KR20130040850A - 막 전극 접합체 및 연료 전지 - Google Patents

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히로후미 다까미
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가부시키가이샤 에네오스 셀테크
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Abstract

막 전극 접합체(50)는, 애노드(22)에 포함되는 애노드 가스 확산층(28)과, 캐소드(24)에 포함되는 캐소드 가스 확산층(32)을 갖고, 애노드 가스 확산층(28)은, 애노드 가스 확산 기재(27)와, 애노드 가스 확산 기재(27)의 제1 면에 배치된 애노드 미세 구멍층(29)을 갖고, 캐소드 가스 확산층(32)은, 캐소드 가스 확산 기재(31)와, 캐소드 가스 확산 기재(31)의 제1 면에 배치된 캐소드 미세 구멍층(33)을 갖고, 애노드 가스 확산 기재(27)의 제2 면에 있어서의 뒤배임률과, 캐소드 가스 확산 기재(31)의 제2 면에 있어서의 뒤배임률 중 적어도 한쪽이 0.2%보다도 크다.

Description

막 전극 접합체 및 연료 전지{MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY AND FUEL CELL}
본 발명은, 수소와 산소의 전기 화학 반응에 의해 발전하는 연료 전지에 관한 것이다.
최근, 에너지 변환 효율이 높고, 또한, 발전 반응에 의해 유해 물질을 발생하지 않는 연료 전지가 주목을 받고 있다. 이러한 연료 전지의 하나로서, 100℃ 이하의 저온에서 작동하는 고체 고분자형 연료 전지가 알려져 있다.
고체 고분자형 연료 전지는, 전해질막인 고체 고분자막을 연료극과 공기극 사이에 배치한 기본 구조를 갖고, 연료극에 수소를 포함하는 연료 가스, 공기극에 산소를 포함하는 산화제 가스를 공급하고, 이하의 전기 화학 반응에 의해 발전하는 장치이다.
[식 1]
Figure pct00001
[식 2]
Figure pct00002
애노드 및 캐소드는, 각각 촉매층과 가스 확산층(Gas Diffusion Layer:GDL)이 적층된 구조로 이루어진다. 각 전극의 촉매층이 고체 고분자막을 사이에 두고 대향 배치되고, 연료 전지를 구성한다. 촉매층은, 촉매를 담지한 탄소 입자가 이온 교환 수지에 의해 결착되어 이루어지는 층이다. 가스 확산층은 산화제 가스나 연료 가스의 통과 경로로 된다.
애노드에 있어서는, 공급된 연료 중에 포함되는 수소가 상기 식 1에 나타내지는 바와 같이 수소 이온과 전자로 분해된다. 이 중 수소 이온은 고체 고분자 전해질막의 내부를 공기극을 향해서 이동하고, 전자는 외부 회로를 통과해서 공기극으로 이동한다. 한편, 캐소드에 있어서는, 캐소드에 공급된 산화제 가스에 포함되는 산소가 연료극으로부터 이동해 온 수소 이온 및 전자와 반응하고, 상기 식 2에 나타내지는 바와 같이 물이 생성된다. 이와 같이, 외부 회로에서는 연료극으로부터 공기극을 향해서 전자가 이동하기 때문에, 전력이 취출된다.
예를 들어, 특허 문헌 1에는, 다공질 기재 내에 있어서의 발수재의 양이, 촉매층과 접하는 측으로부터 다른 쪽의 측을 향해서 연속적으로 변화하고 있는 연료 전지용의 가스 확산 전극이 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에는, 가스 확산층에 있어서, 기재의 제2 표출면 중 절반 이상을 지지체와 비접촉 상태로 하는 것이나, 지지체의 지지면을 발수성을 갖게 함으로써, 기재의 제1 표출면 측의 유동물이 기재의 두께 방향으로 과잉으로 함침하는 것을 억제하는 기술이 기재되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2003-109604호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-181718호 공보
연료 전지에서는, 가스 확산층에 있어서, 전기 화학 반응에 의해 발생한 물의 배출과 가스의 확산성을 양립시키는 것이 필요하다. 그러나, 종래의 연료 전지에서는, 가스 확산층에 있어서의 물의 배출 경로의 확보가 충분하지 않아, 가스 확산층에 있어서 물의 배출성과 가스 확산성이 양립할 수 없었다고 하는 문제가 있었다.
예를 들어 인용 문헌 1 및 2의 연료 전지에서는, 가스 확산층에 형성되고, 전기 화학 반응에 의해 발생한 생성물의 배출 경로인 카본 경로를 정량적으로 파악할 수 없었다.
본 발명은 이러한 과제를 감안해서 이루어진 것으로, 물의 배출성과 가스 확산성을 양립시켜, 전압 특성이 향상한 연료 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어떤 양태의 막 전극 접합체는, 전해질막과, 전해질막의 한쪽의 면에 설치된 애노드와, 전해질막의 다른 쪽의 면에 설치된 캐소드를 구비한다. 애노드는, 전해질막 측으로부터 순서대로 애노드 촉매층과 애노드 가스 확산층을 포함한다. 캐소드는, 전해질막 측으로부터 순서대로 캐소드 촉매층과 캐소드 가스 확산층을 포함한다. 애노드 가스 확산층은, 애노드 가스 확산 기재와, 애노드 가스 확산 기재의 제1 면으로부터 애노드 가스 확산 기재의 두께 방향으로 일부 침입하는 형태로 배치되고 도전성 분말을 함유하는 애노드 미세 구멍층을 갖는다. 캐소드 가스 확산층은, 캐소드 가스 확산 기재와, 캐소드 가스 확산 기재의 제1 면으로부터 애노드 가스 확산 기재의 두께 방향으로 일부 침입하는 형태로 배치되고 도전성 분말을 함유하는 캐소드 미세 구멍층을 갖는다. 애노드 가스 확산층에 있어서 애노드 가스 확산 기재의 제1 면과는 반대측의 제2 면까지 상기 애노드 미세 구멍층의 일부가 도달함으로써, 점재해서 형성된 애노드 미세 구멍층의 뒤배임(strike-through) 영역의 총 면적이, 애노드 가스 확산 기재의 제2 면의 면적에 대하여 차지하는 비율인 뒤배임률(strike-through ratio)과, 캐소드 가스 확산층에 있어서 캐소드 가스 확산 기재의 제1 면과는 반대측의 제2 면까지 상기 캐소드 미세 구멍층의 일부가 도달함으로써, 점재해서 형성된 캐소드 미세 구멍층의 뒤배임 영역의 총 면적이, 캐소드 가스 확산 기재의 제2 면의 면적에 대하여 차지하는 비율인 뒤배임률 중 적어도 한쪽이, 0.2%보다도 큰 것을 특징으로 한다.
