KR20070037208A - Cylindrical membrane electrode assembly and fuel cell using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액상의 연료를 사용하는 연료전지에 채용한 원통형 구조의 전해질막-전극 합성체에 관한 것으로, 상기 전해질막-전극 합성체는 상기 연료와 직접 접촉하고, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전해질막이 개재되며, 원통형 형상인 것을 특징으로 하기 때문에, 전해질막-전극 합성체를 설치할 때 분리판을 생략할 수 있어서 부피와 무게를 보다 줄일 수 있다. 또한 캐소드 전극 전체에 걸쳐 산소가 일정하게 공급되고, 애노드 전극 전체에 걸쳐 연료가 일정하게 공급되기 때문에, 보다 고효율의 연료전지를 가동할 수 있다. The present invention relates to an electrolyte membrane-electrode composite having a cylindrical structure employed in a fuel cell using a liquid fuel, wherein the electrolyte membrane-electrode composite is in direct contact with the fuel and is interposed between an anode electrode and a cathode electrode. Since the membrane is interposed and is cylindrical in shape, the separator can be omitted when installing the electrolyte membrane-electrode composite, thereby further reducing the volume and weight. In addition, since oxygen is constantly supplied throughout the cathode electrode and fuel is constantly supplied throughout the anode electrode, it is possible to operate a fuel cell with higher efficiency.

직접메탄올형연료전지, 연료전지, 원통형, 전해질막-전극합성체 Direct methanol fuel cell, fuel cell, cylinder, electrolyte membrane-electrode composite

Description

원통형 전해질막-전극 합성체 및 이를 채용한 연료전지{cylindrical membrane electrode assembly and fuel cell using the same}Cylindrical Electrolyte Membrane Electrode Composite and Fuel Cell Employing the Same

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패시브형 직접 메탄올 연료전지의 사시도,1 is a perspective view of a passive direct methanol fuel cell according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패시브형 직접 메탄올형 연료전지의 전해질막-전극 합성체를 나타낸 사시도,2 is a perspective view showing an electrolyte membrane-electrode composite of a passive direct methanol fuel cell according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시브형 직접 메탄올 연료전지를 나타낸 사시도,3 is a perspective view showing a passive direct methanol fuel cell according to another embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해질막-전극 합성체를 나타낸 사시도.4 is a perspective view showing an electrolyte membrane-electrode composite according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100,200 : 전해질막-전극 합성체 110, 210 : 전해질막100,200: electrolyte membrane-electrode composite 110, 210: electrolyte membrane

111, 211 : 애노드 전극 112, 212 : 캐소드 전극111, 211: anode electrode 112, 212: cathode electrode

130, 230 : 하우징130, 230: housing

본 발명은 직접 메탄올 연료전지에 관한 것으로, 특히 원통형 구조의 전해질막-전극 합성체를 채용한 직접 매탄올 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a direct methanol fuel cell, and more particularly, to a direct methanol fuel cell employing an electrolyte membrane-electrode composite having a cylindrical structure.

연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응에 의해 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 연료전지는 상온 또는 100℃ 이하에서 작동하는 고분자 전해질형 및 직접 메탄올 연료전지, 150∼200℃ 부근에서 작동하는 인산형 연료전지, 600∼700℃의 고온에서 작동하는 용융 탄산염형 연료전지, 1000℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체 산화물형 연료전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 기본적으로 전기를 발생하는 작동원리는 유사하지만 사용되는 연료의 종류, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다. A fuel cell is a power generation system that converts chemical energy directly into electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell is a polymer electrolyte type and direct methanol fuel cell operating at room temperature or below 100 ° C, a phosphate fuel cell operating at around 150 to 200 ° C, a molten carbonate fuel cell operating at a high temperature of 600 to 700 ° C, and 1000 ° C. It is classified into the solid oxide fuel cell etc. which operate at the high temperature mentioned above. Each of these fuel cells is basically similar in operating principle to generate electricity, but different fuel types, catalysts, and electrolytes are used.

