KR102414956B1 - Metal Boride based antioxidant for polymer electrolyte membrane for fuel cell and Method for making the same - Google Patents

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KR102414956B1 KR1020210174137A KR20210174137A KR102414956B1 KR 102414956 B1 KR102414956 B1 KR 102414956B1 KR 1020210174137 A KR1020210174137 A KR 1020210174137A KR 20210174137 A KR20210174137 A KR 20210174137A KR 102414956 B1 KR102414956 B1 KR 102414956B1
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오석중
쿠마르 아니켓
카스베 아르빈드
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Abstract

The present invention relates to an antioxidant for improving the chemical durability of a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) and a manufacturing method thereof, and specifically, to a metal boron compound-based antioxidant that prevents chemical deterioration of a polymer electrolyte membrane for a fuel cell and has increased radical antioxidant ability.

Description

연료전지용 고분자 전해질 막을 위한 금속 붕소화합물계 산화방지제 및 그의 제조 방법{Metal Boride based antioxidant for polymer electrolyte membrane for fuel cell and Method for making the same}Metal boride based antioxidant for polymer electrolyte membrane for fuel cell and Method for making the same

본 발명은 연료전지에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 연료전지에 사용되는 전해질막에 관한 것이다. 보다 더 구체적으로, 연료전지용 전해질막에 사용되는 산화방지제에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell. More specifically, it relates to an electrolyte membrane used in a fuel cell. More specifically, it relates to an antioxidant used in an electrolyte membrane for a fuel cell.

연료전지(Fuel Cell)는 수소와 공기 중 산소의 전기화학적 반응에 의해 전기를 생산하는 발전 장치로서, 발전효율이 높고 물 이외의 배출물이 없는 친환경 차세대 에너지원으로 잘 알려져 있다. 특히, 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 일반적으로 95℃ 이하의 온도에서 작동하고 고출력밀도를 얻을 수 있다.A fuel cell is a power generation device that produces electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen in the air, and is well known as an eco-friendly next-generation energy source with high power generation efficiency and no emission other than water. In particular, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) generally operates at a temperature of 95° C. or less and can obtain high power density.

상기 연료전지의 전기 생성 반응은 과불소 술폰산계 이오노머 기반 전해질막(Perfluorinated Sulfonic Acid Ionomer-Based Membrane)과 애노드(Anode)/캐소드(Cathode)의 전극으로 구성된 막-전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)에서 발생하는데, 연료전지의 산화극인 애노드에 공급된 수소가 수소 이온(Proton)과 전자(Electron)로 분리된 후, 수소 이온은 막을 통해 환원극인 캐소드 쪽으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 캐소드로 이동하게 되어, 상기 캐소드에서 산소 분자, 수소 이온 및 전자가 함께 반응하여 전기와 열을 발생시킴과 동시에 반응 부산물로서 물(H2O)를 생성하게 된다. The electricity generation reaction of the fuel cell is a membrane-electrode assembly (MEA) composed of a perfluorinated sulfonic acid ionomer-based electrolyte membrane and an anode/cathode electrode. ), the hydrogen supplied to the anode, which is the oxidation electrode of the fuel cell, is separated into hydrogen ions (protons) and electrons (electrons). In the cathode, oxygen molecules, hydrogen ions, and electrons react together to generate electricity and heat, and water (H 2 O) is produced as a reaction by-product.

일반적으로 연료전지의 반응 기체들인 수소 및 공기 중 산소는 전해질막을 통해 교차이동을 하여 과산화수소(HOOH)의 생성을 촉진하는데, 이러한 과산화수소는 히드록실 라디칼(

Figure 112021141956148-pat00001
), 히드로페록실 라디칼(
Figure 112021141956148-pat00002
) 등과 같은 산소 함유 라디칼들을 생성하게 된다. 이러한 라디칼은 과불소 술폰산계 전해질막을 공격하여 막의 화학적 열화를 유발하여 결국 연료전지의 내구성 저하 등의 악영향을 미치게 된다.
Figure 112021141956148-pat00003
In general, hydrogen and oxygen in the air, which are reactive gases of a fuel cell, cross-migrate through the electrolyte membrane to promote the generation of hydrogen peroxide (HOOH), which is a hydroxyl radical (
Figure 112021141956148-pat00001
), the hydroperoxyl radical (
Figure 112021141956148-pat00002
) and oxygen-containing radicals. These radicals attack the perfluorinated sulfonic acid-based electrolyte membrane and cause chemical deterioration of the membrane, which eventually adversely affects the durability of the fuel cell, such as deterioration.
Figure 112021141956148-pat00003

종래 이러한 전해질막의 화학적 열화를 완화시키는 기술로서 전해질막에 다양한 종류의 산화방지제를 첨가하는 방법이 제안되어 왔다.Conventionally, as a technique for alleviating the chemical deterioration of the electrolyte membrane, a method of adding various kinds of antioxidants to the electrolyte membrane has been proposed.

한국특허공개 제2021-0120206호는 금속 산화물에 흡착된 황 함유 유기화합물을 포함하고, 상기 황 함유 유기화합물이 설핀산 음이온기를 포함하는 연료전지용 고산화방지성 산화방지제를 개시한다. Korean Patent Laid-Open No. 2021-0120206 discloses a highly antioxidant antioxidant for a fuel cell comprising a sulfur-containing organic compound adsorbed to a metal oxide, wherein the sulfur-containing organic compound includes a sulfinate anion group.

한국특허공개 제2020-0114511호는 사마륨 도핑 세륨 산화물을 열처리하여 연료전지용 산화방지제를 제조하는 방법을 개시한다. Korean Patent Laid-Open No. 2020-0114511 discloses a method for manufacturing an antioxidant for fuel cells by heat-treating samarium-doped cerium oxide.

한국특허공개 제2021-0132807호는 전이 금속원소, 전이후 금속원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 도핑원소로 도핑된 세륨 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제를 개시한다. Korean Patent Laid-Open No. 2021-0132807 discloses an antioxidant for fuel cells comprising cerium oxide doped with a doping element selected from the group consisting of a transition metal element, a post-transition metal element, a lanthanide element, and combinations thereof. do.

한국특허공개 제2020-0006387호는 이산화규소를 포함하고, 나노튜브의 형상인 지지체 및 상기 지지체에 담지되는 금속 산화물을 포함하는 연료전지의 전해질막용 산화방지제를 개시한다.Korean Patent Laid-Open No. 2020-0006387 discloses an antioxidant for an electrolyte membrane of a fuel cell comprising silicon dioxide, a support in the shape of a nanotube, and a metal oxide supported on the support.

이처럼 연료전지용 전해질막의 화학적 열화를 완화시키기 위하여 중요한 성분 중의 하나로 금속 산화물(Metal oxide)이 산화방지제로 사용된다. 금속 산화물의 대표적인 예로 세륨 산화물이 사용되는데, 세륨 산화물은 고분자 전해질 용액 내부에서 세륨이온으로 용해되어 전극층을 산화시켜 치명적인 고장을 일으킨다. 즉, 세륨 산화물은 산화방지성이 좋지 않기 때문에, 전해질 막의 안정성에 나쁜 영향을 미쳐 연료전지의 수명을 단축시킨다. As one of the important components in order to alleviate the chemical deterioration of the electrolyte membrane for fuel cells, metal oxide is used as an antioxidant. A typical example of the metal oxide is cerium oxide, which is dissolved as cerium ions in the polymer electrolyte solution and oxidizes the electrode layer, causing fatal failure. That is, since cerium oxide has poor antioxidant properties, it adversely affects the stability of the electrolyte membrane and shortens the lifespan of the fuel cell.

따라서 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 산화 방지성과 내산성이 우수하면서도 고분자 전해질 용액 내부에서 용해되지 않아 안정성을 확보하고 이온 전도도가 유지되어 전체적인 성능을 유지할 수 있게 하는 본 발명의 금속 붕소화합물계(Metal boride based) 산화방지제를 개발하기에 이른 것이다.Therefore, in order to solve the above problems, the present inventors have prepared a metal boron compound system of the present invention that has excellent antioxidant properties and acid resistance, but does not dissolve in the polymer electrolyte solution, thereby ensuring stability and maintaining overall performance by maintaining ionic conductivity. (Metal boride based) It has come to develop an antioxidant.

