KR20140065283A - 연료전지용 전극, 그 제조방법, 이를 포함하는 연료전지용 막전극 접합체 및 이를 포함하는 연료전지 - Google Patents

연료전지용 전극, 그 제조방법, 이를 포함하는 연료전지용 막전극 접합체 및 이를 포함하는 연료전지 Download PDF

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Abstract

촉매; 및 기공의 평균직경이 5 내지 1000nm인 전도체 저장 재료를 포함하는 촉매층을 구비하는 연료전지용 전극, 그 제조방법, 상기 전극을 포함하는 연료전지용 막전극 접합체 및 이를 구비한 연료전지를 제공한다.

Description

연료전지용 전극, 그 제조방법, 이를 포함하는 연료전지용 막전극 접합체 및 이를 포함하는 연료전지 {Electrode for fuel cell, method for preparing the same, membrane electrode assembly for fuel cell the electrode and fuel cell including the membrane electrode assembly}
연료전지용 전극, 그 제조방법, 상기 연료전지용 전극을 포함하는 연료전지용 막전극 접합체 및 상기 연료전지용 막전극 접합체를 포함한눈 연료전지가 제시된다.
대체에너지 중 하나로 관심의 대상이 되고 있는 연료전지는 사용되는 전해질 및 사용되는 연료의 종류에 따라 고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC), 인산 연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체 산화물 연료전지(SOFC) 등으로 구분될 수 있다.
상기 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC) 가운데 100℃ 이상의 고온(예컨대, 150~180℃) 및 무가습 조건에서 작동하는 PEMFC는, 가습장치를 사용하지 않고, 물이 증기로 존재하여 저온에서 작동하는 PEMFC에 비하여 물의 배출이 용이하게 이루어지기 때문에 물관리 등의 제어가 간단하고 시스템의 신뢰성이 높은 것으로 알려져 있다.
현재, 고온 무가습 PEMFC의 막전극 접합체(Membrane Electrode Assembly: MEA)로서 산도핑계 MEA가 상용화되어 있고, 비산도핑(non-acid doping)계 MEA는 아직 상용화되지 않고 연구가 진행되고 있는 수준이다.
산도핑계 중 인산도핑계 MEA를 사용하는 고분자 전해질막 연료전지의 경우, 전해질막으로부터 전극으로 들어온 인산이 전극 내에서 중요한 수소이온 전도체로 작용하므로, 촉매층 내에는 연료 이동을 최대한 확보하면서 인산이 분포될 필요가 있다.
그런데 연료전지 작동 중 연료전지 스택내 압축(compression)과 인산의 유동성으로 운전 중 전극 밖으로 유출된다. 인산 유출로　촉매층 내 인산이 부족해 지면 촉매/인산 면적이 줄면서 반응면적이 감소되어 MEA의 성능이 저하될 수 있다.
한 측면은 촉매층 내 인산량 유지가 가능한 연료전지용 전극을 제공하는 것이다.
다른 측면은 상기 연료전지용 전극의 제조방법을 제공하는 것이다.
또 다른 측면은 상기 연료전지용 전극을 포함하는 연료전지용 막전극 접합체를 제공하는 것이다.
또 다른 측면은 상술한 막전극 접합체를 포함하는 연료전지를 제공하는 것이다.
한 측면에 따라 촉매; 및 기공의 평균직경이 5 내지 1000nm인 전도체 저장 재료를 포함하는 촉매층을 구비하는 연료전지용 전극이 제공된다.
상기 전도체 저장 재료의 전도도가 0.1 S/cm 이상이고, 상기 전도체 저장 재료의 함량은 촉매 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 50 중량부이다.
상기 전도체 저장 재료는 구형 또는 튜브 형상을 갖는다.
일구현예에 의하면, 상기 전도체 저장 재료는 직경이 30 내지 100nm인 튜브 형상을 갖는 탄소섬유일 수 있다.
상기 전도체 저장 재료는 탄소섬유 및 규칙 중형 다공성 탄소중에서 선택된 하나 이상이며, 상기 전도체 저장 재료의 기공의 평균 직경은 10 내지 200nm이다.
상기 전극은 전도체 또는 바인더를 더 포함할 수 있다.
상기 전도체는 인산, 폴리인산, 포스폰산(H3PO3), 오르토인산(H3PO4), 파이로인산(H4P207), 트리인산(H5P3O10), 메타인산, 그 유도체 중에서 선택된 하나 이상의 인산계 물질이며, 상기 전도체의 함량은 촉매 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 1000 중량부이다.
상기 촉매층의 두께가 10 내지 100㎛이다.
다른 측면에 따라 기체 확산층 상부에 촉매; 및 평균직경이 5 내지 1000nm인 전도체 저장 재료를 포함하는 촉매층 형성용 조성물을 도포 및 열처리하여 촉매층을 형성하는 단계를 포함하여 연료전지용 전극을 제조하는 연료전지용 전극의 제조방법이 제공된다.
