KR20120134460A - 촉매 슬러리, 이를 사용하여 제조된 전극 및 상기 전극을 구비하는 연료전지 - Google Patents
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Abstract
촉매 슬러리, 이를 사용하여 제조된 전극 및 상기 전극을 포함하는 연료전지 가 개시된다. 개시된 촉매 슬러리는 촉매 물질, 바인더, 및 상기 바인더를 용해시키는 제1 액체 및 상기 제1 액체 보다 점도가 높은 제2 액체를 함유하는 용매를 포함한다.
Description
촉매 슬러리, 이를 사용하여 제조된 전극 및 상기 전극을 포함하는 연료전지 가 개시된다. 보다 상세하게는, 점도가 상이한 2종 이상의 액체를 포함하는 촉매 슬러리, 이를 사용하여 제조된 전극 및 상기 전극을 구비하는 연료전지가 개시된다.
일반적으로 연료전지용 전극은 촉매 물질을 포함하여 제조된다. 이러한 연료전지용 전극은 촉매 물질을 바인더 및 용매와 혼합하여 촉매 슬러리를 형성하고, 상기 촉매 슬러리를 전극 지지체 상에 코팅함으로써 제조된다. 상기 촉매 물질은 촉매 금속 및 담체를 포함한다.
상기 촉매 슬러리는 산업 현장에서 대량으로 생산되어 보관된 후 통상 장기간에 걸쳐 전극의 제조에 사용되기 때문에, 장기간 보관시에도 상분리가 일어나지 않고 균일한 조성을 갖는 보관 안정성이 우수해야 한다. 그러나, 종래의 촉매 슬러리는 장기간 보관시 촉매 물질이 침전되어 조성이 불균일해지는 단점이 있다. 이와 같이 보관 시간에 따라 조성이 달라지는 촉매 슬러리를 사용하여 전극을 제조하게 되면, 일정한 성능을 갖는 전극을 장기간에 걸쳐 대량으로 제조하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 구현예는 점도가 상이한 2종 이상의 액체를 포함하는 연료전지용 촉매 슬러리를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 촉매 슬러리를 사용하여 제조된 연료전지용 전극을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 전극을 구비한 연료전지를 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
촉매 물질;
바인더; 및
상기 바인더를 용해시키는 제1 액체 및 상기 제1 액체 보다 점도가 높은 제2 액체를 함유하는 용매를 포함하는 연료전지용 촉매 슬러리를 제공한다.
상기 촉매 물질은 담체 및 이에 담지된 촉매 금속을 포함할 수 있다.
상기 담체는 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 활성 탄소, 카본나노튜브, 카본나노화이버, 카본나노와이어, 카본나노혼, 카본에어로젤, 카본크레로겔 및 카본나노링으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 촉매 금속은 백금(Pt), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 주석(Sn), 티탄(Ti), 크롬(Cr) 및 이들 중 2 이상의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머 및 플루오르 말단을 가진 페녹사이드계 다중가지성 폴리머(Fluorine terminated phenoxide based hyperbranched polymer; HPEF)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 액체의 점도는 0.1~10cP(centipoise)이고, 상기 제2 액체의 점도는 10~100cP일 수 있다.
상기 제1 액체에 대한 상기 제2 액체의 중량비는 20/80~1/99일 수 있다.
상기 제2 액체는 상기 제1 액체에 혼화되는 것일 수 있다.
상기 제2 액체는 상기 제1 액체에 혼화되지 않는 것일 수 있다.
상기 제2 액체는 상기 바인더를 용해시키는 것일 수 있다.
상기 제2 액체는 상기 바인더를 용해시키지 않는 것일 수 있다.
상기 제1 액체는 N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF) 및 트리플루오로아세트산(TFA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 액체는 디하이드로터피네올(DHT), 및 에틸렌글리콜(EG) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 연료전지용 촉매 슬러리는 발수성 재료를 추가로 포함할 수 있다.
상기 발수성 재료는 2,2-비스트리플루오로메틸-4,5-디플루오로-1,3-디옥솔 테트라플루오로에틸렌 코폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 불소화된 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF) 및 플루오로사프로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
전극 지지체; 및
상기 전극 지지체 상부에 배치된 촉매층을 포함하고,
상기 촉매층은 상기 촉매 슬러리를 사용하여 형성된 것인 연료전지용 전극을 제공한다.