본 발명의 목적은 항산화 능력 및 화학적 내구성을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 연료전지용 산화방지제를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a novel antioxidant for fuel cells that can significantly improve antioxidant capacity and chemical durability.

본 발명의 다른 목적은 고분자 전해질 용액에 용해되지 않아 안정성을 확보할 수 있는 연료전지용 산화방지제를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide an antioxidant for a fuel cell that is not soluble in a polymer electrolyte solution and can ensure stability.

본 발명의 또다른 목적은 이온 전도도가 유지되어 전체적인 성능을 유지할 수 있게 할 수 있는 연료전지용 산화방지제를 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide an antioxidant for a fuel cell capable of maintaining ionic conductivity to maintain overall performance.

본 발명의 또다른 목적은 상기 산화방지제가 함침되어 산화방지성, 내산성 및 안정성이 개선되고 이온 전도도가 유지되는 연료전지용 전해질막을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrolyte membrane for a fuel cell that is impregnated with the antioxidant to improve antioxidant properties, acid resistance and stability, and maintain ionic conductivity.

본 발명의 또다른 목적은 상기 전해질막으로 제조된 막-전극 접합체를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a membrane-electrode assembly made of the electrolyte membrane.

본 발명의 또다른 목적은 상기 막-전극 접합체로 제조된 연료전지를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell manufactured with the membrane-electrode assembly.

본 발명의 상기 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있고 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. The above objects of the present invention can all be achieved by the present invention described below and are not limited to the above-mentioned objects.

본 발명의 연료전지용 산화방지제는, 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소를 갖는 금속 전구체를 붕소화합물로 도핑한 금속 붕소화합물로, 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 것을 특징으로 한다. The antioxidant for a fuel cell of the present invention is a metal boron compound doped with a boron compound with a metal precursor having a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof, and is expressed by the following Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 characterized by being

[화학식 1][Formula 1]

MxCe1-xBi M x Ce 1-x B i

[화학식 2][Formula 2]

MxBi M x B i

상기 화학식 1 및 2에서, M은 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소이고, 0<x≤0.5이고, i는 1 내지 8인 수이다. In Formulas 1 and 2, M is a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof, 0<x≤0.5, and i is a number from 1 to 8.

상기 전이금속 원소는 망간(Mn), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 나이오븀(Nb), 하프늄(Hf) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. The transition metal element is manganese (Mn), cobalt (Co), molybdenum (Mo), iron (Fe), yttrium (Y), zirconium (Zr), tungsten (W), chromium (Cr), niobium (Nb) , hafnium (Hf), and combinations thereof.

상기 란탄족 원소는 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), Pm(프로메튬), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. The lanthanide elements include cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), Pm (promethium), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy) and It is selected from the group consisting of combinations thereof.

상기 붕소화합물은 수소화붕소리튬(LiBH4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 수소화붕소칼륨(KBH4), 수소화붕소베릴륨(Be(BH4)2), 수소화붕소마그네슘(Mg(BH4)2), 수소화 붕소알루미늄(Al(BH4)3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 붕소화합물을 포함한다.The boron compound is lithium borohydride (LiBH 4 ), sodium borohydride (NaBH 4 ), potassium borohydride (KBH 4 ), beryllium borohydride (Be(BH 4 ) 2 ), magnesium borohydride (Mg(BH 4 ) 2 ) ), aluminum borohydride (Al(BH 4 ) 3 ) and at least one boron compound selected from the group consisting of combinations thereof.

본 발명의 전해질막의 산화방지제의 제조 방법은 금속 전구체 및 붕소화합물을 용매에 용해시켜 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 교반(stirring) 또는 초음파 처리(sonicated)하여 균질화하는 단계; 및 상기 균질화된 혼합물을 건조하는 단계를 포함한다.The method for preparing the antioxidant of the electrolyte membrane of the present invention comprises the steps of dissolving a metal precursor and a boron compound in a solvent to prepare a mixture; homogenizing the mixture by stirring or sonicating; and drying the homogenized mixture.

상기 금속 전구체는 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소를 포함한다.The metal precursor includes a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof.

상기 용매는 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-옥틸-3 메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-데실-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-도데실-3-메틸-도세실이미다졸륨 브로마이드,1-부틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드,1,3-디(N,N-디메틸아미노에틸)-2-메틸이미다졸륨 브로마이드,1-부틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드 ,4-메틸-N-부틸-피리디늄 이미다졸륨 브로마이드, N-옥틸피리디늄이미다졸륨 브로마이드 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.The solvent is 1-butyl-3-methylimidazolium bromide, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide, 1-octyl-3 methylimida Zolium bromide, 1-decyl-3-methylimidazolium bromide, 1-dodecyl-3-methyl-docelyimidazolium bromide, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium bromide, 1,3-di (N,N-dimethylaminoethyl)-2-methylimidazolium bromide, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium bromide, 4-methyl-N-butyl-pyridinium imidazolium bromide, N-octyl It is selected from the group consisting of pyridiniumimidazolium bromide or a combination thereof.

상기 금속 붕소화합물을 얻는 단계에서 상기 교반 또는 초음파 처리는 30분 내지 1시간 동안 진행된다. In the step of obtaining the metal boron compound, the stirring or ultrasonication is performed for 30 minutes to 1 hour.

상기 금속 붕소화합물을 건조하는 단계에서 상기 건조는 600℃ 내지 1000℃의 온도에서 3 내지 24시간 동안 진행되는 것일 수 있다. In the step of drying the metal boron compound, the drying may be performed at a temperature of 600° C. to 1000° C. for 3 to 24 hours.

이와 같이 제조된 금속 붕소화합물계 연료전지용 산화방지제는 이오노머를 포함하는 전해질막에 함침되어 사용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 전해질막은 이오노머 및 상기 산화방지제를 포함한다. The antioxidant for a metal boron compound-based fuel cell prepared as described above may be used by being impregnated in an electrolyte membrane containing an ionomer. Accordingly, the electrolyte membrane of the present invention includes the ionomer and the antioxidant.

상기 전해질막은 과불소 술폰산계 이오노머, 탄화수소계 이오노머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함한다.The electrolyte membrane includes one selected from the group consisting of perfluorinated sulfonic acid-based ionomers, hydrocarbon-based ionomers, and mixtures thereof.

상기 전해질막은 산화방지제를 50ppm 내지 250,000ppm 포함한다.The electrolyte membrane contains 50 ppm to 250,000 ppm of antioxidant.

나아가, 상기 산화방지제가 함침된 전해질막은 막-전극 접합체에 사용될 수 있는데, 본 발명의 막-전극 접합체는 상기 산화방지제를 포함하는 전해질막; 상기 전해질막의 양면에 구비된 한 쌍의 전극; 을 포함하고, 상기 막-전극 접합체는 연료전지에 사용될 수 있다.Furthermore, the electrolyte membrane impregnated with the antioxidant may be used in a membrane-electrode assembly, and the membrane-electrode assembly of the present invention includes an electrolyte membrane including the antioxidant; a pair of electrodes provided on both sides of the electrolyte membrane; Including, the membrane-electrode assembly may be used in a fuel cell.

이하 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.Hereinafter, the specific content of the present invention will be described in detail.

본 발명은 항산화 능력 및 화학적 내구성를 크게 향상시키고 이온 전도도를 유지하는 특성이 있는 새로운 연료전지용 산화방지제, 상기 산화방지제를 포함하는 전해질막, 상기 전해질막을 포함하는 막-전극 접합체 및 상기 막-전극 접합체를 포함하는 연료전지를 제공하는 발명의 효과를 갖는다. 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. The present invention provides a novel antioxidant for fuel cells that greatly improves antioxidant ability and chemical durability and maintains ionic conductivity, an electrolyte membrane including the antioxidant, a membrane-electrode assembly including the electrolyte membrane, and the membrane-electrode assembly It has the effect of the invention to provide a fuel cell comprising. The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects. It should be understood that the effects of the present invention include all effects that can be inferred from the following description.