또 다른 측면에 따라 상술한 연료전지용 전극을 포함하는 연료전지용 막전극 접합체가 제공된다.
또 다른 측면에 따라 상술한 막전극 접합체를 포함하는 연료전지가 제공된다.
일 구현예에 따른 연료전지용 전극은 운전시 유출되는 전도체를 촉매층에 보충할 수 있어 연료전지 내구성을 향상시킨다.
도 1은 일 실시예에 따른 연료전지용 전극을 구비한 막전극 접합체를 모식적으로 도시한 것이고,
도 2는 일 구현예에 따른 연료전지의 구조를 나타낸 분해 사시도이고,
도 3은 도 2의 연료 전지를 구성하는 막전극 접합체(MEA)의 단면 모식도이고,
도 4는 일구현예에서 사용된 탄소섬유의 전자주사현미경 사진이고,
도 5는 일구현예에서 사용된 탄소섬유의 투과전자현미경 사진이고,
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 캐소드 촉매층의 전자주사현미경 사진이고,
도 7은 실시예 1에 따라 제조된 캐소드 촉매층의 투과전자현미경 사진이고,
도 8은 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 막전극 접합체의 프레스후 인산량 변화를 나타낸 그래프이고,
도 9는 실시예 1 및 실시예 3에 따라 제조된 막전극 접합체의 전류밀도에 따른 셀 전압 변화를 나타낸 그래프이고,
도 10은 실시예 2-3 및 비교예 1에 따라 제조된 막전극 접합체의 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
상기 연료전지용 전극은 촉매와 기공의 평균직경이 5 내지 1000nm인 전도체 저장 재료를 포함하는 촉매층을 포함한다.
상기 전도체 저장 재료의 기공의 평균직경은 예를 들어 10 내지 200nm, 구체적으로 10 내지 100nm이다. 기공의 평균직경이 상기 범위일 때 전도체 저장 재료의 전도체 보유 능력이 우수하고 상술한 촉매층을 포함하는 전극을 구비한 연료전지 운전시 유출되는 전도체를 효율적으로 보충해줄 수 있다. 보다 구체적으로 연료전지를 장시간 운전시에는 전도체 저장 재료에서 인산을 촉매층에 보충하여 막 전극 접합체의 성능 유지에 도움이 된다.
상기 전도체 저장 재료는 전도체를 저장할 수 있는 기공을 갖는 형상이라면 모두 다 가능하다. 예를 들어 튜브형 또는 구형 형상을 가질 수 있다.
상기 튜브형 형상을 갖는 전도체 저장 재료로는 탄소 섬유를 들 수 있고 상기 구형 형상을 갖는 전도체 저장 재료로는 다공성 탄소, 예를 들어 규칙 중형 다공성 탄소(OMC: Ordered Mesoporous Carbon)를 들 수 있다.
일구현예에 따르면 상기 전도체 저장 재료는 직경이 30 내지 5000nm인 튜브 형상을 갖는다. 이러한 직경 범위를 갖는 튜브 형상의 전도체 저장 재료를 이용하면 촉매층의 전도도가 우수하면서 기체 확산층에 대한 촉매층의 결착력이 양호하게 유지되는이점이 있다.
상기 전도체 저장 재료는 촉매층에 포함되어 있어 인산과 같은 프로톤 전도체가 촉매 입자 사이에 직접 공급되어 인산 공급 수단이 연료전지의 다른 위치에 제공된 경우에 비하여 전극 반응을 더 활성화시킬 수 있다.
상기 전도체 저장 재료의 기공 평균직경은 예를 들어 촉매의 입자 사이의 공극 평균 직경에 비하여 큰 경향을 나타낸다. 이와 같은 기공 평균 직경을 갖는 전도체 저장 재료를 이용하면 모세관 현상에 의하여 전도체 저장 재료에 저장된 전도체가 촉매 일차 입자 사이의 공극에 흘러 들어간다.
상기 촉매의 입자 사이의 공극의 평균 직경은 촉매 이차 입자 사이의 공극을 질소 또는 아르곤을 이용한 가스흡착법에 의하여 측정한 것이다.
본 발명의 일구현예에 의하면, 상기 촉매 일차 입자 사이의 공극의 평균 직경은 10 내지 30nm이며, 상기 전도체 저장 재료의 기공 평균직경은 10 내지 200nm로서 상기 촉매 일차 입자 사이의 공극의 평균 직경에 비하여 크다.
상기 전도체 저장 재료는 인산과 같은 전도체를 저장할 수 있는 기공 또는 홀을 가진 물질로서 내부식성이 강한 전도체이다. 이러한 물질로는 탄소섬유(carbon fiber) 및 규칙 중형 다공성 탄소(OMC: Ordered Mesoporous Carbon) 중에서 선택된 하나 이상을 들 수 있다.
