(57)【要約】  本発明の燃料電池用電極は、多数の第１触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散された触媒部、及び多数の第２触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散し、前記触媒部より触媒粒子の濃度が低いイオノマー部を含む触媒層を含み、前記イオノマー部は前記触媒部内の壁または多数の柱の形状で設けられることを特徴とする。本発明によれば、触媒層内に別のイオノマー部が存在することで、電極層におけるイオン伝導性に優れ、反応表面積が画期的に増加して電池の性能を向上させることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、流路を有するセパレーターとの間に介在された、燃料電池用電極であって、
前記電極が、前記電解質膜と接触する触媒層と、及び前記セパレーターと接触するガス拡散層を備えてなり、
前記触媒層が、多数の第１触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散された触媒部と、並びに、多数の第２触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散されてなり、かつ、前記触媒部より触媒粒子の濃度が低いものである、イオノマー部を備えてなり、
前記イオノマー部が、前記触媒部内の壁または多数の柱の形状で設けられることを特徴とする、燃料電池用電極。
【請求項２】
前記第１触媒粒子及び第２触媒粒子が、それぞれ金属触媒粒子または炭素系支持体に担持された金属触媒粒子であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項３】
前記イオノマー部が、第２触媒粒子の濃度がゼロであることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項４】
前記イオノマー部における壁または柱の高さが、前記触媒層の厚さの０．５〜１倍であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項５】
前記イオノマー部における壁が格子状であり、
前記触媒部が格子の間に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項６】
前記触媒部が流路に対向して流路に沿って形成されるか、またはイオノマー部における壁が流路に対向して流路に沿って形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池用電極。
【請求項７】
燃料電池用電極の製造方法であって、
前記燃料電池用電極が、多数の第１触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散された触媒部と、並びに多数の第２触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散されてなり、かつ、前記触媒部より触媒粒子の濃度が低いものである、イオノマー部とを備えてなる触媒層を備えてなるものであり、
（Ｓ１）触媒部形成用インク及び前記触媒部形成用インクより触媒粒子の濃度が低いイオノマー部形成用インクをそれぞれ製造する段階と、
（Ｓ２）製造した第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴をインクジェット方式で電解質膜または気体拡散層の予め指定された位置に噴射して層を形成する段階と、
（Ｓ３）前記第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴が噴射された位置にそれぞれ第２触媒部形成用インク滴及び第２イオノマー部形成用インク滴を積層してそれぞれ触媒部及びイオノマー部を形成し、前記イオノマー部が前記触媒部内の壁または多数の柱の形状で設けられるように、第２触媒部形成用インク滴及び第２イオノマー部形成用インクをインクジェット方式でそれぞれ繰り返して噴射して触媒層を形成する段階とを含んでなることを特徴とする、燃料電池用電極の製造方法。
【請求項８】
前記触媒部形成用インクが、金属触媒または炭素系支持体に担持された金属触媒、ポリマーイオノマー、及び溶媒を含んでなることを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項９】
前記イオノマー部形成用インクが、金属触媒または炭素系支持体に担持された金属触媒、ポリマーイオノマー、及び溶媒を含んでなり、かつ、前記触媒部形成用インクより触媒の濃度が低いことを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１０】
