KR20040058330A - 연료 전지 디퓨저/전류 집전기용 전기 이동 침착식 친수성피복제 - Google Patents

연료 전지 디퓨저/전류 집전기용 전기 이동 침착식 친수성피복제 Download PDF

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Abstract

방법은, 음 제타 전위를 갖는 금속 산화물을 포함하는 제1군 또는 양 제타 전위를 갖는 금속 산화물을 포함하는 제2군으로부터 선택된 금속 산화물의 전기 이동 침착에 의해 연료 전지 가스 확산층 또는 디퓨저/전류 집전기와 같은 친수성 탄소 섬유 구조물을 제조하도록 구성된다. 연료 전지 가스 확산층 또는 디퓨저/전류 집전기와 같은 친수성 탄소 섬유 구조물이 구비되는데, 이는 금속 산화물로 피복되어, 친수성 탄소 섬유 구조물 40㎎당 물 200㎎을 위킹할 수 있다.

Description

연료 전지 디퓨저/전류 집전기용 전기 이동 침착식 친수성 피복제 {ELECTROPHORETICALLY DEPOSITED HYDROPHILIC COATINGS FOR FUEL CELL DIFFUSER/CURRENT COLLECTOR}
미국특허 제5,840,414호는 금속 산화물의 혼합에 의해 친수성이 되게 하는 연료 전지 장치에서 사용하기 위한 탄소판을 개시한다. 참고 자료에는 제5컬럼의 31행 내지 52행에 전위 방식이 나열되어 있다. 참고 자료에는 금속 염화물로 처리함으로써 금속 산화물을 흑연판에 혼합하는 단계, 금속 산화물의 금속 수산화물로의 제자리 변환 및 금속 수산화물의 금속 산화물로의 제자리 변환의 3단계 방법이 상세히 예시되어 있다(제5컬럼의 53행 내지 제6컬럼의 21행, 제7컬럼의 7행 내지 25행)
미국특허 제6,080,504호는 펄스 전류를 흐르게 하여 가스 확산 전극을 형성하는 기판에 촉매 금속의 전기 침착 방법을 개시한다.
미국특허 제4,175,165호는 친수성 표면을 갖는 양 극판을 포함하는 연료 전지 장치를 개시한다. 표면은 실리카 졸(silica sol), 알루미늄, 또는 실리카-알루미늄과 같은 습윤제(wetting agent)를 사용함으로써 친수성이 될 수 있다.
국제공개공보 WO 01/17,050호는 금속 산소수소, 산소수소 수화물, 또는 산화 수화물의 사용에 의해 구조적인 연료 전지 성분을 친수성으로 만드는 방법을 개시한다.
미국특허 제5,298,348호 및 제5,389,471호는 알카리성 전지 장치용 분리기를 개시한다.
미국특허 제6,083,638호는, 친수성 물질을 포함하면서 또한 소수성 물질을 포함할 수 있는 전류 집전기를 갖는 연료 전지 장치를 개시한다. 전류 집전기는 탄소 섬유, 유리 섬유, 또는 수지 섬유와 같은 섬유로 이루어진다. 친수성 물질 또는 팽화제는 탄소 분말, 금속 분말, 유리 분말, 세라믹 분말, 실리카 겔, 제올라이트(zeolite) 또는 플루오르 비첨가 수지와 같은 물질의 입자이다. 소수성 물질 또는 팽화제는 플루오르 첨가 수지와 같은 물질의 입자이다. ('638 특허의 도10을 참조)
미국특허 제5,998,058호는, "친수성" 또는 "소수성" 구멍 모두를 포함하도록 처리된 탄소 섬유 기판으로부터 형성되는 폴리머 전해질 막 연료 전지용 전극 이판층(backing layer)을 개시한다. 참고 자료는 암모니아에 담근 후에 주석 4염화 5수화물의 용액에 담금으로써 더 친수성있는 구멍을 만드는 방법을 설명한다.
미국특허 제6,024,848호는, 소수성 상(相)과 친수성 상(相)을 포함하는 전극에 인접하여 접촉 이중층을 포함하는 전기 화학 전지용 다공성 지지판을 개시한다. 참고 자료는 카본 블랙과 양자 교환 수지의 혼합물로 구성되는 친수성 상을 개시한다.
