KR20040043877A - 연료전지용 기능성 고분자 전해질막 및 그 제조방법 - Google Patents

연료전지용 기능성 고분자 전해질막 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Fuel Cell; PEFC)의 구성요소인 고분자 전해질막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고분자 전해질 이오노머 용액에 자기가습을 가능하게 하거나 메탄올 크로스오버를 방지하는 기능을 가지는 물질(이하 '기능성 첨가물'이라 칭함)로서 비표면적이 큰 담체 또는 고분자 전해질 연료전지의 전기화학반응에 이용되는 촉매를 혼합시킴으로써, 막두께의 조절이 가능하고 제조공정이 간단하며 성능이 향상된, 연료전지용 기능성 고분자 전해질막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 연료전지용 기능성 고분자 전해질막은, 고분자 전해질 이오노머 용액에, 자기가습을 가능하게 하거나, 메탄올 크로스오버를 방지하는 기능을 가지는 기능성 첨가물로서 비표면적이 큰 담체 또는 고분자 전해질 연료전지에서 전기화학반응에 이용되는 촉매를 첨가시켜 제조되는 고분자 전해질막으로서, 상기 비표면적이 큰 담체는 플래티늄, 팔라듐, 실리카, 알루미나, 타이타니아, 플루오린 성분을 포함하는 미세 입자 또는 섬유이며, 상기 전기화학반응에 이용되는 촉매는 플래티늄, 루테늄으로 구성되는 군으로부터 하나 이상 선택되어지는 것을 특징으로 한다.

Description

연료전지용 기능성 고분자 전해질막 및 그 제조방법{Functional Polymer Electrolyte Membrane for Fuel Cell and Method for Preparing the Same}
본 발명은 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Fuel Cell; PEFC)의구성요소인 고분자 전해질막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고분자 전해질 이오노머 용액에 자기가습을 가능하게 하거나 메탄올 크로스오버를 방지하는 기능을 가지는 물질(이하 '기능성 첨가물'이라 칭함)로서 비표면적이 큰 담체 또는 고분자 전해질 연료전지의 전기화학반응에 이용되는 촉매를 혼합시킴으로써, 막두께의 조절이 가능하고 제조공정이 간단하며 성능이 향상된, 연료전지용 기능성 고분자 전해질막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고분자 전해질 연료전지란 연료인 순수 수소 또는 메탄올과 산화제인 순수 산소 또는 공기의 전기화학적 반응에 의해 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 에너지 변환장치이다. 전해질을 고분자로 사용하고 있는 연료전지로는 고체 고분자 전해질 연료전지(Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell; SPEFC)와 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell; DMFC)로 구분된다. 일반적으로 고분자 전해질 연료전지용 전극은 탄소 담체에 담지된 백금 또는 백금-루테늄 촉매를 연료극에 사용하고, 공기극에는 백금 촉매를 사용한다. 고분자 전해질용 전극은 발수 처리된 다공성의 탄소종이 상부에 촉매와 고분자 전해질, 즉 이오노머의 혼합물을 얇게 도포하여 제조한다. 촉매를 도포하는 방법으로는 스프레이 코팅법, 여과방법, 스크린 프린팅법 등이 사용된다. 이렇게 제조된 양극과 음극 사이에 상용 전해질막을 놓은 후 전해질의 유리전이온도 이상, 일정 압력 하에서 핫 프레싱하여 막-전극 접합체(MEA)를 제조하고 있다. 이렇게 제조된 MEA를 이용하여 단위전지를 구성하고 이 단위전지에 가습장치를 통하여 가습된 기체 또는 메탄올등이 공급됨으로써 운전이 시작된다.
SPEFC의 경우, 연료극에서 생성된 수소이온이 전해질막을 통해 공기극으로 이동하기 위해서는 전해질막 내에 적당량의 물분자가 존재해야 한다. 전해질 막이 건조되면 저항에 의한 출력 손실이 증가하며, 전해질막의 구조가 파괴되고, 이는 결국 성능감소로 이어진다. 일반적으로 SPEFC에서는 버블형 가습장치, 막가습을 이용한 내부가습장치, 직접 물 분사장치, 물 흡출장치등의 외부 가습장치를 이용하여 건조한 연료와 산화 기체를 연료전지에 공급되기 전에 가습시킨 후 공급하여 전해질막을 가습시킨다.