이 양태에 따르면, 가스 확산층의 미세 구멍층이 가스 확산 기재의 다른 쪽의 면까지 일부 뒤배임을 하고 있기 때문에, 전기 화학 반응에 의해 생성한 물을, 미세 구멍층 중 뒤배임을 한 부분을 중심으로 해서, 세퍼레이터 측으로 배출할 수 있다. 미세 구멍층 중의 카본이 카본 경로를 형성함으로써, 생성물의 배출이 효율적으로 행해지는 것이라고 생각된다. 또한, 미세 구멍층의 뒤배임률이 소정의 비율인 것에 의해, 가스 확산층의 가스 확산성을 유지하면서, 생성물의 배출과 가스 확산성을 양립시키는 것이 가능해진다. 또한, 뒤배임 영역이 점재해서 형성됨으로써, 가스 확산층의 전체로부터 균일하게 생성물의 배출을 행할 수 있기 때문에, 생성물의 배출성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 연료 전지의 전압 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기 양태의 막 전극 접합체에 있어서, 뒤배임률이 0.3 내지 3.9%이어도 된다. 이 양태에 따르면, 가스 확산층의 배출성 및 연료 전지의 전압 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 양태의 막 전극 접합체에 있어서, 뒤배임률이 0.4 내지 3.1%이어도 된다. 이 양태에 따르면, 가스 확산층의 배출성 및 연료 전지의 전압 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양태는, 연료 전지이다. 당해 연료 전지는, 상술한 양태의 막 전극 접합체를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 양태에 따르면, 가스 확산층의 배출성 및 연료 전지의 전압 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 미세 구멍층이 소정의 비율로 뒤배임을 한 가스 확산층은, 생성물을 배출하는 관점으로부터, 적합하게는 캐소드에 사용할 수 있지만, 애노드에도 사용할 수 있다.
본 발명의 연료 전지에 따르면, 전압 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 연료 전지의 구조를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 상의 단면도이다.
도 3은 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임을 도시하는 도면이다.
도 4는 롤 코터 도포에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 조절하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5는 스퀴지 도포에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 조절하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률과 발생하는 전압의 관계를 도시하는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 붙이고, 적절하게 설명을 생략한다.
(실시 형태)
도 1은, 실시 형태 1에 따른 연료 전지(10)의 구조를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 2는, 도 1의 A-A선 상의 단면도이다. 연료 전지(10)는, 평판 형상의 막 전극 접합체(50)를 구비하고, 이 막 전극 접합체(50)의 양측에는 세퍼레이터(34) 및 세퍼레이터(36)가 설치되어 있다. 이 예에서는 하나의 막 전극 접합체(50)만을 나타내지만, 세퍼레이터(34)나 세퍼레이터(36)를 통해서 복수의 막 전극 접합체(50)를 적층해서 연료 전지 스택이 구성되어도 된다. 막 전극 접합체(50)는, 고체 고분자 전해질막(20), 애노드(22), 및 캐소드(24)를 갖는다.
애노드(22)는, 촉매층(26), 및 가스 확산층(28)로 이루어지는 적층체를 갖는다. 한편, 캐소드(24)는, 촉매층(30) 및 가스 확산층(32)으로 이루어지는 적층체를 갖는다. 애노드(22)의 촉매층(26)과 캐소드(24)의 촉매층(30)은, 고체 고분자 전해질막(20)을 사이에 두고 대향하도록 설치되어 있다.
애노드(22) 측에 설치되는 세퍼레이터(34)에는 가스 유로(38)가 설치되어 있다. 연료 공급용의 매니폴드(도시하지 않음)로부터 연료 가스가 가스 유로(38)에 분배되고, 가스 유로(38)를 통해서 막 전극 접합체(50)에 연료 가스가 공급된다. 마찬가지로, 캐소드(24) 측에 설치되는 세퍼레이터(36)에는 가스 유로(40)가 설치되어 있다.
산화제 공급용의 매니폴드(도시하지 않음)로부터 산화제 가스가 가스 유로(40)에 분배되고, 가스 유로(40)를 통해서 막 전극 접합체(50)에 산화제 가스가 공급된다. 구체적으로는, 연료 전지(10)의 운전시, 연료 가스, 예를 들어 수소 가스를 함유하는 개질 가스가 가스 유로(38) 내를 가스 확산층(28)의 표면을 따라 상방으로부터 하방으로 유통함으로써, 애노드(22)에 연료 가스가 공급된다.
한편, 연료 전지(10)의 운전시, 산화제 가스, 예를 들어, 공기가 가스 유로(40) 내를 가스 확산층(32)의 표면을 따라 상방으로부터 하방으로 유통함으로써, 캐소드(24)에 산화제 가스가 공급된다. 이에 의해, 막 전극 접합체(50) 내에서 반응이 발생한다. 가스 확산층(28)을 통해서 촉매층(26)에 수소 가스가 공급되면, 가스 중의 수소가 프로톤으로 되고, 이 프로톤이 고체 고분자 전해질막(20) 중을 캐소드(24) 측으로 이동한다. 이때 방출되는 전자는 외부 회로로 이동하고, 외부 회로로부터 캐소드(24)에 유입된다. 한편, 가스 확산층(32)을 통해서 촉매층(30)에 공기가 공급되면, 산소가 프로톤과 결합해서 물이 된다. 이 결과, 외부 회로에 있어서는 애노드(22)로부터 캐소드(24)를 향해서 전자가 흐르게 되어, 전력을 취출할 수 있다.
