KR101153027B1 - Electrode for fuel cell comprising ink lines with different directions, Method of preparing the same, Membrane electrode assembly and Fuel cell comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다른 방향의 잉크라인을 포함하는 연료전지용 전극 및 그 제조방법과 이를 포함하는 막전극 접합체 및 연료전지에 관한 것이다. 본 발명의 연료전지용 전극은, 복수의 촉매부가 적층되어 형성된 촉매층을 포함하는 연료전지용 전극으로서, 상기 각 촉매부는, 촉매 입자 및 폴리머 이오노머가 용매에 분산된 촉매부 형성용 잉크방울이 연속적으로 연결되도록 전해질막 또는 기체확산층에 잉크젯 방식으로 분사되어 형성된 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인으로 이루어지며, 상기 촉매부를 형성하는 다수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인은 서로 이격되어 있으며, 상부 및 하부의 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인과는 잉크라인 또는 잉크스팟라인의 길이방향이 서로 다르다. 본 발명의 연료전지용 전극은 촉매층 내에 다수의 공극이 균일하게 분산되어 있어 유체의 이동성이 우수하다.The present invention relates to a fuel cell electrode including the ink line in a different direction, a method for manufacturing the same, and a membrane electrode assembly and a fuel cell including the same. An electrode for a fuel cell of the present invention is a fuel cell electrode including a catalyst layer formed by stacking a plurality of catalyst parts, wherein each catalyst part includes an electrolyte such that catalyst particles and ink droplets for forming a catalyst part in which a catalyst ion and a polymer ionomer are dispersed in a solvent are continuously connected. It consists of a plurality of parallel ink lines or ink spot lines formed by spraying the film or gas diffusion layer in an inkjet method, the plurality of ink lines or ink spot lines forming the catalyst portion are spaced apart from each other, the upper and lower catalyst portion The ink line or ink spot line is different from the ink line or ink spot line in the longitudinal direction. In the fuel cell electrode of the present invention, a plurality of pores are uniformly dispersed in the catalyst layer, so that fluid mobility is excellent.

연료전지, 촉매층, 잉크라인 Fuel cell, catalyst layer, ink line

Description

다른 방향의 잉크라인을 포함하는 연료전지용 전극 및 그 제조방법과 이를 포함하는 막전극 접합체 및 연료전지{Electrode for fuel cell comprising ink lines with different directions, Method of preparing the same, Membrane electrode assembly and Fuel cell comprising the same}Electrode for fuel cell comprising ink lines with different directions, Method of preparing the same, Membrane electrode assembly and Fuel cell comprising the same}

본 발명은 다른 방향의 잉크라인을 포함하는 연료전지용 전극 및 그 제조방법과 이를 포함하는 막전극 접합체 및 연료전지에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 분산 전원용 발전소, 열병합 발전소, 무공해 자동차 전원, 업무용 전원, 가정용 전원, 이동 기기용 전원 등에 사용될 수 있는, 다른 방향의 잉크라인을 포함하는 연료전지용 전극 및 그 제조방법과 이를 포함하는 막전극 접합체 및 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell electrode including the ink line in a different direction, a method for manufacturing the same, and a membrane electrode assembly and a fuel cell including the same. More specifically, an electrode for a fuel cell including an ink line in a different direction, which can be used for distributed power plants, cogeneration plants, pollution-free automobile power supplies, business power supplies, household power supplies, mobile device power supplies, and the like, and a method of manufacturing the same Membrane electrode assembly and fuel cell.

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. Recently, as the depletion of existing energy resources such as oil and coal is predicted, interest in energy that can replace them is increasing. As one of the alternative energy sources, the fuel cell is particularly attracting attention due to its advantages such as high efficiency, no pollutants such as NO x and SO x , and abundant fuel used.

연료전지는 연료와 산화제의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서, 연료로는 수소와 메탄올, 부탄 등과 같은 탄화수소가, 산화제로는 산소가 대표적으로 사용된다.A fuel cell is a power generation system that converts chemical reaction energy of a fuel and an oxidant into electrical energy. Hydrogen, a hydrocarbon such as methanol, butane, and the like are typically used as an oxidant.

연료전지에 있어서, 전기를 발생시키는 가장 기본적인 단위는 막전극 접합체(MEA)로서, 이는 전해질막과 전해질막 양면에 형성되는 애노드 및 캐소드 전극으로 구성된다. 연료전지의 전기 발생 원리를 나타낸 도 1 및 반응식 1(수소를 연료로 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.In a fuel cell, the most basic unit for generating electricity is a membrane electrode assembly (MEA), which is composed of an electrolyte membrane and anode and cathode electrodes formed on both sides of the electrolyte membrane. Referring to FIG. 1 and Reaction Formula 1 (Reaction formula of a fuel cell when hydrogen is used as a fuel) showing the electricity generation principle of a fuel cell, an oxidation reaction of a fuel occurs at an anode electrode, and hydrogen ions and electrons are generated. The electrolyte moves through the electrolyte membrane to the cathode electrode, where water is generated by reaction between oxygen (oxidant) and hydrogen ions transferred through the electrolyte membrane and electrons. This reaction causes the movement of electrons in the external circuit.

애노드 전극: H2 → 2H++2e- The anode: H 2 → 2H + + 2e -

캐소드 전극: 1/2O2+2H++2e- → H2O Cathode: 1 / 2O 2 + 2H + + 2e - → H 2 O

전체 반응식: H2+1/2O2 → H2OTotal Reaction Formula: H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O

연료전지용 막전극 접합체의 일반적인 구성을 나타낸 도 2를 참조하면, 연료전지의 막전극 접합체는 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 미세기공 층으로 구성된다.Referring to FIG. 2, which shows a general configuration of a membrane electrode assembly for a fuel cell, the membrane electrode assembly of a fuel cell includes an anode electrode and a cathode electrode disposed to face each other with an electrolyte membrane and an electrolyte membrane interposed therebetween. It consists of a catalyst layer and a gas diffusion layer. The gas diffusion layer is composed of an electrode substrate and a microporous layer formed thereon.