그러나, 연료전지 가습에 있어서 외부 가습장치를 이용한 가습은 바람직하지 않다. 왜냐하면 외부 장치로 물을 공급할 경우, 연료와 산화제의 기체분압이 낮아져 성능이 저하되고, 상대적으로 시스템이 복잡해지며, 부대장치로 인하여 차지하는 공간이 넓어지고, 아울러 비용 문제가 발생하기 때문이다. 따라서, 외부 가습장치없이 자기가습이 가능한 SPEFC 개발이 여러 각도로 이루어져 왔다.
예를 들어, 미합중국 특허 제5,879,828호 및 제6,136,412호에서는 촉매를 침상 담체입자에 담지하여 제조하면, 기존의 상용 촉매보다 단위부피당 촉매 표면적이 증가되어 전기화학반응이 증가하고, 이로 인하여 공기극에서 반응 생성수의 양이 증가하므로 외부가습량을 줄일 수 있다고 개시하였다. 미합중국 특허 제5,972,530호에서는, 공기를 이용하여 냉각하는 냉각 분리판의 냉각 유로와 MEA의 공기극과 접하는 유로가 연결되도록 제작하여 연료전지의 전기화학반응에 의해 생성되는 물을 연료전지와 냉각유로 사이에서 조절하여 자기가습하는 방법을 개시하였다. 미합중국 특허 제6,207,312호에서는, 수직의 인터디지테이티드 기체 흐름채널로의 기체 공급으로 강제 대류 흐름을 형성시키고, 반응기체를 양쪽극의 촉매층에 더 추진시켜 전기화학반응을 일으키면, 그 결과 공기극에서의 반응 생성수의 양이 증가하게 되고 전해질막이 효과적으로 수화하게 되므로 자기가습 운전이 가능하다고 하였다.
DMFC의 경우, 메탄올 크로스오버 방지가 성능에 중요한 영향을 미친다. 왜냐하면 전기화학반응에 참여하지 못하고 고체 고분자 전해질막을 통과하는 메탄올은 연료 효율의 손실을 초래할 뿐만 아니라, 공기극과의 상호작용으로 작동전위를 낮추어 연료전지 성능을 감소시키기 때문이다.
현재 메탄올 크로스오버를 방지하기 위하여 메탄올 수용액의 유속, 농도, 및 온도를 조절하거나, 메탄올에 대한 민감도가 낮은 촉매를 선택하거나 또는 메탄올을 대체할 수 있는 연료를 찾는 노력이 이루어지고 있다.
또한, 메탄올 크로스오버를 방지하기 위한 방법으로 고체 고분자 전해질을 개질시키는 연구가 이루어지고 있는데, 예컨대 미합중국 특허 제5,795,668호 및 제6,248,469호에서는 풀루오린을 포함하는 다공성 지지층의 한쪽면 또는 양쪽면에 고분자 이온 교환 수지층으로 구성되어 있는 강화막을 이용함으로써, 메탄올 크로스오버를 줄였다고 개시하였다. 한편, 미합중국 특허 제5,958,616호는 백금과 같은 전기화학적 반응성이 있는 촉매가 한쪽면에 도포되어 있는 전해질막의 두장 사이에 테프론 튜브를 넣고 핫 프레싱을 통하여 전해질막을 형성시켰다. 즉, 상기 발명은 연료극에서 공기극으로의 메탄올 크로스오버를 통한 미반응 메탄올을, 전해질막 내의 촉매로 산화시키고, 이때 발생되는 수소이온은 공기극으로 이동시키고,전자는 전해질막에 연결된 금속집전체로 모으며, 이외의 메탄올은 테프론 튜브로 보내지는 질소 또는 공기 기체로 제거함으로써 메탄올 크로스오버를 줄였다고 보고하였다.
미합중국 특허 제6,077,621호는 이중 이온빔 장치를 이용하여 전해질막에 전기화학적 반응성이 있는 금속 또는 금속 산화물의 필름을 형성시켜 메탄올 크로스오버를 줄였다고 보고하였다.
