KR20070082697A - Membrane-electrode assembly for fuel cell and fuel cell system comprising same - Google Patents

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KR20070082697A KR1020060015649A KR20060015649A KR20070082697A KR 20070082697 A KR20070082697 A KR 20070082697A KR 1020060015649 A KR1020060015649 A KR 1020060015649A KR 20060015649 A KR20060015649 A KR 20060015649A KR 20070082697 A KR20070082697 A KR 20070082697A
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Abstract

A membrane-electrode assembly for a fuel cell is provided to realize excellent ion conductivity, to prevent a fuel crossover phenomenon, and to impart high output and high efficiency to a fuel cell. A membrane-electrode assembly(200) for a fuel cell comprises: an anode(140) and a cathode(130) disposed opposite to each other; and a polymer electrolyte membrane(120) interposed between the anode and the cathode, wherein the polymer electrolyte membrane has a metal coating layer(122) on at least one surface thereof. The metal coating layer comprises a metal selected from the group consisting of Ay, Ag, Ir, and a combination thereof.

Description

연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템{MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY FOR FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM COMPRISING SAME}Membrane-electrode assembly for fuel cell and fuel cell system comprising same {MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY FOR FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM COMPRISING SAME}

도 1은 본 발명의 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 개략적으로 나타낸 도면.1 is a schematic representation of a membrane-electrode assembly for a fuel cell of the present invention.

도 2는 본 발명의 연료 전지 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.2 schematically illustrates the structure of a fuel cell system of the present invention;

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고출력 및 고효율 전지를 제공할 수 있는 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell membrane-electrode assembly and a fuel cell system including the same, and more particularly, to a fuel cell membrane-electrode assembly and a fuel cell system including the same capable of providing a high power and high efficiency cell.

[종래 기술][Prior art]

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 밀 도를 나타내기 때문에 소형 및 이동용 휴대전원으로 주목받고 있다. A fuel cell is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxygen contained in hydrocarbon-based materials such as methanol, ethanol and natural gas into electrical energy. Such a fuel cell is a clean energy source that can replace fossil energy, and has a merit that it can produce a wide range of outputs in a stack configuration by stacking unit cells, and 4-10 times more energy than a small lithium battery. It is drawing attention as a small and portable portable power source.

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. Representative examples of the fuel cell include a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) and a direct oxidation fuel cell (Direct Oxidation Fuel Cell). When methanol is used as a fuel in the direct oxidation fuel cell, it is called a direct methanol fuel cell (DMFC).

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.The polymer electrolyte fuel cell has an advantage of having a high energy density and a high output, but requires attention to handling hydrogen gas and reforms fuel for reforming methane, methanol, natural gas, etc. to produce hydrogen as fuel gas. There is a problem that requires additional equipment such as a device.

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.On the other hand, the direct oxidation fuel cell has a slower reaction rate and has a lower energy density, a lower output, and a larger amount of electrode catalyst than the polymer electrolyte fuel cell. However, the liquid fuel is easy to handle and the operating temperature is high. Has the advantage of being low and in particular not requiring a fuel reformer.

본 발명의 목적은 이온 전도성이 우수하고, 연료의 크로스오버를 방지할 수 있는 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a membrane-electrode assembly for a fuel cell which is excellent in ion conductivity and can prevent crossover of fuel.

본 발명의 다른 목적은 상기 막-전극 어셈블리를 포함하여 고출력 및 고효율을 나타낼 수 있는 연료 전지 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell system that can exhibit high power and high efficiency including the membrane-electrode assembly.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서로 대향하여 위치하는 애노드 전 극 및 캐소드 전극을 포함하고, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막을 포함하며, 상기 고분자 전해질 막의 적어도 일면에는 금속 코팅층이 형성되어 있는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes an anode electrode and a cathode electrode positioned opposite each other, and comprises a polymer electrolyte membrane positioned between the anode electrode and the cathode electrode, at least one surface of the polymer electrolyte membrane Provided is a membrane-electrode assembly for which a coating layer is formed.

본 발명은 또한 상기 막-전극 어셈블리를 포함하며, 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 발생시키는 전기 발생부, 연료를 이 전기 발생부로 공급하는 연료 공급부 및 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공한다.The present invention also includes the membrane-electrode assembly, and includes an electricity generator for generating electricity through an oxidation reaction of a fuel and a reduction reaction of an oxidant, a fuel supply unit for supplying fuel to the electricity generator, and an oxidant for supplying the electricity generator to the electricity generator. It provides a fuel cell system comprising an oxidant supply.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