전술한 촉매층을 형성하는 다양한 방법이 당분야에 알려져 있다. 예를 들면, 스크린 인쇄법, 스프레이 코팅법, 닥터블레이드법, 롤 코팅법 또는 슬릿 다이 코팅법 등이 소개되어 있다. Various methods of forming the aforementioned catalyst layer are known in the art. For example, a screen printing method, a spray coating method, a doctor blade method, a roll coating method, or a slit die coating method and the like are introduced.

그러나, 연료전지에 있어서 촉매층은 반응을 일으키는데 필요한 연료 기체 및 산화제를 공급하고 반응의 결과물인 수분을 배출하는 역할도 수행할 뿐 아니라, 함유하고 있는 수분을 통해 프로톤을 전달하는 기능을 해야하는데, 종래의 전술한 촉매층 형성방법은 촉매층을 전체적으로 동일한 형태로 형성하므로, 촉매층 내에서 물질 전달을 더욱 용이하게 하기 위한 내부 구조의 설계 및 구현이 불가능하다.However, in the fuel cell, the catalyst layer not only serves to supply fuel gas and oxidant necessary to cause a reaction, and discharge moisture as a result of the reaction, but also has a function of delivering protons through the moisture contained therein. Since the catalyst layer forming method described above forms the catalyst layer as a whole in the same form, it is impossible to design and implement an internal structure to facilitate mass transfer in the catalyst layer.

이러한 문제점을 해결하는 방안으로서, 최근에는 잉크젯 프린팅 방식이 촉매층을 형성하는 방법으로 주목을 받고 있다. 잉크젯 방식은 잉크 분사의 조정이 어느 정도 가능하므로, 특정 패턴을 갖는 촉매층을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 잉크젯 방식의 이러한 특징을 이용하여 연료나 수분의 공급 및 배출을 용이하게 하기 위한 다양한 촉매층의 구조가 제시되어 왔다.As a solution to this problem, the inkjet printing method has recently attracted attention as a method for forming a catalyst layer. The inkjet method can adjust the ink injection to some extent, and thus has an advantage that a catalyst layer having a specific pattern can be realized. Therefore, various catalyst layers have been proposed to facilitate the supply and discharge of fuel or moisture by using this feature of the inkjet method.

예를 들면, 일본공개특허 제2007-179792호는 촉매층 및 기체확산층을 관통하는 공극을 갖는 연료전지용 전극을 개시한다.For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2007-179792 discloses an electrode for a fuel cell having a pore passing through a catalyst layer and a gas diffusion layer.

그러나, 전술한 문제점을 해결하여 보다 개선된 공극률 및 공극분포를 갖는 촉매층을 구비한 연료전지용 전극의 개발이 여전히 시급하다.However, there is still an urgent need to solve the above problems and to develop an electrode for a fuel cell having a catalyst layer having improved porosity and pore distribution.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 촉매층 내에서 공극의 분포가 균일하게 분산되어 물질 전달을 더욱 용이하게 함으로써 결과적으로 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있는 연료전지용 전극을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell electrode which can improve the performance of a fuel cell as a result of the uniform distribution of pores in the catalyst layer to facilitate mass transfer.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 연료전지용 전극은, 복수의 촉매부가 적층되어 형성된 촉매층을 포함하는 연료전지용 전극으로서, 상기 각 촉매부는, 촉매 입자 및 폴리머 이오노머가 용매에 분산된 촉매부 형성용 잉크방울이 연속적으로 연결되도록 전해질막 또는 기체확산층에 잉크젯 방식으로 분사되어 형성된 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인으로 이루어지며, 상기 촉매부를 형성하는 다수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인은 서로 이격되어 있으며, 상부 및 하부의 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인과는 잉크라인 또는 잉크스팟라인의 길이방향이 서로 다른 것을 특징으로 한다. 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명은 적층된 각 촉매부마다 방향이 서로 다른 이격된 다수의 잉크라인(11, 12) 또는 잉크스팟라인으로 구성됨으로써 촉매층(13) 내에 충분한 공극을 제공하면서도, 각 공극이 촉매층 내에 균일하게 분산되어 물질 전달 성능이 매우 우수하다.In order to solve the above problems, the fuel cell electrode of the present invention is a fuel cell electrode including a catalyst layer formed by stacking a plurality of catalyst parts, wherein each of the catalyst parts is for forming a catalyst part in which catalyst particles and polymer ionomers are dispersed in a solvent. It consists of a plurality of parallel ink lines or ink spot lines formed by spraying the ink film or the ink diffusion method to the electrolyte membrane or the gas diffusion layer so that the ink droplets are continuously connected, the plurality of ink lines or ink spot lines forming the catalyst portion are spaced apart from each other The length of the ink line or the ink spot line is different from the ink line or the ink spot line of the upper and lower catalyst parts. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the present invention comprises a plurality of spaced ink lines 11 and 12 or ink spot lines having different directions for each stacked catalyst portion, thereby providing sufficient voids in the catalyst layer 13. At the same time, each pore is uniformly dispersed in the catalyst layer, which is very good in mass transfer performance.

