KR101029161B1 - 연료전지의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치 및촉매층 형성방법과 기체확산층 제조방법 및 촉매층과기체확산층 - Google Patents

연료전지의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치 및촉매층 형성방법과 기체확산층 제조방법 및 촉매층과기체확산층 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치; 촉매층 형성방법과 기체확산층 제조방법; 및 그로부터 제조된 촉매층과 기체확산층에 관한 것이다. 본 발명의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치는 촉매층 형성용 또는 기체확산층 제조용 잉크를 저장하는 잉크저장부 및 상기 잉크저장부의 끝단에 회전 가능하게 위치하며, 그 회전에 의해 상기 잉크를 배출하는 볼을 포함하는 카트리지; 및 상기 카트리지에 연결되어 상기 카트리지를 지지하며 이송시키는 이송수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 연료전지의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치에 따르면, 연료전지의 촉매층 형성 및 기체확산층의 제조에 있어서 패턴 코팅이 가능하고, 공정속도가 빠르며, 코팅의 균일성이 높고, 잉크의 농도 선택폭이 넓고, 관리가 용이한 장점이 있다.
연료전지, 막-전극 접합체, 촉매층, 기체확산층, 카트리지, 볼

Description

연료전지의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치 및 촉매층 형성방법과 기체확산층 제조방법 및 촉매층과 기체확산층{Apparatus and method for preparing catalyst layer and Apparatus and method for preparing gas diffusion layer and Catalyst layer and Gas diffusion layer}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 연료전지의 전기 발생 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 연료전지용 막-전극 접합체의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매층 형성장치의 카트리지의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 촉매층 형성장치에 사용되는 카트리지 볼의 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 촉매층 형성장치가 촉매층을 형성하는 모습을 개략적으로나타낸 도면이다.
본 발명은 연료전지의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치; 촉매층 형성방법과 기체확산층 제조방법; 및 그로부터 제조된 촉매층과 기체확산층에 관한 것으로, 패턴 코팅이 가능하고 공정속도와 균일성이 높으며, 잉크의 농도 선택폭이 넓고, 유지 관리가 용이한 연료전지의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치 및 촉매층 형성방법과 기체확산층 제조방법 및 그로부터 제조된 촉매층과 기체확산층에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 수 있는 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 대체에너지의 하나로서 연료전지는 고효율이고, NOx 및 SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않으며, 사용되는 연료가 풍부하다는 등의 장점으로 인해 특히 주목 받고 있다.
연료전지는 연료와 산화제의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서, 연료로는 수소와 메탄올, 부탄 등과 같은 탄화수소가, 산화제로는 산소가 대표적으로 사용된다.
연료전지에 있어서, 전기를 발생시키는 가장 기본적인 단위는 막-전극 접합체(MEA)로서, 이는 전해질막과 전해질막 양면에 형성되는 애노드 및 캐소드 전극으로 구성된다. 연료전지의 전기 발생 원리를 나타낸 도 1 및 반응식 1(수소를 연료 로 사용한 경우의 연료전지의 반응식)을 참조하면, 애노드 전극에서는 연료의 산화 반응이 일어나 수소 이온 및 전자가 발생하고, 수소 이온은 전해질 막을 통해 캐소드 전극으로 이동하며, 캐소드 전극에서는 산소(산화제)와 전해질막을 통해 전달된 수소 이온과 전자가 반응하여 물이 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다.
애노드 전극: H2 → 2H++2e-
캐소드 전극: 1/2O2+2H++2e- → H2O
전체 반응식: H2+1/2O2 → H2O
연료전지용 막-전극 접합체의 일반적인 구성을 나타낸 도 2를 참조하면, 연료전지는 전해질막 및 전해질막을 사이에 두고 대향하여 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극으로 구성되며, 애노드 전극 및 캐소드 전극은 촉매층 및 기체확산층으로 구성된다. 기체확산층은 전극 기재 및 그 위에 형성된 미세기공층으로 구성된다.
