가공 지식관계 A220623068224

분류: 전기전자
라벨 상태 (label_status): approved

문맥 (context)

연료 전지들은 2개의 전극들에서 별개의 위치에 있는 연료 및 산화제를 전력, 열 및 물로 전환시킨다. 산소 또는 공기가 산화제로 작용하는 동안, 연료로서, 수소, 수소가 풍부한 가스 또는 메탄올을 사용할 수 있다. 연료 전지에서 에너지 전환 과정은 특히 큰 효율을 갖는다. 이러한 이유로, 연료 전지들(PEMFCs, SOFCs, 등)은 이동용, 고정용 및 휴대용으로 점점 더 중요해지고 있다. 멤브레인 연료 전지들(PEMFCs, DMFCs, 등)은 특히 이들의 충격 구조, 이들의 전력 밀도 및 이들의 큰 효율 때문에 상기 분야에 사용하기 적절하다. PEM 연료 전지의 키 성분은 멤브레인-전극 어셈블리(MEA)이다. 멤브레인-전극 어셈블리는 샌드위치형 구조를 갖고, 일반적으로 5개의 층들을 포함한다. 5개-층 MEA의 생산에서, 이오노머 멤브레인(3)의 정면측 및 후면측에 2개의 촉매-코팅된 가스 확산층들(또는 가스 확산 전극들, GDEs)을 도포하고, 이어서 이들을 함께 압축하여 MEA를 생산하는 것이 보편적이다. 그러나, 촉매-코팅된 이오노머 멤브레인들(CCMs)을 사용하여 MEAs를 생산하는 공정들 역시 공지되어 있다. 이러한 경우에, CCMs은 일반적으로 촉매로 코팅되지 않은 가스 확산층들(1 및 5)과 조합된다. 본 발명은 여러 기판들(예, 이오노머 멤브레인들, 가스 확산층들, 탄소 섬유 부직포들, 중합체 필름들, 방출 필름들 등)을 코팅하기 위해 사용될 수 있는 신규한 촉매-함유 잉크들 및 페이스트들을 개시한다. 그러한 코팅된 기판들은 예를 들면 연료 전지들을 위해 전극들 또는 멤브레인-전극 어셈블리들을 생산하기 위해 사용된다. 촉매 잉크들을 위한 여러 가지 조성물들은 다음 특허 문헌에 공지되어 있다. 따라서, EP 797 265 B1은 연료 전지들을 위한 멤브레인-전극 어셈블리들의 생산용 잉크를 개시한다. 사용된 용매들은 이소프로판올 및 글리세롤이다. US 5,869,416은 촉매 잉크들을 위한 용매들로서 알킬렌 카르보네이트들, 예를 들면 프로필렌 카르보네이트를 개시한다. EP 622 861 B1은 유기 용매들로서 알콕시 프로판올류 또는 아릴옥시프로판올류를 함유하는 전극 잉크들을 개시한다. EP 945 910 A2는 2개의 불혼화성 유기 용매들 A 및 B를 함유하는 잉크들을 개시한다. 용매 A로서, 일가 또는 다가 알콜류, 글리콜류, 글리콜 에테르 알콜류, 글리콜 에테르류 및 이들의 혼합물들로 제조된 것이 사용된다. 용매 B는 비극성 탄화수소 또는 약간 극성인 용매들이다. 3차 알콜들은 개시되어 있지 않다. EP 309 337 A1은 알콜류 및 물을 함유하는 전극 잉크를 개시한다. 이오노머는 물 및 에탄올 또는 이소프로판올의 혼합물에 용해된다. EP 785 588 A2는 승화성 공극 형성제들을 함유하는 전극 잉크들을 개시한다. 시클로헥산올은 알콜성 용매로서 사용된다. EP 731 520 A1은 용매로서 사용되고 있는 물과 함께 촉매, 이오노머 및 용매를 포함하는 잉크를 교시한다. 이 잉크는 이오노머로부터 분리된 어떠한 추가의 유기 성분들도 함유하지 않는다. 더욱이, EP 945 910 A2는 일차 디알콜류(예, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜) 및 물을 함유하는 촉매 잉크들을 개시한다. WO 2004/054021은 극성 비양성자성 유기 용매들을 포함하는 잉크들을 개시한다. 용매로서 1차 및/또는 2차 알콜들(예, 알칸디올류, 글리콜류 또는 글리세롤)을 함유하는 잉크들은 기본적인 단점들을 갖고; 특히, 이들은 만족스럽지 못한 안정성을 갖는다. 1차 또는 2차 OH기들은 점진적으로 촉매의 존재 하에 잉크 중에서 반응하고, 대기중 산소의 존재 하에 (균일한 추적이 만족되도록) 산화성 공격 또는 저하에 적용된다. 이들은 이러한 방식으로 예를 들면 알데히드류, 케톤류 및 카르복실산들로 추가로 산화될 수 있다. 이러한 산화 공정은 잉크 중에 여러 가지 저하 생성물들을 유도할 수 있다. 알칸디올류의 산화성 저하는 문헌에 공지되어 있다. 2차 또는 1차 알콜 기들은 이 경우에 먼저 산화된다. 추가의 단계들에서, 이들 중간체들은 예를 들면 옥살산(C2H2O4), 락트산(C3H6O3), 피루브산 알데히드(C3H4O2) 또는 피루브산(C3H4O3)으로 산화될 수 있고, 자동 축합이 최종적으로 발생하여 이산화탄소, 일산화탄소 및 아세트산을 형성한다. 이러한 분해 공정에서 형성된 유기산들은 이들의 염들과 마찬가지로, 촉매층 내에 또는 촉매의 표면 상에 남겨진다. 이들은 촉매층 또는 멤브레인-전극 어셈블리의 성능의 약화를 유도할 수 있고, 노동력이 소요되는 세정 공정들에 의해 촉매층들로부터 제거될 수 있어야 한다. 더욱이, 개시된 산화 공정은 촉매 잉크들의 저장 안정성에 영향을 미칠 수 있고, 저장 중에 잉크의 점도의 변화를 유발할 수 있다.

