WO2017052181A1 - 연료전지용 분리막, 그의 제조방법 및 연료전지 전극 어셈블리 - Google Patents

연료전지용 분리막, 그의 제조방법 및 연료전지 전극 어셈블리 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell separator, which can prevent deformation of a support by a heat treatment process and prevent damage to the support by charge and discharge energy, a method for manufacturing the fuel cell, and a fuel cell electrode assembly. will be.
  • a fuel cell is an energy converter that converts chemical energy of a fuel into electrical energy, and is expected to be used as an environmentally friendly energy source because of its high energy density and high efficiency.
  • a fuel cell generates electrical energy from chemical reaction energy of hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol, ethanol, and natural gas and oxygen supplied from the outside, and depending on the type of electrolyte, a phosphoric acid fuel cell may be used.
  • Cell PAFC
  • Molten Carbonate Fuel Cell MCFC
  • Solid Oxide Fuel Cell SOFC
  • Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell PEMFC
  • polymer electrolyte fuel cells have excellent output characteristics, can solve corrosion problems by using solid polymer membranes, have fast start-up and response characteristics, and can obtain excellent energy conversion efficiency and high current density at low temperatures. It has been applied to various fields such as automobile power supply, distributed power supply and small power supply.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0001294 proposes a technique for preventing wrinkles from forming on a polymer electrolyte membrane of a fuel cell by thermally transferring an electrode catalyst layer to both surfaces of the polymer electrolyte membrane using a protective film.
  • the electrode catalyst layer can be prevented from peeling off due to the wrinkles of the solid polymer electrolyte membrane, the thermal expansion coefficients of the solid polymer electrolyte membrane and the electrode catalyst layer are different, so that the electrode catalyst layer is separated from the solid polymer electrolyte membrane by heat generated when the fuel cell is driven. It may be, the mechanical strength of the solid polymer electrolyte membrane during charge and discharge may be deformed or damaged to reduce the reliability of the fuel cell.
  • the present invention has been made in view of the above, the object of the present invention is to implement a support with a fiber containing a heat-resistant polymer to prevent the deformation of the support during the high temperature heat treatment process, a separator for a fuel cell, and a manufacturing method thereof A fuel cell electrode assembly is provided.
  • Another object of the present invention is to implement a support for the carrier of the ion exchange resin to shrink and expand during charging and discharging, to prevent the damage of the support by the charge and discharge energy, which can improve the reliability of the fuel cell separator, its manufacture
  • a method and a fuel cell electrode assembly are provided.
  • a fuel cell separator is formed by accumulating fibers containing 20 to 50% by weight of fibrous forming polymer and 50 to 80% by weight of heat resistant polymer.
  • a support having pores of; And an ion exchange resin filled in a plurality of pores of the support.
  • the fibrous forming polymer may be an elastic polymer.
  • the support may have a thickness of 5 to 50 ⁇ m.
  • the pore size may be 0.2 ⁇ 1.5 ⁇ m.
  • the preferred fiber diameter may be 500 nm to 1 ⁇ m.
  • the support is formed by accumulating fibers made of elastic polymer and having a plurality of pores; And an ion exchange resin filled in a plurality of pores of the support.
  • An electrode assembly for a fuel cell for achieving another object of the present invention is characterized in that it comprises a cathode, an anode, and the above-described separator for fuel cell interposed between the cathode and the anode.
  • Method for producing a fuel cell separator for achieving another object of the present invention the step of preparing a spinning solution by mixing a polymer and a solvent consisting of a fibrous forming polymer and a heat-resistant polymer; Accumulating fibers obtained by electrospinning the spinning solution to form a support having a plurality of pores of a three-dimensional network structure; Filling an ion exchange resin into a plurality of pores of the support; And fixing the ion exchange resin to the plurality of pores by heat treating the support.
  • the polymer may contain 20 to 50% by weight of fibrous forming polymer and 50 to 80% by weight of heat resistant polymer.
  • the heat treatment temperature may be 200 ⁇ 230 °C.
  • the fibrous forming polymer may be an elastic polymer.
  • the filling rate of the ion exchange resin in the pores can be improved.
  • the cathode can improve the performance of the fuel cell as the reaction between the protons moved through the separator and the oxygen of the oxidant gas supplied from the outside occurs quickly and effectively.
  • a support in which the ion exchange resin is filled in the pores by accumulating fibers containing elastic polymers a support having excellent elasticity can be obtained, and the support can be shrunk and expanded during charging and discharging of the fuel cell. There is an advantage that can prevent damage.