상기 연료전지용 전극에서 50~100㎛의 직경을 갖는 공극의 부피는 5~6mL/g일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은,
캐소드;
애노드; 및
상기 캐소드와 애노드 사이에 개재된 전해질막을 포함하고,
상기 캐소드 및 애노드 중의 적어도 하나는 상기 전극인 연료전지를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 보관 안정성이 우수한 촉매 슬러리가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 의하면, 상기 촉매 슬러리를 사용함으로써 균일한 조성 및 일정한 성능을 갖는 전극을 대량으로 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 촉매 슬러리를 사용하여 제조된 전극을 채용함으로써 일정하고 우수한 셀 성능을 갖는 연료전지를 대량으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 얻은 촉매 슬러리에서 촉매 물질의 침전속도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 얻은 전극에서 공극 직경에 따른 비공극 부피(specfic pore volume)를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 얻은, 보관 시간이 서로 다른 촉매 슬러리를 사용하여 제조된 전극들의 단위면적당 백금량을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 얻은 전극에서 공극 직경에 따른 비공극 부피(specfic pore volume)를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 얻은, 보관 시간이 서로 다른 촉매 슬러리를 사용하여 제조된 전극들의 단위면적당 백금량을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 촉매 슬러리, 이를 사용하여 제조된 전극 및 상기 전극을 포함하는 연료전지를 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 촉매 슬러리는 촉매 물질, 바인더 및 상기 바인더를 용해시키는 제1 액체 및 상기 제1 액체 보다 점도가 높은 제2 액체를 함유하는 용매를 포함한다. 본 명세서에서, ´상기 제1 액체 및 상기 제2 액체를 포함하는 용매´에서 ´용매´란 구체적으로 바인더를 용해시키는 기능을 갖는 액체 조성물을 의미한다. 즉, 상기 ´용매´를 구성하는 2 종 이상의 액체 모두가 반드시 바인더 용해능을 가질 필요는 없으며, 촉매 슬러리에 포함된 바인더 전부를 용해시킬 수 있을 정도의 함량의 액체 성분(예를 들어, 제1 액체)이 상기 ´용매´내에 존재하면 된다.
상기 촉매 물질은 담체 및 이에 담지된 촉매 금속을 포함할 수 있다.
상기 담체는 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 활성 탄소, 카본나노튜브, 카본나노화이버, 카본나노와이어, 카본나노혼, 카본에어로젤, 카본크레로겔 및 카본나노링으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 촉매 금속은 백금(Pt), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 주석(Sn), 티탄(Ti), 크롬(Cr) 및 이들 중 2 이상의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 촉매 금속의 함량은 상기 담체 100중량부를 기준으로 하여 10~1,000중량부일 수 있다. 상기 촉매 금속의 함량이 상기 범위이내이면, 촉매 금속의 이용률이 높고 연료전지 셀의 성능이 높게 유지될 수 있다.
상기 촉매 물질은, 예를 들어, 탄소 분말에 담지된 백금과 코발트의 합금(PtCo/C)일 수 있다.
상기 바인더 수지는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머 및 플루오르 말단을 가진 페녹사이드계 다중가지성 폴리머(Fluorine terminated phenoxide based hyperbranched polymer; HPEF)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 바인더 수지의 함량은 상기 촉매 물질 100중량부를 기준으로 하여 1~20중량부일 수 있다. 상기 바인더 수지의 함량이 상기 범위이내이면, 촉매층의 형성이 용이하고 셀 성능이 높게 유지될 수 있다.
상기 제1 액체는 상기 촉매 슬러리내에서 상기 바인더를 용해 및 분산시키는 역할을 수행한다.
상기 제2 액체는 상기 촉매 슬러리내에서 촉매 물질이 침전되어 상분리가 일어나는 현상을 방지하거나 감소시켜 상기 촉매 슬러리의 보관 안정성을 개선하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 제2 액체는, 하기 수학식 1 및 수학식 2에서 보는 바와 같이, 상기 촉매 슬러리내에서 액상 물질(즉, 바인더 용액)의 점도를 증가시켜 촉매 물질의 침전속도를 감소시키고 침전시간을 증가시킨다.
[수학식 1]
v = [a2(DP-DL)g]/[18ηL]
[수학식 2]
t = [18HηL]/[a2(DP-DL)g]
상기 식들에서, v는 촉매 물질의 침전속도이고, a는 촉매 물질의 입자 직경이며, DP는 촉매 물질의 입자 밀도이고, DL은 액상 물질의 밀도이며, ηL은 액상 물질의 점도이고, g는 중력가속도이며, t는 침전시간이고, H는 침전 높이(settling height)이다.