전술한 각 촉매부를 형성하는 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인은 서로 접하지 않는 것이 바람직하며, 예를 들면, 각 라인 폭의 2배까지 이격될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The parallel ink line or ink spot line forming each of the above-described catalyst parts is preferably not in contact with each other, for example, but may be spaced up to twice the width of each line, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 (S1) 촉매부 형성용 잉크를 잉크방울이 연속적으로 연결되도록 잉크젯 방식으로 전해질막 또는 기체확산층의 미리 지정된 위치에 분사하여 서로 이격된 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성하여 제 1 촉매부를 형성하는 단계; (S2) 상기 형성된 제 1 촉매부 상에 상기 (S1) 단계와 동일한 방법으로 다수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성하되, 제 1 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인과는 다른 길이방향으로 다수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성하여 제 2 촉매부를 형성하는 단계; 및 (S3) 하부 촉매층의 잉크라인 또는 잉크스팟라인과는 다른 길이방향의 잉크라인 또는 잉크스팟라인이 형성되도록 상기 (S2) 단계를 반복하여 복수의 촉매부를 적층시켜 미리 정해진 두께의 촉매층을 형성하는 단계를 포함하는 연료전지용 전극의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention (S1) by spraying the ink for forming the catalyst portion in a predetermined position of the electrolyte membrane or the gas diffusion layer in an inkjet method so that ink droplets are continuously connected to form a plurality of parallel ink lines or ink spot lines spaced apart from each other To form a first catalyst portion; (S2) forming a plurality of ink lines or ink spot lines on the formed first catalyst portion in the same manner as in the step (S1), but a plurality of ink lines or ink spot lines in a length direction different from that of the first catalyst portion Forming an ink line or an ink spot line to form a second catalyst part; And (S3) repeating the step (S2) to form a catalyst layer having a predetermined thickness by repeating the step (S2) so that an ink line or an ink spot line in a longitudinal direction different from the ink line or ink spot line of the lower catalyst layer is formed. It provides a method of manufacturing an electrode for a fuel cell comprising the step.

본 발명의 연료전지용 전극의 제조방법에 있어서, 잉크 방울의 분사는 필요에 따라 열처리 상태에서 수행될 수도 있다.In the fuel cell electrode manufacturing method of the present invention, the injection of the ink droplets may be performed in a heat treatment state as necessary.

전술한 본 발명의 전극은 막전극 접합체 및 연료전지에 사용될 수 있다.The electrode of the present invention described above can be used in membrane electrode assemblies and fuel cells.

본 발명의 연료전지용 전극은 공극의 개수가 최대화되고 그 분포가 균일하게 형성되므로 전지의 성능이 향상된다. 또한 본 발명의 연료전지용 전극의 제조방법은 잉크젯 분사방식을 사용하므로 분사되는 잉크의 위치 제어가 가능하여 균일한 공극분포를 갖는 전극의 제조가 가능하다.In the fuel cell electrode of the present invention, since the number of pores is maximized and the distribution thereof is uniformly formed, the performance of the battery is improved. In addition, since the method of manufacturing the electrode for a fuel cell of the present invention uses an inkjet injection method, it is possible to control the position of the ink to be injected, thereby making it possible to manufacture an electrode having a uniform pore distribution.

이하, 본 발명의 연료전지용 전극을 그 제조방법에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.Hereinafter, the electrode for a fuel cell of the present invention will be described in detail according to the manufacturing method thereof. The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

먼저, 촉매부 형성용 잉크를 잉크방울이 연속적으로 연결되도록 잉크젯 방식으로 전해질막 또는 기체확산층의 미리 지정된 위치에 분사하여 서로 이격된 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성하여 제 1 촉매부를 형성한다(S1).First, a plurality of parallel ink lines or ink spot lines spaced apart from each other are formed by spraying a catalyst for forming catalyst ink at a predetermined position of an electrolyte membrane or a gas diffusion layer in an inkjet manner so that ink droplets are continuously connected to form a first catalyst portion. (S1).

본 발명에 따른 촉매부 형성용 잉크는 당분야에서 사용되는 촉매부 형성용 잉크가 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 촉매부 형성용 잉크는 금속촉매 또는 탄소계 지지체에 담지된 금속 촉매; 폴리머 이오노머; 및 용매를 포함하여 이루어질 수 있다.Catalyst forming ink according to the present invention can be used without limitation catalyst forming ink used in the art. For example, the catalyst forming ink may include a metal catalyst supported on a metal catalyst or a carbon-based support; Polymer ionomers; And a solvent.

상기 금속 촉매로는 대표적으로 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금, 백금-몰리브덴 합금, 백금-로듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The metal catalyst is typically selected from the group consisting of platinum, ruthenium, osmium, platinum-ruthenium alloy, platinum-osmium alloy, platinum-palladium alloy, platinum-molybdenum alloy, platinum-rhodium alloy and platinum-transition metal alloy. One or a mixture of two or more may be used, but is not limited thereto.

상기 탄소계 지지체로는 탄소계 물질로는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 풀러렌(C60) 및 수퍼P로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직한 예가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The carbonaceous support may include graphite (graphite), carbon black, acetylene black, denka black, canyon black, activated carbon, mesoporous carbon, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and carbon nanorings. One or a mixture of two or more selected from the group consisting of carbon nanowires, fullerenes (C60), and super P may be preferred, but is not limited thereto.

