KR20010014562A - 전극층을 연료 전지용 중합체 전해질 막 스트립에도포하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 막의 앞 뒷면을 전기촉매를 함유하는 잉크를 사용하여 전극층으로 목적하는 패턴으로 연속 인쇄시키고 인쇄된 전극층을 인쇄 작업 직후 승온에서 건조시키고, 상기 인쇄가 앞 뒷면 상의 서로에 대해 전극층 패턴을 정확한 위치에 유지시키면서 수행됨을 특징으로 하는, 전극층을 중합체 전해질 막 스트립에 목적하는 패턴으로 도포하는 방법에 관한 것이다.

Description

전극층을 연료 전지용 중합체 전해질 막 스트립에 도포하는 방법 {A process for applying electrode layers to a polymer electrolyte membrane strip for fuel cells}
본 발명은 중합체 전해질 막 스트립에 전극층을 목적하는 패턴으로 도포하는 방법에 관한 것이다.
연료 전지는 위치상으로 서로 분리된 연료 및 산화제를 두 전극에서 전기, 열 및 물로 전환시킨다. 수소 또는 수소가 풍부한 기체가 연료로서, 그리고 산소 또는 공기가 산화제로서 사용될 수 있다. 연료 전지에서의 에너지 전환 방법은 특히 고 효율을 특징으로 한다. 이러한 이유로, 전동기와 함께 사용하는 연료 전지는 통상의 연소 엔진에 대한 대체물로서 중요도가 증가하고 있다.
소위 중합체 전해질 막 연료 전지(PEMFC)는 조밀한 구조, 전력 밀도 및 고 효율 덕분에 전동 차량에서 에너지 전환기로서 사용하기 적합하다.
PEMFC의 중심 부재는 소위 막-전해질 조립체(MEA)이다. 이는 양면에 촉매적 활성층이 제공된 중합체 전해질 막으로 이루어진다. 제1 층은 수소의 산화를 위해 음극 형태를 취하고 제2 층은 산소의 환원을 위해 양극 형태를 취한다. 기체성 반응 매질(수소 및 공기)을 촉매 활성 층으로 가져옴과 동시에 전기적으로 접촉시키기 위해 소위 기체 확산기 또는 기체 확산 구조물을 음극 및 양극 층에 놓는다. 이들은 일반적으로 반응 기체를 전극으로 잘 접근시키고 전지 전류를 우수하게 방전시키는 카본 섬유지 또는 카본 부직포이다. 단일 PEMFC 또는 PEMFC 스택(stack)은 이러한 막-전극 조립체로부터 제작된다.
중합체 전해질 막은 양성자 전도 중합체 물질로 이루어진다. 이러한 물질은 또한, 하기에 간략하게 이오노머라고 칭한다. 바람직하게는 설폰산 그룹과 테트라플루오로-에틸렌-플루오로비닐 에테르의 공중합체가 사용된다. 이러한 물질은 예를 들면 상표명 나피온™(Nafion, E.I. du pont 제조)으로 시판된다. 그러나, 다른, 특히 설폰화 폴리에테르 케톤 또는 아릴 케톤 또는 폴리벤즈이미다졸과 같은 불소-비함유 이오노머 물질도 사용될 수 있다. 연료 전지에 사용하기 위해, 이 막은 일반적으로 두께가 10 내지 200㎛이다.
음극 및 양극은 각각의 반응(수소의 산화 또는 산소의 환원)을 촉매적으로 지지하는 소위 전기촉매를 함유한다. 주기율표의 백금족 금속은 바람직하게는 촉매 활성 성분으로서 사용된다. 대부분, 촉매 활성 백금족 금속이 미립자 형태로 전도 지지 물질의 표면에 도포된 소위 지지 촉매가 사용된다. 백금족 금속의 평균 결정 크기가 약 1 내지 10nm 사이이다. 미립자 크기의 카본 블랙은 지지 물질로서 적합하다고 밝혀졌다.
다수의 상이한 방법이 막-전극 조립체를 제조하는데 존재하나, 이중 소수만이 산업 목적으로, 즉 저렴한 비용으로 대규모로 연속 제조하는데 적합하다.
독일 특허 제195 09 749호에서는 전극 물질, 촉매 물질 및 고체 전해질 막의 복합체의 연속 제조 방법으로 전극 물질, 촉매 물질 및 고체 전해질 막을 포함하는 촉매력을 갖는 촉매층이 지지체 상에서 제조된다고 기술하였다. 이러한 촉매층을 지지체로부터 먼 마주보는 면위에서 가열하여 고체 전해질 물질을 연화시키고 가압하에 롤링에 의해 고체 전해질 막에 도포한다.
중합체 전해질 막은 이의 모든 면을 이러한 방법으로 피복시킨다. 하기에서 선택적 피복으로 칭하는 연료 전지 스택의 제조에서 필수적으로 필요한 2차원 패턴의 전극의 도포는 또한 큰 노력으로만 달성할 수 있다. 이러한 목적으로, 촉매 물질이 중합체 전해질 막에 결합하는 것을 방지하는 적절하게 성형된 분리기가 막위에 놓여진다. 이어서 분리기와 겹치는 지지체 영역은 지지체를 롤링에 의해 막에 도포한 후 칼을 사용하여 제거할 수 있다.
또한, 이러한 방법은 막에 핀홀 형성의 큰 위험과 관련이 있는데, 그 이유는 전극층용 물질이 분말 형태로 사용되기 때문이다. 더욱 거친 분말 입자가 촉매 물질에 존재하는 경우, 열적으로 연화된 막은 분말이 고압하에 롤링되는 경우 구멍이 생긴다.
