CN108963306B - 用于制造燃料电池的膜电极组件的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制造燃料电池的膜电极组件的装置和方法。所述装置可以包括：上侧和下侧结合辊，所述上侧和下侧结合辊分别布置于传输路径的上方和下方，电解质膜、上部和下部电极薄膜以预定线速度传输通过所述传输路径；上侧和下侧结合辊中的一个设置为通过第一驱动源而可以沿竖直方向往复地移动，并在压迫上部和下部电极薄膜的同时，将上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层转移至电解质膜的上侧和下侧；薄膜复卷机，其设置于传输路径的上方和下方，并对上部和下部电极薄膜进行复卷；以及强制驱动辊，其设置于由薄膜复卷机中的一个进行复卷的电极薄膜的复卷路径中，并且选择性地以预定驱动速度来强制进给电极薄膜。

Description

用于制造燃料电池的膜电极组件的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于制造燃料电池堆部件的系统。更具体地，本发明涉及用于燃料电池的膜电极组件的装置和制造方法。

背景技术

众所周知，燃料电池通过氢和氧之间的电化学反应来发电。燃料电池的特征在于，其可以利用外部化学反应材料来连续发电，而不需要单独的充电工艺。

燃料电池可以包括分隔板，其中膜电极组件(MEA)插置在分隔板之间。多个燃料电池可以连续地布置，以形成燃料电池堆。

在这里，膜电极组件(其是燃料电池的核心部分)例如具有这样的三层结构：其中，形成阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层，电解质膜插置在阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层之间，氢离子通过电解质膜而在阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层之间移动。阳极催化剂电极层形成于电解质膜的一侧，而阴极催化剂电极层形成于电解质膜的另一侧。这种具有三层结构的膜电极组件可以通过例如直接涂布法、薄层转压法(decalmethod)等来制造。

薄层转压法通过将涂布有催化剂电极层的电极薄膜分别堆叠在电解质膜的两个相对侧上，利用辊层压法(roll-laminating method)来将催化剂电极层转移至电解质膜的两个相对侧来结合催化剂电极层，并且去除电极薄膜，从而制造具有三层结构的膜电极组件。

也就是说，通过使催化剂电极层和电解质膜穿过高温高压结合辊(bonding roll)来对涂布有催化剂电极层的卷式(roll-type)电极薄膜和卷式电解质膜进行热压迫(thermally compressing)并且随后去除电极薄膜，利用薄层转压法的膜电极制造工艺可以制造三层结构的膜电极组件。

利用采用了辊层压法的薄层转压法的膜电极制造工艺，可以快速制造三层结构的膜电极组件，因此，其在大量生产中具有优势。

然而，由于在涂布有催化剂电极层的电极薄膜分别放置于(插入电极薄膜之间的)电解质膜的两个相对侧的同时使催化剂电极层和电解质膜穿过高温高压结合辊，导致催化剂电极层和电解质膜在它们相互接触的方向受到热压迫，所以利用连续辊层压的薄层转压法存在阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层的热压迫的位置调整的问题。

也就是说，由于在催化剂电极层和电解质膜连续地穿过总是处于加压状态的高温高压结合辊之间的同时，催化剂电极层被热压迫至电解质膜的两个相对侧，所以，由于在连续辊层压工艺中电极薄膜的进给速度而导致催化剂电极层的末端压迫的位置可能不会精确匹配。

此外，难以为阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层的热压位置进行调整的另一原因是，在通过向电极薄膜涂布催化剂料浆来制造具有连续图案的催化剂电极层的工艺中，催化剂电极层之间的节距(pitch)并不是一致的。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增强对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面都致力于提供用于制造燃料电池的膜电极组件的装置和方法，所述装置可以自动地调整阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层的传输相对于电解质膜的两个相对侧的位置。

根据本发明示例性实施方案的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置，其使用卷对卷方法，将在上部电极薄膜和下部电极薄膜上连续地形成的阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层结合至电解质膜的上侧和下侧；所述装置可以包括：i)上侧结合辊和下侧结合辊，其分别布置于传输路径的上方和下方，电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜以预定线速度通过所述传输路径进行传输；上侧结合辊和下侧结合辊中的一个设置为可以通过第一驱动源而沿竖直方向往复地移动，并在压迫上部电极薄膜和下部电极薄膜的同时，将上部电极薄膜的阳极催化剂电极层转移至电解质膜的上侧，将下部电极薄膜的阴极催化剂电极层转移至电解质膜的下侧；ii)薄膜复卷机，其在所述上侧结合辊和下侧结合辊的后侧设置于所述传输路径的上方和下方，并对所述上部电极薄膜和下部电极薄膜进行复卷；以及iii)强制驱动辊，其设置于由所述薄膜复卷机中的一个进行复卷的电极薄膜的复卷路径中，并且选择性地以预定驱动速度对所述电极薄膜进行强制进给。

用于制造燃料电池的膜电极组件的装置可以包括上侧位置检测器和下侧位置检测器，所述上侧位置检测器和下侧位置检测器在所述上侧结合辊和下侧结合辊的前侧设置于所述传输路径的上方和下方，检测上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的位置，并且将检测信号输出至控制装置。

用于制造燃料电池的膜电极组件的装置可以包括分离片，所述分离片在薄膜复卷机侧设置于所述传输路径的上方和下方，并且对所述上部电极薄膜和下部电极薄膜进行分离。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的装置中，上侧结合辊和下侧结合辊中的下侧结合辊可以设置为通过所述第一驱动源而可以沿竖直方向往复地移动。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的装置中，所述强制驱动辊可以设置于由相对于所述传输路径的下侧薄膜复卷机进行复卷的下部电极薄膜的复卷路径中。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的装置中，所述强制驱动辊可以包括：从动辊，其在接触沿所述下部电极薄膜的复卷路径移动的下部电极薄膜的同时旋转；以及驱动辊，其设置为通过第二驱动源而可以沿远离或接近从动辊的方向往复地移动，并且通过第三驱动源而可以以预定驱动速度旋转。

用于制造燃料电池的膜电极组件的装置可以包括：电解质膜开卷机，其通过在传输路径的起始端部对电解质膜进行开卷，来供应以成卷形式卷绕的电解质膜；薄膜开卷机，其通过在传输路径中将上部电极薄膜展开至电解质膜的上侧和将下部电极薄膜展开至电解质膜的下侧而在所述电解质膜开卷机与上侧结合辊和下侧结合辊之间供应以规则间隔涂布有阳极催化剂电极层的卷状的上部电极薄膜和以规则间隔涂布有阴极催化剂电极层的卷状的下部电极薄膜；以及电解质膜复卷机，其对膜电极组件的布状物进行卷绕，在所述膜电极组件中，在传输路径的末端部，所述阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层分别结合至所述电解质膜的上侧和下侧。

