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 아크릴술폰산나트륨, 메타크릴술폰산나트륨, 스티렌술폰산나트륨, 아크릴산, 알릴아민, 알릴술폰산, 알릴아인산, 메타크릴술폰산, 메타크릴호스혼산, 비닐술폰산, 비닐아인산, 스티렌술폰산, 스티렌아인산, 아크릴아미드의 술폰산, 에틸렌이민, 메타크릴산 등의 구조중에 비닐기, 술폰산, 아인산 등의 강산기, 카르복실기 등의 약산기, 1급 내지 4급 아민과 같은 강염기, 약염기를 가지는 단량체 또는 이들로부터 중합된 고분자; 트리도데실아민(tridodectylamine), 4-논아데실피리딘(4-nonadecylpyrideine), N,N-디옥타데실메틸아민(N,N-dioctadecylmethylamine), 옥타데실 이소니코티네이트(octadicyl isonicotinate), 그라미시딘 A(gramicidin A), 포스포리피드(phospholipids), 발리노미신(valinomycin), 폴리나프탈렌설폰 (polynaphthalene sulfonic acid), 폴리나프탈렌설폰 포름알데히드(polynaphthalene sulfonic formaldehyde), 폴리멜라민설폰 포름알데히드(polymelamine sulfonic formaldehyde), 폴리아민설폰(polyamine sulfonic acid), 폴리리그노설폰(polyligno sulfonic acid), 2,4-디니트로페놀레이트(2,4-dinitrophenolate), 디쿠마레이트(dicoumarate), 아지드(azide), 카르보닐 시아노 p-트리플루오로메톡시페닐하이드라존(carbonyl cyanide p-trifluoromethoxyphenylhydrazone), 테트라클로로-2-트리플루오르메틸벤즈이미다졸(tetrachloro-2-trifluoromethylbenzimidazole), 테트라시아노퀴노디메탄(tetracyanoquinodimethace), 테트라시아노퀴노디메탄 테트라플루오라이드(tetracyanoquinodimethace tetrafluoride), 테트라시아노퀴노디메탄 디클로라이드(tetracyanoquinodimethace dichloride), 2,5-디메틸디시아노니트로퀴논(2,5-dimethyldicyanonitroquinone), 또는 테트라시아노에틸렌(tetracyanoethylene) 등이 사용될 수 있다.
상기와 같은 이미다졸계 용융염 또는 고분자나 고분자 단량체의 혼합물은 소수성이고 다공성인 고분자막에 충진되며, 이때 충진은 통상의 용융염이나 고분자를 다공성 고분자막에 충진하는 방법으로 실시할 수 있으며, 구체적으로 혼합물에 고분자막을 함침시키거나, 혼합물을 고분자막에 분무하여 충진시키는 방법으로 실시할 수 있다. 이때, 상기 함침이나 분무는 2 회 이상 반복하여 실시할 수 있음은 물론이다.
이때, 이미다졸계 용융염이 고분자막의 기공내에 용이하게 충진될 수 있도록 하기 위하여 결합제를 사용할 수도 있으며, 사용가능한 결합제는 이미다졸계 용융염과 고분자막의 기공의 결합성을 향상시키기 위한 통상의 결합제가 사용될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 이미다졸계 용융염이 고분자막의 기공내에 충진될 때 필요에 따라 통상의 용매를 사용할 수도 있다.
상기와 같이 이미다졸계 용융염 단독 또는 이미다졸계 용융염과 고분자 또는 고분자 단량체가 충진되는 소수성이고 다공성의 고분자 전해질막은 통상의 소수성인 다양한 고분자막이 사용될 수 있다.
상기 고분자막은 불소계 고분자, 탄화수소계 고분자, 또는 이들의 공중합체를 사용할 수 있으며, 구체적으로 상기 불소계 고분자로는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리비닐리덴 플루오로(polyvinylidene fluoride), 폴리트리클로로플루오로에틸렌(polytrichlorofluoroethylene), 또는 폴리비닐플루오로(polyvinylfluoride) 등이 있으며, 탄화수소계 고분자로는 폴리올레핀(polyolefin)계, 폴리실란(polysilane)계, 폴리에테르(polyester)계, 폴리아민(polyamide)계, 폴리아크릴레이트(polyacrylate)계, 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride)계, 폴리카르보네이트(polycarbonate)계, 또는 폴리이미드(polyimide)계 등이 있고, 이들이 다공성 구조를 갖기 위하여 다양한 공지의 방법이 적용될 수 있으며, 이에 대한 예로는 상기 중합체에 용매와 가소제를 혼합하여 필름으로 제조한 후에 용매 추출법을 통하여 가소제를 추출하는 등의 방법을 통하여 다공성 구조를 얻을 수 있다. 또한 상업적으로 유용한 PP, Kapton(듀퐁사), Teflon(듀퐁사), U-Pore(우베사), Bayfol(Bayer Dormagon사), UPILEX(우베사) 등의 제품을 사용할 수도 있다.