최근 직접 산화형 연료 전지의 막-전극 어셈블리의 연구 결과에 의하면 금 입자를 화학 기상 증착(CVD) 및 플라즈마 기상 증착(PVD) 같은 방법으로 고분자 전해질 막에 코팅하면 출력이 향상되는 연구 결과가 있었다. 이는 코팅된 금 입자가 고분자 전해질 막을 구성하는 폴리퍼플루오로설폰산의 S와 친화성이 있음에 따라 금이 흡착되어 친수성 상태의 고분자 전해질 막의 표면을 유지할 수 있고 따라서 고분자 전해질 막의 이온 전도성을 향상시킬 수 있다. 하지만 금 코팅 방법인 화학 기상 증착 또는 플라즈마 기상 증착은 초고진공 상태에서 이루어지므로 고분자 전해질 막에 과도한 스트레스가 부여되어 고분자 전해질 막의 물성이 현저히 저하되어 바람직하지 않다.According to the recent research results of the membrane-electrode assembly of a direct oxidation fuel cell, there has been a study showing that the output of gold particles is coated on the polymer electrolyte membrane by chemical vapor deposition (CVD) and plasma vapor deposition (PVD). This is because the coated gold particles have affinity with S of the polyperfluorosulfonic acid constituting the polymer electrolyte membrane, so that the gold can be adsorbed to maintain the surface of the polymer electrolyte membrane in the hydrophilic state, thereby improving the ion conductivity of the polymer electrolyte membrane. Can be. However, since gold vapor deposition, chemical vapor deposition or plasma vapor deposition is performed in an ultra-high vacuum state, excessive stress is applied to the polymer electrolyte membrane, and thus the physical properties of the polymer electrolyte membrane are remarkably degraded.

본 발명에서는 고분자 전해질 막의 스웰링 특성을 저하시키지 않으면서 전도성을 향상시킨 고분자 전해질 막을 포함하는 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 제공한다.The present invention provides a fuel cell membrane-electrode assembly comprising a polymer electrolyte membrane having improved conductivity without deteriorating the swelling characteristics of the polymer electrolyte membrane.

본 발명의 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함하고, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막을 포함한다. 이 고분자 전해질 막의 적어도 일면에는 금속 코팅층이 형성되어 있다. 이러한 구성을 갖는 본 발명의 막-전극 어셈블리에서 애노드 전극 쪽의 일면에 금속 코팅층이 형성되어 있는 구조를 도 1에 개략적으로 나타내었다. 즉, 본 발명의 막-전극 어셈블리(200)는 일면에 금속 코팅층(122)이 형성된 고분자 전해질 막(120)을 포함하고, 이 고분자 전해질 막의 양면에 위치하는 캐소드 전극(130)과 애노드 전극(140)을 포함한다.The membrane-electrode assembly for a fuel cell of the present invention includes an anode electrode and a cathode electrode positioned to face each other, and includes a polymer electrolyte membrane positioned between the anode electrode and the cathode electrode. On at least one surface of the polymer electrolyte membrane, a metal coating layer is formed. 1 illustrates a structure in which a metal coating layer is formed on one surface of an anode electrode in the membrane-electrode assembly of the present invention having such a configuration. That is, the membrane-electrode assembly 200 of the present invention includes a polymer electrolyte membrane 120 having a metal coating layer 122 formed on one surface thereof, and includes a cathode electrode 130 and an anode electrode 140 positioned on both sides of the polymer electrolyte membrane. ).

상기 금속으로는 Au, Ag, Rh, Ir 및 이들의 혼합물이 바람직하고, Au가 더욱 바람직하다. 또한 상기 금속(제1 금속이라 함)과 함께 W, Mo 및 이들의 혼합물인 제2 금속을 더욱 사용할 수도 있다. 상기 제2 금속을 더욱 사용하는 경우 이의 사용량은 상기 제1 금속 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부가 바람직하다. 상기 제2 금속을 1 중량부 미만으로 사용하면 제2 금속을 추가로 사용함에 따른 효과가 미비하고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 저항이 증가하고 반응물 전달이 좋지 않아 출력이 저하되어 바람직하지 않다.As said metal, Au, Ag, Rh, Ir, and mixtures thereof are preferable, and Au is more preferable. Along with the metal (called the first metal), a second metal, which is W, Mo, and a mixture thereof, may also be used. In the case of further using the second metal, the amount thereof is preferably 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the first metal. If the second metal is used in an amount less than 1 part by weight, the effect of additional use of the second metal is inadequate. If it is more than 10 parts by weight, the resistance is increased and the reactant is poor, and thus the output is lowered.

본 발명의 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 CO 산화 반응을 가속시켜 연료, 특히 탄화수소 연료의 산화 반응을 향상시킬 수 있어 바람직하므로, 직접 산화형 연료 전지에 적용하는 것이 바람직하다. The membrane-electrode assembly for a fuel cell of the present invention is preferred because it can accelerate the CO oxidation reaction to improve the oxidation reaction of fuels, especially hydrocarbon fuels, and therefore, it is preferable to apply the fuel cell membrane electrode assembly directly.

