KR101881139B1 - Microporous layer used for fuel cell, gas diffusion layer comprising the same and fuel cell comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1미세다공층; 제2미세다공층; 및 제3미세다공층이 순차적으로 적층된 구조를 갖고 있고, 상기 제1미세다공층과 제3미세다공층의 모세관압은 제2미세다공층의 모세관압에 비하여 높은 연료전지용 미세다공층, 이를 포함하는 연료전지용 기체확산층 및 상기 기체확산층을 포함하는 연료전지를 제공한다. 본 발명의 미세다공층 및 이를 포함한 기체확산층을 이용하면, 고가습 및 저가습 조건에서 최적화된 물 관리가 가능하여 셀성능이 개선된 연료전지를 제작할 수 있다.The present invention provides a microporous membrane comprising: a first microporous layer; A second microporous layer; And the third microporous layer are sequentially stacked on the first microporous layer and the capillary pressure of the first microporous layer and the third microporous layer is higher than the capillary pressure of the second microporous layer, And a fuel cell including the gas diffusion layer. By using the microporous layer of the present invention and the gas diffusion layer containing the microporous layer, optimized water management can be performed under high humidification and low humidification conditions, and a fuel cell having improved cell performance can be manufactured.

Description

연료전지용 미세다공층, 이를 포함하는 기체확산층 및 이를 포함하는 연료전지{Microporous layer used for fuel cell, gas diffusion layer comprising the same and fuel cell comprising the same}[0001] The present invention relates to a microporous layer for a fuel cell, a gas diffusion layer containing the same, and a fuel cell including the same.

본 발명은 연료전지용 미세다공층, 이를 포함하는 기체확산층 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 미세다공층, 이를 포함하여 고 가습 조건과 저 가습 조건을 동시에 고려한 3단 마이크로 다공층을 개발하여 모든 습도조건에서 최적화된 물 관리가 가능한 기체확산층 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a microporous layer for a fuel cell, a gas diffusion layer including the same, and a fuel cell including the microporous layer. More particularly, the present invention relates to a microporous layer, a three- Layer to enable optimized water management in all humidity conditions and a fuel cell comprising the same.

연료전지는 연료와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 생산하는 장치로서, 사용되는 전해질의 종류에 따라 고분자 전해질형(Polymer Electrolyte Membrane; PEM), 인산형, 용융탄산염형, 고체산화물형(solid oxide), 알카리수용액형 등으로 구분될 수 있으며, 사용되는 전해질에 따라 연료전지의 작동온도 및 구성 부품의 재질 등이 달라진다. A fuel cell is a device that produces electrical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen. Depending on the type of electrolyte used, a polymer electrolyte membrane (PEM), a phosphoric acid type, a molten carbonate type, a solid oxide type oxide, and alkaline aqueous solution type. Depending on the electrolyte used, the operating temperature of the fuel cell and the material of the component parts are changed.

여기서, 고분자 전해질형으로 이루어진 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC)는 다른 형태의 연료전지에 비하여 작동온도가 낮고 효율이 높으며, 전류밀도 및 출력 밀도가 크고, 시동시간이 짧으며, 부하변화에 대한 응답이 빠른 특성이 있다. Here, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) has a low operating temperature and high efficiency, a high current density and a high output density, a short start-up time , There is a rapid response to load change.

상기 고분자 전해질형 연료전지는 메탄올 용액과 공기를 연료로 사용하는 직접 메탄올 연료전지와 수소와 공기를 연료로 각각 쓰는 수소연료전지로 나눌 수 있으며, 그 구조는 고분자막의 양측에 각기 기체확산층 위에 촉매가 도포된 연료극과 공기극을 형성하는 기체확산전극이 접합되고, 상기 기체확산전극의 테두리에 가스의 유출을 억제하는 가스켓이 접합된 막전극접합체(Membrane electrode assembly, MEA)로 구성될 수 있다.　 The polymer electrolyte fuel cell can be divided into a methanol solution, a direct methanol fuel cell using air as fuel, and a hydrogen fuel cell using hydrogen and air as fuel. The structure of the polymer electrolyte fuel cell includes a catalyst layer on each gas diffusion layer And a membrane electrode assembly (MEA) having a gas diffusion electrode bonded to the coated fuel electrode and an air electrode bonded to each other, and a gasket for preventing the outflow of gas from the edge of the gas diffusion electrode.

여기서, 상기 기체확산층(Gas diffusion layer; GDL)은 다공질 탄소막으로 이루어진 탄소기재에 미세다공층(Microporous layer; MPL)을 코팅하여 형성한 것이다. Here, the gas diffusion layer (GDL) is formed by coating a microporous layer (MPL) on a carbon substrate made of a porous carbon film.

상기 고분자 전해질형 연료전지의 이온교환막은 물 함유도에 비례하여 수소이온을 전도하는 특성이 있다. 따라서 이온전도도를 높이기 위해 가습된 공급 기체를 사용하고 있으며 또한 연료전지 내의 생성물이 물이기 때문에 연료전지 내에서 적절한 물 관리가 이루어지지 않으면 물이 반응기체의 통로를 막아 성능이 급격히 하락하는 플러딩(flooding)현상이 일어나게 된다. 따라서 연료전지 내의 물 관리를 적절히 할 수 있는 방안에 대한 연구 및 개발이 필요하다. 이 때, 고분자 전해질형 연료전지에서 물 관리를 효과적으로 하게끔 하는 구성 요소가 상기 기체확산층이며, 기체확산층의 구조에 따라 연료전지 내의 물 관리 능력이 달라지게 되며 이러한 기체확산층의 물 관리 능력은 고분자 전해질형 연료전지의 성능과 밀접한 관련이 있다. The ion exchange membrane of the polymer electrolyte fuel cell has a property of conducting hydrogen ions in proportion to the water content. Therefore, humidified feed gas is used to increase the ionic conductivity, and since the product in the fuel cell is water, proper water management in the fuel cell prevents water from flooding the reaction gas passage, ) Phenomenon occurs. Therefore, it is necessary to research and develop measures to appropriately manage the water in the fuel cell. At this time, the gas diffusion layer is a component that effectively controls the water in the polymer electrolyte fuel cell, and the water management ability in the fuel cell is changed according to the structure of the gas diffusion layer. The water management ability of the gas diffusion layer is a polymer electrolyte type It is closely related to the performance of the fuel cell.

대한민국 특허공개 제 10-2008-0117247호에서 기체확산층에 미세다공층을 도포하여 촉매층과의 접촉 저항을 줄이고 또한 촉매층에서 생성된 물을 효과적으로 기체확산층쪽으로 넘겨줄 수 있도록 하는 방법이 공개되었다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2008-0117247 discloses a method of applying a microporous layer to a gas diffusion layer to reduce contact resistance with a catalyst layer and effectively deliver water generated in the catalyst layer toward a gas diffusion layer.

대한민국 특허공개 제 10-2007-0079424호에서는 균일한 두께를 가지고 크랙이 없으면서 재현성이 있는 기체 확산층 제조 및 연료전지의 촉매층의 이용률을 개선하고 연료를 균일하게 확산하고 생성물의 배출을 원활하게 하기 위해 2단 마이크로 다공층으로 구성되어 있는 기체확산층을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 지금까지 제안된 기체확산층은 고가습 및 저가습에서의 물관리 측면에서 만족할 만한 수준에 도달하지 못하여 개선의 여지가 많다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0079424 discloses a method of manufacturing a gas diffusion layer having uniform thickness and reproducibility without cracks and improving the utilization ratio of the catalyst layer of the fuel cell and uniformly diffusing the fuel, A method of producing a gas diffusion layer composed of a microporous layer is disclosed. However, the gas diffusion layer proposed so far does not reach satisfactory level in terms of water management in high humidification and low humidification, and there is a lot of room for improvement.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하여 물을 머금고 있는 특성과 물을 잘 배출할 수 있는 특성을 동시에 가짐으로써 미세다공층에서 전해질 막으로의 가습력을 유지함과 동시에 기체 확산층 전반에 걸친 물 배출력을 향상시키고, 저 가습 및 고 가습 조건에서의 동시 성능 확보가 가능한 연료전지용 미세다공층을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a water purifying device capable of maintaining a water-fading property and a water-discharging property simultaneously, thereby maintaining a humidifying force from the microporous layer to the electrolyte membrane, And to provide a microporous layer for a fuel cell capable of improving output power and securing simultaneous performance under low humidification and high humidification conditions.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 미세다공층을 포함하는 연료전지용 기체확산층을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gas diffusion layer for a fuel cell comprising the microporous layer.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 기체확산층을 포함하는 연료전지를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a fuel cell including the gas diffusion layer.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 In order to achieve the above object,