前記イオノマー部形成用インクが、触媒の濃度がゼロであることを特徴とする、請求項９に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１１】
前記イオノマー部における壁または柱の高さが、前記触媒層の厚さの０．５〜１倍であることを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１２】
前記イオノマー部における壁が格子状であり、
前記触媒部が格子の間に形成されたことを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１３】
前記触媒部が流路に対向して流路に沿って形成されてなか、またはイオノマー部における壁が流路に対向して流路に沿って形成されたことを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１４】
前記インク滴の噴射が熱処理状態で行われることを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１５】
前記電解質膜が、ペルフルオロスルホン酸ポリマー、炭化水素系ポリマー、ポリイミド、ポリビニリデンフルオライド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキサイド、ポリホスファゼン、ポリエチレンナフタレート、ポリエステル、ドープされたポリベンズイミダゾール、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、これらの酸及び塩基からなる群より選択される高分子であることを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１６】
前記気体拡散層が、カーボン紙、炭素布、及び炭素フェルトからなる群より選択される導電性基材、炭素系物質、及びフッ素系樹脂を含むことを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１７】
燃料電池用膜電極接合体であって、
電解質膜と、前記電解質膜を介在して形成され、それぞれ触媒層及び気体拡散層を備えたアノード電極及びカソード電極とを備えてなるものであり、
前記アノード電極またはカソード電極が、請求項１〜６の何れか一項に記載の燃料電池用電極であることを特徴とする、燃料電池用膜電極接合体。
【請求項１８】
請求項１７に記載の少なくとも一つの膜電極接合体、及び前記膜電極接合体の間に介在されるセパレーターを備えたスタックと、
燃料を前記スタックに供給する燃料供給部と、
酸化剤を前記スタックに供給する酸化剤供給部とを備えてなることを特徴とする、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用電極及びその製造方法、それを含む膜電極接合体（assembly：アッセンブリ）並びに燃料電池に関し、イオン伝導性、反応表面積及び耐久性などを向上させた燃料電池用電極及びその製造方法、それを含む膜電極接合体並びに燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油や石炭のような従来のエネルギー資源の枯渇が予測されるにつれて、それらに代替可能なエネルギーに対する関心が高くなっている。このような代替エネルギーの１つとして、高効率であってＮＯｘ及びＳＯｘなどの公害物質を排出せず、使用される燃料が豊富であるなどの長所から燃料電池が特に注目されている。
【０００３】
燃料電池は、燃料と酸化剤との化学反応エネルギーを電気エネルギーに変換する発電システムであって、燃料としては水素と、メタノール、ブタンなどのような炭化水素が、酸化剤としては酸素が代表的に使用される。
【０００４】
燃料電池において、電気を発生させる最も基本的な単位は膜電極接合体（ＭＥＡ）であって、これは電解質膜と、電解質膜の両面に形成されるアノード及びカソード電極とで構成される。燃料電池の電気発生原理を示した図１及び化学式１（水素を燃料として使用した場合の燃料電池の反応式）を参照すれば、アノード電極では燃料の酸化反応が起きて水素イオン及び電子が発生し、水素イオンは電解質膜を通じてカソード電極に移動し、カソード電極では酸素（酸化剤）と電解質膜を通じて伝達された水素イオンと電子とが反応して水が生成される。このような反応を通じて外部回路に電子が移動する。
【０００５】
［化学式１］
アノード電極：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
カソード電極：１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