상기 전도체 저장 재료는 예를 들어 직경이 300 내지 5000nm이고, 길이가 500 내지 15000 nm, 예를 들어 9000 내지 10000nm이고, 기공의 평균직경이 10 내지 100nm이고 어스펙트(직경/길이)는 0.03 내지 0.6인 탄소섬유이다. 탄소섬유가 상술한 직경, 길이, 기공의 평균직경 및 어스펙트비 범위를 갖게 될 때 탄소섬유가 인산과 같은 전도체 보유능력 및 촉매층에 전도체를 제공하는 능력이 우수하다,
상기 전도체 저장 재료의 전도도는 0.1 S/cm 이상, 예를 들어 0.1 내지 100 S/cm으로 전도성을 가져 이를 촉매층에 부가하여도 전극의 이온 전도도가 우수하다.
상기 전도체 저장 재료의 함량은 촉매 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 50 중량부, 예를 들어 6 내지 15 중량부이다. 전도체 저장 재료의 함량이 상기 범위일 때 이를 이용한 전극을 구비한 연료전지의 셀 성능 및 내구성이 우수하다.
상기 전도체는 예를 들어 인산계 물질을 포함할 수 있다.
상기 인산계 물질로는 인산, 폴리인산, 포스폰산(H3PO3), 오르토인산(H3PO4), 파이로인산(H4P207), 트리인산(H5P3O10), 메타인산, 그 유도체 등을 사용할 수 있고, 예를 들어 인산을 사용한다.
상기 인산계 물질의 농도는, 80 내지 100 중량%이며, 예를 들어 약 85 중량%이다.
상기 촉매층의 두께가 10 내지 100㎛이다. 촉매층의 두께가 상기 범위일 때 전극에서 촉매 반응이 원활하게 이루어져 전지의 셀 성능이 우수하다.
도 1은 일구현예에 따른 연료전지용 전극을 모식적으로 도시한 것이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 전해질막 (1)의 양면에는 캐소드 촉매층 (2) 및 애노드 촉매층 (3)이 형성되어 있고 상기 캐소드 촉매층 (2) 및 애노드 촉매층 (3)는 촉매 (5), 상기 촉매가 담지된 담체(6)과 전도체 저장 재료(7)을 함유하고 있다. 그리고 상기 전도체 저장 재료(7)는 전도체, 예를 들어 인산(4)을 함유하고 있고 연료전지 운전 또는 온-오프시 전도체 저장 재료(7)에서 인산이 흘러나와 캐소드 및 애노드 촉매층내 인산을 보충한다. 이와 같이 인산이 보충되면 촉매층내 적절한 인산량이 유지되면서 인산과 촉매의 반응면적이 충분하게 확보되어 촉매 반응이 원활하게 진행될 수 있다.
전도체 저장 재료(7)가 연료전지 온-오프시 전도체 저장 재료(7)로부터 인산이 흘러나오는 것은 연료전지 운전을 멈추게 되면 인산은 물에 대한 친화력이 우수하여 물을 머금게 되며 이로 인하여 인산의 이동이 원활하게 이루어져 전극 촉매층내 인산량을 적절하게 유지할 수 있게 된다. 그리고 상기 전도체 저장 재료(7)의 기공 직경이 촉매의 일차 입자 사이의 공극의 평균 직경에 비하여 큰 범위라서 전도체 저장 재료(7)에 존재하는 인산이 모세관 현상 등으로 인하여 촉매로 인산이 분포될 수 있도록 유도된다. 따라서
막전극 접합체(MEA) 운전 또는 온-오프시 인산이 전극 촉매층의 촉매의 기공 사이로 빠르게 자리잡아 프로톤(proton) 이동 경로를 제공할 수 있으며, 기체 연료 이동 통로를 확보할 수 있도록 한다. 이와 같이 인산이 전극 촉매층에 적절하게 보충되므로 촉매층내 촉매와 인산의 접촉면적이 충분하게 확보되어 연료전지 셀 성능을 향상시킬 수 있고. 연료전지 내구성이 증가된다.
상기 연료전지용 전극의 제조방법을 살펴보기로 한다.
기체 확산층 상부에 촉매; 및 기공의 평균직경이 5내지 1000nm인 전도체 저장 재료를 포함하는 촉매층 형성용 조성물을 도포 및 열처리하여 촉매층을 형성한다.
상기 촉매층 형성용 조성물에는 바인더를 부가할 수 있다.
상기 바인더는 불소계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리설폰계 고분자, 폴리에테르설폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자, 또는 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 바인더는 예를 들어 폴리(비닐리덴플루오라이드), 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로에틸렌 공중합체를 포함한다.
상기 바인더의 함량은 촉매 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부이다. 만약 바인더의 함량이 상기 범위일 때 촉매층의 기체확산층에 대한 결착력이 우수하다.
상기 촉매층 형성용 조성물에는 전도체를 부가할 수 있다.