根据本发明示例性实施方案，提供了一种用于制造燃料电池的膜电极组件的装置。用于制造燃料电池的膜电极组件的装置可以包括：i)电解质膜开卷机，其通过将电解质膜展开至预定传输路径来供应卷绕为卷状的电解质膜；ii)薄膜开卷机，其在所述电解质膜开卷机的后侧分别设置于传输路径的上方和下方，并且通过将上部电极薄膜和下部电极薄膜展开至电解质膜的上侧和下侧而供应以规则间隔涂布有阳极催化剂电极层的卷状的上部电极薄膜和以规则间隔涂布有阴极催化剂电极层的卷状的下部电极薄膜；iii)上侧结合辊和下侧结合辊，所述上侧结合辊和下侧结合辊分别设置于以预定线速度传输的电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜的传输路径的上方和下方，通过第一驱动源而在传输路径下方可以沿竖直方向往复地移动，并且通过压迫阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层来将上部电极薄膜的阳极催化剂电极层转移至电解质膜的上侧，将下部电极薄膜的阴极催化剂电极层转移至电解质膜的下侧；iv)上侧位置检测器和下侧位置检测器，所述上侧位置检测器和下侧位置检测器在所述上侧结合辊和下侧结合辊的前侧设置于所述传输路径的上方和下方，检测上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的位置，并且将检测信号输出至控制单元；v)分离片，其在所述上侧结合辊和下侧结合辊的后侧分别设置于所述传输路径的上方和下方，并且对所述电解质膜与上部电极薄膜和下部电极薄膜进行分离；vi)薄膜复卷机，其在所述分离片处分别设置于传输路径的上方和下方，并对所述上部电极薄膜和下部电极薄膜进行复卷；vii)强制驱动辊，其设置于由设置在所述传输路径下方的薄膜复卷机进行复卷的下部电极薄膜的复卷路径中，并且选择性地以预定驱动速度对所述下部电极薄膜进行强制进给；以及viii)电解质膜复卷机，其对膜电极组件的布状物进行复卷，在所述膜电极组件中，在传输路径的末端，所述阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层结合至所述电解质膜的上侧和下侧。

此外，在用于制造燃料电池的膜电极组件的装置中，所述强制驱动辊可以包括：从动辊，其在接触沿所述下部电极薄膜的复卷路径移动的下部电极薄膜的同时旋转；以及驱动辊，其设置为通过第二驱动源而可以沿远离或接近从动辊的方向往复地移动，并且通过第三驱动源而可以以预定驱动速度旋转。

此外，在用于制造燃料电池的膜电极组件的装置中，上侧位置检测器和下侧位置检测器可以分别对上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层进行图像拍摄，并且将图像数据输出至控制装置。

此外，所述控制器可以确定上部电极薄膜的阳极催化剂电极层是否比下部电极薄膜的阴极催化剂电极层布置得更加靠前。

此外，所述控制器可以基于上侧位置检测器和下侧位置检测器的图像数据，来确定下部电极薄膜的阴极催化剂电极层是否比上部电极薄膜的阳极催化剂电极层布置得更加靠前。

此外，在用于制造燃料电池的膜电极组件的装置中，所述控制器可以根据上侧位置检测器和下侧位置检测器的图像数据来将驱动信号施加至第一驱动源、第二驱动源和第三驱动源。

根据本发明示例性实施方案，提供了一种用于利用所述用于制造燃料电池的膜电极组件的装置来制造燃料电池的膜电极组件的方法。所述方法可以包括(a)通过将电解质膜展开至预定传输路径来提供卷状电解质膜；(b)通过将上部电极薄膜和下部电极薄膜展开至电解质薄膜的上侧和下侧来供应卷状的以规则间隔连续地涂布有阳极催化剂电极层的上部电极薄膜和以规则间隔连续地涂布有阴极催化剂电极层的下部电极薄膜；(c)在将电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜穿过上侧结合辊和下侧结合辊的同时，将上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层转移至电解质膜的上侧和下侧；(d)通过上侧薄膜复卷机和下侧薄膜复卷机来对其中阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层已被转移的电极薄膜进行复卷；(e)通过上侧位置检测器和下侧位置检测器来检测上部电极薄膜和下部电极薄膜的阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层的位置，并输出检测信号；以及(f)根据上侧位置检测器和下侧位置检测器的检测信号，通过控制单元来驱动下侧结合辊和强制驱动辊，并调整上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的位置。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，在(f)，通过经由所述控制装置将控制信号施加至第一驱动源，所述下侧结合辊可以沿向下的方向移动。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，在(f)，通过将控制信号施加至第二驱动源，强制驱动辊的驱动辊可以移动向从动辊。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，在(f)，通过将控制信号施加至第三驱动源，驱动辊可以以预定驱动速度被驱动。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，在(f)，围绕下侧薄膜复卷机而卷绕的下部电极薄膜可以通过强制驱动辊而以预定驱动速度受到强制进给。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，在(f)，可以设置上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的位置。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，在(f)，所述电解质膜与上部电极薄膜和下部电极薄膜可以通过位于上侧结合辊和下侧结合辊的后侧的分离片而相互分离。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，在(e)，所述控制装置可以根据上侧位置检测器和下侧位置检测器的检测信号来确定上部电极薄膜的阳极催化剂电极层是否比下部电极薄膜的阴极催化剂电极层布置得更加靠前。

在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，当确定为上部电极薄膜的阳极催化剂电极层比下部电极薄膜的阴极催化剂电极层布置得更加靠前时，所述控制装置可以将强制驱动辊的驱动速度设置为比电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜的预定线速度更快。

此外，在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，在(e)，所述控制装置可以根据上侧位置检测器和下侧位置检测器的检测信号来确定下部电极薄膜的阴极催化剂电极层是否比上部电极薄膜的阳极催化剂电极层布置得更加靠前。

此外，在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，当确定为下部电极薄膜的阴极催化剂电极层比上部电极薄膜的阳极催化剂电极层布置得更加靠前时，所述控制装置可以将强制驱动辊的驱动速度设置为比电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜的预定线速度更慢。

此外，在用于制造燃料电池的膜电极组件的方法中，在(e)，所述上侧位置检测器和下侧位置检测器可以对上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层进行图像拍摄，并且将图像数据输出至控制装置。

