KR20100080103A - Membrane and electrode assembly for fuel cell, manufacturing method, and fuel cell using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A membrane and electrode assembly is provided to enhance ion conductance between electrolyte membrane and electrode catalyst layer and to manufacture fuel cell with improved performance. CONSTITUTION: A method for manufacturing membrane and electrode assembly comprises: a step of applying a composition for forming fuel cell, containing electrode cell catalyst, first ion-conductive material, and solvent on a first supply film to form a first transfer film; a step of applying a composition for forming air cell, containing air cell catalyst, second ion conductive material, and solvent to form a second transfer film; a step of transferring the first transfer film; and a step of transferring a second transfer film.

Description

연료전지용 막전극 접합체, 그 제조 방법 및 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료전지{Membrane and electrode assembly for fuel cell, manufacturing method, and fuel cell using the same}Membrane and electrode assembly for fuel cell, manufacturing method, and fuel cell using the same}

연료전지용 막전극 접합체, 그 제조 방법 및 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료전지가 개시된다. 보다 상세하게는 서로 다른 이온전도도 및 함수율을 갖는 연료극 및 공기극을 포함하는 연료전지용 막전극 접합체, 그 제조 방법 및 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료전지가 개시된다.A membrane electrode assembly for a fuel cell, a manufacturing method thereof, and a fuel cell including the membrane electrode assembly are disclosed. More specifically, a membrane electrode assembly for a fuel cell including a fuel electrode and a cathode having different ion conductivity and moisture content, a method of manufacturing the same, and a fuel cell including the membrane electrode assembly are disclosed.

연료전지(fuel cell)는 연료가 가지고 있는 에너지를 화학반응에 의해 전기에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 고분자 전해질 연료전지는 수소와 산소로부터 물을 생성하는 화학반응을 통하여 전기에너지를 얻는다. 이러한 에너지 변환은 후술하는 막전극 접합체에서 이루어지므로 막전극 접합체는 연료전지의 성능을 좌우하는 핵심 부품이다. A fuel cell is a power generation system that converts energy contained in fuel into electrical energy by chemical reaction. Polymer electrolyte fuel cells obtain electrical energy through chemical reactions that produce water from hydrogen and oxygen. This energy conversion is made in the membrane electrode assembly described later, the membrane electrode assembly is a key component that determines the performance of the fuel cell.

수소와 공기를 주 연료로 사용하는 고분자 전해질 연료전지에 있어서 막전극 접합체의 제조 방법으로는 촉매 피복막(catalyst coated membrane: CCM)과 촉매 피복 가스확산층(catalyst coated GDL: CCG)이 있다. In a polymer electrolyte fuel cell using hydrogen and air as main fuels, a method of preparing a membrane electrode assembly includes a catalyst coated membrane (CCM) and a catalyst coated gas diffusion layer (CCG).

촉매 피복막 방법은 촉매 피복 가스확산층 방법에 비해 전해질막과 전극 촉매층 사이의 계면 저항이 낮고 보다 얇은 전극 촉매층의 형성에 유리하기 때문에, 막전극 접합체의 제조에 유리하다고 보고되고 있다(Journal of Power Sources. 170(2007), 140 참조). The catalyst coating membrane method has been reported to be advantageous for the fabrication of membrane electrode assemblies because the interface resistance between the electrolyte membrane and the electrode catalyst layer is lower than that of the catalyst coating gas diffusion layer method and is advantageous for the formation of a thinner electrode catalyst layer (Journal of Power Sources). 170 (2007), 140).

촉매 피복막 방법으로 전해질 막에 전극 촉매층을 스프레이법을 이용하여 직접 코팅하여 형성하는 방법과, 전사지를 이용하여 전사(데칼)필름을 제조한 후 이 전사필름을 전해질막과 열압착시킴으로써 막전극 접합체를 형성하는 두 가지 방법이 있다. 이 중, 스프레이법은 막전극 접합체 제조 방법은 제조 시간이 길고, 전극 슬러리의 안전성이 문제된다. 또한, 데칼 필름을 이용한 전사법은 1차로 지지체상에 전극을 형성한 후 2차적으로 전해질막에 전사시키기 때문에 막전극 계면저항을 줄이는데 한계가 있다. A method of coating the electrode catalyst layer directly on the electrolyte membrane by the spray coating method using a catalyst coating method, and preparing a transfer (decal) film by using a transfer sheet, and then transferring the transfer film to the electrolyte membrane to obtain a membrane electrode assembly. There are two ways to form. Among these, the spray method has a long manufacturing time in the method of manufacturing the membrane electrode assembly, and the safety of the electrode slurry is a problem. In addition, the transfer method using a decal film has a limitation in reducing the membrane electrode interface resistance since the electrode is first formed on the support and then transferred to the electrolyte membrane secondly.

본 발명의 한 측면은 이온 및 물질 전달이 우수한 막전극 접합체를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a membrane electrode assembly having excellent ion and mass transfer.

본 발명의 다른 측면은 상기 막전극 접합체의 제조방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing the membrane electrode assembly.

본 발명의 다른 측면은 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료전지를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a fuel cell including the membrane electrode assembly.

본 발명의 한 측면에 따라, According to one aspect of the invention,

제1 이온전도성 물질을 함유하는 연료극; 제2 이온전도성 물질을 함유하는 공기극; 및 상기 연료극 및 공기극 사이에 개재된 전해질막을 포함하는 막전극 접합체로서,A fuel electrode containing a first ion conductive material; An air electrode containing a second ion conductive material; And an electrolyte membrane interposed between the fuel electrode and the air electrode,

상기 연료극의 이온전도도는 공기극의 이온전도도보다 높고, 상기 공기극의 함수율은 연료극의 함수율보다 낮은 막전극 접합체가 제공된다.A membrane electrode assembly is provided in which the ion conductivity of the anode is higher than the ion conductivity of the cathode, and the moisture content of the cathode is lower than that of the anode.

