CN111180743A - 用于燃料电池的膜电极组件的制造装置和制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于燃料电池的膜电极组件的制造装置和制造方法，该制造装置包括：电极膜片供应单元，被配置成分别沿着设定进给路径供应第一电极膜片和第二电极膜片，第一电极膜片包括连续涂覆有阳极层的第一电极膜，第二电极膜片包括以预定间隔涂覆有阴极层的第二电极膜；电解质膜片供应单元，被配置成从在电解质膜的表面上附着有保护膜的电解质膜片回收保护膜，并且沿设定进给路径将电解质膜供应到第一电极膜片的阳极层与第二电极膜片的阴极层之间；驱动结合辊，设置在设定进给路径上，并被配置成通过第一驱动器的操作而旋转，其中驱动结合辊包括凹部和凸部，凹部和凸部交替形成在驱动结合辊的外周上；以及从动结合辊。

Description

用于燃料电池的膜电极组件的制造装置和制造方法
技术领域
本发明的示例性实施方式涉及一种用于制造燃料电池堆的部件的系统，更具体涉及一种用于燃料电池的膜电极组件的制造装置和制造方法。
背景技术
该部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，并且不构成现有技术。
众所周知，燃料电池通过氢和氧之间的电化学反应产生电。即使没有单独的充电过程，燃料电池也可以在从外部接收化学反应物时连续产生电力。
可通过在中间隔着膜电极组件(MEA)的两侧设置隔板(或双极板)来形成燃料电池。连续布置多个燃料电池以形成燃料电池堆。
在此，膜电极组件是燃料电池的核心部件，并且具有三层结构：氢离子转移的电解质膜，形成在电解质膜的一个表面上的阳极催化剂电极层，以及形成在电解质膜的另一表面上的阴极催化剂电极层。作为三层结构的膜电极组件的制造方法，可使用直接涂覆法和转印法(decal method)。
其中，在转印法的情况下，在电解质膜的两个表面上层叠涂覆有每个催化剂电极层的电极膜，将催化剂电极层转印到待接合的电解质膜的两个表面上，然后去除电极膜，从而制造三层结构的膜电极组件。
也就是说，在使用转印法的膜电极组件的制造过程中，涂覆有每个催化剂电极层的辊型电极膜和辊型电解质膜，穿过高温高压的结合辊而被层合(热压缩)，并去除电极膜以制造三层结构的膜电极组件。
如上所述，在通过使用轧辊层压工艺的转印法制造三层结构的膜电极组件的过程中，由于可提高制造速度，因此在大规模生产中具有优势。
然而，在使用轧辊层压工艺的转印法中，两侧涂覆有每个催化剂电极层的电极膜，在通过介于其间的电解质膜而被定位的状态下，由于其在高温高压的结合辊之间穿过，并且催化剂电极层和电解质膜在彼此接触的方向上层叠，因此难以使阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层的层压位置对准。
我们已经发现，电极膜和电解质膜连续穿过始终受压的高温高压的结合辊之间，催化剂电极层被层压在电解质膜的两个表面上，并且在该轧辊层压连续工艺中，难以通过电极膜的进给速度差，正确确定催化剂电极层的层压位置。
而且，我们发现，由于在通过将催化剂浆料涂覆到电极膜上以制造连续图案的催化剂电极层的过程中，催化剂电极层之间的间距(pitch)不恒定，因此阳极催化剂电极层和阴极催化剂电极层的层压位置难以对准。
在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种制造用于燃料电池的膜电极组件的装置和方法，其能够以简单的结构将电解质膜两侧的阳极电极层和阴极电极层的转移位置对准。
