KR20170138201A - MEA for a fuel cell - Google Patents

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KR20170138201A KR1020160070297A KR20160070297A KR20170138201A KR 20170138201 A KR20170138201 A KR 20170138201A KR 1020160070297 A KR1020160070297 A KR 1020160070297A KR 20160070297 A KR20160070297 A KR 20160070297A KR 20170138201 A KR20170138201 A KR 20170138201A
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Abstract

The present invention relates to an electrode membrane assembly for fuel cells, used in hydrogen fuel cell-driven vehicles. More specifically, disclosed is an electrode membrane assembly for fuel cells, in which a hydrophilic or moisture-retainable polymeric layer is formed on a surface of a gas diffusion layer of the electrode membrane assembly for fuel cells, or a hydrophilic or moisture-retainable polymeric substance is contained in the gas diffusion layer.

Description

연료 전지용 전극막 접합체{MEA for a fuel cell}[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] An electrode membrane assembly for a fuel cell {MEA for a fuel cell}

본 발명은 수소연료전지 자동차에 이용되는 연료전지의 전극막 접합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 연료전지용 전극막 접합체의 기체확산층의 표면에 친수성 또는 함습성의 고분자층을 형성하거나, 기체확산층의 내부에 친수성 또는 함습성의 고분자 물질을 내포시키는 구성을 특징으로 하는 연료전지용 전극막 접합체의 구성이 개시된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electrode membrane assembly of a fuel cell used in a hydrogen fuel cell vehicle, and more particularly, to a membrane electrode assembly for a fuel cell, which comprises a hydrophilic or moisture- A structure of an electrode membrane junction body for a fuel cell characterized by comprising a hydrophilic or humectant polymer substance in the interior thereof is disclosed.

일반적으로, 도 1 에 도시된 바와 같이, 수소연료전지 자동차에 이용되는 연료전지의 전극막 접합체(MEA;Membrane Electrode Assembly)(1)는 두개의 양측 전극(애노드, 캐소드)(10,10')과 양측 전극(10,10') 사이에 게재된 전해질막(20)으로 구성되며, 이를 3-레이어(layer) 구조의 전극막 접합체라 부른다.Generally, as shown in FIG. 1, a membrane electrode assembly (MEA) 1 of a fuel cell used in a hydrogen fuel cell vehicle has two electrodes (anodes and cathodes) 10 and 10 ' And an electrolyte membrane 20 disposed between the two side electrodes 10 and 10 '. This is referred to as an electrode membrane assembly having a three-layer structure.

또한, 상기와 같은 전극막 접합체의 양측 전극(10,10') 상에 기체확산층(Gas Diffusion Layer, 약칭하여 'GDL'이라 함)(30,30')을 접합시키면 5-레이어 구조의 전극막 접합체가 된다.When a gas diffusion layer (abbreviated as 'GDL') 30 or 30 'is bonded on both side electrodes 10 and 10' of the electrode membrane assembly as described above, Junction.

그런데, 수소연료전지 자동차에 있어서, 연료전지를 저출력 구간에서 운전할 경우, 연료전지의 단위 셀의 온도가 비교적 낮게 형성되어 생성수가 전극으로부터 제대로 배출되지 않게 되는 문제가 발생한다.However, in the hydrogen fuel cell vehicle, when the fuel cell is operated in the low output period, the temperature of the unit cell of the fuel cell is relatively low, and the generated water is not properly discharged from the electrode.

이렇게 생성수가 제대로 배출되지 않아서 전극 내부에서 생성수가 다량으로 발생될 경우, 연료전지의 수소 및 산소의 이온화 속도가 지연되고 셀 전체의 저항값이 증가하게 되어 연료전지의 전체적 성능이 감소하게 된다.If the generated water is not properly discharged and the generated water is generated in a large amount in the electrode, the ionization speed of hydrogen and oxygen of the fuel cell is delayed and the resistance value of the whole cell is increased, and the overall performance of the fuel cell is decreased.