본 발명은, 음 제타 전위를 갖는 금속 산화물을 포함하는 제1군 또는 양 제타 전위를 갖는 금속 산화물을 포함하는 제2군으로부터 선택된 금속 산화물의 전기 이동 침착에 의해 연료 전지 가스 확산층 또는 디퓨저/전류 집전기와 같은 친수성 탄소 섬유 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 금속 산화물로 피복되고 친수성 탄소 섬유 구조물 40㎎당 물 200㎎을 위킹(wicking)할 수 있는 친수성 탄소 섬유 구조물에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 방법에 유용한 전기 이동 장치의 개략도이다.
도2는, 비교예인 두 개의 탄소 페이퍼와, 본 발명의 방법에 따라 처리된 탄소 페이퍼의 물 위킹 분석에서, 시간에 대한 흡수된 물의 그래프이다.
도3은, 비교예인 미처리 탄소 섬유와, 본 발명의 방법에 따라 처리된 탄소 섬유의 물 위킹 분석에서, 시간에 대한 흡수된 물의 그래프이다.
도4는 본 발명의 방법에 따라 주석 산화물로 처리된 탄소 섬유의 전자 현미경 사진이다.
도5는 비교예인 탄소 페이퍼와, 본 발명의 방법에 따라 처리된 탄소 페이퍼의 물 위킹 분석에서, 시간에 대한 흡수된 물의 그래프이다.
도6은 본 발명의 방법에 따른 산화 지르코늄으로 처리된 탄소 섬유의 전자 현미경 사진이다.
도7은 비교예인 탄소 페이퍼와, 본 발명의 방법에 따라 처리된 탄소 페이퍼의 물 위킹 분석에서, 시간에 대한 흡수된 물의 그래프이다.
즉, 본 발명은 연료 전지 가스 확산층 또는 디퓨저/전기 집전기와 같은 친수성 탄소 섬유 구조물을 제조하는 방법을 제공하는데, a) 이산화주석 및 이산화규소와 같은 음극 전위를 갖는 금속 산화물을 포함하는 제1군 또는 이산화지르코늄과 같은 양극 전위를 갖는 금속 산화물을 포함하는 제2군으로부터 선택된 금속 산화물의 수성 분산액에 탄소 섬유 구조물을 담그는 단계, b) 분산액을 상대 전극과 접촉시키는 단계, c) 탄소 섬유 구조물과 상대 전극 사이에 전류를 흐르게 함으로써 탄소 섬유 구조물에 금속 산화물을 전기 이동으로 침착시키는 단계를 포함하고, 제1군으로부터 금속 산화물을 선택한 경우 탄소 섬유 구조물은 양극이 되고, 제2군으로부터 금속 산화물을 선택한 경우 탄소 섬유 구조물은 음극이 된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 친수성 탄소 섬유 구조물 40㎎당 물 200㎎을 위킹할 수 있는 연료 전지 가스 확산층과 같은 친수성 탄소 섬유 구조물을 제공한다.
종래 기술에 설명되지 않으면서 본 발명에 의해 구비되는 것은 제1군 또는 제2군으로부터 선택된 금속 산화물의 전기 이동 침착에 의해 연료 전지에 사용하기 위한 친수성 가스 확산층을 제조하는 방법인데, 친수성 탄소 섬유 구조물에 높은수분 흡수 속도와 용량을 제공하도록 형성된다.
금속 산화물의 균일한 피복제를 갖는 친수성 가스 확산층을 제조하기 위한 신속하고 편리한 방법을 제공하는 것이 본 발명의 장점이다.
본 발명은 연료 전지 가스 확산층 또는 디퓨저/전기 집전기와 같은 친수성 탄소 섬유 구조물을 제조하는 전기 이동 방법을 제공한다. 즉, 본 발명은 a) 이산화 주석 및 이산화 규소와 같은 음 제타 전위를 갖는 금속 산화물을 포함하는 제1군 또는 이산화 지르코늄과 같은 양 제타 전위를 갖는 금속 산화물로 포함하는 제2군으로부터 선택된 금속 산화물의 수성 분산액에 탄소 섬유 구조물을 담그는 단계, b) 분산액을 상대 전극과 접촉시키는 단계, c) 탄소 섬유 구조물과 상대 전극 사이에 전류를 흐르게 함으로써 탄소 섬유 구조물에 금속 산화물을 전기 이동으로 침착시키는 단계를 포함하고, 제1군으로부터 금속 산화물을 선택한 경우 탄소 섬유 구조물은 양극이 되고, 제2군으로부터 금속 산화물을 선택한 경우 탄소 섬유 구조물은 음극이 된다.