根据本发明的示例性实施方案，可以制造膜电极组件，同时通过利用强制驱动辊来强制进给下部电极薄膜而自动地调整上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的传输位置。

因此，可以补偿由于上部电极薄膜和下部电极薄膜之间的传输速度差异以及催化剂电极层的涂布位置分散所导致的阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层的位置偏差，从而可以改善阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层的转移均一性，可以提高膜电极组件的质量，并且可以提高膜电极组件的生产率。

此外，可以从本发明示例性实施方案中获得或预期的效果将直接地或暗示性的描述于下述具体实施方式中。也就是说，将在下述具体实施方式中对从本发明示例性实施方案的各种预期效果进行描述。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点将从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中显而易见，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1示意性地显示了根据本发明示例性实施方案的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置。

图2是用于描述根据本发明示例性实施方案的用于制造燃料电池的膜电极组件的方法的流程图。

图3、图4和图5用于描述用于制造燃料电池的膜电极组件的装置的运行以及使用该装置来制造燃料电池的膜电极组件的方法。

可以理解，附图呈现了对于描述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，因此其并不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如，具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在所附多个附图中，同样的或等同的要素以相同的附图标记指代。

具体实施方式

本申请要求2017年5月18日提交的韩国专利申请No.10-2017-0061332的优先权，该申请的全部内容通过该引用结合于此，以用于所有目的。

现在将对本发明的各个实施方案详细地进行参考，这些实施方案的示例显示在附图中并且描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非意图将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。

将在下文中参照显示本发明示例实施方案的附图来更加全面地描述本发明示例性实施方案。本领域的技术人员将意识到，所描述的实施方案可以通过各种不同的方式修改，而不偏离本发明的精神或范围。

将省略与本说明书无关的部分以清楚地对本发明进行说明，并且在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元素。

此外，为了更好的理解和便于描述，附图中所示的每种配置的尺寸和厚度都是随意显示的，本发明并不局限于所显示的附图，而且为了多个部件和区域的清晰而对厚度进行了夸大。

在以下具体实施方式中，将使用术语“第一”和“第二”来区分一个部件和另一部件，但是部件可以并不限于上述术语。

此外，除非明确地进行了相反的描述，否则词语“包括”和例如“包括有”或“包括了”之类的变体应被理解为包括了声明的元素，但是不排除任何其他元素。

在以下描述中，“～单元”、“～装置”、“～部件”和“～构件”指的是执行至少一种功能或操作的一般配置的装置。

图1示意性地显示了根据本发明示例性实施方案的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置。

参照图1，根据本发明示例性实施方案的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100可以应用于自动地连续制造形成燃料电池堆的单元燃料电池部件的自动化系统。

例如，根据本发明示例性实施方案的装置100设置为用于制造膜电极组件1，膜电极组件1是燃料电池的核心部分，其中，阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7结合至电解质膜3的两个相对侧(在本领域中，膜电极组件1也被称为电极膜)。

此外，参照附图，用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100可以通过将阳极催化剂电极层5结合至电解质膜3的上侧，并且将阴极催化剂电极层7结合至电解质膜3的下侧来制造膜电极组件1。

根据本发明示例性实施方案的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100可以利用卷对卷(roll-to-roll)方法来自动地连续制造膜电极组件1。

卷对卷方法是指这样的方法：成卷形式的部件布状物(part fabric)被展开(unwound)，展开的布状物沿预定路径传输通过多个转移辊(transfer roll)，并且，在每个部件布状物上连续形成预定部分的元件。

卷对卷类型的装置100将成卷形式的电解质膜3的布状物展开，分别将成卷形式的上电极薄膜4和下电极薄膜6的布状物展开至上侧和下侧，将分别涂布至上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的布状物的阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7结合至电解质膜3的上侧和下侧，从而可以制造膜电极组件1的布状物。

例如，通过将其中连续地涂布有阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7的上部电极薄膜4和下部电极薄膜6叠层(layering)至电解质膜3的上侧和下侧，并且通过使用辊层压法和薄层转压法来将各个催化剂电极层5和7结合至电解质膜3的上侧和下侧，装置100可以制造三层的膜电极组件1。

此外，该装置100包括将上文制造的膜电极组件1卷绕为成卷形式的工艺。此外，虽然没有在本发明示例性实施方案中示出，但可以通过将成卷形式的膜电极组件1的布状物展开，并将膜电极组件1的布状物切割成单位格式(unit format)来制造膜电极组件部件，即，最终的燃料电池部件，其中，每个单元格式都包括阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7。

根据本发明示例性实施方案的用于制造上述燃料电池的膜电极组件的装置100具有这样的结构，其中，通过利用辊层压法和薄层转压法，上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7可以连续地转移至电解质膜3的上侧和下侧。

为此，根据本发明示例性实施方案的用于制造上述燃料电池的膜电极组件的装置100主要包括电解质膜开卷机10、薄膜开卷机20和30、上部结合辊40和下部结合辊50、薄膜复卷机60和70，以及电解质膜复卷机80。

上述组成元件和稍后将要描述的其他组成元件可以设置于卷对卷进料装置的主框架内。主框架竖直站立，从而支撑各个组成元件，并可以由一个框架或分成两个或多个框架的框架来形成。

主框架可以包括各种辅助部件，包括支架、条、杆、板、壳体、箱体、块体等，以支撑装置100的组成元件。

由于上述各种辅助元件是用于在主框架上安装下文将要描述的装置100的部件的，所以除了本发明的示例性实施方案中的例外情况之外，将辅助元件统称为主框架。

电解质膜开卷机10设置于预定传输路径的起始端部，以通过展开卷起的布状物来向预定传输路径供应成卷形式的电解质膜3的布状物。

薄膜开卷机20和30在电解质膜开卷机10的后侧设置于的传输路径的上方和下方。薄膜开卷机20和30通过在传输路径中将上部电极薄膜4和下部电极薄膜6展开至电极膜3的上侧和下侧来供应而以规则间隔涂布有阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7的成卷形式的上部电极薄膜4和下部电极薄膜6。

在这里，薄膜开卷机20和30中的一个设置于传输路径的上方，并且通过将上部电极薄膜4展开至电极薄膜3的上侧而供应以规则间隔涂布有阳极催化剂电极层5的卷状的上部电极薄膜4，现在的所述薄膜开卷机将被称为上侧薄膜开卷机20。此外，另一薄膜开卷机30设置于传输路径的下方，并且通过将下部电极薄膜6展开至电解质膜3的下侧而供应以规则间隔涂布有阴极催化剂电极层7的卷状的下部电极薄膜6，现在的所述薄膜开卷机将被称为下侧薄膜开卷机30。

