KR102123840B1 - Unitizied bipolar plate with electrodes for water electolysis and water electrolyzer - Google Patents

Unitizied bipolar plate with electrodes for water electolysis and water electrolyzer Download PDF

Info

Publication number
KR102123840B1
KR102123840B1 KR1020180060549A KR20180060549A KR102123840B1 KR 102123840 B1 KR102123840 B1 KR 102123840B1 KR 1020180060549 A KR1020180060549 A KR 1020180060549A KR 20180060549 A KR20180060549 A KR 20180060549A KR 102123840 B1 KR102123840 B1 KR 102123840B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
anode
plating
water
separator
Prior art date
Application number
KR1020180060549A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190135274A (en
Inventor
조현석
김창희
조원철
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020180060549A priority Critical patent/KR102123840B1/en
Priority to JP2019098533A priority patent/JP6956144B2/en
Publication of KR20190135274A publication Critical patent/KR20190135274A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102123840B1 publication Critical patent/KR102123840B1/en

Links

Images

Classifications

    • C25B9/203
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/77Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C25B1/08
    • C25B1/10
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/042Electrodes formed of a single material
    • C25B11/046Alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/08Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C25B9/206
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

본 발명은 수전해 스택에 적용되는 분리판에 관한 것으로서, 유로가 형성된 분리판에 대하여 전극을 직접 형성시킨 수전해 복합 전극 일체형 분리판을 수전해 스택에 적용함으로써, 고효율(70 내지 90%)의 고전류(0.6 내지 1.0 A/cm2) 운전이 가능하게 함과 동시에 수전해 스택에 적용되는 부품 수를 감소시키고, 이로 인하여 수전해 스택의 조립을 간소화시키는 효과가 있다.The present invention relates to a separating plate applied to the electrolytic stack, and by applying an electrolytic composite electrode-integrated separating plate directly formed with an electrode to a separating plate formed with a flow path, the electrolytic stack has a high efficiency (70 to 90%). The high current (0.6 to 1.0 A/cm 2 ) operation is possible, and at the same time, the number of parts applied to the electrolytic stack is reduced, thereby simplifying the assembly of the electrolytic stack.

Description

수전해용 복합 전극 일체형 분리판 및 수전해 스택{UNITIZIED BIPOLAR PLATE WITH ELECTRODES FOR WATER ELECTOLYSIS AND WATER ELECTROLYZER}Composite electrode-integrated separator for water electrolysis and electrolytic stack {UNITIZIED BIPOLAR PLATE WITH ELECTRODES FOR WATER ELECTOLYSIS AND WATER ELECTROLYZER}

본 발명은 수전해 스택에 적용되는 분리판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수전해 시스템에서의 전극, 기액확산층, 전해액 공급, 집전체 기능을 구비하는 복합 전극 분리판에 관한 것이다.The present invention relates to a separator plate applied to a water electrolyte stack, and more particularly, to a composite electrode separator having an electrode, a gas-liquid diffusion layer, an electrolyte solution, and a current collector function in a water electrolyte system.

수소제조 기술분야 중, 알칼라인 수전해는 알칼라인 전해질(KOH)을 전기화학반응 통해 수소와 산소를 생산하며, 소금물(NaCl)의 전해를 통해 가성소다(NaOH)를 제조하는 클로로-알칼리 공정(Chloro-alkali process)과 유사하다.In the field of hydrogen production technology, alkaline water electrolysis produces hydrogen and oxygen through electrochemical reaction of alkaline electrolyte (KOH), and chloro-alkali process (Chloro-) to produce caustic soda (NaOH) through electrolysis of salt water (NaCl) alkali process).

수전해 기술 중 알칼라인 수전해는 가성소다 공정 중심으로 기술이 발전해 왔으며, 갭(gap)형 셀 구조 기반으로 산업이 형성된 후에는 제로갭(zero-gap) 기술로의 기술발전이 외에는 큰 연구개발이 진행되지 않았다. 제로갭 기술에는 폼(Foam) 전극이 사용되기 때문에 기액 확산의 부담이 적어 분리판에는 셀간 기체 차단 및 집전 등의 용도 이외에는 다른 기능이 요구되지 않는다. Among the water electrolysis technologies, the alkaline water electrolysis technology has been developed around the caustic soda process, and after the industry was formed based on the gap-type cell structure, large research and development other than technology development into zero-gap technology Did not proceed. Since the foam electrode is used in the zero-gap technology, the burden of gas-liquid diffusion is small, and the separator does not require any function other than applications such as inter-cell gas blocking and current collection.

수전해 시스템은 수소를 생산하는 스택(stack), 물 또는 알칼리 전해질 용액을 적정 조건으로 공급하고 전력을 제어 및 관리하는 운전장치(Balance of Plant), 기액분리기 및 수소저장탱크(Hydrogentank) 등으로 구성된다.The water electrolysis system consists of a stack that produces hydrogen, a balance of plants that supply and control and manage power, and a gas/liquid separator and a hydrogen storage tank. do.

종래 수전해 스택은 도 1에서와 같이, 엔드플에트, 집전판, 가스킷(gasket), 메쉬형 확산층, 전극, 분리막, 분리막 고정링 및 셀 프레임을 대칭으로 순차적으로 결합한 단일 셀을 설계하고, 셀을 원하는 수 만큼 적층하여 스택을 구성하였다. 도 1에서과 같이, zero-gap type은 이전 전극판을 전해질에 일정한 간격을 두어 설계한 parallel type의 문제점을 극복하고자 두 개의 다공성 전극판(e.g., Mesh, Foam, Lath etc.)을 분리막과 간격을 두지 않아 셀 저항을 줄이는 구조이며, 전극 표면에서 발생된 수소 및 산소 기체는 다공성 전극체를 통해 안에서 밖으로 배출된다. 전극과 분리막 사이 간격이 없기 때문에 전해질 저항을 줄여 보다 운전 전류밀도를 높일 수 있다는 장점이 있다.In the conventional water electrolytic stack, as shown in FIG. 1, a single cell is designed that sequentially combines end plates, current collector plates, gaskets, mesh-type diffusion layers, electrodes, separators, membrane fixing rings, and cell frames in a symmetrical sequence. The stack was constructed by stacking as many as desired. As shown in FIG. 1, the zero-gap type uses two porous electrode plates (eg, Mesh, Foam, Lath etc.) to separate the separation membrane and the gap in order to overcome the problem of the parallel type designed by placing the previous electrode plates at regular intervals in the electrolyte. It is a structure that reduces cell resistance by not placing it, and hydrogen and oxygen gas generated at the electrode surface are discharged from the inside through the porous electrode body. Since there is no gap between the electrode and the separator, it has the advantage of reducing the electrolyte resistance and thus increasing the operating current density.

다만, 메쉬 또는 폼 형태의 다공성 전극의 적용은 분리판 또는 집전판과의 접촉저항 증가를 유도할 수 있고, 또한 다공성 전극과 직접 접촉되는 분리막의 높은 기계적 강성을 요구한다. 또한, 수소와 산소의 가스혼합(수소와 산소 기체가 혼합하여 산소기체 내 수소의 농도가 4% 이상일 때, 폭발의 위험이 존재함) 현상에 더 열약한 환경이다. 수십 내지 수백장의 셀을 쌓는 경우 많은 부품 간의 단차없이 정확하게 일치시키는데 어려움이 존재하여 조립 생산성이 저하되며, 또한, 스택 구성 부품수의 증가는 부피 증가를 야기하여 수소생산밀도를 저하시키고, 전기적 접촉 저항 증가로 이어져 수전해 스택의 소비전력 효율이 저하된다. 더 나아가, 스택 및 시스템 가격 증가로 이어진다.However, application of a porous electrode in the form of a mesh or foam can induce an increase in contact resistance with the separator or current collector, and also requires high mechanical rigidity of the separator in direct contact with the porous electrode. In addition, it is a weaker environment for the phenomenon of gas mixing of hydrogen and oxygen (the danger of explosion exists when the concentration of hydrogen in the oxygen gas is more than 4% by mixing hydrogen and oxygen gas). When stacking dozens to hundreds of cells, it is difficult to accurately match without a step difference between many parts, and thus assembly productivity is deteriorated.In addition, an increase in the number of stacked components causes volume increase, which decreases hydrogen production density and increases electrical contact resistance. The power consumption efficiency of the electrolytic stack decreases. Further, it leads to increased stack and system prices.

한편, 상대적으로 분리판의 기능이 중요한 PEM 수전해 기술의 경우, 막전극접합체 기술의 적용시 전해질의 적절한 침투 및 생성된 기체 배출을 위해서는 다공성 가스확산체와 분리판이 중요하다. PEM에서는 연료 및 생성물의 1)효율적 물질전달과 2)분리판-가스확산체-전극 간 전기적 접촉저항을 줄이는 것이 중요하기 때문에, 분리판 내 유로 가공 이외에 전극층을 형성시키는 에칭 작업 등을 고려하지 않았다. 간격이 생기면 전기적 전도도 뿐만 아니라 이온전도도 저항 역시 증가하게 되어 성능하락으로 이어진다. 또한, 분리판에는 전면부에 유로가 형성되어 있기 때문에(전극 활성면적에 전해질이 균일하게 공급) 에칭을 통한 반응부 형성 없이는 전극을 유로 위에 직접 코팅 성형하기가 어렵다. 직접 코팅시 분리판과 전극 간극이 없어 전극표면 기체발생 시 기계적 저항을 발생시킬 수 있고, 전기적 접촉저항이 커질 수 있다. 막전극 접합체 구조 셀에는 얇고 평평한 분리판 이외에는 적합하지 않다.On the other hand, in the case of the PEM water electrolysis technology, in which the function of the separator is relatively important, the porous gas diffuser and the separator are important for proper penetration of the electrolyte and discharge of generated gas when applying the membrane electrode assembly technology. In PEM, it is important to reduce the electrical contact resistance between fuel and product 1) efficient material transfer and 2) separator-gas diffuser-electrode. . When a gap occurs, not only electrical conductivity but also ionic conductivity increases, leading to a decrease in performance. In addition, since the flow path is formed on the front surface of the separation plate (electrolyte is uniformly supplied to the electrode active area), it is difficult to directly coat and mold the electrode on the flow path without forming a reaction portion through etching. When there is no separation between the plate and the electrode during direct coating, mechanical resistance may be generated when gas is generated on the electrode surface, and electrical contact resistance may be increased. It is not suitable for membrane electrode assembly structure cells other than thin and flat separators.

대한민국 등록특허공보 제10-0405163호Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-0405163

본 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 전극, 기액확산층, 분리판, 집전판의 복수의 구성 부품을 하나의 구성으로 통합된 단위 부품으로 제공함에 있다.An object of the present invention, to solve the problems of the prior art, to provide a plurality of component parts of the electrode, gas-liquid diffusion layer, separation plate, current collector plate as a unit component integrated in one configuration.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 판(plate) 형상의 전도성 부재; 상기 부재의 일면 또는 양면에 형성되는 유로부; 및 상기 일면 또는 양면에 형성된 유로부를 제외한 영역에 전극층이 형성된 반응부을 포함하는 수전해용 복합 전극 일체형 분리판을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a plate-shaped conductive member; A flow path portion formed on one or both surfaces of the member; And it provides a composite electrode-integrated separation plate for electrolysis, including a reaction portion is formed with an electrode layer in the region except the flow path portion formed on one or both sides.