상기 제1 이온전도성 물질 및 상기 제2 전도성 재료는, 각각 독립적으로, 퍼플루오로계 양성자 전도성 중합체막, 술폰화 폴리술폰 공중합체, 술포네이티드 폴리(에테르-케톤)계 고분자, 과불소화 술폰산기 함유 고분자, 술포네이티드 폴리에테르 에테르 케톤계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리스티렌계 고분자, 폴리술폰계 고분자 및 클레이-술폰화 폴리술폰 나노 복합체(clay-sulfonated polysulfone nanocomposite)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.The first ion conductive material and the second conductive material each independently include a perfluoro-based proton conductive polymer film, a sulfonated polysulfone copolymer, a sulfonated poly (ether-ketone) -based polymer, and a perfluorinated sulfonic acid group. At least one selected from the group consisting of a containing polymer, a sulfonated polyether ether ketone polymer, a polyimide polymer, a polystyrene polymer, a polysulfone polymer, and a clay-sulfonated polysulfone nanocomposite Can be.

상기 제1 이온전도성 물질의 이온전도도는 0.09 S/cm 이상이며, 상기 제2 이온전도성 물질의 함수율은 40 중량% 이하일 수 있다.The ion conductivity of the first ion conductive material may be 0.09 S / cm or more, and the water content of the second ion conductive material may be 40 wt% or less.

상기 막전극 접합체에 있어서, 상기 제1 이온전도성 물질의 당량 EW1 및 상기 제2 이온전도성 물질의 당량 EW2는 하기 수학식 1 내지 3을 만족할 수 있다: In the membrane electrode assembly, the equivalent EW1 of the first ion conductive material and the equivalent EW2 of the second ion conductive material may satisfy Equations 1 to 3 below:

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

800 g/eq ≤ EW1 ≤ 1100 g/eq,800 g / eq ≤ EW1 ≤ 1100 g / eq,

<수학식 2><Equation 2>

900 g/eq ≤ EW2 ≤ 1200 g/eq,900 g / eq ≤ EW2 ≤ 1200 g / eq,

<수학식 3><Equation 3>

EW1 < EW2.EW1 <EW2.

상기 막전극 접합체에 있어서, 상기 연료극의 중량에 대한 제1 이온전도성 물질의 중량비 α1 및 상기 공기극의 중량에 대한 제2 이온전도성 물질의 중량비 함량 α2가 하기 수학식 4 내지 6을 만족할 수 있다:In the membrane electrode assembly, the weight ratio α 1 of the first ion conductive material to the weight of the anode and the weight ratio content α 2 of the second ion conductive material to the weight of the cathode may satisfy Equations 4 to 6 below. :

<수학식 4><Equation 4>

25 중량% ≤ α1 ≤ 35 중량%.25 wt% ≦ α 1 ≦ 35 wt%.

<수학식 5><Equation 5>

20 중량% ≤ α2 ≤ 33 중량%20 wt% ≤ α 2 ≤ 33 wt%

<수학식 6><Equation 6>

α1 ≥ α2. α 1 ≥ α 2.

본 발명의 다른 측면에 따라, According to another aspect of the invention,

연료극 촉매, 제1 이온전도성 물질 및 용매를 포함하는 연료극 형성용 조성물을 제1 지지막 상에 도포하여 제1 전사 필름을 형성하는 단계; 공기극 촉매, 제2 이온전도성 물질 및 용매를 포함하는 공기극 형성용 조성물을 제2 지지막 상에 도포하여 제2 전사필름을 형성하는 단계; 전해질막의 일 측면에 상기 제1 전사 필름을 전사하는 단계; 및 상기 전해질막의 다른 측면에 상기 제2 전사 필름을 전사하는 단계를 포함하는 막전극 접합체의 제조방법으로서, 상기 연료극의 이온전도도는 공기극의 이온전도도보다 높고, 상기 공기극의 함수율은 연료극의 함수율보다 낮은 막전극 접합체의 제조방법이 제공된다.Forming a first transfer film by applying a composition for forming an anode including a cathode catalyst, a first ion conductive material, and a solvent on the first support film; Forming a second transfer film by applying a composition for forming an anode, the cathode including a cathode catalyst, a second ion conductive material, and a solvent, on a second support membrane; Transferring the first transfer film to one side of an electrolyte membrane; And transferring the second transfer film to the other side of the electrolyte membrane, wherein the ion conductivity of the anode is higher than the ion conductivity of the cathode, and the moisture content of the cathode is lower than that of the anode. A method for producing a membrane electrode assembly is provided.

상기 제1 전사필름 및 제2 전사 필름을 전사하는 단계는 열압착 방법 또는 롤투롤(roll-to-roll) 방법에 의해 이루어질 수 있다.The transferring of the first transfer film and the second transfer film may be performed by a thermocompression method or a roll-to-roll method.

상기 제조방법은 전사된 제1 전사필름으로부터 제1 지지막을 제거하는 단계; 및 전사된 제2 전사필름으로부터 제2 지지막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method includes removing a first support film from the transferred first transfer film; And removing the second support layer from the transferred second transfer film.

본 발명의 다른 측면에 따라, 상술한 막전극 접합체를 포함하는 연료전지가 제공된다.According to another aspect of the invention, there is provided a fuel cell comprising the membrane electrode assembly described above.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 이온 및 물질 전달이 우수한 막전극 접합체 를 이용하여 셀 전압이 개선된 연료전지가 제공될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a fuel cell having improved cell voltage may be provided using a membrane electrode assembly having excellent ion and mass transfer.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 연료전지용 막전극 접합체 및 그 제조방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a membrane electrode assembly for a fuel cell and a manufacturing method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 연료전지용 막전극 접합체(10)는 전해질막(11), 전극 촉매층(12, 12')를 포함한다.Referring to FIG. 1, the membrane electrode assembly 10 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes an electrolyte membrane 11 and electrode catalyst layers 12 and 12 ′.

전해질막(11)은 나피온(듀퐁사)으로 대표되는 퍼플루오로계 양성자 전도성 중합체막, 술폰화 폴리술폰 공중합체, 술포네이티드 폴리(에테르-케톤)계로 대표되는 탄화수소계 고분자, 과불소화 술폰산기 함유 고분자, 술포네이티드 폴리에테르 에테르 케톤계, 폴리이미드계, 폴리스티렌계, 폴리술폰계 및 클레이-술폰화 폴리술폰 나노 복합체(clay-sulfonated polysulfone nanocomposite)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 이온전도성 고분자를 포함할 수 있다. The electrolyte membrane 11 is a perfluoro type proton conductive polymer membrane represented by Nafion (Dupont), a sulfonated polysulfone copolymer, a hydrocarbon polymer represented by a sulfonated poly (ether-ketone) system, and a perfluorinated sulfonic acid At least one ion conductivity selected from the group consisting of group-containing polymers, sulfonated polyether ether ketones, polyimides, polystyrenes, polysulfones and clay-sulfonated polysulfone nanocomposites It may include a polymer.