도 1은 본 발명의 실시예 1-5 및 비교예 1-2에 따른 산화방지제의 산화방지성을 메틸 바이올렛(MV) 기법을 통해 나타낸 색상 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1-5 및 비교예 3-4에 따른 전해질막의 불소 이온 방출 속도(FER) 결과이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 3-4에 따른 100% 상대 습도에서 80°C에서 전해질막의 양성자 전도도를 측정한 결과이다.
1 is a color photograph showing the antioxidant properties of antioxidants according to Examples 1-5 and Comparative Examples 1-2 of the present invention through a methyl violet (MV) technique.
2 is a fluorine ion release rate (FER) results of electrolyte membranes according to Examples 1-5 and Comparative Examples 3-4 of the present invention.
3 is a result of measuring the proton conductivity of the electrolyte membrane at 80 °C at 100% relative humidity according to Example 1 and Comparative Examples 3-4 of the present invention.

본 발명은 과불소 술폰산계 전해질막을 공격하여 막의 화학적 열화를 유발함으로써 연료전지의 내구성을 감소시키는 라디칼을 소거하기 위한 연료전지용 산화방지제에 관한 것으로서, 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소를 갖는 금속 전구체를 붕소화합물로 도핑한 금속 붕소화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an antioxidant for a fuel cell for scavenging radicals that reduce the durability of a fuel cell by attacking a perfluorinated sulfonic acid-based electrolyte membrane and causing chemical deterioration of the membrane, comprising a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof. It is characterized in that it comprises a metal boron compound doped with a boron compound to a metal precursor having a metal element selected from the group.

연료전지용 금속 붕소화합물계 산화방지제는 전해질 용액 내부에서 이온으로 용해되어 치명적인 연료전지의 고장을 일으키는 기존의 세륨 산화물 산화방지제와는 달리 전해질 용액 내부에서도 용해되지 않아 연료전지의 내구성을 향상시키는 산화방지제이다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 전해질막 연료전지용 산화방지제, 산화방지제의 제조방법, 산화방지제를 포함하는 연료전지용 전해질막, 이를 포함하는 막-전극 접합체 및 연료전지를 설명한다.Unlike the conventional cerium oxide antioxidants that dissolve as ions in the electrolyte solution and cause fatal fuel cell failure, the metal boron compound-based antioxidants for fuel cells do not dissolve even in the electrolyte solution, so it is an antioxidant that improves the durability of the fuel cell. . Hereinafter, an antioxidant for a polymer electrolyte membrane fuel cell, a method for manufacturing the antioxidant, an electrolyte membrane for a fuel cell including the antioxidant, a membrane-electrode assembly and a fuel cell including the antioxidant according to an embodiment of the present invention will be described.

산화방지제antioxidant

본 발명의 연료전지용 산화방지제는 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소를 갖는 금속 전구체를 붕소화합물로 도핑한 금속 붕소화합물로, 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 것을 특징으로 한다. The antioxidant for fuel cell of the present invention is a metal boron compound doped with a boron compound with a metal precursor having a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof, represented by the following Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 characterized in that

[화학식 1][Formula 1]

MxCe1-xBi M x Ce 1-x B i

[화학식 2][Formula 2]

MxBi M x B i

상기 화학식 1 및 2에서, M은 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소이고, 0<x≤0.5이고, i는 1 내지 8인 수이다.In Formulas 1 and 2, M is a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof, 0<x≤0.5, and i is a number from 1 to 8.

상기 i는 상기 화학식 1 및 화학식 2의 상기 화합물을 전기적 중성으로 하는 값이다.wherein i is a value for making the compounds of Chemical Formulas 1 and 2 electrically neutral.

상기 전이금속 원소는 망간(Mn), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 나이오븀(Nb), 하프늄(Hf) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함한다. The transition metal element is manganese (Mn), cobalt (Co), molybdenum (Mo), iron (Fe), yttrium (Y), zirconium (Zr), tungsten (W), chromium (Cr), niobium (Nb) , hafnium (Hf), and includes at least one element selected from the group consisting of combinations thereof.

상기 란탄족 원소는 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), Pm(프로메튬), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함한다. The lanthanide elements include cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), Pm (promethium), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy) and and at least one element selected from the group consisting of combinations thereof.

상기 붕소화합물은 수소화붕소리튬(LiBH4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 수소화붕소칼륨(KBH4), 수소화붕소베릴륨(Be(BH4)2), 수소화붕소마그네슘(Mg(BH4)2), 수소화 붕소알루미늄(Al(BH4)3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 붕소화합물을 포함한다.The boron compound is lithium borohydride (LiBH 4 ), sodium borohydride (NaBH 4 ), potassium borohydride (KBH 4 ), beryllium borohydride (Be(BH 4 ) 2 ), magnesium borohydride (Mg(BH 4 ) 2 ) ), aluminum borohydride (Al(BH 4 ) 3 ) and at least one boron compound selected from the group consisting of combinations thereof.

산화방지제 제조방법Antioxidant manufacturing method

본 발명의 산화방지제의 제조방법은 금속 전구체 및 붕소화합물을 용매에 용해시켜 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 교반(stirring) 또는 초음파 처리(sonicated)하여 균질화하는 단계; 및 상기 균질화된 혼합물을 건조하는 것을 특징으로 한다.The manufacturing method of the antioxidant of the present invention comprises the steps of preparing a mixture by dissolving a metal precursor and a boron compound in a solvent; homogenizing the mixture by stirring or sonicating; and drying the homogenized mixture.

상기 금속 전구체 및 붕소화합물을 용매에 용해시켜 혼합물을 제조하는 단계에서 상기 금속 전구체는 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함한다. 한편, 상기 용매는 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-옥틸-3 메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-데실-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-도데실-3-메틸-도세실이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드,1,3-디(N,N-디메틸아미노에틸)-2-메틸이미다졸륨 브로마이드,1-부틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드, 4-메틸-N-부틸-피리디늄 이미다졸륨 브로마이드, N-옥틸피리디늄이미다졸륨 브로마이드 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것으로 상기 금속 전구체와 붕소화합물이 쉽게 분산되고 균질화될 수 있도록 돕는 역할을 한다. 이러한 효과를 향상시키기 위해 상기 용매에 이소프로필 알코올 등을 첨가하여 점도를 조절할 수 있다. In the step of preparing a mixture by dissolving the metal precursor and the boron compound in a solvent, the metal precursor includes a metal selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof. On the other hand, the solvent is 1-butyl-3-methylimidazolium bromide, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide, 1-octyl-3 methyl imidazolium bromide, 1-decyl-3-methylimidazolium bromide, 1-dodecyl-3-methyl-docesylimidazolium bromide, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium bromide, 1,3 -di(N,N-dimethylaminoethyl)-2-methylimidazolium bromide, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium bromide, 4-methyl-N-butyl-pyridinium imidazolium bromide, N -Octylpyridinium imidazolium bromide or a combination thereof is selected from the group consisting of the metal precursor and the boron compound serves to help to be easily dispersed and homogenized. In order to improve this effect, the viscosity may be adjusted by adding isopropyl alcohol or the like to the solvent.

그 다음 상기 제조된 혼합물을 교반 또는 초음파 처리(sonicated)하여 금속 전구체를 붕소화합물로 도핑한 금속 붕소화합물을 얻는다. 상기 교반 또는 초음파 처리를 하는 이유 또한 혼합물을 좀 더 세심하게 균질화하여 금속 붕소화합물을 얻기 위함이다. 이 때 상기 교반 또는 초음파 처리는 30분 내지 1시간 동안 진행된다. Then, the prepared mixture is stirred or sonicated to obtain a metal boron compound in which a metal precursor is doped with a boron compound. The reason for the stirring or ultrasonic treatment is also to more carefully homogenize the mixture to obtain a metal boron compound. At this time, the stirring or ultrasonic treatment is performed for 30 minutes to 1 hour.