그러나, 상기와 같은 종래 방법 가운데 SPEFC 자기가습의 경우, 촉매의 표면적을 높여 전기화학반응의 양을 높이거나, 분리판의 구조를 바꾸어 전해질막에 공극되는 물의 양을 간접적으로 높이게 되면 연료전지의 운전조건에 따라 각 전극에 공급되는 기체에 의하여 물이 제거되기 쉽다. 또한, DMFC의 메탄올 크로스오버를 방지하기 위한 상기의 방법들은 공정 및 시스템이 복잡하고, 비용이 많이 소요되는 문제가 발생한다. 예컨대, 일반적으로 상기와 같은 나피온 전해질막의 표면 및 내부에 촉매를 도포시키는 방법으로는 스퍼터링법, 비평형함침환원법, 또는 평형함침환원법등이 있는데, 이 방법들은 공정이 복잡하고 비경제적이다.
이와 같이 고성능 고분자 전해질막의 실현에는 전해질막의 적정한 물관리 방법의 확립이 중요한 과제이다. 한편, 막저항을 저감하고, 물의 분포를 한결같이 하기 위해서는 박막화가 유효하지만, 막을 얇게 하면 수소와 산소의 가스 크로스-오버가 증가되어, 연료 손실과 성능 저하를 피할 수 없다. 따라서, 이러한 크로스-오버의 억제도 중요 과제이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 고분자 전해질 이오노머 용액에 자기가습을 가능하게 하거나, 메탄올 크로스오버를 방지할 수 있는 기능성 첨가물을 함유시킴으로써, 막두께의 조절이 가능하고 제조공정이 간단하며 성능이 향상된, 연료전지용 기능성 고분자 전해질막 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 연료전지용 기능성 고분자 전해질막의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 연료전지용 기능성 고분자 전해질막의 전극 성능을 측정한 결과를 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따라 제조된 연료전지용 기능성 고분자 전해질막의 메탄올 크로스오버를 측정한 결과를 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 고분자 전해질막2 : 미세 입자 형태의 기능성 첨가물
3 : 미세 섬유 형태의 기능성 첨가물
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 연료전지용 기능성 고분자 전해질막은, 고분자 전해질 이오노머 용액에, 자기가습을 가능하게 하거나, 메탄올 크로스오버를 방지하는 기능을 가지는 기능성 첨가물로서 비표면적이 큰 담체 또는 고분자 전해질 연료전지에서 전기화학반응에 이용되는 촉매를 첨가시켜 제조되는 고분자 전해질막으로서, 상기 비표면적이 큰 담체는 플래티늄, 팔라듐, 실리카, 알루미나, 타이타니아, 플루오린 성분을 포함하는 미세 입자 또는 섬유이며, 상기 전기화학반응에 이용되는 촉매는 플래티늄, 루테늄으로 구성되는 군으로부터 하나 이상 선택되어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지용 기능성 고분자 전해질막에 있어서, 상기 기능성 첨가물은 상기 이오노머 용액의 중량에 대하여 0.1중량% 내지 30중량%로 첨가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지용 기능성 고분자 전해질막에 있어서, 상기 고분자전해질 이오노머 용액은 5중량% 내지 40중량%의 나피온 용액인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지용 기능성 고분자 전해질막에 있어서, 상기 기능성 첨가물은 미세 입자인 경우 입자크기가 0.5㎛ 또는 그 이하이고, 섬유 형태인 경우 5㎛ 또는 그 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지용 