이 중 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)는, 비교적 저온에서 동작이 가능하고, 원료연료를 개질하여 수소를 생성하는 개질기를 사용하지 않고 메탄올을 직접 연료로 사용하기 때문에, 보다 콤팩트하게 구성할 수 있다. 그래서 휴대용 전자 기기 등의 전원으로 사용이 가능하다.Among these, the direct methanol fuel cell (DMFC) can operate at a relatively low temperature, and uses methanol directly as a fuel without using a reformer that reforms raw material fuel to generate hydrogen. Can be configured. Therefore, it can be used as a power source for portable electronic devices.

상기 직접 메탄올 연료전지에서 전기가 발생하는 부분은 전해질막-전극 합성체이다. 상기 전해질막-전극 합성체는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전해질막이 개재되어 부착된 형태로 구성되며, 일반적으로는 판상형 구조이다. 상기 애노드 전극에는 메탄올이 공급되며, 상기 메탄올은 애노드 전극의 촉매 상에서 물과 반응하여 이산화탄소, 수소이온 및 전자로 분해된다. 상기 수소이온은 상기 전해질 막을 통해 상기 캐소드 전극으로 이동하며, 상기 전자는 외부 전선을 통해 상기 캐소 드 전극으로 이동한다. 상기 캐소드 전극에는 통상의 공기에 포함된 산소가 공급되며, 상기 애노드 전극에서 이동되어 온 상기 전자와 상기 수소이온 그리고 산소가 촉매 상에서 반응하여 물을 생성한다. 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극의 반응이 이루어지면 소정의 전위 차가 발생한다. 상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극에서 일어나는 전기화학반응을 반응식으로 나타내면 아래의 반응식 1과 같다.In the direct methanol fuel cell, a portion of generating electricity is an electrolyte membrane-electrode composite. The electrolyte membrane-electrode composite is configured in the form of an electrolyte membrane interposed between an anode electrode and a cathode electrode, and generally has a plate-like structure. Methanol is supplied to the anode, and the methanol is decomposed into carbon dioxide, hydrogen ions, and electrons by reacting with water on the catalyst of the anode. The hydrogen ions move to the cathode electrode through the electrolyte membrane, and the electrons move to the cathode electrode through an external wire. The cathode is supplied with oxygen contained in normal air, and the electrons, the hydrogen ions, and the oxygen, which are moved from the anode, react with each other on a catalyst to generate water. When the cathode electrode and the anode electrode react, a predetermined potential difference occurs. Representation of the electrochemical reaction occurring at the anode electrode and the cathode electrode is shown in Scheme 1 below.

애노드 전극 : CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e- The anode: H 2 CH 3 OH + O → CO 2 + 6H + + 6e -

캐소드 전극 : 3/2 O2 + 6H+ + 6e- → 3H2O Cathode: 3/2 O 2 + 6H + + 6e - → 3H 2 O

전 체 : CH3OH + 3/2 O2 → CO2 + 2H2O Total: CH 3 OH + 3/2 O 2 → CO 2 + 2H 2 O

한편 별도의 연료공급장치 또는 공기공급장치를 부가하지 않고, 상기 애노드 전극을 메탄올과 직접 대면시키고 상기 캐소드 전극을 공기중에 노출시킴으로서, 별도의 동력원 없이도 상기 전해질막-전극 합성체에 메탄올과 공기 중의 산소를 공급할 수 있다. 이러한 유형의 연료전지를 통상 패시브형 직접 메탄올 연료전지(passive type DMFC)라고 한다. 또한 연료공급장치는 생략하지만 공기공급장치는 부가하는 유형의 연료전지를 통상 세미 패시브형 직접 메탄올 연료전지(semi passive type DMFC)라고 한다. 상기 패시브형 직접 메탄올 연료전지 또는 세미 패시브형 연료전지는 별도의 연료공급장치 또는 공기공급장치를 필요로 하지 않아 불필요한 기생 전력의 소모가 적으며, 컴팩트하게 구성할 수 있는 장점이 있다. Meanwhile, by adding the anode electrode directly to methanol and exposing the cathode electrode to air without adding a separate fuel supply device or air supply device, methanol and oxygen in the air are added to the electrolyte membrane-electrode composite without a separate power source. Can be supplied. This type of fuel cell is commonly referred to as passive type direct methanol fuel cell (passive type DMFC). Fuel cells of the type which omit the fuel supply but add the air supply are commonly referred to as semi-passive direct methanol fuel cells (semi passive type DMFC). The passive direct methanol fuel cell or the semi-passive fuel cell does not require a separate fuel supply device or air supply device, so there is less unnecessary parasitic power consumption and an advantage that it can be compactly configured.

