KR20070094128A - Cathode catalyst for fuel cell and membrane-electrode assembly for fuel cell comprising same - Google Patents

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Abstract

An anode catalyst for fuel cells is provided to exhibit excellent catalytic activity in an alkaline fuel cell. An anode catalyst for fuel cells comprises a carrier including a Cu-Ni alloy, and an active material including an Fe-Ni alloy supported on the carrier. A content of Cu in the carrier is 25-70wt%. A content of Ni in the active material is 30-70wt%. The membrane-electrode assembly(17) for fuel cells has an anode electrode and a cathode electrode which are opposite to each other, and an electrolyte placed between the anode electrode and cathode electrode, wherein the anode electrode contains the anode catalyst.

Description

연료 전지용 캐소드 촉매 및 이를 포함하는 연료 전지용 막-전극 어셈블리{CATHODE CATALYST FOR FUEL CELL AND MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY FOR FUEL CELL COMPRISING SAME}Cathode catalyst for fuel cell and membrane-electrode assembly for fuel cell comprising same TECHNICAL FIELD

도 1은 본 발명의 막-전극 어셈블리를 포함하는 연료 전지 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.1 is a schematic diagram of a structure of a fuel cell system including a membrane-electrode assembly of the present invention;

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 연료 전지용 애노드 촉매 및 이를 포함하는 연료 전지용 막-전극 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알칼리형 연료 전지에서 촉매 활성이 우수한 연료 전지용 애노드 촉매에 관한 것이다.The present invention relates to an anode catalyst for a fuel cell and a membrane-electrode assembly for a fuel cell including the same, and more particularly, to an anode catalyst for a fuel cell having excellent catalytic activity in an alkaline fuel 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 출력 을 낼 수 있는 장점을 갖고 있으며, 소형 리튬 전지에 비하여 4-10배의 에너지 밀도를 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. This fuel cell is a clean energy source that can replace fossil energy, and has a merit that can produce a wide range of outputs by stacking unit cells, and has an energy density of 4-10 times that of a small lithium battery. It is attracting attention as a compact and mobile portable power source.

이러한 연료 전지로는 전해질의 종류에 따라 인산형 연료 전지, 용융탄산염형 연료 전지, 알칼리 전해질형 연료 전지, 고분자 전해질형 연료 전지를 들 수 있다.Such fuel cells include phosphoric acid fuel cells, molten carbonate fuel cells, alkali electrolyte fuel cells, and polymer electrolyte fuel cells depending on the type of electrolyte.

연료 전지에서 전기를 발생시키는 원리는 연료가 연료극인 애노드 전극으로 공급되어 애노드 전극의 촉매에 흡착되고, 산화 반응에 의하여 연료가 이온화되고또한 전자가 발생하며, 이때 발생된 전자는 외부 회로에 따라 산화극인 캐소드 전극에 도달하며, 이온화된 연료가 고분자 전해질 막을 통과하여 캐소드 전극으로 전달된다. 캐소드 전극으로 산화제가 공급되고, 이 산화제, 이온화된 연료 및 전자가 캐소드 전극의 촉매 상에서 반응하여 물을 생성하면서 전기를 발생시키게 된다.The principle of generating electricity in a fuel cell is that fuel is supplied to an anode electrode, which is a fuel electrode, adsorbed to a catalyst of the anode electrode, fuel is ionized by an oxidation reaction, and electrons are generated, and the generated electrons are oxidized according to an external circuit. Reaching the cathode electrode, which is the pole, ionized fuel passes through the polymer electrolyte membrane and is delivered to the cathode electrode. An oxidant is supplied to the cathode electrode, and the oxidant, ionized fuel and electrons react on the catalyst of the cathode electrode to generate electricity while producing water.

본 발명의 목적은 촉매 활성이 우수한 연료 전지용 애노드 촉매를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an anode catalyst for a fuel cell having excellent catalytic activity.

본 발명의 다른 목적은 상기 애노드 촉매를 포함하는 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a membrane-electrode assembly for a fuel cell comprising the anode catalyst.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Cu-Ni 합금을 포함하는 담체 및 상기 담체에 담지된 Fe-Ni 합금을 포함하는 활성물질을 포함하는 연료 전지용 애노드 촉매를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an anode catalyst for a fuel cell comprising a carrier comprising a Cu-Ni alloy and an active material comprising a Fe-Ni alloy supported on the support.