상기 전도체는 상술한 바와 같이 인산계 물질을 사용할 수 있다. 상기 전도체의 함량은 촉매 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 1000 중량부이다.
상기 촉매로는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 백금(Pt)-팔라듐(Pd) 합금, 백금(Pt)-루테늄(Ru) 합금, 백금(Pt)-이리듐(Ir) 합금, 백금(Pt)-오스뮴 합금, 백금(Pt)-M 합금 (M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Sn, Mo, W, 및 Rh으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 촉매이거나
상기 촉매가 탄소계 담체에 담지된 담지촉매를 사용한다.
상기 촉매층 형성용 조성물을 기체 확산층에 표면에 코팅하는 방법으로는 특별하게 제한되지는 않으나, 닥터 블래이드를 이용한 코팅, 바 코팅(Bar coating), 스크린 프린팅 등의 방법을 이용할 수 있다.
상기 촉매층 형성용 조성물을 코팅 후 열처리하는 과정을 거치는데 20 내지 150 °C의 온도 범위에서 실시한다. 열처리 시간은 열처리 온도에 따라 달라지면, 10분 내지 60분 범위내에서 실시한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상술한 촉매층 형성용 조성물에 전도체를 부가하는 경우에는, 상기 과정에 따라 얻은 전극은 전도체에 함침하는 과정을 거칠 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면 상기 전극은 양극이다.
상술한 과정에 따라 얻은 연료전지용 전극은 전해질막과 결합되어 막전극 접합체를 형성한다.
상기 전해질막은 연료전지에서 통상적으로 사용되는 전해질막이라면 모두 사용 가능하다. 예를 들어, 폴리벤즈이미다졸 전해질막, 폴리벤조옥사진-폴리벤즈이미다졸 공중합체 전해질막, PTFE 다공질막 등을 사용할 수 있다.
상기 전해질막에는 전도체를 더 함침할 수 있다. 전도체의 종류는 전극에서 설명한 것과 동일하다.
상기 과정에 따른 막전극 접합체는, 캐소드; 상기 캐소드에 대향하여 배치되는 애노드; 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 배치되는 전해질막을 포함하고, 상기 캐소드와 애노드 중 적어도 하나가 상술한 연료전지용 전극을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 막전극 접합체를 포함한 연료전지가 제공된다.
상기 연료전지는 예를 들면, 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 또는 직접 메탄올 연료전지(DMFC)로서 구현될 수 있다.
도 2는 연료전지의 일 구현예를 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 연료전지를 구성하는 막전극 접합체(MEA)의 단면모식도이다.
도 2에 나타내는 연료 전지는 2개의 단위셀(11)이 한 쌍의 홀더(12,12)에 협지되어 개략 구성되어 있다. 단위셀(11)은 막전극 접합체(10)와, 막전극 접합체(10)의 두께 방향의 양측에 배치된 바이폴라 플레이트(20, 20)로 구성되어 있다. 바이폴라 플레이트(20,20)는 도전성을 가진 금속 또는 카본 등으로 구성되어 있고, 막전극 접합체(10)에 각각 접합함으로써, 집전체로서 기능함과 동시에, 막전극 접합체(10)의 촉매층에 대해 산소 및 연료를 공급한다.
또한 도 2에 나타내는 연료 전지(1)는 단위셀(11)의 수가 2개인데, 단위셀의 수는 2개에 한정되지 않고, 연료 전지에 요구되는 특성에 따라 수십 내지 수백개 정도까지 늘릴 수도 있다.
막전극 접합체(10)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 전해질막(100)과, 전해질막(100)의 두께 방향의 양측에 배치된 촉매층(110, 110')과, 촉매층(110, 110')에 각각 적층된, 미세기공층(121, 121') 및 지지체(122, 122')를 포함한 확산층 기체 확산층(120, 120')으로 구성된다.
기체 확산층(120, 120')은 바이폴라 플레이트(20, 20)를 통해 공급된 산소 및 연료를 촉매층(110, 110')의 전면으로 확산시키고, 촉매층(110, 110')에서 형성되는 물을 신속하게 배출하고, 공기의 흐름을 원활하게 할 수 있도록 다공성을 띠는 것이 유리하다. 또한, 촉매층(110, 110')에서 발생한 전류를 전달하기 위하여 전도성을 가질 필요가 있다.
