KR20200077014A - 화학적으로 내구성이 향상된 막-전극 접합체의 전해질막 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학적으로 내구성이 향상된 막-전극 접합체의 전해질막 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 이온 상태의 산화방지제 및 상기 산화방지제를 에워싸고 있는 제1 이오노머를 포함하는 복합체를 포함하고, 상기 복합체는 고분자 매트릭스인 제2 이오노머에 분산되어 있는 것인 막-전극 접합체의 전해질막에 관한 것이다.

Description

화학적으로 내구성이 향상된 막-전극 접합체의 전해질막 및 이의 제조방법{CHEMICALLY IMPROVED DURABLE ELECTROLYTE MEMBRANE OF MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 화학적으로 내구성이 향상된 막-전극 접합체의 전해질막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 고분자 전해질막 연료전지는 수소와 공기 중 산소의 전기 화학 반응(Electrochemical Reaction)에 의해 전기를 생산시키는 전기 발생 장치로서, 발전 효율이 높고 물 이외의 배출물이 없어 친환경적인 차세대 에너지원으로 알려져 있다.
상기 연료전지의 전기 생성을 위한 반응은 과불소 술폰산계 이오노머 기반의 전해질막(Perfluorinated Sulfonic Acid Ionomer-Based Membrane)과 애노드(Anode)/캐소드(Cathode)의 전극으로 구성된 막-전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)에서 발생한다.
연료전지의 산화극인 애노드에 공급된 수소는 수소 이온(Proton)과 전자(Electron)로 분리된다. 상기 수소 이온은 막을 통해 환원극인 캐소드 쪽으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 캐소드로 이동한다. 상기 캐소드에서는 산소 분자, 수소 이온 및 전자가 반응하여 전기와 열을 생성함과 동시에 반응 부산물로서 물(H2O)이 생성된다.
일반적으로 연료전지의 반응 기체들인 수소와 산소는 전해질막을 통해 교차이동(Crossover)을 한다. 이 과정에서 과산화수소(Hydrogen Peroxide: HOOH)가 생성되는데, 상기 과산화수소에 의해 히드록실(Hydroxyl) 라디칼(·H), 히드로페록실(Hydroperoxyl) 라디칼(·OOH) 등의 산소 함유 라디칼들(Oxygen-Containing Radicals)이 생성된다. 상기 라디칼은 과불소 술폰산계 전해질막을 공격하여 막의 화학적 열화(Chemical Degradation)를 유발하고 결국 연료전지의 내구성을 감소시키는 악영향을 미치게 된다.
이러한 전해질막의 화학적 열화를 완화(Mitigation)하기 위해 다양한 종류의 산화방지제(Antioxidant)를 전해질막에 첨가하는 방법이 제안되어 왔다.
상기 산화방지제로는 세륨계 산화방지제가 주로 사용된다. 상기 전해질막에 세륨 산화물(Cerium Oxide)이나 3가 또는 4가의 세륨 이온(Cerium Ion)을 첨가한다. 산화방지제로서의 기능은 세륨 이온이 뛰어나지만 상기 세륨 이온은 전해질막 내부의 수분 또는 수소 이온의 이동에 따른 전기 침투(electro-osmosis) 현상 또는 자기 확산을 통해 전해질막 외부로 유출이 되기 쉽다는 단점이 있다.
한국등록특허 제10-1672588호 한국등록특허 제10-1767267호
본 발명은 이온 상태의 산화방지제가 외부로 유출되는 것을 방지하여 화학적으로 내구성을 향상시킨 막-전극 접합체의 전해질막 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명에 따른 막-전극 접합체의 전해질막은 산화방지제 및 상기 산화방지제를 에워싸고 있는 제1 이오노머를 포함하는 복합체를 포함하고, 상기 복합체는 고분자 매트릭스인 제2 이오노머에 분산되어 있는 것이다.
상기 산화방지제는 이온 상태의 것일 수 있다.
상기 산화방지제는 Ce3+, Ce4+, Mg2+, Mg3+ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 전이 금속 이온일 수 있다.
상기 제1 이오노머는 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid, PFSA)일 수 있다.
상기 제1 이오노머의 측쇄(Side chain)와 산화방지제는 서로 전기화학적으로 끌어당기고 있는 것일 수 있다.