상기 유로부는 상기 전도성 부재의 표면으로부터 1 mm 이하의 깊이로 형성될 수 있다.The flow path portion may be formed to a depth of 1 mm or less from the surface of the conductive member.

상기 전극층은 니켈(Ni), Ni-Zn, NI-Zn-P, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P 및 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있으며, 보다 상세하게는, 상기 전극층에서 양극(anode)은 Ni, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P 또는 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)이며, 음극(cathode)인 Ni, Ni-Zn 또는 Ni-Zn-P일 수 있다.The electrode layer is a group consisting of nickel (Ni), Ni-Zn, NI-Zn-P, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P and nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe)(OH) 2 ) It may be 1 or more selected from, more specifically, the anode (anode) in the electrode layer is Ni, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P or nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe) (OH) 2 ), and may be Ni, Ni-Zn, or Ni-Zn-P, which is a cathode.

상기 전극층은 비표면적이 5 내지 100 m2/g이고, 기공 크기가 0.03 내지 10 ㎛일 수 있다.The electrode layer may have a specific surface area of 5 to 100 m 2 /g and a pore size of 0.03 to 10 μm.

상기 전극층은 수직배향 다공성 구조일 수 있다.The electrode layer may have a vertically oriented porous structure.

또한, 본 발명은 상기 수전해용 복합 전극 일체형 분리판과 멤브레인으로 구성된 단위셀을 1 또는 2 이상 포함하는 수전해 스택을 제공한다.In addition, the present invention provides a water electrolytic stack comprising one or two or more unit cells composed of the composite electrode-integrated separator for an electrolytic cell and a membrane.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 유로가 형성된 분리판에 대하여 전극을 직접 형성시킨 수전해 복합 전극 일체형 분리판을 수전해 스택에 적용함으로써, 고효율(70 내지 90%)의 고전류(0.6 내지 1.0 A/cm2) 운전이 가능하게 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by applying the electrolytic composite electrode-integrated separator plate directly formed electrode to the separator formed with a flow path to the electrolytic stack, high efficiency (70 to 90%) high current (0.6 to 1.0 A/ cm 2 ) It has the effect of enabling driving.

또한, 고효율의 고전류 운전이 가능함으로써, 스택 및 시스템의 부피를 감축할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to reduce the volume of the stack and the system by enabling high-efficiency, high-current operation.

또한, 복합 전극 분리판이 전극, 기액확산층, 분리판 및 집전체의 기능을 수행함으로써, 수전해 스택에 적용되는 부품 수를 감소시키고, 이로 인하여 수전해 스택의 조립을 간소화시키는 효과가 있다.In addition, the composite electrode separation plate performs the functions of an electrode, a gas-liquid diffusion layer, a separation plate, and a current collector, thereby reducing the number of parts applied to the electrolytic stack, thereby simplifying the assembly of the electrolytic stack.

도 1은 종래의 수전해 스택 구성도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 형태에 따른 양면에 양극(anode)과 음극(anode)이 형성된 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 정면도(상부 이미지)와 측면도(하부 이미지)를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 형태에 따른 일면에만 양극(anode) 또는 음극(anode)이 형성된 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 정면도(상부 이미지)와 측면도(하부 이미지)를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판이 적용된 수전해 스택의 일례로서 구성도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(Ni-Zn)에서, 도금 후 Zn의 선택적 침출 전후의 XRD 구조 분석을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(Ni-Zn) 표면의 SEM 현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(Ni-Zn) 단면의 SEM 현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 양극(Ni-Fe-Zn) 단면의 SEM 현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(cathode)(Ni0.85Zn0.1P0.05) 및 양극(anode)(Ni0.65Fe0.2Zn0.1P0.05) 단면의 SEM 현미경 이미지를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(Ni-Zn-P) 및 양극(Ni-Fe-Zn-P)의 기공분포를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판이 적용된 수전해 단일셀의 성능(전압, 전류밀도)결과를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 양극(N-Fe-Zn-P)에 대해서, 알칼리 수전해 시스템의 작동환경인 80℃ 온도의 강알칼리(30% KOH) 용액 내에서 전압포텐셜 변화에 따른 전극의 부식평가 결과를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분릴판의 양극(N-Fe-Zn-P)의 내구성 평가 결과를 도시한 것이다.
1 is a block diagram showing a conventional electrolytic stack.
Figure 2 shows a front view (top image) and a side view (bottom image) of a composite electrode-integrated separator for electrolysis formed with an anode and an anode on both sides according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a front view (top image) and a side view (bottom image) of a composite electrode-integrated separator plate for electrolysis in which an anode or an anode is formed only on one surface according to one embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing an example of a water-electrolyte stack to which a composite electrode-integrated separator for water electrolysis according to an embodiment of the present invention is applied.
Figure 5 shows the XRD structure analysis before and after selective leaching of Zn after plating in the cathode (Ni-Zn) of the composite electrode-integrated separator for water electrolysis according to one embodiment of the present invention.
6 shows an SEM microscopic image of the surface of the negative electrode (Ni-Zn) of the composite electrode-integrated separator for water electrolysis according to one embodiment of the present invention.
7 shows an SEM microscopic image of a cross section of a negative electrode (Ni-Zn) of a composite electrode-integrated separator for water electrolysis according to an embodiment of the present invention.
8 shows an SEM microscopic image of a cross-section of an anode (Ni-Fe-Zn) of a composite electrode-integrated separator for water electrolysis according to an embodiment of the present invention.
9 is a SEM microscopic image of a cross section of a cathode (Ni 0.85 Zn 0.1 P 0.05 ) and an anode (Ni 0.65 Fe 0.2 Zn 0.1 P 0.05 ) of a composite electrode-integrated separator for water electrolysis according to an embodiment of the present invention. It is shown.
10 shows the pore distribution of the negative electrode (Ni-Zn-P) and the positive electrode (Ni-Fe-Zn-P) of the composite electrode-integrated separator for water electrolysis according to one embodiment of the present invention.
11 shows the performance (voltage, current density) performance of a single cell of an electrolytic cell in which a composite electrode-integrated separator for electrolysis according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 12 is a strong alkali (30% KOH) solution at a temperature of 80° C., which is an operating environment of an alkaline water electrolysis system, for an anode (N-Fe-Zn-P) of a composite electrode-integrated separator for water electrolysis according to an embodiment of the present invention. It shows the corrosion evaluation results of the electrode according to the change in voltage potential within.
FIG. 13 shows the results of durability evaluation of the anode (N-Fe-Zn-P) of the composite electrode-integrated separator for electrolysis according to one embodiment of the present invention.

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

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판(100a, 100b)은 판(plate) 형상의 전도성 부재(110); 상기 부재의 일면 또는 양면에 형성되는 유로부(130); 및 상기 일면 또는 양면에 형성된 유로부와 연통되는 반응부(150)를 포함하고, 상기 반응부에는 전극층이 형성된다.2 and 3, the composite electrode-integrated separation plates 100a and 100b for water electrolysis according to one embodiment of the present invention include a plate-shaped conductive member 110; A flow path part 130 formed on one or both surfaces of the member; And a reaction unit 150 communicating with a flow path portion formed on one or both surfaces, and an electrode layer is formed on the reaction portion.

전도성 부재(110)는 스테인리스 304, 스테인리스 316L, 니켈이 20 ㎛ 이상 도금된 스테인리스 304, 니켈이 20 ㎛ 이상 도금된 스테인리스 316L, 티타늄이 도금된 스테인리스 304 또는 티타늄이 도금된 스테인리스 316L일 수 있다.The conductive member 110 may be stainless steel 304, stainless 316L, nickel 304 plated with a thickness of 20 µm or more, nickel 316L plated with a thickness of 20 µm or more, titanium 304 plated stainless steel, or titanium plated stainless steel 316L.

전도성 부재(110) 측면에 형성되는 가이드 홈(170)을 구비하여, 수전해 스택의 조립시 별도의 가이드 부재가 가이드 홈(170)에 안착되어 분리막, 가스킷, 체결판과의 조립을 용이하도록 할 수 있다.It is provided with a guide groove 170 formed on the side of the conductive member 110, so that a separate guide member is seated in the guide groove 170 when assembling the electrolytic stack to facilitate assembly with a separator, gasket, and fastening plate. Can be.

전도성 부재(110)는 일측에는 전해액이 유입되는 투입공(hole)(140a)이 형성되고, 타측에는 반응부에서 수전해 반응으로 인하여 생성되는 수소기체 또는 산소 기체가 배출되는 배출공(hole)(140b)이 형성될 수 있으며, 투입공(140a)과 배출공((140b)은 유로부(130)를 통하여 연통된다.The conductive member 110 is formed with a hole 140a through which an electrolyte is introduced on one side, and a hole through which hydrogen gas or oxygen gas generated by the electrolysis reaction is discharged from the reaction unit on the other side ( 140b) may be formed, and the input hole 140a and the discharge hole 140b are communicated through the flow path portion 130.

보다 구체적으로는 전도성 부재(110)의 양면에 유로부(130)와 반응부(150)가 형성되는 경우, 각각의 면에 1개씩의 투입공(140a)와 배출공(140b)이 형성되는 것이므로, 전도성 부재(110)에는 2개씩의 투입공(140a)과 배출공(140b)이 형성될 수 있으며, 1개의 투입공(140a)과 배출공(140b)이 짝을 이루어의 일면에 형성된 유로부(130)와 연통된다. 한편, 전도성 부재(110)의 일면에만 유로부(130)와 반응부(150)가 형성되는 경우에는 1개씩의 투입공(140a)과 배출공(140b)의 형성되어 유로부(130)와 연통된다.More specifically, when the flow path part 130 and the reaction part 150 are formed on both sides of the conductive member 110, one inlet hole 140a and one outlet hole 140b are formed on each surface. , The conductive member 110 may be provided with two inlet holes 140a and outlet holes 140b, and one inlet hole 140a and outlet holes 140b are paired to form a flow path part formed on one surface. It is in communication with 130. On the other hand, when the flow path portion 130 and the reaction portion 150 are formed on only one surface of the conductive member 110, one inlet hole 140a and an outlet hole 140b are formed to communicate with the flow path portion 130. do.

유로부(130)는 전해액, 수소 기체, 산소 기체가 이동할 수 있는 통로(channel)역할을 하는 것으로, 보다 상세하게는 투입공(140a)으로부터 유입되는 전해액을 반응부(140)로 이송하여 수전해 반응으로 생성되는 수소 기체 또는 산소 기체를 배출공(140b)으로 이동시킨다. 유로부(130)는 전도성 부재(110)에 음각의 형상으로 형성되고 머시닝 가공, 화학적 에칭, 전기화학정 에칭을 통하여 형성될 수 있다. 유로부(130)는 전도성 부재(110)의 표면으로부터 1 mm 이하의 깊이로 형성될 수 있다.The flow path portion 130 serves as a channel through which the electrolyte, hydrogen gas, and oxygen gas can move, and more specifically, transfers the electrolyte flowing from the input hole 140a to the reaction portion 140 to receive water. The hydrogen gas or oxygen gas generated by the reaction is moved to the discharge hole 140b. The flow path portion 130 is formed in the shape of an intaglio on the conductive member 110 and may be formed through machining, chemical etching, or electrochemical well etching. The flow path portion 130 may be formed to a depth of 1 mm or less from the surface of the conductive member 110.