종래 이러한 막-전극 접합체의 제조에 있어서, 촉매층의 형성 및 가스확산층의 제조는 스프레이(spray) 방법, 스크린 프린팅(screen printing), 슬롯다이(slot die) 같은 기존의 코팅장치가 사용되어 왔다. 연료전지의 촉매층에는 백금 등 고가의 촉매가 사용되므로 코팅 수율이 매우 중요하며, 연료전지에서의 반응이나 수분 이동 등은 불균일하게 일어나기 때문에 코팅이 패턴화될 필요가 있다. 또한, 가스확산층에서도 역시 수분 이동 등이 불균일하게 일어나므로 코팅이 패턴화될 필요가 있다. 그러나, 스프레이 방식은 코팅시 촉매의 손실이 크고 패턴화가 어려우며 공정 속도와 균일성이 떨어진다. 또한, 스크린 프린팅이나 슬롯 다이를 이용한 방식도 역시 패턴화가 어렵고 고농도의 잉크를 사용해야 하며 유지 관리가 어려운 단점이 있다. 따라서, 이와 같은 문제점을 해결하려는 노력이 관련 분야에서 꾸준하게 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출된 것이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본발명의 목적은 연료전지의 촉매층 형성 및 기체확산층의 제조에 있어서 패턴 코팅이 가능하고 공정속도가 빠르며 코팅의 균일성이 높고 잉크의 농도 선택폭이 넓고 관리가 용이한 연료전지의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치 및 각각 이들을 채용하는 촉매층 형성방법과 기체확산층 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명은, 촉매층 형성용 잉크를 저장하는 잉크저장부 및 상기 잉크저장부의 끝단에 회전 가능하게 위치하며 그 회전에 의해 상기 잉크를 배출하는 볼을 포함하는 카트리지; 및 상기 카트리지에 연결되어 상기 카트리지를 지지하며 이송시키는 이송수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 촉매층 형성장치를 제공한다.
상기 촉매층 형성장치에 있어서, 상기 볼은 대표적으로 구형 또는 원통형으 로 형성될 수 있다. 볼이 구형인 경우에는 원통형에 비하여 패턴이 미세화 될 수 있는 반면, 원통형은 구형에 비하여 코팅되는 기재에 잉크가 접촉하는 면적이 늘어나 코팅속도가 빨라지고 균일성이 보다 향상되는 효과가 있다. 또한, 상기 볼에는 외면에 요홈라인 또는 요홈을 형성시켜 잉크배출을 더 원활하게 할 수 있다.
본 발명은 또한, 촉매층 형성용 잉크를 제조하는 단계; 상기 본 발명에 따른 촉매층 형성장치를 이용하여 상기 잉크를 전해질막 또는 기체확산층의 소정 위치에 코팅하는 단계; 및 상기 잉크를 건조하는 단계;를 포함하는 촉매층 형성방법을 제공한다.
상기 촉매층 형성방법에 있어서, 상기 촉매층 형성용 잉크는 금속촉매 단독 또는 탄소계 지지체에 담지된 금속 촉매; 폴리머 이오노머; 및 용매;를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 금속 촉매로는 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 단일물 또는 2종 이상의 혼합물이, 상기 탄소계 지지체로는 탄소계 물질로는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60) 및 수퍼P로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이, 상기 폴리머 이오노머로는 나피온 이오노머 또는 술포네이티드 폴리트리플루오르스티렌과 같은 술폰화된 폴리머가, 상기 용매로는 물, 부탄올, 이소프로판올(iso propanol), 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부틸 아세테이트 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 단일물 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 전해질막로는 퍼플루오르술폰산 폴리머, 탄화수소계 폴리머, 폴리이미드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리포스파진, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 도핑된 폴리벤즈이미다졸, 폴리에테르케톤, 폴리술폰, 이들의 산 및 염기로 이루어진 군에서 선택되는 고분자가 바람직하게 사용될 수 있다.
전술한 본 발명의 촉매층 형성방법은 연료전지용 촉매층의 형성에 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 기체확산층 제조용 잉크를 저장하는 잉크저장부 및 상기 잉크저장부의 끝단에 회전 가능하게 위치하며 그 회전에 의해 상기 잉크를 배출하는 볼을 포함하는 카트리지; 및 상기 카트리지에 연결되어 상기 카트리지를 지지하며 이송시키는 이송수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기체확산층 제조장치를 제공한다.