기체 확산층(120, 120')은 미세기공층(121, 121') 및 지지체(122, 122')로 이루어진다. 지지체(122, 122')는 금속 또는 카본계 소재 등과 같은 전도성 물질일 수 있다. 예를 들어 카본페이퍼, 카본 클로스(carbon cloth), 카본 펠트 또는 금속 천 등의 도전성 기판을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
미세기공층(121, 121')은 일반적으로 입경이 작은 도전성 분말, 예를 들어 카본 분말, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소, 카본 화이버, 플러렌(fullrene), 카본나노튜브, 카본 나노와이어, 카본 나노 혼(carbon nano-horn) 또는 카본 나노링(carbon nano-ring)을 포함할 수 있다. 미세기공층(121, 121')을 구성하는 도전성 분말은 입자 크기가 너무 작으면 압력 강화가 심하여 기체 확산이 미흡할 수 있고, 입자 크기가 너무 커지면 기체의 균일한 확산이 어려울 수 있다. 따라서, 기체의 확산 효과를 고려하여 일반적으로 10nm 내지 50 nm 범위의 평균 입경을 갖는 도전성 분말을 사용할 수 있다.
기체 확산층(120, 120')은 상용 제품을 사용할 수도 있고, 카본페이퍼만 구입한 뒤 그 위에 미세기공층(121, 121')을 직접 코팅하여 준비할 수도 있다. 상기 미세기공층(12)은 상기 도전성 분말 사이에 형성된 공극을 통하여 기체 확산이 일어나며, 이들 공극의 평균 기공 크기는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 미세기공층(12)의 평균 기공 크기는 1nm 내지 10μm 범위일 수 있다. 예를 들어, 미세기공층(12)의 평균 기공 크기는 5nm 내지 1μnm 범위, 10nm 내지 500nm 범위, 또는 50nm 내지 400nm 범위 일수 있다.
기체 확산층(120, 120')의 두께는 기체의 확산 효과 및 전기 저항 등을 고려하여 200μm 내지 400μm 범위일 수 있다. 예를 들어, 기체 확산층(120, 120')의 두께는 100μm 내지 350μm 일 수 있으며, 보다 구체적으로는 200μm 내지 350μm 일 수 있다.
촉매층(110, 110')은 연료극 및 산소극으로서 기능하는 것으로, 상술한 전도체 저장 재료 및 촉매가 포함되어 각각 구성될 수 있다.
촉매층(110, 110')은 전극 반응을 효과적으로 활성화시키고, 전기 저항이 과도하게 증가하지 않도록 두께가 10μm 내지 100μm 일 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매층(14)은 두께가 20μm 내지 60μm 일 수 있으며, 보다 구체적으로는 두께가 30μm 내지 50μm 일 수 있다.
촉매층(110, 110')은 촉매층의 접착력 향상 및 수소 이온의 전달을 위하여 바인더를 더 포함할 수 있다.
촉매층(110, 110'), 미세기공층(121, 121') 및 지지체(122, 122')은 서로 인접하여 배치될 수 있으며, 필요에 따라 다른 기능을 갖는 층이 상기 층들 사이에 추가로 삽입될 수도 있다. 이들 층들은 막전극 접합체의 캐소드 및 애노드를 구성하게 된다.
촉매층(110, 110')에 인접하여 전해질막(100)이 배치된다. 상기 전해질막으로는 특별하게 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 폴리벤즈이미다졸(PBI), 가교결합된 폴리벤즈이미다졸, 폴리(2,5-벤즈이미다졸)(ABPBI), 폴리우레탄(Polyurethane), 및 개질된 폴리테트라플루오로에틸렌(modified PTFE)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 고분자 전해질막을 사용할 수 있다.
전해질막(100)에는 인산 또는 유기인산을 함침시키며, 인산 이외에 다른 산도 사용할 수 있다. 예를 들어, 전해질막(100)에 폴리인산, 포스폰산(H3PO3), 오르토인산(H3PO4), 파이로인산(H4P207), 트리인산(H5P3O10), 메타인산 또는 그 유도체 등의 인산계 물질이 함침될 수 있다. 이들 인산계 물질의 농도는 특별하게 제한되는 것은 아니지만, 적어도 80 중량%, 90 중량%, 95중량%, 98중량%일 수 있으며, 예를 들어 80 내지 100 중량%의 인산 수용액을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 연료전지는 상기 막전극 접합체를 포함한다.
상기 막-전극 접합체를 포함하는 연료전지는 100 내지 300℃의 온도에서 작동할 수 있으며, 도 2에서 보는 바와 같이 한 쪽 촉매층 측에 바이폴라 플레이트(20)를 통해 연료로서 예를 들어 수소가 공급되고, 다른 쪽 촉매층 측에는 바이폴라 플레이트(20)를 통해 산화제로서 예를 들면 산소가 공급될 수 있다. 그리고 한 쪽 촉매층에 있어서 수소가 산화되어 수소이온(H+)이 생기고, 이 수소이온(H+)이 전해질막(100)을 전도하여 다른 쪽 촉매층에 도달하고, 다른 쪽 촉매층에 있어서 수소이온(H+)과 산소가 전기화학적으로 반응하여 물(H2O)을 생성함과 동시에, 전기 에너지를 발생시킨다. 또한, 연료로서 공급되는 수소는 탄화수소 또는 알코올의 개질에 의해 발생된 수소일 수도 있고, 또 산화제로서 공급되는 산소는 공기에 포함되는 상태에서 공급될 수도 있다.