또한 상기 소수성이고 다공성인 고분자막의 형상은 그 두께가 1 ㎛ 내지 1 ㎜이고, 기공의 크기는 1 ㎚ 내지 10 ㎛이고, 기공의 면적이 전체면적의 10 내지 90 %인 것이 전도성 및 막의 저항 감소측면에서 바람직하며, 더욱 바람직하게는 그 두께가 5 ㎛ 내지 300 ㎛이고, 평균 기공의 직경이 10 ㎚ 내지 1 ㎛이고, 기공의 면적이 전체면적의 20 내지 80 %인 것이 적정한 막의 강도 유지 및 전도성 확보와 막(membrane)저항 감소 측면에 있어 좋다.
상기와 같이 이미다졸계 용융염, 이미다졸계 용융염과 혼합하여 사용가능한 고분자나 고분자 단량체가 충진된 고분자막은 건조단계를 통하여 유기용매를 제거하여 최종 고분자 전해질막으로 제조되며, 상기 건조는 온풍건조, 진공건조 등의 통상의 건조방법이 사용될 수 있다.
또한 본 발명은 초임계 유체를 용매로 하여, 상기 초임계 유체의 초임계 조건에서, 상기 소수성이고 다공성인 고분자막의 기공내에 이미다졸계 단량체를 충진한 후 중합하는 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법을 제공하는 바, 상기 이미다졸계 단량체는 단독으로 사용할 수도 있으며, 상기 이미다졸계 용융염의 충진시 사용가능한 고분자 단량체를 혼합하여 사용할 수도 있음은 물론이다. 이때, 상기 이미다졸계 단량체는 액체 상태로, 바람직하게는 2-[5-(4-비닐벤질옥시)-펜틸]-이미다졸(2-[5-(4-vinylbenzyloxy)-pentyl]-imidazole), 2-[11-(4-비닐벤질옥시)-펜틸]-이미다졸(2-[11-(4-vinylbenzyloxy)-pentyl]- imidazole), 4-비닐이미다졸(4-vinylimidazole), 또는 1-비닐이미다졸(1-vinylimidazole) 등의 이미다졸계 화합물 또는 전술한 이미다졸계 용융염이다.
상기와 같은 초임계 상태에서 이미다졸계 단량체를 충진할 경우에는 초임계 유체가 가지는 우수한 확산력 및 낮은 점도를 이용하여 상기 이미다졸계 단량체의 기공내 유입을 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 초임계 유체가 소수성이고 다공성인 고분자막 내에 유입되면 이의 가소화 작용이 활발하게 일어나 상기 고분자막의 유리온도를 저하시키는 특성이 있으며, 상기 이미다졸계 단량체와 혼합사용되는 친수성 또는 소수성의 고분자 단량체가 소수성이고 다공성인 고분자 막의 기공을 고르게 채우고, 기공내에 편중없이 고르게 배치되도록 할 수 있다.
상기 초임계 유체에는 통상의 유체가 적용될 수 있으며, 바람직하게는 주위에서 용이하게 얻을 수 있는 측면에서는 증류수 또는 이산화탄소가 좋으며, 초임계 조건의 유지를 위한 장치의 제작 용이성 등을 고려할 경우에는 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 프로판, 또는 프로필렌을 사용할 수 있다. 따라서 더욱 바람직하게는 이들 조건을 모두 만족하는 이산화탄소를 이용하는 것이 좋다.
즉, 증류수의 경우는 주변에서 얻기는 용이하나 초임계 조건이 온도는 374.2 ℃, 압력은 217.6 기압으로서 이를 위해서는 고온/고압의 장치가 필요하고, 이산화탄소는 초임계 조건이 각각 31.7 ℃, 72.8 기압이고 산화질소의 경우도 이와 유사한 범위에 해당하므로 저가로도 초임계 반응로를 구성할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 이산화탄소의 경우는 자연에 무한량으로 존재하며, 제철 또는 석유화학 산업에서 폐기물로 다량발생하고 있으며, 무색, 무취이면서 화학적으로 안전하여 용매로 사용하기에 유리한 조건을 갖추고 있다.