제1미세다공층; 제2미세다공층; 및 제3미세다공층이 순차적으로 적층된 구조를 갖고 있고,A first microporous layer; A second microporous layer; And a third microporous layer are laminated in this order,

상기 제1미세다공층과 제3미세다공층의 모세관압은 제2미세다공층의 모세관압에 비하여 높은 연료전지용 미세다공층(micro porous layer)을 제공한다.The capillary pressure of the first microporous layer and the third microporous layer provides a micro porous layer for the fuel cell that is higher than the capillary pressure of the second microporous layer.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 연료전지용 미세다공층을 포함하는 연료전지용 기체확산층을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a gas diffusion layer for a fuel cell including the microporous layer for a fuel cell.

또한, 상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 연료전지용 기체확산층을 포함하는 연료전지를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell including the gas diffusion layer for a fuel cell.

본 발명의 미세다공층 및 이를 포함한 기체확산층을 이용하면, 고가습 및 저가습 조건에서 최적화된 물관리가 가능하여 셀성능이 개선된 연료전지를 제작할 수 있다.By using the microporous layer of the present invention and the gas diffusion layer containing the microporous layer, optimized water management can be performed under high humidification and low humidification conditions, and a fuel cell having improved cell performance can be manufactured.

도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 기체확산층의 작용원리를 설명하기 위한 것이다.1 is a view for explaining the working principle of a gas diffusion layer according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 하기 설명 및 예시, 첨부된 도면에서 더욱 구체적으로 기재되나, 이들은 단지 예시에 불과하며, 이들이 다양하게 개조 및 변형될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 평균적 기술자에게 명백하다. The present invention will be more specifically described in the following description and examples and accompanying drawings, which are merely illustrative, and it is apparent to those skilled in the art that the various modifications and variations can be made therein.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 미세다공층은 제1미세다공층; 제2미세다공층; 및 제3미세다공층이 순차적으로 적층된 구조를 갖고 있다. 상기 제1미세다공층과 제3미세다공층의 모세관압은 제2미세다공층의 모세관압에 비하여 높다. The microporous layer of the present invention comprises a first microporous layer; A second microporous layer; And a third microporous layer are sequentially laminated. The capillary pressure of the first microporous layer and the third microporous layer is higher than the capillary pressure of the second microporous layer.

상기 제1미세다공층과 제3미세다공층은 모두 고 모세관압 특성을 갖고 있고, 제2미세다공층은 저 모세관압 특성을 갖고 있다.The first microporous layer and the third microporous layer both have a high capillary pressure characteristic and the second microporous layer has a low capillary pressure characteristic.

고 모세관압 특성을 갖는 제1미세다공층과 제3미세다공층은 고농도의 탄소 분말을 함유한 액밀도가 높은 미세다공층용 조성물을 이용하거나 또는 플루오르화 수지의 함량을 늘린 미세다공층용 조성물을 이용하여 형성할 수 있다. 이에 반하여 저 모세관압 특성을 갖는 제2미세다공층은 저농도의 탄소 분말을 함유한 액밀도가 낮은 미세다공층용 조성물을 이용하거나 또는 플루오르화 수지의 함량을 줄인 미세다공층용 조성물을 이용하여 형성할 수 있다.The first microporous layer and the third microporous layer having high capillary pressure characteristics can be obtained by using a composition for a microporous layer having a high liquid density containing a high concentration of carbon powder or by using a composition for a microporous layer having an increased content of a fluorinated resin . On the other hand, the second microporous layer having low capillary pressure characteristics can be formed by using a composition for a microporous layer having a low liquid density containing a low concentration of carbon powder or by using a composition for a microporous layer having a reduced fluorinated resin content have.

본 발명의 연료전지용 미세다공층에서 제1미세다공층과 제3미세다공층에서 탄소 분말의 밀도는 제2미세다공층에서의 탄소 분말의 밀도에 비하여 크다.The density of the carbon powder in the first microporous layer and the third microporous layer in the microporous layer for a fuel cell of the present invention is larger than the density of the carbon powder in the second microporous layer.

상기 미세다공층은 고밀도의 탄소 분말을 포함하는 제1미세다공성층, 저밀도의 탄소 분말을 포함하는 제2미세다공성층 및 고밀도의 탄소 분말을 포함하는 제3미세다공성층을 포함한다. 각 미세다공층에서의 밀도를 조절하기 위하여 슬러리의 고형분 함량을 변화시켜서 제조한 것이다.The microporous layer comprises a first microporous layer comprising a high density of carbon powder, a second microporous layer comprising a low density of carbon powder, and a third microporous layer comprising a high density of carbon powder. And the solid content of the slurry is varied in order to control the density in each microporous layer.

상기 제1미세다공층의 슬러리 중에서 탄소 분말과 플루오르화 수지의 함량은 제1미세다공층의 고형분 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 15 내지 50 중량부이고, 상기 제3 미세다공층의 슬러리 중에서 탄소 분말과 플루오르화 수지의 함량은 제3미세다공층의 고형분 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 15 내지 50 중량부이다.The content of the carbon powder and the fluorinated resin in the slurry of the first microporous layer is 15 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the first microporous layer. In the slurry of the third microporous layer, And the fluorinated resin is 15 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the third microporous layer.

상기 제2 미세다공층의 슬러리 중에서 탄소 분말과 플루오르화 수지의 함량은 제2미세다공층의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 20 중량부이다. 이와 같이 제1미세다공층 및 제3미세다공층에서의 탄소 분말과 플루오르화 수지의 함량이 제2미세다공층의 경우에 비하여 크다. The content of the carbon powder and the fluorinated resin in the slurry of the second microporous layer is 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the second microporous layer. As described above, the contents of the carbon powder and the fluorinated resin in the first microporous layer and the third microporous layer are larger than those in the second microporous layer.

기체확산층에서 탄소 기재와 미세다공층에서의 물 배출은 경계면간의 모세관압 구배에 비례하여 발생하는데, 상술한 구조를 갖는 미세다공층을 이용한 기체 확산층은 고가습, 저가습 조건에서 최적화된 물 관리를 가능하게 해준다.In the gas diffusion layer, the water discharge from the carbon-based material and the microporous layer occurs in proportion to the capillary pressure gradient between the interfaces. The gas diffusion layer using the microporous layer having the above-mentioned structure is optimized for water management under high humidification and low humidification conditions .

도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 기체확산층의 작용원리를 설명하기 위한 것이다.1 is a view for explaining the working principle of a gas diffusion layer according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여, 제1미세다공층 (12)은 기체확산층에서 탄소 기재 (11)에 바로 인접되어 배치되며, 제3미세다공층 (15)은 촉매층 (14)에 바로 인접되게 배치된다. 제2미세다공층 (13)은 상기 제1미세다공층 (12)와 제3미세다공층 (15) 사이에 형성된다. 도 1에서 참조번호 (10)은 가스 채널(gas chanel)을 나타낸다.Referring to FIG. 1, the first microporous layer 12 is disposed immediately adjacent to the carbon substrate 11 in the gas diffusion layer, and the third microporous layer 15 is disposed immediately adjacent to the catalyst layer 14. A second microporous layer 13 is formed between the first microporous layer 12 and the third microporous layer 15. 1, reference numeral 10 denotes a gas channel.

