KR101755920B1 - 연료전지용 기체확산층과, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

연료전지용 기체확산층과, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체확산층을 구성하는 거대기공층 및 미세기공층의 기공 크기가 감소되는 것을 방지함과 함께 발수 성능을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지용 기체확산층과, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 기체확산층을 구성하는 거대기공층 및 미세기공층에 발수제를 코팅할 때, 섬유형 발수제로 코팅하거나, 또는 일정한 패턴 형태을 갖는 발수제로 코팅함으로써, 거대기공층 및 미세기공층의 기공 크기가 감소되는 것을 방지할 수 있고, 발수 성능을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지용 기체확산층과, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

연료전지용 기체확산층과, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법{GAS DIFFUSION LAYER FOR FUEL CELL, DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 연료전지용 기체확산층과, 이를 제조하기 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기체확산층을 구성하는 거대기공층 및 미세기공층의 기공 크기가 감소되는 것을 방지함과 함께 발수 성능을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지용 기체확산층과, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
연료전지는 연료전지 자동차의 주 에너지원인 전기를 생산하는 일종의 발전장치로서, 전극막 어셈블리를 사이에 두고 수소가 공급되는 연료극과 공기가 공급되는 공기극이 적층된 구조를 가지며, 공기중의 산소와 외부에서 공급된 수소가 화학적으로 반응하여 전기에너지를 발생시키는 장치를 말한다.
연료전지는 수십에서 수백개의 유니트 셀 단위가 적층된 연료전지 스택으로 제작되며, 하나의 유니트 셀 단위에 대한 구성은 고분자 전해질막과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 공기극(cathode) 및 연료극과, 공기극 및 연료극이 위치한 바깥 부분에 적층되는 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)과, 기체확산층의 바깥 쪽에 적층되어 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하는 분리판 등을 포함하여 구성된다.
상기 기체확산층은 분리판의 채널과, 공기극 및 연료극을 포함하는 촉매층 간의 산소, 수소, 수증기, 전자의 이동 통로 역할을 하는 동시에 물 배출 통로 역할을 수행한다.
좀 더 상세하게는, 상기 기체확산층은 반응 기체(산소, 수소 등)를 촉매층으로 균일하게 공급하고, 생성 전자를 전달하는 등의 역할을 하고, 또한 반응에 의하여 생성된 물 배출을 통하여 연료전지내의 물 범람(Flooding)을 최소화시키는 기능을 한다.
이러한 역할을 수행하기 위한 종래의 기체확산층은 첨부한 도 8에 도시된 바와 같이, 탄소분말과 발수제로 구성된 미세기공층(MPL: Microporous Layer)과, 탄소섬유와 탄화된 레진과 발수제로 구성된 거대기공층((Macroporous Layer, 기재 혹은 탄소섬유층으로 불리움) 등을 포함하는 이중 층 구조로 제조된다.
대개, 종래의 기체확산층은 탄소섬유로 이루어진 기재층에 딥핑 공정(Dipping process)을 이용하여 발수제를 코팅하여 거대기공층을 제조하는 단계와, 발수제와 탄소분말를 혼합한 후 거대기공층 표면에 도포하여 미세기공층을 제조하는 단계로 구분된다.
일반적으로, 딥핑 공정은 일정한 농도로 희석되어 있는 발수액 저장부에 기재가 연속적으로 담가짐에 의해 1차 코팅이 이루어지는 단계와, 이후 용매를 건조시키는 소결하는 단계를 포함한다.
그러나, 종래의 기체확산층은 다음과 같은 문제점이 있다.
위와 같이, 상기 기체확산층을 구성하는 거대기공층은 제조할 때, 탄소섬유로 된 기재층에 발수성을 부여하고자, 딥핑 공정(Dipping process)을 이용하여 발수제 코팅을 하게 되는 바, 이때 코팅되는 발수제가 오히려 탄소섬유 사이의 기공을 막아서 기공 크기가 협소지게 된다.