고체 고분자 전해질막(20)은, 습윤 상태에 있어서 양호한 이온 전도성을 나타내고, 애노드(22) 및 캐소드(24) 사이에서 프로톤을 이동시키는 이온 교환막으로서 기능한다. 고체 고분자 전해질막(20)은, 함불소 중합체나 비불소 중합체 등의 고체 고분자 재료에 의해 형성되고, 예를 들어, 술폰산형 퍼플루오로카본 중합체, 폴리술폰 수지, 포스폰산기 또는 카르본산기를 갖는 퍼플루오로카본 중합체 등을 사용할 수 있다. 술폰산형 퍼플루오로카본 중합체의 예로서, 나피온(듀퐁사제 등록 상표) 112 등을 들 수 있다. 또한, 비불소 중합체의 예로서, 술폰화된, 방향족 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰 등을 들 수 있다. 고체 고분자 전해질막(20)의 전형적인 막 두께는 50㎛이다.
애노드(22)를 구성하는 촉매층(26)은, 이온 전도체(이온 교환 수지)와, 금속 촉매를 담지한 탄소 입자 즉 촉매 담지 탄소 입자로 구성된다. 촉매층(26)의 전형적인 막 두께는 10㎛이다. 이온 전도체는, 합금 촉매를 담지한 탄소 입자와 고체 고분자 전해질막(20)을 접속하고, 양자간에 있어서 프로톤을 전달하는 역할을 갖는다. 이온 전도체는, 고체 고분자 전해질막(20)과 마찬가지의 고분자 재료로 형성되어도 된다.
촉매층(26)에 사용되는 금속 촉매는, 예를 들어, 귀금속과 루테늄으로 이루어지는 합금 촉매를 들 수 있다. 이 합금 촉매에 사용되는 귀금속으로서, 예를 들어, 백금, 팔라듐 등을 들 수 있다. 또한, 금속 촉매를 담지하는 탄소 입자로서, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 카본 나노 튜브, 카본 나노 오니온 등을 들 수 있다.
애노드(22)를 구성하는 가스 확산층(28)은, 가스 확산 기재(27) 및 가스 확산 기재에 도포된 미세 구멍층(29)(마이크로 포러스층:MPL)을 갖는다. 가스 확산 기재(27)는, 전자 전도성을 갖는 다공체로 구성되는 것이 바람직하고, 예를 들어 카본 페이퍼, 카본의 직포 또는 부직포 등을 사용할 수 있다.
가스 확산 기재(27)에 도포된 미세 구멍층(29)은, 도전성 분말과 발수제를 혼련해서 얻어지는 혼련물(페이스트)이다. 도전성 분말로서는, 예를 들어, 카본 블랙을 사용할 수 있다. 또한, 발수제로서는, 4불화 에틸렌 수지(PTFE), 테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP) 등의 불소계 수지를 사용할 수 있다. 또한, 발수제는 결착성을 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 결착성이란, 점도가 적은 것이나 흐트러지기 쉬운 것을 서로 연결시키고, 점도가 있는 것(상태)으로 할 수 있는 성질을 말한다. 발수제가 결착성을 가짐으로써, 도전성 분말과 발수제를 혼련함으로써, 페이스트를 얻을 수 있다.
미세 구멍층(29)은, 제1 면 S1(표면)으로부터 도포되어 있고, 제2 면 S2(이면)까지 소정량이 두께 방향으로 일부 침입하는 형태로 뒤배임을 함으로써, 뒤배임률(％)이 적당한 비율의 가스 확산층(28)이 형성되어 있다. 뒤배임이란, 가스 확산 기재의 고체 고분자 전해질막(20) 측의 제1 면(표면)에 미세 구멍층을 도포한 경우에, 미세 구멍층이 반대측의 면인 제2 면(이면)까지 도달하는 것을 말한다. 뒤배임률(％)이란, 제2 면까지 도달함으로써, 점재해서 형성된 미세 구멍층의 뒤배임 영역의 총 면적이, 가스 확산 기재의 제2 면의 면적에 대하여 차지하는 비율을 말한다. 뒤배임 영역은, 전기 화학 반응에 의해 발생한 생성물의 배출 경로인 카본 경로를 형성한다고 생각된다. 그로 인해, 가스 확산층(28)의 가스 확산성을 유지할 수 있을 정도로 뒤배임 영역을 형성함으로써, 가스 확산층(28)에 있어서의 생성물의 배출성을 향상시킬 수 있다. 또한, 뒤배임 영역이 점재해서 형성됨으로써, 가스 확산층(28)의 전체로부터 균일하게 생성물의 배출을 행할 수 있기 때문에, 생성물의 배출성을 더욱 향상시킬 수 있다. 뒤배임률의 조절 방법은 후술한다.
도 3은, 가스 확산층의 이면(제2 면 S2)에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임을 도시하는 도면이다. 여기서는, 가스 확산 기재(27)의 미세 구멍층(29)이 도포된 제1 면 S1과는 반대 측, 즉 도 2의 화살표 P 측으로부터 가스 확산층(28)의 제2 면 S2를 관찰한 일례를 나타낸다. 후술하는 캐소드(24)를 구성하는 가스 확산층(32)에 대해서, 화살표 Q측으로부터 제2 면 S4를 본 경우에, 미세 구멍층(33)에 의해 형성되는 뒤배임에 대해서도 마찬가지로 관찰된다.