상기 전극층은 전도성 부재(110)의 일면 또는 양면에 형성된 유로부(130) 영역을 제외한 반응부(150) 영역에 형성된다. 도 2를 참조하면, 전도성 부재(110)의 양면에 형성되는 경우, 제1 면에 형성된 전극층은 양극(anode)의 기능을 수행하며, 반대면인 제2 면에 형성된 전극층은 음극(cathode)의 기능을 수행하여, 동시에 양극과 음극을 모두 구비하는 쌍극형(bipolar)의 전극 일체형 분리판을 제공할 수 있다. 한편, 도 3을 참조하면, 전도성 부재(110)의 일면에만 형성되는 경우, 전극층의 활성물질에 따라 양극(anode) 또는 음극(cathode)의 기능을 수행할 수 있다. The electrode layer is formed in the reaction unit 150 region except for the flow path unit 130 region formed on one or both surfaces of the conductive member 110. Referring to FIG. 2, when formed on both surfaces of the conductive member 110, the electrode layer formed on the first surface functions as an anode, and the electrode layer formed on the opposite surface, the second surface, of the cathode. By performing a function, it is possible to provide a bipolar electrode-integrated separator having both an anode and a cathode at the same time. On the other hand, referring to Figure 3, when formed only on one surface of the conductive member 110, it can perform the function of the anode (anode) or cathode (cathode) depending on the active material of the electrode layer.

상기 전극층은 니켈(Ni), Ni-Zn, NI-Zn-P, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P 및 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있으며, 보다 상세하게는 양극(anode)은 니켈(Ni), Ni, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P 또는 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)일 수 있으며, 음극(chathode)은 니켈(Ni) 또는 Ni-Zn일 수 있다.The electrode layer is a group consisting of nickel (Ni), Ni-Zn, NI-Zn-P, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P and nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe)(OH) 2 ) It may be 1 or more selected from, more specifically, the anode (anode) is nickel (Ni), Ni, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P or nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe) (OH ) 2 ), and the cathode (chathode) may be nickel (Ni) or Ni-Zn.

상기 전극층은 전기화학적 도금, 스프레이 코팅, PVD 증착, 용사코팅 또는 수열합성법을 통하여 형성될 수 있다.The electrode layer may be formed through electrochemical plating, spray coating, PVD deposition, thermal spray coating or hydrothermal synthesis.

상기 전극층이 니켈(Ni)인 경우에는, 샌드블라스트를 통하여 니켈(Ni)층 표면의 거칠기를 강화시킨다.When the electrode layer is nickel (Ni), the roughness of the surface of the nickel (Ni) layer is enhanced through sandblasting.

상기 전극층인 Ni-Zn, NI-Zn-P, Ni-Fe-Zn 또는 Ni-Fe-Zn-P인 경우에는 도금 후, Zn의 선택적 침출을 통하여 수직배향의 다공성 구조를 갖는다.In the case of the electrode layers Ni-Zn, NI-Zn-P, Ni-Fe-Zn or Ni-Fe-Zn-P, after plating, they have a vertically oriented porous structure through selective leaching of Zn.

상기 전극층이 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)인 경우에는 수열합성법에 의하여 형성되는 것이 바람직하며, 형성된 전극층의 표면이 판상형의 구조를 갖는다.When the electrode layer is nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe)(OH) 2 ), it is preferably formed by a hydrothermal synthesis method, and the surface of the formed electrode layer has a plate-like structure.

수전해용 복합 전극 일체형 분리판(110)의 경우, 일면에만 유로부(130) 및 반응부(150)가 형성되는 경우, 수전해 스택 양 끝단에서 체결판과 직접 연결되어 의하여 전극의 기능 및 집전판의 기능을 동시에 수행할 수 있다.In the case of the composite electrode-integrated separation plate 110 for electrolysis, when the flow path portion 130 and the reaction portion 150 are formed on only one surface, the function and current collecting plate of the electrode are directly connected to the fastening plates at both ends of the electrolytic stack. Can perform the functions of

본 발명의 일 형태에 따른 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 제조방법은 (1) 판(plate) 형상의 전도성 부재의 일면 또는 양면에 유로부와 반응부를 형성시키는 단계; 및 (2) 상기 반응부에 전극층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a composite electrode-integrated separator for water electrolysis according to an embodiment of the present invention includes: (1) forming a flow path part and a reaction part on one or both surfaces of a plate-shaped conductive member; And (2) forming an electrode layer in the reaction unit.

상기 (1) 단계에서 전도성 부재는 스테인리스 304 또는 스테인리스 316L 부재일 수 있으며, 상기 스테인리스 304 또는 스테인리스 316l은 니켈 또는 티타늄이 도금층이 20 내지 50 ㎛ 형성된 전도성 부재일 수 있다. 니켈 또는 티타늄을 형성시킴으로써, 전도성 부재의 내부식성을 향상시킬 수 있다.In step (1), the conductive member may be a stainless 304 or a stainless 316L member, and the stainless 304 or stainless 316l may be a conductive member having a nickel or titanium plating layer of 20 to 50 μm. By forming nickel or titanium, corrosion resistance of the conductive member can be improved.

상기 (1) 단계에서, 유로부 및 반응부는 머시닝센터(NCT) 가공 또는 에칭을 통하여 형성된다. 상기 유로부는 전도성 부재의 표면으로부터 수직방향으로 1 mm 이하의 깊이로 형성된다. 상기 반응부의 표면은 에칭을 통하여 거칠기 조도를 향상시킬 수 있다. In step (1), the flow path portion and the reaction portion are formed through machining center (NCT) processing or etching. The flow path portion is formed to a depth of 1 mm or less in the vertical direction from the surface of the conductive member. The surface of the reaction unit may improve roughness roughness through etching.

상기 (1) 단계에서 에칭은 기계적 에칭 또는 전기화학적 에칭일 수 있다. 기계적 에칭은 알루미나 입자(1 내지 5 ㎛)를 이용한 샌드블라스트(Sandblast) 공정을 통하여 반응부의 거칠기 조도를 증대시킬 수 있다. 또한, 전기화학적 에칭은 염산(3~5%)과 질산(1~2%)을 1:1로 혼합한 묽은 왕수 전해질에서 백금 또는 탄소를 상대전극(counter electrode)로 사용하고, 전도성 부재내 형성되 반응부만 노출시켜(폴리프로필렌 또는 테프론 홀더 결착) 작동전극(working electrode)으로 할 때 10V 정전압을 10분간 부여하여 반응부의 거칠기 조도를 증대시킨다.The etching in step (1) may be mechanical etching or electrochemical etching. Mechanical etching can increase the roughness of the reaction part through a sandblast process using alumina particles (1 to 5 μm). In addition, electrochemical etching uses platinum or carbon as a counter electrode in a dilute aquatic electrolyte in which hydrochloric acid (3-5%) and nitric acid (1-2%) are mixed 1:1, and is formed in a conductive member. When only the reaction part is exposed (polypropylene or Teflon holder is attached), a 10V constant voltage is applied for 10 minutes as a working electrode to increase the roughness of the reaction part.

상기 (2) 단계는 거칠기가 증대된 전도성 부재의 반응부에 대하여 양극(anode) 또는 음극(cathode)의 전극층 형성할 수 있으며, 전극층의 형성은 전기화학도금, 플라즈마 용사 또는 수열합성법에 의하여 형성시킬 수 있다.In step (2), an electrode layer of an anode or a cathode may be formed with respect to the reaction part of the conductive member having increased roughness, and the electrode layer may be formed by electrochemical plating, plasma spraying, or hydrothermal synthesis. Can be.

상기 (2) 단계에서 반응부에 형성되는 전극층은 니켈(Ni), Ni-Zn, NI-Zn-P, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P 및 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있으며, 상기 전극층에서 양극(anode)은 Ni, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P 또는 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)이며, 음극(cathode)인 Ni, Ni-Zn 또는 Ni-Zn-P일 수 있다.In the step (2), the electrode layer formed on the reaction part includes nickel (Ni), Ni-Zn, NI-Zn-P, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P, and nickel-iron hydroxide ((Ni, Fe) (OH) 2 ) It may be 1 or more selected from the group consisting of, the anode in the electrode layer (anode) Ni, Ni-Fe-Zn, Ni-Fe-Zn-P or nickel-iron hydroxide ((Ni, Fe)(OH) 2 ), and may be Ni, Ni-Zn, or Ni-Zn-P, which is a cathode.

상기 (2) 단계는 전극층으로 Ni 도금층을 형성한 후, 샌드블라스트를 통하여 Ni 전극층 표면의 거칠기를 향상시킬 수 있다.In the step (2), after the Ni plating layer is formed as the electrode layer, the roughness of the surface of the Ni electrode layer may be improved through sandblasting.

상기 (2) 단계는 Ni과 결합한 Zn성분을 선택적으로 침출시켜 수직으로 배향된 다공성 구조를 갖는 전극층을 형성시킬 수 있다. 구체적으로, (a) Ni - Zn 기반의 다원 합금을 위한 도금용액에 NH4Cl을 Zn 대비 3 내지 9 몰비로 혼합하는 단계; (b) 금속기재에 상기 도금용액을 고속도금하여 전극을 구성하는 단계; 및 (c) 상기 전극을 강알칼리 용액에 침지하여 Zn을 침출시키는 단계;를 포함한다.In the step (2), an electrode layer having a vertically oriented porous structure may be formed by selectively leaching a Zn component bonded to Ni. Specifically, (a) mixing the NH 4 Cl in a plating solution for a Ni-Zn based multi-alloy in a molar ratio of 3 to 9 compared to Zn; (b) constructing an electrode by plating the plating solution on a metal substrate at high speed; And (c) immersing the electrode in a strong alkali solution to leach Zn.

상기 (a)단계의 Ni-Zn 기반의 다원 합금을 위한 도금용액은 Ni, Zn 및 NH4Cl을 포함하며, 도금용액 제조시 NH4Cl을 Zn 대비 3 내지 9 몰비로 혼합할 수 있다. 바람직하게는 NH4Cl을 Zn 대비 4 내지 8 몰비로 혼합할 수 있다. 상기 다원합금은 Ni나 Zn 이외에도 Co 및 Fe 중 적어도 하나 이상의 금속을 구성성분으로 더 포함할 수 있다. 상기 NH4Cl과 Zn의 도금용액 내 몰비로 인해 [Zn(NH3)4]2+로 착화합물화가 원활히 진행될 수 있다. 상기 착화합물화로 인해 Zn2+의 도금속도는 감소한다. 동시에 Chloride의 이온화로 인해 이온전도도가 증가하여 도금용액내 저항을 감소시켜 Ni, Fe, Co의 도금 속도는 증가할 수 있다. 상기 도금용액의 pH는 3 내지 5 일 수 있다.The plating solution for the Ni-Zn-based multi-alloy of step (a) includes Ni, Zn and NH4Cl, and NH 4 Cl may be mixed in a 3 to 9 molar ratio compared to Zn when preparing the plating solution. Preferably, NH 4 Cl can be mixed in a molar ratio of 4 to 8 compared to Zn. The polyalloy may further include at least one metal of Co and Fe as a component in addition to Ni or Zn. Due to the molar ratio in the plating solution of NH 4 Cl and Zn, complexation with [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ can be smoothly performed. The plating rate of Zn 2+ decreases due to the complexation. At the same time, due to the ionization of chloride, the ionic conductivity increases and the resistance in the plating solution decreases, so the plating speed of Ni, Fe, Co can increase. The plating solution may have a pH of 3 to 5.

