KR20050084199A - 촉매 잉크 - Google Patents

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KR20050084199A
KR20050084199A KR1020057010345A KR20057010345A KR20050084199A KR 20050084199 A KR20050084199 A KR 20050084199A KR 1020057010345 A KR1020057010345 A KR 1020057010345A KR 20057010345 A KR20057010345 A KR 20057010345A KR 20050084199 A KR20050084199 A KR 20050084199A
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solvent
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KR1020057010345A
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바스카르 브이. 벨라마카니
데이빗 알. 메칼라
에릭 제이. 핸슨
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

25-95 중량%의 물; 1-50 중량%의 하나 이상의 고체 촉매, 일반적으로는 고도로 분산된 백금 촉매; 1-50 중량%의 하나 이상의 산(H+) 형태인 중합체 전해질; 및 1-50 중량%의 하나 이상의 극성 비양성자성 유기 용매를 포함하는 촉매 잉크가 제공된다. 촉매 잉크는 일반적으로 1초-1에서 10Pa·초 이하의 점도를 갖는다. 촉매 잉크는 80℃ 이상의 온도에서 공기 중에서 완전히 건조되었을 때, 일반적으로는 자발적으로 점화하지 않는다. 촉매 잉크는 연료 전지에 사용되는 막 전극 접합체의 제조에 사용될 수 있다.

Description

촉매 잉크{CATALYST INK}
본 발명은 연료 전지에 사용되는 막-전극 접합체의 제조에 일반적으로 사용되는 촉매 잉크 조성물에 관한 것이다.
유럽 특허 출원 EP 0 955 687 A2는 PEM 연료 전지 전극의 촉매 층 형성용 슬러리의 제조 방법을 개시한다. 이 개시된 방법에서는, MOH를 퍼플루오로술포네이트 이오노머(PFSI, perfluorosulfonate ionomer)(나피온(Nafion, 등록상표) 등)의 물/알콜 용액에 첨가하여 PFSI를 M+ 형태로 전환한다. 디메틸 술폭사이드, N,N-디메틸 포름아미드 또는 에틸렌 글리콜 등의 유기 극성 용매를 첨가한다('687의 24단, 27단 및 청구항 6). 이 혼합물을 가열하여 알콜을 날려 보내고 촉매를 첨가하여 슬러리를 형성하도록 한다. 슬러리가 지지층(backing layer)으로 적용되고 건조되어 촉매 층을 형성한 뒤, 촉매 층을 산으로 처리하여 PFSI를 M+ 형태에서 H+ 형태로 전환한다('687의 44단 및 청구항 5).
미국 특허 출원 공보 US2002/0045081은 극성 비양성자성 용매인 N-메틸 피롤리돈(NMP)에 용해된 술폰화된 PEEK 중합체의 용도를 개시한다('081의 실시예 1).
미국 특허 번호 5,906,716은 바람직하게는 극성 비양성자성 용매(NMP 등)에 녹을 수 있고, 예를 들면 술폰화된 PEEK 중합체 등의 중합체의 주쇄에 아릴렌 단위를 포함하는 양이온-교환 중합체로 만드는 금속화된 양이온 교환 막을 개시한다('716의 실시예 1).
미국 특허 출원 공보 US2002/0019308은 복합 촉매를 개시한다.
일본의 미심사청구된 특허 공보 2000-353528은 다공성 전극 촉매 층과 다공성 전극 촉매 층을 만드는 방법을 개시한다. 이 실시예들은 나피온(등록상표)의 저장 용액의 용매 교환에 의해 수득되는 나피온(등록상표)의 NMP 용액의 용도를 개시하는 것으로 보인다.
일본의 미심사청구된 특허 공보 2001-273907A는 다공성 전극 촉매 층과 다공성 전극 촉매 층을 만드는 상 분리 방법을 개시한다. 이 실시예들은 나피온(등록상표)의 촉매 현탁액의 적용에 이은 건조 및, 그 후의 PVdF의 다공성 층의 제조를 위한 PVdF/NMP 용액의 적용에 이은 물과의 용매 교환을 개시하는 것으로 보인다.
국제 특허 출원 WO 01/71835 A2는 막/전극 혼성체의 제조 방법을 개시한다.