在本例中，上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5在传输路径中面向电解质膜3的上侧，而下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7在传输路径中面向电解质膜3的下侧。

通过分别使用辊层压法和薄层转压法，上部结合辊40和下部结合辊50使传输通过传输路径的电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6穿过并在预定温度以高压来压迫电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6，并且将上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7转移至电解质膜3的上侧和下侧。

上部结合辊40和下部结合辊50分别设置于以预定线速度传输的电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的传输路径的上方和下方。上部结合辊40和下部结合辊50中的一个设置为结合辊，其通过包括电机等的驱动器(图中没有显示)而进行旋转，并紧密附接至另一结合辊，从而上部结合辊40和下部结合辊50在一个结合辊沿与另一结合辊的旋转方向相反的方向旋转的同时，压迫设置于电解质膜的上侧和下侧的上部电极薄膜4和下部电极薄膜6(电解质膜3插置其间)。

在这里，上部结合辊40和下部结合辊50中的一个设置于传输路径的上侧，并且将被称为上侧结合辊40。此外，另一结合辊设置于传输路径的下侧，并且将被称为下侧结合辊50。

在本例中，上侧结合辊40设置为从动结合辊。下侧结合辊50设置为驱动结合辊，其通过驱动器(图中没有显示)进行旋转，同时电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6插入其与上侧结合辊40之间，并紧密附接至上侧结合辊40，并且在沿与上侧结合辊40的旋转方向相反的方向旋转的同时而以预定线速度传输电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6。

薄膜复卷机60和70对上部电极薄膜4和下部电极薄膜6进行复卷(rewind)，所述上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5被转移至电解质膜3的上侧，而所述下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7被转移至电解质膜3的下侧，同时，上部电极薄膜4和下部电极薄膜6与电解质膜3一起穿过上侧结合辊40和下侧结合辊50。薄膜复卷机60和70在上侧结合辊40和下侧结合辊50的后侧分别设置于传输路径的上侧和下侧。

在这里，薄膜复卷机60和70中的一个设置于传输路径的上侧并形成上部电极薄膜4的复卷路径，并且将被称为上侧薄膜复卷机60。薄膜复卷机60和70中的另一个设置于传输路径的下侧并形成下部电极薄膜6的复卷路径，并且将被称为下侧薄膜复卷机70。

上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70通过包括电机的驱动器而进行旋转，并且分别对上部电极薄膜4和下部电极薄膜6进行复卷。

在本例中，通过接收来自驱动器的驱动力，上侧薄膜复卷机60以预定复卷速度对上部电极薄膜4进行复卷，而下侧薄膜复卷机70以预定复卷速度对下部电极薄膜6进行复卷，而复卷速度可以通过上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的张力来确定。

因此，将张力检测装置61和71分别设置于由上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70进行复卷的上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的复卷路径中，以检测上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的张力。

张力检测装置61和71设置为辊型，检测在薄膜复卷路径中上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的张力，并将检测到的张力值输出至控制装置90。

控制器90根据张力检测装置61和71的检测信号来控制驱动器的驱动力，并控制上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70的复卷速度。

例如，当上部电极薄膜4和/或下部电极薄膜6的张力大于预定参考值时，控制装置90限制施加至驱动器的功率，并使上侧薄膜复卷机60和/或下侧薄膜复卷机70保持在自由滚动状态。

此外，当上部电极薄膜4和/或下部电极薄膜6的张力低于预定参考值时，控制单元90将预定功率施加至驱动器，从而使上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70以预定驱动速度而旋转。

在电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6穿过上侧结合辊40和下侧结合辊50的同时，电解质膜复卷机80对膜电极组件1的布状物进行复卷，其中，阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7分别结合至电解质膜3的上侧和下侧。

该电解质膜复卷机80设置于传输路径的端部。电解质膜复卷机80可以在通过包括电机的驱动器而进行旋转的同时，复卷膜电极组件1的布状物。

与此同时，从电解质膜开卷机10展开的电解质膜3，以及从上侧薄膜开卷机20展开的上部电极薄膜4和从下侧薄膜开卷机30展开的下部电极薄膜6在传输路径上以预定线速度传输。

所述线速度可以由施加至上侧结合辊40和下侧结合辊50、上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70以及电解质膜复卷机80的驱动器的驱动力确定。

同时，在根据本发明示例性实施方案的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100中，由于沿传输路径传输的上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的进给速度差异，以及涂布于上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和涂布于下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7之间的节距，可能难以精确匹配阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7在电解质膜3的上侧和下侧上的传输位置。

因此，根据本发明示例性实施方案可以提供这样的用于制造膜电极组件的装置100，其可以自动调整阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7相对于电解质膜3的上侧和下侧的传输位置。

为此，在根据本发明示例性实施方案的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100中，下部结合辊50设置为可以沿竖直方向往复地移动。此外，装置100包括上部位置检测器110和下部位置检测器120、分离片(delamination blades)130和140，以及强制驱动辊150。

首先，根据本发明的示例性实施方案，下侧结合辊50如上所述地通过驱动器而进行旋转，并且通过第一驱动源51而可以沿竖直方向往复地移动。

也就是说，下侧结合辊50可以通过第一驱动源51而向上移动从而压迫设置在下侧结合辊50和上侧结合辊40之间的电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6。此外，下侧结合辊50可以通过第一驱动源51而向下移动，从而释放施加至电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的压迫。

在这里，第一驱动源51可以包括连接至下侧结合辊50的已知的工作油缸或伺服线性电机，从而在竖直方向上向下侧结合辊50提供向前和向后的驱动力。

在本发明示例性实施方案中，上部位置检测器110和下部位置检测器120在上侧结合辊40和下侧结合辊50的前侧分别设置于传输路径的上方和下方。上部位置检测器110和下部位置检测器120检测上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置，并将检测信号输出至控制装置90。

这里，上部位置检测器110和下部位置检测器120中的一个设置于传输路径的上方并检测与电解质膜3一起沿着传输路径传输的上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5的位置，该位置检测器将被称为上侧位置检测器110。此外，另一位置检测器120设置于传输路径的下方并检测与电解质膜3一起沿着传输路径传输的下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置，该位置检测器将被称为下侧位置检测器120。

上侧位置检测器110和下侧位置检测器120可以包括视觉传感器，所述视觉传感器对上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7进行图像拍摄，并将图像输出至控制装置90。上侧位置检测器110和下侧位置检测器120设置为本领域已知的视觉传感器，因此不再提供进一步的描述。

