KR20090012303A - 지지체 상에서의 증착을 포함하는 연료전지 전극의제조방법 - Google Patents

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KR20090012303A
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아마엘 카아르
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상뜨르 나쇼날 드 라 러쉐르쉬 샹띠피끄 (쎄엔알에스)
유니베르시떼 돌흘랑
아프림 비데
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Abstract

본 발명은 연료전지를 제조하기 위하여, 기판 상에서의 증착을 포함하는 탄소 전극(42)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 진공 챔버 내에서 플라즈마 분사에 의하여, 농도 경사를 이용하여 또는 그 두께 전체에 걸쳐 균일한 방식으로, 교대로 및/또는 동시에 다공성 탄소(40) 및 촉매(44)를 기판(42) 상에 증착하는 단계를 포함한다. 촉매(44)는 연료전지에서 일어나는 화학 반응의 적어도 하나를 촉진시키기 위하여 이용되며, 다공성 탄소의 각 층의 두께는 탄소 층 상에 증착된 촉매가 상기 층 전체에 실제로 분포되어 촉매화된 탄소의 층을 생성하도록 선택된다. 전극의 촉매화 탄소의 총 두께는 2 ㎛ 이하, 바람직하게는 단지 1 ㎛이다.
연료전지, 탄소전극, 촉매, 다공성 탄소, 플라즈마 분사, 촉매화된 탄소

Description

지지체 상에서의 증착을 포함하는 연료전지 전극의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING A FUEL CELL ELECTRODE, INVOLVING DEPOSITION ON A SUPPORT}
본 발명은 박층으로 이루어진 연료전지를 제조하기 위하여, 기판 상의 증착에 의하여 탄소 전극을 제조하는 방법에 관한 것이다.
연료전지는 다양한 어플리케이션에 이용되며, 특히 화석 연료 이용에 대한 가능성 있는 대안으로 고려된다. 본질적으로 이러한 전지는 화학적 에너지원, 예를 들어 수소 또는 에탄올을 전기 에너지로 직접 변환시킬 수 있다.
박층으로 이루어진 연료전지는 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)가 대향하는 면에 증착된 이온 전도성 막(또는 전해질)으로 구성된다.
그러한 전지의 작동 원리는 다음과 같다: 연료가 전지의 애노드 수준으로 주입된다. 이 애노드는 양이온 특히 양성자, 및 전자를 생성하는 화학 반응의 자리가 된다. 양성자는 막을 통하여 캐소드로 전달된다. 전자는 회로를 통하여 전달되며, 그 이동에 의하여 전기 에너지가 생성된다. 또한, 양성자와 반응하는 산화제가 캐소드로 주입된다.
연료전지의 전극은 예를 들어 백금으로 촉매화된 탄소로 일반적으로 구성된다.
촉매화된 전극을 제조하는 가장 일반적인 방법은 기판 상에 증착된 후 촉매 잉크, 예를 들어 백금 잉크로 덮여지는 탄소 잉크 또는 천(carbon ink or cloth)을 이용하여 이루어진다.
좀더 균일한 전극을 얻기 위하여, 탄소 및 촉매의 몇몇 층을 연속적으로 증착할 수 있다.
이러한 기술의 단점은 공지된 잉크 증착 기술에 의하여 두께가 약 10㎛ 이하인 층을 생성할 수 없기 때문에, 층이 상대적으로 두껍다는 점이다.
본 발명은 연료전지의 작동 중에 실제로 이용되는 촉매의 양이 단지 수 마이크로미터의 두께에 상응한다는 관찰에 근거한 것이다. 또한, 이러한 촉매의 이용량은 전지에 의하여 공급된 전류 밀도에 의존한다.
따라서, 경제적 및 환경적 이유에서, 필요한 양만을 증착시키기 위하여 촉매의 양을 전지의 작동 모드에 적응시킬 수 있는 것이 유리하다.
본 발명의 목적은 전술한 단점의 적어도 하나를 제거하는 것이다.
