KR20070046536A - 혼합 주입형 연료 전지용 스택 및 이를 포함하는 혼합주입형 연료 전지 시스템 - Google Patents

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KR20070046536A KR1020050103349A KR20050103349A KR20070046536A KR 20070046536 A KR20070046536 A KR 20070046536A KR 1020050103349 A KR1020050103349 A KR 1020050103349A KR 20050103349 A KR20050103349 A KR 20050103349A KR 20070046536 A KR20070046536 A KR 20070046536A
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알렉산드로비치세로프 알렉세이
서준원
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Abstract

본 발명은 혼합 주입형 연료 전지용 스택 및 이를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 상기 스택은 고분자 전해질 막, 상기 고분자 전해질 막 양면에 위치하는 애노드 촉매층 및 캐소드 촉매층을 포함하는 적어도 하나 이상의 막-전극 어셈블리와 복수의 도전성 기재를 포함하고, 상기 막-전극 어셈블리와 상기 도전성 기재는 상기 막-전극 어셈블리가 상기 도전성 기재 사이에 위치하도록 적층되며, 상기 고분자 전해질 막은 20 내지 100㎛의 두께를 갖는다.
본 발명의 혼합 주입형 연료 전지용 스택은 혼합 주입형 연료 전지에 가장 적합한 두께의 고분자 전해질 막을 포함하여, 이를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
혼합 주입형 연료 전지, 스택, 막-전극 어셈블리, 촉매층, 전극 기재

Description

혼합 주입형 연료 전지용 스택 및 이를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지 시스템{STACK FOR MIXED REACTANT FUEL CELL AND MIXED REACTANT FUEL CELL SYSTEM COMPRISING SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 주입형 연료 전지용 스택의 개략적 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 주입형 연료 전지 시스템의 개략적인 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 단위 전지의 전압 변화에 대한 전류 밀도 및 출력 밀도(전력 밀도)를 나타낸 그래프.
도 4는 비교예 1에 따른 단위 전지의 전압 변화에 대한 전류 밀도 및 출력 밀도(전력 밀도)를 나타낸 그래프.
[산업상 이용 분야]
본 발명은 혼합 주입형 연료 전지용 스택 및 이를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혼합 주입형 연료 전지에 가장 적 합한 두께의 고분자 전해질 막을 포함하는 혼합 주입형 연료 전지용 스택 및 이를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
[종래 기술]
연료 전지(Fuel cell)는 수소 또는 메탄올, 에탄올과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산화제의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
연료 전지의 대표적인 예로는 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 직접 산화형 연료 전지(Direct Oxidation Fuel Cell)를 들 수 있다. 상기 직접 산화형 연료 전지에서 연료로 메탄올을 사용하는 경우는 직접 메탄올 연료 전지(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell)라 한다.
일반적으로 고분자 전해질형 연료 전지는 에너지 밀도가 크고, 출력이 높다는 장점을 가지고 있으나, 수소 가스의 취급에 주의를 요하고 연료가스인 수소를 생산하기 위하여 메탄이나 메탄올 및 천연 가스 등을 개질하기 위한 연료 개질 장치 등의 부대 설비를 필요로 하는 문제점이 있다.
이에 반해 직접 산화형 연료 전지는 반응속도가 느려서 고분자 전해질형에 비해 에너지 밀도가 낮고, 출력이 낮으며, 많은 양의 전극 촉매를 사용하여야 하나, 액체 상태인 연료의 취급이 용이하고 운전 온도가 낮으며 특히 연료 개질 장치를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다.
이러한 연료 전지 시스템에 있어서, 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)와 세퍼레이터(Separator)(또는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate))로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수십개로 적층된 구조를 가진다. 상기 막-전극 어셈블리는 수소 이온 전도성 고분자를 포함하는 고분자 전해질 막을 사이에 두고 애노드 전극(일명, "연료극" 또는 "산화전극"이라 한다)과 캐소드 전극(일명, "공기극" 또는 "환원 전극"이라고 한다)이 접착된 구조를 가진다.