이하에서, 하기 실시예를 들어 예시하기로 하되, 본 발명의 보호범위가 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
제조예 1 : 폴리벤조옥사진계 화합물 수용액의 제조
화학식 1의 화합물(4FPh2AP) 2g에 85 중량%의 인산 200g을 부가하고 이를 80 ℃에서 1시간 동안 혼합하여 4FPh2AP 의 인산 용액을 얻고, 이를 160℃로 열처리하여 중합 반응을 실시하였다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 중합 반응 결과물을 원심 분리하여 인산을 제거하고, 이를 물로 세척하고, 물을 부가하여 약 5중량%의 폴리벤조옥사진계 화합물 입자를 포함하는 폴리벤조옥사진계 화합물 수용액을 얻었다.
실시예 1: MEA 의 제조
280μm 두께의 카본 페이퍼 위에 약 40μm의 케첸 블랙으로 미세기공층(MPL)이 코팅된 기체 확산층 위에, 촉매인 PtCo/C 1g, 튜브 형상의 탄소섬유 0.06g, N-메틸피롤리돈 4g 및 바인더인 상기 제조예 1에 따라 얻은 폴리벤조옥사진계 화합물 수용액(5중량% in H2O) 0.4g이 포함된 촉매 슬러리를 코팅하고 오븐에서 80℃에서 1시간, 120℃에서 30분, 150℃에서 10분간 건조시켜 캐소드의 촉매층을 형성하여 캐소드를 제조하였다.
상기 탄소섬유의 직경은 약 500 nm이고 길이는 약 10 ㎛(10000nm)이고 기공 직경은 약 50nm이고, 어스펙트비는 0.05이었다. 그리고 상기 탄소섬유의 전도도는 약 10S/cm이고, 함량은 촉매 PtCo/C 100 중량부를 기준으로 하여 6 중량부였다.
상기 탄소섬유는 도 3의 전자주현미경 및 도 4의 투과전자현미경 사진을 통하여 튜브형상이고 탄소섬유의 직경 및 길이와 상기 탄소섬유가 갖고 있는 기공의 직경을 알 수 있었다.
이와 별도로 애노드를 하기 과정에 따라 제조하였다.
카본에 50 중량% Pt가 담지 된 촉매 (2g 및 용매 (NMP) 9g을 부가하고 이를 고속 교반기를 이용하여 2분간 교반하였다. 이어서 상기 혼합물에 폴리비닐리덴플루오라이드 0.05g을 NMP 0.95 g에 용해한 용액을 부가하여 2분 동안 더 교반하여 애노드 촉매층 형성용 슬러리를 제작하였다. 이를 미세다공층(microporous layer)이 코팅된 카본 페이퍼(carbon paper)위에 바 코터기(bar coater)로 코팅하여 제작하였다.
이와 별도로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 (PPO) 50 중량부와 화학식 하기 화학식 3의 폴리벤즈이미다졸 (m-PBI) 50 중량부를 블랜딩한 후, 이를 80 내지 220℃ 범위에서 경화 반응을 실시하였다.
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 3에서, n1는 130이다. 이어서, 이에 85중량% 인산을 80℃에서 4시간 이상 함침하여 전해질막을 형성하였다. 여기에서 인산의 함량은 전해질막 총중량 100 중량부에 대하여 약 500 중량부였다.
상기 캐소드와 애노드를 85중량% 인산을 80℃에서 4시간 이상 함침하는 과정을 거쳤다.
상기 캐소드와 애노드 사이에 상기 전해질막을 개재하여 MEA를 제작하였다.
실시예 2: MEA 의 제조
캐소드 촉매층 형성시 탄소섬유 0.1g로 사용된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 MEA를 제작하였다. 상기 캐소드 촉매층에서 상기 탄소섬유의 함량은 촉매 PtCo/C 100 중량부를 기준으로 하여 10 중량부였다.
실시예 3: MEA 의 제조
캐소드 촉매층 형성시 탄소섬유 0.15g로 사용된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 MEA를 제작하였다. 상기 캐소드 촉매층에서 상기 탄소섬유의 함량은 촉매 PtCo/C 100 중량부를 기준으로 하여 15 중량부였다.
실시예 4: MEA 의 제조
캐소드 촉매층 형성시 탄소섬유 0.1)g 대신 규칙 중형다공성 탄소(OMC) 0.1g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 MEA를 제작하였다. 상기 캐소드 촉매층에서 상기 탄소섬유의 함량은 촉매 PtCo/C 100 중량부를 기준으로 하여 6 중량부였다.
상기 OMC의 기공 평균 직경은 약 30nm이었다.
비교예 1: MEA 의 제조
상기 캐소드 촉매층 형성시 탄소섬유를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 MEA를 제조하였다.