본 발명은 또한 서로 대향하여 위치하며 애노드 전극과 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 전해질을 포함하고, 상기 애노드 전극은 상기 애노드 촉매를 포함하는 것인 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 제공한다.The invention also provides a membrane-electrode assembly for a fuel cell, which is located opposite each other and comprises an anode and a cathode and an electrolyte located between the anode and the cathode, the anode comprising the anode catalyst. do.

상기 애노드 촉매 및 막-전극 어셈블리는 알칼리 전해질형 연료 전지에 사용되는 것이 바람직하다.The anode catalyst and the membrane-electrode assembly are preferably used in an alkaline electrolyte fuel cell.

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

본 발명은 연료 전지의 애노드 전극에 사용되는 촉매에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전해질로 알칼리 용액을 사용하는 알칼리 전해질형 연료 전지(Alkaline Fuel Cell, AFC)의 애노드 전극에 사용되는 촉매에 관한 것이다. 이러한 알칼리 전해질형 연료 전지는 출력 밀도가 높고, 작동 온도가 낮고, 구동이 신속히 이루어지는 등의 특성 때문에 우주선이나 잠수함 등의 전원용과 같은 특수 목적용으로 연구가 진행되고 있으며, 특히 -40℃ 정도의 낮은 온도에서도 작동하기 때문에 극한 지역에서의 동력원으로 주목받고 있는 전지이다. The present invention relates to a catalyst used for the anode electrode of a fuel cell. In particular, the present invention relates to a catalyst used for an anode electrode of an alkaline electrolyte fuel cell (AFC) using an alkaline solution as an electrolyte. Such alkali electrolyte fuel cells have high power density, low operating temperature, and rapid driving, and thus, research is being conducted for special purposes such as power supply for spacecraft and submarines. It is a battery that is attracting attention as a power source in extreme regions because it operates at temperature.

이러한 알칼리 전해질형 연료 전지는 H2 연료와 전해질 중에 존재하는 OH-가 반응하여 물과 전자를 생성하고, 생성된 전자는 캐소드 전극으로 이동하여 캐소드 전극에서, 산소, 물 및 전자가 반응하여 산소와 OH- 이온을 형성하여 전기를 발생시키는 전지이다. In the alkaline electrolyte fuel cell, H 2 fuel and OH present in the electrolyte react to generate water and electrons, and the generated electrons move to the cathode electrode, where oxygen, water, and electrons react to form oxygen and water. It is a battery that generates electricity by forming OH - ions.

본 발명의 애노드 촉매는 Cu-Ni 합금을 포함하는 담체 및 이 담체에 담지된 Fe-Ni 합금을 포함하는 활성물질을 포함한다. The anode catalyst of the present invention includes a carrier containing a Cu—Ni alloy and an active material including a Fe—Ni alloy supported on the support.

애노드 촉매로 종래에는 Pt가 주로 사용되었으나, 전지 작동 중, 특히 직접 산화형 연료 전지에서 연료로 인한 피독 문제가 많이 발생되어 최근에는 Pt와 다른 금속의 합금, 예를 들어 Pt-Ru, Pt-Sn 등의 촉매가 제안되었다. 그러나 이러한 합금 촉매들은 촉매 활성이 다소 낮아, 촉매 활성이 우수하면서, 촉매 피독을 방지할 수 있는 촉매에 대한 연구가 요구되고 있다.Conventionally, Pt has been mainly used as an anode catalyst, but poisoning due to fuel has been frequently generated during operation of the cell, particularly in direct oxidizing fuel cells, and recently, alloys of Pt and other metals such as Pt-Ru and Pt-Sn have been used. Catalysts have been proposed. However, these alloy catalysts are somewhat low in catalytic activity, and excellent catalyst activity is required to study a catalyst that can prevent catalyst poisoning.

본 발명에서 사용한 Fe-Ni 합금 활성 물질은 촉매 활성이 매우 높은 물질로서, 특히 알칼리 전해질형 연료 전지에서의 활성이 매우 우수하다. 또한 알칼리 전해질형 연료 전지 중에서도, 탄화수소 연료를 사용하는 직접 산화형 연료 전지에서의 활성이 보다 우수하며, 연료로 에탄올을 사용하는 직접 에탄올형 연료 전지에서의 촉매 활성이 매우 우수하므로, 직접 에탄올형 연료 전지에서 가장 유용하게 사용할 수 있다.The Fe-Ni alloy active material used in the present invention is a material having a very high catalytic activity, and is particularly excellent in an alkali electrolyte fuel cell. In addition, among the alkaline electrolyte fuel cells, the activity in the direct oxidation fuel cell using a hydrocarbon fuel is more excellent, and the catalytic activity in the direct ethanol fuel cell using ethanol as the fuel is very excellent. It is most useful in battery.