상기 금속 코팅층은 고분자 전해질 막의 표면의 전체 넓이에 1 내지 99%에 해당되는 넓이로 형성되는 것이 바람직하고, 10 내지 50%에 해당되는 넓이로 형성 되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 금속 코팅층의 넓이가 상기 고분자 전해질 막의 표면의 전체 넓이에 1% 미만이면, 금속 코팅층을 형성함에 따른 효과가 미비하고, 99%를 초과하는 경우에는 금속 입자가 너무 많아 출력이 저하되며, 촉매층과 고분자 전해질 막이 탈리되어 바람직하지 않다.The metal coating layer is preferably formed in an area corresponding to 1 to 99% of the total area of the surface of the polymer electrolyte membrane, more preferably in an area corresponding to 10 to 50%. When the width of the metal coating layer is less than 1% of the total area of the surface of the polymer electrolyte membrane, the effect of forming a metal coating layer is inadequate, and when the width of the metal coating layer exceeds 99%, the output is reduced due to too many metal particles. It is not desirable that the polymer electrolyte membrane is detached.

또한, 형성된 상기 금속 코팅층의 두께는 10nm 내지 10㎛가 바람직하고, 100nm 내지 5㎛가 더욱 바람직하다. 상기 금속 코팅층의 두께가 10nm보다 얇으면 금속 코팅층을 형성함에 따른 효과가 미비하고, 10㎛보다 두꺼우면 코팅층이 너무 두꺼워 출력이 저하되며, 촉매층과 고분자 전해질 막이 탈리되어 바람직하지 않다.In addition, the thickness of the metal coating layer formed is preferably 10nm to 10㎛, more preferably 100nm to 5㎛. If the thickness of the metal coating layer is thinner than 10nm, the effect of forming the metal coating layer is insignificant, and if the thickness of the metal coating layer is thicker than 10㎛, the coating layer is too thick, the output is reduced, the catalyst layer and the polymer electrolyte membrane is detached is not preferable.

본 발명에서 상기 금속 코팅층은 평균 입자 크기가 나노미터 단위인 금속 나노 입자로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 평균 입자 크기가 나노미터 단위인 미세한 금속 나노 입자를 사용하여 금속 코팅층을 형성하므로, 분사 공정에서 금속 나노 입자가 덩어리져 균일하게 코팅되지 않는 문제가 없다. In the present invention, the metal coating layer is preferably formed of metal nanoparticles having an average particle size of nanometers. As such, since the metal coating layer is formed using fine metal nanoparticles having an average particle size of nanometers, there is no problem that the metal nanoparticles are not uniformly coated in the spraying process.

상기 금속 나노 입자의 평균 입자 크기는 1 내지 200nm가 바람직하고, 10 내지 100nm가 더욱 바람직하다. 상기 금속 나노 입자의 평균 입자 사이즈가 1nm보다작으면 분산성이 좋지 않고 쉽게 응집(aggregation)되며 200nm를 초과하는 경우에는 촉매적 특성이 낮아 바람직하지 않다.The average particle size of the metal nanoparticles is preferably 1 to 200 nm, more preferably 10 to 100 nm. If the average particle size of the metal nanoparticles is smaller than 1 nm, the dispersibility is not good, it is easily aggregated, and if it exceeds 200 nm, the catalytic properties are not low, which is not preferable.

상기 고분자 전해질 막으로는 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 있 는 고분자 수지를 들 수 있다. The polymer electrolyte membrane is generally used as a polymer electrolyte membrane in a fuel cell, and any one made of a polymer resin having hydrogen ion conductivity may be used. Representative examples thereof include a polymer resin having a cation exchange group selected from the group consisting of sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, phosphoric acid groups, phosphonic acid groups and derivatives thereof in the side chain.

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)(일반적으로 나피온으로 시판됨), 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. 또한, 이러한 수소 이온 전도성 고분자의 수소 이온 전도성기에서 H를 Na, K, Li, Cs 또는 테트라부틸암모늄으로 치환할 수도 있다. 측쇄 말단의 이온 교환기에서 H를 Na으로 치환하는 경우에는 촉매 조성물 제조시 NaOH를, 테트라부틸암모늄을 사용하는 경우에는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드를 사용하여 치환하며, K, Li 또는 Cs도 적절한 화합물을 사용하여 치환할 수 있다. 이 치환 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.Representative examples of the polymer resin include a fluorine polymer, a benzimidazole polymer, a polyimide polymer, a polyetherimide polymer, a polyphenylene sulfide polymer, a polysulfone polymer, a polyether sulfone polymer and a polyether ketone It may include one or more selected from polymers, polyether-etherketone-based polymers or polyphenylquinoxaline-based polymers, more preferably poly (perfluorosulfonic acid) (generally marketed as Nafion), poly (Perfluorocarboxylic acid), copolymers of tetrafluoroethylene and fluorovinyl ether containing sulfonic acid groups, defluorinated sulfide polyether ketones, aryl ketones, poly (2,2'-m-phenylene)- 5,5'-bibenzimidazole (poly (2,2 '-(m-phenylene) -5,5'-bibenzimidazole) or poly (2,5-benzimidazole) may be mentioned. In addition, such hydrogen H may be substituted with Na, K, Li, Cs or tetrabutylammonium in the hydrogen-conducting group of the on-conductive polymer, and in the case of replacing the H with Na in an ion exchanger at the side chain end, In the case of using butylammonium, tetrabutylammonium hydroxide may be substituted, and K, Li, or Cs may also be substituted using an appropriate compound. The description will be omitted.