전극 촉매층(12, 12')은 연료전지에 적용되는 통상의 Pt 또는 Pt합금(PtRu 등) 등의 금속 촉매를 포함하거나 이러한 금속 촉매를 별도의 담체에 담지한 담지 촉매를 포함할 수 있다. 상기 담체로는, 예를 들면, 카본 분말, 활성탄 분말, 그래파이트 분말 또는 탄소분자체인 분말 등이 사용될 수 있다. 상기 활성탄 분말의 구체적인 예로서는 불칸 XC-72(Vulcan XC-72), 케첸블랙(ketjen black) 등이 있다. The electrode catalyst layers 12 and 12 'may include a metal catalyst such as conventional Pt or Pt alloy (PtRu, etc.) applied to a fuel cell or a supported catalyst carrying such a metal catalyst on a separate carrier. As the carrier, for example, carbon powder, activated carbon powder, graphite powder, or powder which is a carbon molecular sieve may be used. Specific examples of the activated carbon powder include Vulcan XC-72, ketjen black, and the like.

전극 촉매층(12, 12') 중 제1 이온전도성 물질을 포함하는 연료극(12)는 전해질막(11)의 일 측에 접착되어 있으며, 공기극(12')보다 이온전도도가 높다. 전극 촉매층 중 제2 이온전도성 물질을 포함하는 공기극(12')은 전해질막(11)의 다른 측 에 접착되어 있으며 연료극(12)보다 함수율이 낮다. The fuel electrode 12 including the first ion conductive material among the electrode catalyst layers 12 and 12 'is adhered to one side of the electrolyte membrane 11 and has a higher ion conductivity than the air electrode 12'. The cathode 12 ′ including the second ion conductive material in the electrode catalyst layer is adhered to the other side of the electrolyte membrane 11 and has a lower moisture content than the fuel electrode 12.

연료 전지에서 전기를 발생시키는 원리는 연료가 연료극인 애노드 전극으로 공급되어 애노드 전극의 촉매에 흡착되고, 연료가 산화되어 하기 반응식 1과 같이 수소 이온과 전자를 생성시킨다.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, and the fuel is oxidized to generate hydrogen ions and electrons as shown in Scheme 1 below.

<반응식 1><Scheme 1>

H2 → 2H+ + 2e- H 2 → 2H + + 2e -

이때 발생된 전자는 외부 회로에 따라 공기극인 캐소드 전극에 도달하며, 수소 이온은 고분자 전해질 막을 통과하여 캐소드 전극으로 전달된다. 캐소드 전극으로 산화제가 공급되고, 상기 산화제, 수소 이온 및 전자가 캐소드 전극의 촉매 상에서 하기 반응식 2와 같은 반응을 통하여 물을 생성하면서 전기를 발생시키게 된다.The generated electrons reach the cathode electrode which is the cathode according to an external circuit, and the hydrogen ions pass through the polymer electrolyte membrane and are transferred to the cathode electrode. An oxidant is supplied to the cathode, and the oxidant, hydrogen ions, and electrons generate electricity on a catalyst of the cathode by generating water through a reaction as in Scheme 2 below.

<반응식 2><Scheme 2>

2H+ + 2e- + 1/2O2 → H2O 2H + + 2e - + 1 / 2O 2 → H 2 O

본 발명의 일 구현예에 따른 막전극 접합체는 연료극의 이온전도도를 공기극보다 높게 유지함으로써 전해질막과 연료극 간에 연료, 수소이온 등의 전달을 높일 수 있으며, 공기극의 함수율을 연료극보다 낮게 유지함으로써 반응 부산물이 전해질 막과 공기극 간의 공기의 채널을 막는 것을 방지하고 물질 전달을 원활하게 할 수 있다. The membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention can increase the transfer of fuel, hydrogen ions, etc. between the electrolyte membrane and the anode by maintaining the ion conductivity of the anode higher than the cathode, and the reaction by-products by maintaining the moisture content of the cathode lower than the anode It is possible to prevent the channel of air between the electrolyte membrane and the air electrode from being blocked and to facilitate mass transfer.

상기 연료극에는 공기극에 함유된 제2 이온전도성 물질보다 이온전도도가 높은 제1 이온전도성 물질을 사용하거나 및/또는 연료극 중의 제1 이온전도성 물질의 함량을 공기극 중의 제2 이온전도성 물질의 함량 이상으로 사용함으로써, 연료극의 이온전도도를 공기극의 이온전도도보다 높게 유지할 수 있다.In the fuel electrode, a first ion conductive material having a higher ion conductivity than a second ion conductive material contained in the air electrode and / or a content of the first ion conductive material in the anode is greater than or equal to the content of the second ion conductive material in the cathode. By doing so, the ion conductivity of the anode can be kept higher than the ion conductivity of the cathode.

상기 공기극에는 연료극에 함유된 제2 이온전도성 물질보다 함수율이 낮은 제1 이온전도성 물질을 사용하거나 및/또는 공기극 중의 제2 이온전도성 물질의 함량을 연료극에 함유된 제1 이온전도성 물질의 함량 이하로 사용함으로써, 공기극의 함수율을 연료극의 함수율보다 낮게 유지할 수 있다. In the cathode, a first ion conductive material having a lower moisture content than the second ion conductive material contained in the fuel electrode is used, and / or a content of the second ion conductive material in the cathode is less than or equal to that of the first ion conductive material contained in the anode. By using it, the moisture content of an air electrode can be kept lower than the moisture content of a fuel electrode.

제1 이온전도성 물질 및 제2 이온전도성 물질은, 각각, 독립적으로, 상기 제1 이온전도성 물질 및 상기 제2 전도성 재료는, 각각 독립적으로, 퍼플루오로계 양성자 전도성 중합체막, 술폰화 폴리술폰 공중합체, 술포네이티드 폴리(에테르-케톤)계 고분자, 과불소화 술폰산기 함유 고분자, 술포네이티드 폴리에테르 에테르 케톤계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리스티렌계 고분자, 폴리술폰계 고분자 및 클레이-술폰화 폴리술폰 나노 복합체(clay-sulfonated polysulfone nanocomposite)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.Each of the first ion conductive material and the second ion conductive material, independently, the first ion conductive material and the second conductive material, each independently, a perfluoro-based proton conductive polymer membrane, sulfonated polysulfone air Copolymer, sulfonated poly (ether-ketone) polymer, perfluorinated sulfonic acid group-containing polymer, sulfonated polyether ether ketone polymer, polyimide polymer, polystyrene polymer, polysulfone polymer and clay-sulfonated poly One or more may be selected from the group consisting of clay-sulfonated polysulfone nanocomposite.