全体反応式：Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ
【０００６】
図２は、燃料電池用膜電極接合体の一般的な構成を示した図である。図２を参照すれば、燃料電池の膜電極接合体は、電解質膜と、電解質膜を介在して対向するアノード電極及びカソード電極とで構成され、アノード電極及びカソード電極は触媒層及び気体拡散層で構成される。気体拡散層は、電極基材及びその上に形成された微細気孔層で構成される。
【０００７】
従来の燃料電池膜電極接合体の触媒層は、触媒とイオノマーを含む一種のインクでコーティングされるため、ＸＹ方向で同じ電極層が形成される。電解質膜と電極層とは平面対平面で接触され、両層の界面では多くの反応が起きて電位差を発生させる。従って、電池の性能を向上させるためには、電解質膜と電極層とにおける反応表面積を増加させることが重要である。
【０００８】
従来は、電解質膜の表面を波状にすることで電極層との反応表面積を増大させ、電極層接合性の向上を図ることが試みられたが、これは電解質膜にストレスを与え、製造が困難であって且つ電極層全体の連結が難しいという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、イオン伝導性に優れ、反応表面積が増大し、且つ、電解質膜と電極層との接触性が向上して耐久性が増加した燃料電池用電極を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明による燃料電池用電極は、電解質膜と流路を有するセパレーターとの間に介在された燃料電池用電極において、前記電極は前記電解質膜と接触する触媒層、及び前記セパレーターと接触するガス拡散層を含み、前記触媒層は多数の第１触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散された触媒部、及び多数の第２触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散され、前記触媒部より触媒粒子の濃度が低いイオノマー部を含み、前記イオノマー部は前記触媒部内の壁または多数の柱の形状で設けられることを特徴とする。本発明の燃料電池用電極は、触媒層内に別のイオノマー部が設けられることで、イオン伝導性に優れ、反応表面積が著しく増加して電池の性能を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第１触媒粒子及び第２触媒粒子は、それぞれ当分野で通常使用する金属触媒粒子または炭素系支持体に担持された金属触媒粒子であり、イオノマー部の第２触媒粒子の濃度はゼロであり得る。
【００１２】
本発明のイオノマー部を形成するインク柱の高さは前記触媒層の厚さの０．５〜１倍であることが望ましいが、これに限定されない。
【００１３】
また、本発明は、多数の第１触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散された触媒部、及び多数の第２触媒粒子がイオノマーバインダー樹脂に分散され、前記触媒部より触媒粒子の濃度が低いイオノマー部を含む触媒層を含む燃料電池用電極の製造方法であって、（Ｓ１）触媒部形成用インク及び前記触媒部形成用インクより触媒粒子の濃度が低いイオノマー部形成用インクをそれぞれ製造する段階と、（Ｓ２）製造した第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴をインクジェット方式で電解質膜または気体拡散層の予め指定された位置に噴射して層を形成する段階と、（Ｓ３）前記第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴が噴射された位置にそれぞれ第２触媒部形成用インク滴及び第２イオノマー部形成用インク滴を積層してそれぞれ触媒部及びイオノマー部を形成し、前記イオノマー部が前記触媒部内の壁または多数の柱の形状で設けられるように、第２触媒部形成用インク滴及び第２イオノマー部形成用インクをインクジェット方式でそれぞれ繰り返して噴射して触媒層を形成する段階と、を含む燃料電池用電極の製造方法を提供する。
【００１４】
前記触媒部形成用インク及びイオノマー部形成用インクは、それぞれ金属触媒または炭素系支持体に担持された金属触媒、ポリマーイオノマー、及び溶媒を含むことができ、イオノマー部形成用インクは触媒部形成用インクより触媒の濃度が低い。必要であれば、本発明によるイオノマー部形成用インクは触媒の濃度がゼロであり得る。
【００１５】
本発明の燃料電池用電極の製造方法において、必要に応じてインク滴の噴射は熱処理状態で行うこともできる。
【００１６】
