KR20060083002A - 연료전지용 전극 및 이를 포함하는 막/전극 어셈블리연료전지 - Google Patents

연료전지용 전극 및 이를 포함하는 막/전극 어셈블리연료전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지용 전극 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것으로서, 상기 연료전지용 전극은 촉매층; 입자의 크기가 서로 상이한 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자를 포함하는 다공층; 및 도전성 기재로 이루어진 가스 확산층을 포함한다. 상기 연료전지는 서로 대향하여 위치한 애노드 전극 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 적어도 하나 이상의 막/전극 어셈블리; 및 상기 막/전극 어셈블리의 애노드 전극과 캐소드 전극중 어느 하나에 접촉하여 가스를 공급하는 유로 채널이 형성된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 중 적어도 하나는 촉매층; 입자의 크기가 서로 상이한 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자를 포함하는 다공층; 및 도전성 기재로 이루어진 가스 확산층을 포함한다.
연료전지, 다공층, 도전성입자, 가스확산층

Description

연료전지용 전극 및 이를 포함하는 막/전극 어셈블리 연료전지{A ELECTRODE FOR FUEL CELL AND A FUEL CELL AND MEMBRANE/ELECTRODE ASSEMBLY COMPRISING THE SAME}
도 1은 본 발명의 연료전지의 전극의 다공층을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2은 고분자 전해질 막을 포함하는 연료전지의 작동상태를 보인 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 연료전지 3: 애노드 전극
5: 캐소드 전극 7: 고분자 전해질 막
[산업상 이용 분야]
본 발명은 연료전지용 전극 및 이를 포함하는 막/전극 어셈블리 및 연료전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입자크기가 서로 상이한 도전성 입자를 포함하여 다공층의 기공도를 최적화함으로써 전지의 성능을 우수하게 개선할 수 있는 연료전지용 전극 및 이를 포함하는 막/전극 어셈블리 및 연료전지에 관한 것이다.
[종래 기술]
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.
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.
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.
상기와 같은 PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 개질기(reformer), 연료 탱크, 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급한다. 개질기는 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 그 수소 가스를 스택으로 공급한다. 따라서, 이 PEMFC는 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키며, 스택에서 상기 수소 가스와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시킨다.
상기와 같은 연료 전지 시스템에 있어 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막/전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly; MEA)와 이의 양면에 밀착하는 세퍼레이터(바이폴러 플레이트(Bipolar Plate)라고도 함)로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수십 개로 적층된 구조를 갖는다. 막/전극 어셈블리는 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극과 캐소드 전극이 결합된 구조를 가진다. 상기 세퍼레이터는 상기 각각의 막/전극 어셈블리를 분리하고 연료 전지의 반응에 필요한 수소 가스와 산소를 막/전극 어셈블리의 애노드 전극과 캐소드 전극으로 공급하는 통로의 역할과, 각 막/전극 어셈블리의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 역할을 동시에 수행한다. 세퍼레이터를 통해 애노드 전극에는 수소 가스가 공급되는 반면, 캐소드 전극에는 산소가 공급된다. 이 과정에서 애노드 전극에서는 수소 가스의 산화 반응이 일어나게 되고, 캐소드 전극에서는 산소의 환원 반응이 일어나게 되며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기를 발생시키고, 열과 수분을 부수적으로 발생시킨다.
본 발명의 목적은 입자의 크기가 서로 상이한 도전성 입자를 다공층에 포함시킴으로써 기공도를 최적화하여 전지의 효율을 우수하게 개선할 수 있는 연료전지용 전극 및 이를 포함하는 막/전극 어셈블리 및 연료전지를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 촉매층, 입자의 크기가 서로 상이한 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자를 포함하는 다공층, 및 도전성 기재로 이루어진 가스 확산층을 포함하는 연료전지용 전극을 제공한다.
본 발명은 또한 서로 대향하여 위치한 애노드 전극 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하고, 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 중 적어도 하나는 촉매층, 입자의 크기가 서로 상이한 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자를 포함하는 다공층, 및 도전성 기재로 이루어진 가스 확산층을 포함하는 연료전지용 막/전극 어셈블리를 제공한다.
