KR20060000536A - Electrode for fuel cell and fuel cell comprising same - Google Patents

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서준원
김잔디
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Abstract

본 발명은 연료 전지용 전극 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것으로서, 이 연료 전지용 전극은 촉매층; 및 기체 확산층과 미세 기공층을 포함하며, 기공 사이즈가 10 내지 30㎛인 전극 지지체를 포함한다.The present invention relates to a fuel cell electrode and a fuel cell including the same, the fuel cell electrode comprising: a catalyst layer; And an electrode support having a gas diffusion layer and a fine pore layer, and having a pore size of 10 to 30 μm.

본 발명의 연료 전지용 전극은 최적의 기공 크기 및 기공도를 갖는 전극 지지체를 포함하므로, 무가습 조건에서 작동 가능한 연료 전지를 제공할 수 있고 또한 전극 지지체의 두께를 얇게 형성할 수 있어 상대적으로 촉매층을 두껍게 형성할 수 있으므로 연료 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.Since the electrode for a fuel cell of the present invention includes an electrode support having an optimum pore size and porosity, it is possible to provide a fuel cell that can operate in a non-humidity condition and to form a thin thickness of the electrode support, thereby providing a relatively catalyst layer. Since it can form thickly, the efficiency of a fuel cell can be improved.

연료전지,무가습,압연,기공도,기공크기Fuel cell, no humidification, rolling, porosity, pore size

Description

연료 전지용 전극 및 이를 포함하는 연료 전지{ELECTRODE FOR FUEL CELL AND FUEL CELL COMPRISING SAME}Electrode for fuel cell and fuel cell including same TECHNICAL FIELD

도 1은 본 발명의 전극을 포함하는 막/전극 접합체의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a membrane / electrode assembly including an electrode of the present invention.

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 연료 전지용 전극 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료 전지를 무가습 조건 하에서도 사용할 수 있으며 또한 전지 수명 특성을 향상시킬 수 있는 연료 전지용 전극 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell electrode and a fuel cell including the same, and more particularly, to a fuel cell electrode and a fuel cell including the same, which can use the fuel cell even under unhumidified conditions and can improve battery life characteristics. It is about.

[종래 기술][Prior art]

연료 전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.A fuel cell is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxygen contained in hydrocarbon-based materials such as methanol, ethanol and natural gas into electrical energy.

연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 인산형 연료 전지, 용융탄산염 형 연료 전지, 고체 산화물형 연료 전지, 고분자 전해질형 또는 알칼리형 연료 전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료 전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다.Fuel cells are classified into phosphoric acid fuel cells, molten carbonate fuel cells, solid oxide fuel cells, polymer electrolyte or alkaline fuel cells, etc., depending on the type of electrolyte used. Each of these fuel cells operates on essentially the same principle, but differs in the type of fuel used, operating temperature, catalyst, electrolyte, and the like.

이들 중 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)는 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공 건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다. Among these, the polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), which is being developed recently, has superior output characteristics compared to other fuel cells, has a low operating temperature, fast start-up and response characteristics, and is a mobile power source such as an automobile. Of course, it has a wide range of applications, such as distributed power supply for homes, public buildings and small power supply for electronic devices.

본 발명의 목적은 무가습 조건 하에서 작동가능한 연료 전지를 제공할 수 있는 연료 전지용 전극을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an electrode for a fuel cell which can provide a fuel cell operable under humidification conditions.

본 발명의 다른 목적은 상기 연료 전지용 전극을 포함하는 연료 전지를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a fuel cell including the fuel cell electrode.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 촉매층; 및 기체 확산층과 미세 기공층을 포함하며, 기공 사이즈가 10 내지 30㎛인 전극 지지체를 포함하는 연료 전지용 전극을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a catalyst layer; And a gas diffusion layer and a fine pore layer, and includes an electrode support having a pore size of 10 to 30 μm.

