KR20070075992A - 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를포함하는 직접 산화형 연료 전지 시스템 - Google Patents

직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를포함하는 직접 산화형 연료 전지 시스템 Download PDF

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손인혁
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Abstract

본 발명은 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 직접 산화형 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 상기 막-전극 어셈블리는 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질을 포함하고, 상기 애노드 전극은 CO2 흡착 물질을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 CO2를 제거할 수 있어, 고출력 전지를 제공할 수 있고, 또한 대기오염의 주범인 CO2를 제거할 수 있으므로 환경 오염을 야기하지 않는다.
CO2,연료전지,애노드,패시브,DMFC

Description

직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 직접 산화형 연료 전지 시스템{MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY AND DIRECT OXIDATION FUEL CELL SYSTEM COMPRISING SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 연료 전지 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
[산업상 이용 분야]
본 발명은 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 직접 산화형 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고출력 전지를 제공할 수 있는 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 직접 산화형 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
[종래 기술]
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. 이러한 연료 전지는 화석 에너지를 대체할 수 있는 청정 에너지원으로서, 단위 전지의 적층에 의한 스택 구성으로 다양한 범위의 출력을 낼 수 있는 장점을 갖고 있으며, 소형 리튬 전지에 비하여 4-10배의 에너지 밀도를 나타내기 때문에 소형 및 이동용 휴대전원으로 주목받고 있다.
연료 전지의 대표적인 예로는 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane 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.
상기 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 전해질형 연료 전지에 비해 에너지 밀도가 낮고, 출력이 낮으며, 많은 양의 전극 촉매를 사용하여야 하나, 액체 상태인 연료의 취급이 용이하고 운전 온도가 낮으며 특히 연료 개질 장치를 필요하지 않는다는 장점이 있다.
본 발명의 목적은 전지 반응 중에서 발생되는 CO2를 제거할 수 있는 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 막-전극 어셈블리를 포함하여 고출력을 나타낼 수 있고, 환경 오염을 야기하지 않는 직접 산화형 연료 전지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서로 대향하여 위치하며, 애노드 전극과 캐소드 전극을 포함하고, 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막을 포함하는 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 포함한다. 상기 애노드 전극은 CO2 흡착 물질을 포함한다.
본 발명에 있어서, CO2 흡착 물질은 전극 기재에 포함될 수도 있고, 전극 기재의 일면에 형성된 애노드 촉매층을 포함하며, 상기 애노드 촉매층과 대향하는 전극 기재의 다른 일면에 CO2 흡착 물질을 포함하는 CO2 흡착층으로 포함될 수도 있다. CO2 흡착층으로 포함되는 경우, 애노드 촉매층이 상기 고분자 전해질 막에 접하게 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 막-전극 어셈블리와 세퍼레이터를 적어도 하나 포함하며, 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 생성시키는 적어도 하나의 전기 발생부, 상기 전기 발생부로 연료를 공급하는 연료 공급부 및 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부를 포함하는 직접 산화형 연료 전지 시스템을 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
직접 산화형 연료 전지는 일반적으로 탄화수소 연료를 애노드 전극에 공급하여 애노드 전극에서 산화 반응에 의하여 수소 이온, 전자 및 CO2를 발생시키고, 이때 발생된 전자는 외부 회로에 따라 산화극인 캐소드 전극에 도달하며, 수소 이온은 고분자 전해질 막을 통과하여 캐소드 전극으로 전달되고, 캐소드 전극에서는 산화제인 산소가 캐소드 전극으로 전달된 전자를 받아 산소 이온으로 환원되고, 이 환원된 산소 이온과 수소 이온이 전기화학적으로 반응하여 물을 생산하면서 전기를 발생시키게 된다.
이때, 상기 애노드 전극에서 발생되는 CO2는 물에서 탄화수소를 형성하여 연료를 산화시키며, 물의 해리를 저하시켜 출력의 저하를 가져올 수 있고 또한, 대기 오염의 주범이므로 제거해야한다.
본 발명에서는 이러한 CO2를 제거할 수 있는 연료 전지용 막-전극 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명의 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함하고, 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막을 포함한다.