좀더 정확하게, 본 발명은 연료전지를 제조하기 위하여 기판 상에서의 증착에 의하여 탄소 전극을 제조하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 진공 챔버 내에서 플라즈마 분사(plasma spraying)에 의하여 교대로 및/또는 동시에 다공성 탄소 및 촉매를 기판 상에 증착하는 단계를 포함하며, 상기 촉매는 연료전지에서 일어나는 화학 반응의 적어도 하나를 촉진시키기 위하여 이용되며, 다공성 탄소의 각 층의 두께는 상기 탄소 층 상에 증착된 촉매가 상기 층 전체에 실제로 분포되어 촉매화 탄소의 층을 생성하도록 선택되며, 전극의 촉매화 탄소의 총 두께는 2 ㎛ 이하, 바람직하게는 단지 1 ㎛이다.
탄소층은 전자가 자유 순환하도록 하기 위하여 서로 결합된 탄소 볼(carbon ball)의 비-소형(non-compact) 스택으로 구성된다.
교대로 및/또는 동시적 방법으로 다공성 탄소 및 촉매를 증착할 수 있으므로, 층의 두께에서 균일하게 또는 소정의 농도 경사에 따라 촉매화된 탄소층을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에서, 단일 단계에서 일부 탄소 및 일부 촉매를 동시에 증착하고, 이전 또는 이후 단계에서 단지 하나의 또는 다른 성분, 즉 촉매 또는 탄소를 증착할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 방법은 동시적 증착 단계가 없는 것일 수 있다.
그러한 방법에 의하여, 단일 증착 과정을 수행함으로써 단일 진공 챔버 내에서 연료전지의 애노드 및 캐소드를 제조할 수 있다.
따라서, 상기 방법은 제조될 연료전지의 막을 형성하는 물질 상에 양 전극을 증착시키는 것이다. 이러한 관점에서, 예를 들어, 막의 안정성 온도(stability temperature)를 초과하지 않는 증착 온도, 즉 150℃ 이하의 증착 온도가 선택된다.
또한, 분사(spraying)는 증착 중, 막이 변형되지 않으며, 광자 전도(photonic conduction) 특성을 잃지 않도록 하는 것이다.
그러나, 그러한 이온 전도성 막 상의 증착물은 서로 독립적으로, 즉 개별적인 챔버에서 제조될 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 전극은 이온 전도성 및 전기 절연성 막, 예를 들어 "나피온(Nafion)" 막과 같은 막 상에 증착된다.
일반적으로, 막은 설폰 말단기(sulfonic end group)를 갖는 카본 네트워크 물질(carbon network material) 및 될 수 있는 한(possibly) 불소를 포함한다.
바람직하게, 이용된 플라즈마는 저압 아르곤 플라즈마이며, 압력은 1~500 mT(밀리토르)이고, 무선 주파수(radio frequency), 예를 들어 13.56 ㎒인 주파수에 의하여 여기되며, 유도 플라즈마 발생기(inductive plasma generator)에 의하여 발생된다.
플라즈마 분사는 박층 생성을 가능케 하며, 여기에서 촉매는 두께가 1 ㎛ 이상일 수 있는 탄소층에 확산된다.
또한, 플라즈마 분사에 의하여, 상이한 형태를 갖는 탄소층, 즉 탄소 입자(carbon grain)의 크기 및 형태가 상이한 층들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 탄소 입자는 구형 또는 "콩(bean)" 형태일 수 있다. 이러한 상이한 형태 때문에, 대체로 다공성인 탄소층의 생성이 가능하여, 일 실시예에서 증착된 탄소의 다공도가 20~50%가 된다.
전술한 방법은 PEMFC(양성자 교환 막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell))와 같은 수소 연료전지 또는 DMFC(직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell))와 같은 메탄올 연료전지 등의 임의의 형태의 연료전지용 전극을 제조하는데 이용될 수 있다. 다양한 성분, 특히 촉매가 매우 다양하다. 따라서, 일 실시예에서, 분사된 촉매는 하기를 포함하는 군에 속한다:
- 백금(platinum)
- 백금 루테늄(platinum ruthenium), 백금 몰리브덴(platinum molybdenum) 및 백금 주석(platinum tin)과 같은 백금 합금
- 철, 니켈 및 코발트와 같은 비-백금 금속, 및
- 이러한 금속의 임의의 합금.
가장 일반적으로 이용되는 합금은 백금 루테늄 합금 또는 백금 루테늄 몰리브덴 합금이다.