본 발명은 또한 촉매층; 및 기체 확산층과 미세 기공층을 포함하며, 기공 사이즈가 10 내지 30㎛인 전극 지지체를 포함하는 캐소드 및 애노드 전극; 및 상기 캐소드 및 애노드 전극 사이에 존재하는 고분자 막을 포함하는 막 전극 접합체 하 나 이상; 및 상기 막 전극 접합체의 양 말단에 접촉하고 있고, 내부에 기체의 유로 채널이 형성되어 있는 바이폴러 플레이트를 포함하는 연료 전지를 제공한다.The present invention also provides a catalyst layer; And a cathode and an anode electrode including a gas diffusion layer and a fine pore layer, the electrode support having a pore size of 10 to 30 μm; At least one membrane electrode assembly comprising a polymer membrane present between the cathode and the anode electrode; And a bipolar plate in contact with both ends of the membrane electrode assembly and having a gas flow channel formed therein.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 연료 전지용 전극에 관한 것으로서, 일반적으로 연료 전지의 전극은 촉매층과 전극 지지체로 이루어진다. 이 전극 지지체란, 기체 확산층(gas diffusion layer)과 이 기체 확산층의 기체 확산 효과를 증진시키기 위한 미세 기공층(microporous layer)으로 구성된다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for a fuel cell, and in general, an electrode of a fuel cell includes a catalyst layer and an electrode support. The electrode support is composed of a gas diffusion layer and a microporous layer for enhancing the gas diffusion effect of the gas diffusion layer.

상기 기체 확산층은 연료 전지용 전극을 지지하는 역할을 하면서 촉매층으로 반응 가스를 확산시켜 촉매층으로 반응 기체가 쉽게 접근할 수 있는 역할을 하는 것으로서, 일반적으로 도전성 기재로 구성된다. 이러한 도전성 기재로는 탄소 페이퍼 또는 탄소 천이 일반적으로 사용되나 이에 한정되는 것은 아니다.The gas diffusion layer plays a role of supporting the fuel cell electrode while diffusing the reaction gas into the catalyst layer to easily access the reaction gas to the catalyst layer, and is generally composed of a conductive substrate. As the conductive substrate, carbon paper or carbon cloth is generally used, but is not limited thereto.

또한 상기 기체 확산층은 연료 전지 구동시 발생되는 물에 의하여 기체 확산 효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 불소계 수지 조성물로 발수 처리하여 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 불소계 수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 FEP(폴리-테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌)를 사용할 수 있다. 이러한 불소계 수지는 일반적으로 물 등의 계면활성제로 분산된 상태로 사용된다. 또한 상기 조성물에 사용되는 용매로는 아이소프로필알콜, 아이소프로필 알콜과 물의 혼합용매 또는 케로신을 사용할 수 있다.In addition, the gas diffusion layer is more preferably used by water repellent treatment with a fluorine-based resin composition in order to prevent the gas diffusion efficiency is lowered by the water generated when the fuel cell is driven. As the fluorine-based resin, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride and FEP (poly-tetrafluoroethylene-co-hexafluoropropylene) may be used. Such fluorine-based resins are generally used in a state of being dispersed in a surfactant such as water. In addition, the solvent used in the composition may be used isopropyl alcohol, mixed solvent of isopropyl alcohol and water or kerosene.

으며, 이들의 구체적인 예로는 IPA:H2O=3:1 용액 등을 사용할 수 있다(질문 사항 1: 용매로 알코올 이외에 사용가능한 용매가 있으면 알려주시고, 그 용매들의 구체적인 예를 기재하여 주시기 바랍니다).For example, IPA: H2O = 3: 1 solution may be used as a specific example. (Question 1: If there are solvents other than alcohol as a solvent, please inform us and provide specific examples of the solvents).