WO 97/50142에는 중합체 막 스트립을 백금 염 용액의 욕에 침지시켜 중합체 전해질 막에 전극을 연속 피복하는 방법이 기술되어 있다. 이어서 부착염을 기류 또는 다른 욕에서 귀금속으로 환원시킨다. 다시 이 방법을 사용하여 이의 전체 면에 대해 중합체 전해질 막을 피복시킬 수 있다. 막은 강 산성 금속 염 용액과 환원 욕에 의해 손상될 수 있다.
중합체 전해질 막, 전극층 및 기체 확산층의 결합이 롤링 공정으로 연속적으로 수행되는 막-전극 조립체의 또 다른 제조 방법은 DE 195 48 421에 기술되어 있다. 중합체 막은 이 방법으로 이의 전체 면에 대해 전극 층으로 피복된다.
본 발명의 목적은 요구되는 패턴을 간단히 제조할 수 있고 높은 치수 안정성을 갖는, 목적하는 페턴으로 전극층을 중합체 전해질 막 스트립에 연속적이고 저렴하게 피복하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 피복법에 의한 막에 핀홀 형성의 위험은 거의 제거되어야 한다.
본 발명의 목적은 막의 앞 뒷면을 전기촉매를 함유하는 잉크를 사용하여 전극층으로 목적하는 패턴으로 연속 인쇄시키고 인쇄된 전극층을 인쇄 작업 직후 승온에서 건조시키고, 상기 인쇄가 앞 뒷면 상의 서로에 대해 전극층 패턴을 정확한 위치에 유지시키면서 수행되는, 전극층을 중합체 전해질 막 스트립에 목적하는 패턴으로 도포하는 방법에 의해 달성된다.
도 1은 양면이 전극층으로 피복된 중합체 전해질 막을 나타낸다.
도 2는 막-전극 조립체이다.
도 3은 앞 뒷면이 전극층으로 인쇄된 중합체막이다.
도 4는 스크린 인쇄 단계를 갖는 스트립 피복 라인의 배치도이다.
도 5는 통합 침지욕을 갖는 도 4로부터의 스트립 피복 라인이다.
본 발명에 따르는 방법의 사용시, 출발 물질은, 예를 들면 롤에 제공된 중합체 전해질 막 스트립이다. 당해 방법은 다양한 단계를 갖는 스트립 피복 라인으로 수행된다. 이 라인에는 적어도 풀림 장치, 인쇄 단계, 건조 단계 및 권취 장치 및 수개의 편향기 및, 필요한 경우, 가이드 롤이 장착된다.
스트립 속도는 비교적 광범위한 범위내에서 변화할 수 있고 이의 상한치는 선택된 인쇄 방법에 따라서 정해진다. 인쇄 단계를 거친 후, 여전히 새로운 전극층을 갖는 중합체 스트립은 건조 단계를 통과한다. 그러므로, 전극층은 인쇄 작업 후에 즉시 승온에서 건조된다. 연속 순환식 공기 건조기는, 예를 들면 건조 단계로서 사용될 수 있다. 적외선 건조기도 적합하다. 층을 건조시키기 위한 바람직한 온도는 60 내지 150℃ 사이이다. 건조 단계에서 중합체 막의 체류 시간은 전극층의 적합한 건조를 보장해야 한다. 체류 시간은 선택된 온도에 따라 좌우되고 건조 단계에서 적합한 편향율에 의해 지연될 수 있다.
인쇄 방법은 전기촉매를 함유하는 잉크로 수행된다. 이러한 잉크는 또한 이의 경점성으로 인해 종종 페이스트로서 간주된다. 고 비점 용매 이외에, 예를 들면 하나 이상의 전기촉매, 양성자 전도 이오노머, 및 습윤제, 취입제 등과 같은 임의의 보조제를 함유한다. 이러한 잉크을 제조하기 위해, 성분은 고 전단력을 사용하여 직접 혼합물로 가공처리된다. 이는 용매 중의 전기촉매의 우수한 분산을 보장한다. 본 발명에 따르는 방법에 적합한 잉크 및 페이스트는 DE 19611510 A1, P 19810485.5(미공개 독일 특허원) 및 P 19837669.3(미공개 독일 특허원)에 기술되어 있다.
예를 들면 스크린 인쇄, 오프셋, 그라비어 또는 패드 인쇄과 같은 각종 인쇄 방법이 막을 인쇄하는데 사용될 수 있다. 사용된 인쇄 방법 및 전극층의 목적하는 층 두께에 따라, 잉크의 경점성은 최적의 결과를 수득하기 위해 상응하게 조절되어야 한다. 필요한 조치는 당해 숙련인에게 공지되어 있다. 전극의 층 두께는 5 내지 100㎛, 바람직하게는 5 내지 15㎛ 사이의 범위이다. 하나의 인쇄 작업으로 필요한 층 두께를 달성하지 못하는 경우, 막은 1회 이상 인쇄될 수 있다.
사용된 인쇄 방법에 따라, 중합체 막의 양면은 동시에 또는 연속적으로 인쇄될 수 있다. 예를 들면 그라비어 인쇄 방법은 막을 전극층으로 연속 피복하기에 적합하지만 막의 양면은 스크린 인쇄 방법으로 연속 피복하는 것이 바람직하다.
앞 뒷면의 연속 피복은 막을 먼저 한면만 피복한다는 점에서 최소의 장치(하나의 인쇄 단계 및 하나의 건조 단계)를 사용하는 스트립 피복 라인으로 수행될 수 있다. 이어서 중합체 막의 롤은 권취 장치로부터 제거되고 제2 통과시 막의 뒷면을 인쇄하기 위해서 다른 방법으로 풀림 장치 주위로 삽입된다. 또는, 스트립 피복 라인은 단일 통과로 중합체 막의 양면을 피복하기 위해서 제2 인쇄 단계 및 제2 건조 단계를 첨가함으로써 연장될 수 있다.