연료 전지는 수소와 같은 연료 및 산소와 같은 산화제의 촉진되는 조합에 의해 가용 전기를 생산하는 전기 화학 전지이다. 일반적인 연료 전지는 촉매 반응점에 인접한 가스 확산층 또는 디퓨저/전기 집전기층으로 알려진 층을 포함한다. 이러한 층은 전기적으로 도전성이 있으면서, 반응물과 생성 유체의 통과를 가능하게 해야 한다. 일반적인 가스 확산층은 다공성 탄소 물질을 포함한다. 몇몇 연료 전지 시스템에서, 미처리 탄소보다 더 친수성있는 가스 확산층을 사용하는 것이 유용하다. 본 발명은 친수성 가스 확산층의 제조에 관한 것이다.
적당한 탄소 섬유 구조물이 사용될 수 있다. 일반적으로 탄소 섬유 구조물은 직포 탄소 섬유 구조물 및 부직포 탄소 섬유 구조물로부터 선택된다. 본 발명의 실시에 유용한 탄소 섬유 구조물은 토레이TM탄소 페이퍼, 스펙트라카브TM탄소 페이퍼, AFNTM부직포 탄소 천, 졸텍TM탄소 천 등을 포함한다.
임의의 적절한 전기 침착 장비가 사용될 수 있다. 도1은 전류원(1), 음극(2), 양극(3) 및 금속 산화물 입자(5)를 담는 전해조(4)를 포함하는 본 발명에 따른 방법에 유용한 전기 이동 장치의 개략도이다. 외피 셀(Hull Cell)이 사용될 수 있다. 일반적인 상대 전극은 연강판이다. 임의의 적절한 전류원이 사용될 수 있다.
금속 산화물 입자의 적절한 수성 분산액이 사용될 수 있다. 분산액은 콜로이드상 현탁액 또는 유액(latex)이 될 수 있다. 분산액의 평균 입자 크기는 일반적으로 100㎚보다 더 작고, 보다 일반적으로는 70㎚보다 더 작으며, 더 일반적으로는 50㎚보다 더 작고, 가장 일반적으로는 30㎚보다 더 작다. 금속 산화물은 제1군과 제2군인 두 개의 군 중 하나로부터 선택된다. 수성 현탁액에서 측정될 때, 제1군의 금속 산화물은 음 제타 전위를 갖는다. 제1군의 금속 산화물은 이산화 주석 및 이산화 규소를 포함한다. 수성 현탁물에서 측정될 때, 제2군은 양 제타 전위를 갖는 금속 산화물로 이루어진다. 제2군의 금속 산화물은 이산화 지르코늄을 포함한다.
금속 산화물이 제1군의 금속 산화물인 경우, 전류가 양극에 해당하는 탄소 섬유 구조물 및 음극에 해당하는 상대 전극 사이에 흐르게 된다. 금속 산화물이 제2군의 금속 산화물인 경우, 탄소 섬유 구조물은 음극이고, 상대 전극이 양극이다. 인가된 전류는 금속 산화물의 소망하는 양을 침착시키기에 충분하다. 일반적으로, 전류는 적어도 6볼트의 전압에 의해 구동되는데, 더 일반적으로는 적어도 12볼트이고, 가장 일반적으로는 적어도 24볼트이다. 일반적으로 전류 밀도는 적어도0.3㎂/㎠이고, 더 일반적으로는 적어도 3㎂/㎠이고, 가장 일반적으로는 적어도 30㎂/㎠이다.
신속한 방식으로 수행될 수 있어서, 상업적인 생산에 적합하다는 것이 본 방법의 장점이다. 일반적으로 전기 침착 단계의 기간이 30분 이하이고, 더 일반적으로는 15분 이하이다.
일반적으로, 금속 산화물은 탄소 섬유 구조물의 중량당 적어도 0.1중량%, 더 일반적으로는 적어도 1중량%, 보다 더 일반적으로는 적어도 2중량%, 가장 일반적으로는 적어도 5중량%의 양으로 탄소 섬유 구조물에 침착된다.
일반적으로, 처리된 탄소 섬유 구조물은 다음으로 씻어 내어지고, 건조된다.