NH4Cl과 Zn 비율이 상기 몰비를 벗어날 경우 Zn의 도금속도가 제어되지 않는다. Zn의 도금속도가 제어되지 못한 채 지나치게 도금될 경우 전극은 표면이 짙은 회색 또는 흑색을 띄며 도금면의 기계적 안정성이 떨어지고, 알칼리 용액 내 Zn 침출시 기공이 제대로 형성되지 못하여 전극의 기계적 안정성이 낮아 질 수 있다.When the ratio of NH 4 Cl and Zn is outside the molar ratio, the plating speed of Zn is not controlled. If the plating speed of Zn is over-controlled and over-plated, the electrode has a dark gray or black surface, the mechanical stability of the plating surface is poor, and when the Zn is leached in an alkali solution, pores are not properly formed, resulting in low mechanical stability of the electrode. Can be.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 도금용액 내 Ni2+와 Zn2+의 몰비율은 5:1 내지 10:1, 바람직하게는 6:1 내지 9:1 이다. 본 발명의 다른 실시예인 Ni-Zn-Fe(Co) 전극 제조시 도금용액 내 Ni2+:Zn2+:Fe2+(Co2+)의 몰비율은 Zn2+ 비율에 따라 Ni2+(4 mol) : Zn2+(1 내지 3 mol) : Fe2+(Co2+)(1 내지 2)이다. Fe(Co)는 삼원합금 내 Fe 또는 Co를 도금할 수 있음을 나타낸다.According to an embodiment of the present invention, the molar ratio of Ni 2+ and Zn 2+ in the plating solution is 5:1 to 10:1, preferably 6:1 to 9:1. Another embodiment of Ni-Zn-Fe (Co) electrode produced during the plating solution within the Ni 2+ of the invention: Zn 2+: The molar ratio of Fe 2+ (Co 2+) is Ni 2+ Zn 2+ in accordance with the ratio ( 4 mol): Zn 2+ (1 to 3 mol): Fe 2+ (Co 2+ ) (1 to 2). Fe(Co) indicates that Fe or Co in a ternary alloy can be plated.

도금용액 내 Ni 이온이 Zn 이온 대비 10배 이상 첨가되되면, 전극의 Zn2+이 Ni2+대비 1/10 이하의 몰 비율을 갖는 경우 기공을 형성하여 Zn 양이 부족하고, 혹은 알칼리용액 내 침출시 Zn 이 선택적으로 침출되지 않는다. 또한 광택 니켈 도금이 진행되어 알칼리 용액내 침출(leaching) 후에도 기공이 형성되지 않는다.When Ni ions in the plating solution are added 10 times or more compared to Zn ions, when the Zn 2+ of the electrode has a molar ratio of 1/10 or less compared to Ni 2+ , pores are formed and the amount of Zn is insufficient, or in the alkali solution. When leaching, Zn is not selectively leached. In addition, the polished nickel plating proceeds and pores are not formed even after leaching in the alkali solution.

본 발명의 제조방법으로 제조된 삼원합금인 Ni-Fe-Zn 전극은 Ni, Zn, Fe 대비 Ni 65 내지 75몰%, Zn 7 내지 12 몰%, Fe 15 내지 25 몰%를 포함하는 전극이다. 인산염으로 피막 처리한 Ni-Fe-Zn-P 전극은 Ni, Zn, Fe, P 대비 Ni 60 내지 79 몰%, Zn 5 내지 10 몰%, Fe 10 내지 20 몰%, 및 P 5 내지 10 몰%를 포함한다. 상기 Ni-Fe-Zn 또는 Ni-Fe-Zn-P 전극에서의 Fe는 Co로 대체할 수 있으며, 이로 인하여, Ni-Co-Zn 또는 Ni-Co-Zn-P 전극을 제조할 수 있다.The ternary alloy Ni-Fe-Zn electrode manufactured by the manufacturing method of the present invention is an electrode containing 65 to 75 mol% of Ni, 7 to 12 mol% of Zn, and 15 to 25 mol% of Fe compared to Ni, Zn, and Fe. Ni-Fe-Zn-P electrode coated with phosphate is Ni to Zn, Fe, P 60 to 79 mol% Ni, 5 to 10 mol% Zn, 10 to 20 mol% Fe, and 5 to 10 mol% P It includes. Fe in the Ni-Fe-Zn or Ni-Fe-Zn-P electrode may be replaced with Co, and thereby, a Ni-Co-Zn or Ni-Co-Zn-P electrode may be manufactured.

상기 제조된 Ni-(Co 혹은 Fe)-Zn의 이원/삼원 합금 도금 전극의 단면 및 표면은 종래 기술로 제조된 도금면에 비하여 덴드라이트 형성이 제어되어 균일하고 치밀한 도금층을 갖게 되며, 도금효율 또한 98% 이상에 해당한다.The cross-section and surface of the prepared Ni-(Co or Fe)-Zn binary/ternary alloy plating electrode have a uniform and dense plating layer by controlling the formation of dendrites compared to the plating surface produced by the prior art, and also the plating efficiency. 98% or more.

상기 Zn과 그 외 금속들의 도금속도 차이로 인해, BCC(Body Centered Cubic) 구조를 갖는 Ni5Zn21의 γ-phase Ni-Zn 합금층을 도금층에 형성시킬 수 있다.Due to the difference in the plating speed of Zn and other metals, a γ-phase Ni-Zn alloy layer of Ni 5 Zn 21 having a body centered cubic (BCC) structure can be formed on the plating layer.

상기 도금속도의 차이로 인해 Ni의 수직배향 도금을 유도하여 도금 후 Zn 침출공정 시 수직배향 기공 형성을 제어할 수 있다.Due to the difference in the plating speed, it is possible to control the formation of vertical alignment pores in the Zn leaching process after plating by inducing vertical alignment plating of Ni.

상기 (b) 단계에서 도금시 전류밀도는 20 내지 300 mA/cm2이나 바람직하게는 50 내지 200 mA/cm2 이다. 전기도금 시 25 내지 50℃ 에서 10 내지 90분, 바람직하게는 15 내지 60 분 동안 전기도금을 실시하여 STS 혹은 Ni 금속기재 위에 합금 도금층을 형성할 수 있다. 이 단계에서 니켈 또는 백금 전극을 대향전극(counter electrode)으로 사용할 수 있다.The current density during plating in step (b) is 20 to 300 mA/cm 2, but preferably 50 to 200 mA/cm 2 . When electroplating, the electroplating may be performed at 25 to 50° C. for 10 to 90 minutes, preferably 15 to 60 minutes, to form an alloy plating layer on the STS or Ni metal substrate. In this step, a nickel or platinum electrode can be used as a counter electrode.

형성된 도금층의 두께는 5 내지 100 μm로 다양하게 조절이 가능하며, BCC 구조를 갖는 Ni5Zn21의 γ-phase Ni-Zn 합금층이 도금층에 형성된다. γ-phase Ni-Zn 합금층이 형성되어야 다음 단계에서 Zn의 선택적 침출이 가능하기 때문이다.The thickness of the formed plating layer can be variously adjusted to 5 to 100 μm, and a γ-phase Ni-Zn alloy layer of Ni 5 Zn 21 having a BCC structure is formed on the plating layer. This is because the selective leaching of Zn is possible in the next step only when the γ-phase Ni-Zn alloy layer is formed.

(c) 단계에서는 강알칼리 용액 내에서 70 내지 90 ℃, 바람직하게는 78 내지 83 ℃, 더욱 바람직하게는 80 ℃에서 9 내지 11시간 동안 침지시킨다. 상기한 강알칼리용액은 20~30 wt%의 KOH 혹은 NaOH용액일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.In step (c), it is immersed in a strong alkali solution at 70 to 90°C, preferably 78 to 83°C, more preferably 80°C for 9 to 11 hours. The strong alkali solution may be a 20-30 wt% KOH or NaOH solution, but is not limited thereto.

결과적으로 다공성 Ni-Zn, Ni-Fe-Zn, 또는 Ni-Co-Zn, Ni-Fe-Co-Zn 전극들이 구성될 수 있다. 상기 전극들의 표면은 40 내지 60 nm grain 크기를 가질 수 있다.Consequently, porous Ni-Zn, Ni-Fe-Zn, or Ni-Co-Zn, Ni-Fe-Co-Zn electrodes can be constructed. The surfaces of the electrodes may have a grain size of 40 to 60 nm.

상기한 방법으로 산소 및 수소 발생 활성을 갖는 Ni, Fe 또는 Co 와 같은 활성 금속촉매를 원하는 금속기재, 예를 들어 STS 혹은 Ni에 Zn와 함께 단일 또는 이원, 삼원 합금 코팅하여 전극을 구성할 수 있다. 동시에 강알칼리용액 내 선택적으로 Zn을 침출하여 수전해 반응에 최적화된 수직배향 기공을 갖는 전극을 제조할 수 있다.In the above-described method, an active metal catalyst such as Ni, Fe, or Co having oxygen and hydrogen generating activity can be formed by coating a single or binary, ternary alloy coating with Zn on a desired metal substrate, for example, STS or Ni. . At the same time, Zn can be leached selectively in a strong alkali solution to prepare an electrode having vertical alignment pores optimized for the electrolysis reaction.

상기의 방법으로 제조된 전극 내 수직배향의 기공은 수전해 반응에 필요한 전해질 용액의 침투가 용이하기 때문에 전극의 이용률을 높여주며, 생성된 기체 배출에도 용이하다. 결과적으로 전극의 내구성을 높여주고, 수전해 셀의 고전류 운전에 유리하다.The pores of the vertical orientation in the electrode manufactured by the above method are easy to infiltrate the electrolyte solution necessary for the electrolysis reaction, thereby increasing the utilization rate of the electrode and also easily discharging the generated gas. As a result, it increases the durability of the electrode and is advantageous for high current operation of the electrolytic cell.

상기 (2) 단계는 (d)인산염으로 피막처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step (2) may further include the step of (d) coating with phosphate.

Zn을 침출한 후 인산염으로 피막처리하는 단계에서는 Zn을 침출한 전극을 증류수로 씻어 불순물을 제거한 후 1 내지 2 몰농도의 인산염을 포함하는 용액에서 피막처리를 진행한다. 피막처리시 인산염을 포함하는 용액의 온도는 20 내지 100℃, 바람직하게는 30 내지 80℃에서 진행될 수 있다.In the step of coating with phosphate after leaching Zn, the electrode from which Zn is leached is washed with distilled water to remove impurities, followed by coating treatment in a solution containing 1 to 2 molar phosphate. The temperature of the solution containing the phosphate during coating treatment may be performed at 20 to 100°C, preferably 30 to 80°C.

상기 인산염 용액의 몰농도가 2 몰농도 이상일 경우 과도한 양의 인산염이 피막되어 전극의 전기전도도를 저하시켜 전극 성능의 저하를 가져올 수 있다. 통상적으로 인산염 용액의 온도는 용매의 기화를 막기 위해 100 ℃ 이하를 사용한다. 반면 암모늄이 결합된 인산염을 사용할 경우 암모니아 가스 발생의 위험 때문에 온도를 더 낮추어 50 ℃ 이하에서 작업해야 한다.When the molar concentration of the phosphate solution is greater than or equal to 2 molar concentration, an excessive amount of phosphate may be coated to lower the electrical conductivity of the electrode, leading to a decrease in electrode performance. Typically, the temperature of the phosphate solution is 100° C. or less to prevent vaporization of the solvent. On the other hand, if phosphate combined with ammonium is used, the temperature must be lowered to work below 50°C due to the risk of ammonia gas generation.