이러한 경우, 전극층의 인쇄 패턴은 서로에 대해 앞 뒷면에 정확하게 위치하여야 한다. 정확한 위치의 기준은 연료 전지 스택의 연속 조립체의 요건에 좌우된다. 앞 뒷면 인쇄의 겹침 정확도에 대한 ± 0.25㎜의 허용 오차는 일반적으로 가능하다.
한편, 목적하는 정확한 위치를 유지하기 위해 취하게될 조치는 인쇄 산업 기술에 관련되어 있으므로 모든 인쇄 숙련가에게 공지되어 있다. 다른 한편으로, 앞 뒷면 인쇄 위치의 정확도는 추가의 초치에 의해 개선될 수 있다. 이러한 조치로는 막의 양성자를, 예를 들면, 칼륨, 나트륨, 암모늄 또는 테트라부틸암모늄 이온과 같은 양극으로 하전된 1가 이온으로 교환시킴으로써 수득할 수 있는 열적으로 안정한 형태의 중합체 전극막의 사용을 포함한다. 증가된 열 안정성은 필요한 건조 방법으로부터 막 구조에 대한 손상 위험을 감소시키므로 우수한 양성자 전도성이 유지됨을 보장한다.
중합체 막이 산성 형태로 존재하는 경우, 스트립 피복 라인에서 열적으로 안정한 형태로 전환될 수 있다. 이러한 목적으로, 이온 교환욕은 인쇄 단계의 스트립 피복 라인 상부로 삽입된다. 이온 교환욕은, 경우에 따라, 희석 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 용액, 수산화칼륨 용액, 수산화나트륨 용액 또는 암모니아 용액을 함유한다. 교환욕을 거친 후, 여전히 부착되어 있는 액체를 적합한 제거기로 제거한다.
또한 추가로 앞 뒷면의 인쇄 위치의 정확도를 개선시키기 위해, 막의 수분 함량은 특정 범위내로 유지될 수 있다. 인쇄 방법 중에 막의 수분 함량을 조절하면 막의 수축 및 팽창 특성이 조절될 수 있으므로 앞 뒷면의 인쇄 위치의 정확도를 증가시킨다. 퍼플루오르화 설폰산을 기본으로 하는 중합체 전해질 막의 최대 수분 흡수력은 수분 함량이 약 30중량%이다. 본 발명에 따르는 방법에서, 수분 함량은 2 내지 20중량%, 특히 10 내지 20중량%가 적합하다고 밝혀졌다.
더 높은 수분 함량은 크랙 형성과 관련된 막의 과도한 팽창을 일으키고 전극층의 부착을 감소시킨다.
막의 수분 함량을 조절하기 위해, 침지욕이 인쇄 단계의 스트립 피복 라인 상부로 삽입될 수 있다. 침지욕의 온도는 20 내지 95℃ 사이의 범위이어야 한다. 침지욕의 pH는 중합체 막의 형태에 따라 다르다. 산 형태에서, 침지욕의 pH는 1 내지 5 사이의 범위이어야 한다. 이온 교환된, 열적으로 안정한 형태는 7 내지 9 사이의 pH 값에서 침전된다. 또는, 막을 상대 습도가 50 내지 100%인 습윤 대기하, 40 내지 90℃에서 처리함으로써 막의 수분 함량을 조절할 수 있다.
스트립 피복 라인에서 열적으로 안정한 형태로만 전환되는 산성 막이 사용되는 경우, 동시에 막을 특정 수분 함량으로 조절한다.
연료 전지에 사용하기 위해, 이온 교환된 중합체 막은 산성형으로 다시 전환되어야 한다. 이는 일반적으로 막을 진한 황산으로 처리함으로써 발생된다. 적합한 욕은 스트립 피복 라인으로 통합될 수 있다. 본 발명의 방법은, 예를 들면, 전극층과 기체 확산 구조물이 중합체 막에 1 단계로 적층된다는 점에서 DE 195 09 749에 기술된 방법에 비해 상당한 잇점이 있다고 나타난다. 이러한 방법은 열적으로 덜 안정한 형태인 산에서 막의 사용에 따라 달라지는데, 그 이유는 막을 황산으로 일반적으로 친수성 기체 확산 구조를 통해 재양성자화하는데 큰 어려움이 있기 때문이다.
모든 공지된 중합체 막은 본 발명에 따르는 방법에 의해 전극층으로 피복될 수 있다. 바람직하게는 황산 그룹을 갖는 테트라플루오로에틸렌-플루오로비닐 에테르 공중합체의 막이 사용된다.
본 발명에 따르는 방법은 하기 도면을 사용하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 단면의 앞 뒷면이 피복된 중합체 막의 구조를 나타낸다. 도 2는 막-전극 조립체의 단면을 나타낸다. 참조 번호 (1)은 각 경우에 중합체 막을 나타낸다. 참조 번호 (2)는 음극층을, 참조 번호 (3)은 양극층을 나타낸다. 도 2의 막-전극 조립체는 양면에 적용된 음극에 대한 기체 확산 구조물(4)과 양극에 대한 기체 확산 구조물(5)을 나타낸다.