또한, 처리된 탄소 섬유 구조물은 금속 산화물 입자를 더 건조하기 위해 가열될 수 있는데, 일반적으로는 적어도 150℃의 온도로, 더 일반적으로는 적어도 250℃, 그리고 가장 일반적으로는 적어도 350℃로 가열된다. 가열 시간은 일반적으로 적어도 10분이고, 더 일반적으로는 적어도 20분이며, 가장 일반적으로는 적어도 30분이다.
추가적인 피복제가 탄소 섬유 구조물에 더해질 수 있다. 소수성 코팅이 플루오르폴리머/탄소 피복제와 같은 탄소 섬유 구조물에 추가될 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 제조되는 금속 산화물 피복제는 대단히 균일하다. 도4 및 도6이 본 발명에 따라 피복된 기판의 현미경 사진이다. 입자가 섬유의 표면에 균일층을 형성한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 제조되는 금속 산화물 피복제의 균일성이 본 발명에따른 친수성 탄소 섬유 구조물에 의해 제시되는 높은 물 흡수도에 기여한다고 믿어진다. 본 발명에 따른 친수성 탄소 섬유 구조물은 일반적으로 구조 40㎎당 물 200㎎을 일반적으로 흡수하거나 위크할 수 있다. 더 일반적으로, 이러한 구조는 구조 40㎎당 물 250㎎을 흡수하거나 위크할 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 친수성 탄소섬유 구조는 60초 이하에서 구조 40㎎당 물 200㎎을 위크할 수 있다. 더 일반적으로, 본 발명에 따른 친수성 탄소 섬유 구조물은 60초 이하에서 구조 40㎎당 물 250㎎을 위크할 수 있다.
본 발명은 친수성 연료 전지 가스 확산층의 제조에 유용하다.
본 발명의 목적과 장점은 다음의 예에 의해 더 설명되지만, 이런 예들 뿐만 아니라 조건 및 상세한 설명에서 다시 인용되는 특별한 물질과 이들의 양은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되지 말아야 한다.
예
달리 지적되지 않는다면, 모든 반응물은 위스콘신주 밀워키 알드리치 케미컬 컴퍼니로부터 입수되어 이용될 수 있거나, 공지된 방법에 의해 합성될 수 있다.
예1 및 예2C
예1에서, 토레이TM탄소 페이퍼 060(일본 도쿄 토레이 인터내셔날 인코포레이티드)은, 전기 이동 침착 공정을 사용하여 입자 크기 20㎚를 갖는 날코?2327 콜로이드 실리카(일리노이즈 네이퍼빌 온데오 날코 컴퍼니)로 처리된다. 제타플러스 동적 광산란 장치(뉴욕주 홀트빌 브룩헤븐 인스티튜트 코포레이션)를 사용하여 측정되었을 때, 입자 크기(직경)가 27㎚인 것으로 알려졌다. 현탁액이 중성화된 물과 1중량%로 희석되었을 때, 입자의 제타 전위는, 제나팔스 계기(뉴욕주 홀트빌 브룩헤븐 인스티튜트 코포레이션)를 사용하여 측정된 -26㎷인 것으로 알려졌다. 제타 전위가 음일 때, 도1에 도시된 바와 같이, 탄소 페이퍼가 전해조의 양극으로 사용되었고, 연강판은 음극으로 사용되었다. 실리카 현탁액은 중성화된 물과 1중량%로 희석되었다. 30V 전위가 10분동안 양극과 음극 사이에 적용되어, 탄소 페이퍼 상에 실리카 입자를 침착시킨다. 침착하는 동안 약 5㎂의 전류가 발생되었다. 샘플은 건조되고 무거워졌다. 추가량은 2.8중량%이었다.
40㎎ 쿠폰은 건조된 샘플로부터 잘려졌고, 접촉각과 위킹은 중성화된 물과 칸 DCA-322 동적 접촉각 분석기(위스콘신주 매디슨 써모 칸)를 사용하여 측정되었다. 피복된 탄소 페이퍼는 0°의 전진 접촉각 및 0°의 후퇴 접촉각을 갖는다. 물의 위킹은 거의 순간적이었다.
비교예2C에서, 예1에서 사용된 것과 동일한 토레이 탄소 페이퍼가 10분동안 중성화된 물과 함께 1중량%로 희석된 동일한 날코?2327 콜로이드상 실리카에 담가졌다. 이러한 과정 후에, 위와 같이 샘플은 건조되어 접촉각 및 위킹에 대해 실험되었다. 물에서 페이퍼에 대한 접촉각은 127°의 전진각 및 18°의 후퇴각이었다. 샘플 내에서 물의 위킹은 분명하지 않았다.