상기 화합물 중 제1 이온전도성 물질은 0.09 S/cm 이상의 이온전도도를 갖도록 선택될 수 있다. 상기 범위에서 연료극의 이온 전달 특성은 더욱 우수해진다. 상기 제1 이온전도성 물질의 이온전도도의 상한은 특별히 제한되지는 않으나, 제1 이온전도성 물질이 상기 열거된 물질들로부터 선택될 수 있는 것이므로 상기 물질들이 가질 수 있는 이온전도도의 최대값일 수 있다. Among the compounds, the first ion conductive material may be selected to have an ion conductivity of 0.09 S / cm or more. Within this range, the ion transport characteristics of the anode are further improved. The upper limit of the ion conductivity of the first ion conductive material is not particularly limited, but may be a maximum value of the ion conductivity that the materials may have since the first ion conductive material may be selected from the above-listed materials.

상기 화합물 중 제2 이온전도성 물질은 함수율이 40 중량% 이하가 되도록 선택될 수 있다. 상기 범위에서 공기극의 물질 전달 특성은 더욱 우수해진다. 일반적으로 함수율이 증가할수록 이온전도도가 높아지는 경향을 보이는데, 공기극에서는 특히 함수율을 소정의 값 이하로 조절하는 것이 물질 전달 특성을 우수하게 유지하기 위한 중요한 요인이 될 수 있다. 한편, 상기 제2 이온전도성 물질의 이온전도도의 하한은 특별히 제한되지는 않으나, 제2 이온전도성 물질이 상기 열거된 물질들로부터 선택될 수 있는 것이므로 상기 물질들이 갖는 함수율의 최소값일 수 있다.The second ion conductive material in the compound may be selected to have a water content of 40% by weight or less. Within this range, the mass transfer properties of the air electrode become more excellent. In general, as the moisture content increases, the ion conductivity tends to increase. In the air electrode, adjusting the moisture content to a predetermined value or less may be an important factor for maintaining excellent mass transfer characteristics. On the other hand, the lower limit of the ion conductivity of the second ion conductive material is not particularly limited, but may be a minimum value of the moisture content of the materials because the second ion conductive material can be selected from the above-listed materials.

상기 제1 및 제2 이온전도성 물질의 다른 특성과 관련하여, 상기 제1 이온전도성 물질이 800 내지 1100 당량(EW, g/eq)을 갖고 제2 이온전도성 물질이 900 내지 1200의 당량(EW)을 갖되, 제1 이온전도성 물질의 당량이 제2 이온전도성 물질의 당량보다 작도록 선택될 수 있다. 이러한 범위를 갖도록 제1 및 제2 이온전도성 물질을 선택함으로써, 본 발명의 일 구현예에 따른 막전극 접합에는 연료극에서의 이온 전달 및 공기극에서의 물질 전달이 우수하게 유지될 수 있다. 더욱 바람직하게는 제1 이온전도성 물질이 900 내지 1000의 당량(EW)을 갖고 제2 이온전도성 물질이 1000 내지 1100의 당량(EW)을 갖는 범위에서, 제1 이온전도성 물질의 당량이 제2 이온전도성 물질의 당량보다 작도록 선택될 수 있다. With respect to other properties of the first and second ion conductive materials, the first ion conductive material has 800 to 1100 equivalents (EW, g / eq) and the second ion conductive material has 900 to 1200 equivalents (EW) It may be selected so that the equivalent of the first ion conductive material is less than the equivalent of the second ion conductive material. By selecting the first and second ion conductive materials to have such a range, the membrane electrode junction according to the embodiment of the present invention can be maintained excellent in the ion transport in the anode and the material transport in the cathode. More preferably, in the range where the first ion conductive material has an equivalent weight (EW) of 900 to 1000 and the second ion conductive material has an equivalent weight (EW) of 1000 to 1100, the equivalent weight of the first ion conductive material is equal to the second ion. It may be selected to be less than the equivalent of the conductive material.

제1 이온전도성 물질의 함량은 연료극의 중량을 기준으로 25 내지 35 중량%일 수 있다. 25 중량% 이상의 범위에서 연료극의 이온 전달의 효과가 더욱 우수하게 유지되며, 35 중량% 이하의 범위에서 이러한 이온전도성 물질이 연료, 수소이온, 또는 부산물 등이 이동할 수 있는 채널을 막는 경우가 방지될 수 있다.The content of the first ion conductive material may be 25 to 35% by weight based on the weight of the anode. In the range of 25% by weight or more, the effect of ion transport of the anode is maintained better, and in the range of 35% by weight or less, such an ion conductive material is prevented from blocking a channel through which fuel, hydrogen ions, or by-products can move. Can be.

제2 이온전도성 물질의 함량은 공기극의 중량을 기준으로 20 내지 33 중량%일 수 있다. 상기 함량이 25 중량% 이상인 경우, 공기가 반응 할 수 있는 부위가 충분히 제공될 수 있어 더욱 바람직하다. 상기 함량이 33 중량% 이하인 경우 공기 반응물이 이동하는 채널을 막히는 경우가 방지될 수 있을 뿐만 아니라 함수율을 일정 정도 이하로 유지되어 연료의 이동이 원활해질 수 있다.The content of the second ion conductive material may be 20 to 33 wt% based on the weight of the cathode. When the content is 25% by weight or more, it is more preferable that a site capable of reacting air can be provided sufficiently. When the content is 33% by weight or less, it is possible not only to prevent the air reactant from clogging the moving channel, but also to maintain a moisture content below a certain level so that fuel can be smoothly moved.

상기의 범위 내에서, 제1 이온전도성 물질의 함량을 제2 이온전도성 물질의 함량 이상으로 사용하여 연료극의 이온전도도를 공기극의 이온전도도보다 높게 유지할 수도 있다.Within the above range, the ion conductivity of the anode may be higher than the ion conductivity of the cathode by using the content of the first ion conductive material above the content of the second ion conductive material.

도 2는 본 발명의 일 구현에 따른 막전극 접합체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소 또는 동일한 구성요소의 부분을 나타낸다. 2 is a view for explaining a method of manufacturing a membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention. Like reference numerals in the drawings shown above indicate the same components or parts of the same components.