在本发明的一种形式中，一种用于燃料电池的膜电极组件的制造装置，包括：电极膜片供应单元，其分别沿着设定进给路径供应第一电极膜片和第二电极膜片，该第一电极膜片包括连续涂覆有阳极层的第一电极膜，该第二电极膜片包括以预定间隔涂覆有阴极层的第二电极膜；电解质膜片供应单元，被配置成从在电解质膜的表面上包含有保护膜的电解质膜片回收保护膜，并且沿设定进给路径将电解质膜供应到第一电极膜片的阳极层与第二电极膜片的阴极层之间；驱动结合辊，设置在设定进给路径上，通过第一驱动器的操作而旋转，驱动结合辊包括凹部和凸部，凹部和凸部交替形成在驱动结合辊的外周上；以及从动结合辊，设置在驱动结合辊的相应位置上，从动结合辊通过第二驱动器的操作而靠近或远离驱动结合辊移动，从动结合辊与驱动结合辊一起挤压电解质膜与第一电极膜片和第二电极膜片，并且其中，从动结合辊通过第二驱动器的操作而远离驱动结合辊移动，并基于阴极层的预定间隔的布置，通过第一驱动器的操作，调节驱动结合辊相对于从动结合辊的相对旋转位置。
电解质膜片供应单元从电解质膜片卷供应电解质膜片，并且在电解质膜片的两端，第一延伸膜附接到电解质膜的两端，第二延伸膜附接到保护膜的两端。
电解质膜片通过连接膜与另一电解质膜片连接，连接膜分别连接电解质膜片和另一电解质膜片的第一延伸膜和第二延伸膜。
电解质膜片供应单元包括：卷绕有电解质膜片卷的电解质膜片退绕机，用于退绕电解质膜片；和保护膜复卷机，用于从电解质膜片上回收保护膜，并将保护膜卷绕成辊状。
该制造装置还可包括：分离片，设置在驱动结合辊和从动结合辊的后方的设定进给路径上，并且将第一电极膜与阳极电极层分离，将第二电极膜与阴极电极层分离；电极膜复卷机，分别回收第一电极膜和第二电极膜；以及膜电极组件复卷机，卷绕分别通过驱动结合辊和从动结合辊将阳极电极层和阴极电极层结合到电解质膜表面而形成的膜电极组件。
根据本发明另一示例性实施方式，一种用于燃料电池的膜电极组件的制造装置，该制造装置包括：电极膜片供应单元，分别沿着设定进给路径供应第一电极膜片和第二电极膜片，第一电极膜片包括连续涂覆有阳极层的第一电极膜，第二电极膜片包括以预定间隔涂覆有阴极层的第二电极膜；电解质膜片供应单元，沿设定进给路径将电解质膜供应到第一电极膜片的阳极层与第二电极膜片的阴极层之间；驱动结合辊，设置在设定进给路径上，通过第一驱动器的操作而旋转，并且驱动结合辊包括凹部和凸部，凹部和凸部交替形成在驱动结合辊的外周上；从动结合辊，设置在驱动结合辊的相应位置上，通过第二驱动器的操作而靠近或远离驱动结合辊移动，其中从动结合辊与驱动结合辊一起挤压电解质膜与第一电极膜片和第二电极膜片；第一位置传感器，设置在从动结合辊的前方，并被配置成感测阴极层的边缘位置；第二位置传感器，设置在驱动结合辊的前方，并被配置成感测凸部的边缘位置；以及控制器，从第一位置传感器和第二位置传感器接收阴极层和凸部的边缘位置的信号，并且基于阴极层和凸部的边缘位置，控制第一驱动器和第二驱动器的操作。
第一位置传感器和第二位置传感器可以是视觉传感器，分别捕获凸部和阴极层的边缘的图像，并且分别向控制器输出与所捕获的图像相对应的视觉数据。
控制器可包括：信号处理器，被配置成：分析第一位置传感器的感测信号，感测阴极层的边缘位置，分析第二位置传感器的感测信号，并且感测凸部的边缘位置；计算处理器，被配置成计算阴极层和凸部的边缘之间的位置差；以及信号应用单元，当位置差不在预定范围内时，将控制信号发送到第一驱动器和第二驱动器。
当位置差不在预定范围内，并且确定出位置差为正时，信号应用单元控制第二驱动器的操作，以使从动结合辊远离驱动结合辊移动，并且信号应用单元控制第一驱动器的操作，以使驱动结合辊旋转到相对正的旋转位置。
当位置差不在预定范围内，并且确定出位置差为负时，信号应用单元控制第二驱动器的操作，以使从动结合辊远离驱动结合辊移动，并且信号应用单元控制第一驱动器的操作，以使驱动结合辊旋转到相对负的旋转位置。
控制器在停止供应电解质膜片与第一电极膜片和第二电极膜片的状态下，控制第一驱动器和第二驱动器的操作。
该制造装置还包括：颜色传感器，该颜色传感器感测阴极电极层的颜色以及阴极电极层之间部分的颜色，并且将感测到的信号输出到控制器，该颜色传感器设置在第一位置传感器上。
控制器分析颜色传感器的感测信号，并控制第一位置传感器和第二位置传感器的操作。
第一驱动器包括伺服电动机，该伺服电动机能够控制驱动结合辊的相对旋转位置，并且第二驱动器包括致动气缸，用于使从动结合辊移动。