따라서, 전술한 바와 같이, 연료전지의 애노드에서 일어나는 화학 반응은 이온을 생성하는 반응이다. 전지가 적절하게 작동하기 위하여, 이러한 이온은 애노드로 전달되어야 하며, 이는 이온 전도성 물질로 이루어진 막(전해질)을 통하여 일반적으로 이루어진다.
애노드의 활성 촉매상(active catalytic phase)이 상당한 두께인 경우, 일부 이온은 막으로부터 떨어져서 생성되는데, 탄소 및 촉매는 이온 전도성 물질이 아니므로 이러한 이온은 적절하게 전달될 수 없다.
유사하게, 생성된 연료전지가 캐소드에서의 화학 반응에 의하여 음이온이 생성되는 것인 경우, 캐소드의 활성 촉매상이 너무 두꺼우면 이러한 이온의 일부는 막을 통하여 적절하게 전달될 수 없다.
이를 수정하기 위하여, 일 실시예에서, 본 방법은 적어도 하나의 촉매 증착 후에, "나피온"과 같은 이온 전도체의 증착 단계를 포함한다. 따라서, 막으로부터 멀리 떨어진, 전극으로부터 생성된 이온은 이러한 증착된 이온 전도체를 통하여 이동될 수 있다.
증착량을 최적으로 제어하기 위하여, 일 실시예에서, 이온 전도체는 플라즈마 분사에 의하여 증착된다. 이러한 분사는 바람직하게는 탄소 및 촉매의 분사와 동일한 진공 챔버에서 수행된다.
전술한 바와 같이, 연료전지에서, 촉매의 활성량(active quantity)은 전달된 전류 밀도(current density)의 함수로서, 또한, 이에 따라 전지의 작동 전력(operating power)의 함수로서 변화한다. 이러한 변화는 특히 반응물 공급의 현상(phenomena of reactant supply) 및 전극의 이온 저항(ionic resistance) 사이의 경쟁에 기인한다. 원하는 작동 모드에 따라, 막으로부터의 거리에 기초하여 더 많은 또는 더 적은 양을 갖는 것이 유리하다.
이러한 변화에 기인하여, 일 실시예에서, 촉매화된 탄소의 연속적인 층의 촉매 원자의 수 및 탄소 원자의 수 사이의 비율이 소정 프로파일(given profile)에 따라 변화한다.
상대적으로 높은 전류, 예를 들어 800 ㎽/㎠ 이상의 전류를 전달하는 연료전지, 즉 고전력(고전력은 500 ㎽/㎠에서 시작하는 것으로 고려됨)에서 작동하는 전지의 제조에 상응하는 프로파일을 정의할 수 있다.
이러한 경우에, 높은 전류 밀도를 생성하기 위하여, 전극에 많은 양의 연료를 공급할 필요가 있다. 이러한 연료의 높은 흐름이 적절하게 반응하도록 하기 위하여, 막 근처에 많은 양의 촉매를 가질 필요가 있다.
이러한 이유로, 일 실시예에서, 작동 전력이 소정값, 예를 들어 500 ㎽/㎠ 이상인 연료전지를 제조하기 위하여, 연료전지의 막에 가장 가까운 탄소층 상에 증착된 촉매량은 100 ㎚ 이하 두께에서, 생성된 촉매화된 탄소층에 존재하는 촉매 원자의 수와 탄소 원자의 수 사이의 비율이 20% 이상이어서, 백금의 총량이 0.1 ㎎/㎠ 이하가 되도록 하는 것이다.
유사하게, 저전력, 즉 500 ㎽/㎠ 이하인 전력에서 작동하는 연료전지에 대한 프로파일을 정의할 수 있다. 이러한 전지는 상대적으로 낮은 전류를 전달하도록 설계되므로, 막 근처에 많은 양의 촉매를 가질 필요가 없다. 이 경우에, 일차적인 목적은 비용 감소를 위하여, 전극 어셈블리에 이용된 촉매량을 가능한 한 많이 감소시키는 것이다.
이러한 이유로, 일 실시예에서, 작동 전력이 소정값, 예를 들어 500 ㎽/㎠ 이하인 연료전지를 제조하기 위하여, 연료전지의 막에 가장 가까운 탄소층 상에 증착된 촉매량은 생성된 촉매화된 탄소층에 존재하는 촉매 원자의 수와 탄소 원자의 수 사이의 비율이 20% 이하가 되도록 하는 것이다.