본 발명은 또한 서로 대향하여 위치한 애노드 전극 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 적어도 하나 이상의 막/전극 어셈블리; 및 상기 막/전극 어셈블리의 애노드 전극과 캐소드 전극중 어느 하나에 접촉하여 가스를 공급하는 유로 채널이 형성된 세퍼레이터를 포함하고,
상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 중 적어도 하나는 촉매층, 입자의 크기가 서로 상이한 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자를 포함하는 다공층, 및 도전성 기재로 이루어진 가스 확산층을 포함하는 연료전지를 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
연료전지의 전극은 일반적으로 촉매층과 가스 확산층(gas diffusion layer; GDL))으로 이루어지며, 가스 확산층의 가스 확산 효과를 증진시키고 전극에서 형성된 물을 효과적으로 배출하기 위하여 기공도가 최적화된 다공층을 포함한다.
상기 촉매층은 관련 반응(수소의 산화 및 산소의 환원)을 촉매적으로 도와주는 이른바 금속 촉매를 포함하는 것으로서, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합 금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 또는 백금-M 합금(M=Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이금속) 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매를 포함하는 것이 바람직하며, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금, 백금-코발트 합금 또는 백금-니켈 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매를 포함하는 것이 더 바람직하다. 이들 금속 촉매는 담체에 지지되어 사용되는 것이 바람직하다. 상기 담체로는 아세틸렌 블랙, 흑연 등과 같은 탄소를 사용할 수도 있고, 알루미나, 실리카 등의 무기물 미립자를 사용할 수도 있다. 담체에 담지된 귀금속을 촉매로 사용하는 경우에는 상용화된 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 생략한다.
상기 다공층은 가스 확산 효과를 증진시키기 위하여 사용되는 것으로서, 가스를 균일하게 촉매층에 공급하고 촉매층에 형성된 전자를 가스 확산층에 전달하는 역할을 한다. 또한 캐소드 전극에서는 환원반응에 의해 생성된 물을 효과적으로 배출할 수 있어야 한다. 이와 같은 가스의 확산과 물 배출은 다공층의 형상(morphology)에 많은 영향을 미치며 미세기공(micro-pore)보다는 대형기공(macro-pore)에 의해 조절된다. 일반적으로 촉매층과 가스 확산층 사이에 위치하는 다공층은 입경이 작은 도전성 분말 입자, 예를 들어 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소 등을 함유시켜 제조하고 있다. 입경이 작은 도전성 분말 입자만을 사용하는 경우에는 가스의 확산과 물 배출을 효과적으로 조절하기 어렵 다. 따라서 본 발명에서는 입경이 작은 소형 도전성 분말 입자에 입경이 큰 대형 도전성 분말 입자를 적정 비율로 혼합하여 가스의 확산과 물 배출을 효율적으로 수행할 수 있도록 다공층의 기공도를 조절한다.
도 1에는 본 발명의 다공층을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 다공층에는 2 내지 25 마이크로미터, 바람직하게는 10 내지 25 마이크로미터의 대형기공(macro-pore)과 0.01 내지 0.1 마이크로미터의 미세기공((micro-pore)이 병존한다. 상기 다공층의 평균 기공크기는 0.1 내지 15 마이크로미터의 범위에 있는 것이 바람직하고 1 내지 5 마이크로미터의 범위에 있는 것이 더 바람직하다.
본 발명에서는 입자의 크기가 서로 상이한 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자를 사용하여 다공층을 제조한다. 상기 대형 도전성 입자의 평균 입자 크기는 2 내지 25 마이크로미터의 범위에 있는 것이 바람직하고, 10 내지 25 마이크로미터의 범위에 있는 것이 더 바람직하다. 상기 소형 도전성 입자의 평균 입자 크기는 0.01 내지 0.1 마이크로미터의 범위에 있는 것이 바람직하다. 본 발명에서 다공층의 두께는 30 내지 40 마이크로미터의 범위에 있다.
