KR101392171B1 - 연료전지용 고분자 전해질 막, 이를 포함하는 막 전극 접합체 및 연료전지 - Google Patents

연료전지용 고분자 전해질 막, 이를 포함하는 막 전극 접합체 및 연료전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지용 고분자 전해질 막, 그를 포함하는 막 전극 접합체 및 연료전지에 관한 것으로서, 친수성기를 가진 섬유에 의해 형성된 다공성 지지체, 및 상기 다공성 지지체에 함침 형태로 포함되어 있는 수소이온 전도성의 양이온 교환수지를 포함하여 연료전지의 성능을 저하시키기 않으면서, 기체에 대한 차단성 및 장기 내구성이 향상된 고분자 전해질 막을 제공할 수 있으며, 상기 고분자 전해질 막을 포함하는 연료전지를 제공할 수 있다.

Description

연료전지용 고분자 전해질 막, 이를 포함하는 막 전극 접합체 및 연료전지 {Polymer Electrolyte Membrane for Fuel Cell, Membrane Electrode Assembly and Fuel Cell Including the Same}
본 발명은 전해질 막의 기계적 성질의 개선을 위한 연료전지용 고분자 전해질 막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 친수성기를 가진 섬유에 의해 형성된 다공성 지지체, 및 상기 다공성 지지체에 함침 형태로 포함되어 있는 수소이온 전도성의 양이온 교환수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막과, 그러한 고분자 전해질 막을 포함하는 막 전극 접합체 및 연료전지에 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 화학반응 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서, 연료로는 수소, 메탄올, 부탄 등과 같은 탄화수소가, 산화제로는 산소가 대표적으로 사용된다.
고분자 전해질 연료전지에 있어서, 전기를 발생시키는 가장 기본적인 단위는 막-전극 접합체(MEA)로서, 이는 고분자 전해질 막과 고분자 전해질 막 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 수소이온 및 전자가 발생하고, 수소이온은 고분자 전해질 막을 통해 캐소드 전극으로 이동하며, 캐소드 전극에서는 산소(산화제)와 고분자 전해질 막을 통해 전달된 수소이온과 전자가 반응하여 물이 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다.
[반응식 1]
애노드 전극: H2 → 2H+ + 2e-
캐소드 전극: 1/2O2 + 2H+ + 2e- → H2O
전체 반응식: H2 + 1/2O2 → H2O
이러한 반응에서, 상기 고분자 전해질 막은 온도와 수화(hydration) 정도에 따라 15 내지 30%의 막두께 변화와 체적 변화를 수반하고, 특히, 3 내지 50 중량%의 메탄올 연료에 의해서는 최대 200% 이상 체적 변화가 발생한다. 이에 연료전지 운전 조건에 따라 전해질 막은 팽윤과 수축을 반복하게 되며, 이러한 체적변화로 인하여 고분자 전해질 막에서 고분자 사슬의 얽힘이 풀리면서 기계적 강도가 줄어 들고, 미세 구멍이나 균열이 발생하게 된다. 이러한 미세 구멍이나 균열을 통해 수소 또는 메탄올 크로스오버(crossover)가 발생하여 연료전지의 내구성이 저하되는 주요 원인이 되고 있다.
이러한 이유로 상기 고분자 전해질 막으로는 전도성, 기계적 물성 및 내화학성이 우수한 퍼플루오로설폰산 수지(상품명: Nafion)로 제조된 퍼플루오로설폰산 수지막이 주로 사용되고 있다.
그러나, 최근에는 상기 퍼플루오로설폰산 수지 등과 같은 불소계 전해질 막에 비하여 상대적으로 경제성이 높은 탄화수소계 전해질 막에 대한 관심이 높아지고 있다. 탄화수소계 전해질 막은 일반적으로 불소계 전해질 막 대비 상대적으로 낮은 기체 투과도로 인해 실제 연료전지 운전에서 기체 투과로 생성되는 부산물에 의한 화학적 내구성 저하는 적은 편이다. 그러나, 일반적인 탄화수소계 전해질 막은 가습 상황의 변화에 따른 체적 변화가 크고, 부서지기 쉬운 물성으로 가지므로, 실제 연료전지 운전에서 기계적 내구성을 확보하기가 어렵다는 문제를 내포하고 있다. 일례로 전해질 막의 기계적 내구성을 평가하는 대표적인 방법인 가습과 무가습을 반복하는 사이클 실험에서 탄화수소계 막은 매우 취약한 경향을 보인다.
