KR20060086117A - 연료전지용 고분자 전해질막, 이의 제조방법, 및 이를포함하는 연료전지 시스템 - Google Patents

연료전지용 고분자 전해질막, 이의 제조방법, 및 이를포함하는 연료전지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법과 이를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 함습포, 및 상기 함습포의 내부, 측면 또는 이들 모두에 위치하는 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 연료전지용 고분자 전해질막, 및 그 제조방법과 이를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막은 연료전지에서 발생하는 물을 함습하여 자체 가습이 가능하며, 함습포가 심지의 역할을 하여 우수한 물리적 강도를 가지므로, 자체가습형 연료전지에 적용될 수 있는 장점이 있다.
연료전지, 전해질막, 함습, 함습포, 심지

Description

연료전지용 고분자 전해질막, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 연료전지 시스템{A POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE FOR FUEL CELL, A METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND A FUEL CELL SYSTEM COMPRISING THE SAME}
도 1은 함습포의 내부 및 일면에 수소이온 전도성 고분자막을 포함하는 본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막의 일 예를 나타낸 단면도.
도 2는 함습포의 내부 및 양면에 수소이온 전도성 고분자막을 포함하는 본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막의 일 예를 나타낸 단면도.
도 3은 수소이온 전도성 고분자 용액을 이용하여 함습포의 일면 또는 양면에 수소이온 전도성 고분자막을 직접 형성시키는 방법의 일 예를 나타내는 공정도.
도 4는 수소이온 전도성 고분자 용액을 이용하여 함습포의 일면 또는 양면에 수소이온 전도성 고분자막을 접착시키는 방법의 일 예를 나타내는 공정도.
도 5는 본 발명의 연료전지 시스템의 일 예를 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명의 연료전지 시스템의 전기 발생부의 일 예를 나타낸 구성도.
도 7는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 연료전지의 무가습 상태의 전류-전압 특성 그래프.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 연료전지의 무가습 상태의 전류-전압 특성 및 비교예 1에 따라 제조된 연료전지의 가습 상태의 전류-전압특성을 비 교한 그래프.
[산업상 이용분야]
본 발명은 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법과 이를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자체 가습 효과를 가지는 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법과 이를 포함하는 연료전지 시스템에 관한 것이다.
[종래기술]
연료 전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연기체와 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 같 은 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 기체를 발생시키고 그 수소 기체를 스택으로 공급한다. 따라서, 이 PEMFC는 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 기체를 발생시키며, 스택에서 수소 기체와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시킨다.
한편, 연료 전지는 액상의 메탄올 연료를 직접 스택에 공급할 수 있는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식을 채용할 수도 있다. 이러한 직접 메탄올형 연료 방식의 연료 전지는 고분자 전해질형 연료 전지와 달리, 개질기가 배제된다.
상기와 같은 연료 전지 시스템에 있어서, 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)와 세퍼레이터(Separator)(또는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate))으로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수 십 개로 적층된 구조를 가진다. 상기 막-전극 어셈블리는 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 고분자 전해질막을 사이에 두고 애노드(일명, "연료극" 또는 "산화전극"이라고 한다)과 캐소드(일명, "공기극" 또는 "환원전극"이라고 한다)이 접착된 구조를 가진다.
상기 세퍼레이터는 연료 전지의 반응에 필요한 연료를 애노드에 공급하고, 산소를 캐소드에 공급하는 통로의 역할과 각 막-전극 어셈블리의 애노드와 캐소드를 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 역할을 동시에 수행한다. 이 과정에서 애노드에서는 연료의 전기 화학적인 산화 반응이 일어나고, 캐소드에서는 산소의 전기 화학적인 환원반응이 일어나며 이 때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기와 열 그리고 물을 함께 얻을 수 있다.
상기 막-전극 어셈블리에 포함되는 고분자 전해질막은 일정한 정도의 수분을 함유한 상태에서 우수한 수소이온 전도성을 나타내며, 통상적인 연료전지는 상기 고분자 전해질막의 수분을 일정한 상태로 유지하기 위해서 별도의 가습장치를 구비하고 있으므로, 연료전지의 구성이 복잡하고, 소형화되기에 어려운 한계가 있다.
따라서, 연료전지의 캐소드에서 발생하는 물을 직접 이용하여 자체적으로 수분을 공급할 수 있는 자체가습형 고분자 전해질막의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기계적 물성이 우수하고, 자체 가습 효과를 가지는 연료전지용 고분자 전해질막을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 고분자 전해질막의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 고분자 전해질막을 포함하는 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 함습포, 및 상기 함습포의 내부, 측면 또는 이들 모두에 위치하는 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 연료전지용 고분자 전해질막을 제공한다.
본 발명은 또한, 수소이온 전도성 고분자 용액을 함습포의 일면 또는 양면에 도포하는 단계 및 상기 수소이온 전도성 고분자 용액을 건조시키는 단계를 포함하는 연료전지용 고분자 전해질막의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, a) i) 상기 연료전지용 고분자 전해질막, 상기 연료전지용 고분자 전해질막의 일면에 배치되는 캐소드, 및 상기 연료전지용 고분자 전해질막의 다른 일면에 배치되는 애노드를 포함하는 막-전극 어셈블리, 및 ii) 상기 막-전극 어셈블리의 캐소드 및 애노드에 각각 접하여 배치되는 세퍼레이터를 포함하는 전기발생부, b) 연료공급부, 및 c) 산화제공급부를 포함하는 연료전지 시스템을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막은 함습포, 및 상기 함습포의 내부, 측면 또는 이들 모두에 위치하는 수소이온 전도성 고분자를 포함한다.