도2는 본 예에 따라 처리된 탄소 페이퍼와 비교예 탄소 페이퍼의 물 위킹 분석에서 시간에 대한 흡수된 물의 그래프이다. 자취(16)는 비교예 미피복 페이퍼이다. 자취(15)는 예2C에 따른 비교예 페이퍼이다. 자취(12)는 예1에 따라 처리된페이퍼에 대한 초기 결과이다. 자취(13)는 예1에 따라 처리되고 나서 젖었다가 건조된 페이퍼에 대한 결과이다. 자취(14)는 두 번 젖었다가 건조된 같은 종류의 페이퍼이다. 자취(11)는 네 번을 격렬하게 젖었다가 건조시킨 같은 종류의 페이퍼이다. 자취(17)는 10분동안 380℃로 가열되었던 유사한 페이퍼이다. 그래프에 개시된 결과는, 예1에 따른 피복제가 내구성이 있다는 것을 나타낸다.
예3
텍스트론 1071 HCB 탄소 섬유(로드아일랜드 프로비던스 텍스트론 인코포레이티드)는 예1에 개시된 방법에 의해 날코?2327 콜로이드상 실리카와 전기 이동으로 침착되었다. 탄소 섬유는 피복되고, 건조되어 접촉각 및 위킹에 대해 실험되었다. 처리된 탄소 천의 접촉각은 0°의 전진각 및 0°의 후퇴각이었다. 도3은 4번의 연속적인 위킹 실험에서 측정된 비교예 미처리 섬유(23)와 처리된 섬유에 대한 위킹 결과를 도시하는데, 이러한 4번의 실험은 제1 실험(20), 제2 실험(21), 제3 실험(22) 및 제4 실험(24)이다. 즉, 효과적이고 내구성있는 습기 능력 처리가 도시되었다.
예4 및 예5C
예4에서, 토레이TM탄소 페이퍼 060(일본 도쿄 토레이 인터내셔날 인코포레이티드)은 전기 이동 침착 공정을 사용하는 니아콜?SN15CG 이산화 주석 분산액(매사추세츠주 애쉬랜드 니아콜 나노 테크놀로지 인코포레이티드)으로 처리된다. 제타플러스 동적 광산란 장치(뉴욕주 홀트빌 브룩헤븐 인스티튜트 코포레이션)를 사용하여 측정되었을 때, 입자 크기(직경)가 41㎚인 것으로 알려졌다. 현탁액이 중성화된 물과 1중량%로 희석될 때, 입자 상에 제타 전위는 제타팔스 계기(뉴욕주 홀트빌 브룩헤븐 인스티튜트 코포레이션)를 사용하여 측정된 -21㎷인 것으로 알려졌다. 제타 전위는 음의 값이기 때문에, 도1에 도시된 바와 같이, 탄소 페이퍼는 전해조의 양극(3)으로 사용되고, 연강판은 음극(2)으로 사용된다. 주석 산화물 현탁액(4)은 중성화된 물과 함께 1중량%로 희석되었다. 10V 전위(1)가 10분동안 양극과 음극 사이에 적용되어, 실리카 입자(5)를 탄소 페이퍼 상에 침착시킨다. 샘플은 건조되고 무거워졌다. 추가량은 4.3중량%이었다.
위에 설명된 바와 같이, 접촉각 및 물 위킹이 실험되었다. 처리된 페이퍼의 접촉각은 58°의 전진각 및 0°의 후퇴각이었다. 이산화 주석의 4.3중량% 추가량이 이 실험으로 인해 결정되었다. 도4는 주석 산화물로 처리된 탄소 섬유의 전자 현미경 사진으로, 입혀진 코팅의 균일성을 보여준다.
비교예5C에서, 담금-피복 샘플은 비교예2C와 같은 과정을 따라 제조되었고, 날코?2327 콜로이드상 실리카 대신에 중성화된 물과 1중량%로 희석된 니아콜?SN15CG 이산화 주석 분산액을 사용했다.
도5는 비교예5C(30), 예4(32), 24시간 후에 반복된 예4(31) 및 예1(33)의 페이퍼에 대한 위킹 결과를 비교한다.