상기 미세 기공층은 상기 기체 확산층에 일반적으로 입경이 작은 도전성 분말, 예를 들어 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소, 카본 파이버, 플러렌(fullerene) 또는 카본 나노 튜브를 포함할 수 있다. 상기 미세 기공층은 도전성 분말, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 조성물을 상기 기체 확산층에 코팅하여 제조된다. 상기 바인더 수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐알콜, 셀룰로오스아세테이트 등이 바람직하게 사용될 수 있고, 상기 용매로는 에탄올, 이소프로필알콜, n-프로필알콜, 부틸알콜 등과 같은 알콜, 물, 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 코팅 공정은 조성물의 점성에 따라 스크린 프린팅법, 스프레이 코팅법 또는 닥터 블레이드를 이용한 코팅법 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. The microporous layer may include conductive powder having a small particle diameter, for example, carbon powder, carbon black, acetylene black, activated carbon, carbon fiber, fullerene, or carbon nanotube, in the gas diffusion layer. The microporous layer is prepared by coating a composition including a conductive powder, a binder resin, and a solvent on the gas diffusion layer. As the binder resin, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, cellulose acetate, and the like may be preferably used. The solvent may be ethanol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, butyl alcohol, or the like. Alcohols, water, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like can be preferably used. The coating process may be screen printing, spray coating, or coating using a doctor blade according to the viscosity of the composition, but is not limited thereto.

상기 구성을 갖는 전극 지지체는 결과적으로 기공이 형성되어 있는 구조를 갖고 있으며, 본 발명에서는 이러한 기공의 크기 및 기공도를 조절하여 연료 전지 작동 조건 및 물성 등을 조절한 것이다.The electrode support having the above constitution has a structure in which pores are formed as a result. In the present invention, the size and porosity of the pores are adjusted to control operating conditions and physical properties of the fuel cell.

본 발명의 전극 지지체는 10 내지 30㎛의 기공 크기를 갖는 것이 바람직하다. 전극 지지체의 바람직한 기공의 크기는 가습 조건의 정도에 따라서 달라지게 되며, 무가습의 경우에는 화학반응에서 생긴 물을 이용하여 가습을 하여야 하므로 전극 지지체의 기공이 작은 것이 물을 잘 함유하여 멤브레인에 물을 공급할 수 있다. 그러나 이 기공의 크기가 10㎛ 미만으로 너무 작으면 생긴 물의 배출이 용이 하지 않아 범람(flooding)할 우려가 있고 이 기공의 크기가 30㎛로 너무 크면 물배출이 너무 잘되서 전극지지체 층에서 물을 함유하고 있기가 힘드므로 무가습형으로 동작하기 어렵다는 단점이 있다.The electrode support of the present invention preferably has a pore size of 10 to 30㎛. The preferred pore size of the electrode support varies depending on the degree of humidification conditions. In the case of no humidification, since the humidification should be performed using water generated in a chemical reaction, the smaller pores of the electrode support contain water well so that the water in the membrane Can be supplied. However, if the pore size is too small (less than 10 μm), the resulting water may not be easily discharged and may overflow. If the pore size is too large (30 μm), the water discharge may be too good to remove water from the electrode support layer. It is difficult to contain, so it is difficult to operate in a non-humidifying type.

또한 본 발명의 전극 지지체는 60 내지 90%의 기공도를 갖는 것이 바람직하다. 상기 기공도가 60%보다 작으면 물을 함유하기는 쉬우나, 물 배출이 용이하지 않아, 범람(flooding)하기 쉽고, 기공도가 90%보다 크면 물배출이 잘되기 때문에 별도의 가습된 연료 또는 공기를 사용하여야 하므로 바람직하지 않다.In addition, the electrode support of the present invention preferably has a porosity of 60 to 90%. If the porosity is less than 60%, it is easy to contain water, but it is not easy to discharge water, so it is easy to flood, and if the porosity is greater than 90%, the water is discharged well, so that additional humidified fuel or air It is not desirable to use.

본 발명에서 전극 지지체의 기공 크기 및 기공도는 전극 지지체를 압연하여 조절하였으며, 압연 조건은 가습 조건 및 작동 온도를 고려하여 1 내지 50Mpa의 압력을 인가하여 실시하는 것이 바람직하며, 10 내지 30 Mpa의 압력을 인가하여 실시하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 압연 공정은 핫 롤링법(hot rolling), 핫 프레싱법(hot pressing) 등의 압연 방법으로 실시할 수 있다.In the present invention, the pore size and porosity of the electrode support was adjusted by rolling the electrode support, rolling conditions are preferably carried out by applying a pressure of 1 to 50Mpa in consideration of humidification conditions and operating temperature, 10 to 30 Mpa It is more preferable to carry out by applying pressure. The rolling step can be carried out by a rolling method such as hot rolling or hot pressing.