상기 촉매층 (14)에 인접되어 형성된 제3미세다공층 (15)은 고 모세관압 미세다공층으로서, 제1미세다공층 (12) 및 제2미세다공층 (13)과 비교하여 얇은 두께형성한다. 촉매층(14)으로부터 물이 배출되기 시작하는 모세관압을 증가시켜 전반적인 물 배출을 원할하게 해준다. 그리고 일부 남아있던 제1미세다공층(12)내 플러딩 현상을 억제하여 고가습 조건에서의 성능을 향상시킨다. 그리고 제2미세다공층 (13)은 저모세관압 미세다공층으로서 물을 충분히 함유하고 있어 저가습 조건에서 전해질막에 수분을 충분하게 공급해줌으로써 저가습조건에서의 성능 감소를 막아주게 된다. 이와 같은 3단 미세다공층 구조를 도입함으로써 다양한 전지의 운전 조건을 반영하는 고가습 및 저가습 조건에서 모두 최적화된 물 관리가 가능해진다. The third microporous layer 15 formed adjacent to the catalyst layer 14 is a high capillary pressure microporous layer which is thinner than the first microporous layer 12 and the second microporous layer 13 . Thereby increasing the capillary pressure at which the water begins to be discharged from the catalyst layer 14, thereby facilitating the overall discharge of water. And the flooding phenomenon in the partially remaining first microporous layer 12 is suppressed to improve the performance under high humidification conditions. The second microporous layer 13 is a low-capillary-pressure microporous layer, and contains water sufficiently. Therefore, the second microporous layer 13 sufficiently supplies water to the electrolyte membrane under low humidification conditions, thereby preventing performance degradation under low humidification conditions. By introducing such a three-stage microporous layer structure, it becomes possible to optimize water management in both high humidification and low humidification conditions that reflect various battery operating conditions.

본 발명의 기체 확산층은 상술한 구조를 가짐으로써 전해질막 부근의 모세관압 구배를 최소화하고 채널 부근과 나머지 기체 확산층 내 모세관압 구배를 극대화하여 기체확산층 내 전해질막 부근의 물은 최대한 함유하도록 함과 동시에 나머지 기체 확산층에 해당하는 탄소 기재 부근의 미세다공층과 탄소 기재 내면의 물은 최대한 배출되도록 하여 습도 조건에 관계없이 연료전지의 성능을 극대화한 것이다.Since the gas diffusion layer of the present invention has the above-described structure, the capillary pressure gradient in the vicinity of the electrolyte membrane is minimized and the capillary pressure gradient in the vicinity of the channel and the remaining gas diffusion layer is maximized so that water near the electrolyte membrane in the gas diffusion layer is maximally contained The microporous layer near the carbon substrate and the water on the inner surface of the carbon substrate corresponding to the remaining gas diffusion layers are maximally discharged to maximize the performance of the fuel cell regardless of the humidity conditions.

상기 연료전지용 제1미세다공층, 제2미세다공층 및 제3미세다공층은 플루오르화 수지를 더 포함한다. 제1미세다공층 및 제3미세다공층에서의 플루오르화 수지의 함량은 제2미세다공층의 플루오르화 수지의 함량과 비교하여 동일하거나 큰 범위가 되도록 선택된다.The first microporous layer, the second microporous layer and the third microporous layer for the fuel cell further include a fluorinated resin. The content of the fluorinated resin in the first microporous layer and the third microporous layer is selected to be the same or larger than the content of the fluorinated resin in the second microporous layer.

상기 제1미세다공층에서 플루오르화 수지의 함량은 제1미세다공층의 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 50 중량부이고, 제3미세다공층에서 플루오르화 수지의 함량은 제3미세다공층의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 50 중량부이다.The content of the fluorinated resin in the first microporous layer is 20 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the first microporous layer and the content of the fluorinated resin in the third microporous layer is And 20 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content.

상기 제2미세다공층에서 플로오르화 수지의 함량은 제2미세다공층의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 30 중량부이다. 여기에서 제1미세다공층, 제2미세다공층 및 제3미세다공층에서의 플루오르화 수지의 함량이 상기 범위일 때, 기체확산층의 저항이 증가됨이 없이 습도 조건에 관계없이 최적화된 물 관리를 가능해진다.The content of the fluorinated resin in the second microporous layer is 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the second microporous layer. Here, when the content of the fluorinated resin in the first microporous layer, the second microporous layer and the third microporous layer is in the above range, optimized water management can be performed regardless of the humidity conditions without increasing the resistance of the gas diffusion layer It becomes possible.

상기 플루오르화 수지는 탄소 분말 등과 같은 탄소 재료와 함께 결합할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 상기 플루오르화 수지는 발수성을 나타낼 수 있다. The fluorinated resin is not particularly limited as long as it can bond together with a carbon material such as carbon powder. The fluorinated resin may exhibit water repellency.

상기 플루오르화 수지는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 테트라플루오르에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 테트라플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체 및 폴리플루오로비닐리덴(PVDF)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The fluorinated resin may be selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene- And polyfluorovinylidene (PVDF), or a combination thereof, but the present invention is not limited thereto.

최종적으로 얻은 기체확산층에서 제1미세다공층의 두께는 약 70~100μm이고, 제2미세다공층의 두께는 약 40~70μm 이고, 제3미세다공층의 두께는 약 10~50 μm 이다.The thickness of the first microporous layer in the finally obtained gas diffusion layer is about 70 to 100 占 퐉, the thickness of the second microporous layer is about 40 to 70 占 퐉, and the thickness of the third microporous layer is about 10 to 50 占 퐉.

본 발명의 미세다공층에 포함되는 탄소 분말은 다공성 및 전기전도성을 갖는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 특히, 상기 탄소 분말은 비표면적이 500 m2/g 미만이고, 상기 탄소 분말의 표면에 염기성 관능기를 갖지 않는 것이기만 하면 특별히 한정되지 않는다.The carbon powder contained in the microporous layer of the present invention is not particularly limited as long as it has porosity and electrical conductivity. In particular, the carbon powder has a specific surface area of less than 500 m 2 / g and is not particularly limited as long as it does not have a basic functional group on the surface of the carbon powder.

상기 탄소 분말은 결정성 탄소 또는 비결정성 탄소가 될 수 있으며, 형태에 의하여 한정되지 않는다. 또한, 상기 탄소 분말은 활성 탄소일 수도 있다. 상기 탄소 분말은 결정성 탄소, 비결정성 탄소 또는 활성 탄소 중 1종 이상을 포함하는 조합이 될 수 있으며, 다양한 조합비로 사용될 수 있다.The carbon powder may be crystalline carbon or amorphous carbon, and is not limited by the form. In addition, the carbon powder may be activated carbon. The carbon powder may be a combination including at least one of crystalline carbon, amorphous carbon, and activated carbon, and may be used in various combination ratios.

상기 탄소 분말은 상업적으로 입수한 것일 수 있고, 또는 제조된 것일 수도 있다. 상기 탄소 분말은 예를 들면, 활성 탄소, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 덴카 블랙, 카본 휘스커, 활성탄소섬유, 기상성장 탄소섬유(VGCF: Vapor Grown Carbon Fiber), 카본 에어로졸, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼(carbon nanohorn) 및 천연 또는 합성 흑연(graphite)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상업적으로 입수 가능한 탄소 분말로는 불칸(Vulcan) XC-72 (캐보트 코퍼레이션) 및 등급 C55의 샤위니간 블랙(Shawinigan Black) (체브론 필립스 케미칼 컴퍼니)과 같은 카본 블랙 또는 케첸블랙(Ketjenblack) EC300J와 EC600JD (악조 노벨 케미칼스 인크.(Akzo Nobel Chemicals Inc., Chicago, IL)과 같은 케첸블랙이 있다.The carbon powder may be commercially available or manufactured. The carbon powder may be, for example, activated carbon, carbon black, acetylene black, ketjen black, denka black, carbon whisker, activated carbon fiber, Vapor Grown Carbon Fiber (VGCF), carbon aerosol, But are not limited to, carbon nanofibers, carbon nanohorns, natural or synthetic graphite, or a combination thereof. Commercially available carbon powders include carbon black such as Vulcan XC-72 (Cabot Corporation) and Shawinigan Black (Chevron Phillips Chemical Company) of grade C55 or carbon black such as Ketjenblack EC300J And Ketjen Black, such as EC600JD (Akzo Nobel Chemicals Inc., Chicago, Ill.).