도 3은 중합체 막(1) 상의 인쇄된 전극층 (2) 및 (3)의 배치를 나타낸다. 중합체 막의 폭과 필적하는 이들의 크기로 인해, 도 3의 전극은 반복 간격 r을 갖는 선형 패턴으로만 배치된다. 전극이 작아지거나 중합체 막의 폭이 커짐에 따라, 전극은 물론 또한, 2차원 패턴에서 막에 인쇄될 수 있다. 막의 앞 뒷면이 일단 전극으로 인쇄되는 경우, 막-전극 조립체는 절단 라인(5)을 따라 절단 분리된다.
도 4는 본 발명에 따르는 공정을 수행하기 위한 스크린 인쇄 단계를 갖는 스트립 피복 라인의 기초 배치를 나타낸다. (10)은 롤(14)에 제공된 중합체 막(16)에 대한 풀림 장치를 나타낸다. 중합체 막은 권취 장치 (13)에서 롤(15)로 감기면서 인쇄 커플(17)을 사용하는 스크린 인쇄 단계(11)를 통과하고 이어서 연속 건조기(12)를 통해 공급된다.
중합체 막의 수분 함량을 조절하기 위해, 스트립 피복 라인은 침지욕(18)을 첨가함으로써 도 5와 상응하게 연장될 수 있다. 특정 수분 함량을 조정하기 위한 필요한 침지 기간은 침지욕 중의 중합체 막을 위한 적합한 편향기 롤에 의해 예비조정 스트립 속도로 지연될 수 있다.
중합체 막을 도 5에 따르는 스트립 피복 라인에서 촉매 전극으로 피복시키면 하기 형태를 수득한다:
롤 형태로 제공된 중합체 막 스트립(14)을 풀림 장치(10)에 매달고 피복 라인을 통해 공급한다. 스트립 형태로 수득할 수 있는 모든 중합체 전극 막이 사용될 수 있다. 설폰산 그룹과 테트라플루오로에틸렌-플루오로비닐 에테르 공중합체의 막이 바람직하게 사용된다. 그러나, 기타, 특히 불소-비함유, 이오노머 물질, 예를 들면 설폰화 폴리에테르 케톤 또는 아릴 케톤 또는 폴리벤즈이미다졸이 또한 사용될 수 있다.
롤의 길이와 폭은 광범위한 범위내에서 변화할 수 있다. 실용 목적으로, 길이가 100m이하이고 폭이 약 0.20 내지 1.50m인 것이 적합하다고 밝혀졌다. 불소를 함유하는 막 물질의 예는 나피온(Nafion)™ 115, 나피온™ 112, 고어 셀렉트(Gore select)™, 플레미온(Flemion)™이다. 예를 들면 나피온™ 450과 같은 백킹 섬유로 강화된 막도 사용될 수 있다.
막은 침지욕(18)을 통해 꺼내어 이의 수분 함량을 조절하고, 욕에서의 체류 시간 및 이의 온도는 막이 2 내지 20중량%의 수분 함량을 흡수하기에 충분하다. 욕의 pH는 막 물질의 화학적 형태에 따라 다르다. 양성자화 형태(H+형태)의 막은 산성 욕(pH 1 내지 5)에서 처리되고 알칼리성 형태의 막은 중성 또는 알칼리성 욕에서 처리된다. 최적 수분 함량은 막의 유형에 따라서 상이하고 피복을 수행하기 전에 결정되어야 한다.
침지욕을 통해 통과시킨 후, 표면에 부착된 액체는 박리기를 사용하여 제거한다. 스크린 인쇄 단계(11)에서, 막의 앞면은 먼저 전극층으로 목적하는 패턴으로(선택적으로) 피복된다. 실제 인쇄 작업중에, 중합체 막을 유지하고 인쇄한 후 피복 패턴의 반복 간격을 두고 계속 진행시킨다. 이러한 작업은 모든 중합체 막이 피복될 때까지 반복된다.
인쇄된 전극은 연속 건조기(12)에 의해 건조되고 60 내지 150℃의 건조 온도가 선택된다. 용매를 피복물로부터 천천히 제거하기 위해 고온 공기 건조기 또는 적외선 건조기가 바람직하게 사용된다. 필요한 건조 시간은 중합체 스트립의 속도에 의해 조절된다.
추가의 인쇄 작업 후 건조될 수 있다. 이러한 목적으로, 적합한 인쇄기는 도 4 또는 5의 피복 라인으로 통합되어야 한다. 따라서, 예를 들면 먼저 음극면 이어서, 양극면이 피복될 수 있다. 그러나, 두껍거나 누진된 층을 수득하기 위해서 한 면을 수회 연속으로 피복할 수도 있다.
피복 라인을 통해 통과한 후, 인쇄 막 스트립은 스트립 권취기(13)의 도움으로 감기고 추가의 공정(예: 추가의 피복, 절단, 기체 확산 구조물을 갖는 적층, 포장 등)을 통해 통과한다.
도 4 또는 5에 따르는 피복 라인의 경우, 막을 피복 후 풀림 장치(10)의 앞면으로 꺼내어 다시 피복시킨다. 뒷면을 피복시키기 위해, 롤을 먼저 회전시킨다.
음극 피복을 제조하기 위해, 수소 산화에 적합한 전기촉매, 예를 들면 백금 또는 기타 귀금속를 함유하고, 큰 면적을 갖는 카본 블랙에 지지된 잉크 또는 페이스트가 사용된다. 수소의 일산화탄소로의 오염에 대한 촉매의 내성을 증가시키기 위해, 기타 귀금속, 예를 들면 루테늄 또는 팔라듐이 본원에서 사용될 수 있다. 적합한 촉매는 DE 19721437 및 DE 19756880에 기술되어 있다.