영국 특허 출원 GB 2 316 802 A는 폴리에테르술폰 탄소 블렌드에 기반한 기체 확산 전극을 개시한다.
미국 특허 번호 5,716,437은 전극 제조에 사용되는 수성 잉크를 개시한다.
WO 99/21239는 용해된 촉매 금속을 양이온 교환 중합체의 존재 하에서 환원시키는, 금속 콜로이드 용액의 제조 방법을 개시한다.
발명의 요약
간략하게, 본원 발명은 25-95 중량%의 물; 1-50 중량%의 하나 이상의 고체 촉매, 일반적으로는 고도로 분산된 백금 촉매; 1-50 중량%의 하나 이상의 산(H+) 형태인 중합체 전해질; 및 1-50 중량%의 하나 이상의 극성 비양성자성 유기 용매를 포함하는 촉매 잉크를 제공한다. 촉매 잉크는 일반적으로 약 1초-1에서 10Pa·초 이하의 점성을 갖는다. 촉매 잉크는 80℃ 이상의 온도에서, 공기 중에서 완전히 건조되었을 때, 일반적으로는 자발적으로 점화하지 않는다.
이 출원에서 :
"고도로 분산된 백금 촉매"는 분말화된 탄소 담지체에 분산된 촉매 등, 비표면적 100m2/g 초과, 더욱 일반적으로는 500m2/g 초과, 가장 일반적으로는 900m2/g을 초과하는 비표면적을 갖는 백금-함유 촉매를 의미하고;
"고도로 플루오르화된"은 40 중량% 이상, 일반적으로는 50 중량% 이상, 더욱 일반적으로는 60 중량% 이상의 플루오르량을 포함함을 의미하고;
"완전히 건조된"은 수분 함량이 본질적으로 대기와 평형을 이루거나 더 낮아질 때까지 건조된다는 것을 의미하며;
"표준 비점"은 표준 참조 작업에서 보고된 비점을 의미한다.
촉매 잉크를, 특별하게는 연료 전지 제조용 촉매 잉크를 제조하는 것이 본원 발명의 장점이며, 이는 적용시에 바람직한 유변 물성을 보이며 상승한 온도에서 공기 중에 완전히 건조되었을 때 자발적으로 점화되지 않는다.
본원 발명은 25-95 중량%의 물; 1-50 중량%의 하나 이상의 고체 촉매, 일반적으로는 고도로 분산된 백금 촉매; 1-50 중량%의 하나 이상의 산(H+) 형태인 중합체 전해질; 및 1-50 중량%의 하나 이상의 극성 비양성자성 유기 용매를 포함하는 촉매 잉크를 제공한다. 촉매 잉크는 일반적으로 1초-1에서 10Pa·초 이하의 점도를 갖는다. 촉매 잉크는 80℃ 이상의 온도에서 공기 중에서 완전히 건조되었을 때, 일반적으로는 자발적으로 점화하지 않는다.
본원 발명에 의한 촉매 잉크는 연료 전지에 사용되는 막 전극 접합체(MEA, membrane electrode assemblies)의 제조에 사용될 수 있다. MEA는 수소 연료 전지 등 양성자 교환 막 연료 전지의 핵심 요소이다. 연료 전지는 수소 등의 연료와 산소 등의 산화제의 촉매에 의한 조합을 통해, 사용 가능한 전기를 생산하는 전기화학적 전지이다. 일반적인 MEA는 고체 전해질의 역할을 하는 중합체 전해질 막(PEM, polymer electrode membrane)(이온 전도성 막(ICM)으로도 알려짐)을 포함한다. PEM의 한쪽 면은 양극 전극층과 접해 있고, 반대쪽 면은 음극 전극층과 접해 있다. 각각의 전극층은 전기화학적 촉매를 포함하며, 일반적으로는 백금 금속을 포함한다. 양극 및 음극 전극층은 PEM에 촉매 잉크의 형태로 적용되어 촉매가 코팅된 막(CCM, catalyst coated membrane)을 형성할 수 있다. 유체 수송층(FTL, fluid transport layer)은 양극 및 음극 전극물질로부터 또는 그들로의 기체의 수송을 용이하게 하고, 전류를 전도시킨다. 일반적인 PEM 연료 전지에서, 양성자가 수소 산화를 통해 양극에서 형성되고 음극으로 수송되어 산소와 반응하여, 전극을 연결하는 외부 회로 내에 전류를 흐르도록 한다. FTL은 또한 기체 확산층(GDL, gas diffusion layer) 또는 확산기/전류 수집기(DCC, diffuser/current collector)로 불리기도 한다. 또 다른 제조 방법에 있어서, 양극 및 음극 전극층이 PEM이 아니라 FTL에 촉매 잉크 형태로 적용되고, 코팅된 FTL이 PEM과 함께 끼워져 MEA를 형성할 수도 있다.