상기 탄소 분말은 평균입자크기, 비표면적, 평균기공크기 등에 대하여 특별한 제한은 없다. 상기 탄소 분말의 비표면적은 예를 들어 10 초과 500 m2/g 미만일 수 있다. 탄소 분말의 비표면적이 상기 범위일 때 미세다공층의 결합력이 우수하다. There is no particular limitation on the average particle size, specific surface area, average pore size, etc. of the carbon powder. The specific surface area of the carbon powder may be, for example, more than 10 and less than 500 m 2 / g. When the specific surface area of the carbon powder is in the above range, the bonding strength of the microporous layer is excellent.

본 발명에 따른 미세다공층은 임의의 적합한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 미세다공층은 미세다공층용 조성물을 준비한 후에, 전형적으로 상기 조성물을 탄소 기재 상에 도포하고 건조하여 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 미세다공층용 조성물은 후술하는 바와 같다. The microporous layer according to the present invention can be prepared by any suitable method. For example, the microporous layer according to the present invention can be prepared by preparing a composition for a microporous layer, typically by applying the composition onto a carbon substrate and drying. The composition for a microporous layer according to the present invention is as follows.

본 발명에 따른 미세다공층용 조성물은 본 발명이 속하는 기술 분야의 평균적 기술자에게 알려진 임의의 적합한 재료 및 방법으로 준비될 수 있다. 따라서, 상기 미세다공층을 제조하기 위한 미세다공층용 조성물은 전술한 탄소 분말 및 플루오르화 수지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 미세다공층용 조성물은 분산제 및 용매를 더 포함할 수 있다. The composition for microporous layer according to the present invention may be prepared by any suitable materials and methods known to the average person skilled in the art. Accordingly, the composition for the microporous layer for preparing the microporous layer may include the carbon powder and the fluorinated resin described above. The composition for the microporous layer may further comprise a dispersant and a solvent.

상기 미세다공층을 제조하기 위한 미세다공층용 조성물은 예를 들면, (a) 분산제를 포함하는 용액에 탄소 분말을 투입하여 균질하게 분산되도록 밀링(milling) 하거나 고속 믹싱하는 단계; 및 상기 혼합물에 플루오르화 수지를 첨가하고 균질하게 분산되도록 저속 믹싱하는 단계를 포함하는 미세다공층용 조성물의 제조 방법으로 준비될 수 있다.The composition for a microporous layer for producing the microporous layer may be prepared by, for example, (a) milling or mixing at high speed such that carbon powder is homogeneously dispersed in a solution containing a dispersant; And adding a fluorinated resin to the mixture and mixing the mixture at a low speed to homogeneously disperse the mixture.

예를 들면, 상기 미세다공층용 조성물은 미세다공층용 조성물 고형분 전체 100 중량부에 대하여 분산제 1 내지 5 중량부, 탄소 분말 7 내지 30 중량부, 플루오르화 수지 3 내지 20 중량부를 포함할 수 있다. 용매의 양은 미세다공층용 조성물 고형분 전체 100 중량부에 대하여 용매 45 내지 89 중량부일 수 있다. For example, the composition for the microporous layer may comprise 1 to 5 parts by weight of a dispersant, 7 to 30 parts by weight of a carbon powder, and 3 to 20 parts by weight of a fluorinated resin, based on 100 parts by weight of the total solid content of the composition for a microporous layer. The amount of the solvent may be from 45 to 89 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the composition for the microporous layer.

상기 미세다공층용 조성물을 준비하기 위하여, 플루오루화 수지를 첨가한 이후에 수지는 조성물 중의 분산제 또는 믹싱될 때 믹서의 전단력에 의해서 변성될 수도 있으므로 분산제 및 믹서의 종류를 적절하게 선택할 수 있다.In order to prepare the composition for the microporous layer, after the addition of the fluorinated resin, the resin may be modified by the dispersant in the composition or by the shear force of the mixer when mixed, so that the type of the dispersant and the mixer can be appropriately selected.

본 발명에 따른 미세다공층용 조성물은 분산제를 더 포함할 수 있다. 상기 분산제는 탄소 분말 등과 같은 탄소 재료를 균질하게 분산시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. The composition for a microporous layer according to the present invention may further comprise a dispersant. The dispersant is not particularly limited as long as it can homogeneously disperse carbon materials such as carbon powder and the like.

상기 분산제는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 구체적으로는 알킬트리메틸암모늄염류, 알킬디메틸벤질암모늄염류, 인산아민염류 등의 양이온성 계면활성제; 폴리옥시알킬렌 알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 유도체, 알킬아민옥사이드, 폴리옥시알킬렌글리콜 등의 음이온성 계면활성제; 알라닌계, 이미다졸륨베타인계, 아미드프로필베타인계, 아미노디프로피온산염 등의 양쪽성계면활성제; 알킬아릴폴리에테르알코올계 등의 비이온성 계면활성제 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상업적으로 입수 가능한 음이온성 계면활성제로는 Clariant사의 HOSTAPAL, EMULSOGEN, BYK사의 Dispersbyk, TEGO사의 Dispers 등이 있으며, 비이온성 계면활성제로는 Triton X-100 등이 있다. 사용하는 분산제는 250 내지 400℃의 온도에서 열분해가 되어 제거가 가능한 물질이면 좋다.The dispersant may be at least one selected from the group consisting of a cationic surfactant, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and an amphoteric surfactant, or a combination thereof. Specific examples thereof include cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts and phosphoric acid amine salts; Anionic surfactants such as polyoxyalkylene alkyl ethers, polyoxyethylene derivatives, alkylamine oxides and polyoxyalkylene glycols; Amphoteric surfactants such as alanine type, imidazolium betaine type, amide propyl betaine type, and amino dipropionic acid type; Alkylaryl polyether alcohol-based nonionic surfactants, and the like, but are not limited thereto. Commercially available anionic surfactants include HOSTAPAL from Clariant, EMULSOGEN, Dispersbyk from BYK, and Dispers from TEGO. Nonionic surfactants include Triton X-100. The dispersant to be used may be a substance that can be removed by pyrolysis at a temperature of 250 to 400 ° C.

본 발명에 따른 미세다공층용 조성물은 탄소 분말의 종류, 비표면적 구조에 따라서 포함되는 분산제 및 용매의 함량이 달라질 수 있다. 예를 들면, 케첸블랙와 같이 비표면적이 큰 탄소 분말이 포함되는 경우에는 상기 케첸블랙의 미세 기공내에 많은 양의 용매가 함침될 수 있고, 분산이 어려울 수 있기 때문에 많은 양의 분산제가 필요할 수 있다. 반면에, 아세틸렌 블랙과 같이 비표면적이 작은 탄소 분말이 포함되는 경우에는 용매 및 분산제 함량을 상대적으로 적게 사용할 수 있다. The composition of the microporous layer according to the present invention may vary in the content of the dispersing agent and the solvent contained depending on the kind of the carbon powder and the specific surface area structure. For example, when a carbon powder having a large specific surface area such as Ketjenblack is included, a large amount of a dispersant may be required because a large amount of solvent may be impregnated into the micropores of the keten black and dispersion thereof may be difficult. On the other hand, when carbon powder having a small specific surface area such as acetylene black is included, the solvent and dispersant content can be relatively small.

본 발명에 따른 미세다공층용 조성물은 두 가지 이상의 용매를 포함할 수 있다. 예를 들면, 물, n-프로판올, 이소프로판올 등의 기본 용매에, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디메틸설폭사이드(DMSO), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 부틸아세테이트 등의 끓는점이 높은 용매를 더 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 물에 끓는 점이 높은 용매를 혼합하여 사용하는 것이다.The composition for a microporous layer according to the present invention may contain two or more solvents. For example, a basic solvent such as ethylene glycol, propylene glycol, dimethylsulfoxide (DMSO), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), or butyl acetate is added to a basic solvent such as water, n-propanol or isopropanol A further solvent may be mixed and used. Preferably, a solvent having a high boiling point in water is mixed and used.