상기 제1 액체의 점도는 0.1~10cP이고, 상기 제2 액체의 점도는 10~100cP일 수 있다. 본 명세서에서, ´점도´란 브룩필드 점도계로 20℃ 및 20rpm의 조건에서 측정된 값을 의미한다. 상기 제1 액체와 제2 액체의 점도가 각각 상기 범위이내이면, 바인더의 용해성 및 분산성이 높고 보관 안정성이 우수한 촉매 슬러리를 얻을 수 있다.
상기 제1 액체는 N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF) 및 트리플루오로아세트산(TFA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 액체는 상기 촉매 물질 100중량부를 기준으로 하여 100~1,000중량부일 수 있다. 상기 제1 액체의 함량이 상기 범위이내이면, 촉매층의 형성이 용이하다.
상기 제1 액체에 대한 상기 제2 액체의 중량비는 20/80~1/99일 수 있다. 상기 제1 액체에 대한 상기 제2 액체의 중량비가 상기 범위이내이면, 바인더의 용해성 및 분산성이 높고 보관 안정성이 우수한 촉매 슬러리를 얻을 수 있다.
상기 제2 액체는 상기 제1 액체에 혼화되는 것일 수 있다. 이러한 제2 액체는, 예를 들어, 디하이드로터피네올(Dihydroterpineil: DHT) 및/또는 에틸렌글리콜(EG)일 수 있다.
상기 제2 액체는 상기 제1 액체에 혼화되지 않는 것일 수 있다.
상기 제2 액체는 상기 바인더를 용해시키는 것일 수 있다.
상기 제2 액체는 상기 바인더를 용해시키지 않는 것일 수 있다. 이러한 제2 액체는, 예를 들어, 디하이드로터피네올일 수 있다.
상기 연료전지용 촉매 슬러리는 발수성 재료를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 발수성 재료는 연료전지에서 다량의 전해질이 촉매층으로 유입될 경우 발생할 수 있는 플러딩(flooding)을 방지할 수 있다. 여기서, ´플러딩´이란 다량의 전해질이 촉매층내로의 기체 확산을 방해하는 현상을 의미한다.
상기 발수성 재료는 2,2-비스트리플루오로메틸-4,5-디플루오로-1,3-디옥솔 테트라플루오로에틸렌 코폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 불소화된 에틸렌 프로필렌(Fluorinated ethylene propylene: FEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF) 및 플루오로사프(Fluorosarf)(상품명)(Fluoro Technology사)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발수성 재료는 상기 촉매 물질 100중량부를 기준으로 하여 1~20중량부일 수 있다. 상기 발수성 재료의 함량이 상기 범위이내이면, 플러딩이 발생하지 않고 연료전지 셀의 성능이 높게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 연료전지용 전극은 전극 지지체 및 상기 전극 지지체 상부에 배치된 촉매층을 포함하고, 상기 촉매층은 전술한 촉매 슬러리를 사용하여 형성된 것이다.
상기 전극 지지체로는 탄소 종이 또는 탄소 천 등이 사용될 수 있다.
상기 전극에서 50~100㎛의 직경을 갖는 공극의 부피는 5~6mL/g일 수 있다. 이와 같은 특정 크기(즉, 50~100㎛의 직경)의 공극의 부피가 큰 것은 전술한 촉매 슬러리로부터 유래된 특성인 것으로 보이며, 이에 대하여는 도 2를 참조하기 바란다.
상기 연료전지용 전극은 전술한 촉매 슬러리를 전극 지지체 상에 코팅 또는 인쇄한 후 건조하여 촉매층을 형성함으로써 제조될 수 있다.
상기 연료전지용 전극의 제조방법 중 건조 단계는 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 60~150℃에서 일반 건조하거나 -20~-60℃에서 동결건조함에 의해 수행될 수 있다.
상기 연료전지용 전극의 제조방법은 상기 건조 단계 후 전극을 인산 용액과 같은 산 용액으로 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 연료전지는 캐소드, 애노드, 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 개재된 전해질막을 포함하고, 상기 캐소드 및 애노드 중의 적어도 하나는 전술한 연료전지용 전극일 수 있다.