본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막에 포함되는 함습포는 그 표면에 친수성 처리가 된 것이거나, 또는 친수성 처리와 도전성 처리가 된 것일 수 있다.
함습포의 양 측면, 또는 내부 및 양 측면에 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 고분자 전해질막의 경우에, 상기 함습포는 친수성 처리만 된 것이 바람직하 다.
또한, 함습포의 내부, 일 측면, 또는 내부 및 일 측면에 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 고분자 전해질막의 경우에, 상기 함습포는 친수성 처리 및 도전성 처리가 함께 된 것이 바람직하며, 상기 도전성 처리된 면은 수소이온 전도성 고분자를 포함하지 않는 면인 것이 바람직하다.
도 1은 함습포(10)의 내부(25) 및 그 일면에 수소이온 전도성 고분자(20)를 포함하는 고분자 전해질막의 일 예를 나타낸 단면도이다. 상기 도 1의 고분자 전해질막에 있어서, 그 일면에 위치하는 수소이온 전도성고분자는 막의 형태인 것이 바람직하고 상기 함습포는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조시에 애노드에 접하도록 배치하는 것이 바람직하다. 이 때, 애노드에 접하게 되는 함습포의 표면에 친수성 및 도전성 처리가 되어 있는 것이 더 바람직하다.
도 2는 함습포(10)의 내부(25) 및 그 양면에 수소이온 전도성 고분자(20, 20')를 포함하는 고분자 전해질막의 일 예를 나타낸 단면도이다. 상기 도 2의 고분자 전해질막에 있어서, 그 양면에 위치하는 수소이온 전도성고분자는 막의 형태인 것이 바람직하고, 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조시에 애노드에 접하는 부분의 수소이온 전도성 고분자 막이 더 얇은 것이 바람직하다.
또한, 함습포의 양면에 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 고분자 전해질막의 경우에는 양면에 위치하는 수소이온 전도성 고분자가 서로 동일한 종류이거나 또는 서로 다른 종류일 수도 있다. 이 때, 상기 수소이온 전도성 고분자가 서로 다른 종류인 경우에는 직접 메탄올형 연료전지(DMFC)에 적용하여 메탄올 크로스오 버(cross-over)를 줄일 수 있는 장점이 있다.
상기 고분자 전해질막에 포함되는 상기 함습포는 10 내지 200 ㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 15 내지 50 ㎛의 두께를 가지는 것이 더 바람직하다. 상기 함습포의 두께가 10 ㎛ 미만인 경우에는 물리적 안정성에 문제가 생길 수 있고, 200 ㎛를 초과하는 경우에는 고분자 전해질막의 수소이온 전도 성능이 저하될 수 있고, 연료전지의 중량 및 부피를 증가시키게 된다.
상기 함습포는 함습효과가 우수한 친수성 화합물을 포함하는 직물, 다공성 필름 또는 부직포인 것이 바람직하며, 우수한 물리적 강도를 가지는 것이면 더 바람직하다. 상기 함습포의 바람직한 예로는 폴리비닐알코올(PVA), 알킨산 나트륨, 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 친수성 화합물을 포함하는 직물, 다공성 필름 또는 부직포 등이 있다. 다만, 상기 직물, 다공성 필름, 또는 부직포는 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 함습포에 포함되는 친수성 화합물의 종류도 상기 예에 한정되는 것은 아니다.
상기 함습포는 함습효과를 높이기 위해서 함습제를 더 포함할 수 있다. 상기 함습제는 수분흡수 능력이 우수한 친수성 물질로서, 연료전지의 작동 중에 생성되는 물을 고분자 전해질막 내부로 확산시키는 것을 돕는다. 상기 함습제의 바람직한 예로는 제올라이트, TiO2, SiO2, 및 RuO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기산화물 등이 있다. 다만, 본 발명의 함습제가 상기 예에 한정되는 것은 아니다.
상기 함습제는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 10 내지 20 중량부로 포함되는 것이 더 바람직하다. 함습제의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 첨가의 효과가 미미하며, 50 중량부를 초과하는 경우에는 수소이온 전도성 고분자의 안정성이 떨어져 수소이온 전도도 및 기계적 강도가 저하될 수 있다.
상기 함습포의 일면에만 수소 이온 전도성 고분자를 포함하는 경우에는 함습포에 상기와 같은 친수성 처리뿐 아니라 도전성 물질을 입혀서 전기 전도성을 띄게 하는 처리를 하며, 이 때, 캐소드 쪽으로 위치하는 함습포의 일면에는 수소이온 전도성 고분자 처리를 하고 애노드 쪽으로 위치하는 함습포의 다른 일면에는 도전성 처리를 하여 전기 전도성 및 함습성을 부여하는 것이 바람직하다.
상기 함습포의 도전성 처리는 함습포에 전기 전도성을 가지는 나노 입자들을 입히는 방법으로 처리하며, 상기 나노 입자는 전기전도성을 가지는 나노 금속 입자이거나, 나노 카본 입자인 것이 바람직하다. 상기 나노 금속 입자는 백금, 루테늄, 금, 및 은으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 산성 조건에서 안정한 물질인 것이 더 바람직하다.
상기 전기 전도성 나노입자는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 전기전도성 나노입자의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 첨가의 효과가 미미하며, 15 중량부를 초과하는 경우에는 수소이온 전도도가 저하될 수 있다.
본 발명의 고분자 전해질막에 포함되는 수소이온 전도성 고분자는 연료전지 의 막-전극 어셈블리의 애노드에서 발생하는 수소이온을 캐소드에 전달하는 전해질의 역할을 하는 것으로서, 수소이온 전도성이 우수한 고분자인 것이 바람직하다.