상기 활성 물질은 담체의 종류에 따라 그 물성이 좌우되며, 본 발명에서 사용한 Cu-Ni 합금 담체는, 이 담체에 담지된 촉매의 활성을 보다 향상시킬 수 있는 담체이다. 따라서, 본 발명의 Cu-Ni 합금 담체와 이 담체에 담지된 Fe-Ni 합금을 포함하는 활성 물질은 촉매 활성이 매우 우수한 촉매이다.The physical properties of the active material depend on the type of carrier, and the Cu-Ni alloy carrier used in the present invention is a carrier capable of further improving the activity of the catalyst supported on the carrier. Therefore, the active material containing the Cu-Ni alloy support of the present invention and the Fe-Ni alloy supported on the support is a catalyst having excellent catalytic activity.

본 발명의 애노드 촉매의 담체인 Cu-Ni 합금에서, Cu의 함량은 25 내지 70 중량%가 바람직하고, 촉매 활성 사이트를 갖는 활성물질인 Fe-Ni 합금에서 Ni의 함량은 30 내지 70 중량%가 바람직하다. Cu의 함량이 70 중량%를 초과하면, 선택성이 낮아지고, 30 중량% 미만이면 활성이 저하되어 바람직하지 않고, 또한 Ni의 함량이 70 중량%를 초과하면, 입자 사이즈가 증가되어 바람직하지 않고, 30 중량% 미 만이면 활성이 낮아져 바람직하지 않다.In the Cu-Ni alloy which is a carrier of the anode catalyst of the present invention, the Cu content is preferably 25 to 70 wt%, and the Ni content is 30 to 70 wt% in the Fe-Ni alloy, which is the active material having the catalytically active site. desirable. If the content of Cu exceeds 70% by weight, the selectivity is lowered, and if the content of Cu is less than 30% by weight, the activity is lowered, which is undesirable, and if the content of Ni exceeds 70% by weight, the particle size is increased, which is undesirable. If it is less than 30% by weight, the activity is low, which is not preferable.

본 발명의 애노드 촉매에서 활성물질에 대한 담체의 중량 비율은 1 : 1 내지 2.3 중량비가 바람직하다. 담체 사용량이 상기 범위보다 높으면 촉매 양이 감소되어 활성이 저하되고, 또한 담체 사용량이 감소하면, 촉매 입자가 서로 뭉쳐 촉매 입자 크기가 증가되므로 활성이 매우 저하되어 바람직하지 않다.In the anode catalyst of the present invention, the weight ratio of the carrier to the active substance is preferably 1: 1 to 2.3 weight ratio. If the amount of the carrier used is higher than the above range, the amount of the catalyst is reduced to decrease the activity, and if the amount of the carrier is used, the catalyst particles are agglomerated with each other and the catalyst particle size is increased, which is very undesirable because the activity is very low.

본 발명의 연료 전지의 애노드 촉매는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. Cu-Ni 합금에 Fe-Ni 합금을 담지시킨다. The anode catalyst of the fuel cell of the present invention can be prepared by the following method. The Fe-Ni alloy is supported on the Cu-Ni alloy.

니켈 함유 화합물, 철 함유 화합물 및 CuNi 담체를 용매 중에서, 50 내지 100℃의 온도로 1 내지 24시간 동안 교반한다. 이 공정에서 용매가 거의 휘발되어 촉매가 제조된다. 상기 니켈 함유 화합물과 철 함유 화합물의 혼합 비율은 0.1 내지 10 중량비가 바람직하다. 이때, 중량비를 벗어나는 경우 촉매 성능이 감소하는 문제점이 있다.The nickel containing compound, the iron containing compound and the CuNi carrier are stirred in a solvent at a temperature of 50 to 100 ° C. for 1 to 24 hours. In this process, the solvent is almost volatilized to produce a catalyst. As for the mixing ratio of the said nickel containing compound and iron containing compound, 0.1-10 weight ratio is preferable. At this time, there is a problem that the catalyst performance is reduced when out of the weight ratio.