또한, 상기 이미다졸계 단량체를 고분자막에 충진시킬 때 초임계 유체와는 별도로 필요에 따라 통상의 용매를 사용할 수도 있으며, 이미다졸계 단량체 또는 이와 혼합사용가능한 고분자 단량체가 소수성이고 다공성인 막의 기공에 용이하게 들어갈 수 있도록 하기 위하여 엔트레이너(entrainer)를 사용할 수도 있다.
뿐만 아니라, 상기 초임계 유체를 용매로 하여 초임계 유체의 초임계 조건에 제조되는 본 발명의 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법은 상기 이미다졸계 단량체, 이미다졸계 단량체와 혼합하여 사용가능한 고분자나 고분자 단량체를 고분자막에 충진한 후, 고분자 단량체를 이온전도성 고분자로 형성하기 위하여 중합하는 단계를 실시한다.
즉, 본 발명의 이온전도성 고분자막의 제조방법은 이미다졸계 단량체와 혼합사용가능한 고분자 단량체를 액상의 단량체 형태로 함침한 후에 기공내부에서 중합이 이루어져 고체상태로 됨으로써 고분자막의 미세한 기공에 단량체 단위의 입자가 함침하여 용이하고 균일하게 고분자막에 이온전도성 이미다졸계 화합물과 고분자 단량체가 분포될 수 있다.
또한 상기 중합시 통상의 반응개시제를 첨가하여 중합반응을 용이하게 실시할 수 있음은 물론이다.
또한 본 발명은 상기와 같이 제조된 수소이온 전도성 고분자 전해질막 및 상기 수소이온 전도성 고분자 전해질막은 공지의 다양한 형태의 적용된 연료전지를 제공하는 바, 상기 연료전지는 고분자 고체 전해질막의 이온전도성을 이용하는 형태이고 본 발명에 따른 고분자 전해질막의 스웰링 문제의 개선효과를 이용할 수 있는 고분자 전해질 연료전지에 적용할 수 있으며, 메탄올 크로스오버의 개선을 통하여 고효율의 연료전지를 구성할 수 있으므로 특히, 고분자 전해질 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell; PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(direct type methanol fuel cell; DMFC), 또는 개질형 메탄올 연료전지에 이용하는 것이 바람직하고, 직접메탄올형 연료전지에 이용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따르면 친수성 또는 소수성의 수소이온 전도성 이미다졸 계 화합물이 소수성이고 다공성인 고분자막의 기공을 고르게 채우고, 기공내에서 이미다졸계 화합물의 편중 없이 고르게 배치되도록 하여 종래 나피온 고체 전해질 고분자에 대하여 동등이상의 수소이온 전도성을 가지면서도 수분에 따른 스웰링을 최소화하고 수소이온을 제외한 메탄올, 물 등의 다른 물질에 대하여 낮은 투과성을 가질 뿐만 아니라, 전극내부저항을 줄일 수 있는 얇은 막으로 내열성이 좋으며, 화학적 내성이 있고, 막의 습윤/건조에 수반되는 면적변화가 거의 없는 수소이온 전도성 고분자 전해질막을 제조할 수 있으며, 상기 수소이온 전도성 고분자 전해질막을 이용하여 수소이온 전도성이 우수하고 낮은 메탄올 투과성으로 메탄올 크로스오버가 현저히 개선된 연료전지를 제조할 수 있는 효과가 있다.

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  8. 초임계 유체를 용매로 하여, 상기 초임계 유체의 초임계 조건에서, 소수성이고 다공성인 고분자막의 기공내에 이미다졸계 단량체를 충진한 후 중합하는 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미다졸계 단량체가 2-[5-(4-비닐벤질옥시)-펜틸]-이미다졸(2-[5-(4-vinylbenzyloxy)-pentyl]-imidazole), 2-[11-(4-비닐벤질옥시)-펜틸]-이미다졸(2-[11-(4-vinylbenzyloxy)-pentyl]-imidazole), 4-비닐이미다졸(4-vinylimidazole), 및 1-비닐이미다졸(1-vinylimidazole)로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 이미다졸계 단량체 또는 이미다졸계 용융염인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 초임계 유체가 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 프로판, 또는 프로필렌인 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 충진시 엔트레이너(entrainer)를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막의 제조방법.
  12. 제8항의 제조방법으로 제조되어 소수성이고 다공성인 고분자막의 기공에 이미다졸계 화합물이 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 수소이온 전도성 고분자 전해질막.
  13. 제12항 기재의 수소이온 전도성 고분자 전해질막을 포함하는 연료전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연료전지가 고분자 전해질 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell; PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(direct type methanol fuel cell; DMFC), 또는 개질형 메탄올 연료전지인 것을 특징으로 하는 연료전지.
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