한편 상기 패시브형 직접 메탄올 연료전지를 구성하는 경우 상기 전해질막-전극 합성체 하나만으로는 원하는 출력의 전기를 생산할 수가 없다. 따라서 상기 전해질막-전극 합성체 사이에 전도성이 있는 분리판을 개재하여, 수개의 전해질막-전극 합성체를 적층하여 직렬로 연결함으로써, 원하는 출력의 전력을 생산할 수 있다. 하지만 이 경우 상기 분리판이 부가되는 만큼 패시브형 직접 메탄올 연료전지의 부피와 무게가 증가하기 때문에, 콤팩트하게 구성할 수 있는 패시브형 직접 메탄올 연료전지의 장점을 상쇄시킬 수 있다. On the other hand, when configuring the passive direct methanol fuel cell, only the electrolyte membrane-electrode composite cannot produce electricity of a desired output. Therefore, by stacking several electrolyte membrane-electrode composites in series via conductive separators between the electrolyte membrane-electrode composites, power of a desired output can be produced. However, in this case, since the volume and weight of the passive direct methanol fuel cell increase as the separator is added, the advantages of the passive direct methanol fuel cell that can be compactly configured can be offset.

본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 도출된 것으로, 전해질막-전극 합성체의 형상을 원통형으로 구성하여 분리판을 생략할 수 있는 패시브형 직접 메탄올 연료전지를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a passive direct methanol fuel cell in which an electrolyte membrane-electrode composite is formed in a cylindrical shape and a separator can be omitted.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전해질막-전극 합성체는, 액상의 연료를 사용하는 연료전지에 사용하는 전해질막-전극 합성체에 있어서, 상기 전해질막-전극 합성체는 상기 연료와 직접 접촉하고, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전해질막이 개재되며, 원통형 형상인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the electrolyte membrane-electrode composite according to the present invention is an electrolyte membrane-electrode composite for use in a fuel cell using a liquid fuel, wherein the electrolyte membrane-electrode composite is composed of the fuel and Direct contact, an electrolyte membrane is interposed between the anode electrode and the cathode electrode, characterized in that the cylindrical shape.

상기 전해질막-전극 합성체는 상기 애노드 전극이 외측에 설치되고 상기 캐소드 전극이 내측에 설치될 수 있다. 상기 전해질막-전극 합성체는, 일단이 상기 캐소드 전극과 접하고 타단이 상기 전해질막-전극 합성체의 외부로 돌출하며 도전성 있는 단자를 포함할 수 있다. 상기 단자가 상기 전해질막 또는 상기 애노드전극과 접하는 부분에는 절연재가 개재될 수 있다. In the electrolyte membrane-electrode composite, the anode electrode may be installed outside and the cathode electrode may be installed inside. The electrolyte membrane electrode assembly may include a conductive terminal having one end contacting the cathode electrode and the other end protruding to the outside of the electrolyte membrane electrode assembly. An insulating material may be interposed between the terminal and the electrolyte membrane or the anode electrode.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지는, 액상의 연료를 저장하는 하우징, 및 상기 연료와 직접 접촉하고, 상기 하우징에 설치하며, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전해질막이 개재된 적어도 하나의 전해질막-전극 합성체를 포함하는 연료전지에 있어서, 상기 전해질막-전극 합성체는 원통형 형상인 것을 특징으로 한다.A fuel cell according to another embodiment of the present invention includes a housing for storing liquid fuel, and at least one electrolyte membrane in direct contact with the fuel and installed in the housing, and having an electrolyte membrane interposed between an anode electrode and a cathode electrode. -A fuel cell comprising an electrode composite, wherein the electrolyte membrane-electrode composite is cylindrical in shape.