본 발명에 따른 미세다공층용 조성물이 준비된 후에, 탄소 기재 상에 상기 미세다공층용 조성물이 도포되고 건조되어, 상기 탄소 기재 상에 본 발명에 따른 미세다공층이 제조될 수 있다. 상기 탄소 기재 상에 조성비가 다른 2종 이상의 미세다공층용 조성물을 코팅하여, 2종 이상의 미세다공층을 제조할 수도 있다.After the composition for a microporous layer according to the present invention is prepared, the composition for the microporous layer is applied on a carbon substrate and dried to produce the microporous layer according to the present invention on the carbon substrate. Two or more kinds of microporous layer compositions having different composition ratios may be coated on the carbon base material to prepare two or more kinds of microporous layer.

연료전지를 이용한 차량의 경우 주행 환경에 따라 가습 조건이 끊임없이 달라진다. 본 발명의 미세다공층은 다양한 습도 조건에서 최적화된 물관리가 가능하므로 이를 채용한 기체확산층 및 연료전지는 차량용 연료전지에 유용하다.In the case of a vehicle using a fuel cell, the humidification condition constantly changes depending on the driving environment. Since the microporous layer of the present invention can perform optimized water management under various humidity conditions, the gas diffusion layer and the fuel cell employing the microporous layer are useful for a fuel cell for a vehicle.

또한, 본 발명에 따른 미세다공층은 연료전지뿐만 아니라 염소 또는 불소 전해 장치, 수 전해 장치 등의 전해장치나, 전기 이중층 콘덴서 등 탄소재료를 이용한 에너지 저장 장치 분야에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 미세다공층을 포함하는 전해 장치나 에너지 저장 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.The microporous layer according to the present invention can be applied not only to a fuel cell but also to an electrolytic apparatus such as a chlorine or fluorine electrolytic apparatus, a water electrolytic apparatus, or an energy storage apparatus using a carbon material such as an electric double layer capacitor. Therefore, the performance of the electrolytic apparatus or the energy storage device including the microporous layer according to the present invention can be improved.

일구현예에 따르면, 본 발명의 미세다공층은 수소 연료전지 자동차용 연료전지로서 유용하다.According to one embodiment, the microporous layer of the present invention is useful as a fuel cell for a hydrogen fuel cell vehicle.

본 발명에서 제공하는 기체확산층은 본 발명에 따른 미세다공층을 포함하고, 반응물과 생성물에 대한 통로를 제공할 수 있는 것이기만 하면 그 구조, 조성, 제조 방법 등에 의하여 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 임의의 적합한 기체확산층 재료가 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. The gas diffusion layer provided in the present invention is not particularly limited by the structure, composition, manufacturing method, and the like, as long as it includes the microporous layer according to the present invention and can provide a path for the reactant and the product. Thus, any suitable gas diffusion layer material may be used in the practice of the present invention.

본 발명에 따른 기체확산층은 전형적으로, 탄소 기재에 미세다공층용 조성물을 코팅하여 형성된 것일 수 있다. The gas diffusion layer according to the present invention may be typically formed by coating a composition for a microporous layer on a carbon substrate.

상기 탄소 기재로는 탄소 종이, 탄소 섬유, 탄소 펠트, 탄소 시트 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 탄소 기재는 구체적으로 30 내지 500 μm, 더욱 구체적으로 100 내지 450 μm, 특히 150 내지 400 μm 의 평균 두께를 가질 수 있다.The carbon substrate may be carbon paper, carbon fiber, carbon felt, carbon sheet, or the like, but is not limited thereto. The carbon substrate may have an average thickness of 30 to 500 [mu] m, more specifically 100 to 450 [mu] m, particularly 150 to 400 [mu] m.

본 발명에 따른 기체확산층이 탄소 기재에 미세다공층용 조성물을 코팅하여 형성된 것인 경우에 있어서, 상기 탄소 기재는 구체적으로 탄소 종이일 수 있고, 예를 들면, 상업적으로 입수 가능한 JNT-30(JNTC사)일 수 있다. 또한, 상기 탄소 기재를 발수성 고분자 수지에 함침된 후에 기체확산층을 제조하는 데 사용할 수도 있다. 또한, 탄소 기재가 발수성 고분자 수지에 함침되는 경우에 있어서, 상기 발수성 고분자 수지는 구체적으로 10 μm 초과하지 않는 두께로, 더욱 구체적으로 1 내지 5 μm의 두께일 수 있다.In the case where the gas diffusion layer according to the present invention is formed by coating a composition for a microporous layer on a carbon substrate, the carbon substrate may be a carbon paper, for example, a commercially available JNT-30 ). Further, the carbon base material may be used for producing a gas diffusion layer after impregnating the water repellent polymer resin. In addition, when the carbon substrate is impregnated in the water-repellent polymer resin, the water-repellent polymer resin may have a thickness not exceeding 10 μm, more specifically, 1 to 5 μm.

상기 발수성 고분자 수지로는, 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 폴리플루오로비닐리덴, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 등을 사용한다.Examples of the water-repellent polymer resin include polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polyfluorovinylidene, polychlorotrifluoroethylene and the like. use.

탄소 기재중의 발수성 고분자 수지의 함량은 바람직하게는 1-60 중량%이며, 더 바람직하게는 2-45 중량부이고 더욱 더 바람직하게는 5-20 중량%일 수 있다.The content of the water repellent polymer resin in the carbon substrate is preferably 1-60 wt%, more preferably 2-45 wt%, and still more preferably 5-20 wt%.

본 발명에 따른 기체확산층은 임의의 적합한 수단 및 제조 방법으로 제조될 수 있다. 이하 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따라 기체확산층을 제조하는 방법을 더 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 기체확산층은 탄소 기재의 표면에 플루오르화 수지를 도포하고 열처리하여 발수성 탄소 기재를 얻는 단계, 제1미세다공층용 조성물을 제조하고 이를 도포 및 건조하는 단계, 제2미세다공층용 조성물을 제조하고 이를 도포 및 건조하는 단계 및 이를 열처리하여 기체확산층을 제조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조될 수 있다. The gas diffusion layer according to the present invention can be produced by any suitable means and manufacturing method. Hereinafter, a method of manufacturing a gas diffusion layer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The gas diffusion layer according to the present invention comprises a step of preparing a water repellent carbon base material by coating a fluorocarbon resin on the surface of a carbon base material and heat-treating the carbon base material, preparing a composition for a first microporous layer, coating and drying the same and a composition for a second microporous layer Preparing a gas diffusion layer, applying and drying it, and heat-treating the gas diffusion layer to produce a gas diffusion layer.

본 발명에서 제공하는 연료전지는 본 발명에 따른 미세다공층을 포함하기만 하면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로, 본 발명에서 제공하는 연료전지는, 애노드, 캐소드 및 전해질막을 포함할 수 있으며, 이때 상기 애노드, 또는 상기 캐소드, 또는 상기 애노드 및 상기 캐소드는 기체확산층을 포함할 수 있고, 상기 기체확산층은 본 발명에 따른 미세다공층을 포함할 수 있다.The fuel cell provided in the present invention is not particularly limited as long as it includes the microporous layer according to the present invention. Specifically, the fuel cell provided in the present invention may include an anode, a cathode, and an electrolyte membrane, wherein the anode, or the cathode, or the anode and the cathode may include a gas diffusion layer, Microporous layer according to the present invention.

본 발명에서 제공하는 연료전지는, 예를 들면, 전해질의 종류에 따라 고분자 전해질형, 인산형, 용융탄산염형, 고체산화물형, 알카리수용액형 등일 수 있으나, 연료전지의 종류는 특별히 한정되지 않는다. The fuel cell provided in the present invention may be, for example, a polymer electrolyte type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type, a solid oxide type, an alkaline aqueous solution type or the like depending on the type of the electrolyte, but the type of the fuel cell is not particularly limited.