상기 기체확산층 제조장치에 있어서, 상기 볼은 구형 또는 원통형인 것이 바람직하다. 상기 볼이 구형인 경우에는 원통형에 비하여 패턴이 미세화 될 수 있는 반면, 원통형은 구형에 비하여 코팅되는 기재에 잉크가 접촉하는 면적이 늘어나 코팅속도가 빨라지고 균일성이 보다 향상되는 효과가 있다. 상기 볼에는 외면에 요홈라인 또는 요홈을 형성시켜 잉크배출을 더 원활하게 할 수 있다.
본 발명은 또한, 기체확산층 제조용 잉크를 제조하는 단계; 상기 본 발명에 따른 기체확산층 제조장치를 이용하여 상기 잉크를 기재의 소정 위치에 코팅하는 단계; 및 상기 잉크를 건조하는 단계;를 포함하는 기체확산층 제조방법을 제공한 다.
상기 기체확산층 제조방법에 있어서, 상기 기체확산층 제조용 잉크는 탄소계 물질, 불소계수지 및 용매를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 탄소계 물질로는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60) 및 수퍼P로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이, 상기 불소계수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 코폴리머(PVdF-HFP) 또는 스티렌-부타디엔고무(SBR)이, 상기 용매로는 물, 부탄올, 이소프로판올(iso propanol), 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부틸 아세테이트 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 기재로는 탄소페이퍼, 탄소천 또는 탄소펠트가 바람직하게 사용될 수 있다.
전술한 본 발명의 기체확산층 제조방법은 연료전지용 기체확산층의 제조에 사용될 수 있다.
전술한 본 발명의 촉매층 형성방법 및 기체확산층 제조방법은 연료전지용 막-전극 접합체의 제조에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 촉매층 형성장치는 카트리지 및 상기 카트리지에 연결되어 상기 카트리지를 지지하며 이송시키는 이송수단을 포함하여 이루어진다. 도 3을 참조하면, 상기 카트리지는 잉크저장부(303)와 상기 잉크저장부(303)의 끝단에 회전 가능하게 위치하는 볼(301)을 포함하며, 상기 볼(301)은 회전하면서 잉크(305)를 배출하여 잉크(305)를 전해질막(CCM 방식) 또는 기체확산층(CCS 방식)에 인쇄한다.
상기 촉매층 형성장치의 카트리지에 사용되는 볼(301)의 형태는 특별히 제한되지 않으나, 회전의 용이성을 고려할 때 도 4 내지 도 6에 나타난 바와 같이 구형(401, 501, 601) 또는 도 7 내지 도 9에 나타난 바와 같이 원통형(701, 801, 901)이 바람직하다. 상기 볼이 구형인 경우에는 원통형에 비하여 패턴이 미세화 될 수 있는 반면, 원통형은 구형에 비하여 코팅되는 기재에 잉크가 접촉하는 면적이 늘어나 코팅속도가 빨라지고 균일성이 보다 향상되는 효과가 있다.
또한, 잉크의 배출을 더욱 원활하게 하기 위하여 도 5 및 도 8과 같이 볼의 외면에 요홈라인(502, 802)을 형성하거나, 도 6 및 도 9와 같이 볼의 외면에 요홈(602, 902)을 형성할 수 있다.
본 발명의 촉매층 형성장치에 있어서, 카트리지의 수는 제한되지 않으며, 코팅 속도를 향상시키기 위하여 도 10에 도시된 바와 같이 다수 개의 카트리지를 구비할 수 있다.
상기 이송수단은 카트리지를 전해질막 또는 기체확산층의 촉매 인쇄가 필요한 영역으로 이송시키기 위한 수단으로, 이와 같은 기능을 발휘할 수 있는 공지의 장치들이 제한 없이 채용될 수 있다.
본 발명의 촉매층 형성방법은 상기 본 발명의 촉매층 형성장치를 채용하는 것으로서, 전극형성용 잉크를 제조하는 단계; 상기 본 발명에 따른 전극 형성장치를 이용하여 상기 잉크를 전해질막 또는 기체확산층의 소정 위치에 코팅하는 단계; 및 상기 잉크를 건조하는 단계;를 포함한다.
촉매층의 형성방법은 크게 전해질막 위에 촉매층을 형성하는 CCM 방식과 기체확산층 위에 촉매층을 형성하는 CCS 방식으로 나뉘며, 본 발명의 촉매층 형성방법은 두 방식 모두에 적용될 수 있다.