마지막으로, 금속 붕소화합물을 건조하는 단계에서는 600℃ 내지 1000℃의 온도에서 3 내지 24시간 동안 진행된다. 이와 같이 고온에서 연소시키는 과정은 모든 부산물이 연소로 인해 분해되어 금속 산화물을 만드는데 일반적으로 거치는 필터링 과정이 필요 없게 된다. Finally, in the step of drying the metal boron compound, it is carried out at a temperature of 600° C. to 1000° C. for 3 to 24 hours. In this high-temperature combustion process, all the by-products are decomposed due to combustion, thereby eliminating the need for a filtering process that is normally performed to form metal oxides.

전해질막electrolyte membrane

본 발명의 산화방지제는 연료전지용 전해질막에 함침되어 연료전지의 내산성 및 내구성을 향상시키는 데 사용된다. 또한, 연료전지용 전해질막으로 물리적 가교 역할을 하는 이온성 공중합체인 이오노머가 사용된다. 즉, 이오노머는 수소이온을 촉매층 내부로 전달하는 한편, 촉매층을 서로 붙여주는 접착제 역할을 수행한다. The antioxidant of the present invention is impregnated into an electrolyte membrane for a fuel cell and used to improve the acid resistance and durability of the fuel cell. In addition, as an electrolyte membrane for a fuel cell, an ionomer, which is an ionic copolymer that functions as a physical crosslinking, is used. That is, the ionomer transfers hydrogen ions to the inside of the catalyst layer and acts as an adhesive to attach the catalyst layers to each other.

상기 전해질막은 과불소 술폰산계 이오노머, 탄화수소계 이오노머 및 이들의 혼합물을 포함하는 것이 특징이다.The electrolyte membrane is characterized in that it includes a perfluorine sulfonic acid-based ionomer, a hydrocarbon-based ionomer, and a mixture thereof.

상기 전해질막은 상기 산화방지제를 50ppm 내지 250,000ppm 포함하는 것이 바람직하고, 이때 상기 산화방지제의 함량은 전해질막의 건조무게를 기준으로 한다. 즉, 상기 산화방지제는 전해질막에 포함된 이오노머의 무게를 기준으로 하여 50ppm 내지 250,000ppm 포함된다. 바람직하게 상기 산화방지제는 500ppm 내지 125,000ppm 포함된다. 상기 산화방지제의 함량이 50ppm 미만이면 산화방지제에 의한 전해질막 화학적 내구성 향상 효과가 미미할 수 있고, 250,000ppm 초과하면 과량의 첨가제로 인해 전해질막의 수소이온 전도성이 감소하고 취성(Brittleness)이 증가하여 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.The electrolyte membrane preferably contains 50 ppm to 250,000 ppm of the antioxidant, wherein the content of the antioxidant is based on the dry weight of the electrolyte membrane. That is, the antioxidant is included in an amount of 50 ppm to 250,000 ppm based on the weight of the ionomer included in the electrolyte membrane. Preferably, the antioxidant is included in the range of 500 ppm to 125,000 ppm. If the content of the antioxidant is less than 50 ppm, the effect of improving the chemical durability of the electrolyte membrane by the antioxidant may be insignificant. This lowering problem may occur.

막-전극 접합체 및 연료전지Membrane-electrode assembly and fuel cell

본 발명의 연료전지용 막-전극 접합체는 전해질막, 상기 전해질막의 양면에 구비된 한 쌍의 전극을 포함하고, 상기 전해질막이 산화방지제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 한편, 본 발명의 연료전지는 산화방지제를 적용한 막-전극 접합체를 포함하는 것이 특징이다.The membrane-electrode assembly for a fuel cell of the present invention includes an electrolyte membrane and a pair of electrodes provided on both surfaces of the electrolyte membrane, and the electrolyte membrane is characterized in that it includes an antioxidant. On the other hand, the fuel cell of the present invention is characterized in that it includes a membrane-electrode assembly to which an antioxidant is applied.

이하, 본 발명은 구체적인 실시예를 통해 더욱 상세히 설명된다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. However, these examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

세륨 붕소화합물(CeBCerium boron compound (CeB 66 ) 산화방지제) antioxidants 및 이를 포함하는 전해질막and an electrolyte membrane comprising the same

알루미나 도가니(alumina crucible)에 3g의 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드에 2ml의 이소프로필알코올을 첨가하여 점도가 조절된 용매에, 염화세륨(III)(CeCl3) 및 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 투입하여 세륨:붕소의 몰비가 1:12가 되도록 용해시켰다 그 후,균질한 용액이 되도록 30분 동안 초음파 처리하여 균질화한 다음 균질화된 혼합물을 800℃에서 4시간 동안 가열하여 산화방지제인 세륨 붕소화합물 입자를 얻었다. In a solvent whose viscosity was adjusted by adding 2 ml of isopropyl alcohol to 3 g of 1-butyl-3-methylimidazolium bromide in an alumina crucible, cerium (III) chloride (CeCl 3 ) and sodium borohydride ( NaBH 4 ) was added and dissolved so that the molar ratio of cerium: boron was 1:12. Then, it was homogenized by ultrasonication for 30 minutes to obtain a homogeneous solution, and then the homogenized mixture was heated at 800° C. for 4 hours to obtain an antioxidant. Phosphorus cerium boron compound particles were obtained.

상기 산화방지제가 함침된 전해질막은 용액 주조 기술을 사용하여 합성되었는바, 전해질 용액으로 과불소 술폰산계 이오노머 분산액(D521)인 나피온(Nafion) 용액을 사용하였다. 나피온(Nafion) 용액을 취하고 여기에 원하는 부피의 N,N-다이메틸메탄아마이드(N,N-dimethylmethanamide)(DMF)를 첨가하였다. 그 후 상기 용액의 1wt%의 CeB6 나노입자를 분산시키고 초음파 처리하여 2시간 동안 세심하게 혼합한 후 8 시간 동안 교반하여 슬러리를 생성하였다. 그 다음 30㎛ 두께의 닥터 블레이드를 사용하여 상기 슬러리를 캐스팅하고 가열하여 건조시켰다. The electrolyte membrane impregnated with the antioxidant was synthesized using a solution casting technique. As the electrolyte solution, a Nafion solution, which is a perfluorinated sulfonic acid-based ionomer dispersion (D521), was used. Nafion (Nafion) solution was taken and the desired volume of N,N-dimethylmethanamide (N,N-dimethylmethanamide) (DMF) was added thereto. Then, 1wt% of CeB 6 nanoparticles of the solution were dispersed and After sonicating and carefully mixing for 2 hours, the mixture was stirred for 8 hours to form a slurry. The slurry was then cast using a 30 μm thick doctor blade and dried by heating.

망간 붕소화합물(MnBManganese boron compound (MnB 22 ) 산화방지제 및 이를 포함하는 전해질막) antioxidant and electrolyte membrane containing the same

알루미나 도가니(alumina crucible)에 3g의 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드에 2ml의 이소프로필알코올을 첨가하여 점도가 조절된 용매에, 염화망간(II)(MnCl2) 및 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 투입하여 망간:붕소의 몰비가 1:8가 되도록 용해시켰다 그 후, 균질한 용액이 되도록 30분 동안 초음파 처리하여 균질화한 다음 균질화된 혼합물을 700℃에서 4시간 동안 가열하여 산화방지제인 망간 붕소화합물 입자를 얻었다. In a solvent whose viscosity was adjusted by adding 2 ml of isopropyl alcohol to 3 g of 1-butyl-3-methylimidazolium bromide in an alumina crucible, manganese(II) chloride (MnCl 2 ) and sodium borohydride ( NaBH 4 ) was added and dissolved so that the molar ratio of manganese: boron was 1:8. Then, it was homogenized by ultrasonication for 30 minutes to obtain a homogeneous solution, and then the homogenized mixture was heated at 700° C. for 4 hours to obtain antioxidants. Phosphorus manganese boron compound particles were obtained.