평가예 1: 전자주사현미경 및 투과전자현미경 분석
실시예 1에 따라 제조된 캐소드 촉매층의 전자주사현미경을 분석하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 그리고 상기 캐소드 촉매층을 투과전자현미경을 이용하여 분석한 결과는 도 7에 나타난 바와 같다.
도 7을 참조하여 캐소드 촉매층안에 함유된 탄소 섬유가 기공을 갖고 있음을 확인할 수 있고, 이 탄소섬유는 도 6의 흰색 영역에 해당한다.
평가예 2: MEA 의 프레스후 MEA 내 인산 보유력 분석
상기 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조한 MEA에서 프레스후 인산 보유력을 하기 방법에 따라 평가하였다.
상기 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조한 MEA(두께: 약 850㎛)의 상부 및 하부에 각각 서브가스겟(두께: 약 220㎛)을 위치하여 구조체를 만들고 MEA의 두께가 약 440㎛이 되도록 상기 구조체에 약 4900 kPa의 압력을 20분 동안 가하였다.
그 후 상기 구조체를 해체하여 막전극 접합체를 각각 전해질막, 캐소드 및 애노드로 분리하고 전해질막, 애노드 및 캐소드에서의 초기 대비 인산량 변화를 조사하였고 그 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8에서 “초기”는 실시예 2 에 따라 제조한 MEA 및 비교예 1에 따라 제조한 MEA에 있어서 프레스하기 이전에 캐소드, 전해질막 및 애노드에 각각 함침된 인산량을 나타난 것이다.
도 8을 참조하여 실시예 2의 MEA는 프레스후 비교예 1의 경우와 비교하여 프레스후 인산 보유율이 크다는 것을 알 수 있었다.
평가예 3: 셀 성능 분석
상기 실시예 1 및 실시예 3에 따라 제조한 막전극 접합체의 셀 성능을 조사하기 위하여, 각각의 막전극 접합체에 대하여 캐소드 측에 공기 약 250 ccm, 애노드 측에 수소 100ccm을 흘리면서 150℃ 무가습 조건으로 전지를 운전하였다.
상기 캐소드 및 애노드의 활성면적은 약 7.84cm2이었다.
상기 막 전극 접합체의 전류밀도에 따른 셀전압 변화를 조사하여 그 결과는 도 9에 나타난 바와 같다.
도 9를 참조하여, 실시예 1 및 실시예 3의 막전극 접합체는 셀 성능이 우수함을 알 수 있었다.
평가예 4: 수명 분석
상기 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1에 따라 제조한 막전극 접합체의 셀 성능을 조사하기 위하여, 각각의 막전극 접합체에 대하여 캐소드 측에 공기 약 250 ccm, 애노드 측에 수소 100ccm을 흘리면서 150℃ 무가습 조건으로 전지를 운전하였다.
상기 캐소드 및 애노드의 활성면적은 약 7.84cm2이었다.
상기 막 전극 접합체에 있어서, 0.2A/cm2 전류 밀도에서 운전시간에 따른 피크 전압 대비 셀 전압의 비를 조사하여 도 10에 나타내었다.
도 10을 참조하여 실시예 2 및 실시예 3의 막전극 접합체는 비교예 1의 경우와 비교하여 시간 경과에 따른 전압 손실율이 감소됨을 알 수 있었다.
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.
1: 전해질막 2: 캐소드 촉매층
3: 애노드 촉매층 4: 인산
5: 촉매 6: 단체
7: 전도체 저장 재료 10: 막전극 접합체
11: 단위셀 12: 홀더
20: 바이폴라 플레이트 100: 전해질막
110, 110': 촉매층 120, 120':기체 확산층
121, 121': 지지체 122, 122': 미세기공층

Claims (20)

  1. 촉매; 및 기공의 평균직경이 5 내지 1000nm인 전도체 저장 재료를 포함하는 촉매층을 구비하는 연료전지용 전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전도체 저장 재료의 전도도가 0.1 S/cm 이상인 연료전지용 전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전도체 저장 재료의 함량이 촉매 100 중량부를 기준으로 하여 5 내지 50 중량부인 연료전지용 전극.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전도체 저장 재료의 기공의 평균직경은 10 내지 200nm인 연료전지용 전극.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전도체 저장 재료의 기공의 평균 직경이 상기 촉매의 일차 입자 사이의 공극 평균 직경에 비하여 큰 연료전지용 전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전도체 저장 재료가 구형 또는 튜브 형상을 갖는 연료전지용 전극.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전도체 저장 재료가 탄소섬유 및 규칙 중형 다공성 탄소중에서 선택된 하나 이상인 연료전지용 전극
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전도체 저장 재료는 직경이 300 내지 5000nm 이고, 길이가 500 내지 15000nm인 튜브형 탄소섬유이거나 또는 구형 형상을 갖는 규칙 중형 다공성 탄소인 연료전지용 전극.