인산염의 종류는 ammonium phosphate, zinc phosphate in ammonium hydroxide, phosphoric acid 등일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 인산염 용액은 물 또는 에탄올 등의 용매에 수화시 Dihydrogen phosphate(H2PO4-) 이온을 포함한다. 구체적으로는 칼륨과 인산염이 결합된 형태의 KαHβO4, 나트륨과 인산염이 결합된 형태의 NaαHβPO4, 암모늄과 인산염이 결합된 형태의 (NH4)αHβPO4, Diammonium phosphate-(NH4)2HPO4, ammonium iron phosphate-NH4Fe2(PO4)2, 인산 Phosphoric acid(H3PO4), Zinc phosphate 를 녹인 암모니아수 용액(ammonium hydroxide-NH4OH) 등이 있다.(상기 α, β는 각각 1≤α≤3, 1≤β≤3이다.)The type of phosphate may be ammonium phosphate, zinc phosphate in ammonium hydroxide, phosphoric acid, but is not limited thereto. The phosphate solution contains Dihydrogen phosphate (H 2 PO 4- ) ions when hydrated in a solvent such as water or ethanol. Specifically, K α H β O 4 in the form of a combination of potassium and phosphate, Na α H β PO 4 in the form of a combination of sodium and phosphate, and (NH 4 ) α H β PO 4 in the form of a combination of ammonium and phosphate. , Diammonium phosphate-(NH 4 ) 2 HPO 4 , ammonium iron phosphate-NH 4 Fe 2 (PO 4 ) 2 , Phosphoric acid (H 3 PO 4 ), Zinc phosphate dissolved ammonia solution (ammonium hydroxide-NH 4 OH) Etc. (The α and β are 1≤α≤3 and 1≤β≤3, respectively.)

상기 인산염을 포함하는 용액에서 5 내지 10분 동안 1) Dip coating 또는 2) spray coating 방법으로 전극을 인산염으로 피막처리 한 후 증류수로 세정하여 수전해 도금전극을 제조한다.For 5 to 10 minutes in a solution containing the phosphate, 1) Dip coating or 2) spray coating is used to coat the electrode with phosphate, followed by washing with distilled water to prepare an electrolytic plating electrode.

상기 인산염 피막처리된 수전해 도금 전극 내 Zn과 Fe는 하기 반응식 1과 같은 화학반응을 통해 인산염과 결합하여 Zn3(PO4)2와 Zn2Fe(PO4)2등으로 존재한다. 상기 Zn3(PO4)2와 Zn2Fe(PO4)2 으로 인해 수전해 전극의 on/off 반복운전 하에도 상변화와 Zn와 Fe의 침출속도를 늦추어 Ni-Zn-Fe 전극의 내구성을 높인다. 도 13에서 도시한 바와 같이 인산염으로 피복한 전극인 두께가 25 내지 100μm 인 Ni0.7Fe0.2Zn0.1P 전극의 경우 CC, VC 및 RCC 의 모든 경우에도 과전압이 약 325 mV 이하이다. 이는 알칼라인 수전해 양극 내구성의 효율이 약 79% 이상을 유지하는 것을 의미한다(1.230 V/1.555 V ≒ 9 %).Zn and Fe in the phosphated electrolytic plating electrode are present as Zn 3 (PO 4 ) 2 and Zn 2 Fe(PO 4 ) 2 by combining with phosphate through a chemical reaction as shown in Reaction Scheme 1 below. Due to the Zn 3 (PO 4 ) 2 and Zn 2 Fe (PO 4 ) 2 , the phase change and the leaching rate of Zn and Fe are slowed down even after repeated on/off operation of the electrolytic electrode to improve the durability of the Ni-Zn-Fe electrode. Increase. As shown in FIG. 13, in the case of Ni 0.7 Fe 0.2 Zn 0.1 P electrode having a thickness of 25 to 100 μm, which is an electrode coated with phosphate, the overvoltage is less than about 325 mV in all cases of CC, VC, and RCC. This means that the efficiency of alkaline electrolytic anode durability is maintained at about 79% or higher (1.230 V/1.555 V ≒ 9%).

[반응식 1][Scheme 1]

3Zn2++2H2PO4 -+4H2O→Zn3(PO4)2ㅇ4H2O+4H+ 3Zn 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 3 (PO 4) 2 o 4H 2 O + 4H +

2Zn2++Fe2++2H2PO4 -+4H2O→Zn2Fe(PO4)2ㅇ4H2O+4H+ 2Zn 2+ + Fe 2+ + 2H 2 PO 4 - + 4H 2 O → Zn 2 Fe (PO 4) 2 o 4H 2 O + 4H +

상기 인산염으로 처리한 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 전극의 비표면적은 5 내지 100 m2/g 일 수 있다.The specific surface area of the electrode produced by the manufacturing method including the step of treating with phosphate may be 5 to 100 m 2 /g.

상기 (2) 단계는 수열합성법에 의하여, 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)의 전극층을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 양극으로서 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)을 형성할 수 있다.In the step (2), an electrode layer of nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe)(OH) 2 ) may be formed by a hydrothermal synthesis method. Preferably, nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe)(OH) 2 ) can be formed as the anode.

또한, 본 발명은 상기의 수전해용 복합 전극 일체형 분리판(100)이 적용된 수전해 스택을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a water-electrolyte stack to which the composite electrode-integrated separator 100 for the water-electrolyte is applied.

상기 수전해 스택은 양 측에 체결판(end plate)이 구비되고, 일 측에서부터 타 측까지 체결판; 양극(anode) 또는 음극(cathode) 복합 전극 일체형 분리판; 멤브레인; 쌍극형 복합 전극 일체형 분리판; 멤브레인; 음극(cathode) 또는 양극(anode) 복합 전극 일체형 분리판; 및 체결판의 순서로 적층된 구조일 수 있다. 이때, 멤브레인과 쌍극형 복합 전극 일체형 분리판은 하나의 단위셀을 형성할 수 있으며, 상기의 단위셀이 반복되는 구조의 수전해 스택을 제조할 수 있다.The faucet stack is provided with end plates on both sides, and a fastening plate from one side to the other side; An anode or a cathode composite electrode-integrated separator; Membrane; A bipolar composite electrode-integrated separator; Membrane; Cathode or anode composite electrode integral separator; And a stacked structure in the order of the fastening plate. At this time, the membrane and the bipolar composite electrode-integrated separation plate can form one unit cell, and the unit cell can be manufactured with a repeating electrolytic stack structure.

일례로서, 도 4를 참조하면, 일 측에서부터, 제1 체결판(200a); 일면에만 전극(양극(anode) 또는 음극(cathode))이 형성된 분리판(100b); 멤브레인(300); 쌍극형 복합 전극 일체형 분리판(100a); 멤브레인(300); 일면에만 전극(양극(anode) or 음극(cathode))이 형성된 일체형 분리판(100b); 및 제2 체결판(200b)의 순서로 적층된 수전해 스택(10)의 구조를 제공하며, 수전해 스택에서의 각각의 구성품은 가이드 부재(400)를 통하여 조립될 수 있으며, 가이드 부재는 복합 전극 일체형 분리판(100a, 100b)와 멤브레인(300)에 형성된 가이드 홈(170)에 안착되러 수전해 스택의 조립을 용이하게 할 수 있다. 일례로서, 제1 체결판(200a)과 제2 체결판(200b)은 전해액의 주입 및 산소, 수소 기체의 통로부에 가스켓(210), 전해액의 출입구(230) 및 집전체(250)을 포함할 수 있다. 이때, 멤브레인과 쌍극형 복합 전극 일체형 분리판은 하나의 단위셀을 형성하여, 일 측에서부터, 제1 체결판; 양극(anode) 일체형 분리판; 제1 단위셀; 제2 단위셀; 음극(cathode) 일체형 분리판; 및 제2 체결판의 순서로 적층된 수전해 스택의 구조를 제공할 수 있으며, 반복되는 단위셀의 수는 사용목적에 따라 다양하게 조절될 수 있다.As an example, referring to Figure 4, from one side, the first fastening plate (200a); An electrode (anode or cathode) formed on only one surface of the separator 100b; Membrane 300; A bipolar composite electrode-integrated separator 100a; Membrane 300; An integral separation plate 100b on which only one surface of an electrode (anode or cathode) is formed; And it provides a structure of the electrolytic stack 10 stacked in the order of the second fastening plate (200b), each component in the electrolytic stack can be assembled through the guide member 400, the guide member is a composite The electrode-integrated separators 100a and 100b and the guide grooves 170 formed in the membrane 300 are seated to facilitate assembly of the electrolytic stack. As an example, the first fastening plate 200a and the second fastening plate 200b include a gasket 210, an outlet 230 of the electrolyte solution, and a current collector 250 in a passage portion of oxygen and hydrogen gas. can do. At this time, the membrane and the bipolar composite electrode-integrated separator form one unit cell, and from one side, a first fastening plate; An anode integral separator; A first unit cell; A second unit cell; Cathode integral separator; And it can provide a structure of the stacked electrolyte layer in the order of the second fastening plate, the number of repeating unit cells can be variously adjusted according to the purpose of use.

멤브레인(300)은 다공성 분리막 또는 음이온 교환막일 수 있다.The membrane 300 may be a porous separation membrane or an anion exchange membrane.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as limited by these examples.

실시예 1. 니켈(Ni) 양극 : 니켈(Ni) 음극Example 1. Nickel (Ni) anode: Nickel (Ni) cathode

스테인리스 304의 전도성 플레이트를 준비한 후, 전도성 플레이트 상의 양면에 전해액이 이동하는 유로부와 전극층이 형성될 반응부를 CNC가공 또는 에칭을 통하여 설계한다. 유로가 형성된 전도성 플레이트에 대하여, 전도성 플레이트 양면에 유로부을 제외한 반응부에 대하여 양극(anode) 및 음극(cathode) 활물질로 니켈(Ni) 도금을 수행한 후, 샌드블라스트 공정을 통하여 거칠기를 증대시킨 양극형(bipolar) 수전해 복합 전극 일체형 분리판을 제조한다.After preparing the conductive plate of stainless steel 304, the flow path portion through which the electrolyte moves on both sides of the conductive plate and the reaction portion where the electrode layer is to be formed are designed through CNC machining or etching. For the conductive plate on which the flow path is formed, nickel (Ni) plating is performed on both sides of the conductive plate except for the flow path portion with an anode and a cathode active material, and an anode having increased roughness through a sandblasting process A bipolar water electrolytic composite electrode-integrated separator is prepared.