기능성 고분자 전해질막에 있어서, 상기 기능성 첨가물은 표면적인 25㎡/g 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 연료전지용 기능성 고분자 전해질막 제조방법은, 고분자 전해질 이오노머 용액에, 자기가습을 가능하게 하거나, 메탄올 크로스오버를 방지하는 기능을 가지는 기능성 첨가물로서 비표면적이 큰 담체 또는 고분자 전해질 연료전지에서 전기화학반응에 이용되는 촉매를 상기 이오노머 용액 중량 기준으로 0.1중량% 내지 30중량% 첨가시켜 초음파 혼합기로 혼합시키는 단계(a); 상기 단계(a)의 혼합물을 캐스팅하여 고분자 전해질막을 형성시키는 단계(b); 상기 단계(b)의 고분자 전해질막을 건조시키는 단계(c); 및 상기 단계(c)의 건조된 고분자 전해질막을 숙성시키는 단계(d)를 포함하여 구성되는 고분자 전해질막 제조방법으로서, 상기 단계(a)의 비표면적이 큰 담체는 플래티늄, 팔라듐, 실리카, 알루미나, 타이타니아, 플루오린 성분을 포함하는 미세 입자 또는 섬유형태이며, 상기 전기화학반응에 이용되는 촉매는 플래티늄, 루테늄으로 구성되는 군으로부터 하나 이상 선택되어지는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 고분자 전해질 연료전지는 수소 이온 전도성 고분자 막을 사이에두고 양쪽에 애노드와 캐소드 전극을 위치시킨다. 애노드와 캐소드는 각각 발수 처리된 탄소종이 위에 백금 촉매 또는 백금-루테늄 촉매와 고분자 전해질 이오노머 혼합물을 얇게 도포하여 제조한다. 수소이온 전도성 고분자 전해질막은 고분자 연료전지의 가장 핵심적인 부분으로서, 고분자 전해질막의 특성이 연료전지의 성능에 크게 영향을 미친다.
한편, 상기 고분자 전해질 이오노머 용액으로 나피온 용액(Nafion™용액, Du Pont 사)이 대표적이다. 상기 나피온 용액은 나피온 이오노머를 알코올과 물의 혼합용액에 적정 비율로 혼합한 것으로, 이는 전극촉매층과 전해질막의 접촉성을 향상시켜서 촉매로 사용되는 백금의 활용도를 향상시키는 역할을 한다. 이외에도 아사히 유리(Asahi Glass), 아사히 화학(Asahi Chemical)사에서도 전해질막을 개발하여 상업화하고 있다. 또한, 캐나다의 발라드(Ballard)사는 발라드 어드밴스드 머티리얼(Ballard Advanced Materials)이라는 전해질 막을 독자적으로 개발하였으며, 미국의 고어(Gore) 사는 비전도성 다공성 막에 이온전도성 전해질을 함침시켜서 30 ㎛ 전도의 막을 개발하였다.
이하, 본 발명에 따른 연료전지용 기능성 고분자 전해질막의 제조방법을, 나피온 용액을 예로 들어 상세하게 설명한다.
먼저, 고분자 전해질 이오노머 용액으로서 나피온 용액을 사용하여, 나피온 용액의 중량 기준 0.1중량% 내지 30중량%의 기능성 첨가물과 혼합하고 1시간 내지 5시간 동안 초음파 혼합기를 이용하여 혼합시킨다.
나피온 용액과 기능성 첨가물과의 혼합액 제조가 완료되면 전해질막을 30㎛내지 200㎛, 바람직하게는 50㎛ 내지 100㎛의 두께로 형성시킨다.
혼합액을 이용하여 전해질막을 형성시키는 방법은 주물(extrusion molding)방법과 테잎 캐스팅(tape casting) 방법 등이 있는데, 테잎 캐스팅 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
나피온 용액과 기능성 첨가물과의 혼합액에 대한 캐스팅이 완료되면 상온에서 건조시킨다. 건조 후 초순수에 80℃ 내지 100℃로 끓이거나, 질소분위기에 100℃ 내지 140℃로 1시간 정도 가열하는 숙성 방법으로 전해질막의 기계적 강도를 높여 연료전지용 기능성 고분자 전해질막을 완성한다.