왜냐하면, 전극의 경우 백금 촉매, 탄소 담지체, 바인더(이오노머)가 혼합되어 있는 상태인데, 이들의 3상 계면에서 수소의 이온화, 이온 이동, 전자 이동이 일어나게 된다. 그런데, 전극 부분에서 생성수가 발생할 경우 친수성의 바인더에 흡수되고, 이는 3상 계면의 변형을 일으키며 전자 이동에 대한 저항으로 작용하기 때문이다. 이와 같은 현상을 MEA 플러딩(flooding) 현상이라 하는데, 이러한 MEA 플러딩 현상을 감소시키기 위하여 종래에는 전극의 물성 및 함량을 조절하는 기술을 사용하였다.This is because, in the case of the electrode, a platinum catalyst, a carbon carrier, and a binder (ionomer) are mixed, and hydrogen ionization, ion migration, and electron migration occur at their three-phase interfaces. However, when water is generated in the electrode portion, it is absorbed into the hydrophilic binder, which causes deformation of the three-phase interface and acts as a resistance against electron movement. This phenomenon is called MEA flooding phenomenon. In order to reduce such MEA flooding phenomenon, conventionally, a technique of controlling the physical properties and the content of the electrode was used.

즉, 전극 바인더(이오노머)의 함량이나 이오노머의 친수성을 낮추거나 물성(EW 및 고분자 구조)을 제어함으로써 MEA 플러딩 현상을 감소시킬 수 있으나, 이러한 작용으로 인하여 전극의 성능도 함께 감소하는 문제점이 있었다.That is, the MEA flooding phenomenon can be reduced by lowering the content of the electrode binder (ionomer) or the hydrophilicity of the ionomer or by controlling the physical properties (EW and polymer structure), but the performance of the electrode is also decreased due to such action.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 전극막 접합체의 외부에 친수성 고분자 물질을 부분적으로 배치함으로써 전극막 접합체의 전극 부분에서 생성되는 물의 양을 감소시켜 연료전지의 성능 저하를 방지할 수 있는 연료전지용 전극막 접합체의 구성을 제공하는데 본 발명의 기술적 과제가 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to reduce the amount of water generated in the electrode portion of the electrode membrane assembly by partially disposing a hydrophilic polymer material outside the electrode membrane assembly, The present invention provides a structure of an electrode membrane junction body for a fuel cell capable of preventing deterioration of a fuel cell.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 연료전지용 전극막 접합체의 구성은, 연료전지용 전극막 접합체의 기체확산층의 표면에 친수성 또는 함습성의 고분자층을 형성하거나, 기체확산층의 내부에 친수성 또는 함습성의 고분자 물질을 내포시키는 구성을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electrode membrane electrode assembly for a fuel cell, comprising: a hydrophilic or moisture-absorbing polymer layer formed on a surface of a gas diffusion layer of a fuel cell electrode membrane electrode assembly; And is characterized by a constitution of impregnating a polymer substance of humectancy.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 연료전지용 전극막 접합체는 과다 생성된 생성수에 의한 MEA 플러딩(flooding) 현상의 제어가 가능하며, 이를 통하여 연료전지의 저온 및 저출력 환경 조건에서의 플러딩 현상으로 인한 연료전지의 성능 저하 문제를 개선할 수 있는 매우 진보한 발명인 것이다.The electrode membrane assembly for a fuel cell of the present invention having the above-described structure can control the flooding phenomenon of the MEA due to excess generated water. Through this, it is possible to prevent flooding of the fuel cell due to flooding under low- This is a very advanced invention capable of solving the problem of performance degradation of the fuel cell.