상기 폴리머 이오노머로는 나피온 이오노머 또는 술포네이티드 폴리트리플루오로스티렌과 같은 술폰화된 폴리머가 대표적으로 사용될 수 있다. 촉매부 형성용 잉크 내에서 상기 폴리머 이오노머의 함량은 적용되는 연료전지의 종류 및 용도에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 예를 들면 금속 촉매 100 중량부 대비 0.1~30 중량부일 수 있다. 상기 범위 내에서, 이오노머가 촉매층을 과도하게 덮지않아 촉매와 연료의 반응을 용이하게 하면서도, 촉매층 내에서의 이온 전달 통로가 제대로 형성되어 이온의 이동이 가장 원활할 수 있다.As the polymer ionomer, sulfonated polymers such as nafion ionomer or sulfonated polytrifluorostyrene may be representatively used. The content of the polymer ionomer in the catalyst forming ink may be appropriately adjusted according to the type and use of the fuel cell to be applied, for example, 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal catalyst. Within this range, while the ionomer does not excessively cover the catalyst layer to facilitate the reaction between the catalyst and the fuel, the ion transport passage in the catalyst layer is properly formed can be the smoothest movement of ions.

상기 용매로는 물, 부탄올, 이소프로판올(iso propanol), 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부틸 아세테이트 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 촉매부 형성용 잉크 중 용매의 함량은 연료전지의 종류 및 제조환경 및 사용환경에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 예를 들면, 금속촉매 100 중량부에 대하여 100~5000 중량부일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 용매의 함량이 상기 범위인 경우에, 촉매부 형성용 잉크의 점도가 매우 적절하게 유지되어 코팅시 촉매 입자의 분산성이 우수하고 균일한 촉매층을 형성할 수 있을뿐만 아니라 최소 횟수로 코팅작업이 가능하여 생산성도 우수해진다.As the solvent, any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of water, butanol, iso propanol, methanol, ethanol, n-propanol, n-butyl acetate, and ethylene glycol may be preferably used. It is not limited. The content of the solvent in the catalyst forming ink may be appropriately adjusted according to the type of fuel cell, the manufacturing environment, and the use environment. For example, the amount may be 100 to 5000 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal catalyst, but is not limited thereto. When the content of the solvent is in the above range, the viscosity of the catalyst for forming the catalyst portion is maintained very appropriately so that it is possible to form a uniform catalyst layer as well as excellent dispersibility of the catalyst particles during coating and coating can be performed with a minimum number of times. The productivity is also excellent.

전술한 잉크를 제조한 후에는, 촉매부 형성용 잉크방울이 연속적으로 연결되도록 잉크젯 방식으로 전해질막 또는 기체확산층의 미리 지정된 위치에 분사하여 서로 이격된 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성시킨다.After preparing the above-described ink, a plurality of parallel ink lines or ink spot lines spaced from each other are formed by spraying ink droplets at predetermined positions of the electrolyte membrane or the gas diffusion layer so that the ink droplets for forming the catalyst portion are continuously connected. .

잉크젯 분사 방식은 잉크 방울의 분사 위치를 관련된 소프트웨어를 사용하여 매우 정밀하게 조정할 수 있으므로, 전해질막 또는 기체확산층 상의 미리 지정된 위치에 촉매부 형성용 잉크를 방울단위로 분사할 수 있다.Since the ink jet injection method can adjust the injection position of the ink droplets very precisely using related software, the ink for forming a catalyst portion can be jetted in droplet units at a predetermined position on the electrolyte membrane or the gas diffusion layer.

이때, 분사된 잉크방울들의 일부분이 서로 겹치게 되면 라인을 형성하게 되며, 잉크방울들이 서로 접하는 경우는 잉크방울로 형성된 스팟(spot)이 라인을 이루는 스팟라인을 형성하게 된다. 도 3 및 도 4에는 잉크라인(11)이 형성된 형태가 개략적으로 나타나 있다.In this case, when a portion of the ejected ink droplets overlap each other, a line is formed. When the ink droplets contact each other, a spot formed of ink droplets forms a spot line forming a line. 3 and 4 schematically show the form in which the ink line 11 is formed.

또한, 본 발명에 따른 촉매부를 형성하는 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인은 소정 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 각 라인 사이의 간격은 추후 복수의 촉매부가 적층됨에 따라 촉매층 내에서 공극을 형성하게 된다. 상기 라인 사이의 간격은 연료전지의 종류 및 용도 등에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 각 라인 폭의 2배까지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 라인 사이의 간격이 너무 멀어지면 촉매층 내의 촉매량이 부족하여 반응 효율이 감소되고 전해질막과 촉매층 사이의 접착력이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 간격 범위에서 반응 효율 및 접착력을 저하시키지 않으면서도 물질 전달에 필요한 충분한 공극을 확보하여 전지의 성능을 매우 우수하게 유지할 수 있다.In addition, a plurality of parallel ink lines or ink spot lines forming the catalyst unit according to the present invention is characterized in that spaced at a predetermined interval. The spacing between these lines forms pores in the catalyst layer as a plurality of catalyst units are later stacked. The interval between the lines may be appropriately selected according to the type and use of the fuel cell, and may be, for example, up to twice the width of each line, but is not limited thereto. If the distance between the lines is too far, the amount of catalyst in the catalyst layer is insufficient to reduce the reaction efficiency and the adhesion between the electrolyte membrane and the catalyst layer may be lowered. Therefore, it is possible to maintain sufficient performance of the battery by securing sufficient voids for mass transfer without lowering the reaction efficiency and adhesion in the interval range.

전해질막 또는 기체확산층의 지정된 위치에 전해질막 또는 기체확산층에 직접 접촉하게 되는 잉크방울의 분사가 종료되면, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 전해질막(201) 또는 기체확산층(208) 상에는 복수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인(11)으로 이루어진 제 1 촉매부가 형성되게 된다.When the injection of the ink droplets directly contacting the electrolyte membrane or the gas diffusion layer at the designated position of the electrolyte membrane or the gas diffusion layer is completed, as shown in FIGS. 3 and 4, on the electrolyte membrane 201 or the gas diffusion layer 208. A first catalyst part consisting of a plurality of ink lines or ink spot lines 11 is formed.