본 발명에서 제공하는 연료전지는 본 발명에 따른 미세다공층을 포함하도록 하는 것을 제외하고는, 본 발명이 속하는 기술 분야의 평균적 기술자에게 알려진 임의의 적합한 방법으로 제조될 수 있다.The fuel cell provided in the present invention may be manufactured by any suitable method known to the average person skilled in the art, except that it comprises the microporous layer according to the invention.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 보다 상세하게 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but it should be understood that the present invention is not limited to the following examples.

후술할 케첸블랙은 Azo Nobel사으로부터 상업적으로 입수 가능한 표면적이 1300㎡/g인 EC 600JD이고, 기상에어로졸은 Ssentel사로부터 상업적으로 입수 가능한 비표면적이 2200㎡/g인 Nexcarb 2200이다.The Ketjenblack described below is an EC 600 JD with a surface area of 1300 m 2 / g commercially available from Azo Nobel and a meteorological aerosol is a Nexcarb 2200 with a specific surface area of 2200 m 2 / g commercially available from Ssentel.

실시예Example 1 One

먼저 제1미세다공층용 조성물, 제2미세다공성용 조성물 및 제3미세다공층용조성물을 다음 과정에 따라 준비하였다.First, the compositions for the first microporous layer, the second microporous composition and the third microporous layer were prepared according to the following procedure.

i) 제1미세다공층용 조성물의 제조 i) Preparation of composition for first microporous layer

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 175g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 23중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제1미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 175 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) so that the content of polytetrafluoroethylene (PTFE) was 23% by weight, followed by mechanical mixing to obtain a composition for a first microporous layer.

ii) 제2미세다공층용 조성물의 제조ii) Preparation of Composition for Second Microporous Layer

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 100g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 23중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제2미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 100 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of 23% by weight and subjected to mechanical mixing to obtain a composition for a second microporous layer.

iii) 제3미세다공층용 조성물의 제조iii) Preparation of composition for third microporous layer

제3미세다공층용 조성물은 제1미세다공층용 조성물과 동일하게 실시하여 얻었다. The composition for the third microporous layer was obtained in the same manner as the composition for the first microporous layer.

iv) 기체확산층의 제조iv) Preparation of Gas Diffusion Layer

두께가 270㎛인 탄소 종이 JNT-30(JNTC사)를 5중량% 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 용액(Du pont사)에 침지하여 PTFE의 함량이 상기 탄소 종이의 10 중량%가 되도록 도포하여 건조 후 공기 분위기 중에서 350℃에서 30분 동안 열처리 하여 발수성 탄소 종이를 얻었다. 발수성 탈수 종이에서 PTFE의 함량은 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 10 중량부였다.A carbon paper JNT-30 (manufactured by JNTC) having a thickness of 270 탆 was immersed in a 5 wt% polytetrafluoroethylene (PTFE) solution (DuPont) to apply a PTFE content of 10 wt% After drying, the substrate was heat-treated at 350 DEG C for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a water repellent carbon paper. The content of PTFE in the water-repellent dehydrated paper was 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content.

상기 발수성 탄소 종이 상에 제1미세다공층용 조성물을 탄소 종이 안으로 50% 함침되도록 도포하고 120 ℃에서 건조하였다. 상기 결과물 상부에 상기 제2미세다공층용 조성물을 도포하고 120 ℃에서 건조하였다.The composition for the first microporous layer was applied on the water repellent carbon paper so as to be impregnated with carbon paper in an amount of 50%, and dried at 120 ° C. The composition for the second microporous layer was applied on the resultant product and dried at 120 ° C.

이어서, 상기 결과물 상부에 상기 제3미세다공성층용 조성물을 도포하고 120 ℃에서 건조하였다. 상기 결과물을 공기 분위기 중에서 350 ℃에서 30분 동안 열처리하여 발수성 탄소 종이 상부에 제1미세다공층, 제2미세다공층 및 제3미세다공층이 순차적으로 적층된 기체확산층을 얻었다. 상기 기체확산층의 총두께는 380㎛이었다. 최종 기체확산층에서 제1미세다공층의 두께는 약 (70~100 )μm이고, 제2미세다공층의 두께는 약 (40~70μm 이고, 제3미세다공층의 두께는 약 (10~50 ) μm 이었다.Subsequently, the composition for the third microporous layer was applied on the resultant product and dried at 120 ° C. The resultant was heat-treated at 350 ° C for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a gas diffusion layer in which first microporous layer, second microporous layer and third microporous layer were sequentially laminated on the water repellent carbon paper. The total thickness of the gas diffusion layer was 380 탆. The thickness of the first microporous layer is about 70 to 100 μm, the thickness of the second microporous layer is about 40 to 70 μm, the thickness of the third microporous layer is about 10 to 50, μm.

실시예Example 2 2

먼저 제1미세다공층용 조성물, 제2미세다공성용 조성물 및 제3미세다공층용조성물을 다음 과정에 따라 준비하였다.First, the compositions for the first microporous layer, the second microporous composition and the third microporous layer were prepared according to the following procedure.

i) 제1미세다공층용 조성물의 제조 i) Preparation of composition for first microporous layer

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 175g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 35중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제1미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 175 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of 35% by weight and subjected to mechanical mixing to obtain a composition for a first microporous layer.

ii) 제2미세다공층용 조성물의 제조ii) Preparation of Composition for Second Microporous Layer

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 100g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 23중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제2미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 100 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of 23% by weight and subjected to mechanical mixing to obtain a composition for a second microporous layer.

iii) 제3미세다공층용 조성물의 제조iii) Preparation of composition for third microporous layer

제3미세다공층용 조성물은 제1미세다공층용 조성물과 동일하게 실시하여 얻었다. The composition for the third microporous layer was obtained in the same manner as the composition for the first microporous layer.

iv) 기체확산층의 제조iv) Preparation of Gas Diffusion Layer

두께가 270㎛인 탄소 종이 JEN-30(Hyupjin INC)를 5중량% 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 용액(Du pont사)에 침지하여 PTFE의 함량이 상기 탄소 종이의 20 중량%가 되도록 도포하여 건조 후 공기 분위기 중에서 350℃에서 30분 동안 열처리 하여 발수성 탄소 종이를 얻었다. 발수성 탈수 종이에서 PTFE의 함량은 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 20 중량부였다.A carbon paper JEN-30 (Hyupjin INC) having a thickness of 270 탆 was immersed in a 5 wt% polytetrafluoroethylene (PTFE) solution (DuPont) to coat the carbon paper so that the content of PTFE was 20 wt% After drying, the substrate was heat-treated at 350 DEG C for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a water repellent carbon paper. The content of PTFE in the water-repellent dehydrated paper was 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content.

상기 발수성 탄소 종이 상에 제1미세다공층용 조성물을 탄소 종이 안으로 50% 함침되도록 도포하고 120 ℃에서 건조하였다. 상기 결과물 상부에 상기 제2미세다공층용 조성물을 도포하고 120 ℃에서 건조하였다.The composition for the first microporous layer was applied on the water repellent carbon paper so as to be impregnated with carbon paper in an amount of 50%, and dried at 120 ° C. The composition for the second microporous layer was applied on the resultant product and dried at 120 ° C.

이어서, 상기 결과물 상부에 상기 제3미세다공성층용 조성물을 도포하고 120 ℃에서 건조하였다. 상기 결과물을 공기 분위기 중에서 350 ℃에서 30분 동안 열처리하여 발수성 탄소 종이 상부에 제1미세다공층, 제2미세다공층 및 제3미세다공층이 순차적으로 적층된 기체확산층을 얻었다. 상기 기체확산층의 총두께는 380㎛이었다. Subsequently, the composition for the third microporous layer was applied on the resultant product and dried at 120 ° C. The resultant was heat-treated at 350 ° C for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a gas diffusion layer in which first microporous layer, second microporous layer and third microporous layer were sequentially laminated on the water repellent carbon paper. The total thickness of the gas diffusion layer was 380 탆.