도 3에 있어서, 반점 형상으로 점재하는 영역은, 미세 구멍층(29)의 뒤배임 영역이다. 뒤배임 영역은, 미세 구멍층(29) 중의 카본이 전기 화학 반응에 의해 생성한 물의 배출 경로를 형성한다고 생각된다. 따라서, 가스 확산층(28)에 뒤배임 영역이 형성됨으로써, 촉매층(26)에 있어서 생성한 물을 세퍼레이터(34) 측으로 효율적으로 배출할 수 있다. 또한, 뒤배임 영역에 의한 뒤배임률(％)이 적당한 범위인 것에 의해, 가스 확산층(28)의 가스 확산성을 유지하면서, 생성물의 배출성을 향상시킬 수 있게 된다. 가스 확산층의 이면(제2 면)에 있어서의 뒤배임률은, 0.2% 이상이면 되지만, 약 0.3 내지 약 3.9%인 것이 더욱 바람직하고, 약 0.4 내지 약 3.1%인 것이 가장 바람직하다. 이에 의해, 생성물의 배출성 및 연료 전지(10)의 전압 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2로 되돌아가서, 캐소드(24)를 구성하는 촉매층(30)은, 이온 전도체(이온 교환 수지)와, 촉매를 담지한 탄소 입자 즉 촉매 담지 탄소 입자로 구성된다. 이온 전도체는, 촉매를 담지한 탄소 입자와 고체 고분자 전해질막(20)을 접속하고, 양자간에 있어서 프로톤을 전달하는 역할을 갖는다. 이온 전도체는, 고체 고분자 전해질막(20)과 마찬가지의 고분자 재료로 형성되면 된다. 담지되는 촉매로서, 예를 들어 백금 또는 백금 합금을 사용할 수 있다. 백금 합금에 사용되는 금속으로서, 코발트, 니켈, 철, 망간, 이리듐 등을 들 수 있다. 또한 촉매를 담지하는 탄소 입자에는, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 카본 나노 튜브, 카본 나노 오니온 등이 있다.
캐소드(24)를 구성하는 가스 확산층(32)은, 가스 확산 기재(31) 및 가스 확산 기재(31)에 도포된 미세 구멍층(33)을 갖는다. 가스 확산 기재(31)는, 전자 전도성을 갖는 다공체로 구성되는 것이 바람직하고, 예를 들어 카본 페이퍼, 카본의 직포 또는 부직포 등을 사용할 수 있다. 또한, 생산성을 고려하여, 가스 확산층(32), 가스 확산층(28)의 기재로서 공통인 카본 페이퍼를 사용하는 것이 바람직하다.
가스 확산 기재(31)에 도포된 미세 구멍층(33)은, 도전성 분말과 발수제를 혼련해서 얻어지는 페이스트 형상의 혼련물이며, 상술한 가스 확산 기재(27)에 도포된 미세 구멍층(29)과 마찬가지이다. 또한, 상술한 가스 확산 기재(27)에 도포된 미세 구멍층(29)과 마찬가지로, 미세 구멍층(33)은, 가스 확산 기재(31)의 고체 고분자 전해질막(20) 측의 표면(제1 면 S3)으로부터 도포되어 있고, 다른 쪽의 면인 이면(제2 면 S4)까지 소정량이 뒤배임을 하고 있다. 가스 확산층의 이면(제2 면)에 있어서의 뒤배임률은, 상술한 가스 확산 기재(27)의 경우와 마찬가지로, 약 0.2% 이상이면 되지만, 약 0.3 내지 약 3.9%인 것이 더욱 바람직하고, 약 0.4 내지 약 3.1%인 것이 가장 바람직하다. 이에 의해, 생성물의 배출성 및 연료 전지(10)의 전압 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 연료 전지(10)에 따르면, 가스 확산층의 미세 구멍층이 가스 확산 기재의 다른 쪽의 면까지 뒤배임을 하고 있기 때문에, 전기 화학 반응에 의해 생성한 물을, 미세 구멍층 중 뒤배임을 한 부분을 중심으로 해서, 세퍼레이터 측으로 배출할 수 있다. 미세 구멍층 중의 카본이 카본 경로를 형성함으로써, 생성물의 배출이 효율적으로 행해지는 것이라고 생각된다. 또한, 미세 구멍층의 뒤배임률이 소정의 비율인 것에 의해, 가스 확산층의 가스 확산성을 유지하면서, 생성물의 배출과 가스 확산성을 양립시키는 것이 가능해진다. 또한, 뒤배임 영역이 점재해서 형성됨으로써, 가스 확산층(28)의 전체로부터 균일하게 생성물의 배출을 행할 수 있기 때문에, 생성물의 배출성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 연료 전지(10)의 전압 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 연료 전지(10)에서는, 애노드(22) 및 캐소드(24)의 양쪽의 가스 확산 기재에서 미세 구멍층이 뒤배임을 하고 있지만, 애노드(22) 또는 캐소드(24)의 한쪽의 가스 확산 기재에서만 미세 구멍층이 상술한 범위에 있어서 뒤배임을 하고 있어도 된다.
가스 확산층의 표면에 미세 구멍층을 형성하기 위해서는, 예를 들어 스크린 인쇄나 오프셋 인쇄 등의, 여러 가지의 인쇄 방법을 적절하게 사용할 수 있지만, 뒤배임률을 조절하기 위해서는, 예를 들어 이하의 조절 방법 1 또는 조절 방법 2를 이들의 인쇄 방법과 조합해서 사용할 수 있다.
(뒤배임률의 조절 방법 1)
도 4는, 롤 코터 도포에 의해 가스 확산층의 이면(제2 면)에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 조절하는 방법을 도시하는 도면이다. 이 조절 방법은, 예를 들어 오프셋 인쇄와 조합해서 사용할 수 있다. 여기서는, 애노드를 구성하는 가스 확산 기재(300)에 미세 구멍층을 형성시키기 위한 페이스트(310)를 도포함으로써 뒤배임률을 조절하는 방법을 나타내지만, 캐소드를 구성하는 가스 확산 기재에 미세 구멍층을 형성시키기 위한 페이스트를 도포하는 경우에 대해서도 마찬가지이다.