본 발명의 방법으로 제조된 연료전지용 기능성 고분자 전해질막은, 비표면적이 큰 담체나 고분자 전해질 연료전지에서 전기화학반응에 이용되는 촉매가 전해질막내에 존재하므로, SPEFC의 경우 공기극에서 생성된 반응수를 함유하여 전해질막내의 수분 함량을 증가시킨다. 특히, 백금촉매의 경우 전해질막내의 백금촉매 상에서 크로스 오버되는 미량의 연료와 산화제가 반응하여 물을 형성하므로, 외부 가습기가 불필요하여 시스템이 간단해지고 운전비용이 절감된다. 한편, DMFC의 경우, 기능성 첨가물이 연료극에서 공기극으로 크로스오버되는 미반응의 메탄올을 잡아두거나 산화시키므로, 전해질막의 성능이 향상된다. 또한, 고분자 전해질 이오노머 용액을 이용하여 전해질막을 제조하기 때문에 두께 조절이 가능하여 상용막인 나피온 막보다 두께가 얇은 막을 얻을 수 있다. 전해질막의 두께가 얇아지면 수소 이온 전달 저항이 낮아져 연료전지 성능이 향상된다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 그러나, 아래의실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 여기에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
<실시예 1>
백금 함량이 20중량%로 탄소에 담지된 Pt/C 촉매 0.1g을 이소프로판올 50g에 분산시킨 후, 여기에 5중량% 나피온 용액 0.17g을 서서히 첨가하면서 교반하여 촉매 잉크를 제조하였다. 에어 브러쉬 건을 이용하여 스프레이 코팅법으로 상기 촉매 잉크를 탄소종이 상부에 도포하여 촉매층을 형성시키고 촉매층이 형성된 전극을 온도 70℃의 건조로에서 약 1시간 동안 건조시킨 후, 다시 촉매층 표면 상부에 나피온 용액 0.5g과 이소프로판올 1.5g을 혼합하여 제조한 용액을 도포하여 전극을 만들었다. 상기 제조된 전극의 백금 함량은 연료극과 공기극 각각 0.4㎎/㎠ 과 0.7㎎/㎠였다. 연료전지용 기능성 고분자 전해질막은 20중량%의 나피온 용액과 나피온 용액의 중량을 기준으로 5중량%의 실리카를 이소프로필알콜에 분산시킨 용액을 혼합시키고 초음파 혼합기에서 1시간 동안 혼합하였다. 상기와 같이 혼합한 후, 테잎 캐스팅법을 이용하여 나피온 고분자 전해질막을 형성시켰다. 나피온 층의 두께는 100㎛이었다.
자기가습의 영향을 보기 위하여 실리카를 포함하지 않은 나피온 고분자 전해질막을 같은 두께로 형성시켰다(비교예 1).
연료극과 공기극 사이에 상기 실시예 1 및 비교예 1의 고분자 전해질막을 두고 140℃, 100기압에서 핫 프레싱하여 막-전극 접합체를 완성하였다. 이와 같이 제조된 막-전극 접합체에 대하여, 반응 기체로 수소와 산소를 사용하고, 무가습,60℃의 운전 온도, 1기압의 조건하에서 전극의 성능을 측정하였으며, 그 결과는 도 2에 도시하였다.
<실시예 2>
연료극은 백금-루테늄(50:50 원자비) 블랙(Pt-Ru Black) 촉매를 사용하였으며, 여기에 5중량% 나피온 용액을 서서히 첨가하면서 교반하여 촉매 잉크를 제조하였다. 연료극의 백금-루테늄 촉매 함량은 3㎎/㎠이었다. 공기극은 백금 함량이 20중량%로 탄소에 담지된 Pt/C 촉매를 사용하여 이소프로판올에 분산시킨 후, 여기에 5중량% 나피온 용액 0.17g을 서서히 첨가하면서 교반하여 촉매 잉크를 제조하였다. 에어 브러쉬 건을 이용하여 스프레이 코팅법으로 상기 촉매 잉크를 탄소종이 상부에 도포하여 촉매층을 형성시키고 촉매층이 형성된 전극을 온도 70℃의 건조로에서 약 1시간 동안 건조시킨 후, 다시 촉매층 표면 상부에 나피온 용액 0.5g과 이소프로판올 1.5g을 혼합하여 제조한 용액을 도포하여 전극을 만들었다. 상기 제조된 전극의 촉매 함량은 연료극과 공기극 각각 0.4㎎/㎠ 과 0.7㎎/㎠였다. 연료전지용 기능성 고분자 전해질막은 20중량%의 나피온 용액과 나피온 용액의 중량을 기준으로 5중량%의 실리카를 이소프로판올에 분산시킨 용액을 혼합시키고, 초음파 혼합기에서 1시간 동안 혼합하였다. 상기와 같이 두 용액을 혼합 후, 테잎 캐스팅 법을 이용하여 나피온 고분자 전해질막을 형성시켰다. 나피온 층의 두께는 100㎛이었다.