상기 거대기공층의 발수제 코팅 전후 상태를 비교한 도 9[도면출처: From C.Y. Wang et al, Electrochimica Acta 49 (2004) 4149-4156)]에서 보듯이, 발수제 코팅 전의 탄소섬유 사이의 기공 크기가 발수제 코팅 후에 크게 감소된 것을 알 수 있다.
이렇게 상기 거대기공층의 탄소섬유 사이의 기공이 감소되면, 기체확산층의 기체확산 성능 및 물 배출 성능이 저하되는 등의 문제점이 따르게 된다.
더욱이, 상기 거대기공층의 발수성을 향상시키기 위해 발수제 함량을 증가시키면, 거대기공층의 기공 크기 감소 및 성능 감소 등의 문제점이 더욱 가중된다.
또한, 연료극 또는 공기극과 직접 접촉하는 미세기공층의 경우에도 발수제가 첨가되는데, 마찬가지로 발수제가 미세기공층의 기공을 막아서 기체확산층의 기체확산 성능 및 물 배출 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기체확산층을 구성하는 거대기공층 및 미세기공층에 발수제를 코팅할 때, 섬유형 발수제로 코팅하거나, 또는 일정한 패턴 형태을 갖는 발수제로 코팅함으로써, 거대기공층 및 미세기공층의 기공 크기가 감소되는 것을 방지할 수 있고, 발수 성능을 향상시킬 수 있도록 한 연료전지용 기체확산층과, 이를 제조하기 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 기체확산층의 거대기공층을 위한 발수코팅 전의 기재 시트를 일방향으로 이송시키는 컨베이어; 상기 컨베이어의 주변에 배치되어, 이송 중인 기재 시트에 발수제를 섬유 형태 또는 원하는 패턴 형태로 코팅하는 노즐; 및 상기 노즐의 상단부에 결합되어, 노즐을 원하는 궤적으로 이송시키는 노즐 이송수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 노즐의 이전 또는 이후 위치에 기재 시트에 발수제를 딥핑방식으로 코팅하는 딥핑 코팅부가 더 배치된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 노즐은 노즐 개폐도 조절용 솔레노이드 밸브를 갖는 전기식 노즐로 채택되고, 이 전기식 노즐에는 전압을 크기 조절하여 인가하거나, 전압을 듀티 사이클로 인가하는 전원 공급부가 연결된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 노즐 이송수단은 노즐이 가로 또는 세로방향으로 이송 가능하게 장착되는 LM 가이드로 채택된 것임을 특징으로 한다.
또는, 상기 노즐 이송수단은 노즐이 편심 회전 가능하게 장착되는 모터로 채택된 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 탄소섬유 기재층에 발수제를 섬유 형태 또는 원하는 패턴 형태로 코팅하여 이루어지는 거대기공층 제조 단계와; 섬유형 발수제와 탄소분말을 혼합한 코팅액을 상기 거대기공층의 표면에 도포하여 이루어지는 미세기공층 제조 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 제조 방법은 상기 거대기공층 제조 단계는 발수제를 섬유 형태로 코팅하기 전 또는 후에 탄소섬유 기재층에 발수제를 딥핑 방식으로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 거대기공층 제조 단계는 발수제를 섬유 형태 또는 원하는 패턴 형태로 코팅할 때, 발수제의 두께 및 길이를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 발수제의 두께를 조절하는 단계는 노즐 개폐도 조절용 솔레노이드 밸브를 갖는 전기식 노즐로부터 발수제가 섬유 형태 또는 원하는 패턴 형태로 분사될 때, 노즐 크기 가변을 위하여 솔레노이드 밸브에 인가하는 전압 크기를 조절하여 이루어지고, 상기 발수제의 길이를 조절하는 단계는 솔레노이드 밸브에 인가하는 전압을 듀티 사이클로 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미세기공층 제조 단계는 섬유형 발수제외에 일반 발수제를 탄소분말에더 혼합한 코팅액을 상기 거대기공층의 표면에 도포하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 미세기공층 제조 단계에서, 거대기공층의 표면에 대한 코팅액 코팅 과정은 콤마 코팅 또는 닥터블레이드 코팅 방법을 이용하여 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 기체확산층을 구성하는 거대기공층에 발수제를 코팅할 때, 섬유형 발수제로 코팅하거나, 또는 일정한 패턴 형태을 갖는 발수제로 코팅함으로써, 거대기공층의 기공 크기가 감소되는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 섬유형 발수제 또는 일정한 패턴을 갖는 발수제가 거대기공층에 코팅되면, 발수제의 전체 면적은 줄어드나, 생성수가 섬유형 발수제 또는 일정한 패턴을 갖는 발수제에 닿게 되면, 여러개의 방울로 쪼개지게 되므로, 발수 성능을 향상시킬 수 있고, 생성수 배출 성능도 향상시킬 수 있다.