본 발명의 애노드 전극은 CO2 흡착 물질을 포함하여, 전지 작동 중에 발생되는 CO2를 제거할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 CO2 흡착 물질은 전극 기재에 포함될 수도 있고, 또 는 CO2 흡착층으로 별도로 형성될 수도 있으나, 전극 기재에 포함되는 것이 전지 시스템 구성에 있어서 보다 편리하여 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 CO2 흡착 물질을 어떠한 형태로 포함하는 것과 상관없이 전체 애노드 중량에 대하여 0.001 내지 10 중량%로 포함하는 것이 바람직하며, 0.05 내지 1 중량%로 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 CO2 흡착 물질의 양이 0.001 중량% 미만인 경우에는 흡착 능력이 작아 효과를 보지 못하며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 전극층 두께가 두꺼워져 물질전달이 용이치 않으며, CO2 흡착 물질이 부전도체이므로, 전도성이 떨어져 출력이 저하되어 바람직하지 않다.
CO2 흡착층으로 CO2 흡착 물질을 포함하는 경우, 본 발명의 애노드 전극은 전극 기재, 이 전극 기재의 일면에 형성된 애노드 촉매층, 및 상기 애노드 촉매층에 대향하는 상기 전극 기재의 다른 일면에 형성된 CO2 흡착층을 포함한다. 이때, 상기 애노드 촉매층이 상기 고분자 전해질 막에 인접하게 위치하는 것이 바람직하다.
상기 CO2 흡착 물질로는 CO2를 잘 흡착할 수 있으면서, 연료 전지의 성능에 악영향을 미치는 물질은 어떠한 것도 사용가능하고, 그 대표적인 예로는 산화칼슘, 산화칼륨 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
CO2 흡착 물질을 전극 기재에 포함시키는 경우, CO2 흡착 물질의 사용량은 0.001 내지 10 중량%가 바람직하고, 0.05 내지 1 중량%가 더욱 바람직하다. 상기 CO2 흡착 물질의 양이 0.001 중량% 미만인 경우에는 흡착 능력이 작아 효과를 보지 못하며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 전극층 두께가 두꺼워져 물질전달이 용이치 않으며, CO2 흡착 물질이 부전도체이므로, 전도성이 떨어져 출력이 저하되어 바람직하지 않다. 또한, CO2 흡착 물질을 전극 기재에 포함시키는 방법은 통상 사용되는 전극 기재를 CO2 흡착 물질 조성물에 함침시키는 방법 또는 전극 기재에 CO2 흡착 물질 조성물을 스프레이하는 방법 등을 적용할 수 있다.
또한 CO2 흡착층을 형성하는 경우, 상기 CO2 흡착층의 두께는 0.01 내지 5㎛가 바람직하고, 0.1 내지 1㎛가 더욱 바람직하다. 상기 CO2 흡착층의 두께가 0.01㎛보다 얇을 경우에는 CO2 흡착층을 형성함에 따른 효과가 미미하며, 5㎛보다 두꺼운 경우에는 CO2 흡착층이 너무 두꺼워 연료 및 산화제와 같은 반응물 전달을 저해하여 바람직하지 않다.
상기 CO2 흡착층은 CO2 흡착 물질을 포함하는 CO2 흡착 조성물을 전극 기재에 코팅하여 형성시킬 수 있다.
본 발명의 애노드 전극에서 CO2 첨가 방법과 상관없이 전극 기재로는 도전성 기재를 사용하며 그 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. 상기 전극 기재는 전극을 지지하는 역할을 하면서 촉매층으로 탄화수소 연료 또는 산화제를 확산시켜 촉매층으로 탄화수소 연료 또는 산화제가 쉽게 접근할 수 있는 역할을 한다.
또한 상기 전극 기재는 불소 계열 수지로 발수 처리한 것을 사용하는 것이 연료 전지의 구동시 발생되는 물에 의하여 기체 확산 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다. 상기 불소 계열 수지로는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌(Fluorinated ethylene propylene), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene), 플루오로에틸렌 폴리머 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 전극 기재에서의 기체 확산 효과를 증진시키기 위한 미세 기공층(microporous layer)을 더욱 포함할 수도 있다. 이 미세 기공층은 일반적으로 입경이 작은 도전성 분말, 예를 들어 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소, 카본 파이버, 플러렌(fullerene), 카본 나노 튜브, 카본 나노 와이어, 카본 나노 혼(carbon nano-horn) 또는 카본 나노 링(carbon nano ring)을 포함할 수 있다.
상기 미세 기공층은 도전성 분말, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 조성물을 상기 전극 기재에 코팅하여 제조된다. 상기 바인더 수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트 등이 바람직하게 사용될 수 있고, 상기 용매로는 에탄올, 이소프로필알코올, n-프로필알코올, 부틸알코올 등과 같은 알코올, 물, 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이 드, 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.
상기 애노드 전극에서 촉매층은 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-M 합금(M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이 금속)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있고, 백금-루테늄 합금이 바람직하다. 또한 이 금속이 담체에 담지된 것도 사용할 수 있다. 상기 담체로는 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 활성 탄소, 흑연과 같은 탄소를 사용할 수도 있고, 또는 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아 등의 무기물 미립자를 사용할 수도 있으나, 일반적으로 탄소가 널리 사용되고 있다.
상술한 구성의 애노드 전극을 포함하는 본 발명의 막-전극 어셈블리는 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극을 포함하고, 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막을 포함한다. 본 발명의 애노드 전극 구조 중, CO2 흡착층을 포함하는 구조를 갖는 막-전극 어셈블리를 도 1에 나타내었으나, 본 발명의 막-전극 어셈블리가 이에 한정되는 것은 아니며 상술한 바와 같이 CO2 흡착 물질을 전극 기재에 포함시키는 구조도 본 발명의 범위에 포함되는 것은 물론이다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 막-전극 어셈블리(200)는 고분자 전해질 막(120)을 포함하고, 이 고분자 전해질 막(120)의 양면에 각각 위치하는 캐 소드 전극(130)와 애노드 전극(140)을 포함한다. 이 애노드 전극(140)은 CO2 흡착층(146), 전극 기재(144) 및 촉매층(142)이 차례대로 형성된 구조를 갖는다.