상기 연료전지는, 예를 들어, 인산형 연료전지(PAFC), 수소 이온 교환막 연료전지(PEMFC) 또는 직접 메탄올 연료전지(DMFC)일 수 있다. 이러한 연료전지의 구조 및 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예가 각종 문헌에 상세히 공지되어 있으므로 여기에서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예
<실시예 1~4 및 비교예 1>
제조예
1: 촉매
슬러리의
제조
PtCo/C(구입처: 다나까 귀금속 (日)), PVdF, NMP 및 DHT를 하기 표 1의 비율로 혼합하여 상온에서 30분 가량 교반하여 촉매 슬러리를 얻었다.
제조예
2: 전극의 제조
상기 제조예 1에서 제조된 촉매 슬러리를 탄소 종이 위에서 와이어 바를 사용하여 코팅한 다음, 그 결과물을 80℃에서 1시간, 120℃에서 30분 및 150℃에서 10분동안 건조하여 390㎛의 두께를 갖는 전극을 얻었다.
제조예
3: 연료전지 셀의 제조
상기 제조예 2에서 제조된 전극, 하기 애노드 및 전해질막을 사용하여 연료전지 셀을 구성하였다.
(1) 캐소드
상기 제조예 2에서 제조된 전극을 2.8cm x 2.8cm의 크기로 절단하여 캐소드로 사용하였다.
(2) 애노드
PtCo/C(구입처: 다나까 귀금속 (日)), PVdF, NMP 및 DHT를 표 1에 기재된 비율로 사용하는 대신에 PtRu/C(구입처: 다나까 귀금속 (日)) 1g, PVDF 0.02g 및 NMP 5.0g을 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 1 및 2와 동일한 방법으로 두께가 390㎛인 전극을 제조한 후 2.8cm x 2.8cm의 크기로 절단하여 캐소드로 사용하였다.
(3) 전해질막
전해질막으로서 50~80㎛의 두께를 갖는 폴리벤조옥사진 막을 사용하였다.
| PtCo/C(g) | PVdF(g) | NMP(g) | DHT(g) | |
| 실시예 1 | 1.0 | 0.02 | 4.95 | 0.05 |
| 실시예 2 | 1.0 | 0.02 | 4.75 | 0.25 |
| 실시예 3 | 1.0 | 0.02 | 4.5 | 0.5 |
| 실시예 4 | 1.0 | 0.02 | 4.0 | 1.0 |
| 비교예 1 | 1.0 | 0.02 | 5.0 | 0 |
평가예
<평가예 1: 촉매슬러리의 보관 안정성>
상기 실시예 1~4 및 비교예 1의 제조예 1에서 각각 제조된 촉매 슬러리를 바이얼에 하나씩 담아 4시간 보관한 후, 4 시간 경과후에 촉매 물질의 침전높이를 육안으로 관찰함으로써 촉매 물질의 침전속도를 측정하여 도 1에 그래프로 나타내었다.
도 1을 참조하면, 실시예 1~4에서 제조된 촉매 슬러리가 비교예 1에서 제조된 촉매 슬러리에 비해 촉매 물질의 침전속도가 작은 것으로 나타났다. 침전속도가 작을수록 보관 안정성이 우수한 것을 의미한다.
<평가예 2: 전극의 공극 특성>
상기 실시예 1~4 및 비교예 1의 제조예 2에서 각각 제조된 전극의 공극 크기 분포를 측정하여, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 상기 각 전극의 공극 크기 분포는 수은 공극 측정기(Hg porosimeter)(AutoPore IV 9500, Micromeritics)를 사용하여 측정하였다. 또한, 상기 각 전극의 총 비공극 부피(specific pore volume) 및 50~100㎛의 직경을 갖는 공극의 비공극 부피를 하기 표 2에 나타내었다.
| 총 비공극 부피(SVT) (mL/g) |
50~100㎛의 직경을 갖는 공극의 비공극 부피(SVL) (mL/g) |
|
| 실시예 1 | 20.834 | 5.415 |
| 실시예 2 | 23.059 | 5.933 |
| 실시예 3 | 21.389 | 5.351 |
| 실시예 4 | 20.701 | 5.259 |
| 비교예 1 | 19.369 | 4.829 |
도 2 및 상기 표 2를 참조하면, 상기 실시예 1~4에서 제조된 전극은 상기 비교예 1에서 제조된 전극에 비해 ´50~100㎛의 직경을 갖는 공극의 비공극 부피´가 매우 높은 것으로 나타났다.