  • the ion exchange resin is filled and fixed in a plurality of pores of the support having a three-dimensional network structure formed between the fibers, it is possible to implement a fuel cell having excellent reliability by preventing desorption of the ion exchange resin even during charge and discharge. It works.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method of manufacturing a separator for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining the structure of a fuel cell separator according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a conceptual cross-sectional view for explaining a method of forming a support by electrospinning according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a flowchart of a method of manufacturing a fuel cell separator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an electrode assembly for a fuel cell according to the present invention.
  • a method of manufacturing a fuel cell separator according to a first embodiment of the present invention firstly mixes a polymer and a solvent composed of 20 to 50 wt% of a fibrous forming polymer and 50 to 80 wt% of a heat resistant polymer. To prepare a spinning solution (S100).
  • the heat-resistant polymer is contained in the polymer of the spinning solution to increase the heat resistance temperature of the support prepared by electrospinning the spinning solution to prevent deformation of the support even when performing a high temperature heat treatment process It is possible to improve the filling rate of the ion exchange resin in the pores of the support by increasing the viscosity of the ion exchange resin filled in the pores of the support by removing the flow and fixing the ion exchange resin in the pores by the high temperature heat treatment process.
  • the polymer of the spinning solution contains less than 50% by weight of the heat-resistant polymer
  • the content of the heat-resistant polymer in the support is less than 200 °C heat treatment is impossible, if more than 80% by weight of the heat-resistant polymer is contained, spinning the spinning solution
  • electrospinning the spinning solution containing the polymer consisting of 20 to 50% by weight of the fibrous forming polymer and 50 to 80% by weight of the heat resistant polymer, as in the present invention can improve the spinning properties and the fiber molding It can be excellent, and the heat resistance properties that the fiber can withstand even the heat treatment of 200 °C or more is increased.
  • the fibrous forming polymer may be any polymer which can be electrospun to obtain fibers, such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethyl methacrylate (PMMA), and the like.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Electrospinning can be carried out by all possible methods of electrospinning, such as bottom-up electrospinning, top-down electrospinning, air spinning.
  • the fibrous forming polymer may be used as an elastic polymer, and in this case, the support is formed by accumulating fibers in which the elastic polymer and the heat resistant polymer are mixed.
  • the elastic polymer is a polymer having a property that can be mixed with the heat-resistant polymer.
  • the elastic polymer may be, for example, a polyurethane having excellent elasticity while being a heat resistant polymer resin.
  • Heat-resistant polymer resins include polyamide, polyacrylonitrile (PAN), polyimide, polyamideimide, poly (meth-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyetherketone, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate , Polyphosphazenes containing an aromatic polyester containing polyethylene naphthalate, polytetrafluoroethylene, polydiphenoxyphosphazene, poly ⁇ bis [2- (2-methoxyethoxy) phosphazene] ⁇ , Polyurethane copolymers including polyurethane and polyetherurethane, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, polyestersulfone (PES), polyether imide (PEI) or any combination thereof Can be used.
  • PAN polyacrylonitrile
  • PAN polyimide
  • polyamideimide poly (meth-phenylene isophthalamide)
  • polysulfone polyetherketone
  • the solvent is DMAc (N, N-Dimethyl acetoamide), DMF (N, N-Dimethylformamide), NMP (N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO (dimethyl sulfoxide), THF (tetra-hydrofuran), (EC (ethylene carbonate) ), Diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), propylene carbonate (PC), water, acetic acid, formic acid, chloroform, dichloromethane ), Acetone (acetone) and isopropyl alcohol (isopropylalchol) may be used any one or more selected from the group consisting of.
  • the fiber obtained by electrospinning the spinning solution is accumulated to form a support having a plurality of pores of the three-dimensional network structure (S110).
  • the support is a web in which fibers mixed with a fibrous forming polymer and a heat resistant polymer are accumulated, and a plurality of pores of a three-dimensional network structure are formed between the fibers of the web.
  • the support is preferably set to a thickness of 5 to 50 ⁇ m, and the pore size is preferably 0.2 to 1.5 ⁇ m. And it is preferable that the fiber diameter of a support body is 200 nm-1.5 micrometers, More preferably, it is 500 nm-1 micrometer.
  • an ion exchange resin is filled in the plurality of pores of the support (S120), and the support is heat-treated to fix the ion exchange resin in the plurality of pores (S130).
  • an ion exchange resin can use a fluorine-type resin, for example.
  • the support serves as a carrier for filling the pores of the ion exchange resin.
  • An example method for filling an ion exchange resin into a plurality of pores of the support is to coat the support with an ion exchange resin and infiltrate and fill the ion exchange resin coated in the plurality of pores of the support.
  • the ion exchange resin is flowable and is spontaneously moved to a plurality of pores of the support to be filled in the pores.