본 발명의 막-전극 어셈블리에서 상기 캐소드 전극은 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-M 합금(M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이 금속)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 사용할 수 있고, 또한 이 금속이 담체에 담지된 것을 사용할 수도 있다. 상기 담체로는 애노드 전극에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
상기 고분자 전해질 막은 일반적으로 연료 전지에서 고분자 전해질 막으로 사용되며, 수소 이온 전도성을 갖는 고분자 수지로 제조된 것은 어떠한 것도 사용할 수 있다. 그 대표적인 예로는 측쇄에 설폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 양이온 교환기를 갖고 있는 고분자 수지를 들 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 플루오로비닐에테 르의 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.
본 발명의 막-전극 어셈블리는 직접 산화형 연료 전지 시스템에 적합하며, 특히 연료 및 산화제를 펌프를 사용하지 않고 확산 방식으로 공급하는 패시브 방식에 더욱 적합하다.
본 발명의 막-전극 어셈블리를 포함하는 직접 산화형 연료 전지 시스템은 적어도 하나의 전기 발생부, 연료 공급부 및 산화제 공급부를 포함한다.
상기 전기 발생부는 본 발명의 막-전극 어셈블리와 세퍼레이터(바이폴라 플레이트라고도 함)를 적어도 하나 포함하며, 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 생성시키는 역할을 한다.
상기 연료 공급부는 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 한다. 본 발명에서, 연료로는 기체 또는 액체 상태의 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 연료의 대표적인 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연 가스를 들 수 있다.
본 발명의 연료 전지 시스템의 개략적인 구조를 도 2에 나타내었으며, 이를 참조로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2에는 연료 및 산화제를 확산 방식으로 공급하는 패시브 타입의 연료 전지 시스템을 나타내었으나, 연료 및 산화제를 펌프로 공급하는 타입의 연료 전지 시스템도 본 발명의 범위에 포함되는 것은 물론이다.
본 발명의 연료 전지 시스템의 개략적인 구조를 도 1에 나타내었으며, 이를 참조로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 연료 전지 시스템(100)은 연료와 산화제의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부(10)와, 상기 전기 발생부(10)로 연료를 공급하는 연료 공급부(30)와, 상기 전기 발생부(10)로 산화제를 공급하는 산화제 공급부(50)를 포함하여 구성된다.
상기 전기 발생부(10)는 하나 이상의 막-전극 어셈블리를 포함하며, 상기 연료 공급부(30)와 접하는 면에는 세퍼레이터(15)를 배치하여 구성된다.
상기 전기 발생부(10)에서 연료 공급부(30)와 접하지 않는 면에는 산화제 공급부(50)가 위치한다. 상기 산화제 공급부(50)는 세퍼레이터의 역할을 하면서, 다수의 통기공(50a)을 통하여 상기 전기 발생부(10)로 산화제를 공급하는 역할도 한다.
상기 연료 공급부(30)는 상기 전기 발생부(10)에 밀착되게 배치되어, 펌프 등의 구동력에 의존하지 않고, 확산 방식으로 연료를 상기 전기 발생부(10)로 공급할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
산화칼슘 0.1 중량%를 포함하는 CO2 흡착 조성물을 0.2mg/cm2의 탄소 함량을 갖는 탄소지 전극 기재에 도포하여 CO2 흡착층이 형성된 전극 기재를 제조하였다.
상기 전극 기재에 Pt-Ru 블랙(Johnson Matthey) 촉매 및 바인더로 5 중량% 농도의 나피온/H2O/2-프로판올(Solution Technology Inc.)를 88 중량% 및 12 중량%의 양으로 혼합하여 제조된 애노드 전극용 촉매 조성물을 도포하여 애노드 전극을 제조하였다.
또한, Pt 블랙(Johnson Matthey) 촉매 88 중량%와 바인더로 5 중량% 농도의 나피온/H2O/2-프로판올(Solution Technology Inc.) 12 중량%를 혼합하여 제조된 캐소드 전극용 촉매 조성물을 1.3mg/cm2의 탄소 함량을 갖는 탄소지 전극 기재에 도포하여 캐소드 전극을 제조하였다.
이때, 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극에서 촉매 로딩량은 8mg/cm2로 하였다.
제조된 애노드 전극 및 캐소드 전극과 상업용 Nafion 115(퍼플루오로설포네이트) 고분자 전해질 막을 이용하여 막-전극 어셈블리, 즉 단위 전지를 제조하였다.
(실시예 2)
산화칼슘 0.1 중량%를 포함하는 CO2 흡착 조성물에 0.2mg/cm2의 탄소 함량을 갖는 탄소지 전극 기재를 침지하여 CO2 흡착 물질을 포함하는 전극 기재를 제조하였다. 이 전극 기재를 이용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 단위 전지를 제조하였다.
(비교예 1)
애노드 전극용 촉매 조성물을 0.2mg/cm2의 탄소 함량을 갖는 탄소지 전극 기재에 도포하여 애노드 전극을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 1의 연료 전지와 비교예 1의 연료 전지를 작동시킨 후, 발생되는 물의 pH를 측정한 결과 pH가 5.5(비교예 1)에서 6.5(실시예 1)로 향상되었다. 이는 실시예 1의 경우 CO2 흡착 물질을 전극 기재에 포함됨에 따라 CO2 발생량이 감소되어 즉, 용해 CO2 양이 감소됨에 따라 pH 값이 증가된 결과가 나온 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 CO2를 제거할 수 있어, 고출력 전지를 제공할 수 있고, 또한 대기오염의 주범인 CO2를 제거할 수 있으므로 환경 오염을 야기하지 않는다.