다른 실시예에서, 전력이 소정값, 예를 들어 500㎽/㎠ 이하인 연료전지를 수득하기 위하여, 증착된 촉매량은 연료전지의 막에 가장 가까운 촉매화된 탄소층에 존재하는 촉매 원자의 수와 탄소 원자의 수 사이의 비율이 상기 막으로부터 가장 먼 촉매화된 탄소층에 존재하는 탄소 원자의 수에 대한 촉매 원자의 수의 비율보다 10배 이상 크게 되도록 하는 것이다.
다른 실시예에서, 본 방법은 증착된 다공성 탄소층이 모두 동일한 두께를 갖도록 하는 것이다.
또한, 본 발명은 전술한 제조방법에 따라 제조된 전극에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 하나의 그러한 전극을 포함하는 연료전지에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특성 및 이점은 일부 실시예의 비제한적 설명으로부터 드러나며, 이러한 설명은 도면과 함께 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 전극이 증착되어지는 진공 챔버를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 방법에 이용된 플라즈마 분사의 원리를 설명한다.
도 3은 촉매 및 이온 전도체가 분사되는 탄소층의 구조를 나타낸다.
도 4a 및 4b는 각각 고전력 및 저전력에서 작동하는 연료전지용 전극에서의 촉매의 분포에 대한 2개의 프로파일을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 방법에서 탄소 및 백금의 교대 분사(alternating spraying)를 나타내는 타이밍 도표(timing diagram)이다.
도 1은 예를 들어 실린더형인 진공 챔버(10)의 횡단면도를 나타내며, 그 내부에 전극이 예를 들어 나피온 막인 기판(12) 상에 증착된다. 기판은, 다양한 물 질들을 균일하게 증착시키기 위하여, 상기 기판을 그 주표면(main surface)에 대한 수직선 주위로 회전시킬 수 있는 기판 홀더(14) 상에 설치된다.
이러한 챔버 내부에, 각각 다공성 탄소, 백금과 같은 촉매, 및 나피온과 같은 이온 전도체의 표적인, 3개의 표적(16,18,20)이 있다. 이러한 표적은 각각 가변 전압 V16, V18 및 V20으로 분극된다. 일 실시예에서, 제1 표적은 기판에 향하여 위치하고, 다른 2개의 표적은 상기 제1 표적의 어느 면(either side)이든 위치하여, 그 주표면에 대한 수직선은 기판에 대한 수직선과 45°이하의 각도를 형성한다.
전극을 제조하기 위하여, 탄소, 백금 및 나피온은 저압 무선 주파수 아르곤 플라즈마 젯(low-pressure radio frequency Argon plasma jet)을 이용하여 연속적으로 분사된다. 이러한 형태의 분사의 원리는 도 2에 설명된다. 아르곤 플라즈마에 의하여 방출된 아르곤 이온(30)은 기판(34) 상에 분사되는 물질의 표적(32)으로 보내진다. 플라즈마 상태는 아르곤 기체를 통하여 고전력 전기 방전에 의하여 생성된다. 표적은 가변 전압 V32로 분극된다. 표적에 대한 이러한 이온(30)의 영향의 결과로서, 표적의 원자는 일련의 충돌(collosion)을 통하여 방출된다. 이러한 원자는 이후 기판(34) 상에 투영(project)된다(36).
챔버(10) 내부에, 아르곤 이온이 3개의 표적 상에 연속적으로 충격을 가한다(bombarded). 이후, 막(12) 상에 다공성 탄소층, 이후 촉매 및 마지막으로 이온 전도체를 증착하도록, 상기 3개의 표적은 연속적으로 주입된다. 이러한 3회의 연속적인 분사는 이온 전도체의 원자를 함유하는 촉매화된 탄소층을 기판 상에 형성 할 수 있게 한다.
이러한 형태의 층이 도 3에 도시된다. 제1 분사 중에, 일반적으로 30~100 ㎚의 직경을 갖는 다공성 탄소볼((porous carbon ball)이 기판(42) 상에 증착된다. 제2 분사 중에, 일반적으로 3 ㎚ 이하의 직경을 갖는 백금볼(44)이 탄소층에 확산됨으로써 이전에 증착된 탄소볼(40) 중에 분포된다. 과정을 완결하기 위하여, 제3 분사 중에, 나피온과 같은 이온 전도체(46)가 촉매화된 탄소층 상에 분사된다.