  • the fiber constituting the support contains 20 to 50% by weight of the fibrous forming polymer and 50 to 80% by weight of the heat resistant polymer, it can be heat-treated at a high temperature of 200 ⁇ 230 °C, this high temperature heat treatment Deformation of the support does not occur even at temperature.
  • fibers 110 containing 20 to 50 wt% of the fibrous forming polymer and 50 to 80 wt% of the heat resistant polymer are accumulated and formed. Having a support 100; And an ion exchange resin 120 filled in a plurality of pores of the support 100.
  • the support is formed by accumulating the fibers obtained by electrospinning the spinning solution in the electrospinning apparatus.
  • the electrospinning device is a spinning solution is supplied to the spinning nozzle 50, the lower portion spaced apart from the spinning nozzle 50 is disposed in the grounded collector 20 of the conveyor type moving at a constant speed.
  • the spinning solution is discharged from the spinning nozzle 50 to the fiber 110 to be spun onto the collector 20, and the fiber 20 is connected to the collector 20. ) Is accumulated to form the support 100 of the web structure.
  • step S200 in the manufacturing method of the fuel cell separator according to the second embodiment of the present invention, in step S200, an elastic polymer and a solvent are mixed to prepare a spinning solution, and then the fibers obtained by electrospinning the spinning solution are accumulated. By forming a support having a plurality of pores (S210). Subsequently, the ion exchange resin is filled in a plurality of pores of the support (S220).
  • a step of heat-treating the support may be selectively performed.
  • the support is formed by accumulating fibers made of elastic polymer.
  • the support has excellent elasticity by the fibers having elastic force, so that the support can be shrunk and expanded during charge and discharge of the fuel cell. There is an advantage that can prevent damage, such as tearing the support by the energy.
  • the separator for a fuel cell according to the second embodiment of the above-described manufacturing method includes a support having a plurality of pores formed by accumulating fibers made of elastic polymer; And an ion exchange resin filled in a plurality of pores of the support.
  • an electrode assembly for a fuel cell using a separator includes an anode 210 to which a fuel gas containing hydrogen is supplied; A cathode 220 to which an oxidant gas containing oxygen is supplied; And positioned between the anode 210 and the cathode 220, generated by the reaction of the fuel gas supplied to the anode 210 in a plurality of pores of the support formed by accumulating fibers containing the fibrous forming polymer and the heat-resistant polymer And a fuel cell separator 200 in which an ion exchange resin is filled to serve as an electrolyte for moving the proton P toward the cathode 220.
  • the anode 210 is composed of a catalyst layer 211 and a gas diffusion layer 212, the catalyst layer 211 containing the catalyst is fixed in contact with one side of the separator 200 for fuel cells, the gas diffusion layer 212 is a catalyst layer ( 211) is fixed.
  • the fuel gas is supplied to the gas diffusion layer 212 on the anode 210 side, and the fuel gas generates a proton P by an electrochemical reaction with the catalyst of the catalyst layer 211.
  • the generated protons P move in the cathode direction through the fuel cell separator 200.
  • the cathode 220 includes a catalyst layer 221 and a gas diffusion layer 222 including a catalyst which is sequentially fixed to the other side of the separator 200 for fuel cell.
  • the oxidant gas is supplied to the gas diffusion layer 222, and the catalyst of the catalyst layer 221 reacts oxygen of the oxidant gas with protons moved through the fuel cell separator 200 to generate water and electrons.
  • the filling rate of the ion exchange resin is maximized by forming the multilayer structure by alternately repeating the electrospinning process of forming the support of the pore structure and the electrospinning process of filling the pores by spraying droplets of the ion exchange resin. You can increase it.
  • the present invention by using a support formed by accumulating fibers obtained by electrospinning a spinning solution containing a heat-resistant polymer, a high temperature heat treatment process is performed to fix the ion exchange resin in the pores of the support. In addition, deformation can be prevented from occurring in the support. Therefore, in the present invention, by filling the pores of the support by the ion exchange resin filled in the pores of the support, it is possible to improve the filling rate of the ion exchange resin in the pores.
  • the cathode 220 may improve the performance of the fuel cell as the reaction between the protons moved through the separator 200 and the oxygen of the oxidant gas supplied from the outside is performed quickly and effectively.
  • the catalyst is capable of reacting with fuel gas, applying any material capable of reacting protons and oxygen, and including platinum (Pt), ruthenium (Ru), platinum ruthenium alloy (PtRu), palladium (Pd), and rhodium ( One or more metals selected from the group consisting of Rh), iridium (Ir), osmium (Os) and gold (Au) can be used.
  • the catalyst is used by being supported on a carrier, and the carrier is carbon powder, activated carbon powder, graphite powder, or the like.
  • the carrier on which the catalyst is supported may include a binder to maintain adhesion between the separator and the gas diffusion layer.