도 1 은 일반적인 연료전지용 전극막 접합체의 구성도,
도 2 는 본 발명 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 구성도,
도 3 은 본 발명 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 고분자층의 구성도,
도 4 는 본 발명 다른 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 구성도,
도 5 는 본 발명 다른 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 기체확산층의 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a structural view of a general electrode membrane electrode assembly for a fuel cell,
2 is a configuration diagram of an electrode membrane assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention,
3 is a structural view of a polymer layer of an electrode membrane assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention,
4 is a configuration diagram of an electrode membrane junction body for a fuel cell according to another embodiment of the present invention,
5 is a configuration diagram of a gas diffusion layer of an electrode membrane electrode assembly for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 연료전지용 전극막 접합체의 구성을 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the structure of an electrode membrane assembly for a fuel cell of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.It is to be noted, however, that the disclosed drawings are provided as examples for allowing a person skilled in the art to sufficiently convey the spirit of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.In addition, unless otherwise defined, the terms used in the description of the present invention have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, A detailed description of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred is omitted.

본 발명의 연료전지용 전극막 접합체는, 5-레이저 구조의 전극막 접합체(MEA)를 제조하기 이전에, 상술한 기체확산층의 표면에 친수성 또는 함습성의 고분자층을 형성함으로써, 연료전지의 단위 셀의 온도가 비교적 낮게 형성될 경우 전극으로부터 제대로 배출되지 못하는 상태의 생성수를 기체확산층으로 유인하고, 기체확산층으로 유인된 생성수를 기체확산층으로 유입되는 가스(수소 또는 공기)를 통하여 전극막 접합체의 외부로 배출시키는 작동을 하는 연료전지용 전극막 접합체의 구성이다.The electrode membrane junction body for a fuel cell of the present invention is characterized by forming a hydrophilic or moisture-imbibing polymer layer on the surface of the above-described gas diffusion layer before the production of an electrode membrane assembly (MEA) having a 5-laser structure, The generated water that is not properly discharged from the electrode is drawn into the gas diffusion layer and the generated water induced in the gas diffusion layer flows into the gas diffusion layer through the gas (hydrogen or air) And discharging it to the outside.

또한, 본 발명의 연료전지용 전극막 접합체는, 5-레이저 구조의 전극막 접합체(MEA)를 제조하기 이전에, 상술한 기체확산층의 내부에 친수성 또는 함습성의 고분자 물질을 내포시킴으로써, 전극으로부터 제대로 배출되지 못하는 상태의 생성수를 기체확산층으로 유인하고, 기체확산층으로 유인된 생성수를 기체확산층으로 유입되는 가스(수소 또는 공기)를 통하여 전극막 접합체의 외부로 배출시키는 작동을 하는 연료전지용 전극막 접합체의 구성이다.In addition, the electrode membrane junction body for a fuel cell of the present invention may contain a hydrophilic or humectant polymer material inside the above-described gas diffusion layer before producing an electrode membrane assembly (MEA) having a 5-laser structure, The electrode layer for fuel cell, which is operated to draw generated water in a state that it can not be discharged to the gas diffusion layer and to discharge the generated water induced by the gas diffusion layer to the outside of the electrode membrane assembly through a gas (hydrogen or air) It is the configuration of the junction body.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 연료전지용 전극막 접합체의 실시예의 구성을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of an embodiment of the electrode membrane junction body for a fuel cell of the present invention constructed as above will be described in detail with reference to the drawings.

도 2 는 본 발명 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 구성도, 도 3 은 본 발명 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 고분자층의 구성도이다.Fig. 2 is a structural view of an electrode membrane junction body for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a structural diagram of a polymer layer of an electrode membrane junction body for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

본 발명 실시예의 전극막 접합체의 기본적인 구성은 전술한 도 1 을 참조하여 설명된 일반적인 전극막 접합체의 구성과 동일하다.The basic structure of the electrode membrane assembly of the present invention is the same as that of the general electrode membrane assembly described with reference to Fig.