본 발명의 금속층이 적어도 일면에 형성된 고분자 전해질 막을 제조하는 방법은 먼저, 금속 나노 입자를 용매에 분산시켜 금속 나노 입자액을 제조한다. 이때, 상기 용매로는 이소프로필알콜, 메탄올, 에탄올 또는 프로판올을 사용할 수 있 다. 또한 금속 나노 입자의 첨가량은 0.0001 내지 1 중량%가 바람직하다. 금속 나노 입자의 첨가량이 0.0001 중량%보다 작으면 금속 나노 입자를 사용함에 따른 효과가 미비하고, 1 중량%를 초과하면, 금속입자가 성장하여 큰 입자가 되어 바람직하지 않다.In the method of manufacturing a polymer electrolyte membrane having at least one metal layer of the present invention, first, metal nanoparticles are dispersed in a solvent to prepare a metal nanoparticle liquid. In this case, isopropyl alcohol, methanol, ethanol or propanol may be used as the solvent. In addition, the addition amount of the metal nanoparticles is preferably 0.0001 to 1% by weight. If the added amount of the metal nanoparticles is less than 0.0001% by weight, the effect of using the metal nanoparticles is insignificant. If the amount of the metal nanoparticles exceeds 1% by weight, the metal particles grow to become large particles, which is not preferable.

이때, 상기 용매에 수소 이온 전도성 바인더를 더욱 첨가할 수도 있다. 이 수소 이온 전도성 바인더로는 퍼플루오로설포네이트 등과 같은 플루오로계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리에테르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 또는 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 등과 같은 수소 이온 전도성 고분자를 1종 이상 사용할 수 있다. 상기 수소 이온 전도성 고분자는 측쇄 말단의 이온 교환기에서 H를 Na, K, Li, Cs 또는 테트라부틸암모늄으로 치환할 수도 있다. 측쇄 말단의 이온 교환기에서 H를 Na으로 치환하는 경우에는 촉매 조성물 제조시 NaOH를, 테트라부틸암모늄을 사용하는 경우에는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드를 사용하여 치환하며, K, Li 또는 Cs도 적절한 화합물을 사용하여 치환할 수 있다. 이 치환 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.In this case, a hydrogen ion conductive binder may be further added to the solvent. Examples of the hydrogen ion conductive binder include fluoro polymers such as perfluorosulfonate, polyamide polymers, polyether polymers, benzimidazole polymers, polyimide polymers, polyetherimide polymers, and polyphenylene sulfides. At least one hydrogen ion conductive polymer such as a polymer, a polysulfone polymer, a polyether sulfone polymer, a polyether ketone polymer, a polyether ether ketone polymer or a polyphenylquinoxaline polymer may be used. The hydrogen ion conductive polymer may replace H with Na, K, Li, Cs or tetrabutylammonium in an ion exchange group at the side chain end. In case of replacing H by Na in the ion-exchange group of the side chain terminal, NaOH is substituted in the preparation of the catalyst composition, and tetrabutylammonium hydroxide is used in the case of using tetrabutylammonium, and K, Li or Cs is also substituted with appropriate compounds. It can be substituted using. Since this substitution method is well known in the art, detailed description thereof will be omitted.

상기 금속 나노 입자액을 고분자 전해질 막의 적어도 일면에 분사시킨 후, 건조하여 고분자 전해질 막의 표면에 금속 코팅층을 형성한다. The metal nanoparticle liquid is sprayed on at least one surface of the polymer electrolyte membrane and then dried to form a metal coating layer on the surface of the polymer electrolyte membrane.

상기 분사 공정은 상온 및 상압 조건 하에서 실시할 수 있다. 또한 상기 건 조 공정은 상온 내지 60℃에서 실시할 수 있다. 상기 분사 공정 및 건조 공정을 너무 높은 온도에서 실시하면 금속 나노 입자의 크기가 커져 바람직하지 않다.The injection process may be carried out at room temperature and atmospheric pressure conditions. In addition, the drying process may be carried out at room temperature to 60 ℃. If the spraying process and the drying process are performed at too high a temperature, the size of the metal nanoparticles is increased, which is not preferable.