셋째, 기체확산층을 구성하는 미세기공층에도 섬유형 발수제를 함유시킴으로써, 미세기공층의 기공 크기가 감소되는 것을 방지할 수 있고, 생성수 배출을 위한 발수 성능도 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 기체확산층 제조 장치의 일 실시예를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 기체확산층 제조 장치의 다른 실시예를 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 기체확산층 제조 장치의 구성 중 노즐 이송수단의 일 예를 도시한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 연료전지용 기체확산층 제조 장치의 구성 중 노즐 이송수단의 다른 예를 도시한 저면도,
도 5는 본 발명에 따른 연료전지용 기체확산층에 발수제가 일정한 패턴 형태로 코팅된 예를 도시한 평면도,
도 6은 딥핑 공정에 의한 발수제 코팅시 기체확산층의 두께방향에 대한 발수제 함량을 나타낸 그래프,
도 7은 노즐에 의한 섬유형 발수제 코팅과, 딥핑공정에 의한 발수제 코팅이 함께 이루어졌을 때, 기체확산층의 두께방향에 대한 발수제 함량을 나타낸 그래프,
도 8은 기체확산층의 구조를 나타낸 개략적 단면도,
도 9는 종래의 기체확산층을 촬영한 전자현미경 사진.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 기체확산층 제조 장치의 일 실시예를 도시한 개략도로서, 도면부호 10은 기체확산층을 구성하는 거대기공층의 기재 시트를 지시한다.
상기 기재 시트(10)는 거대기공층을 구성하는 탄소섬유 기재층으로서, 탄소섬유를 페이퍼 형태의 시트로 만든 것이다.
먼저, 본 발명의 기체확산층을 구성하는 거대기공층을 연속 공정으로 제조하기 위한 선행 과정으로서, 상기 기재 시트(10)를 컨베이어(12)에 안착시켜 일방향으로 이송시킨다.
상기 컨베이어(12)는 기체확산층을 연속 공정으로 제조하기 위하여 거대기공층을 구성하는 발수코팅 전의 기재 시트(10)를 일방향으로 이송시키는 역할을 한다.
특히, 상기 컨베이어(12)의 주변에는 발수제를 섬유형태 또는 원하는 패턴 형태로 토출시키는 노즐(20)이 배치되며, 이 노즐(20)에는 미도시되었지만 발수제 공급탱크가 연결된다.
따라서, 상기 노즐(20)로부터 토출되는 발수제(14)가 컨베이어(12)를 따라 이송 중인 기재 시트(10)에 대하여 섬유 형태로 토출되거나, 원하는 패턴 형태로 토출되도록 함으로써, 기재 시트(10)가 섬유형 발수제 또는 원하는 패턴 형태의 발수제로 코팅되는 단계가 이루어진다.
이때, 상기 노즐(20)의 상단부에는 노즐(20)을 원하는 궤적으로 이송시키는 노즐 이송수단이 결합되는데, 이 노즐 이송수단의 작동에 의하여 노즐(20)로부터 토출되는 발수제(14)가 섬유 형태 또는 원하는 패턴 형태로 토출될 수 있다.
상기 노즐 이송수단의 일례로서, 도 3에서 보듯이 노즐(20)이 편심 회전 가능하게 장착되는 모터(22)를 사용할 수 있다.
이에, 상기 모터(22)의 회전축에 노즐(20)의 상단부가 편심으로 연결된 상태에서, 모터(22)가 회전 구동하면 노즐(20)이 편심 회전을 하게 되므로, 노즐(20)로부터 토출되는 발수제가 마치 원을 그리듯이 섬유 형태로 토출될 수 있다.
