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연료전지용 3차원 막전극조립체(MEA)로서,상기 3차원 막전극조립체(MEA)는, 내부가 계면에 의해 서로 꼬인 형태의 2개의 부공간으로 분리 구획되는 3차원 박막구조체이고,상기 3차원 박막구조체의 계면은 MEA용 박막을 구성하며,상기 2 개의 부공간 중 제1 부공간은 연료의 이동 통로로 제공되고 제2 부공간은 산화제의 이동 통로로 제공되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 3차원 막전극조립체
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제1항에 있어서, 상기 MEA용 박막은 전해질막의 양면에 촉매층 및 확산층이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 3차원 막전극조립체
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제2항에 있어서, 상기 전해질막은 금속, 폴리머, 세라믹 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료전지용 3차원 막전극조립체
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제1항에 있어서, 상기 계면은 3주기적 최소곡면(TPMS; Triply Periodic Minimal Surface)인 것을 특징으로 하는 연료전지용 3차원 막전극조립체
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제1항 내지 제4항 중 어느 하나에 따른 3차원 막전극조립체; 상기 3차원 막전극조립체를 내부에 수용하고 상기 제1 부공간 및 제2 부공간 각각에 독립적으로 연통되어 연료 및 산화제의 입구 및 출구가 구비된 케이싱;을 포함하는 연료전지
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제5항에 있어서, 2개의 접속단자가 별도로 제공되고, 각각의 접속단자는 상기 제1 부공간 및 제2 부공간 쪽 표면에 독립하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지
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제5항에 있어서, 상기 입구 또는 출구가 접속단자로 기능하는 것을 특징으로 하는 연료전지
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(A) 제1항 내지 제4항 중 어느 하나에 따른 3차원 막전극조립체를 형성하는 단계; 및 (B) 상기 3차원 막전극조립체를 내부에 수용하고 연료 및 산화제의 입구 및 출구가 구비된 케이싱을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 케이싱을 형성하는 (B) 단계는,(B1) 상기 3차원 막전극조립체의 내부를 충진재로 채우는 단계;(B2) 상기 3차원 막전극조립체의 제1 부공간 및 제2 부공간 각각에 독립하여 복수의 봉재를 연결시키는 단계;(B3) 상기 3차원 막전극조립체 및 복수의 봉재 외부를 감싸도록 케이싱재를 형성하는 단계; 및(B4) 상기 봉재 및 충진재를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조방법
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제8항에 있어서, 상기 (B2) 단계는, 상기 봉재의 연결 전에 외면을 식각하여 상기 충진재의 일부를 제거함으로써 MEA용 박막의 일부를 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조방법
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제8항에 있어서, 상기 봉재는 충진재와 동일 재질인 것을 특징으로 하는 연료전지 제조방법
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제10항에 있어서, 상기 (B1) 단계 이전에 MEA용 박막과 접속단자를 연결하는 도선을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조방법
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제8항에 있어서, 상기 봉재는 충진재와 이종 재질이고, (B4) 단계에서 상기 봉재가 제거된 케이싱재 내면에 상기 MEA용 박막과 전기적으로 연결되는 전도성 박막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조방법
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제8항에 있어서, 상기 3차원 막전극조립체를 형성하는 (A) 단계는, (A1) 3차원 박막구조체 템플릿을 제조하는 단계; (A2) 상기 템플릿 표면에 전해질막을 형성한 후, 상기 템플릿을 제거하는 단계; (A3) 상기 전해질막의 양면에 촉매층을 형성하는 단계; 및 (A4) 상기 촉매층의 표면에 확산층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조방법
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제13항에 있어서, 상기 (A4) 단계는, 2종의 폴리머 혼합용액을 촉매층 표면에 도포 경화 후 어느 하나의 폴리머를 제거하고, 도금을 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조방법
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제13항에 있어서, 상기 (A4) 단계는, 금속 분말을 상기 촉매층에 흡수시킨 후, 도금을 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조방법
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