  • the present invention relates to a fuel cell separator capable of preventing deformation of the support by a heat treatment process and preventing damage to the support by charging and discharging energy.
  • the present invention provides a high temperature heat treatment by implementing a support using fibers containing a heat resistant polymer. It can be applied to a fuel cell separator that can prevent the support from being deformed during the process.

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Abstract

본 발명은 연료전지용 분리막, 그의 제조방법 및 연료전지 전극 어셈블리에 관한 것으로, 연료전지용 분리막은 20 ~ 50중량%의 섬유성형성 고분자 및 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자를 함유하는 섬유가 축적되어 형성되며 다수의 기공을 가지는 지지체; 및 상기 지지체의 다수의 기공에 충진된 이온교환수지;를 포함한다.

Description

연료전지용 분리막, 그의 제조방법 및 연료전지 전극 어셈블리
본 발명은 연료전지용 분리막에 관한 것으로, 열처리 공정에 의한 지지체의 변형을 방지할 수 있고, 충방전 에너지에 의해 지지체의 손상을 방지할 수 있는 연료전지용 분리막, 그의 제조방법 및 연료전지 전극 어셈블리에 관한 것이다.
최근, 산업이 고도로 발전되면서 에너지 문제는 큰 관심사가 되고 있다.
이에, 친환경적이고 높은 전력을 갖는 새로운 에너지원에 대한 요구가 증대되고 있다.
연료전지는 연료가 갖고 있는 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환장치이며, 높은 에너지 밀도 및 높은 효율성을 가지고 있어 친환경 에너지원으로 활용될 것으로 기대하고 있다.
연료전지는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 외부로부터 공급되는 산소의 화학 반응 에너지로부터 전기 에너지를 발생시키며, 전해질의 종류에 따라서 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC), 용융탄산염형 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC), 고체산화물형 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC), 고분자 고체 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC) 등으로 분류된다.
연료전지 중, 고분자 전해질 연료전지는 출력 특성이 탁월하고, 고체인 고분자막을 사용하여 부식문제를 해결할 수 있고, 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 우수한 에너지 변환효율과 저온에서 높은 전류밀도를 얻을 수 있어, 자동차의 전원, 분산용 전원 및 소형 전원 등 다양한 분야로 응용되고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2013-0001294호는, 보호 필름을 이용하여 고체 고분자 전해질 막의 양면에 전극 촉매층을 열 전사하여 연료 전지의 고체 고분자 전해질 막에 주름이 형성되는 것을 방지하는 기술이 제안되어, 고체 고분자 전해질막의 주름에 의해 전극 촉매층이 벗겨지는 것은 방지할 수 있으나, 고체 고분자 전해질 막과 전극 촉매층의 열팽창 계수가 상이하여, 연료전지의 구동시 발생되는 열에 의해 전극 촉매층이 고체 고분자 전해질 막에서 박리될 수 있으며, 충방전시 고체 고분자 전해질막의 기계적 강도가 저하되어 변형이나 손상될 수 있어 연료 전지의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 내열성 고분자가 포함된 섬유로 지지체를 구현하여 고온의 열처리 공정시 지지체가 변형되는 것을 방지할 수 있는 연료전지용 분리막, 그의 제조방법 및 연료전지 전극 어셈블리를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 이온교환수지의 담체인 지지체를 충방전시 수축 및 팽창할 수 있도록 구현하여, 충방전 에너지에 의한 지지체의 손상이 방지되어 신뢰성을 우수하게 할 수 있는 연료전지용 분리막, 그의 제조방법 및 연료전지 전극 어셈블리를 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리막은, 20 ~ 50중량%의 섬유성형성 고분자 및 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자를 함유하는 섬유가 축적되어 형성되며 다수의 기공을 가지는 지지체; 및 상기 지지체의 다수의 기공에 충진된 이온교환수지;를 포함하는 연료전지용 분리막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리막에서, 상기 섬유성형성 고분자는 탄성고분자일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리막에서, 상기 지지체의 두께는 5 ~ 50㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리막에서, 상기 기공의 크기는 0.2 ~ 1.5㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리막에서, 바람직한 상기 섬유 직경은 500㎚ ~ 1㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 연료전지용 분리막은, 탄성고분자로 이루어진 섬유가 축적되어 형성되며 다수의 기공을 가지는 지지체; 및 상기 지지체의 다수의 기공에 충진된 이온교환수지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 연료전지용 전극 어셈블리는, 캐소드, 애노드, 및 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 개재되어 있는 전술된 연료전지용 분리막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 연료전지용 분리막의 제조방법은, 섬유성형성 고분자 및 내열성 고분자로 이루어진 고분자 및 용매를 혼합하여 방사용액을 제조하는 단계; 상기 방사용액을 전기방사하여 얻어진 섬유를 축적하여 3차원 네트워크 구조의 다수의 기공을 가지는 지지체를 형성하는 단계; 상기 지지체의 다수 기공에 이온교환수지를 충진하는 단계; 및 상기 지지체를 열처리하여 다수의 기공에 이온교환수지를 고착시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리막의 제조방법에서, 상기 고분자는 20 ~ 50중량%의 섬유성형성 고분자 및 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자를 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리막의 제조방법에서, 상기 열처리 온도는 200 ~ 230℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 분리막의 제조방법에서, 상기 섬유성형성 고분자는 탄성고분자일 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 내열성 고분자가 함유된 방사용액을 전기방사하여 수득한 섬유를 축적시켜 형성한 지지체를 사용하여, 지지체의 기공내에 이온교환수지를 고착시키기 위한 고온의 열처리 공정을 수행하여도 지지체에 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.