상기 제2 이오노머는 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid, PFSA)일 수 있다.
상기 전해질막은 수소 이온(Proton)이 이동하는 경로인 이온채널을 포함하고, 상기 복합체는 상기 이온채널에 위치하는 것일 수 있다.
상기 제1 이오노머와 제2 이오노머의 중량비는 1 : 50 내지 1,000일 수 있다.
본 발명에 따른 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법은 산화방지제의 전구체를 포함하는 산화방지제 용액을 준비하는 단계, 상기 산화방지제 용액에 제1 이오노머 분산액을 투입하고 혼합하는 단계, 혼합한 결과물을 건조하여 상기 제1 이오노머가 상기 산화방지제를 에워싸고 있는 복합체를 제조하는 단계, 상기 복합체를 제2 이오노머 분산액에 투입하고 혼합하는 단계 및 혼합한 결과물을 기재에 도포 및 건조하여 전해질막을 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법은 상기 전해질막을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 산화방지제의 전구체는 아세트산세륨, 염화세륨, 질산세륨, 탄산세륨, 황산세륨, 황산암모늄세륨, 아세트산망간, 염화망간, 질산망간, 탄산망간, 황산망간 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 산화방지제 용액과 제1 이오노머 분산액을 혼합한 결과물을 25℃ 내지 280℃에서 건조할 수 있다.
상기 복합체와 제2 이오노머 분산액을 혼합한 결과물을 25℃ 내지 100℃의 온도로 건조할 수 있다.
상기 전해질막을 열처리하는 단계는 상기 전해질막을 160℃ 내지 200℃로 열처리하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 막-전극 접합체의 전해질막은 종래의 전해질막에 비해 이온 상태의 산화방지제가 외부로 유출되는 양이 현저히 적다.
본 발명에 따른 막-전극 접합체는 화학적 내구성이 우수하여 이를 포함하는 연료전지의 수명이 늘어난다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 막-전극 접합체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합체를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 전해질막의 이온채널을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합체와 제2 이오노머를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명에 따른 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
도 1은 본 발명에 따른 막-전극 접합체(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 막-전극 접합체(1)는 캐소드(10), 애노드(20) 상기 캐소드와 애노드 사이에 위치하는 전해질막(30)을 포함한다.
상기 전해질막(30)은 산화방지제와 제1 이오노머를 포함하는 복합체(31) 및 상기 복합체(31)가 분산되어 있는 고분자 매트릭스인 제2 이오노머(32)를 포함한다. 여기서, '고분자 매트릭스'는 상기 제2 이오노머(32)를 구성하는 고분자 수지가 서로 얽혀서 형성된 막을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 상기 복합체(31)를 개략적으로 도시한 것이다. 이를 참조하면, 상기 복합체(31)는 산화방지제(311) 및 상기 산화방지제(311)를 에워싸고 있는 제1 이오노머(312)를 포함한다.
상기 산화방지제(311)는 이온 상태의 것으로써, Ce3+, Ce4+, Mg2+, Mg3+ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 전이 금속 이온일 수 있다.
상기 제1 이오노머(312)는 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid, PFSA)일 수 있다.
상기 제1 이오노머(312)는 주쇄(312a) 및 측쇄(312b)를 포함하고, 상기 측쇄(312b)는 관능기로 술폰산기(-SO3H)를 포함한다.
구체적으로 상기 제1 이오노머(312)는 퍼플루오로술폰산(PFSA)일 수 있고, 상기 퍼플루오로술폰산(PFSA)은 폴리테트라플루오로 에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)을 주쇄로 하고, 측쇄에 술폰산기를 함유한다. 상기 퍼플루오로술폰산(PFSA)은 수화된 상태에서 술폰산기(-SO3H)가 해리되어 높은 수소이온 전도도를 나타내며, 내화학성 및 전기화학적 안정성이 모두 우수하다.
상기 제1 이오노머(312)의 측쇄(312b)와 산화방지제(311)는 서로 전기화학적으로 끌어당기고 있다. 그에 따라 상기 산화방지제(311)가 상기 전해질막(30)의 외부로 유출되는 것이 억제된다. 여기서, '전기화학적으로 끌어당긴다'는 것은 상기 제1 이오노머(312)의 측쇄(312b)의 음전하와 상기 산화방지제(311)의 양전하 사이에 정전기적 인력이 발생한다는 것을 의미한다.