根据本发明一个示例性实施方式，一种制造用于燃料电池的膜电极组件的方法，该方法包括以下步骤：(a)从电解质膜片卷退绕出电解质膜片，回收附着在电解质膜上的保护膜，并沿设定进给路径供应电解质膜；(b)退绕出第一电极膜片和第二电极膜片，并且沿设定进给路径供应第一电极膜片和第二电极膜片，其中第一电极膜片包括连续涂覆有阳极电极层的第一电极膜，第二电极膜片包括以预定间隔涂覆有阴极电极层的第二电极膜；(c)使电解质膜和第一和第二电极膜片穿过驱动结合辊和从动结合辊之间，并将第一和第二电极膜的阳极电极层和阴极电极层分别转移到电解质膜的上、下表面；(d)通过第一位置传感器感测阴极电极层的边缘位置，通过第二位置传感器感测驱动结合辊的凸部的边缘位置，并将感测信号输出到控制器；以及(e)基于第一和第二位置传感器的感测信号，通过控制器的控制，使从动结合辊远离驱动结合辊移动，并增加或减小驱动结合辊相对于从动结合辊的相对旋转位置，以调节阳极电极层和阴极电极层的位置。
当在步骤(a)中，电解质膜片卷耗尽时，利用连接膜，将附接到电解质膜片卷的电解质膜的末端和保护膜的末端的第一和第二延伸膜，与附接到另一电解质膜片卷的电解质膜的起始端和保护膜的起始端的第一和第二延伸膜相连接。
在步骤(d)中，第一和第二位置传感器可同时拍摄阴极电极层的边缘和凸部的边缘，并将所拍摄的视觉数据输出到控制器，并且在步骤(e)中，控制器使电解质膜片与第一和第二电极膜片的移动停止。在步骤(e)中，控制器可分析从第一位置传感器接收的信号，以确定阴极电极层的边缘位置，控制器可分析从第二位置传感器接收的信号，以确定凸部的边缘位置，控制器可计算阴极电极层和凸部的边缘位置之间的位置差，并且当位置差不在预定范围内时，控制器发送用于移动从动结合辊的信号以及用于旋转驱动结合辊的信号。
当位置差不在预定范围内，并且确定出位置差为正时，控制器控制第一驱动器的操作，以使驱动结合辊旋转到相对正的旋转位置。
当位置差不在预定范围内，并且确定出位置差为负时，控制器控制第一驱动器的操作，以使驱动结合辊旋转到相对负的旋转位置。
根据本发明的实施方式，可以通过调节驱动结合辊相对于从动结合辊的相对旋转位置来对准阳极电极层和阴极电极层的转移位置，以便改善阳极、阴极电极层转移的均一性，提供具有良好质量的膜电极组件，并且进一步提高膜电极组件的生产率。
另外，在本发明的实施方式的详细描述中，将直接或隐含地公开通过本发明的实施方式可获得或预测的效果。也就是说，将在稍后描述的详细描述中公开根据本发明的实施方式预测的各种效果。
根据本文提供的详细说明，其他应用领域将会变得显而易见。应该理解的是，描述和具体实施例仅出于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了能够更好地理解本发明，现参考以下附图描述作为实施例给出的本发明的各个实施方式，其中：
图1示出本发明一个示例性实施方式的用于燃料电池的膜电极组件的制造装置；
图2示出根据本发明的示例性实施方式的燃料电池的膜电极组件的制造方法的流程图；
图3示出应用于根据本发明的示例性实施方式的用于燃料电池的膜电极组件的制造装置的第一和第二位置传感器；
图4A和图4B示出根据本发明的示例性实施方式的阴极电极层的边缘位置位于凸部的位置前方的实施例的视图；
图5示出根据本发明的示例性实施方式的用于燃料电池的膜电极组件的制造装置的从动结合辊的操作；
图6A和图6B示出根据本发明的示例性实施方式的阴极电极层的边缘位置位于凸部的位置后方的实施例；
图7示出应用于根据本发明的示例性实施方式的用于燃料电池的膜电极组件的制造装置的电解质膜片；
在此描述的附图仅出于说明的目的，并非旨在以任何方式限制本发明的范围。
附图标记说明：
1：膜电极组件 2：第一电极膜片
3：电解质膜 3a：保护膜
4：第二电极膜片 5：阳极层
6：第一电极膜 7：阴极层
8：第二电极膜 9：电解质膜片
9a，9b：电解质膜片卷
10：电极膜片供应单元
11：第一电极膜片退绕机
12：第二电极膜片退绕机
20：电解质膜片供应单元
21：电解质膜片退绕机
23：保护膜复卷机 30：驱动结合辊
31：第一驱动器 33：伺服电动机
35：凹部 37：凸部
40：从动结合辊 41：第二驱动器