상기 함습포의 일면 또는 양면에 위치하는 수소이온 전도성 고분자막은 각각 50 ㎛이하의 두께를 가지는 것이 바람직하고, 1 내지 50 ㎛의 두께를 가지는 것이 더 바람직하며, 1 내지 25 ㎛의 두께를 가지는 것이 가장 바람직하다. 상기 함습포의 일면 또는 양면에 위치하는 수소이온 전도성 고분자막의 두께가 0 ㎛인 경우는 함습포 내에 수소이온 전도성 고분자가 채워져 있는 형태를 의미한다.
상기 수소이온 전도성 고분자막의 두께가 50 ㎛를 초과하는 경우에는 고분자 전해질막의 전체 두께가 너무 두꺼워져서 수소 이온 전도성이 떨어지게 된다.
상기 수소이온 전도성 고분자는 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르의 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤, 폴리(2,2'-(m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸)(poly(2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole)) 및 폴리(2,5-벤즈이미다졸)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 더 바람직하다. 다만, 본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막에 포함되는 수소이온 전도성 고분자의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 연료전지용 고분자 전해질막은 함습포의 두께와 수소이온 전도성 고분자막의 두께를 포함하여 총 10 내지 300 ㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 15 내지 100 ㎛의 두께를 가지는 것이 더 바람직하다. 고분자 전해질막의 두께가 10 ㎛ 미만인 경우에는 고분자 전해질 막의 안정성의 문제가 생길 수 있고, 300 ㎛를 초과하는 경우에는 수소이온 전도 효율이 떨어지고, 연료전지의 중량과 부피가 증가하게 된다.
상기 함습포는 또한, 연료전지용 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 기 연료전지용 촉매는 함습포 내에서 수소와 산소의 반응에 의한 물을 발생시켜 자체 함습을 가능하게 한다.
상기 연료전지용 촉매는 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 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금, 백금-코발트 합금 및 백금-니켈로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 더 바람직하다.
상기 촉매는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 더 바람직하다. 촉매의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 촉매 첨가의 효과가 미미하며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 비싼 귀금속이 너무 많이 들어가 비용 부담이 늘어난다.
본 발명의 고분자 전해질막은 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC) 또는 직접 메탄올형 연료전지(DMFC)에 모두 적용될 수 있는 것으로서, 무가습 조건 뿐 아니라 가습 조건에서도 높은 성능을 나타낼 수 있다.
본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막은 수소이온 전도성 고분자 용액을 이용하여 함습포의 내부를 채우거나, 함습포의 일면 또는 양면에 수소이온 전도성 고분자막을 직접 형성시키는 방법으로 제조될 수 있다. 도 3은 상기 방법의 일 예를 나타내는 공정도이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 우선 첫번째 단계로, 준비된 틀(30)에 수소이온 전도성 고분자 용액(21)을 채우고, 그 위에 함습포(10)를 배치한다.
두번째 단계로, 상기 함습포 위에 다시 틀(30')을 설치하고, 상기 함습포 위에 수소이온 전도성 고분자 용액(21')을 도포한다.
상기 첫번째 단계에서 사용되는 수소이온 전도성 고분자 용액(21)과 두번째 단계에 사용되는 수소이온 전도성 고분자 용액(21')의 성분은 서로 동일하거나, 또는 서로 다른 것일 수 있다.
상기 도포된 수소이온 전도성 고분자 용액을 건조시킴으로써, 함습포의 내부 및 양면에 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 연료전지용 전해질막을 제조할 수 있다.
또한, 상기 첫번째 단계, 또는 두번째 단계 만으로 수소이온 전도성 고분자 용액을 함습포에 도포하고, 건조과정을 거치게 되면, 함습포의 내부 및 일면에 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 연료전지용 고분자 전해질막을 제조할 수 있다.
본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막은 또한, 수소이온 전도성 고분자 용 액을 이용하여 함습포의 일면 또는 양면에 수소이온 전도성 고분자막을 접착시키는 방법으로 제조될 수 있다.
도 4는 수소이온 전도성 고분자 용액을 이용하여 함습포의 일면 또는 양면에 수소이온 전도성 고분자막을 접착시키는 방법의 일 예를 나타내는 공정도이다.
도 4에서 보는 바와 같이, 함습포(10)의 일면 또는 양면에 수소이온 전도성 용액(21, 21')을 도포하고, 그 위에 수소이온 전도성 고분자막(22, 22')을 접착시킨 후, 건조시킴으로써 함습포의 일면 또는 양면에 수소이온 전도성 고분자막을 포함하는 연료전지용 고분자 전해질막을 제조할 수 있다.
상기 연료전지용 고분자 전해질막의 제조과정에서 함습포(10)의 일면에는 수소이온 전도성 고분자막(22)을 접착시키고, 다른 면에는 수소이온 전도성 고분자 용액(21')을 건조시켜 직접 수소이온 전도성 고분자막을 형성시키는 방법도 가능하다.
이 때, 상기 연료전지용 고분자 전해질막의 제조에 사용되는 수소이온 전도성 고분자막(22, 22') 및 수소이온 전도성 고분자 용액(21, 21')은 서로 같거나 또는 다른 수소이온 전도성 고분자를 사용할 수 있다.
본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막의 제조에 사용되는 상기 함습포는 함습효과가 우수한 친수성 화합물을 포함하는 직물, 다공성 필름 또는 부직포인 것이 바람직하며, 우수한 물리적 강도를 가지는 것이면 더 바람직하다.
상기 함습포의 바람직한 예로는 폴리비닐알코올(PVA), 알킨산 나트륨, 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 친수성 화합물을 포함하는 직 물, 다공성 필름 또는 부직포 등이 있다.
상기 함습포는 10 내지 200 ㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 15 내지 50㎛의 두께를 가지는 것이 더 바람직하다.