이하, 도 2을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 막전극 접합체(100)의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the membrane electrode assembly 100 according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.

먼저, 제1 지지막(200) 및 연료극 형성용 조성물을 준비한다. 또한, 이와는 별도로, 제2 지지막(200') 및 공기극 형성용 조성물을 준비한다.First, the first support film 200 and the composition for forming the anode are prepared. In addition, a second support layer 200 ′ and a composition for forming an air electrode are prepared separately.

제1 및 제2 지지막(200, 200')으로는 폴리에틸렌 필름(PE막), 마일라막, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)막, 테프론막, 폴리이미드막 (Kepton film), 폴리테트라플루오로에틸렌막 등이 사용될 수 있다. As the first and second supporting films 200 and 200 ', a polyethylene film (PE film), a mylar film, a polyethylene terephthalate (PET) film, a teflon film, a polyimide film, a polytetrafluoroethylene film And the like can be used.

연료극 형성용 조성물은 애노드 촉매, 제1 이온전도성 물질 및 제1 용매를 포함한다. 공기극 형성용 조성물은 캐소드 촉매, 제2 이온전도성 물질 및 제2 용매를 포함한다. The anode forming composition includes an anode catalyst, a first ion conductive material, and a first solvent. The composition for forming the cathode includes a cathode catalyst, a second ion conductive material, and a second solvent.

상기 애노드 촉매로서 백금, 백금-루테늄 등의 금속 촉매 또는 금속 담지 촉매를 사용할 수 있으며, 상기 캐소드 촉매로서 백금, 백금-코발트, 백금-니켈 등의 금속 촉매 또는 금속 담지 촉매가 사용될 수 있다. 금속 담지 촉매에 사용되는 담체로서 탄소 분말과 같이, 전도성을 가지며 촉매금속입자를 담지할 수 있는 미세기공(micropore)을 갖는 고체입자가 사용될 수 있다. 탄소 분말의 예로서는, 카본블랙, 케첸블랙, 아세틸렌블랙, 활성탄소분말, 탄소나노섬유분말, 또는 이들의 혼합물 등이 있다. As the anode catalyst, a metal catalyst or a metal supported catalyst such as platinum or platinum-ruthenium may be used, and a metal catalyst or a metal supported catalyst such as platinum, platinum-cobalt or platinum-nickel may be used as the cathode catalyst. As a carrier used for the metal supported catalyst, solid particles having micropores that are conductive and can carry catalyst metal particles, such as carbon powder, may be used. Examples of the carbon powder include carbon black, ketjen black, acetylene black, activated carbon powder, carbon nanofiber powder, or a mixture thereof.

상기 제1 및 제2 이온전도성 물질은 앞에서 상술한 것들을 사용하며, 예를 들어, 듀퐁사에 의하여 공급되는 나피온(Nafion) 및 이와 유사한 고분자 물질들을 사용할 수 있다. 상기 제1 및 제2 이온전도성 물질은, 각각, 제1 용매 에 분산되어 있다. 상기 제1 및 제2 용매로는, 각각 독립적으로, 물, 에틸렌글리콜, 이소프로필 알코올, 폴리알콜, N-부틸알코올, N-부틸아세테이트, 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있으며, 제1 및 제2 이온전도성 물질이 용이하게 분사되도록 Triton X-100이 추가될 수 있다. 제1 및 제2 용매의 함량은 촉매의 비체적에 따라 촉매 100 중량부를 기준으로 하여 100 내지 1,700 중량부일 수 있다.The first and second ion conductive materials include those described above, and for example, Nafion and similar polymer materials supplied by DuPont may be used. The first and second ion conductive materials are each dispersed in a first solvent. As the first and second solvents, water, ethylene glycol, isopropyl alcohol, polyalcohol, N-butyl alcohol, N-butyl acetate, or a mixture thereof may be used, respectively. Triton X-100 can be added to facilitate the injection of 2 ion conductive materials. The content of the first and second solvents may be 100 to 1,700 parts by weight based on 100 parts by weight of the catalyst, depending on the specific volume of the catalyst.

다음에, 제1 지지막(200) 상부에 연료극(102) 형성용 조성물을 코팅 및 건조하여 제1 전사필름을 얻는다. 이때 코팅 방법은 특별하게 제한되는 것은 아니며, 닥터 블레이드, 바 코팅, 스핀 코팅, 스크린 프린팅 등이 모두 사용될 수 있다. 상기 건조는 50 내지 160 ℃ 온도에서 실시하여 용매 잔존율이 30 % 이하가 되도록 제어한다. 이와 같이 용매 잔존율을 제어하면 전극 촉매층(102), 전해질막(101)이 오염되거나 이들(101, 102) 간의 부착력이 약화되는 것을 방지할 수 있다.Next, the composition for forming the anode 102 is coated and dried on the first support layer 200 to obtain a first transfer film. At this time, the coating method is not particularly limited, and doctor blades, bar coatings, spin coatings, screen printing, and the like may all be used. The drying is carried out at a temperature of 50 to 160 ℃ to control the solvent residual ratio is 30% or less. By controlling the solvent residual ratio as described above, it is possible to prevent the electrode catalyst layer 102 and the electrolyte membrane 101 from being contaminated or weakening of the adhesion force between them.

상기 제1 전사필름의 전극층 상부에 보호필름(미도시)을 덮어 원하는 크기로 절단한 후 사용직전에 이 보호필름을 제거하여 결합시키고자 하는 전해질막(101)의 일면에 배치한다. 여기서, 보호필름으로는 이형 폴리에틸렌테레프탈레이트막이 사용될 수 있다.The protective film (not shown) is covered on the electrode layer of the first transfer film and cut to a desired size, and then the protective film is removed and immediately disposed on one surface of the electrolyte membrane 101 to be bonded. Here, a release polyethylene terephthalate film may be used as the protective film.

이와는 별도로, 제2 지지막(200') 상부에 전극 촉매층(102') 형성용 조성물 코팅 및 건조하여 제2 전사필름을 얻는다. Separately, the second transfer film is obtained by coating and drying the composition for forming the electrode catalyst layer 102 'on the second support layer 200'.