도 2 를 참조하면, 본 발명 실시예의 전극막 접합체는 두개의 양측 전극(애노드, 캐소드)(10,10')과 두개의 양측 전극(10,10') 사이에 게재된 전해질막(20)으로 구성된 3-레이어 구조에 더하여, 상기 양측 전극(10,10') 상에 기체확산층(30,30')을 접합시킨 5-레이어 구조의 전극막 접합체의 구성으로 이루어져 있다.Referring to FIG. 2, the electrode membrane assembly of the present invention includes an electrolyte membrane 20 disposed between two opposite electrodes (anode and cathode) 10 and 10 'and two electrodes 10 and 10' Layer structure of the electrode membrane assembly in which the gas diffusion layers 30 and 30 'are bonded to the electrodes 10 and 10' in addition to the three-layer structure.

이때, 본 발명 실시예의 연료전지용 전극막 접합체는, 상기 기체확산층(30,30') 표면에 친수성 또는 함습성을 가지는 고분자층(40,40')을 형성하는 것을 특징으로 한다.At this time, the electrode membrane assembly for a fuel cell in the embodiment of the present invention is characterized in that polymer layers 40 and 40 'having hydrophilicity or moisture resistance are formed on the surfaces of the gas diffusion layers 30 and 30'.

상기의 고분자층(40,40')은 3-레이어 구조의 전극막 접합체 상태에서 5-레이저 구조의 전극막 접합체(MEA)를 제조하기 이전에, 기체확산층(30,30')의 표면에 고분자층(40,40')을 형성함이 바람직하다. The polymer layers 40 and 40 'are formed on the surfaces of the gas diffusion layers 30 and 30' before the electrode membrane assembly (MEA) of the 5-laser structure is manufactured in the three- It is preferable to form the layers 40 and 40 '.

상기 고분자층(40,40')은 상기 기체확산층(30,30') 표면에 초흡수성 중합체(Superabsorbent polymer) 물질을 코팅처리함으로써 형성가능하다.The polymer layers 40 and 40 'can be formed by coating a superabsorbent polymer material on the surfaces of the gas diffusion layers 30 and 30'.

일례로서, 상기 초흡수성 중합체 물질은 아크릴산(acrylic acid)과 수산화나트륨(sodium hydroxide)을 합성하는 공정에 의하여 생성할 수 있다. As an example, the superabsorbent polymer material may be produced by a process of synthesizing acrylic acid and sodium hydroxide.

또한, 본 발명의 고분자층(40,40')으로 이용 가능한 물질은 폴리아크릴아미드 코폴리머(polyacrylamide copolymer), 에틸렌 무수말레산 코폴리머(ethylene maleic anhydride copolymer), 가교결합된 카르복시메틸셀룰로오스(cross-linked carboxymethylcellulose), 폴리비닐알콜코폴리머(polyvinyl alcohol copolymers)가 사용가능하다. In addition, materials usable as the polymer layer 40, 40 'of the present invention include polyacrylamide copolymers, ethylene maleic anhydride copolymers, crosslinked carboxymethylcellulose, linked carboxymethylcellulose, and polyvinyl alcohol copolymers.

이때, 상기 고분자층(40,40')은 가교도(degree of cross-linking)의 조절을 통하여 고분자 물질의 친수성 또는 함습성이 조절가능하며, 상기 기체확산층(30,30')과의 호환성을 고려하여 선택함이 바람직하다.At this time, the hydrophilic property or the humidifying property of the polymer material can be controlled by controlling the degree of cross-linking of the polymer layer 40, 40 ', and the compatibility with the gas diffusion layer 30, 30' It is preferable to select it by considering it.

또한, 상기 고분자층(40,40')의 자체 특성을 통해서 친수성 또는 함습성을 얻을 수도 있지만, 술폰기와 같은 기능군(functional group)을 도입하여 친수성을 대폭적으로 증대시키는 것도 가능하다.In addition, hydrophilic or humectant properties can be obtained through the self-characteristics of the polymer layers 40 and 40 ', but it is also possible to significantly increase the hydrophilicity by introducing a functional group such as a sulfone group.