음극의 제조를 위해, 전기촉매는 산소, 특히 백금 또는 백금과 다양한 전이 금속과의 적합한 합금의 환원을 촉매화하는데 사용된다. 이러한 목적을 위한 적합한 전기촉매는 DE 4426973 A1, DE 19517598 A1 및 P 19848032.6 (아직 비공개된 독일 특허원)에 기술되어 있다.
연료 전지 스택에 사용하기 위해, 상기한 공정을 사용하여 제조된 막-전극 조립체(MEAs)는, 막을 임의로 재양성자화 후, 쌓고, 접착시키거나 적층시킴으로써 양극면 및 음극면 상에서 기체 확산 구조물과 결합시킨 것이다.
기술된 방법에 대한 대안으로서, 또한 인쇄함으로써 중합체 막의 한면에만 전극층을 제공하는 것이 유용할 수 있다. 양극층 또는 음극층 중의 하나에 존재할 수 있다. 한면에 피복된 이러한 막으로부터 막-전극 조립체를 제조하기 위해, 막을 임의로 재양성자화 후, 쌓고, 접착시키거나 적층시킴으로써 피복된 면에서 기체 확산 구조물과 결합시키고, 비피복면에서 인쇄된 전극층에 대해 정확히 위치시키면서 기체 확산 구조물에 전극층을 함유하는 촉매된 기체 확산 전극과 결합시킨다.
본 발명에 따라서 제조된 MEA는 귀금속 부하가 낮은 고 전력 밀도에 의해 특징화된다. 통상의 값은 총 백금 부하(음극 및 양극의 총 부하)가 0.4㎎/㎠인 0.5W/㎠이다. 이는 0.8g Pt/kW의 백금 소비에 상응한다. 이러한 값은 MEA를 이동 및 고정 PEMFC 용도에서 사용할 수 있게 한다.
하기 실시예는 본 발명에 다르는 방법을 더욱 상세히 예시하고자 한다.
막-전극 조립체를 제조하기 위해, 하기 조성을 갖는 DE 196 11 510에 따르는 잉크가 사용된다:
잉크: 불칸 XC 72상의 20% Pt 촉매 15.3g
나피온 중합체 5.1g
테트라부틸암모늄 하이드록사이드 2.0g
Li2CO35.5g
글리세롤 127.7g
알콜, 물 44.6g
실시예 1
길이가 10m이고 폭이 0.3m인 나피온™ NE 1035 유형의 중합체 전극 필름 조각을 롤 형태로 제공한다. 막의 수분 함량은 2중량%이다. 막은 Na+형태이다. 막은 도 4에 나타낸 바와 같은 스트립 피복 라인에서 전극층으로 인쇄된다. 중합체 전해질 필름을 풀림 장치 및 전송 장치를 사용하여 스크린 인쇄 단계로 이동시킨다. 스크린 인쇄 단계에서, 필름은 상기 명기된 잉크를 사용하여 14.9㎝ × 24.7㎝로 측정된 연속 전극층으로 인쇄한다.
피복 라인을 통과하는 막의 평균 속도는 300m/h이다. 각 전극 단편은 막에서 서로 6㎝ 간격으로 인쇄된다.
새롭게 인쇄된 전극층을 건조시키기 위해, 스크린 인쇄 단계를 거친 후, 막은 순환식 공기 건조기를 통해 연속적으로 통과하면, 인쇄 잉크의 용매 성분이 90℃에서 제거되고 전극층은 고정된다.
연속식 건조기의 하부에서는, 한면이 피복된 중합체 전해질 필름이 권취 장치에 의해 감겨진다. 상기한 작업은 목적하는 부하 0.2㎎ Pt/㎠에 도달할 때까지 수회 반복한다.
이어서, 롤이 회전하므로 중합체 전극 필름의 뒷면이 피복된다. 뒷면은 앞 뒷면의 피복 단면이 서로 정확하게 반대면에 위치하도록 하는 방법으로 피복된다(참조: 도 3). 뒷면 피복도 부하 0.2㎎ Pt/㎠에 도달할 때까지 수회 반복한다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 유형의 막을 사용하여, 다른 피복 시험을 수행한다. 실시예 1에 비해, 막의 수분 함량은 각각 피복되기 전에 20중량%로 조절된다. 이러한 목적으로, 침지욕은 스크린 피복 단계의 상부의 도 4의 피복 라인에 삽입된다(도 5 참조). 침지욕의 온도는 60℃이다.
이러한 차이점이외에, 피복은 실시예 1과 동일하게 수행된다.
실시예 3
이 실시예는 실시예 2와 동일하게 수행된다. 실시예 2와는 대조적으로, 나피온™ NE 112 유형의 중합체 막을 사용한다. 이는 산 H+형태의 중합체 막이다. 이러한 막을 피복시키기 위해, 테트라부틸암모늄 하이드록사이드를 제외한, 상기한 조성을 갖는 잉크가 제조된다. 전극층을 70℃로 건조시킨다.
막-전극 조립체의 시험 :
하나의 단편을 3개의 피복 막으로 각각 절단시키고 0.5M 황산에서 1시간 동안 처리함으로써 재양성자화시킨다. 이어서 피복면적이 9㎝ × 9㎝인 조각을 각각 절단하고 기체 확산 구조물과 결합시키고 활성 영역이 50㎠인 중합체 전해질 막 시험 전지에 설치한다. 전지는 3bar의 기체 압력하에 수소/공기 작업으로 시험한다. 전지 온도는 75℃이다. 기체 스트림은 85℃(음극) 및 60℃(양극)에서 습윤화된다. 기체 화학양론은 수소에 대해서는 1.5이고 공기에 대해서는 2.0이다.
시험 결과는 도 1에 나타낸다.