다음으로, 상기 형성된 제 1 촉매부 상에 상기 (S1) 단계와 동일한 방법으로 다수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성하되, 제 1 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인과는 다른 길이방향으로 다수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성하여 제 2 촉매부를 형성한다(S2).Next, a plurality of ink lines or ink spot lines are formed on the formed first catalyst portion in the same manner as in the step (S1), but a plurality of ink lines or ink spot lines are formed in a length direction different from the ink lines or ink spot lines of the first catalyst portion. An ink line or an ink spot line is formed to form a second catalyst part (S2).

잉크를 분사하는 분사구의 진행방향을 조정하거나, 잉크가 분사되는 전해질막 또는 기체확산층의 위치를 조정하여, 이전 단계에서 형성된 잉크라인 또는 잉크스팟라인(11)의 길이방향과는 다른 길이방향으로 촉매부 형성용 잉크를 분사하여 새로운 잉크라인 또는 잉크스팟라인(12)을 형성시킬 수 있다. By adjusting the advancing direction of the ejection port for ejecting ink or adjusting the position of the electrolyte membrane or gas diffusion layer through which the ink is ejected, the catalyst is formed in a longitudinal direction different from the longitudinal direction of the ink line or ink spot line 11 formed in the previous step. New ink lines or ink spot lines 12 may be formed by spraying the secondary forming ink.

제 2 촉매부 형성을 위한 촉매부 형성용 잉크방울의 분사가 종료되면, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 제 1 촉매부 상에 제 1 촉매부와는 라인의 길이방향이 다른 잉크라인 또는 잉크스팟라인(12)으로 형성된 제 2 촉매부가 형성되게 된다.When the injection of the ink droplets for forming the catalyst portion for forming the second catalyst portion is finished, as shown in FIGS. 3 and 4, an ink line having a line length different from that of the first catalyst portion on the first catalyst portion or The second catalyst part formed of the ink spot line 12 is formed.

제 1 촉매부의 라인의 길이방향과 제 2 촉매부의 라인의 길이방향은 서로 다르기만 하면 되고, 특정한 각도로 한정되지는 않는다. 예를 들면, 상기 각 촉매부의 라인의 길이방향은 서로 수직을 이룰 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The longitudinal direction of the line of the line of the first catalyst portion and the longitudinal direction of the line of the line of the second catalyst portion only need to be different from each other and are not limited to a specific angle. For example, the length direction of the lines of the respective catalyst units may be perpendicular to each other, but is not limited thereto.

미리 정해진 두께의 촉매층을 형성하기 위해서, 상기 (S2) 단계를 반복하여 복수의 촉매부를 적층한다(S3).In order to form a catalyst layer having a predetermined thickness, the step (S2) is repeated to stack a plurality of catalyst parts (S3).

이와 같은 분사방식에 의하면, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 길이방향이 서로 다른 잉크라인 또는 잉크스팟라인(11, 12)이 교대로 반복적으로 적층된 촉매층(13)을 형성할 수 있다. 촉매층의 두께는 필요에 따라 결정할 수 있으며, 예를 들면, 당분야에서 사용되는 촉매층의 두께를 채택할 수 있다. 대표적으로, 5~50㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 연료전지의 성능이 매우 우수할 수 있다.According to this injection method, as shown in FIGS. 3 and 4, it is possible to form a catalyst layer 13 in which ink lines or ink spot lines 11 and 12 having different longitudinal directions are alternately repeatedly stacked. The thickness of the catalyst layer may be determined as necessary, and for example, the thickness of the catalyst layer used in the art may be adopted. Typically, it may be 5 ~ 50㎛. The performance of the fuel cell in the above range can be very excellent.

또한, 상기 각 단계에서 본 발명에 따라 잉크젯 방식으로 잉크방울을 분사하는 경우에, 분사된 잉크방울의 건조를 촉진하기 위해 열처리 상태에서 잉크를 분사할 수도 있다. 잉크방울의 신속한 건조는 촉매층 내의 공극의 형성에 더 나은 효과를 가져올 수 있다. 구체적인 열처리 온도는 연료전지의 종류나 제조환경 등 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 60~70℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 온도 범위에서 하부 촉매부의 라인간의 간격을 메우지 않으면서도 분사된 잉크방울이 매우 효율적으로 라인을 형성할 수 있다.In addition, in the case where ink droplets are sprayed by the inkjet method according to the present invention in each of the above steps, ink may be sprayed in a heat treatment state to promote drying of the sprayed ink droplets. Rapid drying of the ink droplets can have a better effect on the formation of voids in the catalyst layer. The specific heat treatment temperature may be appropriately selected depending on the type of fuel cell or the manufacturing environment, and may be, for example, 60 ° C. to 70 ° C., but is not limited thereto. The sprayed ink droplets can form a line very efficiently without filling the space between the lines of the lower catalyst part in the temperature range.