상기 전해질막-전극 합성체는 상기 애노드 전극이 외측에 설치되고 상기 캐소드 전극이 내측에 설치될 수 있다. 상기 전해질막-전극 합성체는, 일단이 상기 캐소드 전극과 접하고 타단이 상기 전해질막-전극 합성체의 외부로 돌출하는 도전성 있는 단자를 포함할 수 있다. 상기 단자가 상기 전해질막 또는 상기 애노드전극과 접하는 부분에는 절연재가 개재될 수 있다. 적어도 하나 이상의 상기 전해질막-전극 합성체들은 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극이 서로 전기적으로 직렬연결될 수 있다. 상기 연료전지는 상기 애노드 전극이 외기에 노출될 수 있다. 상기 연료전지는 상기 애노드 전극에 외기를 공급하는 공기공급수단을 더 구비할 수 있다.In the electrolyte membrane-electrode composite, the anode electrode may be installed outside and the cathode electrode may be installed inside. The electrolyte membrane electrode assembly may include a conductive terminal having one end contacting the cathode electrode and the other end protruding to the outside of the electrolyte membrane electrode assembly. An insulating material may be interposed between the terminal and the electrolyte membrane or the anode electrode. At least one electrolyte membrane-electrode composite may be electrically connected to the anode electrode and the cathode electrode in series. In the fuel cell, the anode electrode may be exposed to the outside air. The fuel cell may further include air supply means for supplying outside air to the anode electrode.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 도면상에서 동일한 참조부호는 동일하거나 유사한 구 성요소를 가리킨다. Hereinafter, preferred embodiments for clarifying the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings indicate the same or similar components.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패시브형 직접 메탄올 연료전지의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패시브형 직접 메탄올형 연료전지의 전해질막-전극 합성체(100)를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view of a passive direct methanol fuel cell according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing an electrolyte membrane-electrode assembly 100 of a passive direct methanol fuel cell according to an embodiment of the present invention. to be.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 패시브형 직접 메탄올 연료전지는 하우징(130), 전해질막-전극 합성체(100) 및 도선(120)으로 구성된다.1 and 2, a passive direct methanol fuel cell according to an embodiment of the present invention is composed of a housing 130, an electrolyte membrane-electrode composite 100, and a lead 120.

전해질막-전극 합성체(100)는 원통형 형상으로 일단은 개구되며, 타단은 폐색된다. 전해질막-전극 합성체(100)는 애노드 전극(111)과 캐소드 전극(112) 사이에 전해질막(110)이 개재되며, 전해질막-전극 합성체(100)의 외측에는 애노드전극(111)이 설치되고, 전해질막-전극 합성체(100)의 내측에는 캐소드전극(112)이 설치된다.The electrolyte membrane-electrode composite 100 has a cylindrical shape, one end of which is opened, and the other end of which is closed. In the electrolyte membrane-electrode composite 100, an electrolyte membrane 110 is interposed between the anode electrode 111 and the cathode electrode 112, and the anode electrode 111 is disposed outside the electrolyte membrane-electrode composite 100. The cathode electrode 112 is provided inside the electrolyte membrane-electrode composite 100.

하우징(130)은 비전도성 재질로 제조되며, 내부에 저장되는 액상의 연료에 대하여 내식성을 갖는다. 하우징(130)의 상부면은 적어도 하나의 개구(131)가 타공된다. 개구(131)를 통하여 전해질막-전극 합성체(100)가 하우징(130) 내부에 삽입되고 고정 설치된다. 전해질막-전극 합성체(100)가 개구된 일단은 하우징(130) 외부를 향하고, 폐색된 타단은 하우징(130) 내부에 위치한다. 각각의 전해질막-전극 합성체(100)는 각각의 애노드전극(111)과 캐소드전극(112)이 도선(120)을 통해 서로 전기적으로 연결되어, 전체적으로 직렬로 연결된다. 하우징(130)의 내부에는 연료로써 메탄올이 저장되며, 상기 연료는 전해질막-전극 합성체(100)의 애노드전극 (111)과 접하게 된다.The housing 130 is made of a non-conductive material and has corrosion resistance to liquid fuel stored therein. At least one opening 131 is perforated in the upper surface of the housing 130. The electrolyte membrane-electrode composite 100 is inserted into the housing 130 and fixedly installed through the opening 131. One end of the electrolyte membrane-electrode composite 100 opened toward the outside of the housing 130, and the other end of the electrolyte membrane-electrode composite 100 is located inside the housing 130. Each of the electrolyte membrane-electrode composites 100 is each anode electrode 111 and the cathode electrode 112 is electrically connected to each other through the conductive wire 120, it is connected in series as a whole. Methanol is stored as a fuel in the housing 130, and the fuel comes into contact with the anode electrode 111 of the electrolyte membrane-electrode composite 100.