상기 니켈 함유 화합물로는 니켈 카르보닐, 니켈 클로라이드 또는 니켈 나이트레이트를 1종 이상 사용할 수 있고, 상기 철 함유 화합물로는 철 카르보닐, 철 클로라이드 또는 철 나이트레이트를 1종 이상 사용할 수 있다. 또한 상기 용매로는 벤젠, 물 또는 에탄올을 사용할 수 있다.As the nickel-containing compound, at least one kind of nickel carbonyl, nickel chloride, or nickel nitrate may be used, and as the iron-containing compound, at least one kind of iron carbonyl, iron chloride, or iron nitrate may be used. In addition, benzene, water or ethanol may be used as the solvent.

상기 교반 온도가 50℃ 미만이면 반응이 일어나지 않는 문제가 있고, 100℃를 초과하면 용매가 급속히 기화되어 교반을 할 수 없는 문제가 있으며, 상기 교반 시간이 1시간 미만이면 반응이 충분히 일어나지 않는 문제가 있고, 24시간을 초과하면, 촉매 건조가 지나치게 진행되는 문제가 있다.If the stirring temperature is less than 50 ℃ there is a problem that the reaction does not occur, if it exceeds 100 ℃ there is a problem that the solvent is rapidly evaporated and stirring is not possible, if the stirring time is less than 1 hour the problem that the reaction does not occur sufficiently If it exceeds 24 hours, there exists a problem that catalyst drying progresses too much.

본 발명의 촉매는 애노드 전극에 사용되며 캐소드 전극의 촉매로는 Au-Ag 합금, PdP, AuP 또는 MnO2-x(여기에서, x는 0.1 내지 0.5) 등을 사용할 수 있으며, 이외에도 알칼리 전해질형 연료 전지에서 캐소드 촉매로 사용되는 것은 어떠한 것 도 사용할 수 있다. 또한, 이러한 촉매는 담체에 담지되지 않은 블랙(black) 타입 또는 담체에 담지된 형태로 사용할 수 있으며, 담체로는 활성 탄소, 덴카 블랙, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 흑연과 같은 탄소를 사용할 수도 있고, 또는 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아 등의 무기물 미립자를 사용할 수도 있으나, 일반적으로 탄소가 널리 사용되고 있다. The catalyst of the present invention is used for the anode electrode and the catalyst of the cathode electrode may be used Au-Ag alloy, PdP, AuP or MnO 2-x (where x is 0.1 to 0.5) and the like, in addition to the alkali electrolyte fuel Anything used as a cathode catalyst in the cell can be used. In addition, the catalyst may be used in a black type or a form supported on a carrier which is not supported on a carrier, and a carrier such as activated carbon, denka black, ketjen black, acetylene black, or graphite may be used. Alternatively, inorganic fine particles such as alumina, silica, zirconia, titania, and the like may be used, but carbon is generally used.

또한, 캐소드 전극 및 애노드 전극의 촉매들은 모두 전극 기재에 형성되어 있다. 상기 전극 기재는 전극을 지지하는 역할을 하면서 촉매층으로 연료 및 산화제를 확산시켜 촉매층으로 연료 및 산화제가 쉽게 접근할 수 있는 역할을 한다. 상기 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.In addition, the catalysts of the cathode electrode and the anode electrode are both formed on the electrode substrate. The electrode substrate plays a role of supporting the electrode and diffuses the fuel and the oxidant to the catalyst layer, thereby serving to easily access the fuel and the oxidant to the catalyst layer. The electrode substrate is 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 (referred to as a metalized polymer fiber) may be used, but is not limited thereto.

또한, 기체 확산 효과를 증진시키기 위하여, 전극 기재 상에 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, 케첸 블 랙, 활성 탄소, 카본 파이버, 플러렌(fullerene) 또는 카본 나노 튜브를 포함할 수 있다. In addition, in order to enhance the gas diffusion effect, a microporous layer may be further included on the electrode substrate. This microporous layer may generally comprise a conductive powder having a small particle size, such as carbon powder, carbon black, acetylene black, ketjen black, activated carbon, carbon fiber, fullerene or carbon nanotubes.

상기 미세 기공층은 도전성 분말, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 조성물을 상기 전극 기재에 코팅하여 제조된다. 상기 바인더 수지로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 용매로는 에탄올, 이소프로필알코올, n-프로필알코올, 부틸알코올 등과 같은 알코올, 물, 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이드, 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.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, or the like may be preferably used. As the solvent, alcohols such as ethanol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, butyl alcohol, water, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like may be preferably used. The coating process may be screen printing, spray coating, or coating using a doctor blade according to the viscosity of the composition, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 캐소드용 촉매를 포함하는 캐소드 전극을 포함하고, 상기 구성을 갖는 애노드 전극을 포함하는 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 전해질을 포함한다.In addition, the membrane-electrode assembly for a fuel cell including the cathode electrode including the catalyst for cathode of the present invention, and having an anode electrode having the above configuration includes an electrolyte.