실시예Example 3 3

먼저 제1미세다공층용 조성물, 제2미세다공성용 조성물 및 제3미세다공층용조성물을 다음 과정에 따라 준비하였다.First, the compositions for the first microporous layer, the second microporous composition and the third microporous layer were prepared according to the following procedure.

i) 제1미세다공층용 조성물의 제조 i) Preparation of composition for first microporous layer

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 250g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 35중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제1미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 250 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of 35% by weight and subjected to mechanical mixing to obtain a composition for a first microporous layer.

ii) 제2미세다공층용 조성물의 제조ii) Preparation of Composition for Second Microporous Layer

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 100g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 23중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제2미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 100 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of 23% by weight and subjected to mechanical mixing to obtain a composition for a second microporous layer.

iii) 제3미세다공층용 조성물의 제조iii) Preparation of composition for third microporous layer

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 170g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 23중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제3미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 170 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of 23% by weight and subjected to mechanical mixing to obtain a composition for a third microporous layer.

iv) 기체확산층의 제조iv) Preparation of Gas Diffusion Layer

두께가 270㎛인 탄소 종이 JEN-30(Hyupjin INC)를 5중량% 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 용액(Du pont사)에 침지하여 PTFE의 함량이 상기 탄소 종이의 10 중량%가 되도록 도포하여 건조 후 공기 분위기 중에서 350℃에서 30분 동안 열처리 하여 발수성 탄소 종이를 얻었다. 발수성 탈수 종이에서 PTFE의 함량은 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 10 중량부였다.A carbon paper JEN-30 (Hyupjin INC) having a thickness of 270 탆 was immersed in a 5 wt% polytetrafluoroethylene (PTFE) solution (DuPont) to coat the carbon paper so that the content of PTFE was 10 wt% After drying, the substrate was heat-treated at 350 DEG C for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a water repellent carbon paper. The content of PTFE in the water-repellent dehydrated paper was 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content.

상기 발수성 탄소 종이 상에 제1미세다공층용 조성물을 탄소 종이 안으로 50% 함침되도록 도포하고 120 ℃에서 건조하였다. 상기 결과물 상부에 상기 제2미세다공층용 조성물을 도포하고 120 ℃에서 건조하였다.The composition for the first microporous layer was applied on the water repellent carbon paper so as to be impregnated with carbon paper in an amount of 50%, and dried at 120 ° C. The composition for the second microporous layer was applied on the resultant product and dried at 120 ° C.

이어서, 상기 결과물 상부에 상기 제3미세다공성층용 조성물을 도포하고 120 ℃에서 건조하였다. 상기 결과물을 공기 분위기 중에서 350 ℃에서 30분 동안 열처리하여 발수성 탄소 종이 상부에 제1미세다공층, 제2미세다공층 및 제3미세다공층이 순차적으로 적층된 기체확산층을 얻었다. 상기 기체확산층의 총두께는 380㎛이었다. 최종 기체확산층에서 제1미세다공층의 두께는 약 ( 70~100)μm이고, 제2미세다공층의 두께는 약 ( 40~70) μm 이고, 제3미세다공층의 두께는 약 (10~50 ) μm 이었다.Subsequently, the composition for the third microporous layer was applied on the resultant product and dried at 120 ° C. The resultant was heat-treated at 350 ° C for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a gas diffusion layer in which first microporous layer, second microporous layer and third microporous layer were sequentially laminated on the water repellent carbon paper. The total thickness of the gas diffusion layer was 380 탆. The thickness of the first microporous layer is about (70 to 100) μm, the thickness of the second microporous layer is about (40 to 70) μm, the thickness of the third microporous layer is about 10 to 20 μm, 50) μm.

실시예Example 4 4

제3미세다공층용 조성물을 하기 과정에 따라 제조한 것을 제외하고는, 실시에 3과 동일한 방법에 따라 실시하였다.The procedure of Example 3 was repeated except that the composition for the third microporous layer was prepared according to the following procedure.

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 250g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 35중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제3미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 250 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of 35% by weight and mechanically mixed to obtain a composition for a third microporous layer.

비교예Comparative Example 1 One

먼저 제1미세다공성용 조성물 및 제2미세다공층용조성물을 다음 과정에 따라 준비하였다.First, the composition for the first microporous layer and the composition for the second microporous layer were prepared according to the following procedure.

ii) 제1미세다공층용 조성물의 제조ii) Preparation of Composition for First Microporous Layer

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 170g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 23중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제2미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 170 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of 23% by weight and subjected to mechanical mixing to obtain a composition for a second microporous layer.

iii) 제2미세다공층용 조성물의 제조iii) Preparation of composition for second microporous layer

이소프로필 알코올과 탈이온수의 혼합 용매(이소프로필 알코올과 탈이온수의부피비 = 80:20) 1,000g, 분산제 (Triton X-100) 20g을 혼합하였다. 상기 용액에 카본 블랙 (Vulcan XC-72) 100g을 투입하여 고속믹싱하였다. 상기 혼합물에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 함량이 23중량%가 되도록 첨가하여 기계적 믹싱을 실시하여 제2미세다공층용 조성물을 얻었다.1,000 g of a mixed solvent of isopropyl alcohol and deionized water (volume ratio of isopropyl alcohol and deionized water = 80: 20) and 20 g of dispersant (Triton X-100) were mixed. 100 g of carbon black (Vulcan XC-72) was added to the solution and mixed at a high speed. The mixture was added with polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of 23% by weight and subjected to mechanical mixing to obtain a composition for a second microporous layer.

iv) 기체확산층의 제조iv) Preparation of Gas Diffusion Layer

두께가 270㎛인 탄소 종이 JEN-30(Hyupjin INC)를 5중량% 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 용액(Du pont사)에 침지하여 PTFE의 함량이 상기 탄소 종이의 10 중량%가 되도록 도포하여 건조 후 공기 분위기 중에서 350℃에서 30분 동안 열처리 하여 발수성 탄소 종이를 얻었다. 발수성 탈수 종이에서 PTFE의 함량은 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 10 중량부였다.A carbon paper JEN-30 (Hyupjin INC) having a thickness of 270 탆 was immersed in a 5 wt% polytetrafluoroethylene (PTFE) solution (DuPont) to coat the carbon paper so that the content of PTFE was 10 wt% After drying, the substrate was heat-treated at 350 DEG C for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a water repellent carbon paper. The content of PTFE in the water-repellent dehydrated paper was 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content.

상기 발수성 탄소 종이 상에 제1미세다공층용 조성물을 탄소 종이 안으로 50% 함침되도록 도포하고 120 ℃에서 건조하였다. 상기 결과물 상부에 상기 제2미세다공층용 조성물을 도포하고 120 ℃에서 건조하였다.The composition for the first microporous layer was applied on the water repellent carbon paper so as to be impregnated with carbon paper in an amount of 50%, and dried at 120 ° C. The composition for the second microporous layer was applied on the resultant product and dried at 120 ° C.

상기 결과물을 공기 분위기 중에서 350 ℃에서 30분 동안 열처리하여 발수성 탄소 종이 상부에 제1미세다공층 및 제2미세다공층이 순차적으로 적층된 기체확산층을 얻었다. 상기 기체확산층의 총두께는 380㎛이었다. The resultant was heat-treated at 350 ° C for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a gas diffusion layer in which a first microporous layer and a second microporous layer were sequentially laminated on the water-repellent carbon paper. The total thickness of the gas diffusion layer was 380 탆.

제작예Production Example 1: 연료전지의 제작 1: Fabrication of fuel cell

캐소드 기체확산층으로서 실시예 1에 따른 기체확산층을 이용하고, 애노드 기체확산층으로서 이용하고, 상용 촉매 피복 멤브레인(catalyst coated membrane) 을 이용하여 고분자 전해질형 연료전지를 제작하였다. A polymer electrolyte fuel cell was fabricated using a gas diffusion layer according to Example 1 as a cathode gas diffusion layer, an anode gas diffusion layer, and a catalyst coated membrane.