상기 구성을 통하여, 전해질막-전극 합성체(100)의 캐소드 전극(112)에는 외기와 접하며 산소가 공급되고, 애노드 전극(111)에는 하우징(130)에 저장된 상기 연료와 접하며 공급된다. 캐소드전극(112)과 접하는 공기는 송풍장치(미도시)등을 부가하여 더욱 풍부하게 공급할 수 있다. 이와 같은 원통형의 전해질막-전극 합성체(100)를 설치함으로써, 통상의 평판형 전해질막-전극 합성체를 연결설치할 때 필요한 분리판을 생략할 수 있어, 연료전지의 부피와 무게를 감소시킬 수 있다. 또한 애노드 전극(111)의 전체 면적이 고르게 상기 연료를 공급하고, 캐소드 전극(112)의 전체 면적에 고르게 산소를 공급하기 때문에 보다 고효율의 연료전지를 구현할 수 있다.Through the above configuration, the cathode electrode 112 of the electrolyte membrane-electrode composite 100 is in contact with outside air and oxygen is supplied, and the anode electrode 111 is in contact with the fuel stored in the housing 130. The air in contact with the cathode electrode 112 can be more abundantly supplied by adding a blower or the like. By installing the cylindrical electrolyte membrane-electrode composite 100 as described above, a separator required for connecting and installing a conventional flat electrolyte membrane-electrode composite can be omitted, thereby reducing the volume and weight of the fuel cell. have. In addition, since the entire area of the anode electrode 111 supplies the fuel evenly, and the oxygen is evenly supplied to the entire area of the cathode electrode 112, a fuel cell having higher efficiency can be realized.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시브형 직접 메탄올 연료전지를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해질막-전극 합성체(200)를 나타낸 사시도이다. 3 is a perspective view showing a passive direct methanol fuel cell according to another embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing an electrolyte membrane-electrode composite 200 according to another embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시브형 직접 메탄올 연료전지는 단자(214)가 일체로 형성된 전해질막-전극 합성체(200)와 하우징(230)으로 구성된다.3 and 4, a passive direct methanol fuel cell according to another embodiment of the present invention is composed of an electrolyte membrane-electrode composite 200 and a housing 230 in which terminals 214 are integrally formed.

전해질막-전극 합성체(200)는 원통형 구조이며, 일단은 개구되며 타단은 폐색된다. 전해질막-전극 합성체(200)는 애노드 전극(211)과 캐소드 전극(212) 사이에 전해질막(210)이 개재되며, 전해질막-전극 합성체(200)의 외측에는 애노드전극 (211)이 설치되고, 전해질막-전극 합성체(200)의 내측에는 캐노드전극(212)이 설치된다. 전해질막-전극 합성체(200)의 일단에는 전도성 있는 재질로 제조된 단자(214)가 설치된다. 단자(214)의 일단은 캐소드 전극(212)과 접하며, 단자(214)의 타단은 전해질막-전극 합성체(200)의 외부로 돌출된다. 단자(214)가 전해질막(210) 및 애노드 전극(211)과 접하는 곳에는 절연재(213)가 개재된다. The electrolyte membrane-electrode composite 200 has a cylindrical structure, one end of which is closed and the other end of which is blocked. In the electrolyte membrane-electrode composite 200, an electrolyte membrane 210 is interposed between the anode electrode 211 and the cathode electrode 212, and an anode electrode 211 is disposed outside the electrolyte membrane-electrode composite 200. The cathode electrode 212 is provided inside the electrolyte membrane-electrode composite 200. One end of the electrolyte membrane-electrode composite 200 is provided with a terminal 214 made of a conductive material. One end of the terminal 214 is in contact with the cathode electrode 212, and the other end of the terminal 214 protrudes out of the electrolyte membrane-electrode composite 200. An insulating material 213 is interposed between the terminal 214 and the electrolyte membrane 210 and the anode electrode 211.