다음에, 상기 제1 전사필름의 연료극(102) 및 상기 제2 전사필름의 공기극(102')을 전해질막(101)의 일면 및 타면에 각각 인접되게 배치하고, 상기 제1 전사필름 및 제2 전사필름을 전해질막(101)의 일 표면 및 타 표면 상에 각각 전사시킨다. 이어서, 상기 결과물로부터 제1 지지막(200) 및 제2 지지막(200')을 박리하여 제거해낸다. 이러한 제1 전사필름 및 제2 전사필름의 전사는 동시에 이루어질 수도 있고, 하나씩 별도로 이루어질 수도 있다.Next, the anode 102 of the first transfer film and the cathode 102 ′ of the second transfer film are disposed adjacent to one surface and the other surface of the electrolyte membrane 101, respectively, and the first transfer film and the second The transfer film is transferred onto one surface and the other surface of the electrolyte membrane 101, respectively. Subsequently, the first supporting film 200 and the second supporting film 200 'are peeled off from the resultant. The transfer of the first transfer film and the second transfer film may be performed simultaneously or separately.

상기 제1 전사필름 및 제2 전사필름의 전사는, 열압착 방법 또는 롤투롤(roll-to-roll) 방법에 의해 이루어질 수 있다. 열압착 방법이란 고온하에서 2 이상의 물체를 서로 압착시키는 방법으로서, 이러한 열압착 방법에 의해 전사가 이루어지는 경우, 전사조건으로는 100 내지 160℃의 온도, 1 내지 300kgf/cm2의 압력, 및 1 내지 20분의 시간주기가 바람직하다. 롤투롤 방법이란 롤러 사이를 연속적으 로 통과시켜 2이상의 물체를 부착시키는 방법이다.The transfer of the first transfer film and the second transfer film may be performed by a thermocompression method or a roll-to-roll method. The thermocompression method is a method in which two or more objects are pressed together under high temperature. When the transfer is performed by such thermocompression method, the transfer conditions include a temperature of 100 to 160 ° C., a pressure of 1 to 300 kgf / cm 2 , and 1 to A time period of 20 minutes is preferred. The roll-to-roll method is a method of attaching two or more objects by continuously passing between rollers.

상기 전사과정을 통해 전해질막(101)의 일면 및 타면 각각에 한 쌍의 전극 촉매층(102, 102')이 형성된 촉매 피복막(CCM)을 얻을 수 있다.Through the transfer process, a catalyst coating membrane (CCM) having a pair of electrode catalyst layers 102 and 102 ′ formed on one surface and the other surface of the electrolyte membrane 101 may be obtained.

본 발명에 따른 막전극 접합체는 전해질막과 전극 촉매층 사이의 이온전도도를 높이고 물질전달저항을 줄임으로써 셀 전압 등의 성능이 향상된 연료전지를 제조할 수 있게 된다.The membrane electrode assembly according to the present invention can manufacture a fuel cell having improved performance such as cell voltage by increasing ion conductivity and reducing material transfer resistance between the electrolyte membrane and the electrode catalyst layer.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example is given and described this invention, this invention is not limited only to a following example.

실시예 1Example 1

공기극 형성용 조성물을 제조하기 위하여, 물 37g 및 1-프로판올 19g의 혼합 용매에, 당량(g/eq)이 1100이고 이온전도도가 0.09 S/cm이며 함수율이 25 wt%인 나피온 10 wt% 용액(Dupont, Nafion Dispersion, DE 1021) 19g, 촉매(45 wt% Pt/케첸 블랙) 5g 및 Triton X-100(20 wt%, 용매: 탈이온수) 4g을 첨가하고, 초음파기(Bransonic, Branson 8510) 및 분쇄기 (Daihan Scienticfic. WiseMixTM)를 사용하여 균일하게 분산시켰다. 한편 연료극 형성용 조성물을 제조하기 위하여, 물 37g 및 1-프로판올 19g의 혼합 용매에 당량(g/eq)이 1000이고 이온전도도가 0.12 S/cm이며 함수율이 27 wt%인 나피온 10 wt% 용액(Dupont, Nafion Dispersion, DE 1020) 19g, 촉매(45 wt% Pt/케첸 블랙) 5g 및 Triton X-100(20 wt%, 용매: 탈이온수) 4g을 첨가하고, 초음파기(Bransonic, Branson 8510) 및 분쇄기 (Daihan Scienticfic. WiseMixTM)를 사용하여 균일하게 분산시켰다.To prepare a composition for forming the cathode, a 10 wt% solution of Nafion having a equivalent weight (g / eq) of 1100, an ionic conductivity of 0.09 S / cm, and a water content of 25 wt% in a mixed solvent of 37 g of water and 19 g of 1-propanol. (Dupont, Nafion Dispersion, DE 1021) 19 g, 5 g of catalyst (45 wt% Pt / Ketjen black) and 4 g of Triton X-100 (20 wt%, solvent: deionized water) were added, and an ultrasonicator (Bransonic, Branson 8510) and Disperse homogeneously using a mill (Daihan Scienticfic. WiseMix ). Meanwhile, in order to prepare a composition for forming an anode, a 10 wt% Nafion solution having an equivalent weight (g / eq) of 1000, an ionic conductivity of 0.12 S / cm, and a water content of 27 wt% in a mixed solvent of 37 g of water and 19 g of 1-propanol. (Dupont, Nafion Dispersion, DE 1020) 19 g, 5 g of catalyst (45 wt% Pt / Ketjen Black) and 4 g of Triton X-100 (20 wt%, solvent: deionized water) were added, and an ultrasonicator (Bransonic, Branson 8510) and Disperse homogeneously using a mill (Daihan Scienticfic. WiseMix ).

슬릿 다이 코터(slit die coater)를 사용하여 백금 촉매 기준으로 0.25mgPt/㎠로 전사지(SCK, SKC Skyrol®M30)에 상기 제조된 연료극 형성용 조성물을 도포하여, 제1 전사필름을 얻었다. 그런 다음, 상기 제1 전사필름과 동일한 방법으로 공기극 형성용 조성물을 전사지에 도포하여, 제2 전사필름을 제조하였다. Using the slit die coater (slit die coater) was applied to the transfer paper (SCK, SKC Skyrol ® M30) on the transfer paper (SCK, SKC Skyrol ® M30) at 0.25 mgPt / ㎠ based on the platinum catalyst to obtain a first transfer film. Thereafter, a composition for forming an cathode on the transfer paper was applied to the transfer sheet in the same manner as the first transfer film to prepare a second transfer film.