상기 알칼리형 연료 전지의 전해질은 OH- 이온을 선택적으로 투과시키는 역할을 하는 물질로서, 알칼리 수용액 또는 -OH기를 갖아, OH- 이온을 전달할 수 있는 능력을 갖는 고체 전해질 막을 사용할 수도 있다. 상기 알칼리 수용액으로는 KOH, NaOH 또는 LiOH를 1종 또는 1종 이상의 혼합물이 대표적으로 사용되며, 상기 OH- 이온을 갖는 고체 전해질 막으로는 시판되는 Tokuyama series 전해질 막을 사용할 수 있다.An electrolyte of the alkaline fuel cell is OH - ions as a material which serves to selectively transmit, gatah an alkali aqueous solution or -OH, OH - is also possible to use a solid electrolyte film having the ability to pass the ions. As the aqueous alkali solution, one kind or a mixture of one or more kinds of KOH, NaOH, or LiOH is typically used. A commercially available Tokuyama series electrolyte membrane may be used as the solid electrolyte membrane having the OH- ions.

상기 구성을 갖는 막-전극 어셈블리를 포함하는 본 발명의 연료 전지 시스템은 적어도 하나의 전기 발생부, 연료 공급부 및 산화제 공급부를 포함한다.The fuel cell system of the present invention including the membrane-electrode assembly having the above configuration includes at least one electricity generating portion, a fuel supply portion and an oxidant supply portion.

상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리를 포함하고, 세퍼레이터(바이폴라 플레이트라고도 함)를 포함하며, 연료의 산화 반응 및 산화제의 환원 반응을 통하여 전기를 발생시키는 역할을 한다.The electricity generating unit includes a membrane-electrode assembly, a separator (also called a bipolar plate), and serves to generate electricity through an oxidation reaction of a fuel and a reduction reaction of an oxidant.

상기 연료 공급부는 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 하며, 상기 산화제 공급부는 산소 또는 공기와 같은 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 한다. 본 발명에서 연료로는 기체 또는 액체 상태의 탄화수소 계열 연료 또는 수소를 포함한다. 상기 탄화수소 계열 연료로는 메탄올 또는 에탄올을 사용할 수 있다.The fuel supply unit serves to supply fuel to the electricity generation unit, and the oxidant supply unit serves to supply an oxidant such as oxygen or air to the electricity generation unit. In the present invention, the fuel includes hydrocarbon-based fuel or hydrogen in gas or liquid state. Methanol or ethanol may be used as the hydrocarbon-based fuel.

본 발명의 연료 전지 시스템의 개략적인 구조를 도 1에 나타내었으며, 이를 참조로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1에 나타낸 구조는 산화제를 펌프를 사용하여 전기 발생부로 공급하는 시스템을 나타내었으나, 본 발명의 연료 전지 시스템이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 펌프를 사용하지 않고, 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. 1, which will be described in more detail with reference to the following. Although the structure shown in FIG. 1 shows a system for supplying an 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 system using a diffusion method without using a pump is shown. Of course, it can also be used for construction.

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 어셈블리의 양측에 연료와 산화제를 공급하기 위한 세퍼레이터(19,19')로 구성되며, 이러한 전기 발생부(17)가 적어도 하나 모여 스택(15)을 구성한다. The electricity generator 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 하기 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)

니켈 카르보닐 0.97g, 철 카르보닐 3ml 및 CuNi 담체 1g을 100ml 벤젠 중에서 100℃의 온도로 24시간 동안 교반하였다. 이때, 벤젠이 거의 휘발되어 Cu-Ni 합금을 포함하는 담체 및 이 담체에 담지된 Fe-Ni 합금을 포함하는 활성물질을 포함하는 촉매가 제조되었다. 제조된 촉매 중 담체에서, Cu의 함량은 25 중량%였고, 활성 물질에서 Ni의 함량은 50 중량%였으며, 활성 물질에 대한 담체의 중량 비율은 1 : 1이었다.0.97 g of nickel carbonyl, 3 ml of iron carbonyl and 1 g of CuNi carrier were stirred for 24 hours at 100 ° C. in 100 ml benzene. At this time, benzene was almost volatilized to prepare a catalyst including a carrier containing a Cu—Ni alloy and an active material including a Fe—Ni alloy supported on the support. In the prepared catalyst, the content of Cu was 25% by weight, the content of Ni in the active material was 50% by weight, and the weight ratio of the support to the active material was 1: 1.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

시판되는 5 중량% 담지된 Pt/C 촉매를 사용하였다.A commercially available 5 wt% supported Pt / C catalyst was used.