前述した本発明の電極は、膜電極接合体及び燃料電池に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料電池の電気発生原理を説明するための概略図である。
【図２】一般的な燃料電池用膜電極接合体の構造を示した概略図である。
【図３】本発明による触媒部形成用インク及びイオノマー部形成用インクをそれぞれ噴射する様子を示した概略図である。
【図４】本発明によって触媒部内に多数のイオノマー柱が形成されるように、触媒部形成用インク及びイオノマー部形成用インクが電解質膜または気体拡散層に噴射された模様を概略的に示した平面図である。
【図５】本発明によって触媒部内に壁が形成されるように、触媒部形成用インク及びイオノマー部形成用インクが電解質膜または気体拡散層に噴射された模様を概略的に示した平面図である。
【図６】本発明によって触媒部形成用インク及びイオノマー部形成用インクが電解質膜または気体拡散層に噴射されて形成した触媒部及びイオノマー部を概略的に示した断面図である。
【図７】本発明による燃料電池の一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の燃料電池用電極をその製造方法に従って詳しく説明する。本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【００１９】
まず、触媒部形成用インク及び前記触媒部形成用インクより触媒粒子の濃度が低いイオノマー部形成用インクをそれぞれ製造する（Ｓ１）。
【００２０】
本発明による触媒部形成用インクは、通常使用する触媒部形成用インクを制限なく使用することができる。例えば、前記触媒部形成用インクは、金属触媒または炭素系支持体に担持された金属触媒である第１触媒粒子、ポリマーイオノマー、及び溶媒を含むことができる。ここで、第１触媒粒子との混同を避けるため、イオノマー部に含まれる触媒粒子は第２触媒粒子と称する。
【００２１】
前記金属触媒としては、通常、白金、ルテニウム、オスミウム、白金‐ルテニウム合金、白金‐オスミウム合金、白金‐パラジウム合金、及び白金‐遷移金属合金からなる群より選択されるいずれか１種または２種以上の混合物を使用することができるが、これに限定されることはない。
【００２２】
前記炭素系支持体は炭素系物質であり得るが、黒鉛（グラファイト）、カーボンブラック、アセチレンブラック、デンカブラック（ｄｅｎｋａ ｂｌａｃｋ）、ケッチェンブラック（ｋｅｔｊｅｎ ｂｌａｃｋ)、活性カーボン、メソポーラスカーボン（ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ）、炭素ナノチューブ、炭素ナノ繊維、炭素ナノホーン（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏ ｈｏｒｎ）、炭素ナノリング（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏ ｒｉｎｇ）、炭素ナノワイヤ、フラーレン（Ｃ６０）、及びスーパーＰ（登録商標）からなる群より選択されるいずれか１種または２種以上の混合物であることが望ましい。
【００２３】
前記ポリマーイオノマーとしては、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ、登録商標）イオノマーまたはスルホン化ポリトリフルオロスチレンのようなスルホン化されたポリマーを通常使用することができる。
【００２４】
前記溶媒としては、水、ブタノール、イソプロパノール、メタノール、エタノール、ｎ‐プロパノール、ｎ‐ブチレンアセテート、及びエチレングリコールからなる群より選択されるいずれか１種または２種以上の混合物を使用することが望ましい。
【００２５】
本発明のイオノマー部形成用インクは、触媒粒子の濃度が前述した触媒部形成用インクより低いことを除いて前記触媒部形成用インクと同様の方法で製造することができる。例えば、前記イオノマー部形成用インクは、金属触媒または炭素系支持体に担持された金属触媒である第２触媒粒子、ポリマーイオノマー、及び溶媒を含み、前記触媒部形成用インクより触媒粒子の濃度が低い。また、必要であれば、前記金属触媒または炭素系支持体に担持された金属触媒を添加せず、触媒粒子の濃度がゼロであり得る。
【００２６】
上記のようにしてインクを製造した後は、第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴をインクジェット方式で電解質膜または気体拡散層の予め指定された位置に噴射して層を形成する（Ｓ２）。
【００２７】
