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고분자 전해질막;상기 고분자 전해질막의 일측면에 형성된 산화극 촉매층; 상기 고분자 전해질막의 타측면에 형성된 환원극 촉매층; 및상기 환원극 촉매층의 상기 고분자 전해질막과 접한 측면의 반대측 표면에 형성되고, 고분자 바인더와 탄소입자를 포함하는 다공성 탄소층;을 포함하는 막전극 접합체
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제1항에 있어서,상기 고분자 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오르 술폰산 폴리머, 폴리바이닐 알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐리덴플루오라이드, 탄화수소계 폴리머, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리포스파진, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤 및 폴리술폰 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체
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제1항에 있어서,상기 탄소입자는 카본블랙(carbon black), 그라파이트(graphite), 탄소나노튜브(carbon nano-tube), 그래핀(graphene) 및 풀러렌(fullerene) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막전극 접합체
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제1항에 있어서,상기 다공성 탄소층의 총중량을 기준으로 상기 고분자 바인더의 함량은 5 내지 50wt% 인 것을 특징으로 하는 막전극 접합체
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제1항에 있어서,상기 고분자 전해질막은 퍼플루오르술폰산 폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 탄화수소계 폴리머, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리포스파진, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤 및 폴리술폰 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체
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제1항에 있어서,상기 산화극 촉매층 또는 환원극 촉매층은 탄소 지지체 및 상기 탄소 지지체에 담지된 금속 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체
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제6항에 있어서,상기 금속 촉매는 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 주석(Sn), 티타늄(Ti) 및 크로뮴(Cr) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체
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제1항에 있어서,상기 다공성 탄소층의 두께는 3 내지 50㎛ 인 것을 특징으로 하는 막전극 접합체
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(a) 탄소입자와 고분자 바인더를 포함하는 탄소입자를 포함하는 잉크를 제조하는 단계;(b) 고분자 전해질막의 양 측면에 금속 촉매를 포함하는 촉매 잉크를 각각 코팅하여 산화극 촉매층 및 환원극 촉매층을 형성하는 단계; 및(c) 상기 환원극 촉매층의 표면에 상기 탄소입자를 포함하는 잉크를 코팅하여 다공성 탄소층을 형성하는 단계;를 포함하는 막전극 접합체의 제조방법
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제9항에 있어서,단계 (a)에서, 상기 탄소입자를 포함하는 잉크는 탄소입자와 고분자 바인더의 총중량을 기준으로 상기 고분자 바인더 함량이 5 내지 50wt%가 되도록 제조하는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체의 제조방법
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제9항에 있어서,상기 촉매 잉크 또는 탄소입자를 포함하는 잉크의 코팅은 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅, 및 딥 코팅 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체의 제조방법
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제9항에 있어서,단계 (c)에서, 상기 다공성 탄소층은 3 내지 50㎛ 두께로 코팅하는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체의 제조방법
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제1항 내지 제8항 중에서 선택된 어느 한 항의 막전극 접합체를 포함하는 연료전지
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제9항 내지 제12항 중에서 선택된 어느 한 항의 막전극 접합체의 제조방법을 포함하는 연료전지의 제조방법
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