상기 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자는 90 내지 80: 10 내지 20의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 대형 도전성 입자와 소형 대전성 입자가 상기 범위에 있는 경우 연료의 확산 및 물 배출이 용이하게 조절할 수 있으며 이로써 전지성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 소형 도전성 입자로는 기존에 다공층을 형성하는 재료로 사용되 고 있는 도전성 분말 입자가 모두 사용될 수 있다. 이러한 소형 도전성 입자의 예로는 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소 등을 들 수 있다. 상기 대형 도전성 입자로는 천연 흑연, 인조 흑연 등과 같은 흑연 또는 벌칸이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 흑연을 사용하는 경우에는 기존의 도전성 분말 입자에 비하여 전자 전도성(electron conductivity)이 더 우수하므로 고전류 영역에서 제한 전류(limiting current)가 더 낮은 전압에서 걸릴 수 있도록 할 수 있어 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 다공층은 입자크기가 서로 상이한 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 조성물을 도전성 기재에 코팅하여 제조된다. 상기 바인더 수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 코폴리머(PVdF-HFP), 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트 등이 바람직하게 사용될 수 있고 상기 용매로는 에탄올, 이소프로필알코올, 에틸알코올, n-프로필알코올, 부틸알코올등과 같은 알코올, 물, 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드(DMSO), N-메틸피롤리돈, 테트라하이드로퓨란 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 코팅공정은 조성물의 점성에 따라 스크린 프린팅법, 스프레이 코팅법 또는 닥터 블레이드를 이용한 코팅법, 그라비어 코팅법, 딥코팅법, 실크 스크린법, 페인팅법 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가스 확산층은 연료 전지용 전극을 지지하는 역할을 하면서 촉매층으로 반응 가스를 확산시켜 촉매층으로 반응 가스가 쉽게 접근할 수 있는 역할을 하는 것으로서, 일반적으로 도전성 기재(substrate)로 구성되며, 이러한 도전성 기재로는 탄소 페이퍼(carbon paper), 탄소 천(carbon cloth), 탄소 펠트(carbon felt) 등을 사용할 수 있다. 상기 도전성 기재는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 발수 처리하여 사용될 수도 있다.
연료 전지에서 캐소드 전극 및 애노드 전극은 물질로 구별되는 것이 아니라, 그 역할로 구별되는 것으로서, 연료 전지용 전극은 수소 산화용 애노드 전극 및 산소의 환원용 캐소드 전극으로 구별된다. 따라서, 본 발명의 연료 전지용 전극은 캐소드 전극 및 애노드 전극에 모두 사용가능하다. 즉, 연료 전지에서 수소 또는 연료를 상기 애노드 전극에 공급하고 산소를 상기 캐소드 전극에 공급하여, 애노드 전극과 캐소드 전극의 전기화학 반응에 의하여 전기를 생성한다. 애노드 전극에서 수소 또는 유기 연료의 산화 반응이 일어나고 캐소드 전극에서 산소의 환원 반응이 일어나 두 전극간의 전압차를 발생시키게 된다.
본 발명에 따라 다공층이 형성된 전극은 물 배출이 용이하게 이루어질 수 있으므로 캐소드 전극으로 사용되는 것이 바람직하다.
도 2는 애노드 전극(3), 캐소드 전극(5), 및 고분자 전해질 막(7)을 포함하는 연료전지(1)의 작동상태를 개략적으로 보인 도면이다. 상기 애노드 전극(3)와 캐소드 전극(5)으로 본 발명의 전극이 사용될 수 있다. 상기 고분자 전해질 막(7)은 수소이온 전도성을 갖는 고분자라면 어느 것이나 사용할 수 있으며, 바람직하게는 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리설폰계 고분자, 폴리에테르 설폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자 폴리에테르-에테르케톤계 고분자, 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 등이 사용될 수 있으며, 이들의 구체적인 예로는 폴리(퍼플루오로설폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 설폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤 또는 폴리(2,2'-(m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸) (poly(2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole)), 폴리(2,5-벤즈이미다졸) 등의 폴리벤즈이미다졸 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 상기 고분자 전해질막은 10 내지 200㎛의 두께를 갖는다.
연료전지는 막/전극 어셈블리를 가스 유로 채널과 냉각 채널이 형성된 세퍼레이터 사이에 삽입하여 단위 전지를 제조하고, 이를 적층하여 스택을 제조한 후, 이를 두 개의 엔드 플레이트(end plate) 사이에 삽입하여 제조할 수 있다. 연료 전지는 이 분야의 통상의 기술에 의하여 용이하게 제조될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1-3: 전극 및 단위 전지의 제조)
백금이 담지된 탄소분말(Pt/C), 폴리테트라플루오로에틸렌 고분자 및 용매로에탄올을 혼합하여 촉매층 형성용 코팅 조성물을 제조하였다. 또한 대형 도전성 입자로 흑연입자 및 소형 도전성 입자로 카본 블랙, 폴리테트라플루오로에틸렌 고분자 및 용매로 에탄올을 혼합하여 다공층 형성용 코팅 조성물을 제조하였다. 상 기 흑연입자와 카본 블랙은 90:10(실시예 1), 85:15(실시예 2), 80:20(실시예 3)의 중량비로 혼합하여 사용하였다. 상기 다공층 형성용 코팅 조성물을 탄소 페이퍼에 코팅하여 30 내지 40 마이크로미터 두께의 다공층을 만든 다음 촉매층 형성용 코팅 조성물을 코팅하여 전극을 제조하였다.