전술한 방법에 따르면, 복수의 촉매부가 적층되어 형성된 촉매층을 포함하는 연료전지용 전극으로서, 상기 각 촉매부는, 촉매 입자 및 폴리머 이오노머가 용매에 분산된 촉매부 형성용 잉크방울이 연속적으로 연결되도록 전해질막 또는 기체확산층에 잉크젯 방식으로 분사되어 형성된 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인으로 이루어지며, 상기 촉매부를 형성하는 다수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인은 서로 이격되어 있으며, 상부 및 하부의 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인과는 잉크라인 또는 잉크스팟라인의 길이방향이 서로 다른 연료전지용 전극을 제조할 수 있다.According to the above-described method, an electrode for a fuel cell comprising a catalyst layer formed by stacking a plurality of catalyst parts, wherein each catalyst part includes an electrolyte membrane or a catalyst particle so that catalyst particles and ink droplets for forming a catalyst part in which a polymer ionomer is dispersed in a solvent are connected in series. It consists of a plurality of parallel ink lines or ink spot lines formed by jetting the gas diffusion layer in an inkjet method, the plurality of ink lines or ink spot lines forming the catalyst portion are spaced apart from each other, the ink line of the upper and lower catalyst portion Alternatively, an electrode for a fuel cell having an ink spot line and an ink line or an ink spot line having a different length direction may be manufactured.

본 발명의 연료전지용 전극에 있어서, 이격된 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인이 전극의 촉매층 내에서 길이방향이 다르도록 교대로 적층되어 존재함으로써 촉매층 내의 공극이 대폭적으로 증가되고, 그 분포가 균일하여 전지의 성능을 향상시킬 수 있다는 사실은 별도의 실험이 없이도 당업자라면 충분히 예측할 수 있다.In the fuel cell electrode of the present invention, a plurality of spaced parallel ink lines or ink spot lines are alternately stacked in the catalyst layer of the electrode in different longitudinal directions, thereby greatly increasing the voids in the catalyst layer, and the distribution thereof. The fact that it is uniform and can improve the performance of the battery can be sufficiently predicted by those skilled in the art without any separate experiment.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 촉매층은 전해질막 또는 기체확산층 상에 형성되어 본 발명의 연료전지용 막전극 접합체의 제조에 사용될 수 있다.As described above, the catalyst layer according to the present invention may be formed on the electrolyte membrane or the gas diffusion layer and used in the manufacture of the membrane electrode assembly for a fuel cell of the present invention.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 연료전지용 막전극 접합체는 전해질막(201); 및 상기 전해질막(201)을 사이에 두고 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함한다. 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극은 기체확산층 및 촉매층(203, 205)을 포함하며, 본 발명의 연료전지용 기체확산층은 기재(209a, 209b)와 기재의 일면에 형성되는 미세기공층(207a, 207b)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the fuel cell membrane electrode assembly of the present invention includes an electrolyte membrane 201; And an anode electrode and a cathode electrode positioned to face each other with the electrolyte membrane 201 interposed therebetween. The anode electrode and the cathode electrode includes a gas diffusion layer and a catalyst layer (203, 205), the gas diffusion layer for a fuel cell of the present invention is a substrate (209a, 209b) and the microporous layer (207a, 207b) formed on one surface of the substrate It may include.

본 발명의 전해질막으로는 당분야에서 사용되는 전해질막이 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 퍼플루오르술폰산 폴리머, 탄화수소계 폴리머, 폴리이미드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리포스파진, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 도핑된 폴리벤즈이미다졸, 폴리에테르케톤, 폴리술폰, 이들의 산 및 염기로 이루어진 군에서 선택되는 고분자가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.As the electrolyte membrane of the present invention, an electrolyte membrane used in the art may be used without limitation, for example, perfluorosulfonic acid polymer, hydrocarbon polymer, polyimide, polyvinylidene fluoride, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, A polymer selected from the group consisting of polyphenylene oxide, polyphosphazine, polyethylene naphthalate, polyester, doped polybenzimidazole, polyetherketone, polysulfone, and acids and bases thereof may be used, but is not limited thereto. Does not.

본 발명의 기체확산층은 전해질막과 촉매층 사이에서 전류 전도체 역할을 하며 반응물인 가스와 생성물인 물의 통로가 된다. 따라서 기체확산층은 가스가 잘 통할 수 있도록 다공성(20~90%) 구조로 되어 있다. The gas diffusion layer of the present invention acts as a current conductor between the electrolyte membrane and the catalyst layer and becomes a passage of the reactant gas and the product water. Therefore, the gas diffusion layer has a porous (20-90%) structure to allow gas to pass through well.

본 발명의 기체확산층으로는 당분야에서 사용되는 기체확산층이 제한없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 탄소페이퍼, 탄소천 및 탄소펠트로 이루어진 군에서 선택되는 도전성 기재를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 기체확산층은 상기 도전 성 기재의 일면에 형성되는 미세기공층을 더 포함하여 형성될 수 있으며, 미세기공층은 탄소계 물질 및 불소계 수지를 포함하여 형성될 수 있다.As the gas diffusion layer of the present invention, a gas diffusion layer used in the art may be used without limitation, and may include a conductive substrate selected from the group consisting of carbon paper, carbon cloth, and carbon felt. The gas diffusion layer may further include a microporous layer formed on one surface of the conductive substrate, and the microporous layer may include a carbonaceous material and a fluorine resin.

상기 탄소계 물질로는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 풀러렌(C60) 및 수퍼P로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Examples of the carbon-based material include graphite (graphite), carbon black, acetylene black, denka black, canyon black, activated carbon, mesoporous carbon, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, carbon nanorings, carbon nanowires, One or a mixture of two or more selected from the group consisting of fullerenes (C60) and super P may be used, but is not limited thereto.

상기 불소계수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 코폴리머(PVdF-HFP) 또는 스티렌-부타디엔고무(SBR)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The fluororesin may be polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl alcohol, cellulose acetate, copolymer of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) or styrene-butadiene rubber One or a mixture of two or more selected from the group consisting of (SBR) may be used, but is not limited thereto.