원하는 두께를 갖는 전극을 형성하기 위하여, 이러한 3회 분사로 이루어진 작동은 이후 몇 번 반복된다.
각각의 다공성 탄소층의 두께는 연속적으로 증착된 촉매가 상기 탄소층 두께 전체에 실제로 확산되도록 선택된다. 각각의 탄소층의 두께는 바람직하게는 실질적으로 1 ㎛ 이하이다.
제조 공정을 용이하게 하기 위하여, 다양한 탄소층들은 동일한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 상이한 두께를 갖는 탄소층을 제조할 수 있다.
분극 전압 V16, V18 및 V20(도 1)은 가변성이며, 각각의 분사시에 투영된 원자의 수를 제어할 수 있다. 이에 의하여, 연료전지의 원하는 용도에 적합한 두께를 통한 촉매의 분포를 위한 프로파일을 갖는 전극을 형성할 수 있다.
이온 전도체를 증착할 필요가 있는 경우, 전술한 이유에 의하여, 막을 통한 양성자 전달을 확실히 하기 위하여, 이 전도체는 촉매와 동일한 방식으로 분포되어야 한다.
이러한 프로파일의 2개의 예가 도 4a 및 4b에 도시된다. 이러한 2개의 곡선 에서, 가로좌표축은 전극의 두께를 나타내고, 가로좌표 0은 막에서 가장 가까운 지점에 상응하며, 세로좌표축은 전극에 존재하는 백금 원자의 수와 탄소 원자의 수 사이의 비율을 나타낸다.
도 4a는 특히 고전력 작동에 적합한, 즉 500 ㎽/㎠ 이상의 전력에 대한 전극 프로파일을 나타낸다.
점(50)에서, 백금 원자의 수와 탄소 원자의 수 사이의 비율은 50%이며, 백금의 양은 10 g/㎤이다. 컷오프 점(cutoff point)(52)에 도달할 때까지, 상기 양은 약 0.33 ㎛의 두께에서 일정하게 유지된다. 상기 컷오프 점에서부터, 백금의 양은 급속하게 감소하여, 1 ㎛와 동일한 전극 두께에 대하여 거의 0인 값에 도달하게 된다(54).
도 4b는 저전력 작동에 특히 적합한, 즉 500 ㎽/㎠ 이하의 전력에 대한 전극 프로파일을 나타낸다.
점(56)에서, 백금 원자의 수와 탄소 원자의 수 사이의 비율은 20%이며, 백금의 양은 6 g/㎤이다. 상기 양은 0.6 g/㎤의 값에 도달할 때까지(58) 1 ㎛ 이하의 두께에 대하여 점진적으로 감소한 후, 2 ㎛의 최대 두께까지 일정하게 유지된다.
이러한 프로파일을 얻는 하나의 방법은 각 분사 시에 동일한 양의 탄소를 분사하고, 분사된 백금의 양을 변화시키는 것이다. 이러한 형태의 나열은 도 5에 타이밍 도표에 의하여 도시된다.
상기 타이밍 도표에서 가로좌표축은 시간을 나타내며, 세로좌표축은 분사된 원자의 수를 나타낸다.
상기 타이밍 도표에서, 분사된 다공성 탄소 원자의 수는 각 시간(60)에서 동일하였다.
한편, 백금 원자의 수는 변화하였다. 이 실시예에서, 처음 3번의 패스(pass)(62a, 62b 및 62c) 동안에 분사된 백금 원자의 수는 모든 3번의 패스에 대하여 동일하다. 그러나, 이러한 수는 패스(62d 및 62e) 동안에 급격하게 감소한다. 상기 타이밍 도표는 증착의 초기 분사만을 나타낸다. 그 후, 예를 들어, 탄소 분사는 동일하게 유지되고, 백금 분사는 계속 감소한다.
패스의 총 횟수는 일반적으로 2 내지 20 사이이며, 전극 증착에 필요한 시간은 10 분 이하이다. 일 실시예에서, 모든 패스는 30초인 동일한 지속시간을 가지며, 10개의 탄소 증착상(carbon deposition phase)과 10개의 촉매 증착상(catalyst deposition phase)이 있다.