상기 함습포는 함습효과를 높이기 위해서 함습제를 더 포함할 수 있다. 상기 함습제는 수분흡수 능력이 우수한 친수성 물질로서, 연료전지의 작동중에 생성되는 물을 고분자 전해질막 내부로 확산시키는 것을 돕는다. 상기 함습제의 바람직한 예로는 제올라이트, TiO2, SiO2,및 RuO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기산화물 등이 있다. 다만, 본 발명의 함습제가 상기 예에 한정되는 것은 아니다.
상기 함습제는 스프레이 방법으로 함습포에 포함시킬 수 있다.
상기 함습제는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 10 내지 20 중량부로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 함습포는 또한, 연료전지용 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 기 연료전지용 촉매는 고분자 전해질막의 내부에서 산소와 수소의 화학적 반응을 통하여 물을 생성하는 역할을 하여 고분자 전해질막의 자체함습을 가능하게 돕는 역할을 한다. 상기 연료전지용 촉매는 스프레이 방법으로 함습포에 포함시킬 수 있다.
상기 연료전지용 촉매는 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 군 으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금, 백금-코발트 합금 및 백금-니켈로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 더 바람직하다.
상기 촉매는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 더 바람직하다.
상기 함습포의 일면 또는 양면에 형성되는 수소이온 전도성 고분자막은 각각 50 ㎛ 이하의 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직하며, 1 내지 50 ㎛의 두께를 가지는 것이 더 바람직하고, 1 내지 25 ㎛의 두께를 가지는 것이 가장 바람직하다. 상기 수소이온 전도성 고분자 막이 0 ㎛의 두께를 가지는 경우는 함습포 내에만 수소이온 전도성 고분자가 채워져 있는 형태를 의미한다.
상기 수소이온 전도성 고분자막의 두께가 50 ㎛를 초과하는 경우에는 고분자 전해질막의 전체 두께가 너무 두꺼워져서 수소 이온 전도도가 떨어지게 된다.
상기 함습포의 일면에만 수소 이온 전도성 고분자막이 형성되는 경우에는 함습포에 상기와 같은 친수성 처리뿐 아니라 도전성 물질을 입혀서 전기 전도성을 띄게 하는 처리를 하며, 바람직하게는 캐소드 쪽으로 위치하는 면에는 수소이온 전도성 고분자 처리를 하고 애노드 쪽으로 위치하는 면에는 도전성 처리를 하여 전기 전도성 및 함습성을 부여한다.
상기 함습포의 도전성 처리는 함습포에 전기 전도성을 가지는 나노 입자들을 입히는 방법으로 처리하며, 바람직하게는 나노 입자를 스프레이 도포하는 방법으로 도전서 처리할 수 있다.
상기 나노 입자는 전기전도성을 가지는 나노 금속 입자이거나, 나노 카본 입자인 것이 바람직하다. 상기 나노 금속 입자는 백금, 루테늄, 금, 및 은으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 산성 조건에서 안정한 물질인 것이 더 바람직하다.
상기 전기 전도성 나노입자는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 연료전지용 고분자 전해질막의 제조에 사용되는 수소이온 전도성 고분자용액 및 수소이온 전도성 막은 각각 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르의 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤, 폴리(2,2'-(m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸)(poly(2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole)) 및 폴리(2,5-벤즈이미다졸)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 더 바람직하다. 다만, 본 발명의 고분자 전해질막의 제조에 사용되는 수소이온 전도성 고분자 용액 및 수소이온 전도성 고분자막의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 방법으로 제조되는 연료전지용 고분자 전해질막은 함습포의 두께와 수 소이온 전도성 고분자막의 두께를 포함하여 총 10 내지 300 ㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 15 내지 100 ㎛의 두께를 가지는 것이 더 바람직하다. 고분자 전해질막의 두께가 10 ㎛ 미만인 경우에는 고분자 전해질 막의 안정성의 문제가 생길 수 있고, 300 ㎛를 초과하는 경우에는 수소이온 전도도가 이 떨어지고, 연료전지의 중량과 부피가 증가하게 된다.
상기 방법으로 제조되는 연료전지용 고분자 전해질막은 연료전지에서 발생하는 물을 함습하여 자체적인 가습을 가능하게 하며, 물리적 강도가 우수한 장점을 가진다.
도 5는 본 발명의 연료전지 시스템의 일 예를 나타낸 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 연료전지 시스템은 막-전극 어셈블리(300), 및 상기 막-전극 어셈블리의 양 면에 위치하는 세퍼레이터(400)를 포함하는 전기발생부(500), 연료공급부(600); 및 산화제공급부(700)를 포함한다.
상기 연료전지 시스템은 특별히 종류가 한정되는 것은 아니나, 직접 메탄올형 연료 전지(DMFC)이거나 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)일 수 있으며, 고분자전해질형 연료전지인 경우에는 수소를 포함하는 연료로부터 수소기체를 발생시키는 개질기를 더 포함할 수 있다.
도 6은 상기 도 5의 전기발생부(500)에 포함되는 단위셀을 분해하여 나타낸 단면도이다. 도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 연료전지 시스템의 전기발생부는 상기 연료전지용 고분자 전해질막(100), 상기 연료전지용 고분자 전해질막(100)의 일면에 배치되는 캐소드(200 또는 200')와 다른 일면에 배치되는 애노드(200' 또는 200)를 포함하는 막-전극 어셈블리(300), 및 상기 캐소드와 애노드에 각각 접하여 배치되는 세퍼레이터(separator or bipolar plate)(400)를 포함하는 단위셀을 포함한다. 상기 단위셀은 단독으로 사용될 수 있으며, 둘 이상의 단위셀을 적층하거나, 전기적으로 연결하여 사용할 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
함습포(두께 50 ㎛, 폴리비닐알코올 처리된 직물) 위에 5 중량% 농도의 폴리(퍼플루오로술폰산) 용액(NafionTM solution 5 중량%, DuPont)을 도포한 후, 건조하여 함습포의 일면에 5 ㎛ 두께의 수소이온 전도성 고분자막을 포함하며, 내부가 상기 수소이온 전도성 고분자로 채워진 연료전지용 고분자 전해질막을 제조하였다 .