상기 전극을 애노드 전극 및 캐소드 전극으로 하여 그 사이에 Nafion(DuPon 사 제품) 고분자 막을 놓고 열간압연하여 막/전극 어셈블리(MEA)를 제조하였다.
상기 제조된 막/전극 어셈블리를 두 장의 가스켓(gasket) 사이에 삽입한 후 일정형상의 가스 유로 채널과 냉각 채널이 형성된 2개의 세퍼레이터에 삽입한 후 구리 엔드(end) 플레이트 사이에서 압착하여 단위 전지를 제조하였다.
(비교예1)
카본 블랙만을 사용하여 다공층을 제조한 것을 제외하고 상기 실시예와 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.
상기 흑연입자와 카본 블랙을 혼합하여 다공층을 형성한 실시예 1 내지 3은물배출성능이 비교예 1에 비하여 2배 이상 우수한 것으로 나타났다.
본 발명의 연료전지용 전극에서는 촉매층과 가스 확산층 사이에 입자의 크기가 서로 상이한 도전성 입자를 포함하는 다공층을 두고 상기 다공층의 기공도를 최적화하여 가스의 확산과 물 배출을 효과적으로 수행함으로써 전지의 효율을 우수하게 개선할 수 있다.

Claims (16)

  1. 촉매층;
    입자의 크기가 서로 상이한 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자를 포함하는 다공층; 및
    도전성 기재로 이루어진 가스 확산층을 포함하는 연료전지용 전극.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촉매층은 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-M 합금(M=Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이금속)으로 이루어진 군에서 선택되는 금속 촉매를 포함하는 연료전지용 전극.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다공층은 2 내지 25 마이크로미터의 대형기공(macro-pore)과 0.01 내지 0.1 마이크로미터의 미세기공((micro-pore)을 포함하는 것인 연료전지용 전극.
  4. 제1항에 있어서, 상기 대형 도전성 입자의 평균 입자 크기는 10 내지 25 마이크로미터의 범위에 있는 것인 연료전지용 전극.
  5. 제1항에 있어서, 상기 소형 도전성 입자의 평균 입자 크기는 0.01 내지 0.1 마이크로미터의 범위에 있는 것인 연료전지용 전극.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다공층의 두께는 30 내지 40 마이크로미터의 범위에 있는 것인 연료전지용 전극.
  7. 제1항에 있어서, 상기 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자는 90 내지 80: 10 내지 20의 중량비로 혼합되어 있는 것인 연료전지용 전극.
  8. 제1항에 있어서, 상기 대형 도전성 입자는 흑연 또는 불칸인 연료전지용 전극.
  9. 제1항에 있어서, 상기 소형 도전성 입자는 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 연료전지용 전극.
  10. 제1항에 있어서, 상기 다공층은 대형 도전성 입자와 소형 도전성 입자, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 조성물을 코팅하여 제조되는 것인 연료전지용 전극.
  11. 제10항에 있어서, 상기 바인더 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 코폴 리머(PVdF-HFP), 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 연료전지용 전극.
  12. 제10항에 있어서, 상기 용매는 에탄올, 이소프로필알코올, 에틸알코올, n-프로필알코올, 부틸알코올등과 같은 알코올, 물, 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드(DMSO), N-메틸피롤리돈, 테트라하이드로퓨란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 연료전지용 전극.
  13. 서로 대향하여 위치한 애노드 전극 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하고,
    상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 중 적어도 하나는 제1항 내지 제12항중 어느 하나의 항에 따른 것인 연료전지용 막/전극 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서, 상기 고분자 전해질 막은 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리설폰계 고분자, 폴리에테르설폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자 폴리에테르-에테르케톤계 고분자, 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 연료전지용 막/전극 어셈블리.
  15. 서로 대향하여 위치한 애노드 전극 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 적어도 하나 이상의 막/전극 어셈블리; 및 상기 막/전극 어셈블리의 애노드 전극과 캐소드 전극중 어느 하나에 접촉하여 가스를 공급하는 유로 채널이 형성된 세퍼레이터를 포함하고,
    상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 중 적어도 하나는 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 중 적어도 하나는 제1항 내지 제12항중 어느 하나의 항에 따른 것인 연료전지.
  16. 제15항에 있어서, 상기 고분자 전해질 막은 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리설폰계 고분자, 폴리에테르설폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자 폴리에테르-에테르케톤계 고분자, 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 연료전지.
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