한편, 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예의 전상기 고분자층(40,40')은 수백 나노(nano) 두께를 가지는 메쉬(mesh) 구조물의 형상으로 이루어짐이 바람직하다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, it is preferable that the polymer layers 40 and 40 'of the embodiment of the present invention have a shape of a mesh structure having a thickness of several hundred nano.

이는 고분자층(40,40')이 친수성 또는 함습성의 특성에 의하여 기체확산층(30,30')의 구조에 변형을 가하는 것을 최소화하기 위함이다.This is to minimize the deformation of the polymer layer 40, 40 'due to the hydrophilic or humidifying property of the structure of the gas diffusion layer 30, 30'.

상기와 같이 구성되는 본 발명 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 작동을 설명하면, 생성수가 제대로 배출되지 않아서 전극(10,10') 내부에서 생성수가 다량으로 발생될 경우, 발생된 생성수는 친수성 또는 함습성의 고분자층(40,40')의 유인력(driving force)에 의하여 기체확산층(30,30')으로 유인되고, 기체확산층(30,30')으로 유인된 생성수는 기체확산층(30,30')으로 유입되는 가스(수소 또는 공기)를 통하여 전극막 접합체의 외부로 배출되게 된다.When the produced water is not properly discharged and a large amount of generated water is generated in the electrodes 10 and 10 ', the produced water may be hydrophilic or hydrophobic. The generated water drawn into the gas diffusion layers 30 and 30 'by the driving force of the polymer layers 40 and 40' having the humidifying property and attracted to the gas diffusion layers 30 and 30 ' (Hydrogen or air) flowing into the electrode membrane assembly 30 '.

따라서, 상기와 같이 작동하는 본 발명 전극막 접합체는 과다 생성된 생성수에 의한 MEA 플러딩(flooding) 현상의 제어가 가능하게 되며, 이를 통하여 연료전지의 저온 및 저출력 환경 조건에서의 플러딩 ㅎ현상으로 인한 연료전지의 성능 저하 문제를 개선할 수 있게 된다.Therefore, the electrode membrane assembly according to the present invention can control the flooding phenomenon of the MEA due to excess generated water. As a result, it is possible to control the flooding phenomenon of the MEA due to the flooding phenomenon in the low temperature and low- The problem of performance degradation of the fuel cell can be solved.

도 4 는 본 발명 다른 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 구성도, 도 5 는 본 발명 다른 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 기체확산층의 구성도이다.Fig. 4 is a configuration diagram of an electrode membrane junction body for a fuel cell according to another embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a configuration diagram of a gas diffusion layer of an electrode membrane junction body for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예의 연료전지용 전극막 접합체는 전술한 실시예와 동일하게 두개의 양측 전극(애노드, 캐소드)(10,10')과 두개의 양측 전극(10,10') 사이에 게재된 전해질막(20)으로 구성된 3-레이어 구조에 더하여, 상기 양측 전극(10,10') 상에 기체확산층(30,30')을 접합시킨 5-레이어 구조의 전극막 접합체의 구성으로 이루어져 있다.The electrode membrane electrode assembly for a fuel cell according to another embodiment of the present invention has the same structure as that of the embodiment described above except that the electrolyte disposed between the two side electrodes (anode and cathode) 10 and 10 'and the two side electrodes 10 and 10' Layer structure of the electrode membrane assembly in which the gas diffusion layers 30 and 30 'are bonded to the two side electrodes 10 and 10', in addition to the three-layer structure composed of the membrane 20.

이때, 본 발명 실시예의 연료전지용 전극막 접합체는, 상술한 기체확산층(30,30')의 내부에 친수성 또는 함습성의 고분자 물질(50,50')을 내포시키는 구성을 특징으로 한다.At this time, the electrode membrane assembly for a fuel cell in the embodiment of the present invention is characterized in that the hydrophilic or humid polymeric material (50, 50 ') is contained in the gas diffusion layer (30, 30').