가스 확산 기재(300)는, 반송판(320) 상에 탑재되고, 반송판(320)에 접한 백 롤(340)이 화살표 M의 방향으로 회전함으로써, 우측(화살표 L의 방향)으로 반송된다. 백 롤(340)의 연직 방향 상측에는, 도포 롤(330)이 설치되어 있다. 도포 롤(330)의 표면에는, 미세 구멍층을 형성시키기 위한 페이스트(310)가 도포되어 있다. 도포 롤(330)의 표면에 도포된 여분의 페이스트(310)는, 닥터 바(350)에 의해 제거된다. 또한, 페이스트(310)가 도포된 상태의 도포 롤(330)의 하단부와, 반송판(320)의 상단부의 간격 d2(클리어런스)는, 가스 확산 기재(300)의 두께 d3보다도 작게 되어 있다. 그것에 의해, 가스 확산 기재(300)가 반송판(320)에 의해 화살표 L의 방향으로 진행하고, 화살표 N의 방향으로 회전하는 도포 롤(330)과 화살표 M의 방향으로 회전하는 백 롤(340) 사이를 통과할 때에, 도포 롤(330)에 도포된 페이스트(310)가 가스 확산 기재(300)에 전사된다. 이에 의해, 가스 확산 기재(300) 상에 미세 구멍층이 형성된 가스 확산층이 제작된다. 도포 롤(330) 및 백 롤(340)의 재질은, 우레탄인 것이 바람직하지만, 스테인리스강(SUS)을 사용할 수도 있다.
여기서, 가스 확산 기재(300)에 대한 페이스트(310)의 도포량이나, 페이스트(310)를 도포할 때에 가스 확산 기재(300)를 프레스하는 프레스력을 바꿈으로써, 가스 확산층의 제2 면(이면:반송판(320)에 접하고 있는 면)에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 조절할 수 있다.
페이스트(310)의 도포량은, 도포 롤(330)과 닥터 바(350)의 간격 d1을 변화 시킴으로써 조절 가능하다. 구체적으로는, 간격 d1을 크게 함으로써, 도포량을 많게 하고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 향상시킬 수 있다. 반대로, 간격 d1을 작게 함으로써, 도포량을 적게 하고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 낮게 할 수도 있다. 또한, 간격 d1을 크게 함으로써 도포 롤(330) 상의 페이스트(310)의 양을 많게 하면, 후술하는 간격 d2가 작아지기 때문에, 가스 확산 기재(300)에 대한 프레스력도 커진다. 미세 구멍층의 뒤배임률을 상술한 범위로 하기 위해서는, 가스 확산 기재(300)의 두께 d3이 약 150 내지 약 230㎛인 경우에, 간격 d1은, 약 80 내지 약 160㎛인 것이 바람직하다.
또한, 가스 확산 기재(300)에 대한 프레스력은, 페이스트(310)가 도포된 상태의 도포 롤(330)의 하단부와, 반송판(320)의 상단부의 간격 d2를 변화시킴으로써 조절 가능하다. 구체적으로는, 간격 d2를 작게 함으로써, 가스 확산 기재(300)에 대한 프레스력을 크게 하고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 크게 할 수 있다. 반대로, 간격 d2를 크게 함으로써, 가스 확산 기재(300)에 대한 프레스력을 작게 하고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 작게 할 수도 있다. 미세 구멍층의 뒤배임률을 상술한 범위로 하기 위해서는, 가스 확산 기재(300)의 두께 d3이 약 150 내지 약 230㎛인 경우에, 간격 d2는 약 90 내지 약 170㎛인 것이 바람직하다.
또한, 간격 d1 및 간격 d2 중 어느 한쪽만을 조절해도 되고, 양쪽을 조절해도 된다. 또한, 도포 롤(330)의 표면의 경도(탄성)를 바꿈으로써, 프레스력을 조절해도 된다.
(뒤배임률의 조절 방법 2)
도 5는, 스퀴지 도포에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 조절하는 방법을 도시하는 도면이다. 이 조절 방법은, 예를 들어 스크린 인쇄와 조합해서 사용할 수 있다. 여기서는, 애노드를 구성하는 가스 확산 기재(400)에 미세 구멍층을 형성시키기 위한 페이스트(410)를 도포함으로써, 뒤배임률을 조절하는 방법을 나타내지만, 캐소드를 구성하는 가스 확산 기재에 미세 구멍층을 형성시키기 위한 페이스트를 도포하는 경우에 대해서도 마찬가지이다.
가스 확산 기재(400)는, 반송판(420) 상에 탑재되고, 우측(화살표 K의 방향)으로 반송된다. 가스 확산 기재(400)에는, 스퀴지(430)의 하측을 통과하기 전에 페이스트(410)가 도포되어 있다. 반송판(420)의 상측에는, 스퀴지(430)가 설치되어 있다. 스퀴지(430)는, 스퀴지(430)의 하단부와, 반송판(420)의 상단부의 간격 d4(클리어런스)가 가스 확산 기재(400)의 두께 d5보다도 작게 되도록, 하측 방향으로 스퀴지압 X에 의해 압압되어 있다. 그것에 의해, 가스 확산 기재(400)가 반송판(420)에 의해 화살표 K의 방향으로 진행하고, 스퀴지(430)의 하단부와 반송판(420)의 간극을 통과할 때에, 스퀴지(430)에 의해 여분의 페이스트(410)가 제거된다. 이에 의해, 가스 확산 기재(400)의 제1 면(표면)에, 원하는 균일한 두께를 갖는 미세 구멍층이 형성된 가스 확산층이 제작된다. 스퀴지(430)의 재질은, 스테인리스강(SUS)인 것이 바람직하지만, 우레탄을 사용할 수도 있다.
여기서, 페이스트(410)를 도포할 때에 페이스트(410)를 가스 확산 기재(400)에 압입하는 압입력이나, 가스 확산 기재(400)로부터 페이스트(410)를 제거할 때의 제거량을 바꿈으로써, 가스 확산층의 제2 면(이면:반송판(420)에 접하고 있는 면)에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 조절할 수 있다.