임의의 적당한 촉매가 본원 발명의 실시에 사용될 수 있다. 촉매는 일반적으로는 100m2/g 초과, 더욱 일반적으로는 500m2/g 초과, 가장 일반적으로는 900m2/g을 초과하는 비표면적을 갖는 고도로 분산된 백금 촉매이다. 일반적으로는, 탄소-담지 촉매 입자가 사용된다. 일반적인 탄소-담지 촉매 입자는 50-90 중량%의 탄소와 10-50 중량%의 촉매 금속이며, 촉매 금속은 일반적으로 Pt를 음극으로, 중량비 2:1의 Pt 및 Ru를 양극으로 포함한다.
임의의 적당한 중합체 전해질이 본원 발명의 실시에 사용될 수 있다. 중합체 전해질은 일반적으로 고도로 플루오르화 또는 과플루오르화된다. 중합체 전해질은 일반적으로는 나피온(등록상표, DuPont Chemicals, Wilmington DE), 플레미온(Flemion, 등록상표, Asahi Glass Co. Ltd., Tokyo, Japan) 등의 산-관능성 플루오로 중합체이다. 본원 발명에 사용하는 잉크로서 유용한 중합체 전해질은 일반적으로는 테트라플루오로에틸렌과 하나 이상의 플루오르화된 산 관능성 공단량체와의 공중합체이다. 일반적으로 중합체 전해질은 술포네이트 관능기를 가진다. 일반적으로 중합체 전해질은 중합체 주쇄에 아릴렌 단위를 포함하지 않는다. 가장 일반적으로는 중합체 전해질은 나피온(등록상표)이다. 중합체 전해질은 일반적으로는 1200 이하, 더욱 일반적으로는 1100 이하, 더욱 일반적으로는 1050 이하, 가장 일반적으로는 약 1000의 당량을 갖는다. 본원 발명에 의한 잉크에 있어서, 중합체 전해질은 실질적으로 염 형태보다는 양성자화된 형태 또는 산(H+) 형태이다.
극성 비양성자성 유기용매는 일반적으로 80℃ 이상, 더욱 일반적으로는 100℃ 이상, 더욱 일반적으로는 160℃ 이상, 가장 일반적으로는 200℃ 이상의 표준 비점을 갖는다. 극성 비양성자성 유기용매는 일반적으로 디메틸 술폭사이드(DMSO), N,N-디메틸아세트아미드(DMA), 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, N,N-디메틸포름아미드(DMF), N-메틸피롤리디논(NMP), 디메틸이미다졸리디논, 아세토니트릴, 부티로락톤, 헥사메틸포스포릭 트리아미드, 이소부틸 메틸 케톤 및 술폴란을 포함하는 군으로부터, 더욱 일반적으로는 N-메틸피롤리디논(NMP), N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드(DMSO) 및 아세토니트릴을 포함하는 군으로부터 선택된다. 가장 일반적으로는, 극성 비양성자성 유기용매는 N-메틸 피롤리디논(NMP)이다.
촉매 잉크는 일반적으로 25-95%의 물, 더욱 일반적으로는 50-80%의 물, 더욱 일반적으로는 60-75%의 물을 포함한다. 촉매 잉크는 일반적으로는 1-50%의 고체 촉매, 더욱 일반적으로는 5-25%의 고체 촉매, 더욱 일반적으로는 10-20%의 고체 촉매를 포함한다. 촉매 잉크는 일반적으로는 1-50%의 중합체 전해질, 더욱 일반적으로는 1-20%의 중합체 전해질, 더욱 일반적으로는 1-10%의 중합체 전해질, 더욱 일반적으로는 3-8%의 중합체 전해질을 포함한다. 촉매 잉크는 일반적으로 1-50%의 제 2 용매, 일반적으로는 극성 비양성자성 유기용매, 더욱 일반적으로는 3-25%의 극성 비양성자성 유기용매, 더욱 일반적으로는 5-15%의 극성 비양성자성 유기용매, 더욱 일반적으로는 8-14%의 극성 비양성자성 유기용매를 포함한다. 촉매 잉크는 일반적으로 5-30% 고체(즉 중합체 및 촉매)를 포함한다.