상기 기체확산층의 두께는 필요에 따라 적절하게 채택할 수 있으며, 예를 들면 100~400㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 두께가 너무 얇으면 촉매층과 세퍼레이터 사이에서 전기 접촉 저항이 커지고 또한 압축에 버틸 충분한 힘을 갖지 못하며, 너무 두꺼워지면 반응물인 가스의 이동이 어려워지므로 적정수준의 두께를 유지하여야 한다.The thickness of the gas diffusion layer may be appropriately adopted as necessary, for example, may be 100 ~ 400㎛, but is not limited thereto. If the thickness is too thin, the electrical contact resistance between the catalyst layer and the separator is large and does not have enough force for compression. If the thickness is too thick, it is difficult to move the reactant gas, so the thickness should be maintained at an appropriate level.

이때 촉매층은 상기 기체확산층의 미세기공층 위에 형성된다.At this time, the catalyst layer is formed on the microporous layer of the gas diffusion layer.

본 발명은 또한 상기 본 발명의 막전극 접합체를 포함하는 연료전지를 제공한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지를 개략적으로 나타낸 도면이 다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 연료전지는 스택(200), 연료공급부(400) 및 산화제공급부(300)를 포함하여 이루어진다. The present invention also provides a fuel cell comprising the membrane electrode assembly of the present invention. 5 is a view schematically showing a fuel cell according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the fuel cell of the present invention includes a stack 200, a fuel supply unit 400, and an oxidant supply unit 300.

상기 스택(200)은 본 발명의 막전극 접합체를 하나 또는 둘 이상 포함하며, 막-전극 접합체가 둘 이상 포함되는 경우에는 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다 상기 세퍼레이터는 막전극 접합체들이 전기적으로 연결되는 것을 막고 외부에서 공급된 연료 및 산화제를 막-전극 접합체로 전달하는 역할을 한다. The stack 200 includes one or more membrane electrode assemblies of the present invention, and when two or more membrane electrode assemblies are included, the stack 200 includes a separator interposed therebetween. The separator is electrically connected to the membrane electrode assemblies. It serves to prevent fuel loss and to deliver externally supplied fuel and oxidant to the membrane-electrode assembly.

상기 연료 공급부(400)는 연료를 상기 스택으로 공급하는 역할을 하며, 연료를 저장하는 연료탱크(410) 및 연료탱크(410)에 저장된 연료를 스택(200)으로 공급하는 펌프(420)로 구성될 수 있다. 상기 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료가 사용될 수 있으며, 탄화수소 연료의 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연가스를 들 수 있다. The fuel supply unit 400 serves to supply fuel to the stack, and includes a fuel tank 410 for storing fuel and a pump 420 for supplying fuel stored in the fuel tank 410 to the stack 200. Can be. The fuel may be a gas or liquid hydrogen or hydrocarbon fuel, examples of the hydrocarbon fuel may be methanol, ethanol, propanol, butanol or natural gas.

상기 산화제 공급부(300)는 산화제를 상기 스택으로 공급하는 역할을 한다.  상기 산화제로는 산소가 대표적으로 사용되며, 산소 또는 공기를 펌프(300)로 주입하여 사용할 수 있다.The oxidant supply unit 300 serves to supply an oxidant to the stack. Oxygen is typically used as the oxidant, and may be used by injecting oxygen or air into the pump 300.

도 1은 연료전지의 전기 발생 원리를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram for explaining the principle of electricity generation of a fuel cell.

도 2는 일반적인 연료전지용 막전극 접합체의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a structure of a membrane electrode assembly for a general fuel cell.

도 3은 본 발명에 따라 촉매부 형성용 잉크가 전해질막 또는 기체확산층에 분사되어 복수의 촉매부를 형성한 것을 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing that the ink for forming a catalyst portion is injected into an electrolyte membrane or a gas diffusion layer according to the present invention to form a plurality of catalyst portions.

도 4는 본 발명에 따라 촉매부 형성용 잉크가 전해질막 또는 기체확산층에 분사되어 복수의 촉매부를 형성한 것을 개략적으로 나타내는 평면도이다.4 is a plan view schematically showing that the ink for forming a catalyst portion is injected into an electrolyte membrane or a gas diffusion layer according to the present invention to form a plurality of catalyst portions.

도 5는 본 발명에 따른 연료전지의 한 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a view schematically showing an example of a fuel cell according to the present invention.

Claims (14)