페이스트(410)의 제거량은, 스퀴지(430)에 대하여 하향으로 작용하는 스퀴지압 X의 크기를 조절함으로써 조절 가능하다. 구체적으로는, 스퀴지압 X를 크게 함으로써, 가스 확산 기재(400)에 대한 압입력을 강하게 하고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 향상시킬 수 있다. 반대로, 스퀴지압 X를 작게 함으로써, 가스 확산 기재(400)에 대한 압입력을 약하게 하고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 낮게 할 수도 있다. 미세 구멍층의 뒤배임률을 상술한 범위로 하기 위해서는, 가스 확산 기재(400)의 두께 d5가 약 150 내지 약 230㎛인 경우에, 스퀴지압 X는 약 0.2 내지 약 0.4MPa인 것이 바람직하다. 또한, 스퀴지압 X는, 탄성력인 것이 바람직하다.
또한, 가스 확산 기재(400)에 대한 압입력은, 스퀴지(430)의 표면과, 반송판(420)의 표면이 이루는 각도θ(단 90°≤θ<180°)를 변화시킴으로써 조절 가능하다. 구체적으로는, 각도θ를 크게 하는(180°에 근접함) 것에 의해, 가스 확산 기재(400)에 대한 압입력을 크게 하고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 크게 할 수 있다. 반대로, 각도θ를 작게 하는(90°에 근접함) 것에 의해, 가스 확산 기재(400)에 대한 압입력을 작게 하고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 작게 할 수도 있다. 미세 구멍층의 뒤배임률을 상술한 범위로 하기 위해서는, 가스 확산 기재(400)의 두께 d5가 약 150 내지 약 230㎛인 경우에, 각도θ는 약 135°～약 165°인 것이 바람직하다.
또한, 스퀴지(430)의 하단부와, 반송판(420)의 상단부의 간격 d4를 변화시킴으로써, 페이스트(410)의 제거량을 조절해도 된다. 구체적으로는, 간격 d4를 크게 함으로써, 압입력을 저감하고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 낮게 해도 된다. 반대로, 간격 d4를 작게 함으로써, 압입력을 증가시키고, 그것에 의해 가스 확산층의 이면에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 높게 해도 된다.
또한, 가스 확산 기재(400)와 반송판(420) 사이, 또는 반송판(420)의 하측 등에 에어 흡인기를 설치하고, 가스 확산 기재(400)의 이면측으로부터 페이스트(410)에 대하여 흡인력을 작용시킴으로써, 뒤배임률을 조절해도 된다. 즉, 뒤배임률을 크게 하기 위해서, 에어 흡인기의 흡인력을 강하게 하거나, 뒤배임률을 작게 하기 위해서, 에어 흡인기의 흡인력을 약하게 하거나 함으로써, 뒤배임률을 조절해도 된다. 또한, 스퀴지압 X, 각도θ, 에어 흡인기, 및 간격 d4 중 어느 1개에 의해 조절을 해도 되고, 2개 이상에 의해 조절을 해도 된다.
(실시예)
가스 확산층의 이면(제2 면)에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률을 변화시킨 경우에, 발생하는 전압(전압 특성)이 그것에 수반하여 어떻게 변화되는지를 해석하였다. 연료 전지 중의 막 전극 접합체는, 이하의 제조 방법에 따라서 제작하였다.
(제조 방법)
<캐소드 가스 확산층의 제작>
캐소드 가스 확산층의 기재로 되는 카본 페이퍼(도레이사제:TGP-H-060)를 준비하고, 중량비로 카본 페이퍼:FEP(테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체)=95:5(캐소드용), 60:40(애노드용)으로 되도록, 당해 카본 페이퍼를 FEP 분산액에 침지한 후, 60℃에서 1시간 건조 후, 380℃에서 15분간의 열처리(FEP 발수 처리)를 행한다. 이에 의해, 카본 페이퍼가 거의 균일하게 발수 처리된다.
발칸 XC-72R(CABOT사제:Vulcan XC72R)과 용매로서 테르피네올(키시다화학사제)과 비이온성 계면 활성제의 트리톤(키시다화학사제)을, 중량비가 발칸 XC-72R:테르피네올:트리톤=20:150:3으로 되도록, 만능 혼합기(DALTON사제)로 상온에서 60분간, 균일하게 되도록 혼합하고, 카본 페이스트를 제작한다.
저분자 불소 수지(다이킨사제:루브론 LDW410)와 고분자 불소 수지(듀퐁사제:PTFE-31JR)를, 분산액 중에 포함되는 불소 수지의 중량비가 저분자 불소 수지:고분자 불소 수지=20:3으로 되도록 혼합하고, 캐소드용 혼합 불소 수지를 제작한다. 하이브리드 믹서용 용기에 상기 카본 페이스트를 투입하고, 카본 페이스트가 10 내지 12℃로 될 때까지 냉각한다. 냉각한 카본 페이스트에 상기 캐소드용 혼합 불소 수지를, 중량비가 카본 페이스트:캐소드용 혼합 불소 수지(분산액 중에 포함되는 불소 수지 성분)=31:1로 되도록 투입하고, 하이브리드 믹서(기엔스사제:EC500)의 혼합 모드에서 12 내지 18분간 혼합한다. 혼합 정지의 타이밍은 페이스트의 온도가 50 내지 55℃로 될 때까지로 하고, 혼합 시간을 적절하게 조정한다. 페이스트의 온도가 50 내지 55℃에 도달한 후, 하이브리드 믹서를 혼합 모드로부터 탈포 모드로 전환하고, 1 내지 3분간 탈포를 행한다. 탈포를 종료한 페이스트를 자연 냉각해서 캐소드용 가스 확산층 페이스트를 제작한다.