可替选地，上侧位置检测器110和下侧位置检测器120可以包括可以向上部电极薄膜4和下部电极薄膜6发射超声波、激光光束或红外线的已知位置检测器，从而检测阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7的位置。

在本发明示例性实施方案中，分离片130和140是分离片，并在上侧结合辊40和下侧结合辊50的后侧分别设置于传输路径的上方和下方。

分离片130和140将电解质膜3与上部电极薄膜4和下部电极薄膜6进行分离，其中，通过上侧结合辊40和下侧结合辊50的压迫，上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5结合至电解质膜3的上侧，而下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7结合至电解质膜3的下侧，并且其中，阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7从上部电极薄膜4和下部电极薄膜6转移。

此外，在上侧结合辊40和下侧结合辊50的压迫被释放的状态下，分离片130和140将电解质膜3与涂布有阳极催化剂电极层5的上部电极薄膜4和涂布有阴极催化剂电极层7的下部电极薄膜6相互分离。

分离片130和140中的一个设置于传输路径上方，并将电解质膜3和上部电极薄膜4相互分离，所述分离片将被称为上侧叶片130。另一分离片140设置于传输路径下方，并将电解质膜3和下部电极薄膜6相互分离，所述分离片将被称为下侧叶片140。

在本发明示例性实施方案中，当通过上部位置检测器110和下部位置检测器120所检测到的上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置不匹配时，强制驱动辊150调整上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置。

在上述情况下，通过上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70中的一个，强制驱动辊150可以在上部电极薄膜4或下部电极薄膜6的复卷路径中，强制进给上部电极薄膜4或下部电极薄膜6。

这里，强制驱动辊150的薄膜强制进给通过第一驱动源1来使下侧结合辊50沿向下方向移动，并且在通过上侧结合辊40和下侧结合辊50而施加至电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的压迫被释放的状态下进行。

在本发明示例性实施方案中，强制驱动辊150设置于由相对于传输路径的下侧薄膜复卷机70进行复卷的下部电极薄膜6的复卷路径中。

强制驱动辊150在下部电极薄膜6的复卷路径中，以预定驱动速度选择性地强制进给下部电极薄膜6，并且可以调整上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极后7的位置。

强制性驱动辊150包括从动辊151和驱动辊161。在从动辊151接触通过下侧薄膜复卷机70而沿下部电极薄膜6的复卷路径传输的下部电极薄膜6的同时，从动辊151设置为可旋转的。

驱动辊161设置为可以沿远离或接近从动辊151的方向往复地移动，并且可以以预定驱动速度旋转。

驱动辊161可以设置为通过第二驱动源163而可以沿远离或接近从动辊151的方向往复地移动。此外，驱动辊161可以通过第三驱动源165而可以以预定驱动速度进行旋转。

驱动辊161通过第二驱动源163而沿远离从动辊151的方向移动。在本例中，驱动辊161不从第三驱动源165接收驱动力，而从动辊151在与以预定线速度移动的下部电极薄膜6接触的同时自由地旋转。

在本例中，驱动辊161通过第二驱动源163而沿接近从动辊151的方向移动。在本例中，驱动辊161通过接收来自第三驱动源165的驱动力而以预定驱动速度旋转，并且驱动辊161在接触从动辊151并沿与从动辊151的旋转方向相反的方向旋转的同时，强制进给下部电极薄膜6。

在这里，第二驱动源163可以设置为连接至驱动辊161的已知工作油缸或伺服线性电机，并且在从动辊151的方向上向驱动辊161提供向前和向后的驱动力。此外，第三驱动源165可以包括连接至驱动辊161的已知的伺服电机，并向驱动辊161提供旋转力。

如本发明示例性实施方案所述，由于下部电极薄膜6因为其重量而沿重力方向下垂，从而电解质3的下侧和阴极催化剂电极7相互分离，使下部电极薄膜6的强制进给变得容易，所以强制驱动辊150设置于由下侧膜复卷机70复卷下部电极薄膜6的复卷路径中。

当强制驱动辊150设置于由上侧薄膜复卷机60进行复卷的上部电极薄膜4的复卷路径中时，上部电极薄膜4因为其重量而沿重力方向下垂，从而电解质膜3的上侧和阳极催化剂电极层5相互粘连(stuck)，且因此，上部电极薄膜4的强制进给可能不会顺利进行。

控制装置90控制了装置100的整体运行，并且可以通过各种程序和控制逻辑来控制装置100的整体运行。

此外，在本发明示例性实施方案中，基于从上侧位置检测器110和下侧位置检测器120接收的检测信号(也就是说，上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的图像数据)，控制装置90将驱动控制信号施加至第一驱动源51、第二驱动源163和第三驱动源165。

控制装置90对从上侧位置检测器110和下侧位置检测器120接收的图像数据进行分析，从而确定上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5是否比下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7布置得更加靠前。

此外，控制装置90对从上侧位置检测器110和下侧位置检测器120接收的图像数据进行分析，从而确定下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7是否比上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5布置得更加靠前。

这里，当确定为上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5比下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7布置得更加靠前时，控制装置90将驱动控制信号施加至第一驱动源51，从而通过第一驱动源51来使下侧结合辊50沿向下的方向移动。此外，控制装置90将驱动控制信号施加至第二驱动源163，从而通过第二驱动源163来使驱动辊161移动靠近从动辊151。此外，控制装置90将驱动控制信号施加至第三驱动源165，从而通过第三驱动源165而使驱动辊161以预定驱动速度旋转。在本例中，控制装置90将驱动辊161的驱动速度设置为比电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的预定线速度更快。

当确定为下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7比上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5布置得更加靠前时，控制装置90将驱动控制信号施加至第一驱动源51，从而通过第一51驱动源来使下侧结合辊50沿向下的方向移动。此外，控制装置90将驱动控制信号施加至第二驱动源163，从而通过第二驱动源163来使驱动辊161移动靠近从动辊151。此外，控制装置90将驱动控制信号施加至第三驱动源165，从而通过第三驱动源165而使驱动辊161以预定驱动速度旋转。在本例中，控制装置90将驱动辊161的驱动速度设置为比电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的预定线速度更慢。

在下文中，将参照图1和附图来详细描述用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100的运行，以及使用装置100来制造燃料电池的膜电极组件的方法。

图2是用于描述根据本发明示例性实施方案的燃料电池的膜电极组件的制造方法的流程图，而图3、图4和图5是用于描述根据本发明示例性实施方案的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置的运行以及使用所述装置来制造燃料电池的膜电极组件的方法。