잉크는 임의의 적당한 방법으로 혼합될 수 있다. 잉크는 일반적으로는 가열하면서 교반하는 방법으로 만들어지며, 이를 코팅 가능한 농도까지 희석할 수도 있다. 잉크는 일반적으로 1초-1에서 10Pa·초 이하, 더욱 일반적으로는 6Pa·초 이하, 더욱 일반적으로는 2Pa·초 이하, 가장 일반적으로는 1.0Pa·초 이하의 점도를 갖는다.
잉크는 연료 전지용 CCM 또는 MEA의 제조에 사용될 수도 있다. 잉크는 솔질, 노치 바 코팅, 유체 포함 다이 코팅, 철사를 감은 막대 코팅, 유체 포함 코팅, 슬로트-공급된 나이프 코팅, 3-롤 코팅 또는 데칼 이송을 포함하는, 수작업 및 기계를 이용한 방법 둘 다를 포함하는 임의의 적당한 수단으로 PEM 또는 FTL에 적용될 수 있다. 데칼 이송의 경우, 잉크는 먼저 이송 기판에 도포되고 건조된 뒤, PEM에 데칼로서 도포된다. 코팅은 하나의 도포 또는 다중 도포에 의해 달성될 수 있다. 코팅 후에, 잉크는 오븐 등이나, 공기 중에서, 80℃를 초과하여, 더욱 일반적으로는 110℃를 초과하여, 더욱 일반적으로는 140℃를 초과하여 건조될 수 있다. 본원 발명에 의한 잉크는 바람직하게는 이러한 조건 하에서 완전히 건조되었을 때 자발-점화되지 않는다. 일반적으로, 건조 중에 자발-점화되지 않는 잉크는 제조하고 취급하며 사용하기에 더욱 안전하기도 하다.
본 발명은 연료 전지에 사용되는 막 전극 접합체의 제조에 유용하다.
본 발명의 목적 및 이점은 다음 실시예에 의해 더욱 예시되나, 이러한 실시예들에서 열거되는 특정 물질 및 그의 양은, 다른 조건 및 상술들과 마찬가지로, 본 발명을 과도하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
달리 언급되지 않는 한, 모든 시약들은 알드리치 사(Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI)에서 구하였거나 이용 가능하고, 또는 알려진 방법에 의해 합성될 수도 있다.
잉크의 제형법
표 I을 참고로 하여, 비교 촉매 잉크와 본원 발명에 의한 촉매 잉크를 포함한 여러 가지 촉매 잉크를 만들었다. 양극 잉크(실시예 1C(비교), 2C(비교) 및 3-6) 및 음극 잉크(실시예 7C(비교), 8C(비교), 9 및 10)을 만들었다.
양극 잉크는 다음과 같이 만들었다 : 30g의 촉매 분말(60% 탄소에 입힌 SA27-13RC, 27% Pt & 13% Ru, N.E. 켐캣 사(N.E. Chemcat Corp., Tokyo, Japan)의 제품)을 (16온스) 유리병(8.9cm 직경, 8.9cm 높이)에 무게를 재었다. 그리고 나서, 112.2g의 나피온(등록상표) 용액(SE-10172, 10% 수용액, CAS#31175-20-9, 듀폰 플루오로프로덕트 사(DuPont Fluoroproducts, Wilmington, DE, USA))을 점진적으로 유리병 내의 촉매 분말에 첨가하고, 내용물을 주걱으로 균일하게 분산시켜 혼합물 내에 촉매 분말의 마른 덩어리가 남아있지 않도록 하였다. 그 뒤 용매의 증발을 최소화하기 위해, 로토-스테이터 고전단 혼합기(울트라-투랙스 T25(Ultra-Turrax T25, IKA Works, Wilmington,NC))를 장착한 유리병을 얼음 조에 넣고 16,000rpm으로 1분간 덩어리를 분쇄하였다. 그리고 나서 표 I에 표시된 20.4g의 추가 용매를 넣고 16,000rpm에서의 고전단 혼합을 추가 10분간 계속하였다. 추가 용매는 물(비점 100℃), 에틸렌 글리콜(비점 197℃, CAS#107-21-1), N-메틸피롤리디논(NMP)(비점 202℃, CAS#872-50-4), N,N-디메틸포름아미드(DMF)(비점 153℃, CAS#68-12-2), N,N-디메틸아세트아미드(DMA)(비점 165℃, CAS#127-19-5) 및 디메틸술폭사이드(DMSO)(비점 189℃, CAS#67-68-5)로부터 선택하였다. 고전단 덩어리 분쇄 후, 고무 주걱으로 긁어서 촉매 분산물을 로토-스테이터 혼합기 상부 및 유리병의 벽에서 떼어내고, 병을 단단하게 밀봉하여 촉매 분산물로부터의 용매 손실을 막았다.