이러한 형태의 타이밍 도표에 따라 증착된 전극은 도 4a의 것과 유사한 프로파일을 갖는다. 본질적으로 백금의 처음 3회의 분사(62a 내지 62c)는 점(50) 내지 점(52) 사이에 위치한 프로파일의 부분에 상응하며(도 4a), 분사(62d) 등은 점(52) 내지 점(54) 사이에 위치한 부분에 상응한다(도 4a).
다른 실시예에서, 일(또는 그 이상)의 백금 분사 후에 이온 전도체의 분사가 이어질 수 있다.
선택된 타이밍 도표에 근거하여 전극 증착을 수행하기 위하여, 예를 들어, 메모리에 파일을 포함하는 컴퓨터(22)(도 1)가 가변 전압 V16, V18 및 V20을 제어하여 원하는 프로파일을 얻도록 하는데 이용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 연료전지를 제조하기 위하여 기판(12,34,42) 상에서의 증착에 의하여 탄소 전극을 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은 다공성 탄소(40) 및 촉매(44)를 진공 챔버 내에서 플라즈마 분사에 의하여 교대로 및/또는 동시에 기판(12,34,42) 상에 증착하는 단계를 포함하며,
    촉매(44)는 연료전지에서 일어나는 화학 반응의 적어도 하나를 촉진시키기 위하여 이용되며,
    다공성 탄소(40)의 각 층의 두께는 탄소 층 상에 증착된 촉매(44)가 상기 층 전체에 실제로 분포되어 촉매화된 탄소의 층을 생성하도록 선택되며,
    전극의 촉매화된 탄소의 총 두께는 2 ㎛ 이하, 바람직하게는 단지 1 ㎛인
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    전극은 예를 들어 "나피온(Nafion)" 막 형태인 이온 전도성 및 전기절연성 막 상에 증착되는
    방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    증착된 탄소의 다공도는 20~50%인
    방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    분사된 촉매는
    - 백금;
    - 백금 루테늄, 백금 몰리브덴 및 백금 주석과 같은 백금 합금;
    - 철, 니켈 및 코발트와 같은 비-백금 금속; 및
    - 상기 금속의 임의의 합금을 포함하는 군에 속하는
    방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 촉매 증착 이후에, "나피온"과 같은 이온 전도체(46)의 증착 단계를 더 포함하는
    방법.
  6. 제5항에 있어서,
    이온 전도체는 플라즈마 분사에 의하여 증착되는
    방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    촉매화된 탄소의 연속적인 층에 존재하는 촉매 원자의 수와 탄소 원자의 수 사이의 비율은 전극 두께에서의 소정 프로파일에 따라 변화하는
    방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 전력이 소정 값, 예를 들어 500 ㎽/㎠ 이상인 연료전지를 제조하기 위하여, 연료전지의 막에 가장 가까운 탄소층 상에 증착된 촉매의 양은 이와 같이 생성된 촉매화된 탄소의 층에 존재하는 촉매 원자의 수와 탄소 원자의 수 사이의 비율이 20% 이상이 되도록 하는 것인
    방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 전력이 소정 값, 예를 들어 500 ㎽/㎠ 이하인 연료전지를 제조하기 위하여, 연료전지의 막에 가장 가까운 탄소층 상에 증착된 촉매의 양은 이와 같이 생성된 촉매화된 탄소의 층에 존재하는 촉매 원자의 수와 탄소 원자의 수 사이의 비율이 20% 이하가 되도록 하는 것인
    방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    전력이 500 ㎽/㎠ 이하인 연료전지를 제조하기 위하여, 증착된 촉매의 양은 연료전지의 막에 가장 가까운 촉매화된 탄소층에 존재하는 탄소 원자의 수에 대한 촉매 원자의 수의 비율은 상기 막으로부터 가장 먼 촉매화된 탄소층에 존재하는 탄소 원자의 수에 대한 촉매 원자의 수의 비율보다 10배 이상인
    방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    증착된 다공성 탄소층은 모두 동일한 두께를 갖는
    방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 통하여 얻어진 것의 특성을 갖는 전극.
  13. 제12항에 따른 적어도 하나의 전극을 포함하는 연료전지.
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