参照图1和图2，在本发明示例性实施方案中，成卷形式的电解质膜3的布状物通过电解质膜开卷机10而展开，从而向预定传输路径进给电解质膜3的布状物(S11)。

此外，在本发明示例性实施方案中，成卷形式的上部电极薄膜4和下部电极薄膜5通过上侧薄膜开卷机20和下侧薄膜开卷机30而展开至传输路径，从而向电解质膜3的上端和下侧进给上部电极薄膜4和下部电极薄膜6(S12)。

在这里，阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7以规则间隔连续地涂布于对应于电解质薄膜3的上侧和下侧的上部电极薄膜4和下部电极薄膜6。

在这样的工艺中，在本发明示例性实施方案中，通过上侧位置检测器110和下侧位置检测器120来对上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7分别进行图像拍摄，并且将图像数据输出至控制装置90(S13)。

由此，控制装置90对从上侧位置检测器110和下侧位置检测器120接收的图像数据进行分析，以确定上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置是否在预定位置范围内匹配(S14)。

当在S14确定为上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置确实在预定位置范围内匹配时，控制装置90确定上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5是否比下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7布置得更加靠前。

此外，当在S14确定为上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置确实在预定位置范围内匹配时，控制装置90确定下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7是否比上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5布置得更加靠前。

在S14，控制装置90可以确定为上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5没有比下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7布置得更加靠前，并且下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7没有比上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5布置得更加靠前。也就是说，控制装置90可以确定阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7的位置在预定位置范围内匹配。

如图3所示，上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置在预定位置范围内匹配，控制装置90将驱动控制信号施加至第一驱动源51，从而通过第一51驱动源来使下侧结合辊50沿向上的方向移动。

因此，下侧结合辊50紧密附接至上侧结合辊40，并且在通过沿与上侧结合辊40的旋转方向相反的方向旋转而对电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6进行压迫的同时，以预定线速度沿传输路径传输。

此外，在上述情况下，控制装置90将驱动控制信号施加至第二驱动源163，从而通过第二驱动源163来沿远离从动辊的方向移动强制驱动辊150的驱动辊161。在这样的情况下，控制装置90通过将驱动控制信号施加至第三驱动源165来停止第三驱动源165的驱动。

在这样的状态下，根据本发明示例性实施方案，进入上侧结合辊40和下侧结合辊50之间电解质3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6被压迫，然后以预定线速度沿传输路径传输。

由此，上侧结合辊40和下侧结合辊50压迫电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6，从而通过辊层压法和薄层转压法而将电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和电极薄膜6的阴极催化剂电极层7转移至电解质膜3的上侧和下侧，而由此，阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7分别结合至电解质膜3的上侧和下侧(S15)。

接下来，通过上侧和下侧分离片130和140，电解质膜3与上部电极薄膜4和下部电极薄膜6相互分离，其中，由于上侧结合辊40和下侧结合辊50的压迫，阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7结合至电解质膜3的上侧和下侧，并且阳极催化剂电极层5从上部电极薄膜4被转移，而阴极催化剂电极层7从下部电极薄膜6被转移(S16)。

接下来，通过上侧分离片130和下侧分离片140而与电解质膜3分离的上部电极薄膜4和下部电极薄膜6通过上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70而受到复卷(S17)。

在这里，由于强制驱动辊150的驱动辊161通过第二驱动源163而沿远离从动辊151的方向移动，所以从动辊151在与下部电极薄膜6接触的同时自由地旋转。

因此，在本发明示例性实施方案中，电极膜1的布状物可以通过上述的一系列步骤来制造，所述电极膜1的阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7分别结合至电解质膜3的上侧和下侧(S18)。此外，膜电极组件1的布状物在围绕电极膜复卷机80而以卷的形式进行卷绕的同时被传输至随后的工艺。

与此同时，通过上述一系列步骤，控制单元90在S14对从上侧位置检测器110和下侧位置检测器120接收的图像数据进行分析，以确定上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置是否在预定位置范围内匹配。

例如，如图4所示，控制装置90可以确定为沿传输路径以预定线速度传输的上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5比下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7布置得更加靠前。

当确定为沿传输路径以预定线速度传输的上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5比下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7布置得更加靠前时，控制装置90将驱动控制信号施加至第一驱动源51，从而通过第一51驱动源来使下侧结合辊50沿向下的方向移动。因此，施加至布置在上侧结合辊40和下侧结合辊50之间的电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的压迫被释放(S21)。

在本例中，电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6通过电极薄膜复卷机80、上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70而以预定线速度沿传输路径传输，然后通过上侧分离片130和下侧分离片140而相互分离。

在这里，上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70沿上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的复卷路径而以预定线速度对上部电极薄膜4和下部电极薄膜6进行复卷。

在这样的工艺中，控制装置90将驱动控制信号施加至第二驱动源163，从而通过第二驱动源163而向从动辊151移动强制驱动辊150的驱动辊161。同时，控制装置90将驱动控制信号施加至第三驱动源165，从而通过第三驱动源165来使驱动辊161以预定驱动速度旋转(S22)。

由此，驱动辊161紧密附接至从动辊151，同时在下部电极薄膜6的复卷路径中将下部电极薄膜6插入在驱动辊161和从动辊151之间，并且驱动辊161在沿与从动辊151的旋转方向相反的方向旋转的同时，强制进给下部电极薄膜6(S23)。

在这里，如上所述，由于上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5比下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7布置得更加靠前，控制装置90将驱动辊161的驱动速度设置为比电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的线速度更快。因此，在本发明示例性实施方案中，下部电极薄膜6可以在复卷路径中通过强制驱动辊150而以比预定线速度更快的速度受到强制进给。

也就是说，在本发明示例性实施方案中，当沿传输路径传输的上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5比下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7布置得更加靠前时，下部电极薄膜6以比预定线速度更快的驱动速度而沿复卷路径受到强制进给。

由此，在本发明示例性实施方案中，上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7可以在预定位置范围内匹配(S24)。

接下来，在S13和S14，当根据上侧位置检测器110和下侧位置检测器120的检测信号，控制装置90确定为上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置在预定位置范围内匹配时，进行步骤S15至S18。

另一方面，在S13和S14，当根据上侧位置检测器110和下侧位置检测器120的检测信号，控制装置90确定为上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7在预定位置范围内不匹配时，进行步骤S21至S24。

与此同时，通过上述一系列步骤S11至S18，控制装置90在S14对从上侧位置检测器110和下侧位置检测器120接收的图像数据进行分析，以确定上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7的位置在预定位置范围内不匹配。