메탄올 크로스오버의 영향을 보기 위하여 실리카를 포함하지 않은 나피온 고분자 전해질막을 같은 두께로 형성시켰다(비교예 2).
연료극과 공기극 사이에 상기 실시예 2 및 비교예 2의 고분자 전해질막을 두고, 140℃, 100기압에서 핫 프레싱하여 막-전극 접합체를 완성하였다. 운전 조건은 90℃, 1기압 조건에서, 반응 연료로 2M 메탄올 용액을 5cc/min으로 공급하고, 산화제로는 산소를 250cc/mm으로 공급하여, 공기극의 출구에서 메탄올 크로스오버를 측정하였고, 그 결과는 도 3에 도시하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 연료전지용 기능성 고분자 전해질막은, 고분자 전해질 이오노머 용액에 자기가습을 가능하게 하고, 동시에 메탄올 크로스오버를 방지할 수 있는 기능성 첨가물을 함유시킴으로써, 막두께의 조절이 가능하고, 제조공정이 간단할 뿐만 아니라, 성능이 크게 향상되었다.

Claims (6)

  1. 고분자 전해질 이오노머 용액에, 자기가습을 가능하게 하거나, 메탄올 크로스오버를 방지하는 기능을 가지는 기능성 첨가물로서 비표면적이 큰 담체 또는 고분자 전해질 연료전지에서 전기화학반응에 이용되는 촉매를 첨가시켜 제조되는 고분자 전해질막으로서,
    상기 비표면적이 큰 담체는 플래티늄, 팔라듐, 실리카, 알루미나, 타이타니아, 플루오린 성분을 포함하는 미세 입자 또는 섬유이며, 상기 전기화학반응에 이용되는 촉매는 플래티늄, 루테늄으로 구성되는 군으로부터 하나 이상 선택되어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기능성 고분자 전해질막.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능성 첨가물은 상기 이오노머 용액의 중량에 대하여 0.1중량% 내지 30중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기능성 고분자 전해질막.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 이오노머 용액은 5중량% 내지 40중량%의 나피온 용액인 것을 특징으로 하는 연료전지용 기능성 고분자 전해질막.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기능성 첨가물은 미세 입자인 경우 입자크기가 0.5㎛ 또는 그 이하이고, 섬유 형태인 경우 5㎛ 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 연료전지용 기능성 고분자 전해질막.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기능성 첨가물은 표면적인 25㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 기능성 고분자 전해질막.
  6. 고분자 전해질 이오노머 용액에, 자기가습을 가능하게 하거나, 메탄올 크로스오버를 방지하는 기능을 가지는 기능성 첨가물로서 비표면적이 큰 담체 또는 고분자 전해질 연료전지에서 전기화학반응에 이용되는 촉매를 상기 이오노머 용액 중량 기준으로 0.1중량% 내지 30중량% 첨가시켜 초음파 혼합기로 혼합시키는 단계(a);
    상기 단계(a)의 혼합물을 캐스팅하여 고분자 전해질막을 형성시키는 단계(b);
    상기 단계(b)의 고분자 전해질막을 건조시키는 단계(c); 및
    상기 단계(c)의 건조된 고분자 전해질막을 숙성시키는 단계(d)를 포함하여 구성되는 고분자 전해질막 제조방법으로서,
    상기 단계(a)의 비표면적이 큰 담체는 플래티늄, 팔라듐, 실리카, 알루미나, 타이타니아, 플루오린 성분을 포함하는 미세 입자 또는 섬유이며, 상기 전기화학반응에 이용되는 촉매는 플래티늄, 루테늄으로 구성되는 군으로부터 하나 이상 선택되어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기능성 고분자 전해질막 제조방법.
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