상기 산화방지제가 함침된 전해질막은 용액 주조 기술을 사용하여 합성되었는바, 전해질 용액으로 과불소 술폰산계 이오노머 분산액(D521)인 나피온(Nafion) 용액을 사용하였다. 나피온(Nafion) 용액을 취하고 여기에 원하는 부피의 N,N-다이메틸메탄아마이드(N,N-dimethylmethanamide)(DMF)를 첨가하였다. 그 후 상기 용액의 1wt%의 CeB6 나노입자를 분산시키고 초음파 처리하여 2시간 동안 세심하게 혼합한 후 8 시간 동안 교반하여 슬러리를 생성하였다. 그 다음 30㎛ 두께의 닥터 블레이드를 사용하여 상기 슬러리를 캐스팅하고 가열하여 건조시켰다. The electrolyte membrane impregnated with the antioxidant was synthesized using a solution casting technique. As the electrolyte solution, a Nafion solution, which is a perfluorinated sulfonic acid-based ionomer dispersion (D521), was used. Nafion (Nafion) solution was taken and the desired volume of N,N-dimethylmethanamide (N,N-dimethylmethanamide) (DMF) was added thereto. Then, 1wt% of CeB 6 nanoparticles of the solution were dispersed and After sonicating and carefully mixing for 2 hours, the mixture was stirred for 8 hours to form a slurry. The slurry was then cast using a 30 μm thick doctor blade and dried by heating.

몰리브덴 붕소화합물(MoBMolybdenum boron compound (MoB 44 ) 산화방지제 및 이를 포함하는 전해질막) antioxidant and electrolyte membrane containing the same

알루미나 도가니(alumina crucible)에 3g의 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드에 2ml의 이소프로필알코올을 첨가하여 점도가 조절된 용매에, 염화몰리브덴(V)(MoCl5) 및 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 투입하여 몰리브덴:붕소의 몰비가 1:12가 되도록 용해시켰다 그 후, 균질한 용액이 되도록 30분 동안 초음파 처리하여 균질화한 다음 균질화된 혼합물을 800℃에서 4시간 동안 가열하여 산화방지제인 몰리브덴 붕소화합물 입자를 얻었다. In a solvent whose viscosity was adjusted by adding 2 ml of isopropyl alcohol to 3 g of 1-butyl-3-methylimidazolium bromide in an alumina crucible, molybdenum chloride (V) (MoCl 5 ) and sodium borohydride ( NaBH 4 ) was added and dissolved so that the molybdenum: boron molar ratio was 1:12. After that, it was homogenized by ultrasonication for 30 minutes to obtain a homogeneous solution, and then the homogenized mixture was heated at 800° C. for 4 hours to obtain an antioxidant. Phosphorus molybdenum boron compound particles were obtained.

상기 산화방지제가 함침된 전해질막은 용액 주조 기술을 사용하여 합성되었는바, 전해질 용액으로 과불소 술폰산계 이오노머 분산액(D521)인 나피온(Nafion) 용액을 사용하였다. 나피온(Nafion) 용액을 취하고 여기에 원하는 부피의 N,N-다이메틸메탄아마이드(N,N-dimethylmethanamide)(DMF)를 첨가하였다. 그 후 상기 용액의 1wt%의 CeB6 나노입자를 분산시키고 초음파 처리하여 2시간 동안 세심하게 혼합한 후 8 시간 동안 교반하여 슬러리를 생성하였다. 그 다음 30㎛ 두께의 닥터 블레이드를 사용하여 상기 슬러리를 캐스팅하고 가열하여 건조시켰다. The electrolyte membrane impregnated with the antioxidant was synthesized using a solution casting technique. As the electrolyte solution, a Nafion solution, which is a perfluorinated sulfonic acid-based ionomer dispersion (D521), was used. Nafion (Nafion) solution was taken and the desired volume of N,N-dimethylmethanamide (N,N-dimethylmethanamide) (DMF) was added thereto. Then, 1wt% of CeB 6 nanoparticles of the solution were dispersed and After sonicating and carefully mixing for 2 hours, the mixture was stirred for 8 hours to form a slurry. Then, the slurry was cast using a 30 μm thick doctor blade and dried by heating.

망간-세륨 붕소화합물(MnManganese-cerium boron compound (Mn iIt's CeCe 1-i1-i Bx) 산화방지제 및 이를 포함하는 전해질막Bx) antioxidant and electrolyte membrane comprising same

알루미나 도가니(alumina crucible)에 3g의 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드에 2ml의 이소프로필알코올을 첨가하여 점도가 조절된 용매에, 염화세륨(III)(CeCl3), 염화망간(II)(MnCl2) 및 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 투입하여 세륨:망간:붕소의 몰비가 0.5:0.5:12가 되도록 용해시켰다 그 후, 균질한 용액이 되도록 30분 동안 초음파 처리하여 균질화한 다음 균질화된 혼합물을 800℃에서 4시간 동안 가열하여 산화방지제인 망간-세륨 붕소화합물 입자를 얻었다. In a solvent whose viscosity was adjusted by adding 2 ml of isopropyl alcohol to 3 g of 1-butyl-3-methylimidazolium bromide in an alumina crucible, cerium (III) chloride (CeCl 3 ), manganese (II) chloride ) (MnCl 2 ) and sodium borohydride (NaBH 4 ) were added and dissolved so that a molar ratio of cerium:manganese:boron was 0.5:0.5:12. After that, it was homogenized by ultrasonication for 30 minutes to obtain a homogeneous solution. The homogenized mixture was heated at 800° C. for 4 hours to obtain antioxidant manganese-cerium boron compound particles.

상기 산화방지제가 함침된 전해질막은 용액 주조 기술을 사용하여 합성되었는바, 전해질 용액으로 과불소 술폰산계 이오노머 분산액(D521)인 나피온(Nafion) 용액을 사용하였다. 나피온(Nafion) 용액을 취하고 여기에 원하는 부피의 N,N-다이메틸메탄아마이드(N,N-dimethylmethanamide)(DMF)를 첨가하였다. 그 후 상기 용액의 1wt%의 CeB6 나노입자를 분산시키고 초음파 처리하여 2시간 동안 세심하게 혼합한 후 8 시간 동안 교반하여 슬러리를 생성하였다. 그 다음 30㎛ 두께의 닥터 블레이드를 사용하여 상기 슬러리를 캐스팅하고 가열하여 건조시켰다. The electrolyte membrane impregnated with the antioxidant was synthesized using a solution casting technique. As the electrolyte solution, a Nafion solution, which is a perfluorinated sulfonic acid-based ionomer dispersion (D521), was used. Nafion (Nafion) solution was taken and the desired volume of N,N-dimethylmethanamide (N,N-dimethylmethanamide) (DMF) was added thereto. Then, 1wt% of CeB 6 nanoparticles of the solution were dispersed and After sonicating and carefully mixing for 2 hours, the mixture was stirred for 8 hours to form a slurry. Then, the slurry was cast using a 30 μm thick doctor blade and dried by heating.

몰리브덴-세륨 붕소화합물(MoMolybdenum-cerium boron compound (Mo iIt's CeCe 1-i1-i Bx) 산화방지제 및 이를 포함하는 전해질막Bx) antioxidant and electrolyte membrane comprising same

알루미나 도가니(alumina crucible)에 3g의 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드에 2ml의 이소프로필알코올을 첨가하여 점도가 조절된 용매에, 염화세륨(III)(CeCl3), 염화몰리브덴(V)(MoCl5) 및 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 투입하여 세륨:몰리브덴:붕소의 몰비가 0.5:0.5:12가 되도록 용해시켰다 그 후, 균질한 용액이 되도록 30분 동안 초음파 처리하여 균질화한 다음 균질화된 혼합물을 800℃에서 4시간 동안 가열하여 산화방지제인 몰리브덴-세륨 붕소화합물 입자를 얻었다. In a solvent whose viscosity is adjusted by adding 2 ml of isopropyl alcohol to 3 g of 1-butyl-3-methylimidazolium bromide in an alumina crucible, cerium (III) chloride (CeCl 3 ), molybdenum chloride (V ) (MoCl 5 ) and sodium borohydride (NaBH 4 ) were added and dissolved so that the molar ratio of cerium: molybdenum: boron was 0.5: 0.5: 12. After that, it was homogenized by ultrasonication for 30 minutes to obtain a homogeneous solution. The homogenized mixture was heated at 800° C. for 4 hours to obtain the antioxidant molybdenum-cerium boron compound particles.