상기 노즐 이송수단의 다른 예로서, 도 4에서 보듯이 노즐(20)이 가로 또는 세로방향으로 이송 가능하게 장착되는 LM 가이드(24, Linear Motor Guide)를 사용할 수 있다.
이에, 상기 LM 가이드(24)의 구동되면, 노즐(20)이 가로 또는 세로방향으로 직선 이동을 하게 되므로, 노즐(20)로부터 토출되는 발수제가 가로 또는 세로방향을 따라 직선형의 패턴으로 토출될 수 있다.
따라서, 상기 노즐(20)로부터 일정한 직선 패턴으로 반복 토출되는 발수제(14)를 기재 시트(10)에 코팅한 후, 코팅된 기재 시트(10)를 연료전지 스택 구성을 위한 소정의 크기로 재단하면, 첨부한 도 5와 같은 거대기공층을 얻을 수 있다.
도 5의 (a) 도면 또는 (c) 도면에서 보듯이, 일정한 직선 패턴을 갖는 발수제가 기체공급용 분리판 혹은 분리판의 채널 부위와 일치되도록 함으로써, 발수제의 생성수 배출을 위한 발수성능을 향상시킬 수 있고, 또한 도 5의 (b)도면에서 보듯이 기체확산층의 특정부위에 대한 물배수성을 향상시키고자 특정부위에 직선 패턴의 발수제를 조밀하게 코팅할 수 있다.
그 밖에 상기 발수제 코팅 패턴을 분리판의 기체공급 채널의 형태와 일치되도록 다양한 패턴 형상으로 적용할 수 있다.
한편, 상기 노즐(20)은 노즐 개폐도 조절용 솔레노이드 밸브(미도시됨)를 갖는 전기식 노즐로 채택되고, 이 전기식 노즐에는 전압을 크기 조절하여 인가하거나, 전압을 듀티 사이클로 인가하는 전원 공급부(26)가 연결된다.
따라서, 상기 전원 공급부(26)에서 솔레노이드 밸브에 대하여 전압 크기를 다르게 인가하거나, 전압을 듀티 사이클로 인가하면, 상기 노즐(20)로부터 토출되는 발수제(14)가 섬유 형태 또는 원하는 패턴 형태로 토출될 때, 발수제(14)의 두께 및 길이가 조절될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 발수제(14)의 두께를 조절하는 방법은 전원 공급부(26)에서 노즐 개폐도 조절용 솔레노이드 밸브에 전압을 조절하여 인가하는 과정과, 솔레노이드 밸브 작동에 따른 노즐 개폐도가 가변되는 과정과, 개폐도가 조절된 노즐(20)로부터 발수제(14)가 얇게 또는 두껍게 토출되는 과정으로 이루질 수 있다.
또한, 상기 발수제의 길이를 조절하는 방법은 전원 공급부(26)에서 솔레노이드 밸브에 인가하는 전압을 듀티 사이클(duty cycle)로 조절하여 인가하는 과정과, 전압 듀티 사이클에 의하여 솔레노이드 밸브가 작동 및 미작동을 반복하여 노즐 개폐가 반복되는 과정과, 노즐 개폐 시간에 따라 노즐로부터 토출되는 발수제가 긴 길이 또는 짧은 길이로 노출되는 과정으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 기체확산층을 구성하는 거대기공층을 기재 시트(10)에 섬유형 발수제 또는 일정한 패턴 형태의 발수제로 코팅함으로써, 섬유형 발수제 사이 또는 일정한 패턴 형태의 발수제 사이 공극이 형성되고, 그에 따라 기존에 거대기공층에 존재하는 기공 크기가 발수제로 인하여 감소되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 연료전지 반응에 의하여 생성된 생성수가 섬유형 발수제 또는 일정한 패턴을 갖는 발수제에 닿게 되면, 여러개의 방울로 쪼개지게 되므로 발수 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 여러개로 쪼개진 방울들이 거대기공층의 미세 기공을 통하여 용이하게 배출될 수 있으므로, 생성수 배출 성능도 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 기재 시트(10)가 노즐(20)로부터 토출되는 섬유형 발수제 또는 원하는 패턴 형태의 발수제로 코팅되는 단계 전 또는 후에 딥핑방식을 이용하여 발수제를 코팅하는 단계가 더 진행될 수 있다.