또한, 탄소천(carbon cloth) 위에 탄소에 담지된 백금(백금 함량 10 중량%)으로 촉매층을 형성시킴으로써, 캐소드 및 애노드를 제조하고, 상기 제조된 연료전지용 고분자 전해질막의 양 면에 상기 캐소드와 애노드를 각각 배치시켜 연료전지용 막-전극 어셈블리를 제조하였다. 상기 제조된 막-전극 어셈블리의 양 면에 세퍼레이터(separator)을 배치하여 연료전지를 제조하였다. 상기 연료전지는 별도의 가습장치를 설치하지 않았다.
실시예 2
함습포(두께 50 ㎛, 폴리비닐알코올 처리된 직물)의 일면에 상기 직물 100 중량부에 대하여 10 중량부의 은 입자를 스프레이 도포하여 도전성 처리를 하고, 상기 도전성 처리된 면의 반대면에 5 중량% 농도의 폴리(퍼플루오로술폰산) 용액(NafionTM solution 5 중량%, DuPont)을 도포한 후, 건조하여 함습포의 일면에 5 ㎛ 두께의 수소이온 전도성 고분자막을 포함하며, 내부가 상기 수소이온 전도성 고분자로 채워진 연료전지용 고분자 전해질막을 제조하였으며, 상기 도전성 처리한 면이 애노드와 접하도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연료전지를 제조하였다.
실시예 3
틀 안에 5 중량% 농도의 폴리(퍼플루오로술폰산) 용액(NafionTM solution 5중량%, DuPont)을 붓고, 그 위에 함습포(두께 50 ㎛, 폴리비닐알코올 처리된 직물)를 덮은 후, 상기 부직포 위에 다시 5 중량% 농도의 폴리(퍼플루오로술폰산) 용액(NafionTM solution 5중량%, DuPont)을 도포한 후, 건조하여 함습포의 양면에 5 ㎛ 두께의 수소이온 전도성 고분자막을 포함하며, 내부가 상기 수소이온 전도성 고분자로 채워진 연료전지용 고분자 전해질막을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연료전지를 제조하였다.
실시예 4
두께 50 ㎛인 폴리(퍼플루오로술폰산) 막(NafionTM 112 membrane, DuPont)위에 5 중량% 농도의 폴리(퍼플루오로술폰산) 용액(NafionTM solution 5중량%, DuPont)을 도포한 후, 그 위에 그 위에 함습포(두께 50 ㎛, 폴리비닐알코올 처리된 직물)를 덮고, 건조하여 함습포의 일면에 수소이온 전도성 고분자막이 부착된 연료전지용 고분자 전해질막을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연료전지를 제조하였다.
실시예 5
두께 50 ㎛인 폴리(퍼플루오로술폰산) 막(NafionTM 112 membrane, DuPont)위에 5 중량% 농도의 폴리(퍼플루오로술폰산) 용액(NafionTM solution 5중량%, DuPont)을 두께로 도포한 후, 함습포(두께 50 ㎛, 폴리비닐알코올 처리된 직물)를 덮고, 5 중량% 농도의 폴리(퍼플루오로술폰산) 용액(NafionTM solution 5중량%, DuPont)을 다시 도포한 후, 건조하여 함습포의 일면에는 수소이온 전도성 고분자막이 부착되고, 다른 일면에는 5 ㎛ 두께의 수소이온 전도성 고분자막이 형성되며, 내부가 상기 수소이온 전도성 고분자로 채워진 연료전지용 고분자 전해질막을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연료전지를 제조하였다.
실시예 6
두께 50㎛인 폴리(퍼플루오로술폰산) 막(NafionTM 112 membrane, DuPont) 위 에 5 중량% 농도의 폴리(퍼플루오로술폰산) 용액(NafionTM solution 5중량%, DuPont)을 도포하고, 그 위에 함습포(두께 50 ㎛, 폴리비닐알코올 처리된 직물)를 덮은 후, 다시 5 중량% 농도의 폴리(퍼플루오로술폰산) 용액(NafionTM solution 5중량%, DuPont)을 도포하고, 그 위에 다시 두께 50 ㎛인 폴리(퍼플루오로술폰산) 막(NafionTM 112 membrane, DuPont)을 덮고 건조하여 함습포의 양면에 수소이온 전도성 고분자막이 부착고, 내부가 상기 수소이온 전도성 고분자로 채워진 연료전지용 고분자 전해질막을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연료전지를 제조하였다.
실시예 7
함습포(두께 50 ㎛, 폴리비닐알코올 처리된 직물) 100 중량부에 대하여 10 중량부의 SiO2를 포함하는 함습포를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 연료전지용 고분자 전해질막 및 연료전지를 제조하였다.
실시예 8
함습포(두께 50 ㎛, 폴리비닐알코올 처리된 직물) 100 중량부에 대하여 5 중량부의 백금 촉매를 포함하는 것을 함습포로 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 연료전지용 고분자 전해질막 및 연료전지를 제조하였다.
실시예 9
함습포(두께 50 ㎛, 폴리비닐알코올 처리된 직물) 100 중량부에 대하여 100 중량부에 대하여 5 중량부의 SiO2와 5 중량부의 백금 촉매를 포함하는 것을 함습포로 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 연료전지용 고분자 전해질막 및 연료전지를 제조하였다.