음극 잉크는 다음과 같이 만들었다 : 30g의 촉매 분말(SA50BK, 50% 탄소상의 50% Pt, N.E. 켐캣 사(N.E. Chemcat Corp., Tokyo, Japan)의 제품)을 (16온스) 유리병(8.9cm 직경, 8.9cm 높이)에 무게를 재었다. 그리고 나서, 84g의 나피온(등록상표) 용액(SE-10172, 10% 수용액, CAS#31175-20-9, 듀폰 플루오로프로덕트 사(DuPont Fluoroproducts, Wilmington, DE, USA))을 점진적으로 유리병 내의 촉매 분말에 첨가하고, 내용물을 주걱으로 균일하게 분산시켜 혼합물 내에 촉매 분말의 마른 덩어리가 남아있지 않도록 하였다. 80.1g의 물을 추가로 첨가하였다. 그 뒤 용매의 증발을 최소화하기 위해, 로토-스테이터 고전단 혼합기(울트라-투랙스 T25(Ultra-Turrax T25, IKA Works, Wilmington, NC))를 장착한 유리병을 얼음 조에 넣고 16,000rpm으로 1분간 덩어리를 분쇄하였다. 그리고 나서 표 1에 표시된 22.5g의 추가 용매를 넣고 16,000rpm 에서의 고전단 혼합을 추가 10분간 계속하였다. 추가 용매는 물(비점 100℃), 에틸렌 글리콜(비점 197℃, CAS#107-21-1), N-메틸피롤리디논(NMP)(비점 202℃, CAS#872-50-4) 및 아세토니트릴(비점 81.6℃, CAS#75-05-8)로부터 선택하였다. 고전단 덩어리 분쇄 후, 고무 주걱으로 문질러 촉매 분산물을 로토-스테이터 혼합기 상부 및 유리병의 벽에서 떼어내고, 병을 단단하게 밀봉하여 촉매 분산물로부터의 용매 손실을 막았다. 실시예 10의 경우에는, 위에서 기술한 무게는 3분의 1로 줄였는데, 즉 10g의 양극 촉매 분말, 28g의 나피온(등록상표) 용액, 26.7g의 추가 물 및 7.5g의 추가 용매(아세토니트릴)를 사용하였다.
잉크의 성질
각 실시예로부터 제조된 잉크의 응집성을 관찰하고, 점성을 측정하고, 건조조건에서의 소각을 실험하였다.
각 실시예로부터 제조된 잉크의 응집성을 눈으로 관찰하고, 강하게 응집되는 것 또는 약하게 응집되는 것으로 구분하였다. 결과는 표 I에 수록하였다.
보어린 일정 응력 유변측정기(보어린 사(Bohlin Instruments Inc., East Brunswick, New Jersey)로부터 이용 가능한)를 사용하여 촉매 분산물의 점도를 전단 속도의 함수로 계속하여 측정하였다. 일정한 응력 조건 하에서의 유동 성질은 C14 컵-앤-봅 구조를 사용하여 1 내지 800초-1 사이의 전단 속도에서 측정하였다.
전단 점도 대 전단 속도의 플롯을 만들었다. 전단 속도(S)와 전단 점도(V)는 "지수 법칙 유체(Power Law Fluid)" 방정식으로 알려진 다음의 방정식과 관련되어 있다.