본 발명의 전극 지지체는 상기 기공 크기 및 기공도를 갖음에 따라 기체 확산 효과가 보다 증대되어 전극 지지체 두께를 얇게 형성할 수 있고, 따라서 촉매층을 상대적으로 보다 두껍게 형성할 수 있으므로 촉매 활성을 증가시킬 수 있다.As the electrode support of the present invention has the pore size and porosity, the gas diffusion effect can be increased to form a thinner electrode support, and thus a catalyst layer can be formed relatively thick, thereby increasing the catalytic activity. have.

또한 상기 전극 지지체는 별도의 가습 장치를 필요로 하지 않는 무가습형 연료 전지의 개발을 가능하게 한다. 일반적으로 연료 전지는 일정한 정도의 습도가 유지되는 상태에서 작동하기 때문에 적절한 수준으로 습도를 유지해주는 것이 필요하다. 그러나 이 경우 별도로 가습 장치 등이 요구되므로 연료 전지 시스템이 대형화되고 비용이 증가하는 문제점이 있어 최근에는 무가습형 연료 전지에 대한 연 구가 진행되고 있으며, 본 발명의 전극 지지체가 이러한 무가습형 연료 전지로서의 개발을 가능하게 할 수 있다.In addition, the electrode support enables the development of a non-humidifying fuel cell that does not require a separate humidifier. In general, fuel cells operate at a constant level of humidity, so it is necessary to maintain humidity at an appropriate level. However, in this case, since a separate humidification device is required, the fuel cell system is enlarged and the cost is increased. Recently, research on a non-humidified fuel cell has been conducted, and the electrode support of the present invention has such a non-humidified fuel. Development as a battery can be enabled.

본 발명의 연료 전지용 전극에서 촉매층은 관련 반응(수소의 산화 및 산소의 환원)을 촉매적으로 도와주는 이른바 금속 촉매를 포함하는 것으로서, 백금 또는 백금과 전이 금속의 2원 내지 4원계 합금을 바람직하게 사용할 수 있다. 이 전이 금속으로는 루테늄, 구리, 니켈 또는 철을 사용할 수 있다. 또한 일반적으로 담체에 지지된 것이 사용된다. 상기 담체로는 아세틸렌 블랙, 흑연과 같은 탄소를 사용할 수도 있고, 알루미나, 실리카 등의 무기물 미립자를 사용할 수도 있다. 담체에 담지된 귀금속을 촉매로 사용하는 경우에는 상용화된 시판되는 것을 사용할 수도 있고, 또한 담체에 귀금속을 담지시켜 제조하여 사용할 수도 있다. 담체에 귀금속을 담지시키는 공정은 당해 분야에서 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하여도, 당해 분야에 종사하는 사람들에게 쉽게 이해될 수 있는 내용이다.In the fuel cell electrode of the present invention, the catalyst layer includes a so-called metal catalyst which catalyzes the related reaction (oxidation of hydrogen and reduction of oxygen), and preferably a two- or four-membered alloy of platinum or platinum and transition metal. Can be used. Ruthenium, copper, nickel or iron can be used as this transition metal. Also generally, those supported on a carrier are used. As the carrier, carbon such as acetylene black or graphite may be used, or inorganic fine particles such as alumina or silica may be used. In the case of using the noble metal supported on the carrier as a catalyst, a commercially available commercially available product may be used, or the noble metal supported on the carrier may be prepared and used. Since the process of supporting the precious metal on the carrier is well known in the art, detailed descriptions thereof will be readily understood by those skilled in the art even if the detailed description is omitted.

