[发明专利]包括纳米纤维纺丝层的燃料电池用电解质膜

说明书

本发明涉及一种包括碳纳米纤维纺丝层的燃料电池用电解质膜、包括该电解质膜的燃料电池用膜电极组件和包括该膜电极组件的燃料电池。

技术领域

本发明涉及一种包括纳米纤维纺丝层的燃料电池用电解质膜、包括该电解质膜的膜电极组件和包括该膜电极组件的燃料电池。

本申请要求2017年6月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0080431号的优先权，其全部内容包括在本说明书中。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是一种将通过燃料的氧化产生的化学能直接转变为电能的电池，近年来，为了克服化石燃料的枯竭问题、二氧化碳的产生导致的温室效应和全球变暖等问题，对燃料电池和太阳能电池等进行了大量的研究。

通常，燃料电池利用氢与氧的氧化反应和还原反应，将化学能转变为电能。在阳极(anode)中，氢被氧化而分离成氢离子和电子，氢离子通过电解质(electrolyte)向阴极(cathode)移动。此时，电子通过电路向阴极移动。阴极发生氢离子、电子及氧反应生成水的还原反应。

电解质膜位于阴极与阳极之间，起到氢离子的递送体作用的同时起到防止氧气和氢气接触的作用。因此，燃料电池的电解质膜需要具有高氢离子传导性，并且需要高的机械稳定性和化学稳定性。

现有技术中使用的电解质膜是在砜类高分子膜或烃类高分子膜上涂覆氟类离聚物的电解质膜。

但是，如上所述的现有的电解质膜的导热性差，从而具有发电效率降低的问题，并且砜类高分子膜或烃类高分子膜的机械稳定性和化学稳定性还未达到令人满意的水平。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种燃料电池用电解质膜、包括该电解质膜的膜电极组件和包括该膜电极组件的燃料电池，其中，所述燃料电池用电解质膜具有均匀的气孔分布和高气孔率并且具有优异的传热效率，从而表现出优异的发电效率。

技术方案

本发明提供一种燃料电池用电解质膜。

此外，本发明提供一种燃料电池用膜电极组件，包括：所述电解质膜；以及阳极电极和阴极电极，夹着所述电解质膜彼此相对设置，其中，所述阳极电极和所述阴极电极包括气体扩散层和催化剂层。

此外，本发明提供一种燃料电池，包括：堆叠体，包括一个或两个以上的所述膜电极组件和介于所述膜电极组件之间的隔膜；燃料供应部，向所述堆叠体供应燃料；以及氧化剂供应部，向所述堆叠体供应氧化剂。

有益效果

本发明的电解质膜具有高气孔率和均匀的气孔分布，因此传热效率优异，使电解质膜的含水率保持在适当的水平，并且包括该电解质膜的膜电极组件和燃料电池表现出优异的发电效率。

此外，本发明的电解质膜没有经过热处理等碳化工艺，因此由于没有传导性的纳米纤维纺丝层，具有优异的机械稳定性和化学稳定性。

附图说明

图1是示出在试验例1中用场发射扫描电子显微镜装置拍摄制造例1中制造的纳米纤维纺丝层的微细结构的图像，其倍率为10k。

图2是示出在试验例1中用场发射扫描电子显微镜装置拍摄比较例1-1中制造的电解质膜的微细结构的图像，其倍率为10k。

图3是示出在试验例2中测量实施例1-2至实施例4-2的各单位电池的电流-电压值并表示为电流-电压曲线的图。

具体实施方式

下面，对本发明的燃料电池用电解质膜进行说明。

本发明的燃料电池用电解质膜包括纳米纤维纺丝层。