본 발명에서는 열처리 공정을 수행하여 지지체의 기공에 충진된 이온교환수지를 기공내에 고착시킴으로써, 기공에 이온교환수지의 충진율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 분리막에서 이온교환수지의 충진율을 향상시키면 이온교환능이 높아지게 되어 연료가스의 공급으로 애노드에서 발생된 프로톤(P)을 캐소드 방향으로 이동시키는 성능이 향상되게 된다. 그 결과, 캐소드에서는 분리막을 통해 이동된 프로톤과 외부에서 공급되는 산화제 가스의 산소와 반응이 빠르고 효과적으로 이루어짐에 따라 연료전지의 성능향상을 기할 수 있다.
본 발명에서는 이온교환수지가 기공에 충진되는 지지체를 탄성고분자가 포함된 섬유를 축적하여 형성함으로써, 신축성이 우수한 지지체를 얻을 수 있고, 연료전지의 충방전시 지지체의 수축 및 팽창이 가능하여 지지체의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서는 섬유 사이에 형성된 3차원 네트워크 구조로 이루어진 지지체의 다수의 기공에 이온교환수지가 충진되어 고착화되어 있으므로, 충방전에도 이온교환수지의 탈리를 방지하여 우수한 신뢰성을 가지는 연료전지를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지용 분리막의 제조방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지용 분리막의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따라 전기방사에 의해 지지체를 형성하는 방법을 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지용 분리막의 제조방법의 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 연료전지용 전극 어셈블리의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지용 분리막의 제조방법은 먼저, 20 ~ 50중량%의 섬유성형성 고분자 및 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자로 이루어진 고분자 및 용매를 혼합하여 방사용액을 제조한다(S100).
본 발명에서는 방사용액의 고분자에 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자가 함유하도록 설정하여, 방사용액을 전기방사하여 제조된 지지체의 내열 온도를 높여 고온의 열처리 공정을 수행하더라도 지지체의 변형을 방지할 수 있고, 고온의 열처리 공정에 의해 지지체의 기공에 충진된 이온교환수지의 점도를 높여 흐름성을 제거하여 기공내에 이온교환수지를 고착시킴으로써, 지지체의 기공에 이온교환수지의 충진율을 향상시킬 수 있는 것이다.
여기서, 방사용액의 고분자에 50중량% 미만의 내열성 고분자가 함유하는 경우, 지지체에 내열성 고분자의 함유량이 적어 200℃ 이상의 열처리가 불가능하고, 80중량% 초과의 내열성 고분자가 함유되면, 방사용액을 방사하기가 어렵고 방사시 섬유성형이 쉽지않은 단점이 있다.
그러므로, 본 발명에서와 같이 20 ~ 50중량%의 섬유성형성 고분자 및 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자로 이루어진 고분자가 함유된 방사용액을 전기방사하게 되면, 방사 특성을 향상시킬 수 있고 섬유성형을 우수하게 할 수 있으며, 200℃ 이상의 열처리에도 섬유가 견딜 수 있는 내열 특성이 증가된다.
섬유성형성 고분자는 전기방사하여 섬유를 수득할 수 있는 모든 고분자를 사용할 수 있으며, 예컨대, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등이다.
전기방사는 상향식 전기방사, 하향식 전기방사, 에어방사 등 가능한 모든 전기방사방법으로 수행할 수 있다.
본 발명에서는 섬유성형성 고분자를 탄성고분자로 사용할 수 있으며, 이경우, 지지체는 탄성고분자 및 내열성고분자가 혼재된 섬유가 축적되어 형성됨으로, 고온의 열처리에도 변형이 발생되지 않음과 동시에 탄성력이 있는 지지체를 구현할 수 있다. 여기서, 탄성고분자는 내열성고분자와 혼합이 될 수 있는 성질을 가진 고분자를 적용한다. 탄성고분자는 예를 들어, 내열성 고분자 수지이면서 탄성도 우수한 폴리우레탄을 사용할 수 있다.