본 발명의 막-전극 어셈블리는 상기 고분자 전해질 막을 사이에 두고 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함한다. 이 애노드 전극 및 캐소드 전극은 전극 기재와 이 전극 기재에 형성된 촉매층을 포함한다.The membrane-electrode assembly of the present invention includes an anode electrode and a cathode electrode which face each other with the polymer electrolyte membrane interposed therebetween. The anode electrode and the cathode electrode include an electrode substrate and a catalyst layer formed on the electrode substrate.

상기 촉매로는 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 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이 금속)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 촉매를 포함하는 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 Pt, Pt/Ru, Pt/W, Pt/Ni, Pt/Sn, Pt/Mo, Pt/Pd, Pt/Fe, Pt/Cr, Pt/Co, Pt/Ru/W, Pt/Ru/Mo, Pt/Ru/V, Pt/Fe/Co, Pt/Ru/Rh/Ni 및 Pt/Ru/Sn/W으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.The catalysts include platinum, ruthenium, osmium, platinum-ruthenium alloys, platinum-osmium alloys, platinum-palladium alloys and platinum-M alloys (M is Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and Preference is given to one or more catalysts selected from the group consisting of one or more transition metals selected from the group consisting of Zn. Specific examples include Pt, Pt / Ru, Pt / W, Pt / Ni, Pt / Sn, Pt / Mo, Pt / Pd, Pt / Fe, Pt / Cr, Pt / Co, Pt / Ru / W, Pt / Ru Or at least one selected from the group consisting of / Mo, Pt / Ru / V, Pt / Fe / Co, Pt / Ru / Rh / Ni, and Pt / Ru / Sn / W.

또한 이러한 금속 촉매는 금속 촉매 자체(black)로 사용할 수도 있고, 담체에 담지시켜 사용할 수도 있다. 이 담체로는 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 활성 탄소, 케첸 블랙, 흑연과 같은 탄소를 사용할 수도 있고, 또는 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아 등의 무기물 미립자를 사용할 수도 있으나, 일반적으로 탄소가 널리 사용되고 있다. In addition, such a metal catalyst may be used as the metal catalyst (black) itself, or may be supported on a carrier. As the carrier, carbon such as acetylene black, denka black, activated carbon, ketjen black, graphite may be used, or inorganic fine particles such as alumina, silica, titania, zirconia may be used, but carbon is generally used.

상기 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 표면 에 금속 필름이 형성된 것(metalized polymer fiber)을 말함)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The substrate may be a conductive substrate, and representative examples thereof include carbon paper, carbon cloth, carbon felt, or metal cloth (porous film or polymer fiber composed of metal cloth in a fibrous state). The metal film is formed on the surface of the cloth formed of the (metalized polymer fiber)) may be used, but is not limited thereto.

또한 상기 전극 기재는 불소 계열 수지로 발수 처리한 것을 사용하는 것이 연료 전지의 구동시 발생되는 물에 의하여 반응물 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. In addition, it is preferable to use a water-repellent treatment with a fluorine-based resin as the electrode base material because it can prevent the reactant diffusion efficiency from being lowered by water generated when the fuel cell is driven. As the fluorine-based resin, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene propylene, polychlorotrifluoroethylene, fluoroethylene polymer, or the like may be used.

또한, 상기 전극 기재에서의 반응물 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. In addition, a microporous layer may be further included to enhance the reactant diffusion effect in the electrode substrate. These microporous layers are generally conductive powders having a small particle diameter, such as carbon powder, carbon black, acetylene black, activated carbon, carbon fiber, fullerene, carbon nanotubes, carbon nanowires, and carbon nanohorns. -horn or carbon nano ring.

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, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 코팅 공정은 조성물의 점성 에 따라 스크린 프린팅법, 스프레이 코팅법 또는 닥터 블레이드를 이용한 코팅법 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The microporous layer is prepared by coating a composition comprising a conductive powder, a binder resin and a solvent on the electrode substrate. As the binder resin, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, cellulose acetate, and the like may be preferably used. The solvent may be ethanol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, butyl alcohol, or the like. Alcohol, water, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like can be preferably used. The coating process may be screen printing, spray coating, or a coating method using a doctor blade according to the viscosity of the composition, but is not limited thereto.

상술한 구성을 갖는 본 발명의 전극은 금속 나노 입자 및 촉매를 먼저 혼합하여 금속 나노 입자와 촉매간에 상호 작용을 높이는 효과를 극대화한 후, 이 혼합물에 바인더를 혼합하여 촉매 조성물을 제조하고, 이 촉매 조성물을 전극 기재에 도포하는 공정으로 제조될 수 있다. In the electrode of the present invention having the above-described configuration, the metal nanoparticles and the catalyst are first mixed to maximize the effect of enhancing the interaction between the metal nanoparticles and the catalyst, and then the binder is mixed with the mixture to prepare a catalyst composition, and the catalyst It can be prepared by the process of applying the composition to the electrode substrate.