43：致动气缸 50：分离片
60：电极膜复卷机
70：膜电极组件复卷机
81：第一位置传感器 82：第二位置传感器
83、84：视觉传感器 85：颜色传感器
90：控制器 91：信号处理器
93：计算处理器 95：信号应用单元
100：燃料电池的膜电极组件的制造装置
101：第一延伸膜 102：第二延伸膜
103：连接膜 200：主框架
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、应用或用途。应当理解的是，在所有附图中，相应的图标记指代类似或对应的零件或部件。
如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式修改所描述的实施方式，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。
为了清楚地说明本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中相同或相似的部件由相同的图标记表示。
为了便于说明，任意地示出了附图中所示的各个部件的尺寸和厚度。因此，本发明不局限于附图，并且可以分别放大厚度。
在下面的详细描述中，组件的名称被分类为第一，第二等，以便以相同的关系将组件彼此区分开，并且在以下描述中不必局限于该顺序。
另外，除非进行了相反的明确描述，否则单词“包括”以及例如“包含”和“含有”等，将被理解为暗示包括所阐明的元件，但并不排除任何其他元件。
另外，说明书中描述的术语“单元”、“装置”、“部分”以及“部件”，表示用于执行至少一个功能或操作的综合构成元件的单元。
图1示出根据本发明一个示例性实施方式的用于燃料电池的膜电极组件的制造装置。
参考图1，用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100可应用于自动化系统，用以自动且连续地制造构成燃料电池堆的单元燃料电池的部件。
例如，装置100可应用到制造包括电解质膜3的膜电极组件1，其中阳极电极层5和阴极电极层7结合到电解质膜3的两个表面。
将阳极电极层5结合到电解质膜3的上表面，将阴极电极层7以预定间隔结合到电解质膜3的下表面，以制造膜电极组件1。
同时，用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100，作为辊对辊(roll-to-roll)系统，可自动且连续地制造膜电极组件1。
辊对辊法是涂覆涂层、印刷或执行其他工艺的任何工艺，从一卷柔性材料开始，并在工艺之后重新卷绕以形成输出辊。
辊对辊型的装置100具有这样的结构，其中可通过辊层压法(roll laminatingmethod)和转印法(decal method)，将阳极电极层5转移到电解质膜3的上表面，将阴极层7转移到电解质膜3的下表面，制造具有三层结构的膜电极组件1。
此外，装置100包括将如上所述制造的膜电极组件1卷绕成辊状的结构。
根据本发明的一种实施方式的装置100包括：电极膜片供应单元10，电解质膜片供应单元20，驱动结合辊30，从动结合辊40，分离片50，电极膜复卷机60，以及膜电极组件复卷机70。
稍后将描述的这些部件和其他部件中的每一个，可被配置在辊对辊进给设备的主框架200中。主框架200支撑每个组件，并且可以由一个框架或者由分成两个或多个框架的框架构成。
主框架200可包括诸如支架，棒，杆，板，机架，壳体，块等各种附加部件，用以支撑装置100的部件。
然而，由于设有上述各子部件以便将在下面描述的本装置100的组件安装在主框架200中，因此框架200被统一参考。
电极膜片供应单元10，用于沿着设定进给路径供给卷绕成辊状的第一电极膜片2和卷绕成辊状的第二电极膜片4。
为了便于理解，将第一电极膜片2称为上电极膜片2，将第二电极膜片4称为下电极膜片4。然而，第一电极膜片2和第二电极膜片4的安装位置不限于此。
在此，参照附图，通过在上电极膜6的下表面上连续施加阳极电极层5，形成上电极膜片2。通过在下电极膜8的上表面上的阴极电极层7形成下电极膜片42，阴极电极层7和下一阴极电极层7被布置成具有预定间隔。