상기 제2 이오노머(32)는 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid, PFSA)일 수 있다.
상기 제2 이오노머(32)는 주쇄 및 측쇄를 포함하고, 상기 측쇄는 술폰산기(-SO3H)를 포함한다.
상기 제1 이오노머(31)와 제2 이오노머(32)는 구조, 이온당량(Equivalent weight, EW), 측쇄(Side chain)의 길이 또는 함량이 같거나 다른 것일 수 있다. 다만 상기 제1 이오노머(31)와 제2 이오노머(32)로 같은 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.도 3은 본 발명에 따른 전해질막(30)의 이온채널(33)을 설명하기 위한 참고도이다. 이를 참조하면, 상기 전해질막(30)은 수소 이온(Proton)이 이동하는 경로인 이온채널(33)을 포함한다.
상기 이온채널(33)은 수소 이온이 애노드(20)에서 캐소드(10)로 이동할 수 있도록 상기 전해질막(30)의 두께 방향으로 형성된 일종의 통로이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합체(31)와 제2 이오노머(32)를 설명하기 위한 참고도이다. 이를 참조하면, 상기 이온채널(33)은 상기 제2 이오노머(32)를 구성하는 고분자의 주쇄(32a)가 연속적으로 배열되어 형성된다. 구체적으로 상기 주쇄(32a)의 배열에 따라 측쇄(32b)도 연속적으로 배열되는데, 상기 측쇄(32b)의 술폰산기(-SO3H) 등의 관능기를 통해 수분이 전해질막(30)에 함습되며 상기 이온채널(33)이 형성된다.
상기 복합체(31)는 상기 이온채널(33)에 위치한다. 따라서 상기 복합체(31)와 상기 제2 이오노머(32) 사이에 일종의 계면이 형성된다. 상기 복합체(31)의 제1 이오노머(312)와 제2 이오노머(32) 간의 계면이므로 수소 이온(Proton)의 이동은 방해 받지 않지만 입자가 크고 전하 밀도가 높은 산화방지제(311)는 상기 계면에 갇히게 된다. 그에 따라 산화방지제(311)의 유출이 더욱 억제된다.
상기 제1 이오노머(31)와 산화방지제(311)의 중량비는 1 : 1 ~ 1 : 50일 수 있다. 또한 상기 제1 이오노머(31)와 제2 이오노머(32)의 중량비는 1 : 50 내지 1,000일 수 있다. 중량비가 1 : 50 미만이면 제1 이오노머(31)의 양이 과다해져 상기 복합체(31)의 크기가 너무 커질 수 있고, 그에 따라 상기 복합체(31)가 상기 제2 이오노머(32)에 고르게 분산되지 않을 수 있다. 또한 산화방지제의 유출을 억제하지 못할 수도 있다. 반면에 중량비가 1 : 1,000을 초과하면 제1 이오노머(31)의 양이 과소하여 상기 산화방지제(311)의 함량이 너무 적어질 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법을 도시한 흐름도이다. 이를 참조하면 상기 전해질막의 제조방법은 산화방지제의 전구체를 포함하는 산화방지제 용액을 준비하는 단계(S10), 상기 산화방지제 용액과 제1 이오노머 분산액을 혼합하는 단계(S20), 혼합한 결과물을 건조하여 상기 제1 이오노머가 상기 산화방지제를 에워싸고 있는 복합체를 제조하는 단계(S30), 상기 복합체를 제2 이오노머 분산액에 투입하고 혼합하는 단계(S40) 및 혼합한 결과물을 기재에 도포 및 건조하여 전해질막을 제조하는 단계(S50)를 포함한다.
상기 산화방지제 용액을 준비하는 단계(S10)는 상기 산화방지제의 전구체를 물 등의 용매에 분산시키는 단계일 수 있다.
상기 산화방지제의 전구체는 아세트산세륨, 염화세륨, 질산세륨, 탄산세륨, 황산세륨, 황산암모늄세륨, 아세트산망간, 염화망간, 질산망간, 탄산망간, 황산망간 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
구체적으로 상기 산화방지제 용액을 준비하는 단계(S10)는 파우더 행태의 질산세륨6수화물을 물, 알코올 등의 1종 이상의 용매에 투입 및 혼합하는 단계일 수 있다.