또한, 일반적으로 연료전지용 고분자 전해질 막의 내구성을 보강하기 위하여 전해질 막 수지 자체를 개선하는 방식이 시도되고 있다. 그러나, 전해질 막 자체의 강도를 높이는 경우, 일반적으로 이온 교환능력이 떨어지는 문제를 가지고 있다. 또 다른 방식으로서 전해질 막 수지와 내구성 향상을 위한 물질을 혼합하여 제조하는 방식이 있으나, 혼합과정이 쉽지 않으며 무엇보다도 뚜렷한 효과를 보이지 않고 있다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하려는 노력이 관련 분야에서 꾸준하게 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경 하에서 본 발명이 안출되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 첫 번째 목적은 친수성기를 가진 섬유에 의해 형성된 다공성 지지체에 수소이온 전도성의 양이온 교환수지를 함침 형태로 포함함으로써, 기존의 연료전지용 고분자 전해질 막에 대해 기계적 성질을 현저히 개선한 고분자 전해질 막을 제공하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 상기 연료전지용 고분자 전해질 막을 포함하는 막 전극 접합체를 제공하는 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은 상기 연료전지용 고분자 전해질 막을 포함하는 연료전지를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 친수성기를 가진 섬유에 의해 형성된 다공성 지지체, 및 상기 다공성 지지체에 함침 형태로 포함되어 있는 수소이온 전도성의 양이온 교환수지를 포함하는 연료전지용 고분자 전해질 막을 제공한다.
본 발명에 따른 연료전지용 고분자 전해질 막은 상기 친수성기를 가진 섬유가 다공성 지지체의 형태로 형성되어 있어서, 필러 형태로 포함되는 경우에 발생할 수 있는 분산성의 문제를 해결할 수 있고 내구성 향상의 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지용 고분자 전해질 막에서, 상기 수소이온 전도성의 양이온 교환수지는 다양한 방법으로 친수성기를 가진 섬유에 의해 형성된 다공성 지지체에 함침 시킬 수 있다.
하나의 바람직한 예로, 고분자 물질로서 양이온 교환수지가 용해된 용액 또는 상온에서 유동성을 갖는 액체를 준비하고, 상기 고분자 물질이 용해된 용액 또는 액체에 다공성 지지체를 담근 다음, 고분자 물질이 무기 지지체 내의 기공에 충분히 함침 될 때까지 유지시킨 이후에 다공성 지지체를 고분자 용액 또는 액체에서 꺼내는 방법으로 제조할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다공성 지지체는 기공을 갖는 박막으로 다양한 방식으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 친수성기를 가진 섬유 조성물을 전하 유도 방사법으로 방사하여 나노파이버를 형성한 후 이를 제막하여 제조하거나, 또는, 섬유를 소정 두께로 분산 적층시켜 섬유 집합체로서 2차원 구조의 시트형인 웹(web)을 형성한 후, 물리적 방식으로 3차원구조를 이루는 부직포 제조방식으로 제조할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 다공성 지지체는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 친수성기를 가진 섬유들이 3차원 망상 구조를 이루고 있는 형태일 수 있다. 이러한 망상 구조는 양이온 교환수지의 침투성을 높여주어, 상기 양이온 교환수지가 다공성 지지체 사이로 빠르게 분산될 수 있도록 도와준다.
상기 다공성 지지체는 바람직한 예로, 시트, 부직포 또는 크라프트지 형태일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 부직포 형태일 수 있다.
상기 다공성 지지체는 지지체 총 부피에 대하여 10 내지 95 부피%의 기공도를 가질 수 있다. 다공성 지지체의 기공도가 상기 범위를 벗어날 경우, 수소이온 전도성의 저하되거나 또는 소망하는 수준의 기계적 강도를 제공하기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다. 더욱 바람직하게는 50 내지 95 부피%의 기공도를 가질 수 있다.