본 발명의 목적은 혼합 주입형 연료 전지에 가장 적합한 두께를 갖는 고분자 전해질 막을 포함하는 혼합 주입형 연료 전지용 스택을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 스택을 포함하는 혼합 주입형 연료 전지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고분자 전해질 막, 상기 고분자 전해질 막 양면에 위치하는 애노드 촉매층 및 캐소드 촉매층을 포함하는 적어도 하나 이상의 막-전극 어셈블리와 복수의 도전성 기재를 포함하고, 상기 막-전극 어셈블리와 상기 도전성 기재는 상기 막-전극 어셈블리가 상기 도전성 기재 사이에 위치하도록 적층되며, 상기 고분자 전해질 막은 20 내지 100㎛의 두께를 갖는 혼합 주입형 연료 전지용 스택을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 혼합 주입형 연료 전지용 스택, 연료를 상기 스택으로 공급하는 연료 공급부 및 산화제를 상기 스택으로 공급하는 산화제 공급부를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지 시스템을 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
연료 전지(Fuel cell)는 수소 또는 메탄올, 에탄올과 같은 탄화수소 계열의 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통하여 전기 에너지를 얻어내는 발전 시스템으로, 일반적으로 연료 공급부, 스택 및 산화제 공급부로 구성된다.
상기 스택은 연료 공급부로부터 공급받은 연료와 산화제 공급부로부터 공급받은 산화제를 이용해 전기를 발생시키는 부분으로, 대체로 수 개의 막-전극 어셈블리와 이들 사이를 분리시키는 세퍼레이터(바이폴라 플레이트라고도 함)로 구성된다.
상기 막-전극 어셈블리는 애노드 촉매층과 캐소드 촉매층을 포함하고, 상기 애노드 촉매층과 캐소드 촉매층 사이에 고분자 전해질 막을 포함하며, 상기 촉매층들과 접하며 형성되는 도전성 기재를 포함한다. 또한, 상기 세퍼레이터는 연료 전지의 반응에 필요한 연료와 산화제를 애노드 촉매층과 캐소드 촉매층으로 공급하는 역할과 막-전극 어셈블리를 물리적으로 분리하는 역할을 한다.
일반적인 연료 전지 시스템에 있어서, 연료는 애노드 촉매층으로, 산화제는 캐소드 촉매층으로 주입되는데, 연료와 산화제가 다른 촉매층으로 유입되면 연료 전지의 성능을 저해하는 반응들이 촉매층에서 일어나게 되므로, 세퍼레이터를 두어 상호간의 유입을 차단하게 된다.
이와 달리, 혼합 주입형 연료 전지(Mixed type fuel cell)는 애노드 촉매층에는 연료의 산화 반응에만 선택적으로 작용하는 촉매를, 캐소드 촉매층에는 산화제의 환원 반응에만 선택적으로 작용하는 촉매를 사용함으로써, 연료와 산화제가 혼 합된 혼합물을 애노드 및 캐소드 촉매층에 주입하더라도 애노드 촉매층에서는 연료의 산화 반응만이, 캐소드 촉매층에서는 산화제의 환원 반응만이 일어나는 구조로 되어 있다.
이러한, 혼합 주입형 연료 전지에 있어서, 연료 및 산화제는 분리되어 캐소드 및 애노드 촉매층으로 공급될 필요가 없으므로, 스택으로 유입된 연료 및 산화제는 세퍼레이터에 의해 분리 공급되지 않고, 다공성의 고분자 전해질 막, 애노드 촉매층, 캐소드 촉매층 및 도전성 기재를 통해 스택의 전 영역에 확산된다.
혼합 주입형 연료 전지는 종래 일반적인 연료 전지에 반드시 요구되던 세퍼레이터가 필요 없게 되어, 연료 전지의 제조 비용을 크게 절감할 수 있으며, 연료 전지의 소형화에도 기여할 수 있다.
본 발명은 이러한 혼합 주입형 연료 전지용 스택 및 이를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
연료 전지에 있어서, 고분자 전해질 막은 애노드 촉매층에서 발생한 수소 이온을 캐소드 촉매층으로 이동시키고, 연료가 애노드 촉매층에서 캐소드 촉매층으로 유입되는 것을 차단하는 기능을 하는 것으로, 수소 이온 전도성 고분자로 이루어진다.
고분자 전해질 막이 상기와 같은 기능 모두를 충분히 수행하기 위해서는 적절한 정도의 두께를 가져야 한다. 다만, 혼합 주입형 연료 전지에 있어서는 연료가 애노드 및 캐소드 촉매층 모두에 공급되므로, 애노드 촉매층에서 캐소드 촉매층으로 이동되는 연료를 차단해야 하는 문제는 원시적으로 존재하지 않는다.