실시예 0.5A/㎠에서의 전지 전압 0.8A/㎠에서의 전지 전압
123 660 ㎷665 ㎷692 ㎷ 527 ㎷555 ㎷587 ㎷
상기 시험 결과는 상기한 피복 방법이 막-전극 조립체를 대규모로, 경제적으로 및 개별적으로 제조한 조립체에 비해 우수한 성능으로 제조하는데 매우 적합함을 보여준다.

Claims (14)

  1. 막의 앞 뒷면을 전기촉매를 함유하는 잉크를 사용하여 전극층으로 목적하는 패턴으로 연속 인쇄시키고 인쇄된 전극층을 인쇄 작업 직후 승온에서 건조시키고, 상기 인쇄가 앞 뒷면 상의 서로에 대해 전극층 패턴을 정확한 위치에 유지시키면서 수행됨을 특징으로 하는, 전극층을 중합체 전해질 막 스트립에 목적하는 패턴으로 도포하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 연속 스크린, 오프셋, 그라비어 및 패드 인쇄가 인쇄를 위해 사용되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 앞 뒷면이 전극층으로 동시에 인쇄된 다음, 승온에서 건조되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 앞 뒷면이 연속적으로 인쇄되는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 전해질 막이 양성자를 양으로 하전된 1가 이온으로 교환함으로써 수득될 수 있는 열적 안정 형태로 사용되는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 전해질 막이 산 형태로 사용되고 양성자를 양으로 하전된 1가 이온으로 교환시킴으로써 인쇄하기 전에 열적 안정한 형태로 전환되는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 막의 수분 함량이 2 내지 20중량%인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 막의 수분 함량이 막을 20 내지 95℃의 수욕에서 처리함으로써 조절되는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 막의 수분 함량이 막을 40 내지 90℃에서 상대 습도가 50 내지 100%인 습윤 대기하에 처리함으로써 조절되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 인쇄된 전극층의 건조가 60 내지 150℃의 온도에서 수행되는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따르는 전극층으로 인쇄된 중합체 전해질 막의 양면이, 임의로 재양성자화 후에, 쌓고, 접착시키거나 적층시킴으로써 기체 확산 구조물과 결합되는, 막-전극 조립체를 제조하는 방법.
  12. 막의 한면을 전기촉매를 함유하는 잉크를 사용하여 전극층으로 목적하는 패턴으로 연속 인쇄시키고 인쇄된 전극 층을 인쇄 작업 직후에 승온에서 건조시키는, 전극층을 중합체 전해질 막 스트립에 목적하는 패턴으로 도포하는 방법.
  13. 한면이 제12항에 청구된 바와 같이 전극층으로 인쇄된 중합체 전해질 막의 피복된 면을, 임의로 재양성자화 후, 쌓고, 접착시키거나 적층시킴으로써 기체 확산 구조물과 결합시키고, 인쇄된 전극층에 대해 정확하게 위치된 비피복된 면을, 기체 확산 구조물에 전극층을 함유하는 촉매화된 기체 확산 전극과 결합시키는, 막-전극 조립체를 제조하는 방법.
  14. 제11항 또는 제13항에 청구된 바와 같이 제조된, 중합체 전해질 막 연료 전지용 막-전극 조립체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709193B1 (ko) 2005-10-25 2007-04-18 삼성에스디아이 주식회사 직접 산화형 연료 전지용 스택 및 이를 포함하는 직접산화형 연료 전지 시스템

Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10050467A1 (de) * 2000-10-12 2002-05-16 Omg Ag & Co Kg Verfahren zur Herstellung einer Membran-Elektrodeneinheit für Brennstoffzellen
JP2004515039A (ja) * 2000-10-27 2004-05-20 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 触媒被覆膜の製造
DE10124272A1 (de) * 2001-05-18 2002-11-21 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Polymerelektrolytmembran-Elektrodenanordnung
JP4878419B2 (ja) * 2001-07-06 2012-02-15 本田技研工業株式会社 燃料電池用膜・電極接合体トリム装置
JP4878418B2 (ja) * 2001-07-06 2012-02-15 本田技研工業株式会社 燃料電池用膜・電極接合体トリム装置
KR100819783B1 (ko) * 2001-07-06 2008-04-07 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 연료전지용 막/전극 접합체의 트리밍 장치 및 방법과반송장치
JP4878417B2 (ja) * 2001-07-06 2012-02-15 本田技研工業株式会社 燃料電池用膜・電極接合体トリム装置
AU2002342116A1 (en) * 2001-10-24 2003-05-06 E.I. Du Pont De Nemours And Company Continuous production of catalyst coated membranes
US7358004B2 (en) * 2001-10-30 2008-04-15 N. E. Chemcat Corporation Carbon black, electrocatalyst carrier formed from carbon black, and electrocatalyst and electrochemical device using carrier
DE10159476A1 (de) * 2001-12-04 2003-07-17 Omg Ag & Co Kg Verfahren zur Herstellung von Membran-Elektrodeneinheiten für Brennstoffzellen
WO2003054991A1 (en) * 2001-12-19 2003-07-03 Polyfuel, Inc. Printing of catalyst on the membrane of fuel cells
EP1341250B1 (de) * 2002-02-28 2011-05-11 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung von katalysatorbeschichteten Membranen und Membran-Elektrodeneinheiten für Brennstoffzellen
US6780276B2 (en) * 2002-04-03 2004-08-24 3M Innovative Properties Company Gap adjuster for laminating rolls
US6740131B2 (en) 2002-04-03 2004-05-25 3M Innovative Properties Company Apparatus for automatically fabricating fuel cell
US6868890B2 (en) 2002-04-03 2005-03-22 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for peeling a thin film from a liner
US20030188616A1 (en) * 2002-04-03 2003-10-09 Behymer Lance E. Compliant cutting die apparatus for cutting fuel cell material layers
US20030190226A1 (en) * 2002-04-03 2003-10-09 3M Innovative Properties Company Apparatus and method for singulating porous fuel cell layers using adhesive tape pick head
US20030188615A1 (en) 2002-04-03 2003-10-09 3M Innovative Properties Company Angled product transfer conveyor
US7432009B2 (en) 2002-04-03 2008-10-07 3M Innovative Properties Company Lamination apparatus and methods
DE10224452C1 (de) * 2002-05-29 2003-11-20 Fraunhofer Ges Forschung Protonenleitende Polymermembran sowie Verfahren zu deren Herstellung