지시문 (instruction)

주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.

질문 (question)

1차 및/또는 2차 알콜을 함유하는 촉매 잉크에서 산화 공정이 발생할 경우, 촉매층 또는 멤브레인-전극 어셈블리에 미치는 영향은 무엇인가?

추론 과정 (compact_reasoning)

1과제 해석task_interpretation

1차/2차 알콜 함유 촉매 잉크의 산화 공정이 촉매층 및 MEA에 미치는 기술적 효과(부정적 영향)를 파악해야 한다.
2정보 추출information_extraction

알콜의 산화로 인해 유기산(옥살산, 락트산, 피루브산 등)이 형성되고, 이것이 촉매층이나 촉매 표면에 남는다는 정보를 추출한다.
- 이러한 분해 공정에서 형성된 유기산들은 이들의 염들과 마찬가지로, 촉매층 내에 또는 촉매의 표면 상에 남겨진다.
3근거 선택evidence_selection

유기산의 잔류가 가져오는 직접적인 결과인 성능 약화와 세정 필요성을 선별한다.
- 이들은 촉매층 또는 멤브레인-전극 어셈블리의 성능의 약화를 유도할 수 있고, 노동력이 소요되는 세정 공정들에 의해 촉매층들로부터 제거될 수 있어야 한다.
4논리 통합logical_integration

산화 공정 -> 유기산 형성 및 잔류 -> 성능 약화 및 세정 공정 필요라는 인과 관계를 통합한다.
5결론 도출conclusion_formulation

산화 공정으로 형성된 유기산이 촉매층이나 촉매 표면에 남아 성능을 약화시키며, 이를 제거하기 위한 세정 공정이 필요하게 된다는 결론을 도출한다.
- 이들은 촉매층 또는 멤브레인-전극 어셈블리의 성능의 약화를 유도할 수 있고, 노동력이 소요되는 세정 공정들에 의해 촉매층들로부터 제거될 수 있어야 한다.
6답변 생성answer_generation

질문에 대해 문맥에 근거하여 기술적 영향을 서술형으로 작성한다.
- 성능의 약화를 유도할 수 있고, 노동력이 소요되는 세정 공정들에 의해 촉매층들로부터 제거될 수 있어야 한다.

최종 답변 (final_answer)

산화 공정에서 형성된 유기산들이 촉매층 내 또는 촉매의 표면 상에 남게 되어, 촉매층 또는 멤브레인-전극 어셈블리의 성능 약화를 유도할 수 있으며, 이를 제거하기 위해 노동력이 소요되는 세정 공정이 필요할 수 있다.

핵심 해석 (core_interpretation)

1차 및/또는 2차 알콜을 함유하는 촉매 잉크 내 산화 공정으로 생성된 유기산은 촉매층 내 또는 표면에 남겨져 촉매층 또는 멤브레인-전극 어셈블리의 성능 약화를 유도할 수 있다.