비교예 1
두께 170㎛인 폴리(퍼플루오로술폰산) 막(NafionTM 117 membrane, DuPont)을 연료전지용 고분자 전해질막으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연료전지를 제조하였다.
상기 실시예 2에 따라 제조된 연료전지에 대하여 60 ℃의 무가습 상태에서 10분, 1시간, 및 2시간 가동 후의 전류-전압 특성을 측정하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
상기 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 연료전지는 무가습 상태에서 시간의 경과하여도 일정한 전지성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 2에 따라 제조된 연료전지의 무가습 상태의 전류-전압 특성과 비교예 1에 따라 제조된 연료전지의 가습상태의 전류-전압 특성을 측정하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다. 기타 측정 조건은 60 ℃에서 48시간 동안 동일하게 가동하였다.
상기 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 연료전지는 무가습 상태에서도 가습상태의 연료전지와 동등한 수준의 전류-전압 특성을 나 타내는 것을 알 수 있다.
본 발명의 연료전지용 고분자 전해질막은 연료전지에서 발생하는 물을 함습하여 자체 가습이 가능하며, 함습포가 심지의 역할을 하여 우수한 물리적 강도를 가지므로, 자체가습형 연료전지에 적용될 수 있는 장점이 있다.

Claims (21)

  1. 함습포, 및
    상기 함습포의 내부, 측면 또는 이들 모두에 위치하는 수소이온 전도성 고분자
    를 포함하는 연료전지용 고분자 전해질막.
  2. 제1항에 있어서, 상기 함습포는 폴리비닐알코올(PVA), 알킨산 나트륨, 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 친수성 화합물을 포함하는 직물, 다공성 필름 또는 부직포인 연료전지용 고분자 전해질막.
  3. 제1항에 있어서, 상기 함습포는 10 내지 200 ㎛의 두께를 가지는 것인 연료전지용 고분자 전해질막.
  4. 제1항에 있어서, 상기 함습포는 제올라이트, TiO2, SiO2 및 RuO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기산화물인 함습제를 더 포함하는 것인 연료전지용 고분자 전해질막.
  5. 제4항에 있어서, 상기 함습제는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부로 포함되는 것인 연료전지용 고분자 전해질막.
  6. 제1항에 있어서, 상기 함습포는
    i) 제올라이트, TiO2, SiO2 및 RuO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기산화물인 함습제, 및
    ii) 전기전도성을 가지는 나노 금속 입자, 및 나노 카본 입자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 전기 전도성 나노입자
    를 더 포함하는 것인 연료전지용 고분자 전해질막.
  7. 제6항에 있어서, 상기 함습제는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부로 포함되며, 상기 전기 전도성 나노입자는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 15 중량부로 포함되는 것인 연료전지용 고분자 전해질막.
  8. 제1항에 있어서, 상기 함습포는 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 군으로부터 선택되는 1종 이상의 연료전지용 촉매를 더 포함하는 것인 연료전지용 고분자 전해질막.
  9. 제8항에 있어서, 상기 연료전지용 촉매는 상기 함습포 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함되는 것인 연료전지용 고분자 전해질막.
  10. 제1항에 있어서, 상기 함습포의 측면에 위치하는 상기 수소이온 전도성 고분자는 각각 두께 50 ㎛이하의 막으로 형성되는 것인 연료전지용 고분자 전해질막.
  11. 제1항에 있어서, 상기 수소이온 전도성 고분자는 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 연료전지용 고분자 전해질막.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수소이온 전도성 고분자는 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르의 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤, 폴리(2,2'-(m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸)(poly(2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole)) 및 폴리(2,5-벤즈이미다졸)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 연료전지용 고분자 전해질막.
  13. 제1항에 있어서, 상기 연료전지용 고분자 전해질막은 10 내지 300 ㎛의 두께 를 가지는 것인 연료전지용 고분자 전해질막.
  14. 수소이온 전도성 고분자 용액을 함습포의 일면 또는 양면에 도포하는 단계 및 상기 수소이온 전도성 고분자 용액을 건조시키는 단계를 포함하는 연료전지용 고분자 전해질막의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 함습포는 폴리비닐알코올(PVA), 알킨산 나트륨, 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 친수성 화합물을 포함하는 직물, 다공성 필름 또는 부직포인 연료전지용 고분자 전해질막의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 함습포는 제올라이트, TiO2, SiO2 및 RuO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 함습제를 더 포함하는 것인 연료전지용 고분자 전해질막의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 함습포는
    i) 제올라이트, TiO2, SiO2 및 RuO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기산화물인 함습제, 및
    ii) 전기전도성을 가지는 나노 금속 입자, 및 나노 카본 입자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 전기 전도성 나노입자
    를 더 포함하는 것인 연료전지용 고분자 전해질막의 제조방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 함습포는 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 군으로부터 선택되는 1종 이상의 연료전지용 촉매를 더 포함하는 것인 연료전지용 고분자 전해질막의 제조방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 수소이온 전도성 고분자 용액은 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 것인 연료전지용 고분자 전해질막의 제조방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 수소이온 전도성 고분자 용액의 도포 후, 건조 전에 상기 수소이온 전도성 고분자 용액이 도포된 일면 또는 양면에 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 수소이온 전도성 고분자막을 부착시키는 단계를 더 포함하는 연료전지용 고분자 전해질막의 제조방법.