내열성 고분자 수지는 폴리아마이드, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트를 포함하는 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]}를 포함하는 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리에스테르설폰(PES), 폴리에테르 이미드(PEI) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
용매는 DMAc(N,N-Dimethyl acetoamide), DMF(N,N-Dimethylformamide), NMP(N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetra-hydrofuran), (EC(ethylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), PC(propylene carbonate), 물, 초산(acetic acid), 개미산(formic acid), 클로로포름(Chloroform), 디클로로메탄(dichloromethane), 아세톤(acetone) 및 이소프로필알콜(isopropylalchol)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
그후, 방사용액을 전기방사하여 얻어진 섬유를 축적하여 3차원 네트워크 구조의 다수의 기공을 가지는 지지체를 형성한다(S110).
지지체는 섬유성형성 고분자 및 내열성 고분자가 혼재된 섬유가 축적된 웹으로, 이 웹의 섬유 사이에 3차원 네트워크 구조의 다수의 기공이 형성된다.
지지체는 5 ~ 50㎛ 두께로 설정하는 것이 바람직하고, 기공의 크기는 0.2 ~ 1.5㎛인 것이 바람직하다. 그리고, 지지체의 섬유 직경은 200㎚ ~ 1.5㎛인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 500㎚ ~ 1㎛이다.
이어서, 지지체의 다수 기공에 이온교환수지를 충진하고(S120), 지지체를 열처리하여 다수의 기공에 이온교환수지를 고착시킨다(S130). 이 경우 이온교환수지는 예를 들어, 불소계 수지를 사용할 수 있다.
지지체는 이온교환수지를 기공에 충진하기 위한 담체의 기능을 수행한다. 이 지지체의 다수 기공에 이온교환수지를 충진하는 일례의 방법을 설명하면, 이온교환수지를 지지체에 코팅하고, 지지체의 다수의 기공에 코팅된 이온교환수지를 스며들게하여 충진시키는 것이다. 여기서, 이온교환수지는 흐름성이 있어 지지체의 다수의 기공으로 자발적으로 이동되어 기공 내부에 채워진다.
그리고, 지지체를 열처리(또는 에이징(aging))하게 되면, 기공내에 충진된 이온교환수지의 점도가 높아져 이온교환수지의 흐름성이 없어지게 됨으로, 지지체의 다수의 기공에 충진된 이온교환수지는 기공내부에 고착된다. 이때, 지지체를 구성하는 섬유는 20 ~ 50중량%의 섬유성형성 고분자 및 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자를 함유하고 있어, 200 ~ 230℃의 고온으로 열처리를 수행할 수 있으며, 이 고온의 열처리 온도에도 지지체의 변형이 발생되지 않는다.
그러므로, 전술된 제조방법을 수행하면, 도 2와 같이, 20 ~ 50중량%의 섬유성형성 고분자 및 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자를 함유하는 섬유(110)가 축적되어 형성되며 다수의 기공을 가지는 지지체(100); 및 상기 지지체(100)의 다수의 기공에 충진된 이온교환수지(120);를 포함하는 연료전지용 분리막(200)을 구현할 수 있다.
도 3을 참고하면, 지지체는 전기방사장치에서 방사용액을 전기방사하여 얻어진 섬유를 축적시켜 형성한다.
이러한 전기방사장치는 방사용액이 방사노즐(50)에 공급되고, 방사노즐(50)과 이격된 하부에는 일정한 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(20)가 배치된다.
콜렉터(20)와 방사노즐(50) 사이에 고전압 정전기력을 인가하면, 방사노즐(50)에서 방사용액이 섬유(110)로 토출되어 콜렉터(20)에 방사되고, 콜렉터(20)에는 섬유(110)가 축적되어 웹 구조의 지지체(100)가 형성된다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지용 분리막의 제조방법은 S200단계에서, 탄성고분자 및 용매를 혼합하여 방사용액을 제조한 다음, 방사용액을 전기방사하여 얻어진 섬유를 축적하여 다수의 기공을 가지는 지지체를 형성한다(S210). 연이어, 지지체의 다수 기공에 이온교환수지를 충진한다(S220).
여기서, 이온교환수지를 충진한 후, 지지체를 열처리하는 공정을 선택적으로 수행할 수 있다.