이에, 본 발명은 수소 이온 전도성 및 절연성, 그리고 기계적 강도를 고려하여, 혼합 주입형 연료 전지에 가장 적합한 두께의 고분자 전해질 막을 포함하는 스택을 제공한다.
대체로, 고분자 전해질 막의 두께가 얇을수록 수소 이온 전도성이 우수하고, 두꺼울수록 기계적 강도 및 절연성이 우수해진다. 결국, 고분자 전해질 막의 최적 두께는 상기 요소들과 복잡한 함수 관계를 갖는 것으로, 실험을 통해 구해질 수 있다.
본 발명의 혼합 주입형 연료 전지용 스택은 고분자 전해질 막, 상기 고분자 전해질 막 양면에 위치하는 애노드 촉매층 및 캐소드 촉매층을 포함하는 적어도 하나 이상의 막-전극 어셈블리와 복수의 도전성 기재를 포함한다. 상기 스택은 막-전극 어셈블리와 도전성 기재가 적층되어 있는 구조를 갖는데, 막-전극 어셈블리는 도전성 기재 사이에 위치하여, 막-전극 어셈블리의 애노드 촉매층과 캐소드 촉매층은 도전성 기재와 접하게 된다.
본 발명의 혼합 주입형 연료 전지용 스택에 있어서, 상기 고분자 전해질 막은 20 내지 100㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 30 내지 80㎛의 두께를 갖는 것이 더욱 바람직하며, 40 내지 60㎛의 두께를 갖는 것이 더욱 더 바람직하다. 고분자 전해질 막의 두께가 20㎛ 미만이면 기계적 강도가 약하여 전기적 단락이 일어날 수 있어 바람직하지 못하고, 100㎛를 초과하면 수소 이온 전도성을 떨어뜨려 바람직하지 못하다.
상기 고분자 전해질 막에는 대표적으로 측쇄에 설폰산기, 카르복실산기, 인산 기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 양이온 교환기를 갖고 있는 고분자 수지가 이용될 수 있다.
상기 고분자 수지의 대표적인 예로는 플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 또는 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 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) 또는 폴리(2,5-벤즈이미다졸) 중에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
상기 애노드 촉매층에는 연료의 산화 반응에 대한 선택성을 갖는 촉매라면 제한없이 포함될 수 있으며, 캐소드 촉매층에는 산화제의 환원 반응에 대한 선택성을 갖는 촉매라면 제한없이 포함될 수 있다.
대표적으로 애노드 촉매층에는 백금-루테늄, 백금 촉매가 포함될 수 있으며, 캐소드 촉매층에는 RuS, RuSe 및 열처리한 철 또는 코발트의 유기금속화합물인 Fe-N/C 또는 Co-N/C이 포함될 수 있다. 상기 Fe-N/C 및 Co-N/C는 철 또는 코발트와 질소가 상호 결합력을 가지면서 탄소 담체 위에 분산되어 있는 형태의 화합물이다.
상기 도전성 기재는 촉매층을 지지하는 역할을 하면서 촉매층으로 연료 및 산화제를 확산시켜 촉매층으로 연료 및 산화제가 쉽게 접근할 수 있도록 하는 역할을 한다. 상기 도전성 기재의 대표적인 예로 탄소 페이퍼(carbon paper), 탄소 천(carbon cloth), 탄소 펠트(carbon felt) 또는 금속천(섬유 상태의 금속천으로 구성된 다공성의 필름 또는 고분자 섬유로 형성된 천의 표면에 금속 필름이 형성된 것(metalized polymer fiber)을 말함)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 주입형 연료 전지용 스택의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
상기 스택(10)에 있어서, 스택(10)으로 주입된 연료 및 산화제는 다공성의 고분자 전해질 막(15), 애노드 촉매층(13), 캐소드 촉매층(17) 및 도전성 기재(11)를 통해 스택(10) 전 영역으로 확산된다. 애노드 촉매층(13) 및 캐소드 촉매층(17)에는 연료 및 산화제가 모두 전달되나, 애노드 촉매층(13)에는 연료의 산화 반응에 선택성을 갖는 촉매가 포함되므로 연료의 산화 반응만이 일어나며, 캐소드 촉매층(17)에는 산화제의 환원 반응에 선택성을 갖는 촉매가 포함되므로 산화제의 환원 반응만이 일어난다. 연료의 산화 반응을 통해 발생한 수소 이온은 고분자 전해질 막(15)을 통해 애노드 촉매층(13)에서 캐소드 촉매층(17)으로 이동하여 인접한 막-전극 어셈블리의 애노드 촉매층으로부터 전달된 전자 및 산화제와 반응하여 물을 생성하면서 전기를 발생하게 된다.