실시예 2. 니켈(Ni) 양극 : Ni-Zn 음극(다공성 수직배향구조)Example 2. Nickel (Ni) anode: Ni-Zn cathode (porous vertical alignment structure)

스테인리스 304의 전도성 플레이트를 준비한 후, 전도성 플레이트 상의 양면에 전해액이 이동하는 유로부와 전극층이 형성될 반응부를 설계한다. 유로가 형성된 전도성 플레이트에 대하여, 전도성 플레이트 양면에 유로부을 제외한 반응부에 대하여 샌드블라스트 공정을 통하여 거칠기를 증대시킨 후, 일면에 대해서는 양극(anode) 활물질로서 니켈(Ni) 도금을 수행하며, 타면에 대해서는 음극(cathode) 활물질로서 Raney-Ni(Ni-Zn)을 이용하였다. 음극에 Ni-Zn를 형성하기 위해서는 하기 표 1의 조성을 갖는 도금욕(bath)(pH 3~5)을 준비한 후, 표 1에서의 도금욕에서 25 내지 50 ℃, 50 내지 300 mA/cm2의 전류밀도로 10 내지 60 분 동안 전기도금(counter electrode: 니켈전극)을 실시하여 γ-phase의 Ni-Zn 전극층(BBC 구조, Ni5Zn21)을 도포하며, 도금층의 두께를 5 내지 100 ㎛로 도포한다.(Ni-Zn 도금) 이후, 전극층이 도포된 수전해 분리판을 70~90 ℃ 강염기(20~30wt% KOH 또는 NaOH) 용액 내에서 10시간 동안 침지하여 수직배향의 기공을 다공성 구조가 형성된(Zn 선택적 침출) 수전해용 복합 전극 일체형 분리판을 제조한다. 이때의 음극의 조성은 NiX1-Zn1-X1(X1=0.7~0.8)의 조성을 갖는다.After preparing the conductive plate of stainless steel 304, a flow path portion through which the electrolyte moves on both sides of the conductive plate and a reaction portion to be formed with the electrode layer are designed. For the conductive plate on which the flow path is formed, after roughness is increased through a sandblasting process on both sides of the conductive plate excluding the flow path portion, nickel (Ni) plating is performed as an anode active material on one side, and the other side For this, Raney-Ni (Ni-Zn) was used as a cathode active material. In order to form Ni-Zn on the negative electrode, after preparing a plating bath (pH 3 to 5) having the composition of Table 1 below, in the plating bath of Table 1 at 25 to 50°C, 50 to 300 mA/cm 2 Electroplating (counter electrode (nickel electrode)) for 10 to 60 minutes at current density is applied to the γ-phase Ni-Zn electrode layer (BBC structure, Ni 5 Zn 21 ), and the thickness of the plating layer is 5 to 100 μm. After coating (Ni-Zn plating), the electrolytic separator with the electrode layer applied is immersed for 10 hours in a strong base (20-30 wt% KOH or NaOH) solution at 70 to 90° C., and the pores of vertical orientation have a porous structure. The formed (Zn selective leaching) composite electrode integral separator for water electrolysis is prepared. The composition of the negative electrode at this time has a composition of Ni X1 -Zn 1-X1 (X1 = 0.7 to 0.8).

BathBath Concentration [M]Concentration [M] Nickel chlorideNickel chloride 1.551.55 Nickel sulfamateNickel sulfamate 0.080.08 Zinc chlorideZinc chloride 0.150.15 Ammonium chlorideAmmonium chloride 0.6 ~ 1.00.6 ~ 1.0 Boric acidBoric acid 0.250.25 SaccharinSaccharin 0.0050.005

실시예 3. Ni-Fe-Zn 양극(다공성 수직배향구조) : Ni-Zn 음극(다공성 수직배향구조)Example 3. Ni-Fe-Zn anode (porous vertical alignment structure): Ni-Zn cathode (porous vertical alignment structure)

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 도금과정에서 양극 활물질로서 Ni-Fe-Zn을 이용하였다. Ni-Fe-Zn를 형성하기 위해서는 하기 표 2의 조성을 갖는 도금욕(bath)(pH 3~5)을 준비한 후, 표 2에서의 도금욕에서 25 내지 50 ℃, 50 내지 300 mA/cm2의 전류밀도로 10 내지 60 분 동안 전기도금(counter electrode: 니켈전극)을 실시하여 Ni-Fe-Zn 층을 형성한다.(Ni-Fe-Zn 도금) 이후, 음극과 양극의 전극층이 도포된 수전해 분리판을 70~90 ℃ 강염기(20~30wt% KOH 또는 NaOH) 용액 내에서 10시간 동안 침지하여 수직배향의 기공을 다공성 구조가 형성된(Zn 선택적 침출) 수전해용 복합 전극 일체형 분리판을 제조한다. 이때의 양극의 조성은 NiX2-FeY1-Zn1-X2-Y1(X2=0.7~0.85, Y1=0.05~0.2)의 조성을 갖는다.The same procedure as in Example 2 was performed, but Ni-Fe-Zn was used as a positive electrode active material in the plating process. In order to form Ni-Fe-Zn, after preparing a plating bath (pH 3 to 5) having the composition of Table 2 below, in the plating bath of Table 2 at 25 to 50°C, 50 to 300 mA/cm 2 After performing electroplating (counter electrode (nickel electrode)) for 10 to 60 minutes at current density, a Ni-Fe-Zn layer is formed (Ni-Fe-Zn plating). The separator is immersed in a solution of a strong base (20-30 wt% KOH or NaOH) for 70 to 90° C. for 10 hours to prepare a composite electrode-integrated separator for water electrolysis in which pores of vertical orientation have a porous structure (selective leaching of Zn). The composition of the anode at this time has a composition of Ni X2 -Fe Y1 -Zn 1-X2-Y1 (X2 = 0.7 to 0.85, Y1 = 0.05 to 0.2).

BathBath Concentration [M]Concentration [M] Nickel chlorideNickel chloride 2.02.0 Nickel sulfamateNickel sulfamate 0.20.2 Zinc chlorideZinc chloride 0.440.44 Iron chlorideIron chloride 0.300.30 Ascorbic acidAscorbic acid 0.080.08 Ammonium chlorideAmmonium chloride 1.5 ~ 3.01.5 ~ 3.0 Boric acidBoric acid 0.500.50 SaccharinSaccharin 0.0050.005

실시예 4. 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)Example 4. Nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe)(OH) 22 )) 양극 : Ni-Zn 음극(다공성 수직배향구조)Anode: Ni-Zn cathode (porous vertical alignment structure)

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 양극 활물질로서 수열합성법에 의해 제조된 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)을 이용하였다. 실시예 2에서의 다공성 수직배향 구조를 갖는 NI-Zn 음극을 형성 시킨 후 양극(anode)면에 전기화학 도금 또는 우레아를 이용한 수열합성을 통해 니켈-철 수산화물을 형성시켰다.It was carried out in the same manner as in Example 2, but was used as a cathode active material, nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe)(OH) 2 ) prepared by a hydrothermal synthesis method. After the NI-Zn cathode having the porous vertical alignment structure in Example 2 was formed, nickel-iron hydroxide was formed on the anode surface through electrochemical plating or hydrothermal synthesis using urea.

수열합성법을 이용하여 니켈-철 수산화물을 형성시키는 경우, 반응용기 내에 반응부가 돌출된 폴리프로필렌 또는 테프론 홀더를 결착시킨 전도성 플레이트를 위치시킨다. 전도성 플레이트는 양극면이 위를 향하도록 놓는다. 반응용기 내 니켈과 철 전구체와 우레아를 투입하여, 상온에서 90 내지 120 ℃까지 승온시킨 후, 다시 상온으로 냉각시켜 수전해용 복합 전극 일체형 분리판을 제조한다.When a nickel-iron hydroxide is formed using a hydrothermal synthesis method, a conductive plate in which a polypropylene or Teflon holder with a protruding reaction portion is placed in a reaction vessel is placed. The conductive plate is placed with the anode side facing up. The nickel and iron precursors and urea are introduced into the reaction vessel, heated to 90 to 120° C. at room temperature, and then cooled to room temperature to prepare a composite electrode-integrated separator for water electrolysis.

실시예 5. Ni-Fe-Zn-P 양극(수직배향구조) : Ni-Zn-P 음극(수직배향구조)Example 5. Ni-Fe-Zn-P anode (vertical orientation structure): Ni-Zn-P cathode (vertical orientation structure)

상기 실시예 3에서 제조된 수전해 복합 전극 일체형 분리판을 30 내지 80 ℃ 인삽염을 포함하는 1 내지 2 몰 농도의 ammonium phosphate, zinc phosphate in ammonium hydroxide, phosphoric acid 등의 용액에서 5~10분 동안 Dip coating 또는 spray coating 처리하여 인산염 피막처리하였다. 이를 통하여 제조된 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(cathode)는 Ni0.85Zn0.1P0.05의 조성을 가지며, 양극(anode)은 Ni0.65Fe0.2Zn0.1P0.05의 조성을 갖는다.The water electrolytic composite electrode-integrated separator prepared in Example 3 was 5 to 10 minutes in a solution of ammonium phosphate, zinc phosphate in ammonium hydroxide, phosphoric acid, etc., at a concentration of 1 to 2 mol containing phosphorus salt at 30 to 80°C. Dip coating or spray coating treatment was applied to the phosphate coating. The cathode of the composite electrode-integrated separator for electrolysis prepared through this has a composition of Ni 0.85 Zn 0.1 P 0.05 , and the anode has a composition of Ni 0.65 Fe 0.2 Zn 0.1 P 0.05 .

상기 실시예 1 내지 5에서 제조된 전극의 조성을 하기 표 3에 정리하였다.The compositions of the electrodes prepared in Examples 1 to 5 are summarized in Table 3 below.

전극조성Electrode composition 양극(anode)Anode 음극(cathode)Cathode 실시예 1Example 1 NiNi NiNi 실시예 2Example 2 NiNi Ni-ZnNi-Zn 실시예 3Example 3 Ni-Fe-ZnNi-Fe-Zn Ni-ZnNi-Zn 실시예 4Example 4 니켈-철 수산화물((Ni,Fe)(OH)2)Nickel-iron hydroxide ((Ni,Fe)(OH) 2 ) Ni-ZnNi-Zn 실시예 5Example 5 Ni-Fe-Zn-PNi-Fe-Zn-P Ni-Zn-PNi-Zn-P

제조예. 수전해 스택 제조Manufacturing example. Manufacture of electrolytic stack

상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 복합 전극 일체형 분리판을 포함하는 수전해 스택을 제조하였으며, 수전해 스택은 체결판(엔드플레이트); 양극 분리판; 멤브레인; 실시예 1 내지 4에서 제조된 복합 전극 분리판; 멤브레인; 음극 분리판; 체결판(엔드플레이트)의 순서로 적층하여, 4 종류의 복합 전극 분리판을 적용한 수전해 스택을 제조하였다. A water electrolyte stack including the composite electrode-integrated separator plates prepared in Examples 1 to 4 was manufactured, and the water electrolyte stack includes a fastening plate (end plate); Anode separator; Membrane; Composite electrode separator prepared in Examples 1 to 4; Membrane; Cathode separator; Laminated in the order of the fastening plate (end plate), to prepare a water electrolytic stack to which 4 types of composite electrode separators were applied.

실험예 1. 음극(Ni-Zn)의 XRD(X-ray Differaction) 분석Experimental Example 1. X-ray Differaction (XRD) analysis of the cathode (Ni-Zn)

상기 실시예 2 내지 4에서 제조된 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(Ni-Zn)에서, 도금 후 Zn의 선택적 침출 전후의 XRD 구조 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 5에 도시하였다.In the cathode (Ni-Zn) of the composite electrode-integrated separator for water electrolysis prepared in Examples 2 to 4, XRD structure analysis was performed before and after selective leaching of Zn after plating, and the results are shown in FIG. 5.

