As the importance of durability issues for the commercialization of polymer electrolyte membrane fuel cell increases, not only the individual durability of materials such as catalysts, membranes, and ionomers but also the characterization of the interfaces they from and the understanding of degradation mechanisms become crucial. In this study, we focused on the platinum dissolution at the platinum catalyst interface in polymer electrolyte membrane fuel cell. By exploiting the differences in dissolution characteristics depending on the surface facets of platinum, the concept and effectiveness of a selective protective layer to protect vulnerable facets prone to dissolution were proposed and validated. Additionally, to observe the degradation phenomenon occurring at the interface between the ionomer and platinum, an electrode mimicking the ionomer/platinum interface was fabricated. The degradation behavior was investigated, and its impact on oxygen transport properties was demonstrated in a membrane electrode assembly level under the same degradation behaviors.
고분자 전해질 연료전지의 상용화를 위해 내구성 문제애 대한 중요성이 커짐에 따라 촉매, 막, 이오노머 등의 개별적인 소재의 내구성뿐 아니라 이들이 형성하고 있는 계면에 대한 특성 및 열화 메커니즘에 대한 규명 또한 중요성을 가진다. 본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지에 이용되는 백금 촉매 계면에서의 백금 용출 현상에 주목, 백금의 결정면에 따른 용출 특성이 다름을 이용해 용출에 취약한 결정면을 보호하는 선택적 보호층의 개념과 효과를 제시 및 검증했다. 또한 이오노머/백금이 이루고 있는 계면에서 일어나는 열화 현상에 대한 관측을 위해 이오노머/백금 계면을 모사하는 전극을 제작해 열화 거동 특성을 조사하고 실제 막 전극 접합체에서도 동일한 열화 거동에 의해 산소 전달 특성에 영향을 미침을 확인하였다.