ATE300101T1 (de) 2002-05-31 2005-08-15 Umicore Ag & Co Kg Verfahren zur herstellung von membran-elektroden- einheiten unter verwendung von mit katalysator beschichteten membranen und klebstoffen
EP1387422B1 (en) * 2002-07-31 2016-04-06 Umicore AG & Co. KG Process for the manufacture of catalyst-coated substrates
EP1403949B1 (en) * 2002-09-30 2008-05-21 Umicore AG & Co. KG Catalyst-coated ionomer membrane with protective film layer and membrane-electrode-assembly made thereof
JP2004241362A (ja) * 2002-12-09 2004-08-26 Toyota Motor Corp 膜電極接合体およびその製造方法
JP4033126B2 (ja) * 2003-02-20 2008-01-16 セイコーエプソン株式会社 燃料電池製造装置および燃料電池の製造方法
US7049024B2 (en) * 2003-04-30 2006-05-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Membrane electrode assemblies and method for manufacture
US7195690B2 (en) 2003-05-28 2007-03-27 3M Innovative Properties Company Roll-good fuel cell fabrication processes, equipment, and articles produced from same
DE10325324A1 (de) * 2003-06-04 2004-12-30 Umicore Ag & Co.Kg Membran-Elektroden-Einheit für Direkt-Methanol-Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP1492184A1 (de) * 2003-06-27 2004-12-29 Umicore AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung einer katalysatorbeschichteten Polymerelektrolyt-Membran
KR101146519B1 (ko) * 2003-07-14 2012-07-05 우미코레 아게 운트 코 카게 물의 전기 분해를 위한 멤브레인-전극 유니트
US20050014056A1 (en) * 2003-07-14 2005-01-20 Umicore Ag & Co. Kg Membrane electrode unit for electrochemical equipment
JP4737924B2 (ja) * 2003-08-11 2011-08-03 ノードソン コーポレーション 燃料電池用電解質膜、電解質膜複合体、電解質膜複合体のロールストックを製造する方法、燃料電池用電解質膜・電極アセンブリーを製造する方法、及び燃料電池を製造する方法
US7105242B2 (en) 2003-10-17 2006-09-12 General Motors Corporation Control of polymer surface distribution on diffusion media improved fuel cell performance
US20050089746A1 (en) * 2003-10-23 2005-04-28 Ballard Power Systems Inc. Prevention of membrane contamination in electrochemical fuel cells
DK1701790T3 (da) * 2003-10-29 2010-01-25 Umicore Ag & Co Kg Ædemetaloxidkatalysator til vandelektrolyse
US7993798B2 (en) 2003-12-02 2011-08-09 Nissan Motor Co., Ltd Manufacture of fuel cell
US20060110631A1 (en) * 2004-02-18 2006-05-25 Polyfuel, Inc. Catalyst ink, process for making catalyst ink and for preparing catalyst coated membranes
DE102004024844A1 (de) * 2004-05-13 2005-12-08 Volkswagen Ag Elektrodenpaste zur Herstellung einer Katalysatorschicht für eine elektrochemische Zelle sowie Verfahren zur Herstellung einer Katalysatorschicht
US7041191B2 (en) * 2004-05-27 2006-05-09 Institute Of Nuclear Energy Research Method for manufacturing membrane electrode assembly of fuel cell by printing processes
US20060022081A1 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Pemeas Gmbh Cartridge and method for handling thin film membranes
EP1788875A4 (en) 2004-08-20 2010-12-15 Dharmacon Inc NEW LABELING CHEMISTRY OF POLYNUCLEOTIDE SYNTHESIS
JP5220411B2 (ja) 2004-08-20 2013-06-26 ユミコア アクチェンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト メタノール直接型燃料電池用の白金／ルテニウム触媒
WO2006024470A1 (de) * 2004-08-28 2006-03-09 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren zur herstellung von membran-elektroden-einheiten
DE102004054503A1 (de) * 2004-11-11 2006-05-24 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten
US7428843B2 (en) * 2005-02-03 2008-09-30 Jdl Instruments, Inc. Multi-function digital pressure measuring device
DE102005032217A1 (de) * 2005-07-09 2007-01-18 Umicore Ag & Co. Kg Membran-Elektroden-Einheit mit Durchführung für internen Lufttransport sowie Verfahren zu ihrem Betrieb
DE102005038612A1 (de) * 2005-08-16 2007-02-22 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von beidseitig katalysatorbeschichteten Membranen
KR100792136B1 (ko) 2005-10-14 2008-01-04 주식회사 엘지화학 마스크를 이용한 촉매 코팅된 막의 제조방법
US8318385B2 (en) * 2006-09-19 2012-11-27 Nanotek Instruments, Inc. Process for producing fuel cell electrode
US20080075842A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Cabot Corporation Processes, Framed Membranes and Masks for Forming Catalyst Coated Membranes and Membrane Electrode Assemblies
US20080096074A1 (en) * 2006-10-23 2008-04-24 Eveready Battery Company, Inc. Electrochemical air cell batteries with air flow channels
US7695840B2 (en) * 2006-12-08 2010-04-13 Eveready Battery Co., Inc. Electrochemical cell having a deposited gas electrode
US20080206616A1 (en) * 2007-02-27 2008-08-28 Cabot Corporation Catalyst coated membranes and sprayable inks and processes for forming same