도 5를 참조하면, 도금 후 Ni5Zn21의 γ-phase Ni-Zn 합금층이 형성된 것을 확인할 수 있으며, Zn의 선택적 침출 이후에 Ni(111, 200, 220) 각각의 peak으로 도시되어 Zn 가 침출되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that a γ-phase Ni-Zn alloy layer of Ni 5 Zn 21 was formed after plating, and Zn is shown as a peak of each of Ni(111, 200, 220) after selective leaching of Zn. It can be confirmed that it was leached.

한편, 양극(Ni-Fe-Zn)의 경우(미도시), XRD 피크 분석시, 도 5와 동일한 peak가 관찰되어 Zn 침출을 확인할 수 있으며, Fe peak가 추가적으로 관찰된다.On the other hand, in the case of the anode (Ni-Fe-Zn) (not shown), when analyzing the XRD peak, the same peak as in FIG. 5 was observed to confirm Zn leaching, and the Fe peak was additionally observed.

실험예 2. 음극(Ni-Zn)의 표면 분석Experimental Example 2. Surface analysis of cathode (Ni-Zn)

상기 실시예 2 내지 4에서 제조된 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(Ni-Zn) 표면을 SEM현미경 관찰을 통하여, 도금 후, Zn의 선택적 침전 후의 표면을 관찰하였다. 그 결과를 도 6에 도시하였다.The surfaces of the cathode (Ni-Zn) of the composite electrode-integrated separator for water electrolysis prepared in Examples 2 to 4 were observed through SEM microscopy, and after plating, the surfaces after selective precipitation of Zn were observed. The results are shown in FIG. 6.

도 6을 참조하면, 도 6의 하단 이미지는 EDS 원소분석을 통한 Ni와 Zn의 분포를 표시한 것으로, Zn의 선택적 침출 이후, 전극 표면에 수직배향의 기공이 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, the lower image of FIG. 6 shows the distribution of Ni and Zn through EDS elemental analysis, and it can be seen that after the selective leaching of Zn, vertically oriented pores were formed on the electrode surface.

실험예 3. 음극(Ni-Zn) 및 양극(Ni-Fe-Zn)의 단면 분석Experimental Example 3. Cross section analysis of cathode (Ni-Zn) and anode (Ni-Fe-Zn)

상기 실시예 2 내지 4에서 제조된 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(Ni-Zn)과 상기 실시예 3에서 제조된 양극(Ni-Fe-Zn)의 단면을 SEM 현미경을 통하여 관찰하였으며, 그 결과를 도 7(음극) 및 도 8(양극)에 도시하였다.The cross sections of the cathode (Ni-Zn) of the composite electrode-integrated separator for electrolysis prepared in Examples 2 to 4 and the anode (Ni-Fe-Zn) prepared in Example 3 were observed through an SEM microscope. The results are shown in FIGS. 7 (cathode) and 8 (anode).

도 7을 참조하면, 음극(Ni-Zn)(도 4의 우측 이미지)은 수직 배향의 기공을 형성하였음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the cathode (Ni-Zn) (the right image in FIG. 4) formed pores in a vertical orientation.

도 8을 참조하면, Ni0.7Fe0.2Zn0.1의 조성능 가지며, 수직배향의 기공을 형성하였음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be confirmed that Ni 0.7 Fe 0.2 Zn 0.1 has a compositional capacity and formed vertically oriented pores.

실험예 4. 음극(Ni-Zn-P) 및 양극(Ni-Fe-Zn-P)의 단면 분석Experimental Example 4. Cross-sectional analysis of negative electrode (Ni-Zn-P) and positive electrode (Ni-Fe-Zn-P)

상기 실시예 5에서 제조된 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(cathode)(Ni0.85Zn0.1P0.05) 및 양극(anode)(Ni0.65Fe0.2Zn0.1P0.05)의 단면을 SEM 현미경을 통하여 관찰하였으며, 그 결과를 도 9에 도시하였다.The cross sections of the cathode (Ni 0.85 Zn 0.1 P 0.05 ) and the anode (Ni 0.65 Fe 0.2 Zn 0.1 P 0.05 ) of the composite electrode-integrated separator for water electrolysis prepared in Example 5 were observed through an SEM microscope. Fig. 9 shows the results.

도 9를 참조하면, 음극(좌측 이미지)과 양극(우측 이미지) 모두 인산(P) 피막이 형성됨에도 수직배향의 기공을 유지하고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that both the cathode (left image) and the anode (right image) maintain the pores in the vertical orientation even when the phosphoric acid (P) film is formed.

실험예 5. 음극(Ni-Zn-P) 및 양극(Ni-Fe-Zn-P)의 표면분석Experimental Example 5. Surface analysis of cathode (Ni-Zn-P) and anode (Ni-Fe-Zn-P)

상기 실시예 5에서 제조된 수전해용 복합 전극 일체형 분리판의 음극(cathode) 및 양극(anode)의 기공분포를 도 10에 도시하였다.The pore distribution of the cathode and the anode of the composite electrode-integrated separator for water electrolysis prepared in Example 5 is illustrated in FIG. 10.

도 10을 참조하면, 전극 모두 수직배향 기공을 갖지만, Fe가 첨가된 전극의 경우 상대적으로 0.01 내지 1 μm 크기의 미세한 기공을 더 갖는다. 두 전극 모두 기공 크기 분포는 0.03 내지 10 μm 이며, 50 nm 이상의 Macro 크기의 기공이 주로 분포한다. 또한, 전극층은 비표면적이 5 내지 100 m2/g이다.Referring to FIG. 10, all of the electrodes have vertically oriented pores, but in the case of the electrode to which Fe is added, the electrodes further have fine pores having a size of 0.01 to 1 μm. The pore size distribution of both electrodes is 0.03 to 10 μm, and macro-size pores of 50 nm or more are mainly distributed. Further, the electrode layer has a specific surface area of 5 to 100 m 2 /g.

실험예 6. 수전해 단일셀 성능분석Experimental Example 6. Single cell performance analysis

상기 제조예에서 제조된 수전해 스택을 통하여, 상기 실시예 1 내지 5의 복합 전극 일체형 분리판이 적용된 수전해 단일셀의 성능(전압, 전류밀도)을 25 wt% KOH, 80℃, 1 bar, 분리막 두께는 460 μm의 조건에서 분석하였으며, 그 결과를 도 11(X축은 전류밀도로서 수소와 산소 발생밀도와 비례하고, Y축은 전류밀도에 대응하는 전압을 의미함)에 도시하였다.The performance (voltage, current density) of the electrolytic single cell to which the composite electrode-integrated separators of Examples 1 to 5 were applied through the electrolytic stack prepared in the manufacturing example was 25 wt% KOH, 80° C., 1 bar, separator The thickness was analyzed under the condition of 460 μm, and the results are shown in FIG. 11 (X-axis is the current density, which is proportional to the hydrogen and oxygen generation density, and Y-axis is the voltage corresponding to the current density).

도 11을 참조하면(Case 1: 실시예 1, Case 2: 실시예 2, Case 3: 실시예 3, Case 4: 실시예 4), 실시예 1의 경우 200 mA/cm2에서 1.53V, 97% 효율(HHV(Higher Heating Value) 기준)을 달성하고, 1.95V, 76% 효율(HHV 기준)을 달성하여, 종래 갭(gap)형 알칼라인 수전해 스택의 70% 효율(HHV)을 보이는 것과 대비하여 향상되었음을 확인할 수 있다. 음극면에 활성 촉매층을 추가 코팅한 실시예 2의 경우, 200 mA/cm2에서 1.79V, 82% 효율(HHV 기준), 양극과 음극면 모두 추가적으로 활성 촉매층을 코팅한 실시예 3(Case 3)의 경우 200 mA/cm2에서 1.60V, 92% 효율(HHV 기준)을 달성하고, 600 mA/cm2에서 1.82V, 81% 효율(HHV 기준)을 달성하였다. 니켈-철 수산화물 양극을 적용한 실시예 4(Case 4)의 경우는 200 mA/cm2에서 실시예 3보다 보다 높은 1.53V, 97% 효율(HHV(Higher Heating Value) 기준)을 달성하고, 600 mA/cm2에서는 실시예 3과 유사한 1.83V, 80% 효율(HHV 기준)을 달성하였다. 이는, 종래 알칼라인 수전해 시스템에서 저전류(200 mA/cm2)에서 50 내지 70 효율%(HHV 기준)을 보이는 것과 대비하여 현저히 향상되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11 (Case 1: Example 1, Case 2: Example 2, Case 3: Example 3, Case 4: Example 4), for Example 1, 1.53V, 97 at 200 mA/cm 2 % Efficiency (based on HHV (Higher Heating Value)) and 1.95V, 76% efficiency (based on HHV), compared to showing 70% efficiency (HHV) of a conventional gap type alkaline water electrolyte stack It can be confirmed that the improvement. In the case of Example 2 in which the active catalyst layer was additionally coated on the negative electrode surface, Example 79 (Case 3) in which 1.79V, 82% efficiency at 200 mA/cm 2 (based on HHV), and additionally the active catalyst layer was additionally coated on both the positive electrode and the negative electrode surface In the case of 1.60V at 200 mA/cm 2 , 92% efficiency (based on HHV) and 1.82V at 600 mA/cm 2 , 81% efficiency (based on HHV) was achieved. In the case of Example 4 (Case 4) to which the nickel-iron hydroxide anode was applied, a higher efficiency of 1.53 V, 97% (based on HHV (Higher Heating Value)) than that of Example 3 was achieved at 200 mA/cm 2 , and 600 mA At /cm 2 , similar to Example 3, 1.83V, 80% efficiency (based on HHV) was achieved. This, it can be seen that in the conventional alkaline water electrolysis system, compared to the 50 to 70 efficiency% (HHV standard) at low current (200 mA/cm 2 ).

한편 실시예 5의 경우, 실시예 3과 동일한 결과를 보였으며, 이는 인산염 피막 형성으로 인하여 수전해 성능에 영향을 미치지 않으면서 후술할 전극의 내구성을 향상시킨다.On the other hand, in the case of Example 5, it showed the same results as in Example 3, which improves the durability of the electrode to be described later without affecting the electrolytic performance due to the formation of a phosphate film.

실험예 7. 전극의 부식 평가Experimental Example 7. Electrode corrosion evaluation

상기 실시예 5에서의 양극(N-Fe-Zn-P)에 대해서, 알칼리 수전해 시스템의 작동환경인 80 ℃ 온도의 강알칼리(30% KOH) 용액 내에서 전압포텐셜 변화에 따른 전극의 부식평가 결과를 도 12에 도시하였다. For the positive electrode (N-Fe-Zn-P) in Example 5, the corrosion evaluation result of the electrode according to the change in voltage potential in a strong alkaline (30% KOH) solution at a temperature of 80° C., which is the operating environment of the alkaline water electrolysis system 12 is shown.

도 12를 참조하면, 아연을 침출한 Ni0.7Fe0.2Zn0.1 전극에 비해 인산염으로 피막처리한 Ni0.65Fe0.2Zn0.1P0.05 전극의 경우 corrosion current 가 약 10-3 A/cm2으로 100배 이상 향상되었다.Referring to FIG. 12, in the case of Ni 0.65 Fe 0.2 Zn 0.1 P 0.05 electrode coated with phosphate compared to Ni 0.7 Fe 0.2 Zn 0.1 electrode leaching zinc, corrosion current is about 10 -3 A/cm 2, which is 100 times or more. Improved.