하우징(230)은 비전도성 재질로 제조되며, 내부에 저장되는 액상의 연료에 대하여 내식성을 갖는다. 하우징(230)의 상부면은 적어도 하나의 개구(231)가 타공된다. 개구(231)를 통하여 전해질막-전극 합성체(200)가 하우징(230) 내부에 삽입되지만, 단자(214)는 개구(231)를 통과하지 않고 하우징(230)의 외부에 노출된다. 전해질막-전극 합성체(200)의 개구된 일단은 하우징(230) 외부를 향하고, 폐색된 타단은 하우징(230) 내부에 위치한다. 전해질막-전극 합성체(200)의 단자(214)는 인접한 다른 전해질막-전극 합성체(200)의 애노드전극(211)과 접하도록 설치된다. 단자(214)는 전도성이 있는 재질이기 때문에, 전해질막-전극 합성체(200)는 전체적으로 서로 전기적으로 직렬 연결된다. 하우징(230)의 내부에는 메탄올이 연로로써 저장되며, 상기 연료는 전해질막-전극 합성체(200)의 애노드전극(211)과 접하게 된다. 한편, 하우징의 상부면에는 별도의 단자(215)가 설치되어, 단자(215)가 전해질막-전극 합성체(200)의 애노드전극(211)과 접하여 통전될 수 있도록 한다.The housing 230 is made of a non-conductive material and has corrosion resistance to liquid fuel stored therein. At least one opening 231 is perforated in the upper surface of the housing 230. The electrolyte membrane-electrode composite 200 is inserted into the housing 230 through the opening 231, but the terminal 214 is exposed to the outside of the housing 230 without passing through the opening 231. An open end of the electrolyte membrane-electrode composite 200 faces the outside of the housing 230, and the other end of the electrolyte membrane-electrode composite 200 is located inside the housing 230. The terminal 214 of the electrolyte membrane-electrode composite 200 is provided to contact the anode electrode 211 of another adjacent electrolyte membrane-electrode composite 200. Since the terminal 214 is a conductive material, the electrolyte membrane-electrode composite 200 is electrically connected in series with each other as a whole. Methanol is stored as a fuel in the housing 230, and the fuel comes into contact with the anode electrode 211 of the electrolyte membrane-electrode composite 200. On the other hand, a separate terminal 215 is provided on the upper surface of the housing so that the terminal 215 may be in contact with the anode electrode 211 of the electrolyte membrane-electrode composite 200.

상기 구성을 통하여, 전해질막-전극 합성체(200)를 채용한 패시브형 직접 메탄올 연료전지는, 전술한 전해질막-전극 합성체(100)를 채용한 패시브형 직접 메탄올 연료전지에 비하여, 도선(120; 도 1 참조)을 따로 연결할 필요가 없어 조립이 더욱 용이할 수 있다. 기타 다른 장점은 전술한 전해질막-전극 합성체(100)를 채용한 패시브형 직접 메탄올 연료전지와 유사하다.Through the above configuration, the passive direct methanol fuel cell employing the electrolyte membrane-electrode composite 200 is more conductive than the passive direct methanol fuel cell employing the electrolyte membrane-electrode composite 100 described above. 120 (see FIG. 1), there is no need to connect separately may be easier to assemble. Other advantages are similar to the passive direct methanol fuel cell employing the electrolyte membrane-electrode composite 100 described above.

본 발명에 따른 전해질막-전극 합성체를 채용한 패시브형 직접 메탄올 연료전지 시스템에 의하면, 전해질막-전극 합성체를 설치할 때 분리판을 생략할 수 있어서 부피와 무게를 보다 줄일 수 있다. 또한 캐소드 전극 전체에 걸쳐 산소가 일정하게 공급되고, 애노드 전극 전체에 걸쳐 연료가 일정하게 공급되기 때문에, 보다 고효율의 연료전지를 가동할 수 있다.According to the passive direct methanol fuel cell system employing the electrolyte membrane-electrode composite according to the present invention, the separator can be omitted when the electrolyte membrane-electrode composite is installed, thereby further reducing volume and weight. In addition, since oxygen is constantly supplied throughout the cathode electrode and fuel is constantly supplied throughout the anode electrode, it is possible to operate a fuel cell with higher efficiency.