DE102007042193A1 (de) * 2007-08-29 2009-03-05 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Träger und Presswerkzeug oder Gegenwerkzeug
DE102008044747A1 (de) * 2008-08-28 2010-03-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Brennstoffzellenanordnung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102009023160A1 (de) 2009-05-29 2010-12-02 Solvicore Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Katalysatorschichten für Brennstoffzellen
CA2763412C (en) 2009-05-29 2017-12-05 Solvicore Gmbh & Co. Kg Method for producing catalyst layers for fuel cells
US9325017B2 (en) * 2009-07-28 2016-04-26 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling ionomer and platinum distribution in a fuel cell electrode
DE102010008304A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-16 Mtu Onsite Energy Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Beladung eines Stromkollektors einer Brennstoffzelle mit Katalysatormaterial
DE102010008305A1 (de) * 2009-12-11 2011-06-16 Mtu Onsite Energy Gmbh Stromkollektor für eine Brennstoffzelle und Verfahren zur Beladung des Stromkollektors mit Katalysatormaterial
EP2608297A1 (en) 2011-12-22 2013-06-26 Umicore AG & Co. KG Precious metal oxide catalyst for water electrolysis
CN105765008A (zh) 2013-11-13 2016-07-13 R.R.当纳利父子公司 电池
JP6291962B2 (ja) * 2014-03-28 2018-03-14 東レ株式会社 ガス拡散電極の製造方法および製造装置
DE102015010422A1 (de) * 2015-08-11 2017-02-16 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen einer Membran-Elektroden-Anordnung für eine Brennstoffzelle
KR101703617B1 (ko) * 2015-09-03 2017-02-07 현대자동차 주식회사 연료전지용 막-전극 어셈블리의 열처리 장치
US11271234B2 (en) 2016-08-26 2022-03-08 Ballard Power Systems Inc. Fuel cell with improved durability
JP7023478B2 (ja) * 2017-04-24 2022-02-22 国立大学法人千葉大学 固体燃料電池
US10826076B1 (en) * 2017-08-08 2020-11-03 Triad National Security, Llc Patterned electrode catalyst
DE102017010160A1 (de) 2017-11-02 2019-05-02 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung einer gerahmten Membranelektrodenanordnung für eine Brennstoffzelle
US10811713B2 (en) * 2018-01-29 2020-10-20 GM Global Technology Operations LLC Method of manufacturing an integrated water vapor transfer device and fuel cell

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4047289A (en) * 1974-10-15 1977-09-13 Polaroid Corporation Method for forming a slurry battery cell
GB1579485A (en) † 1977-04-05 1980-11-19 Sperry Ltd Harvesting machines
US4822544A (en) † 1985-06-13 1989-04-18 Unitd Technologies Corporation Dry process for fabricating a unitary membrane-electrode structure
JPS6464574A (en) † 1987-09-04 1989-03-10 Mitsubishi Electric Corp Motor controller
US5211984A (en) * 1991-02-19 1993-05-18 The Regents Of The University Of California Membrane catalyst layer for fuel cells
US5234777A (en) † 1991-02-19 1993-08-10 The Regents Of The University Of California Membrane catalyst layer for fuel cells
JP3378028B2 (ja) * 1992-05-01 2003-02-17 クロリンエンジニアズ株式会社 燃料電池用ガス拡散電極の製造方法
JPH06349498A (ja) * 1993-06-11 1994-12-22 Asahi Chem Ind Co Ltd ガス拡散電極、接合体、燃料電池及びそれらの製造方法
GB9504713D0 (en) * 1995-03-09 1995-04-26 Johnson Matthey Plc Improved electrocatalytic material
DE19509749C2 (de) 1995-03-17 1997-01-23 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zur Herstellung eines Verbundes aus Elektrodenmaterial, Katalysatormaterial und einer Festelektrolytmembran
DE19509748C2 (de) * 1995-03-17 1997-01-23 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zur Herstellung eines Verbundes aus Elektrodenmaterial, Katalysatormaterial und einer Festelektrolytmembran
DE19548421B4 (de) * 1995-12-22 2004-06-03 Celanese Ventures Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Membranelektrodeneinheiten
DE19548422A1 (de) * 1995-12-22 1997-09-11 Hoechst Ag Materialverbunde und ihre kontinuierliche Herstellung
JP3273591B2 (ja) * 1996-02-05 2002-04-08 本田技研工業株式会社 燃料電池用電極構造体の製造方法
DE19611510A1 (de) 1996-03-23 1997-09-25 Degussa Gasdiffusionselektrode für Membranbrennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
JPH1064574A (ja) * 1996-08-26 1998-03-06 Fuji Electric Co Ltd 固体高分子電解質型燃料電池の製造方法
US5910378A (en) † 1997-10-10 1999-06-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Membrane electrode assemblies
US6074692A (en) * 1998-04-10 2000-06-13 General Motors Corporation Method of making MEA for PEM/SPE fuel cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709193B1 (ko) 2005-10-25 2007-04-18 삼성에스디아이 주식회사 직접 산화형 연료 전지용 스택 및 이를 포함하는 직접산화형 연료 전지 시스템

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