상기 산화방지제가 함침된 전해질막은 용액 주조 기술을 사용하여 합성되었는바, 전해질 용액으로 과불소 술폰산계 이오노머 분산액(D521)인 나피온(Nafion) 용액을 사용하였다. 나피온(Nafion) 용액을 취하고 여기에 원하는 부피의 N,N-다이메틸메탄아마이드(N,N-dimethylmethanamide)(DMF)를 첨가하였다. 그 후 상기 용액의 1wt%의 CeB6 나노입자를 분산시키고 초음파 처리하여 2시간 동안 세심하게 혼합한 후 8 시간 동안 교반하여 슬러리를 생성하였다. 그 다음 30㎛ 두께의 닥터 블레이드를 사용하여 상기 슬러리를 캐스팅하고 가열하여 건조시켰다.The electrolyte membrane impregnated with the antioxidant was synthesized using a solution casting technique. As the electrolyte solution, a Nafion solution, which is a perfluorinated sulfonic acid-based ionomer dispersion (D521), was used. Nafion (Nafion) solution was taken and the desired volume of N,N-dimethylmethanamide (N,N-dimethylmethanamide) (DMF) was added thereto. Then, 1wt% of CeB 6 nanoparticles of the solution were dispersed and After sonicating and carefully mixing for 2 hours, the mixture was stirred for 8 hours to form a slurry. The slurry was then cast using a 30 μm thick doctor blade and dried by heating.

비교예1Comparative Example 1

별도의 산화방지제를 포함하지 않는 메틸 바이올렛 시험 용액 그 자체를 사용하였다.The methyl violet test solution itself, which does not contain a separate antioxidant, was used.

비교예2Comparative Example 2

산화방지제로서 세리아(Ceria, CeO2)를 포함하는 메틸 바이올렛 시험 용액을 사용하였다. A methyl violet test solution containing ceria (CeO 2 ) as an antioxidant was used.

비교예3Comparative Example 3

비교예1에 상기 실시예1과 동일한 술폰산계 이오노머 분산액(Nafion 용액)을 첨가하여 혼합한 후 캐스팅 및 건조하여 전해질막을 제조하였다. In Comparative Example 1, the same sulfonic acid-based ionomer dispersion (Nafion solution) as in Example 1 was added and mixed, followed by casting and drying to prepare an electrolyte membrane.

비교예4Comparative Example 4

산화세륨 입자는 질산세륨염과 수산화암모늄을 침전제로 사용하여 공침법으로 제조하였다. 세륨 질산 육수염(Ce(NO3)3·6H2O)을 50ml의 증류수(DI)에 첨가하여 용액의 총 농도를 0.1몰로 만든 후, 30분 동안 교반하여 세륨 염을 탈이온수에 완전히 용해시킨 다음, 수산화암모늄(NH4OH) 용액을 이용하여 수소이온농도가 pH9가 되도록 조정한 후, 60℃에서 추가적으로 2시간 동안 교반하였다. 상기 교반을 통해 용매를 휘발시켜 본 발명의 비교예2인 세륨 산화물 침전물을 얻었다. 상기 침전물을 에탄올로 3회 세척한 후 필터링한 다음 얻어진 분말을 80℃의 오븐에서 약 24시간 동안 건조하여 세륨 산화물 입자를 얻었다. The cerium oxide particles were prepared by co-precipitation using cerium nitrate and ammonium hydroxide as precipitating agents. Cerium nitrate brine (Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O) was added to 50 ml of distilled water (DI) to make the total concentration of the solution 0.1 mol, and then stirred for 30 minutes to completely dissolve the cerium salt in deionized water. Next, after adjusting the hydrogen ion concentration to pH9 using an ammonium hydroxide (NH 4 OH) solution, the mixture was stirred at 60° C. for additional 2 hours. The solvent was volatilized through the stirring to obtain a cerium oxide precipitate, which is Comparative Example 2 of the present invention. The precipitate was washed with ethanol three times, filtered, and then the obtained powder was dried in an oven at 80° C. for about 24 hours to obtain cerium oxide particles.

상기 세륨 산화물이 함침된 전해질막은 상기 실시예1 내지 실시예5와 동일한 방법으로 제조하였다. The electrolyte membrane impregnated with the cerium oxide was prepared in the same manner as in Examples 1 to 5.

물성 측정 및 물성 평가Physical property measurement and property evaluation

산화방지성 평가 - 메틸 바이올렛(Methyl Violet) 시험Antioxidant Assessment - Methyl Violet Test

메틸 바이올렛 기법은 메틸 바이올렛을 철 황산염 수화물, 과산화수소, 탈이온수 및 산화방지제 등과 함께 혼합하여 메틸 바이올렛 염료의 색상 변화를 관찰하는 육안 검사로 물질의 라디칼 소거성을 평가하는 빠르고 효과적인 방법이다.The methyl violet technique is a fast and effective method to evaluate the radical scavenging properties of a material by visual inspection of color change of methyl violet dye by mixing methyl violet with iron sulfate hydrate, hydrogen peroxide, deionized water and antioxidants.

산화방지제의 산화방지성이 높을수록 메틸 바이올렛의 원래 색인 보라색을 잘 유지하고, 산화방지성이 낮을수록 보라색이 점차 옅어지다가 결국 무색으로 변하게 된다. The higher the antioxidant property, the better the purple color of methyl violet is maintained.

본 발명에서는 상기 실시예1-5 및 비교예1-2에 따른 산화방지제의 산화방지성을 평가하기 위해 1.2 x 10-5 M MV(메틸 바이올렛), 0.15 mM 철(II) 황산염 7수화물(FeSO4 ·7H2O)의 Fenton시약, 1.0 M H2O2, 0.1 M Tris-HCl 완충액(pH 4.7), 및 적절한 CeO2 또는 금속 붕소화합물을 10mL의 최종 부피로 채우고 실온에서 5분 이상 방치한 후 색의 변화를 관찰하였다. 그 결과는 도 1과 같다. In the present invention, in order to evaluate the antioxidant properties of the antioxidants according to Example 1-5 and Comparative Example 1-2, 1.2 x 10-5 M MV (methyl violet), 0.15 mM iron (II) sulfate heptahydrate (FeSO 4 7H 2 O) of Fenton's reagent, 1.0 MH 2 O 2 , 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 4.7), and appropriate CeO 2 or metal boron compound to a final volume of 10 mL, and left at room temperature for at least 5 minutes The color change was observed. The result is shown in FIG. 1 .

도 1에 도시된 바와 같이, 도 1의 S1(비교예1)은 별도의 산화방지제를 포함하지 않고 Fenton 시약만이 첨가된 메틸 바이올렛 시험 용액으로 거의 무색이 되었고, 도 1의 S2(비교예2)인 세리아(Ceria, CeO2)를 함유한 메틸 바이올렛 시험용액은 보라색의 진하기가 옅어진 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 1, S1 (Comparative Example 1) of FIG. 1 was almost colorless with the methyl violet test solution to which only Fenton reagent was added without a separate antioxidant, and S2 in FIG. 1 (Comparative Example 2) ), it can be seen that the methyl violet test solution containing ceria (CeO 2 ) has a pale purple color.

반면, 도 1의 S3는 세륨 붕소화합물(실시예1), S4은 망간 붕소화합물(실시예2), S5는 몰리브덴 붕소화합물(실시예3), S6는 망간-세륨 붕소화합물(실시예4), S7은 몰리브덴-세륨 붕소화합물(실시예5)을 포함하는 메틸 바이올렛 시험 결과로, 실시예 1-5의 금속 붕소화합물 산화방지제를 함유한 메틸 바이올렛 시험용액은 보라색의 유지 특성이 향상되었음을 육안으로 알 수 있다. On the other hand, in FIG. 1, S3 is a cerium boron compound (Example 1), S4 is a manganese boron compound (Example 2), S5 is a molybdenum boron compound (Example 3), and S6 is a manganese-cerium boron compound (Example 4) , S7 is the methyl violet test result containing the molybdenum-cerium boron compound (Example 5), and the methyl violet test solution containing the metal boron compound antioxidant of Examples 1-5 showed that the purple retention properties were improved with the naked eye. Able to know.