상기 바인더로는 퍼플루오로설포네이트 등과 같은 플루오로계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리에테르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤게 고분자 또는 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 등과 같은 수소 이온 전도성 고분자를 1종 이상 사용할 수 있다. 상기 수소 이온 전도성 고분자는 측쇄 말단의 이온 교환기에서 H를 Na, K, Li, Cs 또는 테트라부틸암모늄으로 치환할 수도 있다. 측쇄 말단의 이온 교환기에서 H를 Na으로 치환하는 경우에는 촉매 조성물 제조시 NaOH를, 테트라부틸암모늄을 사용하는 경우에는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드를 사용하여 치환하며, K, Li 또는 Cs도 적절한 화합물을 사용하여 치환할 수 있다. 이 치환 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.The binder may be a fluoropolymer such as perfluorosulfonate, a polyamide polymer, a polyether polymer, a benzimidazole polymer, a polyimide polymer, a polyetherimide polymer, a polyphenylene sulfide polymer, At least one hydrogen ion conductive polymer such as polysulfone polymer, polyether sulfone polymer, polyether ketone polymer, polyether ether ketone crab polymer or polyphenylquinoxaline polymer may be used. The hydrogen ion conductive polymer may replace H with Na, K, Li, Cs or tetrabutylammonium in an ion exchange group at the side chain end. In case of replacing H by Na in the ion-exchange group of the side chain terminal, NaOH is substituted in the preparation of the catalyst composition, and tetrabutylammonium hydroxide is used in the case of using tetrabutylammonium, and K, Li or Cs is also substituted with appropriate compounds. It can be substituted using. Since this substitution method is well known in the art, detailed description thereof will be omitted.

상기 바인더는 단일물 또는 혼합물 형태로 사용가능하며, 또한 선택적으로 고분자 전해질 막과의 접착력을 보다 향상시킬 목적으로 비전도성 고분자와 함께 사용될 수도 있다. 그 사용량은 사용 목적에 적합하도록 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.The binder may be used in the form of a single substance or a mixture, and may also be optionally used with a nonconductive polymer for the purpose of further improving adhesion to the polymer electrolyte membrane. It is preferable to adjust the usage-amount so that it may be suitable for a purpose of use.

상기 비전도성 고분자로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로 알킬비닐에테르 공중합체 에틸렌/테트라플루오로에틸렌(ethylene/tetrafluoroethylene), 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드, 및 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.The non-conductive polymer may be polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoro alkyl vinyl ether copolymer ethylene / tetrafluoroethylene, chloro At least one selected from the group consisting of a trifluoroethylene-ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride, and a copolymer of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene can be used.

본 발명의 막-전극 어셈블리를 포함하는 연료 전지 시스템에서 전기 발생부는 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 생성시키는 역할을 하며, 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극을 포함하고, 상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막을 포함하는 막-전극 어셈블리를 포함한다. In the fuel cell system including the membrane-electrode assembly of the present invention, the electricity generation unit serves to generate electricity through an oxidation reaction of a fuel and a reduction reaction of an oxidant, and includes an anode electrode and a cathode electrode located opposite to each other, And a membrane-electrode assembly comprising a polymer electrolyte membrane positioned between the anode electrode and the cathode electrode.

상기 연료 공급부는 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 한다. 본 발명에서, 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 연료의 대표적인 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연 가스를 들 수 있다. The fuel supply unit serves to supply fuel to the electricity generator. In the present invention, the fuel may include hydrogen or hydrocarbon fuel in gas or liquid state. Representative examples of the hydrocarbon fuel include methanol, ethanol, propanol, butanol or natural gas.

본 발명의 연료 전지 시스템의 개략적인 구조를 도 2에 나타내었으며, 이를 참조로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2에 나타낸 구조는 연료 및 산화제를 펌프를 사용하여 전기 발생부로 공급하는 시스템을 나타내었으나, 본 발명의 연료 전지 시스템이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 펌프를 사용하지 않는 확산 방식을 이용하는 연료 전지 시스템 구조에 사용할 수도 있음은 당연한 일이다.A schematic structure of the fuel cell system of the present invention is shown in FIG. 2, which will be described in more detail with reference to the following. Although the structure shown in FIG. 2 shows a system for supplying fuel and oxidant to an electric generator using a pump, the fuel cell system of the present invention is not limited to such a structure, and a fuel cell using a diffusion method without using a pump is shown. Of course, it can also be used for system architecture.

본 발명의 연료 전지 시스템(1)은 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부(3)와, 상기한 연료를 공급하는 연료 공급부(5)와, 산화제를 상기 전기 발생부(3)로 공급하는 산화제 공급부(7)를 포함하여 구성된다.The fuel cell system 1 of the present invention includes at least one electricity generation unit 3 for generating electrical energy through an oxidation reaction of a fuel and a reduction reaction of an oxidant, a fuel supply unit 5 for supplying the fuel, And an oxidant supply unit 7 for supplying an oxidant to the electricity generation unit 3.