이를 위해, 상기 노즐(20)의 이전 또는 이후 위치에 기재 시트(10)에 발수제(14)를 딥핑방식으로 코팅하는 딥핑 코팅부(30)가 더 배치된다.
따라서, 상기 기재 시트(10)가 노즐(20)로부터 토출되는 섬유형 발수제 또는 원하는 패턴 형태의 발수제로 코팅된 후, 컨베이어(12)를 따라 딥핑 코팅부(30)를 지나게 되면, 딥핑 코팅부(30)내의 발수제에 의하여 코팅된다.
또는, 상기 기재 시트(10)가 노즐(20)로부터 토출되는 섬유형 발수제 또는 원하는 패턴 형태의 발수제로 코팅되기 전에 딥핑 코팅부(30)를 지나도록 함으로써, 기재 시트(10)가 미리 딥핑 코팅부(30)내의 발수제에 의하여 코팅될 수 있다.
이렇게 상기 기재 시트(10)가 노즐(20)로부터 토출되는 섬유형 발수제 또는 원하는 패턴 형태의 발수제로 코팅되는 단계 전 또는 후에 딥핑방식을 이용하여 발수제를 더 코팅하는 이유는 다음과 같다.
일반적으로, 발수제가 담겨있는 용기내에 기재 시트(10)를 담그는 즉, 딥핑(Dipping)하는 공정을 이용하여 기재 시트에 대한 발수제 코팅이 이루어지지만, 거대기공층의 두께방향을 따라 발수제가 고르가 코팅되지 않는 단점이 있다.
즉, 딥핑 공정후, 기재 시트를 건조 및 소결시키면, 도 6에서 보듯이 기재 시트의 표면(도 6에 ①,②로 지시됨)에 발수제가 다수 존재하고, 그 내부(도 6에 ③으로 지시됨)에는 발수제 함량이 희박해지는 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위하여, 기재 시트를 발수제내에 딥핑하는 시간을 늘리면 거대기공층의 두께방향을 따라 발수제가 어느 정도 고르게 분포할 수 있지만, 거대기공층에 대한 발수제 코팅량이 너무 늘어나서 거대기공층의 기공 크기가 더욱 감소될 뿐만 아니라, 기체확산층 제조 공정 시간이 늘어나서 생산성이 저하되는 문제점이 따르게 된다.
따라서, 본 발명은 노즐로부터 토출되는 섬유형 발수제 또는 원하는 패턴 형태의 발수제로 기재 시트를 코팅하는 단계 전 또는 후에 짧은 시간 동안 딥핑방식을 이용하여 발수제를 더 코팅해줌으로써, 첨부한 도 7에서 보듯이 거대기공층의 두께방향을 따라 발수제 함량을 고르게 분포시킬 수 있다.
한편, 연료전지는 내구성 및 각 단위 셀내 물의 균형을 유지하는 것이 중요하며, 이를 감안하여 각 단위 셀내 물의 양이 과도하게 축적되는 것을 방지하고자 각 셀을 구성하는 기체확산층은 거대기공층에 별도의 미세기공층이 적층된 구조를 갖는다.
상기 미세기공층은 거대기공층에 비해 조밀한 기공을 가지도록 거대기공층에 주로 사용되는 탄소섬유 대신 탄소분말을 사용하여 제조된다.
이때, 상기 미세기공층도 발수성을 가지도록 탄소분말에 발수제를 혼합하는 거대기공층의 기공 크기를 감소시키는 것과 같이 발수제가 미세기공층의 기공 크기를 감소시키는 원인이 될 수 있다.
따라서, 상기 미세기공층을 제조할 때, 섬유형 발수제와 탄소분말을 혼합한 코팅액을 거대기공층의 표면에 도포하거나, 또는 섬유형 발수제와 일반 발수제를 탄소분말에 혼합한 코팅액을 거대기공층의 표면에 도포하도록 한다.
