[发明专利]膜电极组件的制造方法、由其制造的膜电极组件和包括该膜电极组件的燃料电池

说明书

本发明涉及一种膜电极组件的制造方法、由其制造的膜电极组件，以及包括该膜电极组件的燃料电池。所述膜电极组件的制造方法另外包括如下步骤：在干燥催化剂浆料组合物然后向其中添加溶剂B之后，通过超声使所述催化剂浆料组合物再均质化，因此能够改善离聚物的分散性。

技术领域

本申请要求于2016年11月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0161995的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本说明书中。

本说明书涉及一种膜电极组件的制造方法、使用该制造方法制造的膜电极组件，以及包括该膜电极组件的燃料电池。

背景技术

燃料电池是通过电化学反应将包含在诸如甲醇、乙醇和天然气的烃类物质中的氢和氧的化学反应能直接转换成电能的发电系统。

这种燃料电池的典型实例可以包括聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)或使用甲醇作为燃料的直接甲醇燃料电池(DMFC)等，并且已经积极进行对它们的开发和研究。

特别地，聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)已经被认为是一种清洁且高效的能量转换系统，由于工作温度不高、能量密度高、腐蚀性小且操作简单的优点而能够用作可移动或固定电源。

燃料电池系统可以由，例如，膜电极组件(MEA)的连续复合材料、收集产生的电并供应燃料的双极板等形成。

膜电极组件通过在电解质膜上涂覆催化剂层而形成电极来制造，通常，可以使用：喷涂通过将离聚物和催化剂置于溶剂中，然后搅拌和分散所得物而制备的催化剂浆料的方法；首先将催化剂浆料等涂布在载体上，然后将制备的催化剂层转移到聚合物电解质膜上的方法等。

为了提高燃料电池性能，催化剂和离聚物粒子对于溶剂的分散性是重要的，并且现有的分散催化剂的方法直接分散(球磨、碾磨等)和间接分散(超声)具有当使用乙酰基炭黑类催化剂或具有低Pt含量的催化剂时，由于诸如聚集的问题而分散困难的问题。

此外，优化催化剂层结构的最重要的一点是通过连接催化剂粒子的离聚物来优化孔、催化剂和离聚物的三相网络结构，并且使用现有的分散方法，离聚物会粘附到催化剂块上或容易挤在一侧，并且出现裂纹使得孔结构不稳定，导致性能下降。

因此，一直需要开发能够通过高度可分散的催化剂浆料确保孔结构的稳定性并且最大化地抑制裂纹现象来提高燃料电池性能的膜电极组件。

发明内容

技术问题

本说明书旨在提供一种膜电极组件的制造方法、使用该制造方法制造的膜电极组件，以及包括该膜电极组件的燃料电池。

技术方案

本说明书的一个实施方案提供一种膜电极组件(MEA)的制造方法，包括：(a)制备包含涂覆铂的碳粉(Pt/C)催化剂、离聚物和溶剂A的催化剂浆料组合物；(b)搅拌所述催化剂浆料组合物；(c)通过超声处理使经过(b)的催化剂浆料组合物均质化；(d)在30℃至100℃的温度下干燥经过(c)的催化剂浆料组合物；(e)向经过(d)的催化剂浆料组合物中加入溶剂B；(f)通过超声处理使经过(e)的催化剂浆料组合物再均质化；以及(g)通过将经过(f)的催化剂浆料组合物涂布在基板上、干燥所得物，然后将基板转移到电解质膜的一个表面或两个表面上来形成催化剂层。

本说明书的另一实施方案提供一种使用所述膜电极组件的制造方法制造的膜电极组件。

本说明书的再一实施方案提供一种包括所述膜电极组件的燃料电池。

有益效果

根据本说明书的一个实施方案的膜电极组件的制造方法通过在干燥催化剂浆料组合物之后在添加溶剂B之后增加通过超声处理再均质化的步骤，能够提高离聚物的分散性。