또한 상기 연료를 공급하는 연료 공급부(5)는 연료를 저장하는 연료 탱크(9), 연료 탱크(9)에 연결 설치되는 연료 펌프(11)를 구비할 수 있다. 상기한 연료 펌프(11)는 소정의 펌핑력에 의해 연료 탱크(9)에 저장된 연료를 배출시키는 기능을 하게 된다.In addition, the fuel supply unit 5 for supplying the fuel may include a fuel tank 9 storing fuel and a fuel pump 11 connected to the fuel tank 9. The fuel pump 11 serves to discharge the fuel stored in the fuel tank 9 by a predetermined pumping force.

상기 전기 발생부(3)로 산화제를 공급하는 산화제 공급부(7)는 소정의 펌핑력으로 산화제를 흡입하는 적어도 하나의 산화제 펌프(13)를 구비한다.The oxidant supply unit 7 for supplying the oxidant to the electricity generating unit 3 includes at least one oxidant pump 13 for sucking the oxidant with a predetermined pumping force.

상기 전기 발생부(3)는 연료와 산화제를 산화 및 환원 반응시키는 막-전극 어셈블리(17)와 이 막-전극 어셈블리의양측에 연료와 산화제를 공급하기 위한 세퍼레이터(19,19')로 구성되며, 이러한 전기 발생부(17)가 적어도 하나 모여 스택(15)을 구성한다. The electricity generating unit 3 is composed of a membrane-electrode assembly 17 for oxidizing and reducing a fuel and an oxidant, and a separator 19 and 19 'for supplying fuel and an oxidant to both sides of the membrane-electrode assembly. At least one of these electricity generating units 17 constitutes a stack 15.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

5-10nm의 평균 입자 크기를 갖는 금 나노 입자 0.01 중량%를 이소프로필알콜 용매에 분산시켜 금 나노 입자 분산액을 제조하였다. 이 금 나노 입자 분산액을 Nafion 115(퍼플루오로설폰산) 고분자 막에 상온 및 상압 조건으로 분사하고 60℃에서 건조하여 100nm 두께의 금 코팅층이 형성된 고분자 전해질 막을 제조하였다.Gold nanoparticle dispersions were prepared by dispersing 0.01% by weight of the gold nanoparticles with an average particle size of 5-10 nm in an isopropyl alcohol solvent. The gold nanoparticle dispersion was sprayed on a Nafion 115 (perfluorosulfonic acid) polymer membrane at room temperature and atmospheric pressure and dried at 60 ° C. to prepare a polymer electrolyte membrane having a gold coating layer having a thickness of 100 nm.

Pt-Ru 블랙 촉매 및 Pt 블랙 촉매를 각각 88 중량% 그리고 바인더로 5 중량% 농도의 나피온/H2O/2-프로판올(Solution Technology Inc.) 12 중량%를 혼합하여 애노드 전극 및 캐소드 전극용 촉매 조성물을 각각 제조하고, 이 촉매 조성물을 각각 탄소지에 도포하여 애노드 전극 및 캐소드 전극을 제조하였다.88% by weight of Pt-Ru black catalyst and Pt black catalyst and 12% by weight of Nafion / H 2 O / 2-propanol (Solution Technology Inc.) at a concentration of 5% by weight for the anode and cathode electrodes A catalyst composition was prepared, respectively, and the catalyst composition was coated on carbon paper to prepare an anode electrode and a cathode electrode.

상기 애노드 전극 및 캐소드 전극과 상기 고분자 전해질 막을 이용하여 단위전지를 제조하였다. A unit cell was manufactured using the anode electrode, the cathode electrode, and the polymer electrolyte membrane.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

금 코팅층이 형성되지 않은 Nafion 115(퍼플루오로설폰산) 고분자 전해질 막을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that a Nafion 115 (perfluorosulfonic acid) polymer electrolyte membrane without a gold coating layer was used.

상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 전지의 0.45V, 0.4V 및 0.35V에서의 출력 밀도를 50℃, 60℃ 및 70℃에서 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The output densities at 0.45V, 0.4V and 0.35V of the batteries prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 were measured at 50 ° C., 60 ° C. and 70 ° C., respectively, and the results are shown in Table 1 below.