V=kS(n-1)
여기서 "k"는 1초-1에서의 점도를 표시하는 상수이며 "n"은 지수 법칙 지표(PLI, Power Law Index)인데, 이는 전단이 점도에 미치는 영향을 나타낸다. 만일 한 물질의 전단 점도가 전단 속도에 민감하지 않다면, 즉 유체가 뉴토니안 유체라면, PLI값은 1.0이다. 전단에 따라 점도가 감소하는 분산물들은 비-뉴토니안이며 요변성(thixotropic)인 것으로 알려져 있다. 이 요변성 유체의 PLI는 0 내지 1 사이이다. 지수 법칙 지표의 원리는 문헌[C.W.Macosko, "Rheology: Principles, Measurements, and Applications", ISBN #1-56081-579-5, at page 85]에 기술되어 있다.
소각은 약 50미크론 깊이의 미세특징을 갖는 1-밀(mil) 두께의 실리콘-코팅 미세구조 폴리프로필렌을 포함하는 박리 라이너 위에 3''(7.6cm) 너비 x 3-밀(mil)(76 미크론) 두께의 촉매 잉크 코팅을 노치-바 도포하여 테스트하였다. 코팅 후 즉시, 라이너를 따라 코팅을 알루미늄 팬에 놓고 140℃의 대류 공기 오븐에 넣었다. 코팅을 10분간 건조하였다. 그 후, 완전히 건조되거나 촉매 코팅이 소각된 코팅을 관찰하였다.
실시예 1C 실시예 2C 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
잉크 종류 양극 양극 양극 양극 양극 양극
추가 용매 물 에틸렌 글리콜 NMP NMF DMA DMSO
용매 종류 무기 양성자성 유기 비양성자성 유기 비양성자성 유기 비양성자성 유기 비양성자성 유기
고체 총량 25.4% 25.4% 25.4% 25.4% 25.4% 25.4%
응집 강함 약함 약함 약함 약함 약함
1초-1에서의 점도(Pa·초) 14.5 0.92 0.9 1.67 5.79 1.86
지수법칙지표 0.3956 0.6622 0.6604 0.6155 0.5016 0.6014
소각 없음 있음 없음 없음 없음 없음
실시예 7C 실시예 8C 실시예 9 실시예 10
잉크 종류 음극 음극 음극 음극
추가 용매 물 에틸렌 글리콜 NMP 아세토니트릴
용매 종류 무기 양성자성 유기 비양성자성 유기 비양성자성 유기
고체 총량 17.7% 17.7% 17.7% 17.7%
응집 강함 강함 약함 약함
1초-1에서의 점도(Pa·초) 14.6 12.62 0.45 0.95
지수법칙지표 0.2509 0.2414 0.6823 0.6361
소각 없음 있음 없음 없음
본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않은 다양한 변형 및 조작이 당업자에게 자명할 것이며, 본 발명이 상기 본원에 설시된 예시적 실시태양으로 과도하게 제한되지 않음을 이해해야 할 것이다.

Claims (31)

  1. a) 25-95 중량%의 물;
    b) 1-50 중량%의 하나 이상의 고체 촉매;
    c) 1-50 중량%의 하나 이상의 산(H+) 형태인 중합체 전해질; 및
    d) 1-50 중량%의 하나 이상의 극성 비양성자성 유기 용매
    를 포함하는 촉매 잉크.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고체 촉매가 고도로 분산된 백금 촉매인 촉매 잉크.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 극성 비양성자성 유기 용매는 표준 비점이 80℃ 이상인 촉매 잉크.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 극성 비양성자성 유기 용매는 디메틸 술폭사이드(DMSO), N,N-디메틸아세트아미드(DMA), 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, N,N-디메틸포름아미드(DMF), N-메틸피롤리디논(NMP), 디메틸이미다졸리디논, 아세토니트릴, 부티로락톤, 헥사메틸포스포릭 트리아미드, 이소부틸 메틸 케톤 및 술폴란을 포함하는 군으로부터 선택되는 촉매 잉크.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 극성 비양성자성 유기 용매는 N-메틸피롤리디논(NMP), N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드(DMSO) 및 아세토니트릴을 포함하는 군으로부터 선택되는 촉매 잉크.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 극성 비양성자성 유기 용매는 N-메틸피롤리디논(NMP)인 촉매 잉크.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 중합체 전해질이 고도로 플루오르화된 촉매 잉크.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 중합체 전해질이 중합체 주쇄에 아릴렌 단위를 포함하지 않는 촉매 잉크.