상기의 고분자물질(50,50')은 3-레이어 구조의 전극막 접합체 상태에서 5-레이저 구조의 전극막 접합체(MEA)를 제조하기 이전에, 기체확산층(30,30')의 내부로 고분자물질(50,50')을 도입시키는 것이 바람직하다.The polymeric materials 50 and 50 'may be formed of a polymeric material such as a polymer material or a polymeric material before the electrode-membrane-electrode assembly (MEA) of a 5-laser structure is produced in a three- It is preferable to introduce the material 50, 50 '.

상기 고분자물질(50,50')은 상기 기체확산층(30,30')의 내부에 초흡수성 중합체(Superabsorbent polymer) 물질을 도입시킴으로써 형성가능하며, 도 5 에 도시된 바와 같이 나노 입자 형태로 기체확산층(30,30')의 내부에 도입되는 것이 바람직하다.The polymeric material 50, 50 'may be formed by introducing a superabsorbent polymer material into the gas diffusion layers 30, 30'. As shown in FIG. 5, (30, 30 ').

이때, 보다 바람직하게는, 상기 고분자물질(50.50')은 전극 부분에서 발생되는 생성수을 보다 효과적으로 유인하기 위하여, 기체확산층(30,30') 내부에서 상기 전극(10,10')에 근접하게 도입되는 것이 좋다.More preferably, the polymer material 50.50 'is introduced into the gas diffusion layer 30 or 30' proximately to the electrode 10 or 10 'to more effectively attract the generated water generated in the electrode portion. .

전술한 바와 같이, 상기 초흡수성 중합체 물질은 아크릴산(acrylic acid)과 수산화나트륨(sodium hydroxide)을 합성하는 공정에 의하여 생성할 수 있으며, 상기의 고분자물질(50,50')로 이용 가능한 물질로서, 폴리아크릴아미드 코폴리머(polyacrylamide copolymer), 에틸렌 무수말레산 코폴리머(ethylene maleic anhydride copolymer), 가교결합된 카르복시메틸셀룰로오스(cross-linked carboxymethylcellulose), 폴리비닐알콜코폴리머(polyvinyl alcohol copolymers)가 사용가능하다.As described above, the superabsorbent polymer material can be produced by a process of synthesizing acrylic acid and sodium hydroxide. As the material usable as the polymer material (50, 50 '), Polyacrylamide copolymers, ethylene maleic anhydride copolymers, cross-linked carboxymethylcellulose, and polyvinyl alcohol copolymers may be used. .

상기와 같이 구성되는 본 발명 다른 실시예의 연료전지용 전극막 접합체의 작동을 설명하면, 생성수가 제대로 배출되지 않아서 전극(10,10') 내부에서 생성수가 다량으로 발생될 경우, 발생된 생성수는 기체확산층(30,30')에 내포된 친수성 또는 함습성의 고분자물질(50,50')의 유인력(driving force) 의하여 기체확산층(30,30')으로 유인되고, 기체확산층(30,30')으로 유인된 생성수는 기체확산층(30,30')으로 유입되는 가스(수소 또는 공기)를 통하여 전극막 접합체의 외부로 배출되게 된다.When the generated water is not properly discharged and a large amount of generated water is generated in the electrodes 10 and 10 ', the generated generated water is supplied to the gas- The gas diffusion layers 30 and 30 'are attracted to the gas diffusion layers 30 and 30' by the driving force of the hydrophilic or humid polymeric materials 50 and 50 'contained in the diffusion layers 30 and 30' Is discharged to the outside of the electrode membrane assembly through the gas (hydrogen or air) flowing into the gas diffusion layers 30 and 30 '.