이와 같은 제2실시예에서는 탄성고분자로 이루어진 섬유를 축적하여 지지체를 구현하는 것으로, 탄성력을 가지는 섬유에 의해 지지체는 신축성이 우수하여 연료전지의 충방전시 지지체의 수축 및 팽창이 가능함으로, 충방전 에너지에 의해 지지체가 찢어지는 등의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
전술된 제조방법에 의한 제2실시예에 따른 연료전지용 분리막은 탄성고분자로 이루어진 섬유가 축적되어 형성되며 다수의 기공을 가지는 지지체; 및 상기 지지체의 다수의 기공에 충진된 이온교환수지;를 포함한다.
도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 분리막을 이용한 연료전지용 전극 어셈블리는 수소를 포함하는 연료가스가 공급되는 애노드(210); 산소를 포함하는 산화제 가스가 공급되는 캐소드(220); 및 애노드(210)와 캐소드(220)에 사이에 위치되어, 섬유성형성 고분자 및 내열성 고분자를 함유하는 섬유가 축적되어 형성된 지지체의 다수 기공에 애노드(210)에 공급된 연료가스의 반응으로 생성된 프로톤(P)을 캐소드(220) 방향으로 이동시키는 전해질 역할을 하도록 이온교환수지가 충진되어 있는 연료전지용 분리막(200);을 포함한다.
애노드(210)는 촉매층(211)과 가스확산층(212)으로 이루어져 있고, 촉매가 포함된 촉매층(211)은 연료전지용 분리막(200)의 일측에 접촉되어 고정되고, 가스확산층(212)은 촉매층(211)에 접촉되어 고정되어 있다. 애노드(210) 측의 가스확산층(212)으로 연료 가스가 공급되고, 이 연료 가스는 촉매층(211)의 촉매와 전기화학반응이 일어나 프로톤(P)을 발생한다. 발생된 프로톤(P)은 연료전지용 분리막(200)을 통해 캐소드 방향으로 이동한다.
캐소드(220)는 연료전지용 분리막(200)의 타측에 순차적으로 고정되어 있는 촉매가 포함된 촉매층(221) 및 가스확산층(222)으로 구성된다. 가스확산층(222)으로 산화제 가스가 공급되고, 촉매층(221)의 촉매는 연료전지용 분리막(200)을 통해 이동된 프로톤과 산화제 가스의 산소를 반응시켜 물과 전자를 생성시킨다.
따라서, 수소와 산소의 화학 반응에 의해 애노드와 캐소드 사이에 전위차가 발생되어 캐소드에서 애노드로 전류가 흐르게 됨으로써, 전기 에너지를 획득하여 발전을 할 수 있게 된다.
이 경우, 본 발명에서는 기공 구조의 지지체를 형성하는 전기방사공정과 이온교환수지의 액적을 분사하여 기공에 충진하는 전기분사공정을 교대로 반복하여 다층 구조로 형성함에 의해 이온교환수지의 충진율을 최대로 높일 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 내열성 고분자가 함유된 방사용액을 전기방사하여 수득한 섬유를 축적시켜 형성한 지지체를 사용하여, 지지체의 기공내에 이온교환수지를 고착시키기 위한 고온의 열처리 공정을 수행하여도 지지체에 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 열처리 공정을 수행하여 지지체의 기공에 충진된 이온교환수지를 기공내에 고착시킴으로써, 기공에 이온교환수지의 충진율을 향상시킬 수 있다.
그 결과, 분리막에서 이온교환수지의 충진율을 향상시키면 이온교환능이 높아지게 되어 연료가스의 공급으로 애노드(210)에서 발생된 프로톤(P)을 캐소드(220) 방향으로 이동시키는 성능이 향상되게 된다. 그 결과, 캐소드(220)에서는 분리막(200)을 통해 이동된 프로톤과 외부에서 공급되는 산화제 가스의 산소와 반응이 빠르고 효과적으로 이루어짐에 따라 연료전지의 성능향상을 기할 수 있다.
촉매는 연료 가스와 반응할 수 있고, 프로톤과 산소를 반응시킬 수 있는 모든 물질을 적용할 수 있으며, 백금(Pt), 루테늄(Ru), 백금루테늄 합금(PtRu), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os) 및 금(Au)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 사용할 수 있다. 그리고, 촉매는 담체에 담지시켜 사용하며, 담체는 카본 분말, 활성탄 분말, 그래파이트 분말 등이 사용된다. 촉매가 담지된 담체는 분리막과 가스확산층의 접착력을 유지하기 위하여 바인더를 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 열처리 공정에 의한 지지체의 변형을 방지할 수 있고, 충방전 에너지에 의해 지지체의 손상을 방지할 수 있는 연료전지용 분리막에 관한 것으로, 내열성 고분자가 포함된 섬유로 지지체를 구현하여 고온의 열처리 공정시 지지체가 변형되는 것을 방지할 수 있는 연료전지용 분리막에 적용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 20 ~ 50중량%의 섬유성형성 고분자 및 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자를 함유하는 섬유가 축적되어 형성되며 다수의 기공을 가지는 지지체; 및
    상기 지지체의 다수의 기공에 충진된 이온교환수지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막.