상기 산화방지제 용액과 제1 이오노머 분산액을 혼합(S20)하고, 그 혼합한 결과물을 건조하여 전술한 복합체을 제조(S30)할 수 있다.
상기 제1 이오노머는 전술하였는바, 이하 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제1 이오노머 분산액은 제1 이오노머를 물, 알코올 등의 1종 이상의 용매에 분산시킨 것일 수 있다.
상기 산화방지제 용액과 제1 이오노머 분산액의 혼합방법은 특별히 한정되지 않고, 상기 산화방지제 용액과 제1 이오노머가 균일하게 혼합될 수 있도록 적절한 장치 및 조건을 설정하여 수행할 수 있다.
상기 산화방지제 용액과 제1 이오노머 분산액을 혼합한 결과물의 건조는 25℃ 이상 및 상기 제1 이오노머의 측쇄가 유실되는 온도 이하에서 수행할 수 있다. 상기 제1 이오노머의 측쇄가 유실되는 온도는 상기 제1 이오노머의 종류에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이오노머가 퍼플루오로술폰산(PFSA)인 경우 상기 혼합한 결과물의 건조는 25℃ 내지 280℃에서 수행할 수 있다.
상기 복합체는 전술하였는바, 이하 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 복합체를 제2 이오노머 분산액에 투입 및 혼합(S40)하고, 그 혼합한 결과물을 기재에 도포 및 건조하여 전해질막을 제조(S50)할 수 있다.
상기 제2 이오노머는 전술하였는바, 이하 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제2 이오노머 분산액은 제2 이오노머를 물, 알코올 등의 1종 이상의 용매에 분산시킨 것일 수 있다.
상기 복합체와 제2 이오노머 분산액의 혼합방법은 특별히 한정되지 않고, 상기 복합체와 제2 이오노머가 균일하게 혼합될 수 있도록 적절한 장치 및 조건을 설정하여 수행할 수 있다.
상기 복합체와 제2 이오노머 분산액을 혼합한 결과물의 도포량은 특별히 한정되지 않고, 목적하는 전해질막의 두께에 따라 적절히 조절할 수 있다.
상기 복합체와 제2 이오노머 분산액을 혼합한 결과물의 건조는 25℃ 내지 100℃에서 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 전해질막의 제조방법은 상기 전해질막을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 열처리하는 단계는 상기 전해질막을 160℃ 내지 200℃로 열처리하는 것일 수 있고, 상기 전해질막을 제조하는 단계(S50)와 연속 또는 불연속하게 수행할 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예1
(S10) 물 1g에 질산세륨6수화물(Cerium(III) Nitrate Hexahydrate) 0.5g을 분산시켜 산화방지제 용액을 준비하였다.
(S20) 상기 산화방지제 용액과 제1 이오노머 분산액 0.25g을 혼합하였다. 상기 제1 이오노머로 퍼플루오로술폰산(PFSA)을 사용하였다.
(S30) 위 혼합한 결과물을 약 80℃ 오븐에서 약 1시간 동안 건조하여 복합체를 제조하였다.
(S40) 상기 복합체를 제2 이오노머 분산액 4.75g에 투입 및 혼합하였다. 상기 제2 이오노머로 퍼플루오로술폰산(PFSA)을 사용하였다.
(S50) 위 혼합한 결과물 1g을 유리판에 도포한 뒤, 약 80℃ 오븐에서 약 1시간 동안 건조하여 전해질막을 제조하였다.
실시예2
(S30) 단계에서 오븐의 온도를 약 140?로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 전해질막을 제조하였다.
비교예
본 발명의 제1 이오노머를 포함하지 않는 전해질막을 아래와 같이 제조하였다.
물 1g에 질산세륨6수화물(Cerium(III) Nitrate Hexahydrate) 0.5g을 분산시켜 산화방지제 용액을 준비하였다.
상기 산화방지제 용액과 퍼플루오로술폰산(PFSA) 분산액 5g을 혼합하였다.
위 혼합한 결과물 1g을 유리판에 도포한 뒤, 약 80℃ 오븐에서 약 1시간 동안 건조하여 전해질막을 제조하였다.