상기 촉매층 형성용 잉크는 금속 촉매 단독 또는 탄소계 지지체에 담지된 금속촉매를 포함한다. 금속촉매로는 애노드 전극에는 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금이 캐소드 전극에는 백금 및 백금-전이금속 합금이 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 상기의 금속촉매가 탄소계 지지체에 담지되어 사용될 수도 있는데, 탄소계 지지체로는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60) 및 수퍼P로 이루어진 군에서 선택되는 1종또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 촉매층 형성용 잉크는 금속 촉매 외에 폴리머 이오노머 및 용매를 더 포함하여 이루어질 수 있는데, 상기 폴리머 이오노머로는 나피온 이오노머 또는 술포네이티드 폴리트리플루오르스티렌과 같은 술폰화된 폴리머가, 상기 용매로는 물, 부탄올, 이소프로판올(iso propanol), 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부틸 아세테이트 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 단일물 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
CCM 방식의 경우, 상기 전해질막으로는 퍼플루오르술폰산 폴리머, 탄화수소계 폴리머, 폴리이미드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리포스파진, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 도핑된 폴리벤즈이미다졸, 폴리에테르케톤, 폴리술폰, 이들의 산 및 염기로 이루어진 군에서 선택되는 고분자가 바람직하게 사용될 수 있다.
CCS 방식의 경우, 기체확산층이 기재만으로 이루어질 때는 탄소페이퍼, 탄소천 또는 탄소펠트와 같은 기재 위에 잉크를 인쇄하게 되며, 기체확산층이 기재와 미세기공층으로 구성되는 경우는 미세기공층 위에 잉크를 인쇄하게 된다.
본 발명의 기체확산층 제조장치는 기재 위에 미세기공층을 형성하여 기체확산층을 제조하기 위한 장치이다. 본 발명의 기체확산층 제조장치는 상기 본 발명의 촉매층 형성장치와 동일한 구성을 갖는 것으로서, 카트리지 및 상기 카트리지에 연결되어 상기 카트리지를 지지하며 이송시키는 이송수단을 포함하여 이루어진다. 상기 카트리지는 잉크저장부와 상기 잉크저장부의 끝단에 회전 가능하게 위치하는 볼을 포함하며, 상기 볼은 회전하면서 잉크를 배출하여 잉크를 기재에 인쇄한다.
상기 기체확산층 제조장치의 카트리지에 사용되는 볼의 형태는 특별히 제한되지 않으나, 회전의 용이성을 고려할 때 구형 또는 원통형이 바람직하며, 잉크의 배출을 더욱 원활하게 하기 위하여 볼 표면에 홈을 파거나, 볼 표면에 골을 형성할 수 있다.
본 발명의 기체확산층 제조장치에 있어서, 카트리지의 수는 제한되지 않으 며, 코팅 속도를 향상시키기 위하여 다수 개의 카트리지를 구비할 수 있다.
상기 이송수단은 카트리지를 기재의 미세기공층 인쇄가 필요한 영역으로 이송시키기 위한 수단으로, 이와 같은 기능을 발휘할 수 있는 공지의 장치들이 제한 없이 채용될 수 있다.
본 발명의 기체확산층 제조방법은 상기 본 발명의 기체확산층 제조장치를 채용하는 것으로서, 기체확산층 형성용 잉크를 제조하는 단계; 상기 본 발명에 따른 기체확산층 제조장치를 이용하여 상기 잉크를 기재의 소정 위치에 코팅하는 단계; 및 상기 잉크를 건조하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 기체확산층 제조방법에 있어서, 상기 기체확산층 제조용 잉크 즉 미세기공층 형성을 위한 잉크는 탄소계 물질을 포함하여 이루어지며, 상기 탄소계 물질로는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60) 및 수퍼P로 이루어진 군에서 선택되는 1종또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 기체확산층 제조용 잉크는 탄소계 물질 외에 불소계 수지 및 용매를 더 포함할 수 있으며, 상기 불소계수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 코폴리머(PVdF-HFP) 또는 스티렌-부타디엔고무(SBR)가, 상기 용매로는 물, 부탄올, 이소프로판올(iso propanol), 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부틸 아세테이트 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 기재로는 탄소페이퍼, 탄소천 또는 탄소펠트가 바람직하게 사용될 수 있다.
