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전해질 막; 및금속촉매 또는 탄소 담지체에 담지된 금속촉매 또는 금속-유기 복합촉매에 아이오노머(ionomer)가 도포되어 아이오노머 층(ionomer layer)이 형성된 점착층;을 포함하고, 상기 전해질 막 양면에 상기 점착층이 접착되어 있거나, 상기 전해질 막의 한면에는 촉매층만 접착되어 있고 다른 한면에는 상기 점착층이 접착되어 있는 구조를 갖는,연료전지용 막전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)
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제 1항에 있어서, 상기 전해질 막은 퍼플루오르술폰산 폴리머, 탄화수소계 폴리머, 폴리이미드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리포스파진, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에세테르, 도핑된 폴리벤즈이미다졸, 폴리에테르케톤, 폴리술폰, 이들의 산 및 이들의 염기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 고분자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체
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제 1항에 있어서, 상기 금속촉매는 백금, 루테늄, 오스뮴, 팔라듐, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금, 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 단일물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체
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제 1항에 있어서, 상기 탄소 담지체는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60), 및 수퍼P로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 단일물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체
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제 1항에 있어서, 상기 유기-금속 복합촉매는 비귀금속 원자, 탄소, 질소, 황, 인, 보론 및 산소로 구성된 군으로부터 선택되는 1종의 단일물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체
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제 1항에 있어서, 상기 아이오노머는 나피온 아이오노머 또는 술포네이티드 폴리트리플루오르스티렌인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체
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1) 금속촉매 또는 탄소 담지체에 담지된 금속촉매 또는 금속-유기 복합촉매를 코팅지(coating paper)에 코팅한 후 건조하는 단계;2) 스프레이 건(spray gun)을 이용하여 아이오노머(ionomer)를 촉매를 코팅한 코팅지에 도포한 후 건조시켜 점착층을 형성시키는 단계;3) 전해질 막 양면에 아이오노머를 도포한 촉매 코팅지를 놓거나, 또는 전해질 막 한 면에는 아이오노머가 도포되지 않은 촉매 코팅지를 놓고 다른 한 면에는 아이오노머를 도포한 촉매 코팅지를 놓은 다음, 고온가압으로 접착시키는 단계; 및4) 전해질 막에 있는 코팅지를 분리하는 단계;를 포함하는 연료전지용 막전극 접합체의 제조 방법
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제 7항에 있어서, 상기 단계 2) 도포는 i) 스프레이 판을 가열한 후 가열된 스프레이 판 위에 촉매를 코팅한 코팅지를 올리는 단계;ii) 스프레이 건 안에 아이오노머를 넣은 후 코팅지 위에 아이오노머를 1 내지 5회 분사하는 단계; 및iii) 촉매를 코팅한 코팅지를 스프레이 판에서 분리하는 단계;를 포함하는 방법으로 처리하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체의 제조 방법
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제 7항에 있어서, 상기 단계 3)의 접착은i) 캡톤 필름 위에 촉매만 코팅된 코팅지 또는 촉매 위에 아이오노머가 분사된 코팅지를 놓은 단계;ii) 상기 단계 i)의 코팅지 위에 전해질 막을 놓은 단계; iii) 상기 단계 ii)의 전해질 막 위에 촉매 위에 아이오노머가 분사된 코팅지를 올려 놓는 단계; iv) 열압력(hot press)을 이용하여 접착시키는 단계; 및 v) 촉매층이 전해질 막으로 전사된 후 코팅지를 제거하는 단계;를 포함하는 방법으로 처리하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체의 제조 방법
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제 9항에 있어서, 상기 열압력(hot press)은 90 내지 180℃의 온도에서 10 내지 200 kgf/cm2의 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 접합체의 제조 방법
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제 7항의 제조 방법으로 제조된, 연료전지용 막전극 접합체
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가스켓(Gasket), 가스확산층(Gas Diffusion Layer, GDL), 제 1항 또는 제 11항의 연료전지용 막전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA), 가스확산층(Gas Diffusion Layer, GDL) 및 가스켓(Gasket)을 순서대로 체결하는 단계를 포함하는 연료전지 셀의 제조 방법
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제 1항 또는 제 11항의 연료전지용 막전극 접합체를 포함하는 연료전지
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제 13항에 있어서,하나 또는 둘 이상의 연료전지용 막전극 접합체와 상기 연료전지용 막전극 접합체들 사이에 개재하는 세퍼레이터를 포함하는 스택;연료를 상기 스택으로 공급하는 연료공급부; 및산화제를 상기 스택으로 공급하는 산화제공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지
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