본 발명은 또한, 혼합 주입형 연료 전지 시스템을 제공하는데, 본 발명의 혼합 주입형 연료 전지 시스템은 상기 본 발명의 스택, 연료 공급부 및 산화제 공급부를 포함한다.
상기 연료 공급부는 연료를 상기 스택으로 공급하는 역할을 하며, 상기 산화제 공급부는 산화제를 상기 스택으로 공급하는 역할을 한다. 상기 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료가 사용되며, 대표적인 탄화수소 연료로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연 가스를 들 수 있다. 상기 산화제로는 산소가 대표적이며, 산소 또는 공기를 산화제 공급부에 주입하여 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 혼합 주입형 연료 전지 시스템은 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) 및 직접 산화형 연료 전지(Direct Oxidation Fuel Cell)에 제한없이 채용될 수 있다. 특히, 직접 산화형 연료 전지에 바람직하게 사용될 수 있으며, 그 중 직접 메탄올 연료 전지에 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 혼합 주입형 연료 전지 시스템에 있어서, 연료 및 산화제는 혼합되어 스택으로 공급될 수도 있으며, 각기 스택의 다른 영역으로 공급될 수도 있다. 다만, 고분자 전해질 막, 애노드 촉매층, 캐소드 촉매층 및 도전성 기재는 모두 다공성이어서, 상기의 어떤 방식으로 공급되더라도 연료 및 산화제는 스택의 전영역으로 확산될 수 있다. 연료 및 산화제가 혼합되어 공급되는 경우, 본 발명의 혼합 주입형 연료 전지 시스템은 연료 공급부로부터 공급 받은 연료와 산화제 공급부로부터 공급 받은 산화제를 혼합하여 스택으로 전달하는 반응물 혼합부를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합 주입형 연료 전지 시스템의 개략적 인 구조를 도시한 도면이다. 이를 참조로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2에 나타낸 구조는 연료 및 산화제를 펌프를 사용하여 스택(10)으로 공급하는 시스템을 나타내었으나, 본 발명의 연료 전지 시스템이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 펌프를 사용하지 않는 확산 방식을 이용하는 연료 전지 시스템 구조에도 사용할 수 있음은 당연한 일이다.
본 발명의 혼합 주입형 연료 전지 시스템은 스택(10)과, 연료를 상기 스택(10)으로 공급하는 연료 공급부(20)와, 산화제를 상기 스택(10)으로 공급하는 산화제 공급부(30)를 포함하여 구성된다.
연료를 공급하는 상기 연료 공급부(20)는 연료를 저장하는 연료 탱크(21)와, 연료 탱크(21)에 연결 설치되는 연료 펌프(22)를 구비한다. 상기한 연료 펌프(22)는 소정의 펌핑력에 의해 연료 탱크(21)에 저장된 연료를 배출시키는 기능을 하게 된다.
상기 스택(10)으로 산화제를 공급하는 산화제 공급부(30)는 소정의 펌핑력으로 공기를 흡입하는 적어도 하나의 공기 펌프(31)를 구비한다.
본 발명의 연료 전지 시스템은 반응물 혼합부(40)를 더욱 포함할 수 있는데, 반응물 혼합부(40)는 산화제 공급부(30)로부터 전달된 산화제와 연료 공급부(20)로부터 전달된 연료를 혼합하여 스택(10)으로 주입하는 역할을 한다.
상기 스택(10)으로 주입된 연료 및 산화제는 스택(10)의 전 영역으로 확산되며, 애노드 촉매층(13)에서 일어나는 연료의 산화 반응과, 캐소드 촉매층(17)에서 일어나는 산화제의 환원 반응을 통해 전기를 발생하게 된다.
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 1-2, 비교예 1-3)
RuSe 0.34g, 5중량% 폴리퍼플루오로설포네이트 바인더 2.08g 및 이소프로필 알코올과 물의 혼합 용매(혼합비 9:1) 7.4ml를 혼합하여 촉매 슬러리를 제조하였다. 이 촉매 슬러리를 탄소 페이퍼 기재에 도포하여 도전성 기재와 캐소드 촉매층을 포함하는 캐소드 전극을 제조하였다.