例如，如图5所示，控制装置90可以确定下部薄膜层6的阴极催化剂电极层7是否比沿传输路径以预定线速度传输的上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5布置得更加靠前。

当确定为下部薄膜层6的阴极催化剂电极层7比上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5布置得更加靠前时，控制装置90将驱动控制信号施加至第一驱动源51，从而通过第一驱动源51来使下侧结合辊沿向下的方向移动。由此，施加至布置在上侧结合辊40和下侧结合辊50之间的电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的压迫被释放(S21)。

在本例中，电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6通过电极薄膜复卷机80、上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70而以预定线速度沿传输路径传输，然后通过上侧分离片130和下侧分离片140而相互分离。

在这里，上侧薄膜复卷机60和下侧薄膜复卷机70沿上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的复卷路径而以预定线速度对上部电极薄膜4和下部电极薄膜6进行复卷。

在这样的工艺中，控制装置90将驱动控制信号施加至第二驱动源163，从而通过第二驱动源163来向从动辊151移动强制驱动辊150的驱动辊161。与此同时，控制装置90将驱动控制信号施加至第三驱动源165，从而通过第三驱动源165来使驱动辊161以预定驱动速度旋转(S22)。

同样地，驱动辊161紧密附接至从动辊151，同时在下部电极薄膜6的复卷路径中将下部电极薄膜6插入驱动辊161和从动辊151之间，并且驱动辊161在沿与从动辊151的旋转方向相反的方向旋转的同时强制进给下部电极薄膜6(S23)。

在这里，如上所述，由于下部薄膜层6的阴极催化剂电极层7比上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5布置得更加靠前，控制装置90将驱动辊161的驱动速度设置为比电解质膜3、上部电极薄膜4和下部电极薄膜6的线速度更慢。因此，在示例性实施方案中，下部电极薄膜6可以在复卷路径中以比预定线速度更慢的驱动速度受到强制进给。

也就是说，在本发明示例性实施方案中，当下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7比上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5布置得更加靠前时，下部电极薄膜6以比预定线速度更慢的驱动速度而沿复卷路径受到强制进给。

因此，在本发明示例性实施方案中，上部电极薄膜4的阳极催化剂电极层5和下部电极薄膜6的阴极催化剂电极层7可以布置为在预定位置范围内匹配(S24)。

接下来，在步骤S13和S14，当根据上侧位置检测器110和下侧位置检测器120的检测信号，控制装置90确定为阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7的位置在预定位置范围内相互匹配时，进行步骤S15至S18。

另一方面，在步骤S13和S14，当根据上侧位置检测器110和下侧位置检测器120的检测信号，控制装置90确定为阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7的位置在预定位置范围内不相互匹配时，进行步骤S21至S24。

根据本发明示例性实施方案，用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100和用于制造燃料电池的膜电极组件的方法可以制造膜电极组件1，同时通过利用强制驱动辊150来强制进给下部电极薄膜6而自动调整上部电极薄膜4和下部电极薄膜6、阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7的传输位置。

因此，由于上部电极薄膜4和下部电极薄膜6之间的传输速度差异以及催化剂电极层5和7的涂布位置分散而导致的阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7的位置偏差可以得到补偿。

由此，可以改善阳极催化剂电极层5和阴极催化剂电极层7的转移均一性，可以提高膜电极组件1的质量，并且可以提高膜电极组件1的生产率。

为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“上方”、“下方”、“向上地”、“向下地”、“前”、“后”、“背面”、“内侧”、“外侧”、“向内地”、“向外地”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“向前”以及“向后”用来参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确形式，并且显然，根据以上教导可以进行很多修改和变化。选择示例性实施方案并且进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并且利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (16)

1.一种用于制造燃料电池的膜电极组件的装置，所述装置利用卷对卷方法，将在上部电极薄膜和下部电极薄膜上连续地形成的阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层结合至电解质膜的上侧和下侧，所述装置包括：

上侧结合辊和下侧结合辊，所述上侧结合辊和下侧结合辊分别布置于传输路径的上方和下方，电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜以预定线速度通过所述传输路径进行传输；上侧结合辊和下侧结合辊中的一个设置为通过第一驱动源而能够沿竖直方向往复地移动，并在压迫上部电极薄膜和下部电极薄膜的同时，将上部电极薄膜的阳极催化剂电极层转移至电解质膜的上侧，将下部电极薄膜的阴极催化剂电极层转移至电解质膜的下侧；

薄膜复卷机，其在所述上侧结合辊和下侧结合辊的后侧设置于所述传输路径的上方和下方，并对所述上部电极薄膜和下部电极薄膜进行复卷；以及

强制驱动辊，其设置于由所述薄膜复卷机中的一个进行复卷的电极薄膜的复卷路径中，并且选择性地以预定驱动速度对所述电极薄膜进行强制进给，

其中，上侧结合辊和下侧结合辊中的下侧结合辊设置为通过所述第一驱动源而能够沿竖直方向往复地移动，

所述强制驱动辊设置于由相对于所述传输路径的下侧薄膜复卷机进行复卷的下部电极薄膜的复卷路径中，

所述强制驱动辊包括：

从动辊，其在接触沿所述下部电极薄膜的复卷路径移动的下部电极薄膜的同时旋转；

驱动辊，其设置为通过第二驱动源而能够沿远离或接近从动辊的方向往复地移动，并且通过第三驱动源而能够以预定驱动速度旋转。

2.根据权利要求1所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置，其包括上侧位置检测器和下侧位置检测器，所述上侧位置检测器和下侧位置检测器在所述上侧结合辊和下侧结合辊的前侧设置于所述传输路径的上方和下方，检测上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的位置，并且将检测信号输出至控制器。

3.根据权利要求2所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置，其包括分离片，所述分离片在所述薄膜复卷机侧设置于所述传输路径的上方和下方，并且对所述上部电极薄膜和下部电极薄膜进行分离。

4.根据权利要求1所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置，其包括：

电解质膜开卷机，其通过在传输路径的起始端对电解质膜进行开卷，来供应以成卷形式卷绕的电解质膜；

薄膜开卷机，其通过在传输路径中将上部电极薄膜展开至电解质膜的上侧并且将下部电极薄膜展开至电解质膜的下侧，而在所述电解质膜开卷机与上侧结合辊和下侧结合辊之间供应卷状的上部电极薄膜和下部电极薄膜，所述上部电极薄膜以预定间隔涂布有阳极催化剂电极层，而所述下部电极薄膜以预定间隔涂布有阴极催化剂电极层；以及