예6
이러한 예에서, 토레이TM탄소 페이퍼 060(일본 도쿄 토레이 인터내셔날 인코포레이티드)은 날코?콜로이드 산화 지르코늄(일리노이즈주 네이퍼빌 온데오 날코 컴퍼니)으로 처리되었다. 제타플러스 동적 광산란 장치(뉴욕주 홀트빌 브룩헤븐 인스티튜트 코퍼레이션)를 사용하여 측정되었을 때 때, 입자 크기(직경)는 66㎚인 것으로 알려졌다. 현탁액이 중성화된 물과 1중량%로 희석되었을 때, 입자 상에 제타 전위는 제타팔스 계기(뉴욕주 홀트빌 브룩헤븐 인스티튜트 코퍼레이션)를 사용하여 측정된 +30㎷인 것으로 알려졌다. 제타 전위는 양의 값이기 때문에, 탄소 페이퍼는 전해조의 음극으로 사용되었고, 연강판은 양극으로 사용되었다. 실리카 현탁액은 중성화된 물과 1중량%로 희석되었다. 20V 전위가 10분동안 양극과 음극 사이에 적용되어, 탄소 페이퍼 상에 실리카 입자를 침착시킨다. 침착하는 동안 9㎂의 전류가 발생되었다. 샘플은 건조되고 무거워졌다. 추가량은 6.8중량%이었다.
도6은 산화 지르코늄으로 처리된 탄소 섬유의 전자 현미경 사진으로, 입혀진 코팅의 균일성을 보여준다.
도7은, 비교예 미처리 페이퍼(42), 주석 산화물을 사용한 예4(43), 산화 지르코늄을 사용한 예6(40) 및 실리카를 사용한 예1(41)에 대한 위킹 결과를 비교한다. 실리카는 위킹 표면을 생성함에 있어서 가장 효과적이고, 산화 지르코늄은 두번째로 효과적이고, 이산화 주석은 세번째이다. 이러한 처리는 대체로 퍼짐성(wetability)을 개선한다.
본 발명의 다양한 수정 및 변경은 본 발명의 범위 및 원리 내에서 당업자에게 명백하고, 본 발명은 앞에서 설명된 실시예에 의해 부당하게 제한되지 않는다.

Claims (14)

  1. 친수성 탄소 섬유 구조물을 제조하는 방법이며,
    a) 음 제타 전위를 갖는 금속 산화물을 포함하는 제1군 또는 양 제타 전위를 갖는 금속 산화물을 포함하는 제2군으로부터 선택된 금속 산화물의 수성 분산액에 탄소 섬유 구조물을 담그는 단계와,
    b) 상기 분산액을 상대 전극과 접촉시키는 단계와,
    c) 상기 탄소 섬유 구조물과 상기 상대 전극 사이에 전류를 흐르게 함으로써 상기 탄소 섬유 구조물에 상기 금속 산화물을 전기 이동으로 침착시키는 단계를 포함하고,
    제1군으로부터 상기 금속 산화물을 선택한 경우, 상기 탄소 섬유 구조물은 양극이 되고, 제2군으로부터 상기 금속 산화물을 선택한 경우, 상기 탄소 섬유 구조물은 음극이 되는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물은 제1군으로부터 선택되고, 상기 탄소 섬유 구조물이 양극이 되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물은 제2군으로부터 선택되고, 상기 탄소 섬유 구조물이 음극이 되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물이 이산화 주석, 이산화 규소 및 이산화 지르코늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물이 이산화 규소 및 이산화 지르코늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물이 이산화 지르코늄인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 탄소 섬유 구조물은 직포 탄소 섬유 구조물인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 탄소 섬유 구조물은 부직포 탄소 섬유 구조물인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물을 전기 이동으로 침착시키는 단계는 30분 이하의 지속 시간을 갖는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 친수성 탄소 섬유 구조물은 상기 친수성 탄소 섬유 구조물 40㎎당 물 200㎎을 위킹(wicking)할 수 있는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 친수성 탄소 섬유 구조물은 상기 친수성 탄소 섬유 구조물 40㎎당 물 250㎎을 위킹할 수 있는 방법.
  12. 제1항의 방법에 따라 제조된 친수성 탄소 섬유 구조물.
  13. 60분 이하로 상기 친수성 탄소 섬유 구조물 40㎎당 물 200㎎을 위킹할 수 있는 친수성 탄소 섬유 구조물.
  14. 60분 이하로 상기 친수성 탄소 섬유 구조물 40㎎당 물 250㎎을 위킹할 수 있는 친수성 탄소 섬유 구조물.
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