<평가예 3: 전극의 단위면적당 백금량>
실시예 4 및 비교예 1에서 각각 제조된 촉매 슬러리를, 제조 직후, 1시간 경과후, 2시간 경과후 및 3시간 경과후에 각각 채취하여 실시예 1~4 및 비교예 1의 제조예 2와 동일한 방법으로 전극을 제조하였다. 이어서, 상기 각 제조된 전극의 단위면적당 백금량을 측정하여 도 3에 그래프로 나타내었다.
도 3을 참조하면, 실시예 4에서 제조된 촉매 슬러리를 사용하여 전극을 제조한 경우에는 비교예 1에서 제조된 촉매 슬러리를 사용하여 전극을 제조한 경우에 비해 촉매 슬러리의 보관 시간에 따른 전극의 단위면적당 백금량의 편차가 적은 것으로 나타났다. 즉, 도 3에서, 실시예 4의 촉매 슬러리를 사용하여 제조된 전극들의 단위면적당 백금량의 표준편차는 0.059이고, 비교예 1의 촉매 슬러리를 사용하여 제조된 전극들의 단위면적당 백금량의 표준편차는 0.063이었다. 이러한 결과로부터, 본 발명의 일 구현예에 따른 촉매 슬러리를 사용하여 전극을 제조할 경우에는 종래의 촉매 슬러리를 사용하여 전극을 제조할 경우에 비하여, 촉매 슬러리의 보관 시간에 관계없이, 비교적 일정한 단위면적당 촉매 금속량을 갖는 전극을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 촉매 슬러리를 대량으로 제조하여 보관하더라도, 상기 제조된 촉매 슬러리를 사용하여 장기간에 걸쳐 순차적으로 제조된 전극들은 모두 일정한 성능을 갖게 될 것임을 쉽게 예상할 수 있다.
이상에서는 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 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
Claims (12)
- 촉매 물질;
바인더; 및
상기 바인더를 용해시키는 제1 액체 및 상기 제1 액체 보다 점도가 높은 제2 액체를 함유하는 용매를 포함하는 연료전지용 촉매 슬러리. - 제1항에 있어서,
상기 촉매 물질은 담체 및 이에 담지된 촉매 금속을 포함하는 연료전지용 촉매 슬러리. - 제2항에 있어서,
상기 담체는 탄소 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 활성 탄소, 카본나노튜브, 카본나노화이버, 카본나노와이어, 카본나노혼, 카본에어로젤, 카본크레로겔 및 카본나노링으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 연료전지용 촉매 슬러리. - 제2항에 있어서,
상기 촉매 금속은 백금(Pt), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 주석(Sn), 티탄(Ti), 크롬(Cr) 및 이들 중 2 이상의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 연료전지용 촉매 슬러리. - 제1항에 있어서,
상기 바인더 수지는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머 및 플루오르 말단을 가진 페녹사이드계 다중가지성 폴리머(Fluorine terminated phenoxide based hyperbranched polymer; HPEF)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 연료전지용 촉매 슬러리. - 제1항에 있어서,
상기 제1 액체의 점도는 0.1~10cP이고, 상기 제2 액체의 점도는 10~100cP인 연료전지용 촉매 슬러리. - 제1항에 있어서,
상기 제1 액체에 대한 상기 제2 액체의 중량비는 20/80~1/99인 연료전지용 촉매 슬러리. - 제1항에 있어서,
상기 제1 액체는 N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF) 및 트리플루오로아세트산(TFA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 연료전지용 촉매 슬러리. - 제1항에 있어서,
상기 제2 액체는 디하이드로터피네올(DHT) 및 에틸렌글리콜(EG) 중 적어도 하나를 포함하는 연료전지용 촉매 슬러리. - 전극 지지체; 및
상기 전극 지지체 상부에 배치된 촉매층을 포함하고,
상기 촉매층은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 촉매 슬러리를 사용하여 형성된 것인 연료전지용 전극. - 제10항에 있어서,
상기 연료전지용 전극에서 50~100㎛의 직경을 갖는 공극의 부피가 5~6mL/g인 연료전지용 전극. - 캐소드;
애노드; 및
상기 캐소드와 애노드 사이에 개재된 전해질막을 포함하고,
상기 캐소드 및 애노드 중의 적어도 하나는 제10항에 따른 전극인 연료전지.
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| US10985381B2 (en) | 2016-03-30 | 2021-04-20 | Kolon Industries, Inc. | Nanostructured electrode for polymer electrolyte membrane fuel cell, and manufacturing method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120308912A1 (en) | 2012-12-06 |
| US8512905B2 (en) | 2013-08-20 |
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