즉, 본 발명의 미세기공층은 섬유형 발수제와 탄소분말을 혼합한 코팅액을 거대기공층의 표면에 콤마 코팅 또는 닥터블레이드 코팅 방법을 이용하여 도포하거나, 또는 섬유형 발수제와 일반 발수제를 탄소분말에 혼합한 코팅액을 콤마 코팅 또는 닥터블레이드 코팅 방법을 이용하여 거대기공층의 표면에 도포하여 제조된다.
이에, 기체확산층을 구성하는 미세기공층에도 섬유형 발수제가 존재하도록 함으로써, 미세기공층에 존재하는 기공 크기가 감소되는 현상을 방지할 수 있고, 생성수가 섬유형 발수제에 닿게 되면, 여러개의 방울로 쪼개지게 되므로 생성수 배출을 위한 발수 성능을 향상시킬 수 있다.
10 : 기재 시트
12 : 컨베이어
14 : 발수제
20 : 노즐
22 : 모터
24 : LM 가이드
26 : 전원 공급부
30 : 딥핑 코팅부

Claims (13)

  1. 기체확산층의 거대기공층을 위한 발수코팅 전의 기재 시트를 일방향으로 이송시키는 컨베이어;
    상기 컨베이어의 주변에 배치되어, 이송 중인 기재 시트에 발수제를 섬유 형태로 코팅하는 노즐; 및
    상기 노즐의 상단부에 결합되어, 노즐을 섬유 형태의 궤적으로 이송시키는 것으로서, 노즐이 편심 회전 가능하게 결합된 모터로 채택되는 노즐 이송수단;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐의 이전 또는 이후 위치에 기재 시트에 발수제를 딥핑방식으로 코팅하는 딥핑 코팅부가 더 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐은 노즐 개폐도 조절용 솔레노이드 밸브를 갖는 전기식 노즐로 채택된 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전기식 노즐에는 전압을 크기 조절하여 인가하거나, 전압을 듀티 사이클로 인가하는 전원 공급부가 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 편심 회전하는 노즐을 이용하여, 탄소섬유 기재층에 발수제를 섬유 형태로 코팅하여 이루어지는 거대기공층 제조 단계와;
    섬유형 발수제와 탄소분말을 혼합한 코팅액을 상기 거대기공층의 표면에 도포하여 이루어지는 미세기공층 제조 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 거대기공층 제조 단계는 발수제를 섬유 형태로 코팅하기 전 또는 후에 탄소섬유 기재층에 발수제를 딥핑 방식으로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 거대기공층 제조 단계는 발수제를 섬유 형태로 코팅할 때, 발수제의 두께 및 길이를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 발수제의 두께를 조절하는 단계는 노즐 개폐도 조절용 솔레노이드 밸브를 갖는 전기식 노즐로부터 발수제가 섬유 형태로 분사될 때, 노즐 크기 가변을 위하여 솔레노이드 밸브에 인가하는 전압 크기를 조절하여 이루어지고, 상기 발수제의 길이를 조절하는 단계는 솔레노이드 밸브에 인가하는 전압을 듀티 사이클로 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 미세기공층 제조 단계는 섬유형 발수제외에 일반 발수제를 탄소분말에더 혼합한 코팅액을 상기 거대기공층의 표면에 도포하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 미세기공층 제조 단계에서, 거대기공층의 표면에 대한 코팅액 코팅 과정은 콤마 코팅 또는 닥터블레이드 코팅 방법을 이용하여 진행되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 제조 방법.
  13. 청구항 7 내지 청구항 12 중 선택된 어느 하나의 항에 따른 연료전지용 기체확산층 제조 방법에 의하여 제조된 것으로서,
    탄소섬유 기재층에 섬유 형태로 발수제가 코팅된 거대기공층과;
    탄소분말에 섬유형 발수제를 혼합하여 거대기공층의 표면에 도포되거나, 탄소분말에 섬유형 발수제와 일반 발수제을 혼합하여 거대기공층의 표면에 도포된 미세기공층;
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층.
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