상기 다공성 지지체를 형성하는 섬유는 수십 nm 내지 5 ㎛의 평균 직경을 갖을 수 있으며, 바람직하게는, 다공성 지지체 내부에 형성되는 기공은 수십 50 nm 내지 1 ㎛의 평균 기공 직경을 갖을 수 있다. 평균 기공 직경이 지나치게 작을 경우, 고분자 양이온 교환수지의 침투가 어려울 수 있고, 반대로 지나치게 클 경우, 소망하는 수준의 기계적 강도를 제공하기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다.
또한, 상기 다공성 지지체의 두께는 5 내지 100 ㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 30 ㎛이다. 지지체의 두께가 5 ㎛ 미만이면 기계적 강도 등의 물리적 특성이 저하되어 바람직하지 않고, 두께가 100 ㎛를 초과하면 저항이 커져 바람직하지 않다.
상기 친수성기를 가진 섬유는 우수한 흡습성과 동시에 높은 강도를 가지는 섬유로서 그 종류는 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직한 예로서, 셀룰로우즈, 실크, 스파이더 실크, 키토산, 마, 면 및 모로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 친수성기를 가진 섬유는 히드록시기(-OH) 또는 펩타이드기 등의 친수성기를 포함하고 있어서, 양이온 교환수지와 혼화성이 우수하여 PTFE(polytetrafluoroehylene)계 PVdF(polyvinylidenefluoride)계, PI(polyimide)계 등과 같은 기타 다공성 기재에 비해 고분자 양이온 교환수지의 투입이 용이하며, 그 중에서도 특히 셀룰로우즈가 바람직하다.
셀룰로우즈는 결정화 영역과 무정형 영역으로 구성되어 있으며, 결정화 영역은 물질의 탄성과 인장강도를 증가시키는 역할을 하며, 무정형 영역은 물을 흡수하여 늘어나거나, 물질의 유연성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 셀룰로우즈계 섬유는 친수성기로 히드록시기(-OH)를 가지고 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 셀룰로우즈계 섬유는 전체 히드록시기 사이트 대비 5 내지 90% 범위에서 존재하는 것이 바람직하다. 상기 히드록시기의 함량이 너무 적으면 물을 흡수하여 팽윤하는 정도가 낮아서 양이온 수지와의 결합력이 낮아져, 결국 연료전지 막의 기계적 강도 향상에 기여하지 못하고, 너무 많으면 용매와의 혼합성이 저하되어 연료전지용 고분자 전해질 막을 제조하기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다.
히드록시기의 더욱 바람직한 함량은 10 내지 80%, 특히, 20 내지 70%일 수 있다.
상기 친수성기를 가진 섬유가 셀룰로우즈인 경우, 상기 셀룰로우즈는, 예를 들어, 히드록시가 비치환된 셀룰로우즈, 셀룰로우즈 에스테르, 셀룰로우즈 에테르 등과 같이 히드록시가 일부 치환된 셀룰로우즈로 대략 분류될 수 있으며, 이들은 단독으로 사용될 수도 있고 둘 이상의 혼합 형태로 사용될 수도 있다. 이들의 구체적인 예로는, 히드록시가 비치환된 셀룰로우즈; 아세틸기 또는 그것의 유도체로 치환된 셀룰로우즈; 황산 셀룰로우즈; 인산 셀룰로우즈; 메틸 셀룰로우즈, 에틸 셀룰로우즈, 카르복시메틸 셀룰로우즈, 히드록시에틸 셀룰로우즈 등과 같은 C1-C10 알킬기 또는 그것의 유도체로 치환된 셀룰로우즈, 바람직하게는, C2-C6 알킬기 또는 그것의 유도체로 치환된 셀룰로우즈;로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 그 중에서, 수용성이 낮은 C2-C10 알킬기 또는 그것의 유도체로 치환된 셀룰로우즈, 아세틸기 또는 그것의 유도체로 치환된 셀룰로우즈 등이 더욱 바람직하다.
상기 셀룰로우즈의 분자량의 범위는, 예를 들어, 30,000 내지 3,000,000일 수 있지만, 섬유의 치환기의 종류 및 치환도 등 다양한 요인들에 의해 상기 예시적인 범위를 넘어설 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 연료전지용 고분자 전해질 막에서, 양이온 교환수지는 불소계 양이온 교환수지 또는 탄화수소계 양이온 교환수지일 수 있다.