이어서, 고분자 전해질 막인 NRE211(Dupont, 두께 25㎛)막의 일면 및 타면 각각에 상기에서 제조한 제1 및 제2 전사필름을 인접되게 동시에 배치하고 이를 고온 및 고압 조건하에서 전사시켜 막전극 접합체를 제조하였다. 전사조건은 130℃, 120kgf/㎠, 2분30초이었다. Subsequently, the first and second transfer films prepared above were simultaneously disposed adjacent to each other on one surface and the other surface of the NRE211 (Dupont, 25 μm thick) membrane, which is a polymer electrolyte membrane, and transferred under high temperature and high pressure to prepare a membrane electrode assembly. . Transfer conditions were 130 ℃, 120kgf / ㎠, 2 minutes 30 seconds.

상기 제조된 막전극 접합체에서 제1 전사 전극은 연료극으로, 제2전사 전극은 공기극으로 명명한다.In the membrane electrode assembly, the first transfer electrode is referred to as a fuel electrode, and the second transfer electrode is referred to as an air electrode.

비교예 1 Comparative Example 1

연료극과 공기극 형성용 조성물에 사용된 제1 및 제2 이온전도성 물질이 모두 당량이 1100g/eq인 나피온인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 막전극 접합체를 제조하였다.The membrane electrode assembly was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the first and second ion conductive materials used in the anode and cathode formation compositions were all Nafion having an equivalent weight of 1100 g / eq.

비교예 2Comparative Example 2

연료극과 공기극 형성용 조성물에 사용된 제1 및 제2 이온전도성 물질이 모두 당량이 1000g/eq인 나피온인 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 막전극 접합체를 제조하였다.A membrane electrode assembly was manufactured in the same manner as in Example 1, except that both the first and second ion conductive materials used in the anode and cathode formation compositions were Nafion having an equivalent weight of 1000 g / eq.

평가예Evaluation example

상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제조한 막전극 접합체의 단위전지 성능을 시험하기 위하여, 상기 제조한 막전극 접합체의 양면 각각에 가스확산층(SGL 10BC, 상용 GDL, SGL Carbon Group)을 인접하게 배치하여 단위전지를 조립하였다. 연료극 입구/셀/공기극 입구의 온도를 각각 65/65/65℃, 압력을 대기압과 압력차이를 (0 psig)으로 유지하고 화학당량 기준으로 수소:공기=1.5:2.0의 비율로 하여 단위전지를 운전하였다.In order to test the unit cell performance of the membrane electrode assembly prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, a gas diffusion layer (SGL 10BC, commercially available GDL, SGL Carbon Group) was adjacent to each of both surfaces of the prepared membrane electrode assembly. And assembled to unit cells. Maintain the temperature of the anode inlet / cell / electrode inlet at 65/65/65 ℃ and the pressure at atmospheric pressure and pressure difference (0 psig), respectively. Drive.

상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따른 단위전지를 운전하여, 전류밀도에 따른 셀 전압을 조사하여, 그 결과를 도 3에 나타내었다.The unit cells according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were operated to investigate cell voltages according to current densities, and the results are shown in FIG. 3.

도 3를 참조하면, 실시예 1의 단위전지는 비교예 1, 2의 경우에 비해 셀 전압 특성이 개선되었다는 사실을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the cell voltage characteristics of the unit cell of Example 1 are improved compared to those of Comparative Examples 1 and 2.

이상에서 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the preferred embodiments according to the present invention have been described above with reference to the drawings and the embodiments, these are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. You will understand. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 막전극 접합체를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 구현에 따른 막전극 접합체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a method of manufacturing a membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 3는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 연료전지에 있어서, 전류밀도에 따른 셀 전압의 변화를 도시한 그래프이다.3 is a graph showing changes in cell voltage according to current density in fuel cells manufactured according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10, 100: 막전극접합체 11, 101: 고분자 전해질 막10, 100: membrane electrode assembly 11, 101: polymer electrolyte membrane

12, 12', 102, 102': 전극 촉매층12, 12 ', 102, 102': electrode catalyst layer

Claims (13)