연료 전지에서 캐소드 및 애노드 전극은 물질로 구별되는 것이 아니라, 그 역할로 구별되는 것으로서, 연료 전지용 전극은 수소 산화용 애노드 및 산소의 환원용 캐소드로 구별된다. 따라서, 본 발명의 연료 전지용 전극은 캐소드 및 애노드 전극의 모든 전극에 사용할 수 있다. 즉, 연료 전지에서 수소 또는 연료를 상기 애노드에 공급하고 산소를 상기 캐소드에 공급하여, 애노드와 캐소드의 전기화학 반응에 의하여 전기를 생성한다. 애노드에서 유기 연료의 산화 반응이 일어나고 캐소드에서 산소의 환원 반응이 일어나 두 전극간의 전압차를 발생시키게 된다. In the fuel cell, the cathode and the anode electrode are not distinguished by materials but in their role, and the fuel cell electrode is divided into an anode for hydrogen oxidation and a cathode for reducing oxygen. Therefore, the fuel cell electrode of this invention can be used for all the electrodes of a cathode and an anode electrode. That is, in a fuel cell, hydrogen or fuel is supplied to the anode and oxygen is supplied to the cathode to generate electricity by an electrochemical reaction between the anode and the cathode. An oxidation reaction of the organic fuel occurs at the anode and a reduction reaction of oxygen occurs at the cathode, thereby generating a voltage difference between the two electrodes.                     

도 2에 캐소드(10a) 및 애노드(10b) 전극 사이에 고분자 전해질막(15)이 위치하는 막/전극 접합체(20)가 구비된 연료 전지의 작동 상태를 개략적으로 나타내었다.2 schematically shows an operating state of a fuel cell including a membrane / electrode assembly 20 in which a polymer electrolyte membrane 15 is positioned between a cathode 10a and an anode 10b electrode.

상기 고분자 전해질막(15)은 양성자-전도성 중합체 물질, 즉 이오노머(ionomer)로 이루어지며, 일반적으로 설폰산 그룹을 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤 또는 폴리벤즈이미다졸 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 상기 고분자 전해질막은 10 내지 200㎛의 두께를 갖는다.The polymer electrolyte membrane 15 is made of a proton-conducting polymer material, that is, an ionomer, and is generally a tetrafluoroethylene and a fluorovinyl ether copolymer containing a sulfonic acid group, and a defluorinated sulfide polyether ketone. , Aryl ketone or polybenzimidazole and the like can be used, but is not limited thereto. In general, the polymer electrolyte membrane has a thickness of 10 to 200㎛.

이 막/전극 접합체(20)를 가스 유로 채널과 냉각 채널이 형성된 바이폴러 플레이트 사이에 삽입하여 단위 전지를 제조하고, 이를 적층하여 스택을 제조한 후, 이를 두 개의 엔드 플레이트(end plate) 사이에 삽입하여 연료 전지를 제조할 수 있다. 연료 전지는 이 분야의 통상의 기술에 의하여 용이하게 제조될 수 있다.The membrane / electrode assembly 20 is inserted between the gas flow channel and the bipolar plate on which the cooling channel is formed to manufacture a unit cell, and the stack is manufactured by stacking the membrane and then between the two end plates. The fuel cell can be manufactured by insertion. Fuel cells can be readily manufactured by conventional techniques in the art.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only one preferred embodiment of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

탄소 페이퍼를 물에 분산되어 있는 폴리테트라플루오로에틸렌과 아이소프로필 알콜과 물의 혼합 용매(3:1 부피비)로 구성된 불소계 수지 조성물로 발수처리하였다. 상기 발수 처리된 탄소 페이퍼에 탄소 분말을 도포하여 미세 기공층을 형성한 후, 10 Mpa의 압력으로 압연하여 전극 지지체를 제조하였다. 상기 전극 지지체 에 백금을 스퍼터링하여 촉매층을 형성하여 연료 전지용 전극을 제조하였다.The carbon paper was water repelled with a fluorine resin composition composed of a mixed solvent (3: 1 volume ratio) of polytetrafluoroethylene, isopropyl alcohol, and water dispersed in water. Carbon powder was coated on the water-repellent carbon paper to form a fine pore layer, and then rolled at a pressure of 10 Mpa to prepare an electrode support. Platinum was sputtered on the electrode support to form a catalyst layer to prepare an electrode for a fuel cell.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

압연 공정을 실시하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It carried out similarly to Example 1 except not having performed a rolling process.