상기 불소계 양이온 교환수지는 하나의 바람직한 예로, 전도성, 기계적 물성 및 내화학성이 우수한 퍼플루오로설폰산 수지일 수 있다.
그러나, 탄화수소계 양이온 교환수지는, 상대적으로 경제적일 뿐만 아니라 친수성기를 가진 섬유에 의해 형성된 다공성 지지체에 의해 고분자 전해질 막의 내구성도 향상시킬 수 있어서 더욱 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이, 탄화수소계 전해질 막은 가습 상황의 변화에 따른 체적 변화가 크고, 부서지기 쉬운 물성을 가지므로, 기계적 내구성을 확보하기가 어렵다는 문제를 내포하고 있다.
반면에, 친수성기를 가진 섬유에 의해 형성된 다공성 지지체에 탄화수소계 양이온 교환수지가 함침되어 있는 경우, 친수성기를 가진 섬유가 탄화수소계 양이온 교환수지의 팽윤, 수축 시에 같이 연동함으로써 체적 변화에 의한 스트레스를 줄일 수 있고, 친수성기의 존재로 인해 낮은 가습 상태에서도 수분 손실에 의한 수축 정도를 줄일 수 있으며, 수분에 노출된 상황에서 인장 강도를 향상할 수 있다.
상기 탄화수소계 양이온 교환수지는, 예를 들어, 측쇄에 설폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 양이온 교환기를 갖는 고분자일 수 있다.
본 발명에서 양이온 교환수지는, 고분자 전해질 막 중량을 기준으로 10 내지 95 중량%로 포함되어 있을 수 있다. 상기 양이온 교환수지의 함량이 너무 적은 경우에는 소망하는 수준의 수소이온 전도도를 얻기 어렵고, 반대로 너무 많은 경우에는 다공성 지지체로 인한 기계적 성질의 향상 효과를 도모하기 어려우므로 바람직하지 않다. 상기와 같은 이유로, 양이온 교환수지는 전해질 막 전체량을 기준으로 30 내지 90 중량%로 함유되는 것이 더욱 바람직하다.
이들의 구체적인 예로는, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 폴리에테르-에테르케톤계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 또는 이들의 혼합물이 더욱 바람직하다.
경우에 따라서는, 본 발명에 따른 연료전지용 고분자 전해질 막에서, 상기 연료전지용 고분자 전해질 막을 사이에 두고 대향하여 적층된 2개 이상의 수소이온 전도성을 갖는 양이온 교환 수지막을 더 포함할 수도 있다. 상기 적층 형태를 제조하기 위해서는 대응하는 막들을 각각 도포하고 가열 압착하는 방법을 사용할 수 있으며, 공지된 막 적층 방법을 제한없이 사용할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 연료전지용 고분자 전해질 막이 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 연료전지용 막 전극 접합체를 제공한다.
상기 연료전지용 막 전극 접합체는 연료전지 운전시의 내부의 고분자 전해질 막의 기계적 강도가 크게 향상되어 내구성이 우수하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 연료전지용 막 전극 접합체 및 하나 이상의 분리판을 포함하며,
연료와 산화제의 전기화학적 반응을 통하여 전기를 생성시키는 하나 이상의 전기 발생부;
연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급부; 및
산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부;
를 포함하는 연료전지를 제공한다.