Claims (11)

액상의 연료를 사용하는 연료전지에 사용하는 전해질막-전극 합성체에 있어서,In an electrolyte membrane-electrode composite for use in a fuel cell using liquid fuel, 상기 전해질막-전극 합성체는 상기 연료와 직접 접촉하고, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전해질막이 개재되며, 원통형 형상인 것을 특징으로 하는 전해질막-전극 합성체.The electrolyte membrane electrode assembly is in direct contact with the fuel, the electrolyte membrane is interposed between the anode electrode and the cathode electrode, the electrolyte membrane electrode assembly characterized in that the cylindrical shape. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전해질막-전극 합성체는 상기 애노드 전극이 외측에 설치되고 상기 캐소드 전극이 내측에 설치되는 것을 특징으로 하는 전해질막-전극 합성체.The electrolyte membrane electrode assembly is characterized in that the anode electrode is provided on the outside and the cathode electrode is installed on the inside. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전해질막-전극 합성체는, 일단이 상기 캐소드 전극과 접하고 타단이 상기 전해질막-전극 합성체의 외부로 돌출하며 도전성 있는 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질막-전극 합성체.The electrolyte membrane-electrode composite includes an electrolyte membrane-electrode composite, wherein one end thereof contacts the cathode electrode and the other end protrudes out of the electrolyte membrane-electrode composite and includes a conductive terminal. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 단자가 상기 전해질막 또는 상기 애노드전극과 접하는 부분에는 절연재가 개재되는 것을 특징으로 하는 전해질막-전극 합성체.Electrolyte membrane-electrode composite, characterized in that the insulating material is interposed in the portion where the terminal is in contact with the electrolyte membrane or the anode electrode. 액상의 연료를 저장하는 하우징; 및A housing for storing liquid fuel; And 상기 연료와 직접 접촉하고, 상기 하우징에 설치하며, 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전해질막이 개재된 적어도 하나의 전해질막-전극 합성체;를 포함하는 연료전지에 있어서,10. A fuel cell comprising: at least one electrolyte membrane-electrode composite disposed in direct contact with the fuel and installed in the housing and having an electrolyte membrane interposed between an anode electrode and a cathode electrode. 상기 전해질막-전극 합성체는 원통형 형상인 것을 특징으로 하는 연료전지.The electrolyte membrane electrode assembly is a fuel cell, characterized in that the cylindrical shape. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 전해질막-전극 합성체는 상기 애노드 전극이 외측에 설치되고 상기 캐소드 전극이 내측에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지.The electrolyte membrane-electrode composite is characterized in that the anode electrode is provided on the outside and the cathode electrode is installed on the inside. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전해질막-전극 합성체는, 일단이 상기 캐소드 전극과 접하고 타단이 상기 전해질막-전극 합성체의 외부로 돌출하는 도전성 있는 단자를 포함하는 것을 특 징으로 하는 연료전지.Wherein said electrolyte membrane-electrode composite includes a conductive terminal at one end of which contacts the cathode electrode and the other end of which protrudes out of the electrolyte membrane-electrode composite. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 단자가 상기 전해질막 또는 상기 애노드전극과 접하는 부분에는 절연재가 개재되는 것을 특징으로 하는 연료전지.And a portion of the terminal in contact with the electrolyte membrane or the anode electrode. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 적어도 하나 이상의 상기 전해질막-전극 합성체들은 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극이 서로 전기적으로 직렬연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지.At least one electrolyte membrane-electrode composite is characterized in that the anode electrode and the cathode electrode is electrically connected in series with each other. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 5 to 9, 상기 연료전지는 상기 애노드 전극이 외기에 노출되는 것을 특징으로 하는 연료전지.The fuel cell is a fuel cell, characterized in that the anode electrode is exposed to the outside air. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 5 to 9, 상기 연료전지는 상기 애노드 전극에 외기를 공급하는 공기공급수단을 더 구 비하는 것을 특징으로 하는 연료전지.The fuel cell further comprises an air supply means for supplying outside air to the anode electrode.
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KR101008738B1 (en) * 2008-04-03 2011-01-14 황철민 Fuel Cell Assembly
KR20200073375A (en) * 2018-12-14 2020-06-24 자연에너지연구소 주식회사 Reversible cell for water electrolysis and fuel cell and bidirectional switching apparatus with the same

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