인산염으로 피막처리된 전극을 적용한 수전해 시스템은 재생에너지의 출력에 대한 변동성을 줄이기 위하여 수전해 시스템을 연계한 바 on/off 반복 운전에 대한 안정성을 확보하여 태양광 또는 풍력 등의 간헐적 재생에너지와의 연계를 가능하게 할 수 있다. 또한 잉여전력을 활용하여 수소제조를 통해 장시간, 대용량 에너지의 저장으로 수전해 장치를 활용 가능하게 한다.The water electrolysis system using the electrode coated with phosphate is connected to the water electrolysis system to reduce the volatility of the output of renewable energy, so it secures stability for on/off repetitive operation and prevents it from intermittent renewable energy such as solar or wind power. Linking can be enabled. In addition, it utilizes surplus power to make it possible to utilize the device by receiving water for a long time and storing large amounts of energy through hydrogen production.

실험예 8. 전극의 내구성 평가Experimental Example 8. Evaluation of electrode durability

상기 실시예 5에서 제조된 인산염으로 피복한 양극 Ni0.65Fe0.2Zn0.1P0.05(전극 두께: 25 내지 100 ㎛)에 대하여 내구성 평가(CC, VC, RCC)을 수행하였으며, 대조군으로서, 인산염으로 피복하지 않은 Ni0.5Fe0.4Zn0.1, Ni0.7Fe0.2Zn0.1 및 Ni0.6Co0.1Zn0.3의 조성을 갖는 전극(두께 5 내지 100 ㎛)에 내하여 내구성을 평가하였으며, 그 결과를 도 13에 도시하였다.Durability evaluation (CC, VC, RCC) was performed on the positive electrode Ni 0.65 Fe 0.2 Zn 0.1 P 0.05 (electrode thickness: 25 to 100 μm) coated with the phosphate prepared in Example 5, and as a control, coated with phosphate The durability was evaluated in an electrode having a composition of Ni 0.5 Fe 0.4 Zn 0.1 , Ni 0.7 Fe 0.2 Zn 0.1 and Ni 0.6 Co 0.1 Zn 0.3 (thickness 5 to 100 μm), and the results are shown in FIG. 13.

도 13을 참조하면, 인산염으로 피복한 전극인 두께가 25 내지 100μm 인 Ni0.7Fe0.2Zn0.1P 전극의 경우 CC, VC 및 RCC 의 모든 경우에도 과전압이 약 325 mV 이하이다. 이는 알칼라인 수전해 양극 내구성의 효율이 약 79 % 이상을 유지하는 것을 의미한다(1.230 V/1.555 V ≒ 79 %).Referring to FIG. 13, in the case of a Ni 0.7 Fe 0.2 Zn 0.1 P electrode having a thickness of 25 to 100 μm, which is an electrode coated with phosphate, the overvoltage is less than about 325 mV in all cases of CC, VC, and RCC. This means that the efficiency of the alkaline electrolytic anode durability is maintained at about 79% or more (1.230 V/1.555 V ≒ 79%).

이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.As described above, since a specific part of the present invention has been described in detail, it is obvious to those skilled in the art that this specific technique is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Therefore, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

100a, 100b : 수전해용 복합 전극 일체형 분리판
110 : 전도성 부재 130 : 유로부
150 : 반응부
100a, 100b: Electrolytic composite electrode-integrated separator
110: conductive member 130: flow path
150: reaction unit

Claims (7)

판(plate) 형상의 전도성 부재;
상기 부재의 일면 또는 양면에 형성되는 유로부; 및
상기 일면 또는 양면에 형성된 유로부를 제외한 영역에 전극층이 형성된 반응부를 포함하며,
상기 전극층에서,
양극(anode)은 Ni-Fe-Zn-P이며,
음극(cathode)은 Ni-Zn-P인 것을 특징으로 하는 수전해용 복합 전극 일체형 분리판.
A plate-shaped conductive member;
A flow path portion formed on one or both surfaces of the member; And
Includes a reaction portion is formed in the electrode layer in the region except the flow path portion formed on one or both sides,
In the electrode layer,
The anode is Ni-Fe-Zn-P,
The cathode is a Ni-Zn-P composite electrode-integrated separator for electrolysis, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전극층은 비표면적이 5 내지 100 m2/g이고, 기공 크기가 0.03 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 수전해용 복합 전극 일체형 분리판.
According to claim 1,
The electrode layer has a specific surface area of 5 to 100 m 2 /g, and a pore size of 0.03 to 10 μm.
제 1 항에 있어서,
상기 전극층은 수직배향 다공성 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수전해용 복합 전극 일체형 분리판.
According to claim 1,
The electrode layer has a vertically oriented porous structure, characterized in that the composite electrode-integrated separator for water electrolysis.
제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항의 수전해용 복합 전극 일체형 분리판과 멤브레인으로 구성된 단위셀을 1 또는 2이상 포함하는 수전해 스택.Claim 1, claim 5 and claim 6, wherein any one or two or more of the unit cell consisting of a composite electrode-integrated separator plate and a membrane for electrolysis of one or more of the electrolyte.
KR1020180060549A 2018-05-28 2018-05-28 Unitizied bipolar plate with electrodes for water electolysis and water electrolyzer KR102123840B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180060549A KR102123840B1 (en) 2018-05-28 2018-05-28 Unitizied bipolar plate with electrodes for water electolysis and water electrolyzer
JP2019098533A JP6956144B2 (en) 2018-05-28 2019-05-27 Water electrolysis composite electrode integrated separation plate and water electrolysis stack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180060549A KR102123840B1 (en) 2018-05-28 2018-05-28 Unitizied bipolar plate with electrodes for water electolysis and water electrolyzer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190135274A KR20190135274A (en) 2019-12-06
KR102123840B1 true KR102123840B1 (en) 2020-06-18

Family

ID=68767478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180060549A KR102123840B1 (en) 2018-05-28 2018-05-28 Unitizied bipolar plate with electrodes for water electolysis and water electrolyzer

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6956144B2 (en)
KR (1) KR102123840B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220164212A (en) 2021-06-04 2022-12-13 주식회사 씨엔엘에너지 Bipolar plate and method for manufacturing the same
KR102628206B1 (en) 2023-06-08 2024-01-23 주식회사 씨엔엘에너지 Bipolar plate and water electrolysis cell having the same

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3868707A1 (en) * 2020-02-19 2021-08-25 2706649 Ontario Ltd Hydrogen developing body and process of making the same
KR102426772B1 (en) * 2020-11-13 2022-07-28 한국에너지기술연구원 Pressurized electrolysis cell frame for reducing shunt currents
JP7446354B2 (en) 2022-03-16 2024-03-08 本田技研工業株式会社 electrolytic cell
JP7490009B2 (en) 2022-03-16 2024-05-24 本田技研工業株式会社 Electrolysis Cell
JP7446353B2 (en) 2022-03-16 2024-03-08 本田技研工業株式会社 electrolytic cell
KR20240020867A (en) 2022-08-09 2024-02-16 주식회사 씨엔엘에너지 Membrane Electrolyte Assembly for Alkaline Water Electrolysis and Method for manufacturing the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200285556Y1 (en) * 2002-05-17 2002-08-13 김우섭 Electrolyzer
KR200389368Y1 (en) 2005-04-06 2005-07-14 한국에너지기술연구원 High quality hydrogen and oxygen generating device using solid polymer electrolyte electrolysis

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6213588A (en) * 1985-07-12 1987-01-22 Toyo Soda Mfg Co Ltd Production of highly durable activated electrode
KR100405163B1 (en) 2001-05-08 2003-11-12 키펙스솔루션스 주식회사 Electrolyser
JP5350717B2 (en) * 2008-08-28 2013-11-27 本田技研工業株式会社 Water electrolysis apparatus and manufacturing method thereof
KR101326120B1 (en) * 2010-08-18 2013-11-06 (주)엘켐텍 Electrolysis Module and Oxygen Generator with the Same
JP2014201810A (en) * 2013-04-08 2014-10-27 オーエム産業株式会社 Electrode for hydrogen generation and electrolysis using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200285556Y1 (en) * 2002-05-17 2002-08-13 김우섭 Electrolyzer
KR200389368Y1 (en) 2005-04-06 2005-07-14 한국에너지기술연구원 High quality hydrogen and oxygen generating device using solid polymer electrolyte electrolysis

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I. Herraiz-cardona등. International journal of chemical, molecular, nuclear, materials and metallurgical engineering. 2012.08.22., vol.8, no.6, pp.823~829*

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220164212A (en) 2021-06-04 2022-12-13 주식회사 씨엔엘에너지 Bipolar plate and method for manufacturing the same
KR102628206B1 (en) 2023-06-08 2024-01-23 주식회사 씨엔엘에너지 Bipolar plate and water electrolysis cell having the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP6956144B2 (en) 2021-10-27
KR20190135274A (en) 2019-12-06
JP2019206755A (en) 2019-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102123840B1 (en) Unitizied bipolar plate with electrodes for water electolysis and water electrolyzer
US10164262B2 (en) Method for producing a porous metal body
JP3553775B2 (en) Electrolyzer using gas diffusion electrode
JP6663584B2 (en) Porous metal body, fuel cell, and method for manufacturing porous metal body
KR20110106303A (en) Electrode suitable as hydrogen-evolving cathode
Krstajic et al. Non-noble metal composite cathodes for hydrogen evolution. Part I: The Ni-MoOx coatings electrodeposited from Watt's type bath containing MoO3 powder particles
Krstajić et al. Non-noble metal composite cathodes for hydrogen evolution. Part II: The Ni–MoO2 coatings electrodeposited from nickel chloride–ammonium chloride bath containing MoO2 powder particles
US20110287279A1 (en) Highly corrosion-resistant porous metal member
Krstajic et al. Nonnoble metal composite cathodes for hydrogen evolution. Part II: the NieMoO2 coatings electrodeposited from nickel chlorideeammonium chloride bath containing MoO2 powder particles
CN100591805C (en) Method for producing peroxodisulfates in aqueous solution
WO1996030130A1 (en) Process and equipment for reforming and maintaining electroless metal baths
JPH08283978A (en) Production of gas diffusion electrode
Cesiulis et al. Electrodeposition of CoMo and CoMoP alloys from the weakly acidic solutions
Kublanovsky et al. Electrocatalytic properties of molybdenum and tungsten alloys in the hydrogen evolution reaction
EP3353834B1 (en) Electroless plated anode for secondary battery
CN109786800A (en) Using the hot recycling ammonia battery and preparation method of the Ni-based copper-plating electrode of foam
EP0129231A1 (en) A low hydrogen overvoltage cathode and method for producing the same
CN114622238B (en) Preparation and application of transition metal-based hydrogen and oxygen evolution dual-functional electrode
CN113130957B (en) Thermal regeneration ammonia battery adopting graded porous surface composite electrode and preparation method
DE102009004155A1 (en) Process and apparatus for regenerating peroxodisulfate pickling solutions
Zeng et al. Electrodeposition of Ni-Mo-P alloy coatings
JPH11172484A (en) Gas diffusion electrode structural body and its production
Guan et al. 3‐D Tin‐Carbon Fiber Paper Electrodes for Electrochemically Converting CO2 to Formate/Formic Acid
EP3498888A1 (en) Electrode manufacturing method
CA1262534A (en) Narrow gap reticulate electrode electrolysis cell

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right