  21. a) i) 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 연료전지용 고분자 전해질막, 상기 연료전지용 고분자 전해질막의 일면에 배치되는 캐소드, 및 상기 연료전지용 고분자 전해질막의 다른 일면에 배치되는 애노드를 포함하는 막-전극 어셈블리, 및
    ii) 상기 막-전극 어셈블리의 캐소드 및 애노드에 각각 접하여 배치되는 세퍼레이터
    를 포함하는 전기발생부;
    b) 연료공급부; 및
    c) 산화제공급부
    를 포함하는 연료전지 시스템.
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JP2006018075A JP5078262B2 (ja) 2005-01-26 2006-01-26 燃料電池用高分子電解質膜，その製造方法，及びこれを含む燃料電池システム
US11/341,933 US7803495B2 (en) 2005-01-26 2006-01-26 Polymer electrolyte membrane for fuel cell, method for preparing the same, and fuel cell system comprising the same

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100823503B1 (ko) * 2006-11-21 2008-04-21 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 전해질 막, 이의 제조방법, 이를포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리 및 연료전지 시스템
KR100864165B1 (ko) * 2006-06-20 2008-10-16 주식회사 엘지화학 제올라이트를 이용한 유/무기 복합 전해질막 및 이를포함하는 연료전지
WO2017090860A1 (ko) * 2015-11-26 2017-06-01 주식회사 엘지화학 고분자 전해질막, 이를 포함하는 막 전극 접합체 및 상기 막 전극 접합체를 포함하는 연료 전지
US10367219B2 (en) 2015-11-26 2019-07-30 Lg Chem, Ltd. Polymer electrolyte membrane, membrane electrode assembly comprising same, and fuel cell comprising membrane electrode assembly
KR20190105305A (ko) * 2018-03-05 2019-09-17 인하대학교 산학협력단 고내구성 연료전지용 질소 도핑 이산화티타늄 나노입자 및 그 제조방법

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100658739B1 (ko) * 2004-06-30 2006-12-15 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법
KR100637486B1 (ko) * 2004-06-30 2006-10-20 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 전해질막 및 이를 포함하는 연료전지
US7572534B2 (en) 2004-09-20 2009-08-11 3M Innovative Properties Company Fuel cell membrane electrode assembly
US8367267B2 (en) * 2005-10-28 2013-02-05 3M Innovative Properties Company High durability fuel cell components with cerium oxide additives
US8628871B2 (en) * 2005-10-28 2014-01-14 3M Innovative Properties Company High durability fuel cell components with cerium salt additives
WO2008030198A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Nanyang Technological University Electrode composite material
EP2127008B1 (en) * 2006-12-29 2013-06-05 3M Innovative Properties Company Method of making durable polymer electrolyte membranes
US8497049B2 (en) 2007-04-02 2013-07-30 GM Global Technology Operations LLC Hydrophilic and corrosion resistant fuel cell components
US9023553B2 (en) * 2007-09-04 2015-05-05 Chemsultants International, Inc. Multilayered composite proton exchange membrane and a process for manufacturing the same
DE102009028308A1 (de) * 2009-08-06 2011-02-10 Volkswagen Ag Membran-Elektroden-Einheit sowie eine solche umfassende Brennstoffzelle
WO2011097286A2 (en) * 2010-02-02 2011-08-11 The Research Foundation Of State University Of The New York Electrodes for metal-air batteries and fuel cells
GB201003230D0 (en) * 2010-02-26 2010-04-14 Johnson Matthey Plc Membrane
CN102738482B (zh) 2011-04-01 2015-05-20 香港科技大学 自增湿膜和自增湿燃料电池及其制备方法
US9048471B2 (en) 2011-04-01 2015-06-02 The Hong Kong University Of Science And Technology Graphene-based self-humidifying membrane and self-humidifying fuel cell
CN102277648B (zh) * 2011-05-30 2013-08-28 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 无机/有机复合聚酰亚胺基纳米纤维膜及制法和应用
WO2013043266A2 (en) 2011-08-04 2013-03-28 Ramesh Sivarajan Improved proton exchange membrane layers for fuel cells and related applications
CN110560117A (zh) * 2019-07-18 2019-12-13 华南理工大学 一种双金属钴钌-氮磷掺杂多孔碳电催化剂及其制备方法与应用
CN113955837A (zh) * 2021-10-18 2022-01-21 神美科技有限公司 一种无机-有机复合高分子水处理除氟絮凝剂及其制备方法
WO2024025970A1 (en) * 2022-07-26 2024-02-01 Ffi Ionix Ip, Inc. Membrane electrode assemblies using anion exchange membranes and anion exchange polymers

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05283094A (ja) 1992-03-31 1993-10-29 Toshiba Corp 燃料電池
JPH0629032A (ja) * 1992-07-08 1994-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 高分子電解質膜及びその製造法
US5766787A (en) * 1993-06-18 1998-06-16 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Solid polymer electrolyte composition
US5795668A (en) * 1994-11-10 1998-08-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fuel cell incorporating a reinforced membrane
JPH09194609A (ja) * 1996-01-25 1997-07-29 Sumitomo Electric Ind Ltd イオン交換膜およびその製造方法
JP3262708B2 (ja) 1996-03-26 2002-03-04 日本電信電話株式会社 複合高分子電解質膜
US5688614A (en) * 1996-05-02 1997-11-18 Motorola, Inc. Electrochemical cell having a polymer electrolyte
GB9708365D0 (en) 1997-04-25 1997-06-18 Johnson Matthey Plc Proton conducting membranes