电解质膜复卷机，在所述传输路径的末端，所述电解质膜复卷机对所述阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层分别结合至所述电解质膜的上侧和下侧的膜电极组件的布状物进行卷绕。

5.一种用于制造燃料电池的膜电极组件的装置，其包括：

电解质膜开卷机，其通过将电解质膜展开至预定传输路径，来提供以卷状卷绕的电解质膜；

薄膜开卷机，其在所述电解质膜开卷机的后侧分别设置于传输路径的上方和下方，所述薄膜开卷机通过将上部电极薄膜和下部电极薄膜展开至电解质膜的上侧和下侧来供应卷状的上部电极薄膜和下部电极薄膜，所述上部电极薄膜和下部电极薄膜以预定间隔涂布有阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层；

上侧结合辊和下侧结合辊，所述上侧结合辊和下侧结合辊分别布置于电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜的传输路径的上方和下方，所述电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜以预定线速度传输；所述上侧结合辊和下侧结合辊通过第一驱动源而能够在传输路径下方沿竖直方向往复地移动，并且通过压迫阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层来将上部电极薄膜的阳极催化剂电极层转移至电解质膜的上侧，将下部电极薄膜的阴极催化剂电极层转移至电解质膜的下侧；

上侧位置检测器和下侧位置检测器，所述上侧位置检测器和下侧位置检测器在所述上侧结合辊和下侧结合辊的前侧设置于所述传输路径的上方和下方，检测上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的位置，并且将检测信号输出至控制器；

分离片，其在所述上侧结合辊和下侧结合辊的后侧设置于所述传输路径的上方和下方，并且对所述电解质膜与上部电极薄膜和下部电极薄膜进行分离；

薄膜复卷机，其在所述分离片处分别设置于的传输路径的上方和下方，并对所述上部电极薄膜和下部电极薄膜进行复卷；

强制驱动辊，其设置于由设置在所述传输路径下方的薄膜复卷机进行复卷的下部电极薄膜的复卷路径中，并且选择性地以预定驱动速度对所述下部电极薄膜进行强制进给；

电解质膜复卷机，在传输路径的末端，所述电解质膜复卷机对所述阳极催化剂电极层结合至所述电解质膜的上侧而所述阴极催化剂电极层结合至所述电解质膜的下侧的膜电极组件的布状物进行复卷，

其中，所述强制驱动辊包括：

从动辊，其在接触沿所述下部电极薄膜的复卷路径移动的下部电极薄膜的同时旋转；以及

驱动辊，其设置为通过第二驱动源而能够沿远离或接近从动辊的方向往复地移动，并且通过第三驱动源而能够以预定驱动速度旋转。

6.根据权利要求5所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置，其中，所述上侧位置检测器和下侧位置检测器分别对上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层进行图像拍摄，并且将图像数据输出至控制器，

所述控制器配置为基于上侧位置检测器和下侧位置检测器的图像数据来确定上部电极薄膜的阳极催化剂电极层是否比下部电极薄膜的阴极催化剂电极层布置得更加靠前，并且配置为基于上侧位置检测器和下侧位置检测器的图像数据来确定下部电极薄膜的阴极催化剂电极层是否比上部电极薄膜的阳极催化剂电极层布置得更加靠前。

7.根据权利要求6所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置，其中，所述控制器根据上侧位置检测器和下侧位置检测器的图像数据而将驱动信号施加至第一驱动源、第二驱动源和第三驱动源。

8.一种用于制造燃料电池的膜电极组件的方法，所述方法使用根据权利要求5所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置，所述方法包括：

a)通过将电解质膜展开至预定传输路径来供应卷状电解质膜；

b)通过将上部电极薄膜和下部电极薄膜展开至电解质薄膜的上侧和下侧来供应卷状的上部电极薄膜和下部电极薄膜，所述上部电极薄膜和下部电极薄膜以预定间隔连续地涂布有阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层；

c)在将电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜穿过上侧结合辊和下侧结合辊的同时，将上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层转移至电解质膜的上侧和下侧；

d)通过上侧薄膜复卷机和下侧薄膜复卷机来对阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层已被转移的电极薄膜进行复卷；

e)通过上侧位置检测器和下侧位置检测器来检测上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的位置，并输出检测信号；并且

f)根据上侧位置检测器和下侧位置检测器的检测信号，通过控制器来驱动下侧结合辊和强制驱动辊，并调整上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的位置。

9.根据权利要求8所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的方法，其中，在f)，通过经由所述控制器将控制信号施加至第一驱动源，所述下侧结合辊沿向下的方向移动；通过将控制信号施加至第二驱动源，强制驱动辊的驱动辊移动向从动辊；而通过将控制信号施加至第三驱动源，驱动辊以预定驱动速度受到驱动。

10.根据权利要求9所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的方法，其中，在f)，围绕下侧薄膜复卷机卷绕的下部电极薄膜通过强制驱动辊而以预定驱动速度受到强制进给，并且对上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层的位置进行设置。

11.根据权利要求9所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的方法，其中，在f)，通过位于上侧结合辊和下侧结合辊的后侧的分离片，所述电解质膜与上部电极薄膜和下部电极薄膜相互分离。

12.根据权利要求10所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的方法，其中，在e)，所述控制器配置为根据上侧位置检测器和下侧位置检测器的检测信号来确定上部电极薄膜的阳极催化剂电极层是否比下部电极薄膜的阴极催化剂电极层布置得更加靠前。

13.根据权利要求12所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的方法，其中，当确定为上部电极薄膜的阳极催化剂电极层比下部电极薄膜的阴极催化剂电极层布置得更加靠前时，所述控制器将强制驱动辊的驱动速度设置为比电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜的预定线速度更快。

14.根据权利要求10所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的方法，其中，在e)，所述控制器配置为根据上侧位置检测器和下侧位置检测器的检测信号来确定下部电极薄膜的阴极催化剂电极层是否比上部电极薄膜的阳极催化剂电极层布置得更加靠前。

15.根据权利要求14所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的方法，其中，当确定为下部电极薄膜的阴极催化剂电极层比上部电极薄膜的阳极催化剂电极层布置得更加靠前时，所述控制器将强制驱动辊的驱动速度设置为比电解质膜、上部电极薄膜和下部电极薄膜的预定线速度更慢。

16.根据权利要求8所述的用于制造燃料电池的膜电极组件的方法，其中，在e)，所述上侧位置检测器和下侧位置检测器对上部电极薄膜的阳极催化剂电极层和下部电极薄膜的阴极催化剂电极层进行图像拍摄，并且将图像数据输出至控制器。

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