따라서, 상기와 같이 작동하는 본 발명 다른 실시예의 전극막 접합체는 과다 생성된 생성수에 의한 MEA 플러딩(flooding) 현상의 제어가 가능하게 되며, 전술한 실시예와 같이 이를 통하여 연료전지의 저온 및 저출력 환경 조건에서의 플러딩 현상으로 인한 연료전지의 성능 저하 문제의 개선이 가능하다.Therefore, the electrode membrane assembly according to another embodiment of the present invention, which operates as described above, can control the flooding phenomenon of the MEA due to excessively generated water. As a result, the low temperature and low output It is possible to improve the performance degradation of the fuel cell due to the flooding phenomenon under the environmental condition.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10,10'; 전극
20; 전해질막
30,30'; 기체확산층
40,40'; 고분자층
50,50'; 고분자 물질Description of the Related Art [0002]
10,10 '; electrode
20; Electrolyte membrane
30,30 '; Gas diffusion layer
40, 40 '; Polymer layer
50, 50 '; Polymer substance

Claims (7)

양측 전극(10,10')과, 양측 전극(10,10') 사이에 게재된 전해질막(20)으로 이루어진 전극막 접합체에 있어서,
상기 양측 전극(10,10') 상에 형성된 기체확산층(30,30')의 표면에 친수성 또는 함습성을 가지는 고분자층(40,40')을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극막 접합체.
An electrode membrane assembly comprising an electrolyte membrane (20) placed between both electrodes (10, 10 ') and between electrodes (10, 10'
Polymeric layers (40, 40 ') having hydrophilicity or wettability are formed on the surfaces of the gas diffusion layers (30, 30') formed on the both side electrodes (10, 10 ').
제 1 항에 있어서, 상기 고분자층(40,40')은 메쉬 구조물 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극막 접합체.
The electrode membrane assembly for a fuel cell according to claim 1, wherein the polymer layer (40, 40 ') has a mesh structure.
제 1 항에 있어서, 상기 고분자층(40,40')은 상기 기체확산층(30,30') 표면에 초흡수성 중합체(Superabsorbent polymer) 물질을 코팅 처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극막 접합체.
The electrode membrane assembly for a fuel cell according to claim 1, wherein the polymer layer (40, 40 ') is formed by coating a superabsorbent polymer material on the surface of the gas diffusion layer (30, 30' .
양측 전극(10,10')과, 양측 전극(10,10') 사이에 게재된 전해질막(20)으로 이루어진 전극막 접합체에 있어서,
상기 양측 전극(10,10') 상에 형성된 기체확산층(30,30')의 내부에 친수성 또는 함습성의 고분자 물질(50,50')을 내포시킨 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극막 접합체.
An electrode membrane assembly comprising an electrolyte membrane (20) placed between both electrodes (10, 10 ') and between electrodes (10, 10'
Wherein hydrophilic or humid polymeric materials (50, 50 ') are contained in the gas diffusion layers (30, 30') formed on the both side electrodes (10, 10 ').
제 4 항에 있어서, 상기 고분자물질(50.50')은 기체확산층(30,30') 내부에서 상기 전극(10,10')에 근접하게 도입되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극막 접합체.
The electrode membrane assembly for a fuel cell according to claim 4, wherein the polymer material (50.50 ') is introduced into the electrode (10, 10') within the gas diffusion layer (30, 30 ').
제 4 항에 있어서, 상기 고분자물질(50,50')은 상기 기체확산층(30,30')의 내부에 초흡수성 중합체(Superabsorbent polymer) 물질을 도입시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극막 접합체.
5. The fuel cell electrode assembly according to claim 4, wherein the polymer material (50,50 ') is formed by introducing a superabsorbent polymer material into the gas diffusion layer (30,30'). .
제 4 항에 있어서, 상기 고분자물질(50,50')은 나노 입자 형태로 기체확산층(30,30')에 내포되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극막 접합체.5. The electrode membrane assembly for a fuel cell according to claim 4, wherein the polymer material (50,50 ') is contained in the gas diffusion layer (30,30') in the form of nanoparticles.
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