이에 따를 때, 본 발명의 실시예1-5에 따른 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 세륨(Ce)계 붕소화합물의 경우 산화방지성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다. Accordingly, it can be confirmed that the antioxidant properties of the molybdenum (Mo), manganese (Mn), and cerium (Ce)-based boron compounds according to Examples 1-5 of the present invention can be greatly improved.

장기 내구성 평가 - 불소 이온 방출 속도 분석(FER)Long-Term Durability Assessment - Fluoride Ion Release Rate Analysis (FER)

실시예 1 내지 실시예 5의 전해질막에 대한 화학적 내구성을 검증하기 위해 Fenton 용액에 반응시켜 불소이온 방출속도(FER: Fluorine Emission Rate)를 측정하여 비교예 3 및 비교예 4과 비교함으로써 과불소계 이오노머에 첨가된 산화방지제의 산화방지성 발현 특성을 비교·검증하였다. In order to verify the chemical durability of the electrolyte membranes of Examples 1 to 5, the perfluorine-based ionomer was reacted with a Fenton solution to measure a fluorine emission rate (FER) and compared with Comparative Examples 3 and 4 The antioxidant expression properties of the antioxidants added to it were compared and verified.

상기와 같이 준비된 전해질막을 일정 크기로 절단하여 화학적 내구성을 평가하기 위해 탈이온수와 과산화수소를 1:0.43의 중량비로 혼합하여 준비하고, 철 황산염 7수화물 10ppm을 첨가하여 Fenton 용액을 상기 실시예 및 비교예의 개수에 맞춰서 준비하였다.In order to evaluate the chemical durability by cutting the electrolyte membrane prepared as described above, deionized water and hydrogen peroxide were prepared by mixing in a weight ratio of 1:0.43, and 10 ppm of iron sulfate heptahydrate was added to prepare the Fenton solution of the Examples and Comparative Examples. Prepared according to the number.

Fenton 용액에 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 3 내지 비교예 4의 전해질막을 담가 80℃에서 반응시키고 10일 동안 실험하였다. Fenton 용액과 전해질막의 반응에 따라 전해질막은 Fenton 용액에 포함된 라디칼에 의해 분해되어 불소 이온(F-)을 방출하게 되는데 일정 시간이 지난 후 이 Fenton 용액에 포함된 불소이온 농도를 측정함으로써 전해질막의 화학적 내구성 및 안정성을 비교·검증하였다. The electrolyte membranes of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 3 to 4 were immersed in Fenton solution, reacted at 80° C., and the experiment was conducted for 10 days. According to the reaction between the fenton solution and the electrolyte membrane, the electrolyte membrane is decomposed by radicals contained in the fenton solution to release fluoride ions (F - ). Durability and stability were compared and verified.

상기 실험에 대한 결과를 도 2에 나타내었다. 10일의 반응 시간 결과에 기초하여, 불소 이온 방출 농도는 다음 경향을 따른다: The results for the above experiment are shown in FIG. 2 . Based on the 10-day reaction time results, the fluoride ion release concentration follows the following trend:

Nafion(비교예3) > CeO2(비교예4) > CeB6(실시예1) > MnB2(실시예2) > MoB4(실시예3) > MniCe1-iBx(실시예4) > MoiCe1-iBx(실시예5).Nafion (Comparative Example 3) > CeO 2 (Comparative Example 4) > CeB 6 (Example 1) > MnB 2 (Example 2) > MoB 4 (Example 3) > Mn i Ce 1-i Bx (Example 4) > Mo i Ce 1-i Bx (Example 5).

도 2를 참고하면, 실시예1의 경우 비교예3의 약 3.7% 정도, 비교예4의 약 16% 정도 수준의 값을 나타내었으며, 실시예2의 경우 비교예 3의 약 2.4% 정도, 비교예 4의 약 10% 정도 수준의 값을 나타내었으며, 실시예3의 경우 비교예3의 약 3% 정도, 비교예 4의 약 13%, 실시예 4의 경우 비교예3의 약 2% 정도, 비교예 4의 약 13% 정도, 실시예 5의 경우 비교예3의 약 2.3% 정도, 비교예4의 약 10% 수준의 값을 나타내었다. 이를 통해 신규 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소를 붕소화합물로 도핑한 금속 붕소화합물 산화방지제가 첨가된 전해질막이 우수한 화학적 내구성 및 안정성을 발현하고 있음을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 2 , in the case of Example 1, values of about 3.7% of Comparative Example 3 and about 16% of Comparative Example 4 were shown, and in the case of Example 2, the values of Comparative Example 3 It exhibited a value of about 2.4% and about 10% of Comparative Example 4, and in the case of Example 3, about 3% of Comparative Example 3, about 13% of Comparative Example 4, and Comparative Example 3 in Example 4 of about 2%, about 13% of Comparative Example 4, about 2.3% of Comparative Example 3, and about 10% of Comparative Example 4 in Example 5. Through this, it was confirmed that the electrolyte membrane to which the metal boron compound antioxidant added with a boron compound doped with a metal element selected from the group consisting of novel transition metal elements, lanthanide elements, and combinations thereof exhibits excellent chemical durability and stability. .

이온 전도도 평가Ionic Conductivity Assessment

도 3 은 비교예3의 순수 Nafion 막과 비교예4의 세리아(Ceria, CeO2)가 함침된 전해질막인 Nafion 막 그리고 실시예 1-3인 30μm 두께의 세륨 붕소화합물, 망간 붕소화합물 및 몰리브덴 붕소화합물이 함침된 Nafion막의 양성자 전도도를 나타낸다. 상기 전도도 데이터는 100% 상대 습도 조건에서 80°C에서 수행되었다. 도 3을 참고하면, 순수 Nafion막인 비교예3 및 세륨 산화물계 산화방지제가 함침된 비교예 4과 비교하였을 때, 세륨 붕소화합물, 망간 붕소화합물 및 몰리브덴 붕소화합물 산화방지제가 함침된 실시예1-3의 이온 전도도의 감소의 정도가 낮게 나타나 금속 붕소화합물계 산화방지제가 전해질막의 이온 전도도가 유지될 수 있도록 하여 전체적인 성능 유지에 대한 특성이 확보되었음을 확인할 수 있었다.3 shows the pure Nafion membrane of Comparative Example 3 and the Nafion membrane, which is an electrolyte membrane impregnated with ceria (CeO 2 ) of Comparative Example 4, and Examples 1-3 of 30 μm thick cerium boron compound, manganese boron compound, and molybdenum boron The proton conductivity of the Nafion membrane impregnated with the compound is shown. The conductivity data were performed at 80 °C under 100% relative humidity conditions. Referring to FIG. 3, compared to Comparative Example 3, which is a pure Nafion film, and Comparative Example 4, impregnated with a cerium oxide-based antioxidant, Example 1-3 impregnated with a cerium boron compound, a manganese boron compound, and a molybdenum boron compound antioxidant The degree of decrease of the ionic conductivity of the metal boron compound was low, so that the ionic conductivity of the electrolyte membrane could be maintained, and it was confirmed that the characteristics for maintaining the overall performance were secured.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 붕소화합물은 높은 항산화 활성을 가질 수 있고, 상기 금속 붕소화합물계 산화방지제를 포함하는 전해질막은 우수한 장기 내구성 및 안정적인 이온 전도도를 갖는다.Therefore, the metal boron compound according to an embodiment of the present invention may have high antioxidant activity, and the electrolyte membrane including the metal boron compound-based antioxidant has excellent long-term durability and stable ionic conductivity.

상술한 바와 같이, 본 발명은 항산화 활성이 우수하고 장기간 안정성이 우수한 신규한 산화방지제를 제공함으로써, 상기 산화방지제가 도입된 막-전극 접합체 의 내구성이 크게 향상될 수 있고 이에 따라 이러한 막-전극 접합체를 포함하는 연료전지의 수명이 개선될 수 있다. As described above, the present invention provides a novel antioxidant having excellent antioxidant activity and long-term stability, so that the durability of the membrane-electrode assembly to which the antioxidant is introduced can be greatly improved, and accordingly, such a membrane-electrode assembly Lifespan of a fuel cell comprising

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those of ordinary skill in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.