전술한 촉매층 형성방법에 따라 형성될 수 있는 촉매층 및 기체확산층 제조방법에 따라 제조될 수 있는 기체확산층은 애노드 전극, 캐소드 전극 및 전해질막을 포함하며, 상기 애노드 전극은 및 캐소드 전극은 각각 촉매층 및 기체확산층을 포함하는 연료전지용 막-전극 접합체의 통상적인 제조방법에 따라 연료전지용 막-전극 접합체의 제조에 사용될 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되지 않아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 연료전지의 촉매층 형성장치와 기체확산층 제조장치에 따르면, 연료전지의 촉매층 형성 및 기체확산층의 제조에 있어서 패턴 코팅이 가능하고, 공정속도가 빠르며, 코팅의 균일성이 높고, 잉크의 농도 선택폭이 넓고, 관리가 용이한 장점이 있다.

Claims (22)

  1. 촉매층 형성용 잉크를 저장하는 잉크저장부 및 상기 잉크저장부의 끝단에 회전 가능하게 위치하며 그 회전에 의해 상기 잉크를 배출하는 볼을 포함하는 카트리지; 및
    상기 카트리지에 연결되어 상기 카트리지를 지지하며 이송시키는 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 촉매층 형성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼은 구형 또는 원통형인 것을 특징으로 하는 촉매층 형성장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 볼은 외면에 요홈라인 또는 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 촉매층 형성장치.
  4. 촉매층 형성용 잉크를 제조하는 단계;
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 전극 형성장치를 이용하여 상기 잉크를 전해질막 또는 기체확산층의 소정 위치에 코팅하는 단계; 및
    상기 잉크를 건조하는 단계를 포함하는 연료전지의 촉매층 형성방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 촉매층 형성용 잉크는 금속촉매 단독 또는 탄소계 지지체에 담지된 금속 촉매; 폴리머 이오노머; 및 용매를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매층 형성방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속 촉매는 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 단일물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 촉매층 형성방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 탄소계 지지체는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60) 및 수퍼P로 이루어진 군에서 선택되는 1종또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 촉매층 형성방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 폴리머 이오노머는 나피온 이오노머 또는 술포네이티드 폴리트리플루오르스티렌인 것을 특징으로 하는 촉매층 형성방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 용매는 물, 부탄올, 이소프로판올(iso propanol), 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부틸 아세테이트 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 단일물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 촉매층 형성방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 전해질막은 퍼플루오르술폰산 폴리머, 탄화수소계 폴리머, 폴리이미드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리포스파진, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 도핑된 폴리벤즈이미다졸, 폴리에테르케톤, 폴리술폰, 이들의 산 및 염기로 이루어진 군에서 선택되는 고분자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매층 형성방법.
  11. 삭제
  12. 기체확산층 제조용 잉크를 저장하는 잉크저장부 및 상기 잉크저장부의 끝단에 회전 가능하게 위치하며 그 회전에 의해 상기 잉크를 배출하는 볼을 포함하는 카트리지; 및
    상기 카트리지에 연결되어 상기 카트리지를 지지하며 이송시키는 이송수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 기체확산층 제조장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 볼은 구형 또는 원통형인 것을 특징으로 하는 기체확산층 제조장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 볼은 외면에 요홈라인 또는 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 기체확산층 제조장치.
  15. 기체확산층 제조용 잉크를 제조하는 단계;
    제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 기체확산층 제조장치를 이용하여 상기 잉크를 기재의 소정 위치에 코팅하는 단계; 및
    상기 잉크를 건조하는 단계;를 포함하는 연료전지의 기체확산층 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기체확산층 제조용 잉크는 탄소계 물질, 불소계수지 및 용매를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체확산층 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 탄소계 물질은 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60) 및 수퍼P로 이루어진 군에서 선택되는 1종또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 기체확산층 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 불소계수지는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 코폴리머(PVdF-HFP) 또는 스티렌-부타디엔고무(SBR) 으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 기체확산층 제조방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 용매는 물, 부탄올, 이소프로판올(iso propanol), 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부틸 아세테이트 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 기체확산층 제조방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 기재는 탄소페이퍼, 탄소천 및 탄소펠트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 기체확산층 제조방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
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