비교예 1(mW/cm2)Comparative Example 1 (mW / cm 2 ) 실시예 1(mW/cm2)Example 1 (mW / cm 2 ) 0.45V0.45V 0.4V0.4 V 0.35V0.35V 0.45V0.45V 0.4V0.4 V 0.35V0.35V 50℃50 ℃ 4040 6565 8080 4343 7171 8686 60℃60 ℃ 6363 9090 118118 6969 100100 138138 70℃70 ℃ 9090 110110 139139 9999 133133 158158

상기 표 1에 나타낸 것과 같이, 금속 코팅층이 형성된 고분자 전해질 막을 사용한 실시예 1의 연료 전지의 출력 밀도가 비교예 1보다 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the output density of the fuel cell of Example 1 using the polymer electrolyte membrane having the metal coating layer is superior to that of Comparative Example 1.

상술한 바와 같이, 본 발명의 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 금속 코팅층이 형성됨에 따라 이온 전도성이 우수하고, 연료의 크로스오버를 방지할 수 있어 고출력 및 고효율 연료 전지 시스템을 구현할 수 있다.As described above, the membrane-electrode assembly for a fuel cell of the present invention has excellent ion conductivity as the metal coating layer is formed, and can prevent fuel crossover, thereby implementing a high power and high efficiency fuel cell system.

Claims (15)

서로 대향하여 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극 및An anode electrode and a cathode electrode positioned opposite each other; and 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막을 포함하고,A polymer electrolyte membrane positioned between the anode electrode and the cathode electrode, 상기 고분자 전해질 막의 적어도 일면에는 금속 코팅층이 형성되어 있는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.At least one surface of the polymer electrolyte membrane is a metal coating layer is formed for the fuel cell membrane electrode assembly. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속은 Au, Ag, Ir 및 이들의 혼합물로부터 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.And said metal is selected from the group consisting of Au, Ag, Ir and mixtures thereof. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 금속은 Au인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.And said metal is Au. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속은 Au, Ag, Rh 및 Ir 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 제1 금속과 The metal is a first metal selected from the group consisting of Au, Ag, Rh and Ir and mixtures thereof W, Mo 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 제2 금속을 포함하는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.A membrane-electrode assembly for a fuel cell comprising a second metal selected from the group consisting of W, Mo and mixtures thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 코팅층은 1 내지 200nm의 평균 입자 크기를 갖는 금속 나노 입자로 형성된 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.Wherein the metal coating layer is a fuel cell membrane-electrode assembly formed of metal nanoparticles having an average particle size of 1 to 200nm. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 금속 코팅층은 10 내지 100nm의 평균 입자 크기를 갖는 금속 나노 입자로 형성된 것인 연료 전지용 막- 전극 어셈블리.Wherein the metal coating layer is formed of metal nanoparticles having an average particle size of 10 to 100 nm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 코팅층은 상기 고분자 전해질 막의 표면 전체 넓이의 1 내지 99%에 해당되는 넓이로 형성된 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.Wherein the metal coating layer is a fuel cell membrane-electrode assembly formed of an area corresponding to 1 to 99% of the total surface area of the polymer electrolyte membrane. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 금속 코팅층은 상기 고분자 전해질 막의 표면 전체 넓이의 10 내지 50%에 해당되는 넓이로 형성된 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.Wherein the metal coating layer is a fuel cell membrane-electrode assembly that is formed in an area corresponding to 10 to 50% of the total surface area of the polymer electrolyte membrane. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 코팅층은 10nm 내지 10㎛의 두께를 갖는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.The metal coating layer is a fuel cell membrane electrode assembly having a thickness of 10nm to 10㎛. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 금속 코팅층은 100nm 내지 5㎛의 두께를 갖는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.The metal coating layer is a fuel cell membrane-electrode assembly having a thickness of 100nm to 5㎛. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 코팅층이 형성된 고분자 전해질 막은The polymer electrolyte membrane in which the metal coating layer is formed 금속 나노 입자를 용매에 분산시켜 분산액을 제조하고Dispersion of the metal nanoparticles in a solvent to prepare a dispersion 상기 분산액을 고분자 막에 분사시키는 공정으로 제조된 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.Membrane electrode assembly for a fuel cell prepared by the step of spraying the dispersion to a polymer membrane. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 분산액에 수소 이온 전도성 바인더를 더욱 첨가하는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.Membrane electrode assembly for a fuel cell further comprising a hydrogen ion conductive binder to the dispersion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 막-전극 어셈블리는 직접 산화형 연료 전지용인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.The membrane electrode assembly is a fuel cell membrane electrode assembly for direct oxidation fuel cells. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 막-전극 어셈블리를 포함하며, 연료의 산화 반응과 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 발생시키는 전기 발생부;An electric generator comprising the membrane-electrode assembly according to any one of claims 1 to 13 and generating electricity through an oxidation reaction of a fuel and a reduction reaction of an oxidant; 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급부; 및 A fuel supply unit supplying fuel to the electricity generation unit; And 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부Oxidant supply unit for supplying an oxidant to the electricity generating unit 를 포함하는 연료 전지 시스템.Fuel cell system comprising a. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 연료는 탄화수소 연료인 연료 전지 시스템.And the fuel is a hydrocarbon fuel.
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