Claims (16)

전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소를 갖는 금속 전구체를 붕소화합물로 도핑한 금속 붕소화합물로, 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제:
[화학식 1]
MxCe1-xBi
[화학식 2]
MxBi
상기 화학식 1 및 2에서, M은 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소이고, 0<x≤0.5이고, i는 1 내지 8임.
A metal boron compound doped with a boron compound with a metal precursor having a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof, and is represented by the following Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 Antioxidant for fuel cells :
[Formula 1]
M x Ce 1-x B i
[Formula 2]
M x B i
In Formulas 1 and 2, M is a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof, 0<x≤0.5, and i is 1 to 8.
제1항에 있어서, 상기 금속 전구체는 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소를 포함하고, 상기 전이금속 원소는 망간(Mn), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 나이오븀(Nb), 하프늄(Hf) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제. According to claim 1, wherein the metal precursor comprises a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof, wherein the transition metal element is manganese (Mn), cobalt (Co), molybdenum (Mo) ), iron (Fe), yttrium (Y), zirconium (Zr), tungsten (W), chromium (Cr), niobium (Nb), at least one element selected from the group consisting of hafnium (Hf) and combinations thereof An antioxidant for fuel cells, comprising: 제1항에 있어서, 상기 란탄족 원소는 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), Pm(프로메튬), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제.According to claim 1, wherein the lanthanide element is cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), Pm (promethium), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb) Antioxidant for fuel cell, characterized in that it contains at least one element selected from the group consisting of , dysprosium (Dy), and combinations thereof. 제1항에 있어서, 상기 붕소화합물은 수소화붕소리튬(LiBH4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 수소화붕소칼륨(KBH4), 수소화붕소베릴륨(Be(BH4)2), 수소화붕소마그네슘(Mg(BH4)2), 수소화 붕소알루미늄(Al(BH4)3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 붕소화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제.According to claim 1, wherein the boron compound is lithium borohydride (LiBH 4 ), sodium borohydride (NaBH 4 ), potassium borohydride (KBH 4 ), beryllium borohydride (Be(BH 4 ) 2 ), magnesium borohydride ( Mg(BH 4 ) 2 ), aluminum borohydride (Al(BH 4 ) 3 ), and at least one boron compound selected from the group consisting of combinations thereof Antioxidant for fuel cells. 금속 전구체 및 붕소화합물을 용매에 용해시켜 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물을 교반(stirring) 또는 초음파 처리(sonicated)하여 균질화하는 단계; 및
상기 균질화된 혼합물을 건조하는 단계;
를 포함하고,
상기 혼합물이 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제의 제조 방법:
[화학식 1]
MxCe1-xBi
[화학식 2]
MxBi
상기 화학식 1 및 2에서, M은 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소이고, 0<x≤0.5이고, i는 1 내지 8임.
preparing a mixture by dissolving a metal precursor and a boron compound in a solvent;
homogenizing the mixture by stirring or sonicating; and
drying the homogenized mixture;
including,
A method for producing an antioxidant for a fuel cell, characterized in that the mixture is represented by the following Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2:
[Formula 1]
M x Ce 1-x B i
[Formula 2]
M x B i
In Formulas 1 and 2, M is a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof, 0<x≤0.5, and i is 1 to 8.
제5항에 있어서, 상기 금속 전구체는 전이금속 원소, 란탄족 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 원소를 포함하고, 상기 전이금속 원소는 망간(Mn), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 나이오븀(Nb), 하프늄(Hf) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제의 제조 방법. According to claim 5, wherein the metal precursor comprises a metal element selected from the group consisting of a transition metal element, a lanthanide element, and a combination thereof, wherein the transition metal element is manganese (Mn), cobalt (Co), molybdenum (Mo) ), yttrium (Y), zirconium (Zr), tungsten (W), chromium (Cr), niobium (Nb), hafnium (Hf), characterized in that it contains at least one element selected from the group consisting of A method for manufacturing an antioxidant for fuel cells comprising: 제5항에 있어서, 상기 란탄족 원소는 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), Pm(프로메튬), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제의 제조 방법.According to claim 5, wherein the lanthanide element is cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), Pm (promethium), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb) , Dysprosium (Dy), and a method for producing an antioxidant for a fuel cell comprising at least one element selected from the group consisting of combinations thereof. 제5항에 있어서, 상기 붕소화합물은 수소화붕소리튬(LiBH4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 수소화붕소칼륨(KBH4), 수소화붕소베릴륨(Be(BH4)2), 수소화붕소마그네슘(Mg(BH4)2), 수소화 붕소알루미늄(Al(BH4)3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 붕소화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제의 제조 방법.According to claim 5, wherein the boron compound is lithium borohydride (LiBH 4 ), sodium borohydride (NaBH 4 ), potassium borohydride (KBH 4 ), beryllium borohydride (Be(BH 4 ) 2 ), magnesium borohydride ( Mg(BH 4 ) 2 ), aluminum borohydride (Al(BH 4 ) 3 ), and a method of manufacturing an antioxidant for fuel cell, characterized in that it contains at least one boron compound selected from the group consisting of combinations thereof. 제5항에 있어서, 상기 용매는 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-옥틸-3 메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-데실-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-도데실-3-메틸-도세실이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드,1,3-디(N,N-디메틸아미노에틸)-2-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드, 4-메틸-N-부틸-피리디늄 이미다졸륨 브로마이드, N-옥틸피리디늄이미다졸륨 브로마이드 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 산화방지제의 제조 방법.6. The method of claim 5, wherein the solvent is 1-butyl-3-methylimidazolium bromide, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide, 1- Octyl-3 methylimidazolium bromide, 1-decyl-3-methylimidazolium bromide, 1-dodecyl-3-methyl-docesylimidazolium bromide, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium bromide ,1,3-di(N,N-dimethylaminoethyl)-2-methylimidazolium bromide, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium bromide, 4-methyl-N-butyl-pyridinium imida A method for producing an antioxidant for a fuel cell, characterized in that it is selected from the group consisting of zolium bromide, N-octylpyridinium imidazolium bromide, or a combination thereof. 제5항에 있어서, 상기 균질화하는 단계가 30분 내지 1시간 동안 진행되는 것인 연료전지용 산화방지제의 제조 방법. The method according to claim 5, wherein the homogenizing is performed for 30 minutes to 1 hour. 제5항에 있어서, 상기 건조하는 단계는 600℃ 내지 1000℃에서 3 내지 24 시간 동안 진행되는 것인 연료전지용 산화방지제의 제조 방법.The method of claim 5 , wherein the drying is performed at 600° C. to 1000° C. for 3 to 24 hours. 이오노머 및 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 산화방지제로 제조된 연료전지용 전해질막. An electrolyte membrane for a fuel cell made of an ionomer and the antioxidant according to any one of claims 1 to 4. 제12항에 있어서, 상기 이오노머는 과불소 술폰산계 이오노머, 탄화수소계 이오노머 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전해질막.The electrolyte membrane according to claim 12, wherein the ionomer is selected from the group consisting of perfluorinated sulfonic acid-based ionomers, hydrocarbon-based ionomers, and mixtures thereof. 제12항에 있어서, 상기 산화방지제가 50ppm 내지 250,000ppm로 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전해질막.The electrolyte membrane for a fuel cell according to claim 12, wherein the antioxidant is contained in an amount of 50 ppm to 250,000 ppm. 제12항에 따른 전해질막; 및
상기 전해질막의 양면에 구비된 한 쌍의 전극;
으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 접합체.
The electrolyte membrane according to claim 12; and
a pair of electrodes provided on both sides of the electrolyte membrane;
Membrane-electrode assembly for fuel cells, characterized in that consisting of.
제15항에 따른 막-전극 접합체를 포함하는 연료전지.A fuel cell comprising the membrane-electrode assembly according to claim 15.
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