Claims (18)

  1. 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극 및
    상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질
    을 포함하고,
    상기 애노드 전극은
    CO2 흡착 물질을 포함하는 것인
    직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CO2 흡착 물질은 산화칼슘, 산화칼륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 CO2 흡착 물질은 산화칼슘을 포함하는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 전극은 CO2 흡착 물질을 전체 애노드 전극 중량에 대하여 0.0001 내지 10 중량% 포함하는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 애노드 전극은 CO2 흡착 물질을 전체 애노드 전극 중량에 대하여 0.05 내지 1 중량% 포함하는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 전극은
    전극 기재
    상기 전극 기재의 일면에 형성된 애노드 촉매층 및
    상기 애노드 촉매층에 대향하는 상기 전극 기재의 다른 일면에 형성되고, CO2 흡착 물질을 포함하는 CO2 흡착층을 포함하는 것인
    직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 CO2 흡착층은 0.01 내지 5㎛의 두께를 갖는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 CO2 흡착층은 0.1 내지 1㎛의 두께를 갖는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 애노드 촉매층은 상기 고분자 전해질 막과 접하는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 전극은
    CO2 흡착 물질을 포함하는 전극 기재; 및
    상기 전극 기재의 일면에 형성된 애노드 촉매층을 포함하는 것인
    직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전극 기재는 상기 CO2 흡착 물질을 0.001 내지 10 중량% 포함하는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전극 기재는 상기 CO2 흡착 물질을 0.05 내지 1 중량% 포함하는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 촉매층은 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-M 합금(M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이 금속)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이 금속이 담체에 담지된 촉매를 포함하는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 애노드 촉매층은 백금-루테늄 합금 또는 이 합금이 담체에 담지된 촉매를 포함하는 것인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 담지체는 탄소 또는 무기물인 직접 산화형 연료 전지용 막-전극 어셈블리.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 막-전극 어셈블리 및 세퍼레이터를 적어도 하나 포함하며, 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 생성시키는 적어도 하나의 전기 발생부;
    상기 전기 발생부로 연료를 공급하는 연료 공급부; 및
    산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부
    를 포함하는 직접 산화형 연료 전지 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 직접 산화형 연료 전지 시스템은 패시브형인 직접 산화형 연료 전지 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 연료는 탄화수소 연료인 직접 산화형 연료 전지 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019056159A (ja) * 2017-09-22 2019-04-11 セーレン株式会社 通気性防水金属箔

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