US6232008B1 (en) * 1997-07-16 2001-05-15 Ballard Power Systems Inc. Electrochemical fuel cell stack with improved reactant manifolding and sealing
US6248469B1 (en) * 1997-08-29 2001-06-19 Foster-Miller, Inc. Composite solid polymer electrolyte membranes
US6635384B2 (en) 1998-03-06 2003-10-21 Gore Enterprise Holdings, Inc. Solid electrolyte composite for electrochemical reaction apparatus
US6207312B1 (en) 1998-09-18 2001-03-27 Energy Partners, L.C. Self-humidifying fuel cell
JP2000106202A (ja) 1998-09-30 2000-04-11 Toshiba Corp 燃料電池
JP2000323159A (ja) * 1999-05-11 2000-11-24 Fuji Electric Co Ltd 固体高分子型燃料電池
JP2001158806A (ja) 1999-09-20 2001-06-12 Honda Motor Co Ltd スルホン基含有ポリビニルアルコール、固体高分子電解質、高分子複合膜、その製造方法、および電極
US6523699B1 (en) 1999-09-20 2003-02-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Sulfonic acid group-containing polyvinyl alcohol, solid polymer electrolyte, composite polymer membrane, method for producing the same and electrode
JP4887558B2 (ja) * 2000-11-07 2012-02-29 ソニー株式会社 燃料電池の使用方法
JP5059256B2 (ja) * 2000-11-30 2012-10-24 株式会社トクヤマ 固体高分子型燃料電池用隔膜の製造方法及び固体高分子型燃料電池用隔膜
JP2002216803A (ja) * 2001-01-19 2002-08-02 Sony Corp 燃料電池及びその製法並びに使用方法
JP2003077492A (ja) * 2001-09-04 2003-03-14 Toshikatsu Sada 燃料電池用プロトン導電性膜状物
JP2003077494A (ja) 2001-09-06 2003-03-14 Japan Vilene Co Ltd 固体高分子電解質用補強材及びこれを用いた固体高分子電解質補強体
DE10145875B4 (de) 2001-09-18 2010-09-16 Daimler Ag Membran-Elektroden-Einheit für eine selbstbefeuchtende Brennstoffzelle
JP3891820B2 (ja) * 2001-10-29 2007-03-14 株式会社トクヤマ イオン交換樹脂膜
KR100413801B1 (ko) * 2001-10-30 2004-01-03 삼성전자주식회사 전도성 무기 나노 입자 함유 고분자 전해질 및 이를채용한 연료전지
JP2003288915A (ja) 2002-03-28 2003-10-10 Asahi Glass Co Ltd 固体高分子型燃料電池用膜電極接合体
CN1224119C (zh) 2002-03-29 2005-10-19 清华大学 一种质子交换膜燃料电池用的自保湿复合膜及其制备方法
AU2003241797B2 (en) 2002-06-14 2008-10-09 Toray Industries, Inc. Porous membrane and method of manufacturing the porous membrane
JPWO2004012291A1 (ja) * 2002-07-29 2005-11-24 松下電器産業株式会社 燃料電池用膜電極接合体の製造方法
US7332530B2 (en) 2002-08-02 2008-02-19 Celanese Ventures Gmbh Proton-conducting polymer membrane comprising a polymer with sulphonic acid groups and use thereof in fuel cells
US7423078B2 (en) 2002-09-26 2008-09-09 Fujifilm Corporation Organic-inorganic hybrid material, organic-inorganic hybrid proton-conductive material and fuel cell
US7326736B2 (en) * 2002-11-04 2008-02-05 Giner Electrochemical Systems, Llc Composite proton exchange membrane and method of manufacturing the same
JP2004296409A (ja) * 2003-03-28 2004-10-21 Sumitomo Chem Co Ltd 高分子電解質複合膜の製造方法
JP4516285B2 (ja) * 2003-05-14 2010-08-04 ニッポン高度紙工業株式会社 固体電解質及び該固体電解質を使用した電気化学システム
JP2005019285A (ja) 2003-06-27 2005-01-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池セル
TWI251366B (en) 2004-01-19 2006-03-11 High Tech Battery Inc Alkaline polyvinyl alcohol doped polyepichlorohydrin polymer electrolyte thin film and its application
US20050181275A1 (en) 2004-02-18 2005-08-18 Jang Bor Z. Open electrochemical cell, battery and functional device
JP2005294167A (ja) 2004-04-02 2005-10-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用ｍｅａ、およびこれを用いた燃料電池
KR100658739B1 (ko) 2004-06-30 2006-12-15 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법
KR100637486B1 (ko) * 2004-06-30 2006-10-20 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 전해질막 및 이를 포함하는 연료전지
US20060029841A1 (en) 2004-08-09 2006-02-09 Engelhard Corporation High surface area, electronically conductive supports for selective CO oxidation catalysts

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100864165B1 (ko) * 2006-06-20 2008-10-16 주식회사 엘지화학 제올라이트를 이용한 유/무기 복합 전해질막 및 이를포함하는 연료전지
KR100823503B1 (ko) * 2006-11-21 2008-04-21 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 전해질 막, 이의 제조방법, 이를포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리 및 연료전지 시스템
WO2017090860A1 (ko) * 2015-11-26 2017-06-01 주식회사 엘지화학 고분자 전해질막, 이를 포함하는 막 전극 접합체 및 상기 막 전극 접합체를 포함하는 연료 전지
US10367219B2 (en) 2015-11-26 2019-07-30 Lg Chem, Ltd. Polymer electrolyte membrane, membrane electrode assembly comprising same, and fuel cell comprising membrane electrode assembly
KR20190105305A (ko) * 2018-03-05 2019-09-17 인하대학교 산학협력단 고내구성 연료전지용 질소 도핑 이산화티타늄 나노입자 및 그 제조방법

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Publication number Publication date
US7803495B2 (en) 2010-09-28
JP5078262B2 (ja) 2012-11-21
US20060166069A1 (en) 2006-07-27
JP2006210349A (ja) 2006-08-10
KR101135479B1 (ko) 2012-04-13

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