  9. 제1항에 있어서, 전도체가 더 포함되는 연료전지용 전극.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전도체가
    인산, 폴리인산, 포스폰산(H3PO3), 오르토인산(H3PO4), 파이로인산(H4P207), 트리인산(H5P3O10), 메타인산, 그 유도체 중에서 선택된 하나 이상의 인산계 물질인 연료전지용 전극.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 촉매층의 두께가 10 내지 100㎛인 연료전지용 전극.
  12. 제1항에 있어서,
    바인더를 더 포함하는 연료전지용 전극.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 바인더가 불소계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리설폰계 고분자, 폴리에테르설폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자, 또는 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 중에서 선택된 하나 이상인 연료전지용 전극.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 촉매가 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 백금(Pt)-팔라듐(Pd) 합금, 백금(Pt)-루테늄(Ru) 합금, 백금(Pt)-이리듐(Ir) 합금, 백금(Pt)-오스뮴 합금, 백금(Pt)-M 합금 (M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Sn, Mo, W, 및 Rh으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 촉매이거나
    상기 촉매가 탄소계 담체에 담지된 담지촉매인 연료전지용 전극.
  15. 기체 확산층 상부에 촉매; 및 기공의 평균직경이 5 내지 1000nm인 전도체 저장 재료를 포함하는 촉매층 형성용 조성물을 도포 및 열처리하여 촉매층을 형성하는 단계를 포함하여 연료전지용 전극을 제조하는 연료전지용 전극의 제조방법.
  16. 제16항에 있어서,
    상기 촉매층 형성용 조성물에 바인더를 부가하는 연료전지용 전극의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 촉매층 형성용 조성물에 전도체를 더 부가하거나 또는 상기 전극을 전도체에 함침하는 단계를 더 포함하는 연료전지용 전극의 제조방법.
  18. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 연료전지용 전극을 포함하는 연료전지용
    막전극 접합체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전극이 양극인 연료전지용 막전극 접합체.
  20. 제18항의 막전극 접합체를 포함하는 연료전지.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180003536A (ko) * 2015-10-22 2018-01-09 커창 린 연료 전지 전극 재료 및 장치
KR101955239B1 (ko) 2017-09-15 2019-03-08 한국과학기술연구원 인산 연료전지의 인산 보충장치 및 이의 사용방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150014312A (ko) * 2013-07-29 2015-02-06 삼성디스플레이 주식회사 스퍼터링 타겟의 제조 방법, 그 방법으로 제조된 스퍼터링 타겟 및 그 스퍼터링 타겟을 이용하여 유기 발광 표시 장치를 제조하는 방법
DE102014205033A1 (de) * 2014-03-18 2015-09-24 Volkswagen Ag Katalysatorschicht für eine Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung einer solchen
CN113697907B (zh) * 2021-04-28 2023-10-03 江苏泉之源环境技术有限公司 一种表面修饰电极以及电解处理废水的方法
CN113437338B (zh) * 2021-06-30 2022-12-09 上海交通大学 一种燃料电池膜电极及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4185145A (en) * 1978-09-11 1980-01-22 United Technologies Corporation Fuel cell electrolyte reservoir layer and method for making
US7749935B2 (en) * 2004-01-27 2010-07-06 Showa Denko K.K. Catalyst carrier and fuel cell using the same
US8333948B2 (en) * 2004-10-06 2012-12-18 The Regents Of The University Of California Carbon nanotube for fuel cell, nanocomposite comprising the same, method for making the same, and fuel cell using the same
EP2062891B1 (en) * 2007-11-06 2012-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Benzoxazine-based monomer, polymer thereof, electrode for fuel cell including the polymer, electrolyte membrane for fuel cell including the polymer, and fuel cell using the electrode
KR100927718B1 (ko) * 2007-11-27 2009-11-18 삼성에스디아이 주식회사 다공성 탄소 구조체, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 연료 전지용 전극 촉매, 전극, 및 막-전극 어셈블리
JP2010192420A (ja) * 2009-01-23 2010-09-02 Toshiba Corp 燃料電池
JP2012533144A (ja) * 2009-07-07 2012-12-20 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア ポリマー粒子を含有するインキ、電極およびｍｅａ
US9051433B2 (en) * 2010-02-04 2015-06-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Polymer and cross-linked polymer composition, electrode and electrolyte membrane including cross-linked polymer, and fuel cell including electrode and electrolyte membrane
KR101340538B1 (ko) * 2010-04-16 2013-12-11 제일모직주식회사 연료전지 전극용 촉매 슬러리 조성물, 이를 이용한 연료전지 전극용 촉매층, 그 제조방법 및 이를 포함하는 막-전극 접합체

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180003536A (ko) * 2015-10-22 2018-01-09 커창 린 연료 전지 전극 재료 및 장치
KR101955239B1 (ko) 2017-09-15 2019-03-08 한국과학기술연구원 인산 연료전지의 인산 보충장치 및 이의 사용방법

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