백금-루테늄 블랙 0.34g, 폴리퍼플루오로설포네이트 바인더 2.08g 및 이소프로필알코올과 물의 혼합 용매(혼합비 9:1) 7.4ml를 혼합하여 촉매 슬러리를 제조하였다. 이 촉매 슬러리를 탄소 페이퍼 기재에 도포하여 도전성 기재와 애노드 촉매층을 포함하는 애노드 전극을 제조하였다.
상기 애노드 전극과 캐소드 전극을 각각 하기 표 1의 두께를 갖는 다섯 종류의 나피온(퍼플루오로설폰산) 고분자 전해질 막 상에 위치시킨 후, 125℃에서 200 kgf/㎠의 압력으로 3분간 열압착하여 고분자 전해질 막 상에 캐소드 및 애노드 전극을 형성하여 막-전극 어셈블리를 제조하였다.
상기 제조된 막/전극 어셈블리를 폴리테트라플루오로에틸렌이 코팅된 유리 섬유(glass fiber) 가스켓(gasket) 사이에 삽입한 후, 구리 엔드(end) 플레이트 사이에서 압착하여 단위 전지를 제조하였다.
[표 1]
고분자 전해질 막의 두께
실시예 1 51㎛
실시예 2 89㎛
비교예 1 127㎛
비교예 2 183㎛
비교예 3 254㎛
상기 제조된 단위 전지들에 대해 출력 밀도를 측정하였으며, 그 결과 실시예 1-2의 단위 전지가 비교예 1-3의 단위 전지에 비해 높은 출력 밀도를 나타내는 것을 확인하였다. 도 3에 실시예 1에 대한 측정 결과를 나타내었고, 도 4에 비교예 1에 대한 측정 결과를 나타내었다. 도 3 및 도 4를 통해 실시예 1의 단위 전지가 비교예 1의 단위 전지에 비해 훨씬 높은 출력을 나타냄을 확인할 수 있다.
본 발명의 혼합 주입형 연료 전지용 스택은 혼합 주입형 연료 전지에 가장 적합한 두께의 고분자 전해질 막을 포함하여, 이를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (14)

  1. 고분자 전해질 막 및 상기 고분자 전해질 막 양면에 위치하는 애노드 촉매층 및 캐소드 촉매층을 포함하는 적어도 하나 이상의 막-전극 어셈블리; 및
    복수의 도전성 기재를 포함하고,
    상기 막-전극 어셈블리와 상기 도전성 기재는 상기 막-전극 어셈블리가 상기 도전성 기재 사이에 위치하도록 적층되며,
    상기 고분자 전해질 막은 20 내지 100㎛의 두께를 갖는 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 막은 30 내지 80㎛의 두께를 갖는 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 막은 40 내지 60㎛의 두께를 갖는 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 막, 상기 애노드 촉매층, 상기 캐소드 촉매층 및 도전성 기재는 다공성인 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 전해질막은 측쇄에 설폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 양이온 교환기를 갖는 고분자 수지를 포함하는 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 막은 플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 수지를 포함하는 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 막은 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌. 술폰산기를 포함하는 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 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자 수지를 포함하는 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드 촉매층은 백금 및 백금-루테늄 합금 촉매로 이루어진 군에서 선택되는 촉매를 포함하는 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐소드 촉매층은 RuS, RuSe, Fe-N/C 및 Co-N/C로 이루어진 군에서 선택되는 촉매를 포함하는 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 기재는 탄소 페이퍼(carbon paper), 탄소 천(carbon cloth), 탄소 펠트(carbon felt) 및 금속천(섬유 상태의 금속천으로 구성된 다공성의 필름 또는 고분자 섬유로 형성된 천의 표면에 금속 필름이 형성된 것(metalized polymer fiber)을 말함)으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 혼합 주입형 연료 전지용 스택.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 스택;
    연료를 상기 스택으로 공급하는 연료 공급부; 및
    산화제를 상기 스택으로 공급하는 산화제 공급부를 포함하는 것인 혼합 주입 형 연료 전지 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 혼합 주입형 연료 전지 시스템은 직접 산화형 연료 전지인 것인 혼합 주입형 연료 전지 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 혼합 주입형 연료 전지 시스템은 직접 메탄올 연료 전지인 것인 혼합 주입형 연료 전지 시스템.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 혼합 주입형 연료 전지 시스템은 반응물 혼합부를 더 포함하는 것인 혼합 주입형 연료 전지 시스템.
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