상용 촉매 피복 멤브레인(catalyst coated membrane)은 백금 촉매와 수소이온전도성을 갖는 Nafion 고분자막(Gore사)으로 이루어져 있으며(Gore사, Model 5710)로부터 구입하여 사용하였다.A commercially available catalyst coated membrane was composed of a platinum catalyst and a Nafion polymer membrane having hydrogen ion conductivity (Gore) (Gore, Model 5710).

상기 전해질로는 양이온 선택적으로 통과하는 Nafion 막(Gore사)으로 구성된 #5710(Gore사)을 사용하며 상용 기체확산층은 35BC(SGL사)로부터 구입하여 사용하였다.As the electrolyte, # 5710 (Gore) composed of a Nafion membrane (Gore) which selectively passes through the cation was used, and a commercial gas diffusion layer was purchased from 35BC (SGL).

애노드에는 수소를 제공하고, 캐소드에는 공기를 제공하고 고가습 및 저가습조건에서 연료전지를 동작하였다.The anode was provided with hydrogen, the cathode with air, and the fuel cell operated under high humidification and low humidification conditions.

제작예Production Example 2-4: 연료전지의 제작 2-4: Fabrication of fuel cell

실시예 1의 기체확산층 대신 실시예 2-4의 기체확산층을 각각 이용한 것을 제외하고는, 제작예 1과 동일하게 실시하여 연료전지를 제작하였다.A fuel cell was fabricated in the same manner as in Production Example 1 except that the gas diffusion layers of Examples 2-4 were used instead of the gas diffusion layers of Example 1, respectively.

비교제작예Comparative Production Example 1: 연료전지의 제작 1: Fabrication of fuel cell

실시예 1의 기체확산층 대신 비교예 1의 기체확산층을 각각 이용한 것을 제외하고는, 제작예 1과 동일하게 실시하여 연료전지를 제작하였다.A fuel cell was fabricated in the same manner as in Production Example 1, except that the gas diffusion layers of Comparative Example 1 were used instead of the gas diffusion layers of Example 1, respectively.

비교제작예 1의 연료전지는 미세다공층 내부에 지나치게 물이 고임으로써 고가습조건하에서 일부 플러딩(flooding) 현상이 발생되었다. 이에 반하여 제작예 1-4의 연료전지는 촉매층에 인접되어 배치된 제3미세다공층은 촉매층으로부터 물이 배출되기 시작하는 모세관압을 증가시켜 줌으로써 전반적인 물 배출을 원할하게 제어해주고 일부 남아 있던 미세다공층내 플러딩 현상을 억제하여 고가습 조건에서도 전지의 성능을 향상시켰다. 또한 제2미세다공성층은 저 모세관 압 미세다공층으로서 충분한 양의 물을 함유하여 저가습 조건에서 성능 감소를 막아주었다. 이와 같이 실시예 1-4의 기체확산층을 이용하면, 저가습 및 고가습 조건에서 모두 최적화된 물관리가 가능하였다.In the fuel cell of Comparative Production Example 1, some water floated inside the microporous layer, and some flooding occurred under high humidification conditions. On the other hand, in the fuel cell of Production Example 1-4, the third microporous layer disposed adjacent to the catalyst layer increases the capillary pressure at which the water starts to be discharged from the catalyst layer, thereby controlling the overall water discharge smoothly, By suppressing the flooding phenomenon in the layer, the performance of the battery was improved even under high humidification condition. Also, the second microporous layer contains a sufficient amount of water as a low capillary pressure microporous layer to prevent performance degradation under low humidification conditions. Thus, by using the gas diffusion layer of Example 1-4, optimized water management was possible under both low humidification and high humidification conditions.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications and changes may be made without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention belongs. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.

10... 가스 채널 11... 탄소 기재
12... 제1미세다공층 13... 제2미세다공층
14... 촉매층 15... 제3미세다공층10 ... gas channel 11 ... carbon substrate
12 ... first microporous layer 13 ... second microporous layer
14 ... catalyst layer 15 ... third microporous layer

Claims (10)

제1미세다공층; 제2미세다공층; 및 제3미세다공층이 순차적으로 적층된 구조를 갖고 있고,
상기 제1미세다공층과 제3미세다공층의 모세관압은 제2미세다공층의 모세관압에 비하여 높은 연료전지용 미세다공층(micro porous layer).A first microporous layer; A second microporous layer; And a third microporous layer are laminated in this order,
Wherein the capillary pressure of the first microporous layer and the third microporous layer is higher than the capillary pressure of the second microporous layer. 제1항에 있어서,
상기 제1미세다공층과 제3미세다공층에서 탄소 분말의 밀도가 제2미세다공층에서의 탄소 분말의 밀도에 비하여 큰 연료전지용 미세다공층.The method according to claim 1,
Wherein the density of the carbon powder in the first microporous layer and the third microporous layer is larger than the density of the carbon powder in the second microporous layer. 제1항에 있어서,
상기 제1미세다공층 및 제3미세다공층은 고 모세관압 특성을 갖고 있고,
상기 제2미세다공층은 저 모세관압 특성을 갖는 연료전지용 미세다공층.The method according to claim 1,
Wherein the first microporous layer and the third microporous layer have a high capillary pressure characteristic,
Wherein the second microporous layer has a low capillary pressure characteristic. 제1항에 있어서,
상기 제1미세다공층, 제2미세다공층 및 제3미세다공층은 플루오르화 수지를 더 포함하는 연료전지용 미세다공층.The method according to claim 1,
Wherein the first microporous layer, the second microporous layer, and the third microporous layer further comprise a fluorinated resin. 제4항에 있어서,
상기 제1미세다공층의 슬러리중에서 탄소 분말과 플루오르화 수지의 함량은 제1미세다공층의 고형분 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 15 내지 50 중량부이고,
상기 제3 미세다공층의 슬러리중에서 탄소 분말과 플루오르화 수지의 함량은 제3미세다공층의 고형분 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 15 내지 50 중량부이고,
상기 제2 미세다공층의 슬러리 중에서 탄소 분말과 플루오르화 수지의 함량은 제2미세다공층의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 20 중량부인 연료전지용 미세다공층.5. The method of claim 4,
The content of the carbon powder and the fluorinated resin in the slurry of the first microporous layer is 15 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid weight of the first microporous layer,
The content of the carbon powder and the fluorinated resin in the slurry of the third microporous layer is 15 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total solid content of the third microporous layer,
Wherein the content of the carbon powder and the fluorinated resin in the slurry of the second microporous layer is 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the second microporous layer. 제4항에 있어서,
상기 제1미세다공층 및 제3미세다공층에서의 플루오르화 수지의 함량은 제2미세다공층의 플루오르화 수지의 함량과 동일하거나 큰 범위가 되도록 선택되는 연료전지용 미세다공층.5. The method of claim 4,
Wherein the content of the fluorinated resin in the first microporous layer and the third microporous layer is selected to be equal to or greater than the content of the fluorinated resin in the second microporous layer. 제4항에 있어서,
상기 제1미세다공층에서 플루오르화 수지의 함량은 제1미세다공층의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 50 중량부이고,
상기 제3미세다공층에서 플루오르화 수지의 함량은 제3미세다공층의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 50 중량부인 연료전지용 미세다공층.5. The method of claim 4,
The content of the fluorinated resin in the first microporous layer is 20 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the first microporous layer,
Wherein the content of the fluorinated resin in the third microporous layer is 20 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the third microporous layer. 제5항에 있어서,
상기 제2미세다공층에서 플루오르화 수지의 함량은 제2미세다공층의 고형분 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 30 중량부인 연료전지용 미세다공층.6. The method of claim 5,
Wherein the content of the fluorinated resin in the second microporous layer is 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content of the second microporous layer. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 연료전지용 미세다공층을 포함하는 연료
전지용 기체 확산층(gas diffusion layer).9. A fuel cell comprising the microporous layer for fuel cells according to any one of claims 1 to 8
A gas diffusion layer for a battery. 제9항의 연료전지용 기체확산층을 포함하는 연료전지.A fuel cell comprising the gas diffusion layer for a fuel cell according to claim 9.
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