상온까지 냉각한 캐소드용 가스 확산층 페이스트를 FEP 발수 처리를 실시한 상기 카본 페이퍼의 표면에 카본 페이퍼면 내의 도포 상태가 균일하게 되도록 도포한다. 캐소드용 가스 확산층 페이스트의 도포에는, 도 4에서 도시한 롤 코터 도포를 사용하였다. 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 모두, 간격 d1=100㎛, 가스 확산 기재(300)의 두께 d3=200㎛이었다. 또한, 간격 d2는, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서는, 순서대로 130㎛, 100㎛, 150㎛, 180㎛이었다. 열풍 건조기(서멀사제)로 60℃에서 60분간 건조한다. 최후에, 360℃에서 2시간 열처리를 행하고, 캐소드 가스 확산층을 완성시킨다.
<캐소드 촉매 슬러리 제작>
캐소드 촉매로서, 백금 담지 카본(TEC36F52, 다나카 귀금속공업 주식회사)을 사용하고, 이온 전도체로서, SS700C 용액(20%, Ew=780, 함수율=36wt％(25도), 아사히화성 케미컬제 아이오노마 용액 Aciplex(등록 상표) SS700C, 이하 SS700이라고 약칭함)을 사용하였다. 백금 담지 카본 5g에 대하여, 10mL의 초 순수를 첨가하여 교반한 후에, 15mL 에탄올을 첨가하였다. 이 촉매 분산 용액에 대해서, 초음파 스터러를 사용해서 1시간 초음파 교반 분산을 행하였다. 소정의 SS700 용액을 등량의 초 순수로 희석을 행하고, 글래스 막대로 3분간 교반하였다. 이 후, 초음파 세정기를 사용해서 1시간초 음파 분산을 행하고, SS700 수용액을 얻었다. 그 후, SS700 수용액을 천천히 촉매 분산액 중에 적하하였다. 적하 중에는, 초음파 스터러를 사용해서 연속적으로 교반을 행하였다. SS700 수용액 적하 종료 후, 1-프로판올과 1-부탄올의 혼합 용액 10g(중량비1:1)의 적하를 행하고, 얻어진 용액을 촉매 슬러리로 하였다. 혼합 중에는, 모두 수온이 약 60℃로 되도록 조정하고, 에탄올을 증발, 제거하였다.
<캐소드의 제작>
상기한 방법으로 제작한 캐소드용 촉매 슬러리를 스크린 인쇄(150 메쉬)에 의해, 캐소드 가스 확산층에 도포하고, 80℃, 3시간의 건조 및 180℃, 45분의 열처리를 행하였다.
<애노드 가스 확산층의 제작>
애노드 가스 확산층의 기재로 되는 카본 페이퍼(도레이사제:TGP-H-060)를 준비하고, 애노드 가스 확산층과 마찬가지로, 발수 처리를 실시한다.
발칸 XC-72R(CABOT사제:Vulcan XC72R)과 용매로서 테르피네올(키시다화학사제)과 비이온성 계면 활성제의 트리톤(키시다화학사제)을, 중량비가 발칸 XC-72R:테르피네올:트리톤=20:150:3으로 되도록, 만능 혼합기(DALTON사제)로 상온에서 60분간, 균일하게 되도록 혼합하고, 카본 페이스트를 제작한다.
하이브리드 믹서용 용기에 상기 카본 페이스트와 상기 저분자 불소 수지를, 중량비가 카본 페이스트:저분자 불소 수지(이하, 애노드용 불소 수지라고 함)(분산액 중에 포함되는 불소 수지 성분)=26:3으로 되도록 투입하고, 하이브리드 믹서의 혼합 모드에서 15분간 혼합한다. 혼합한 후, 하이브리드 믹서를 혼합 모드로부터 탈포 모드로 전환하고, 4분간 탈포를 행한다. 탈포를 종료한 페이스트의 상부에 상징액이 저류된 경우에는 이 상징액을 폐기하고, 페이스트를 자연 냉각해서 애노드용 가스 확산층 페이스트를 완성시킨다.
상온까지 냉각한 애노드용 가스 확산층 페이스트를 FEP 발수 처리를 실시한 상기 카본 페이퍼의 표면에 카본 페이퍼면 내의 도포 상태가 균일하게 되도록 도포하고, 열풍 건조기(서멀사제)로 60℃에서 60분간 건조한다. 최후에, 360℃에서 2시간 열처리를 행하고, 애노드 가스 확산층을 완성시킨다.
<애노드용 촉매 슬러리의 제작>
애노드용 촉매 슬러리의 제작 방법은, 촉매로서 백금 루테늄(PtRu) 담지 카본(TEC61E54, 다나카귀금속공업 주식회사)을 사용하는 점을 제외하고, 캐소드용 촉매 슬러리의 제작 방법과 마찬가지이다.
<애노드의 제작>
상기한 방법으로 제작한 캐소드용 촉매 슬러리를 스크린 인쇄(150 메쉬)에 의해, 애노드 가스 확산층에 도포하고, 80℃에서 3시간의 건조 및 180℃에서 45분의 열처리를 행하였다.
<막 전극 접합체의 제작>
상기한 방법으로 제작한 애노드와 캐소드 사이에 50㎛ 막 두께의 고체 고분자 전해질막을 협지한 상태로 핫프레스를 행한다. 고체 고분자 전해질막으로서 Aciplex(등록 상표)(SF7202, 아사히화성 매터리얼즈제)를 사용하였다. 170℃, 200초의 접합 조건에서 애노드, 고체 고분자 전해질막, 및 캐소드를 핫프레스함으로써 실시예 1의 막 전극 접합체를 제작하였다.
실시예 2, 3 및 비교예 1의 막 전극 접합체는, 실시예 1의 막 전극 접합체와 마찬가지이다.