前記第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴を噴射した後、前記第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴の噴射された位置に触媒部形成用インク滴及びイオノマー部形成用インク滴を噴射する。ここで、第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴との混同を避けるため、後で噴射する触媒部形成用インク滴及びイオノマー部形成用インク滴は第２触媒部形成用インク滴及び第２イオノマー部形成用インク滴と称する。
【００２８】
図３に示されたように、触媒部形成用インク１１及びイオノマー部形成用インク１２を電解質膜２０１または気体拡散層２０８にそれぞれ噴射する。インクジェット噴射方式では、関連したソフトウェアを用いてインク滴の噴射位置を非常に精度良く調整できるため、電解質膜２０１または気体拡散層２０８上の予め指定された位置に触媒部形成用インク１１及びイオノマー部形成用インク１２をインク滴単位で噴射することができる。
【００２９】
電解質膜または気体拡散層の指定された位置に第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴が噴射されれば、図４及び図５に示されたように、前記電解質膜または気体拡散層上には第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴で形成された触媒部２１及びイオノマー部２２を含む１つの層が形成される。
【００３０】
この場合、電解質膜または気体拡散層上に最初噴射されるイオノマー部形成用インク滴の位置は、以後イオノマー壁または柱が形成される位置になる。よって、当業者は触媒部形成用インク滴及びイオノマー部形成用インク滴の噴射位置を必要に応じて適切に決定することができる。例えば、図４のように、イオノマー部形成用インク滴の噴射位置が電解質膜または気体拡散層上に分散されることもある。
【００３１】
他の実施例として、イオノマー壁が格子状になるように噴射位置を決定することができる。この場合、前記触媒部形成用インク滴は格子の間に位置する。格子状の壁は、図５に概略的に示されている。
【００３２】
さらに他の実施例として、触媒部が流路に対向して流路に沿って形成されるか、または、イオノマー壁が流路に対向して流路に沿って形成されるようにインク滴の噴射位置を決定することができる。
【００３３】
次いで、前記第１触媒部形成用インク滴及び第１イオノマー部形成用インク滴が噴射された位置にそれぞれ第２触媒部形成用インク滴及び第２イオノマー部形成用インク滴を積層し、それぞれ触媒部及びイオノマー部を形成する。前記イオノマー部が前記触媒部内の壁または多数の柱の形状で設けられるように、第２触媒部形成用インク滴及び第２イオノマー部インク滴をインクジェット方式でそれぞれ繰り返して噴射して触媒層を形成する（Ｓ３）。
【００３４】
前述したように、インクジェット方式ではインク滴が噴射される位置を調整できるため、前段階で触媒部形成用インク滴及びイオノマー部形成用インク滴が噴射された電解質膜または気体拡散層上の位置に、再び触媒部形成用インク滴及びイオノマー部形成用インク滴を噴射することができる。このような噴射方式によれば、触媒部形成用インク滴が噴射された位置には触媒部形成用インク滴を繰り返して噴射し、イオノマー部形成用インク滴が噴射された位置にはイオノマー部形成用インク滴を繰り返して噴射することができる。その結果、電極を形成するためのインクの噴射が終われば、図６に示されたように、予め定められた厚さの触媒部２１の間にイオノマー壁またはイオノマー柱２２が形成された触媒層２０３、２０５を形成することができる。
【００３５】
本発明の燃料電池用電極において、イオノマー壁または多数の柱が電極の触媒層内に別々に存在することで、電極内のイオン伝導性を向上でき、触媒、イオノマー、及び反応気体の反応表面積が大幅に増加し、電池の性能を向上できることは、付加的な実験がなくても当業者であれば十分予測可能である。また、本発明のイオノマー壁または多数のイオノマー柱を含む燃料電池用電極は、電解質膜または気体拡散層との接触性を改善することができる。
【００３６】
本発明によって形成されたイオノマー壁または柱の高さは、必要に応じて適切に調整でき、例えば前記触媒層の厚さの０．５〜１倍であり得るが、これに限定されることはない。例えば、前記イオノマー壁または柱の高さが触媒層の厚さより小さい場合、電解質膜にインクを噴射するときは、イオノマー壁または柱が求められる高さになるまでイオノマー部形成用インク滴を噴射し、その後は予め定められた触媒層の厚さになるまで触媒部形成用インク滴を噴射することができる。あるいは、前記イオノマー壁または柱の高さが触媒層の厚さより小さく、気体拡散層にインクを噴射する場合は、まず触媒部形成用インク滴を噴射し、その後にイオノマー壁または柱が求められる高さになるようにイオノマー部形成用インク滴を噴射して、予め定められた厚さを持つ触媒層を形成することができる。