  9. 제 2항에 있어서, 50-80%의 물을 포함하는 촉매 잉크.
  10. 제 2항에 있어서, 10-20%의 상기 고체 촉매를 포함하는 촉매 잉크.
  11. 제 2항에 있어서, 1-10%의 상기 산(H+) 형태인 중합체 전해질을 포함하는 촉매 잉크.
  12. 제 2항에 있어서, 5-15%의 상기 극성 비양성자성 용매를 포함하는 촉매 잉크.
  13. 제 2항에 있어서, 1초-1에서 10Pa·초 이하의 점도를 갖는 촉매 잉크.
  14. 제 2항에 있어서, 1초-1에서 1.0Pa·초 이하의 점도를 갖는 촉매 잉크.
  15. 제 2항에 있어서, 상기 촉매 잉크가 80℃ 이상의 온도에서 공기 중에서 완전히 건조되었을 때, 자발적으로 점화하지 않는 촉매 잉크.
  16. 제 2항에 있어서, 상기 촉매 잉크가 110℃ 이상의 온도에서 공기 중에서 완전히 건조되었을 때, 자발적으로 점화하지 않는 촉매 잉크.
  17. 제 2항에 있어서, 상기 촉매 잉크가 140℃ 이상의 온도에서 공기 중에서 완전히 건조되었을 때, 자발적으로 점화하지 않는 촉매 잉크.
  18. a) 25-95 중량%의 물;
    b) 1-50 중량%의 하나 이상의 고도로 분산된 백금 촉매;
    c) 1-50 중량%의 하나 이상의 산(H+) 형태인 중합체 전해질; 및
    d) 1-50 중량%의 물이 아닌 하나 이상의 제 2 용매
    를 포함하며, 1초-1에서 10Pa·초 이하의 점도를 가지며, 80℃ 이상의 온도에서 공기 중에서 완전히 건조되었을 때 자발적으로 점화하지 않는 촉매 잉크.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 제 2 용매는 80℃ 이상의 표준 비점을 갖는 촉매 잉크.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 제 2 용매는 디메틸 술폭사이드(DMSO), N,N-디메틸아세트아미드(DMA), 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, N,N-디메틸포름아미드(DMF), N-메틸피롤리디논(NMP), 디메틸이미다졸리디논, 아세토니트릴, 부티로락톤, 헥사메틸포스포릭 트리아미드, 이소부틸 메틸 케톤 및 술폴란을 포함하는 군으로부터 선택되는 촉매 잉크.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 제 2 용매는 N-메틸피롤리디논(NMP), N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드(DMSO) 및 아세토니트릴을 포함하는 군으로부터 선택되는 촉매 잉크.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 제 2 용매는 N-메틸피롤리디논(NMP)인 촉매 잉크.
  23. 제 18항에 있어서, 상기 중합체 전해질이 고도로 플루오르화된 촉매 잉크.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 중합체 전해질이 중합체 주쇄에 아릴렌 단위를 포함하지 않는 촉매 잉크.
  25. 제 18항에 있어서, 50-80%의 물을 포함하는 촉매 잉크.
  26. 제 18항에 있어서, 10-20%의 상기 고체 촉매를 포함하는 촉매 잉크.
  27. 제 18항에 있어서, 1-10%의 상기 산(H+) 형태인 중합체 전해질을 포함하는 촉매 잉크.
  28. 제 18항에 있어서, 5-15%의 상기 제 2 용매를 포함하는 촉매 잉크.
  29. 제 18항에 있어서, 1초-1에서 1.0Pa·초 이하의 점도를 갖는 촉매 잉크.
  30. 제 18항에 있어서, 상기 촉매 잉크가 110℃ 이상의 온도에서 공기 중에서 완전히 건조되었을 때, 자발적으로 점화하지 않는 촉매 잉크.
  31. 제 18항에 있어서, 상기 촉매 잉크가 140℃ 이상의 온도에서 공기 중에서 완전히 건조되었을 때, 자발적으로 점화하지 않는 촉매 잉크.
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