복수의 촉매부가 적층되어 형성된 촉매층을 포함하는 연료전지용 전극으로서, 상기 각 촉매부는,A fuel cell electrode comprising a catalyst layer formed by stacking a plurality of catalyst parts, wherein each of the catalyst parts includes: 촉매 입자 및 폴리머 이오노머가 용매에 분산된 촉매부 형성용 잉크방울이 연속적으로 연결되도록 전해질막 또는 기체확산층에 잉크젯 방식으로 분사되어 형성된 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인으로 이루어지며, It consists of a plurality of parallel ink lines or ink spot lines formed by spraying the catalyst particles and the polymer ionomer dispersed in the solvent, ink droplets formed in the ink jet method to the electrolyte membrane or the gas diffusion layer so that the ink droplets are continuously connected, 상기 촉매부를 형성하는 다수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인은 서로 이격되어 있으며, 상부 및 하부의 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인과는 잉크라인 또는 잉크스팟라인의 길이방향이 서로 다른 연료전지용 전극.A plurality of ink lines or ink spot lines forming the catalyst portion are spaced apart from each other, the ink line or ink spot line of the upper and lower catalyst portion is different from the ink line or ink spot line in the longitudinal direction. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 촉매부를 형성하는 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인은 라인 사이의 간격이 각 라인 폭의 2배까지인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극.The plurality of parallel ink lines or ink spot lines forming each of the catalyst portion is a fuel cell electrode, characterized in that the distance between the lines up to twice the width of each line. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인의 길이방향은 상부 및 하부의 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인의 길이방향에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극.The length direction of the ink line or ink spot line of each of the catalyst portion is perpendicular to the length direction of the ink line or ink spot line of the upper and lower catalyst portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 촉매부가 적층되어 형성되는 촉매층은 두께가 5~50㎛인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극.The catalyst layer formed by stacking the plurality of catalyst parts has a thickness of 5 ~ 50㎛ electrode for fuel cells. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 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 고분자인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극.The electrolyte membrane is a perfluorosulfonic acid polymer, a hydrocarbon-based polymer, polyimide, polyvinylidene fluoride, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyphosphazine, polyethylene naphthalate, polyester, doped polybenz An electrode for a fuel cell, characterized in that the polymer is selected from the group consisting of imidazole, polyether ketone, polysulfone, and acids and bases thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체확산층은 탄소페이퍼, 탄소천 및 탄소펠트로 이루어진 군에서 선택되는 도전성 기재; 탄소계 물질; 및 불소계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극.The gas diffusion layer is a conductive substrate selected from the group consisting of carbon paper, carbon cloth and carbon felt; Carbon-based materials; And a fluorine-based resin. (S1) 촉매부 형성용 잉크를 잉크방울이 연속적으로 연결되도록 잉크젯 방식으로 전해질막 또는 기체확산층의 미리 지정된 위치에 분사하여 서로 이격된 다수의 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성하여 제 1 촉매부를 형성하는 단계;(S1) the first catalyst portion is formed by spraying a catalyst for forming the catalyst portion at a predetermined position of the electrolyte membrane or the gas diffusion layer in an inkjet manner so that ink droplets are continuously connected to each other to form a plurality of parallel ink lines or ink spot lines spaced apart from each other. Forming; (S2) 상기 형성된 제 1 촉매부 상에 상기 (S1) 단계와 동일한 방법으로 다수 의 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성하되, 제 1 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인과는 다른 길이방향으로 다수의 잉크라인 또는 잉크스팟라인을 형성하여 제 2 촉매부를 형성하는 단계; 및(S2) forming a plurality of ink lines or ink spot lines on the formed first catalyst portion in the same manner as in the step (S1), but a plurality of ink lines or ink spot lines in a length direction different from the ink lines or ink spot lines of the first catalyst portion Forming an ink line or an ink spot line to form a second catalyst part; And (S3) 하부 촉매층의 잉크라인 또는 잉크스팟라인과는 다른 길이방향의 잉크라인 또는 잉크스팟라인이 형성되도록 상기 (S2) 단계를 반복하여 복수의 촉매부를 적층시켜 미리 정해진 두께의 촉매층을 형성하는 단계(S3) repeating step (S2) to form a catalyst layer having a predetermined thickness by repeating the step (S2) to form an ink line or an ink spot line in a length direction different from the ink line or ink spot line of the lower catalyst layer. 를 포함하는 연료전지용 전극의 제조방법.Method for producing an electrode for a fuel cell comprising a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 촉매부 형성용 잉크는 금속촉매 또는 탄소계 지지체에 담지된 금속 촉매; 폴리머 이오노머; 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조방법.The catalyst portion forming ink may be a metal catalyst supported on a metal catalyst or a carbon-based support; Polymer ionomers; And a solvent. A method of manufacturing an electrode for a fuel cell, comprising: a solvent; 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 각 촉매부를 형성하는 평행한 잉크라인 또는 잉크스팟라인은 라인 사이의 간격이 각 라인 폭의 2배까지인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조방법.Parallel ink line or ink spot line forming each of the catalyst portion is a method of manufacturing a fuel cell electrode, characterized in that the interval between the lines up to twice the width of each line. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 각 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인의 길이방향은 상부 및 하부의 촉매부의 잉크라인 또는 잉크스팟라인의 길이방향에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조방법.The length direction of the ink line or the ink spot line of each of the catalyst portion is perpendicular to the length direction of the ink line or ink spot line of the upper and lower catalyst portion. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 촉매층의 두께는 5~50㎛인 인 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조방법.The thickness of the catalyst layer is a manufacturing method of the electrode for a fuel cell, characterized in that 5 to 50㎛. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 잉크 방울의 분사는 열처리 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극의 제조방법.The injection of the ink droplets is a fuel cell electrode manufacturing method, characterized in that performed in a heat treatment state. 전해질막; 및 상기 전해질막을 사이에 두고 형성되며, 각각 촉매층 및 기체확산층을 포함하는 애노드 전극 및 캐소드 전극;을 포함하는 연료전지용 막전극 접합체에 있어서,Electrolyte membrane; And an anode electrode and a cathode electrode formed between the electrolyte membrane and having a catalyst layer and a gas diffusion layer, respectively. 상기 애노드 전극 또는 캐소드 전극은 상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 연료전지용 전극인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체.The anode electrode or the cathode electrode is a fuel cell membrane electrode assembly, characterized in that the electrode for fuel cells according to any one of claims 1 to 6. 하나 또는 둘 이상의 제13항에 따른 막전극 접합체와 상기 막전극 접합체들 사이에 개재하는 세퍼레이터를 포함하는 스택;A stack comprising at least one membrane electrode assembly according to claim 13 and a separator interposed between the membrane electrode assemblies; 연료를 상기 스택으로 공급하는 연료공급부; 및 A fuel supply unit supplying fuel to the stack; And 산화제를 상기 스택으로 공급하는 산화제공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지.A fuel cell comprising an oxidant supply unit for supplying an oxidant to the stack.
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