실험예
상기 실시예1, 실시예2 및 비교예에 따른 전해질막의 산화방지제 유출량을 X선 형광 분석기(X-Ray Fluorescence Spectrometer)로 측정하였다.
구체적으로 초기 세륨 함량과 상기 전해질막을 약 25℃의 증류수에 2분간 함침하고 약 80℃ 오븐에서 10분간 건조한 뒤의 세륨 함량을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.
항목 실시예1 실시예2 비교예
초기 세륨 함량[㎍/cm2] 490 511 516
증류수 함침후 세륨 함량[㎍/cm2] 270 331 261
세륨 유실 비율 45% 36% 49%
표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전해질막은 산화방지제의 유출 경로를 복잡하게 함으로써, 산화방지제의 유실 비율을 약 4% 내지 13% 개선하였음을 알 수 있다.
실시예1 및 실시예2의 결과를 참조하면, 복합체를 제조하는 단계에서 온도를 높이면 제1 이오노머와 제2 이오노머 간의 계면을 보다 분명하게 형성할 수 있는바, 산화방지제의 유실 비율이 크게 향상됨을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 실험예 및 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실험예 및 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1: 막-전극 접합체
10: 캐소드 20: 애노드 30: 전해질막
31: 복합체 311: 산화방지제 312: 제1 이오노머
312a: 제1 이오노머의 주쇄 312b: 제1 이오노머의 측쇄
32: 제2 이오노머
32a: 제2 이오노머의 주쇄 32b: 제2 이오노머의 측쇄
33: 이온채널

Claims (16)

  1. 산화방지제; 및
    상기 산화방지제를 에워싸고 있는 제1 이오노머를 포함하는 복합체를 포함하고,
    상기 복합체는 고분자 매트릭스인 제2 이오노머에 분산되어 있는 것인 막-전극 접합체의 전해질막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화방지제는 이온 상태의 것인 막-전극 접합체의 전해질막.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화방지제는 Ce3+, Ce4+, Mg2+, Mg3+ 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 전이 금속 이온인 막-전극 접합체의 전해질막.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이오노머는 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid, PFSA)인 막-전극 접합체의 전해질막.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이오노머의 측쇄(Side chain)와 산화방지제는 서로 전기화학적으로 끌어당기고 있는 것인 막-전극 접합체의 전해질막.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 이오노머는 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid, PFSA)인 막-전극 접합체의 전해질막.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전해질막은 수소 이온(Proton)이 이동하는 경로인 이온채널을 포함하고, 상기 복합체는 상기 이온채널에 위치하는 것인 막-전극 접합체의 전해질막.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이오노머와 제2 이오노머의 중량비는 1 : 50 내지 1,000인 막-전극 접합체의 전해질막.
  9. 산화방지제의 전구체를 포함하는 산화방지제 용액을 준비하는 단계;
    상기 산화방지제 용액과 제1 이오노머 분산액을 혼합하는 단계;
    혼합한 결과물을 건조하여 상기 제1 이오노머가 상기 산화방지제를 에워싸고 있는 복합체를 제조하는 단계;
    상기 복합체를 제2 이오노머 분산액에 투입하고 혼합하는 단계; 및
    혼합한 결과물을 기재에 도포 및 건조하여 전해질막을 제조하는 단계를 포함하는 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전해질막을 열처리하는 단계를 더 포함하는 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 산화방지제의 전구체는 아세트산세륨, 염화세륨, 질산세륨, 탄산세륨, 황산세륨, 황산암모늄세륨, 아세트산망간, 염화망간, 질산망간, 탄산망간, 황산망간 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 이오노머는 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid, PFSA)인 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 산화방지제 용액과 제1 이오노머 분산액을 혼합한 결과물을 25℃ 내지 280℃에서 건조하는 것인 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제2 이오노머는 퍼플루오로술폰산(Perfluorosulfonic acid, PFSA)인 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 복합체와 제2 이오노머 분산액을 혼합한 결과물을 25℃ 내지 100℃의 온도로 건조하는 것인 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 전해질막을 160℃ 내지 200℃로 열처리하는 것인 막-전극 접합체의 전해질막의 제조방법.
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