(뒤배임률의 측정)
제작된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 막 전극 접합체의 가스 확산층의 제2 면(이면)에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률(％)을 측정하였다. 뒤배임률의 측정에는, 200만 화소의 CCD 카메라 및 화상 처리 장치인 CV-3500(Keyence)을 사용하였다. 우선, 미세 구멍층을 도포한 가스 확산 기재를, 도포면과는 반대측의 제2 면(이면)에 있어서, 수직 방향으로부터 CCD 카메라로 촬영하였다. 다음에, 얻어진 화상을 CV-3500으로 흑백 2값화하고, 뒤배임의 절대값을 산출한 후, 단위 면적(196000픽셀)당의 흑부(黑部)(뒤배임을 한 부분)의 비율을 뒤배임률(％)로서 산출하였다.
또한, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 막 전극 접합체를 사용해서 셀 전압을 측정하였다. 측정 조건은, 이하와 같다.
애노드 가스:개질 수소 가스(CO 농도 10ppm)
캐소드 가스:공기 셀
온도:70℃
캐소드 가스 가습 온도:70℃
애노드 가스 가습 온도:70℃
표 1에, 상기한 방법 및 조건에 의해 제작된, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 막 전극 접합체의 가스 확산층의 제2 면(이면)에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임 값(픽셀), 뒤배임률(％), 및 전압(mV)을 나타낸다. 실시예 1 내지 3에서는, 모두 캐소드의 뒤배임률을 산출하였다. 뒤배임의 절대값은, 단위 면적(196000픽셀)당의 흑부(뒤배임을 한 부분)의 픽셀수를 나타낸다.
뒤배임값(픽셀) 뒤배임률(％) 전압(mV)
실시예 1 3081 1.57 770
실시예 2 5959 3.04 751
실시예 3 1419 0.72 774
비교예 1 350 0.18 700
뒤배임률이 종래의 가스 확산층과 동일한 정도의 비교예 1(0.18%)에서는, 발생하는 전압이 약 700mV이었다. 한편, 뒤배임률이 0.3% 이상인 실시예 1 내지 3에서는, 모두 750mV 이상으로, 전압이 매우 높은 값을 나타내었다.
도 6은, 가스 확산층의 제2 면(이면)에 있어서의 미세 구멍층의 뒤배임률과 발생하는 전압의 관계를 도시하는 그래프로서, 표 1의 뒤배임률(％)과 전압(mV)의 관계를 나타낸 것이다.
도 6의 곡선 Y로부터, 뒤배임률이 약 0.2%보다도 큰 가스 확산층을 사용하면, 종래의 연료 전지보다도 높은 전압을 발생시킬 수 있다는 것이 명확해졌다. 또한, 740mV 이상이라고 하는 매우 높은 전압을 발생시키기 위해서는, 약 0.3 내지 약 3.9%의 범위의 가스 확산층을 사용하면 되는 것이 명확해졌다. 또한, 750mV 이상이라고 하는 더욱 높은 전압을 발생시키기 위해서는, 뒤배임률이 약 0.4 내지 약 3.1%의 범위의 가스 확산층을 사용하면 되는 것도 명확해졌다.
본 발명은, 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 당업자의 지식에 기초하여 각종 설계 변경 등의 변형을 가하는 것도 가능하며, 그러한 변형이 가해진 실시 형태도 본 발명의 범위에 포함될 수 있는 것이다.
본 발명은, 수소와 산소의 전기 화학 반응에 의해 발전하는 연료 전지에 이용할 수 있다.
10 : 연료 전지
20 : 고체 고분자 전해질막
22 : 애노드
24 : 캐소드
26, 30 : 촉매층,
27, 31 : 가스 확산 기재
28, 32 : 가스 확산층
29, 33 : 미세 구멍층
50 : 막 전극 접합체

Claims (4)

  1. 전해질막과,
    상기 전해질막의 한쪽의 면에 설치된 애노드와,
    상기 전해질막의 다른 쪽의 면에 설치된 캐소드를 구비하고,
    상기 애노드는, 전해질막 측으로부터 순서대로 애노드 촉매층과 애노드 가스 확산층을 포함하고,
    상기 캐소드는, 전해질막 측으로부터 순서대로 캐소드 촉매층과 캐소드 가스 확산층을 포함하고,
    상기 애노드 가스 확산층은, 애노드 가스 확산 기재와, 애노드 가스 확산 기재의 제1 면으로부터 애노드 가스 확산 기재의 두께 방향으로 일부 침입하는 형태로 배치되고 도전성 분말을 함유하는 애노드 미세 구멍층을 갖고,
    상기 캐소드 가스 확산층은, 캐소드 가스 확산 기재와, 캐소드 가스 확산 기재의 제1 면으로부터 애노드 가스 확산 기재의 두께 방향으로 일부 침입하는 형태로 배치되고 도전성 분말을 함유하는 캐소드 미세 구멍층을 갖고,
    상기 애노드 가스 확산층에 있어서 상기 애노드 가스 확산 기재의 제1 면과는 반대측의 제2 면까지 상기 애노드 미세 구멍층의 일부가 도달함으로써, 점재해서 형성된 상기 애노드 미세 구멍층의 뒤배임 영역의 총 면적이, 상기 애노드 가스 확산 기재의 제2 면의 면적에 대하여 차지하는 비율인 뒤배임률과,
    상기 캐소드 가스 확산층에 있어서 상기 캐소드 가스 확산 기재의 제1 면과는 반대측의 제2 면까지 상기 캐소드 미세 구멍층의 일부가 도달함으로써, 점재해서 형성된 상기 캐소드 미세 구멍층의 뒤배임 영역의 총 면적이, 상기 캐소드 가스 확산 기재의 제2 면의 면적에 대하여 차지하는 비율인 뒤배임률 중 적어도 한쪽이 0.2%보다도 큰 것을 특징으로 하는, 막 전극 접합체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 뒤배임률이 0.3 내지 3.9%인 것을 특징으로 하는, 막 전극 접합체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 뒤배임률이 0.4 내지 3.1%인 것을 특징으로 하는, 막 전극 접합체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 막 전극 접합체를 구비하는 것을 특징으로 하는, 연료 전지.
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