제1 이온전도성 물질을 함유하는 연료극; 제2 이온전도성 물질을 함유하는 공기극; 및 상기 연료극 및 공기극 사이에 개재된 전해질막을 포함하는 연료전지용 막전극 접합체로서,A fuel electrode containing a first ion conductive material; An air electrode containing a second ion conductive material; And an electrolyte membrane interposed between the fuel electrode and the air electrode, wherein the membrane electrode assembly for a fuel cell includes: 상기 연료극의 이온전도도는 공기극의 이온전도도보다 높고, 상기 공기극의 함수율은 연료극의 함수율보다 낮은 막전극 접합체.And the ion conductivity of the anode is higher than that of the cathode, and the moisture content of the cathode is lower than that of the anode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 이온전도성 물질 및 상기 제2 전도성 재료는, 각각 독립적으로, 퍼플루오로계 양성자 전도성 중합체막, 술폰화 폴리술폰 공중합체, 술포네이티드 폴리(에테르-케톤)계 고분자, 과불소화 술폰산기 함유 고분자, 술포네이티드 폴리에테르 에테르 케톤계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리스티렌계 고분자, 폴리술폰계 고분자 및 클레이-술폰화 폴리술폰 나노 복합체(clay-sulfonated polysulfone nanocomposite)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체.The first ion conductive material and the second conductive material each independently include a perfluoro-based proton conductive polymer film, a sulfonated polysulfone copolymer, a sulfonated poly (ether-ketone) -based polymer, and a perfluorinated sulfonic acid group. At least one selected from the group consisting of a containing polymer, a sulfonated polyether ether ketone polymer, a polyimide polymer, a polystyrene polymer, a polysulfone polymer and a clay-sulfonated polysulfone nanocomposite Membrane electrode assembly, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 이온전도성 물질의 이온전도도는 0.09 S/cm 이상이며, 상기 제2 이온전도성 물질의 함수율은 40 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 막전극 접합체.The ion conductivity of the first ion conductive material is 0.09 S / cm or more, the moisture content of the second ion conductive material is 40% by weight or less, characterized in that the membrane electrode assembly. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 이온전도성 물질의 당량 EW1 및 상기 제2 이온전도성 물질의 당량 EW2는 하기 수학식 1 내지 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체:An equivalent weight EW1 of the first ion conductive material and an equivalent weight EW2 of the second ion conductive material satisfy the following Equations 1 to 3: <수학식 1>&Quot; (1) &quot; 800 g/eq ≤ EW1 ≤ 1100 g/eq,800 g / eq ≤ EW1 ≤ 1100 g / eq, <수학식 2><Equation 2> 900 g/eq ≤ EW2 ≤ 1200 g/eq,900 g / eq ≤ EW2 ≤ 1200 g / eq, <수학식 3><Equation 3> EW1 < EW2.EW1 <EW2. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 연료극의 중량에 대한 제1 이온전도성 물질의 중량비 α1 및 상기 공기극의 중량에 대한 제2 이온전도성 물질의 중량비 함량 α2가 하기 수학식 4 내지 6을 만족하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체:Membrane electrode for fuel cell, characterized in that the weight ratio α 1 of the first ion conductive material to the weight of the anode and the weight ratio content α 2 of the second ion conductive material to the weight of the cathode satisfy the following Equations 4 to 6. Conjugate: <수학식 4><Equation 4> 25 중량% ≤ α1 ≤ 35 중량%.25 wt% ≦ α 1 ≦ 35 wt%. <수학식 5><Equation 5> 20 중량% ≤ α2 ≤ 33 중량%20 wt% ≤ α 2 ≤ 33 wt% <수학식 6><Equation 6> α1 ≥ α2 . α 1 ≥ α 2. 연료극 촉매, 제1 이온전도성 물질 및 용매를 포함하는 연료극 형성용 조성물을 제1 지지막 상에 도포하여 제1 전사 필름을 형성하는 단계;Forming a first transfer film by applying a composition for forming an anode including a cathode catalyst, a first ion conductive material, and a solvent on the first support film; 공기극 촉매, 제2 이온전도성 물질 및 용매를 포함하는 공기극 형성용 조성물을 제2 지지막 상에 도포하여 제2 전사필름을 형성하는 단계;Forming a second transfer film by applying a composition for forming an anode, the cathode including a cathode catalyst, a second ion conductive material, and a solvent, on a second support membrane; 전해질막의 일 측면에 상기 제1 전사 필름을 전사하는 단계; 및Transferring the first transfer film to one side of an electrolyte membrane; And 상기 전해질막의 다른 측면에 상기 제2 전사 필름을 전사하는 단계를 포함하며,Transferring the second transfer film to another side of the electrolyte membrane, 상기 연료극의 이온전도도는 공기극의 이온전도도보다 높고, 상기 공기극의 함수율은 연료극의 함수율보다 낮은 막전극 접합체의 제조방법.The ion conductivity of the anode is higher than the ion conductivity of the cathode, the method of manufacturing the membrane electrode assembly is lower than the moisture content of the cathode. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1 이온전도성 물질 및 제2 이온성 재료는, 각각 독립적으로, 퍼플루오로계 양성자 전도성 중합체막, 술폰화 폴리술폰 공중합체, 술포네이티드 폴리(에테르-케톤)계, 과불소화 술폰산기 함유 고분자, 술포네이티드 폴리에테르 에테르 케톤계, 폴리이미드계, 폴리스티렌계, 폴리술폰계 및 클레이-술폰화 폴리술폰 나노 복합체(clay-sulfonated polysulfone nanocomposite)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체의 제조방법.The first ion conductive material and the second ionic material each independently contain a perfluoro-based proton conductive polymer film, a sulfonated polysulfone copolymer, a sulfonated poly (ether-ketone) system, and a perfluorinated sulfonic acid group. Membrane characterized in that at least one selected from the group consisting of polymers, sulfonated polyether ether ketones, polyimides, polystyrenes, polysulfones and clay-sulfonated polysulfone nanocomposites Method for producing an electrode assembly. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 이온전도성 물질의 이온전도도는 0.09 S/cm 이상이며, 상기 제2 이온전도성 물질의 함수율은 40% 이하인 것을 특징으로 하는 막전극 접합체의 제조 방법.The ion conductivity of the first ion conductive material is 0.09 S / cm or more, the water content of the second ion conductive material is 40% or less method for producing a membrane electrode assembly. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1 이온전도성 물질의 당량 EW1 및 상기 제2 이온전도성 물질의 당량 EW2는 하기 수학식 1 내지 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체의 제조 방법:A method of manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell, wherein the equivalent EW1 of the first ion conductive material and the equivalent EW2 of the second ion conductive material satisfy the following Equations 1 to 3. <수학식 1>&Quot; (1) &quot; 800 g/eq ≤ EW1 ≤ 1100 g/eq,800 g / eq ≤ EW1 ≤ 1100 g / eq, <수학식 2><Equation 2> 900 g/eq ≤ EW2 ≤ 1200 g/eq,900 g / eq ≤ EW2 ≤ 1200 g / eq, <수학식 3><Equation 3> EW1 < EW2.EW1 <EW2. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 연료극의 중량에 대한 제1 이온전도성 물질의 중량비 α1 및 상기 공기극의 중량에 대한 제2 이온전도성 물질의 중량비 함량 α2가 하기 수학식 4 내지 6을 만족하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체의 제조방법:Membrane electrode for fuel cell, characterized in that the weight ratio α 1 of the first ion conductive material to the weight of the anode and the weight ratio content α 2 of the second ion conductive material to the weight of the cathode satisfy the following Equations 4 to 6. Method of preparation of the conjugate: <수학식 4><Equation 4> 25 중량% ≤ α1 ≤ 35 중량%.25 wt% ≦ α 1 ≦ 35 wt%. <수학식 5><Equation 5> 20 중량% ≤ α2 ≤ 33 중량%20 wt% ≤ α 2 ≤ 33 wt% <수학식 6><Equation 6> α1 ≥ α2 . α 1 ≥ α 2. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1 전사필름 및 제2 전사 필름을 전사하는 단계는 열압착 방법 또는 롤투롤(roll-to-roll) 방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체의 제조방법.The transferring of the first transfer film and the second transfer film is a method of manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell, characterized in that made by a thermocompression method or a roll-to-roll method. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 전사된 제1 전사필름으로부터 제1 지지막을 제거하는 단계; 및Removing the first support film from the transferred first transfer film; And 전사된 제2 전사필름으로부터 제2 지지막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체의 제조방법.A method of manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell, further comprising the step of removing the second support film from the transferred second transfer film. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 막전극 접합체를 포함하는 연료전지.A fuel cell comprising the membrane electrode assembly according to any one of claims 1 to 5.
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