본 발명의 연료 전지용 전극은 최적의 기공 크기 및 기공도를 갖는 전극 지지체를 포함하므로, 무가습 조건에서 작동 가능한 연료 전지를 제공할 수 있고 또한 전극 지지체의 두께를 얇게 형성할 수 있어 상대적으로 촉매층을 두껍게 형성할 수 있으므로 연료 전지의 효율을 향상시킬 수 있다.Since the electrode for a fuel cell of the present invention includes an electrode support having an optimum pore size and porosity, it is possible to provide a fuel cell that can operate in a non-humidity condition and to form a thin thickness of the electrode support, thereby providing a relatively catalyst layer. Since it can form thickly, the efficiency of a fuel cell can be improved.

Claims (10)

촉매층; 및Catalyst layer; And 기체 확산층과 미세 기공층을 포함하며, 기공 사이즈가 10 내지 30㎛인 전극 지지체An electrode support comprising a gas diffusion layer and a fine pore layer, the pore size of 10 to 30㎛ 를 포함하는 연료 전지용 전극.Electrode for a fuel cell comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 지지체는 60 내지 90%의 기공도를 갖는 것인 연료 전지용 전극.The electrode of claim 1, wherein the electrode support has a porosity of 60 to 90%. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 지지체는 The method of claim 1, wherein the electrode support is 기체 확산층에 미세 기공층을 형성하고; Forming a fine pore layer in the gas diffusion layer; 얻어진 생성물을 1 내지 50Mpa의 압력을 인가하여 제조되는 것인 연료 전지용 전극.An electrode for a fuel cell, wherein the obtained product is produced by applying a pressure of 1 to 50 MPa. 제 1 항에 있어서, 상기 촉매는 백금 또는 백금과 전이 금속의 2 내지 4원계 합금인 연료 전지용 전극.The fuel cell electrode as claimed in claim 1, wherein the catalyst is platinum or a two- to four-membered alloy of platinum and a transition metal. 제 4 항에 있어서, 상기 전이 금속은 루테늄, 크롬, 구리 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지용 전극.The electrode of claim 4, wherein the transition metal is selected from the group consisting of ruthenium, chromium, copper, and nickel. 촉매층; 및 기체 확산층과 미세 기공층을 포함하며, 기공 사이즈가 10 내지 30㎛인 전극 지지체를 포함하는 캐소드 및 애노드 전극; 및 상기 캐소드 및 애노드 전극 사이에 존재하는 고분자 막을 포함하는 막 전극 접합체 하나 이상; 및Catalyst layer; And a cathode and an anode electrode including a gas diffusion layer and a fine pore layer, the electrode support having a pore size of 10 to 30 μm; And at least one membrane electrode assembly comprising a polymer membrane present between the cathode and anode electrode; And 상기 막 전극 접합체의 양 말단에 접촉하고 있고, 내부에 기체의 유로 채널이 형성되어 있는 바이폴러 플레이트A bipolar plate in contact with both ends of the membrane electrode assembly and having a gas flow channel formed therein; 를 포함하는 연료 전지.Fuel cell comprising a. 제 6 항에 있어서, 상기 전극 지지체는 60 내지 90%의 기공도를 갖는 것인 연료 전지.The fuel cell of claim 6, wherein the electrode support has a porosity of 60 to 90%. 제 6 항에 있어서, 상기 전극 지지체는 The method of claim 6, wherein the electrode support 기체 확산층에 미세 기공층을 형성하고; Forming a fine pore layer in the gas diffusion layer; 얻어진 생성물을 1 내지 50Mpa의 압력을 인가하여 제조되는 것인 연료 전지.A fuel cell which is produced by applying a pressure of 1 to 50 Mpa. 제 6 항에 있어서, 상기 촉매는 백금 또는 백금과 전이 금속의 2 내지 4원계 합금인 연료 전지.The fuel cell of claim 6, wherein the catalyst is platinum or a two- to four-membered alloy of platinum and a transition metal. 제 9 항에 있어서, 상기 전이 금속은 루테늄, 크롬, 구리 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지.10. The fuel cell of claim 9, wherein the transition metal is selected from the group consisting of ruthenium, chromium, copper and nickel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101140094B1 (en) * 2007-02-01 2012-04-30 캐논 가부시끼가이샤 Gas diffusion electrode, fuel cell, and manufacturing method for the gas diffusion electrode
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