상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 애노드 촉매의 촉매 활성을 측정한 결과 실시예 1의 촉매 활성이 비교예 1에 비하여 매우 우수하게 나타났다.As a result of measuring the catalytic activity of the anode catalyst prepared according to Example 1 and Comparative Example 1, the catalytic activity of Example 1 was found to be very excellent compared to Comparative Example 1.

본 발명의 애노드 촉매는 촉매 활성이 매우 우수하다.The anode catalyst of the present invention has very good catalytic activity.

Claims (12)

Cu-Ni 합금을 포함하는 담체; 및 A carrier comprising a Cu—Ni alloy; And 상기 담체에 담지된 Fe-Ni 합금을 포함하는 활성물질Active material containing Fe-Ni alloy supported on the carrier 를 포함하는 연료 전지용 애노드 촉매.An anode catalyst for a fuel cell comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 담체에서 Cu의 함량은 25 내지 70 중량%인 연료 전지용 애노드 촉매.The content of Cu in the carrier is 25 to 70% by weight anode catalyst for fuel cells. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 활성물질에서 Ni의 함량은 30 내지 70 중량%인 연료 전지용 애노드 촉매.The content of Ni in the active material is 30 to 70% by weight anode catalyst for fuel cells. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 애노드 촉매에서, 상기 활성물질에 대한 담체의 중량 비율은 1 : 1 내지 2.3인 연료 전지용 캐소드 촉매.In the anode catalyst, the weight ratio of the carrier to the active material is a cathode catalyst for a fuel cell is 1: 1 to 2.3. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 연료 전지용 캐소드 촉매는 알칼리 전해질형 연료 전지용 캐소드 촉매인 연료 전지용 캐소드 촉매.The fuel cell cathode catalyst is a cathode catalyst for fuel cell, which is an alkali electrolyte type cathode catalyst. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 연료 전지용 애노드 촉매는 알칼리 전해질형 직접 산화형 연료 전지용 캐소드 촉매인 연료 전지용 애노드 촉매.The anode catalyst for fuel cell is an anode catalyst for fuel cell which is a cathode catalyst for alkaline electrolyte type direct oxidation fuel cell. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 연료 전지용 애노드 촉매는 알칼리 전해질형 직접 에탄올형 연료 전지용 캐소드 촉매인 연료 전지용 애노드 촉매.The anode catalyst for fuel cell is an anode catalyst for fuel cell which is an alkaline electrolyte type direct ethanol type fuel cell cathode catalyst. 서로 대향하여 위치하며 애노드 전극과 캐소드 전극; 및An anode electrode and a cathode electrode positioned opposite each other; And 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 전해질An electrolyte located between the anode electrode and the cathode electrode 을 포함하고,Including, 상기 애노드 전극은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 애노드 촉매를 포함하는 것인 The anode electrode comprises the anode catalyst of any one of claims 1 to 7. 연료 전지용 막-전극 어셈블리.Membrane-electrode assembly for fuel cell. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 알칼리 전해질형 연료 전지용인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.The fuel cell membrane electrode assembly is a fuel cell membrane electrode assembly for an alkaline electrolyte fuel cell. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 연료 전지용 애노드 촉매는 알칼리 전해질형 직접 산화형 연료 전지용 캐소드 촉매인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.The fuel cell anode catalyst is a fuel cell membrane-electrode assembly for an alkaline electrolyte type direct oxidation fuel cell cathode catalyst. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 연료 전지용 애노드 촉매는 알칼리 전해질형 직접 에탄올형 연료 전지용 캐소드 촉매인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.The fuel cell anode catalyst is a fuel cell membrane-electrode assembly for an alkaline electrolyte type direct ethanol fuel cell cathode catalyst. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 전해질은 알칼리 수용액 또는 -OH기를 갖는 고체 전해질 막인 연료 전지용 막-전극 어셈블리.The electrolyte is a membrane-electrode assembly for a fuel cell which is a solid electrolyte membrane having an aqueous alkali solution or -OH group.
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