  2. 제1항에 있어서, 상기 섬유성형성 고분자는 탄성고분자인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지체의 두께는 5 ~ 50㎛인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기공의 크기는 0.2 ~ 1.5㎛인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막.
  5. 제1항에 있어서, 상기 섬유 직경은 500㎚ ~ 1㎛인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막.
  6. 탄성고분자로 이루어진 섬유가 축적되어 형성되며 다수의 기공을 가지는 지지체; 및
    상기 지지체의 다수의 기공에 충진된 이온교환수지;를 포함하는 연료전지용 분리막.
  7. 캐소드, 애노드, 및 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 개재되어 있는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 연료전지용 분리막을 포함하는 연료전지용 전극 어셈블리.
  8. 섬유성형성 고분자 및 내열성 고분자로 이루어진 고분자 및 용매를 혼합하여 방사용액을 제조하는 단계;
    상기 방사용액을 전기방사하여 얻어진 섬유를 축적하여 3차원 네트워크 구조의 다수의 기공을 가지는 지지체를 형성하는 단계;
    상기 지지체의 다수 기공에 이온교환수지를 충진하는 단계; 및
    상기 지지체를 열처리하여 다수의 기공에 이온교환수지를 고착시키는 단계;를 포함하는 연료전지용 분리막의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 고분자는 20 ~ 50중량%의 섬유성형성 고분자 및 50 ~ 80중량%의 내열성 고분자를 함유하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 열처리 온도는 200 ~ 230℃인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 섬유성형성 고분자는 탄성고분자인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 탄성고분자는 불소계 수지인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 이온교환수지는 불소계 수지인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리막의 제조방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080035339A (ko) * 2006-10-19 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 혼합 주입형 연료 전지용 고분자 전해질 막, 이의제조방법, 이를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지용 막-전극어셈블리, 및 이 막-전극 어셈블리를 포함하는 혼합주입형 연료 전지 시스템
JP2009245639A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Asahi Glass Co Ltd 固体高分子形燃料電池用電解質膜、その製造方法及び固体高分子形燃料電池用膜電極接合体
KR20110093714A (ko) * 2010-02-12 2011-08-18 주식회사 아모그린텍 고내열성 및 고강도 초극세 섬유상 분리막 및 그의 제조방법
KR20110120185A (ko) * 2010-04-28 2011-11-03 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법
KR20140137198A (ko) * 2013-05-22 2014-12-02 주식회사 아모그린텍 이온 교환 멤브레인과 그의 제조 방법, 멤브레인 전극 어셈블리 및 연료 전지

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1541619A4 (en) * 2002-07-26 2007-10-31 Asahi Glass Co Ltd POLYMER FILM, MANUFACTURING METHOD, AND UNITED MEMBRANE ELECTRODE ARRANGEMENT FOR FUEL POLYMER TYPE OF FUEL CELL
CN101673831B (zh) * 2008-09-11 2011-09-21 元智大学 酸性纳米纤维/碱性高分子的复合质子交换膜及其制备方法
CA2767211C (en) * 2009-11-24 2018-07-31 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Porous electrode substrate and method for producing the same
US20130045438A1 (en) 2010-03-26 2013-02-21 Yasuhiro Haba Producing method of fuel cell membrane electrode assembly and producing apparatus of the same
CN101887975B (zh) * 2010-04-09 2012-07-18 新源动力股份有限公司 一种燃料电池用膜-膜电极的集成化制备方法
CN102140734B (zh) * 2011-01-10 2012-12-19 武汉理工大学 一种增强型双组分纳米纤维多孔膜及制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080035339A (ko) * 2006-10-19 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 혼합 주입형 연료 전지용 고분자 전해질 막, 이의제조방법, 이를 포함하는 혼합 주입형 연료 전지용 막-전극어셈블리, 및 이 막-전극 어셈블리를 포함하는 혼합주입형 연료 전지 시스템
JP2009245639A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Asahi Glass Co Ltd 固体高分子形燃料電池用電解質膜、その製造方法及び固体高分子形燃料電池用膜電極接合体
KR20110093714A (ko) * 2010-02-12 2011-08-18 주식회사 아모그린텍 고내열성 및 고강도 초극세 섬유상 분리막 및 그의 제조방법
KR20110120185A (ko) * 2010-04-28 2011-11-03 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 고분자 전해질막 및 그 제조방법
KR20140137198A (ko) * 2013-05-22 2014-12-02 주식회사 아모그린텍 이온 교환 멤브레인과 그의 제조 방법, 멤브레인 전극 어셈블리 및 연료 전지

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