【００３７】
また、本発明によってインクジェット方式でインク滴を噴射する場合、噴射されたインク滴の乾燥を促すため、熱処理状態でインクを噴射することもできる。
【００３８】
前述した本発明の燃料電池用電極は、電解質膜または気体拡散層上に形成され、燃料電池用膜電極接合体の製造に使用され得る。
【００３９】
図２に示されたように、本発明による燃料電池用膜電極接合体は、電解質膜２０１と、前記電解質膜２０１を介在して相互対向するアノード電極及びカソード電極とを含む。前記アノード電極及びカソード電極は、気体拡散層２０８及び触媒層２０３、２０５を含み、本発明の燃料電池用気体拡散層２０８は基材２０９ａ、２０９ｂ及び基材の一面に形成される微細気孔層２０７ａ、２０７ｂを含み得る。
【００４０】
前記電解質膜としては、当分野で使用する電解質膜を制限なく使用することができる。例えば、ペルフルオロスルホン酸ポリマー、炭化水素系ポリマー、ポリイミド、ポリビニリデンフルオライド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキサイド、ポリホスファゼン、ポリエチレンナフタレート、ポリエステル、ドープされたポリベンズイミダゾール、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、これらの酸及び塩基からなる群より選択される高分子を使用することができるが、これに限定されることはない。
【００４１】
前記気体拡散層としては、当分野で使用する気体拡散層を制限なく使用することができる。代表的に、カーボン紙、炭素布、及び炭素フェルトからなる群より選択される導電性基材を含んでなり得る。前記気体拡散層は、前記導電性基材の一面に形成される微細気孔層をさらに含むことができ、前記微細気孔層は炭素系物質及びフッ素系樹脂で形成され得る。
【００４２】
前記炭素系物質としては、黒鉛（グラファイト）、カーボンブラック、アセチレンブラック、デンカブラック、ケッチェンブラック、活性カーボン、メソポーラスカーボン、炭素ナノチューブ、炭素ナノ繊維、炭素ナノホーン、炭素ナノリング、炭素ナノワイヤ、フラーレン（Ｃ６０）、及びスーパーＰ（登録商標）からなる群より選択されるいずれか１種または２種以上の混合物を使用することができるが、これに限定されることはない。
【００４３】
前記フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）、ポリビニールアルコール、セルロースアセテート、ポリビニリデンフルオライド‐ヘキサフルオロプロピレンのコポリマー（ＰＶｄＦ‐ＨＦＰ）またはスチレン‐ブタジエンゴム（ＳＢＲ）からなる群より選択されるいずれか１種または２種以上の混合物を使用することができるが、これに限定されることはない。
【００４４】
このとき、触媒層は前記気体拡散層の微細気孔層上に形成される。
【００４５】
また、本発明は本発明による膜電極接合体を含む燃料電池を提供する。図７は、本発明の一実施例による燃料電池を示した概略図である。図７を参照すれば、本発明の燃料電池はスタック２００、燃料供給部４００、及び酸化剤供給部３００からなる。
【００４６】
前記スタック２００は、本発明の膜電極接合体を少なくとも１つ含み、膜電極接合体が２つ以上含まれる場合は、これらの間にセパレーターが介在される。前記セパレーターは、膜電極接合体が電気的に連結されることを防止し、外部から供給された燃料及び酸化剤を膜電極接合体に伝達する。
【００４７】
前記燃料供給部４００は、燃料を前記スタックに供給し、燃料を貯蔵する燃料タンク４１０、及び燃料タンク４１０に貯蔵された燃料をスタック２００に供給するポンプ４２０で構成され得る。燃料としては、気体状または液体状の水素または炭化水素燃料を使用でき、炭化水素燃料の例としてはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールまたは天然ガスが挙げられる。
【００４８】
前記酸化剤供給部３００は酸化剤を前記スタックに供給する。前記酸化剤としては酸素を代表的に使用し、酸素または空気をポンプ３００で注入して使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の燃料電池用電極は、電極層におけるイオン伝導性に優れ、反応表面積が画期的に増加して電池の性能を向上させることができる。また、電解質膜と電極層との接触性が向上して耐久性も改善することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2011501348.tif 000011