고분자 전해질 막을 사용하여 제조되는 막 전극 접합체과 연료전지의 구조 및 제조 방법 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 본 명세서에서는 생략한다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 연료전지용 고분자 전해질 막은 친수성기를 가진 섬유에 의해 형성된 다공성 지지체, 및 상기 다공성 지지체에 함침 형태로 포함되어 있는 수소이온 전도성의 양이온 교환수지를 포함하여 연료전지의 성능을 저하시키기 않으면서, 기체에 대한 차단성 및 장기 내구성 등을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 연료전지의 전기 발생 원리를 설명하기 위한 모식도이다;
도 2은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 연료전지용 막 전극 접합체의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 연료전지의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하 본 발명의 내용을 도면과 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 내용이 이들로 한정 해석되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 연료전지용 막 전극 접합체의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지용 막 전극 접합체는 고분자 전해질 막(201)을 사이에 두고 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극(203)과 캐소드 전극(205)을 포함하는 것으로 구성될 수 있다. 애노드 전극(203) 및 캐소드 전극(205)은 기체 확산층(208)을 추가로 포함할 수 있으며, 기체 확산층(208)은 기재(209a, 209b)와 기재의 일면에 형성되는 미세기공층(207a, 207b)을 포함할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 연료전지의 구조가 개략적으로 도시되어 있다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 연료전지는 전기 발생부(200), 연료 공급부(400) 및 산화제 공급부(300)를 포함하는 것으로 구성되어 있다. 본 발명의 연료전지는 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극, 및 상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극 사이에 위치하며, 본 발명에 따른 연료전지용 복합 전해질 막을 포함하는 하나 이상의 막 전극 접합체 및 하나 이상의 분리판을 포함하며, 연료와 산화제의 전기화학적 반응을 통하여 전기를 생성시키는 하나 이상의 전기 발생부(200); 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급부(400); 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부(300)를 포함한다.
상기 전기 발생부(200)는 본 발명의 막 전극 접합체를 하나 또는 둘 이상 포함하며, 막 전극 접합체가 둘 이상 포함되는 경우에는 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다 상기 세퍼레이터는 막 전극 접합체들이 전기적으로 연결되는 것을 막고 외부에서 공급된 연료 및 산화제를 막 전극 접합체로 전달하는 역할을 한다.
상기 연료 공급부(400)는 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 하며, 연료를 저장하는 연료탱크(410) 및 연료탱크(410)에 저장된 연료를 전기 발생부(200)로 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.
상기 산화제 공급부(300)는 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 한다. 상기 산화제로는 산소가 대표적으로 사용되며, 산소 또는 공기를 펌프(300)로 주입하여 사용할 수 있다.
이하 구체적인 예를 통해 본 발명의 내용을 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

Claims (17)

  1. 친수성기를 가진 섬유에 의해 형성된 다공성 지지체, 및 상기 다공성 지지체에 함침 형태로 포함되어 있는 수소이온 전도성의 양이온 교환수지를 포함하고,
    상기 친수성기를 가진 섬유는 히드록시기 또는 펩타이드의 친수성기를 포함하는 셀룰로우즈, 실크, 스파이더 실크, 키토산, 마, 면 및 모로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며,
    상기 양이온 교환수지는 불소계 양이온 교환수지이고, 고분자 전해질 막 중량을 기준으로 10 내지 95 중량%로 포함되어 있으며,
    상기 불소계 양이온 교환수지는 퍼플루오로설폰산 수지인 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 지지체는 친수성기를 가진 섬유들이 3차원 망상 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 지지체는 시트, 부직포 또는 크라프트지 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 지지체는 지지체 총 부피에 대하여 10 내지 95 부피%의 기공도를 가진 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 지지체는 수십 nm 내지 5 ㎛의 평균 기공 직경을 가진 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 지지체는 5 내지 100 ㎛의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 셀룰로우즈계 섬유는 전체 히드록시기(-OH) 사이트 대비 5 내지 90% 범위에서 히드록시기가 존재하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 친수성기를 가진 섬유는 셀룰로우즈이며, 상기 셀룰로우즈는, 히드록시가 비치환된 셀룰로우즈, 아세틸기 또는 그것의 유도체로 치환된 셀룰로우즈, 황산 셀룰로우즈, 인산 셀룰로우즈, 및 C1-C10 알킬기 또는 그것의 유도체로 치환된 셀룰로우즈로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 셀룰로우즈는, 히드록시가 비치환된 셀룰로우즈, 아세틸기 또는 그것의 유도체로 치환된 셀룰로우즈, 황산 셀룰로우즈, 인산 셀룰로우즈, 및 C2-C6 알킬기 또는 그것의 유도체로 치환된 셀룰로우즈로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 고분자 전해질 막.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 하나에 따른 연료전지용 고분자 전해질 막이 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 전극 접합체.
  17. 제 16 항에 따른 연료전지용 막 전극 접합체 및 하나 이상의 분리판을 포함하며,
    연료와 산화제의 전기화학적 반응을 통하여 전기를 생성시키는 하나 이상의 전기 발생부;
    연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급부; 및
    산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
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