电极膜片供应单元10包括：第一电极膜片退绕机11，用于退绕出卷绕成辊状的第一电极膜片2，并沿着进给路径进给；以及第二电极膜片退绕机12，其退绕出第二电极膜片4并沿进给路径进给。第一和第二电极膜片退绕机11和12可旋转安装在辊对辊进给设备的主框架200中。
如图所示，电解质膜片供应单元20从具有附着在电解质膜3的上表面上的保护膜3a的电解质膜片9中回收保护膜3a，并沿着进给路径将电解质膜3供应到上电极膜片2的阳极电极层5与下电极膜片4的阴极电极层7之间。
电解质膜片供应单元20包括：电解质膜片退绕机21和保护膜复卷机23，电解质膜片退绕机21从电解质膜片卷9a退绕出电解质膜片9，并沿着进给路径供给电解质膜片9；保护膜复卷机23，用于回收保护膜3a并将其卷绕成辊(卷)状。电解质膜片退绕机21和保护膜复卷机23可旋转地安装在辊对辊进给设备的主框架200中。
驱动结合辊30安装在电解质膜3和上电极膜2和下电极膜4的进给路径上，并且可通过第一驱动器31沿一个方向旋转，例如沿图中的逆时针方向旋转。驱动结合辊30可旋转地安装在辊对辊进给设备的主框架200上。
第一驱动器31施加用于使驱动结合辊30逆时针旋转的驱动力，并且安装在辊对辊进给设备的主框架200中。例如，第一驱动器31可包括能够伺服控制驱动速度、方向等的已知伺服电动机33。
此外，驱动结合辊30沿着外周面连续形成凹部(engraved portion)35和凸部(embossed portion)37。凹部35形成在驱动结合辊30的外周面上以彼此间隔开，并且凸部37形成在凹部35之间。
凹部35形成在与下电极膜4的阴极电极层7之间的间隙相对应的部分中，凸部37形成在与阴极电极层7相对应的部分中。
也就是说，凹部35是不以与阴极电极层7之间的间隙相对应的间隔挤压上电极膜片2的阳极电极层5的部分，凸部37是以与阴极电极层7相对应的间隔挤压上电极膜片2的阳极电极层5的部分。
从动结合辊40被安装成可通过第二驱动器41沿垂直方向从驱动结合辊30的下方前后移动。从动结合辊40被安装成在辊对辊进给设备的主框架200上垂直往复。
从动结合辊40与驱动结合辊30紧密接触，电解质膜3和上电极膜片2和下电极膜片4介于其间，并且可以沿另一个方向旋转，例如沿顺时针方向旋转。从动结合辊40可旋转地安装到辊对辊进给设备的主框架200。
第二驱动器41向从动结合辊40施加用于使从动结合辊40往复运动的驱动力，并且安装在辊对辊进给设备的主框架200中。
例如，第二驱动器41可包括已知的致动气缸43，其沿上下方向向从动结合辊40提供往复致动力。致动气缸43以预定行程沿垂直方向前后操作，并且从动结合辊40可沿垂直方向往复运动。
如上所述的驱动、从动结合辊30和40，穿过电解质膜3和上、下电极膜片2和4，以将它们压在一起，并且上电极膜6的阳极电极层5和下电极膜8的阴极电极层7可通过辊层压和转印，转移到电解质膜3的上表面和下表面。
分离片50设置在驱动结合辊30和从动结合辊40后方的设定进给路径，并且使第一电极膜6和阳极电极层5，以及第二电极膜8和阴极电极层7彼此分离。
分离片50被设置成分层叶片，并分别设置在驱动结合辊30和从动结合辊40的后方的进给路径的上侧和下侧。
设置电极膜复卷机60，以从驱动结合辊30和从动结合辊40的后方回收由分离片50分离的上电极膜6和下电极膜8。
电极膜复卷机60设置在分离片50侧的进给路径的上方和下方，以分别回收和卷绕上电极膜6和下电极膜8。电极膜复卷机60可旋转地安装在辊对辊进给设备的主框架200中。
膜电极组件复卷机70可旋转地安装在辊对辊进给设备的主框架200中，用以卷绕阳极电极层5和阴极电极层7被结合到电解质膜3的上、下表面的膜电极组件1。
根据上述制造装置100，以辊状卷绕在第一电极膜片退绕机11上的第一电极膜片2，通过进给路径供给。
以辊状卷绕在第二电极膜片退绕机12上的第二电极膜片4，通过进给路径供给。
将阳极电极层5连续应用到第一电极膜片2的第一电极膜6的下表面，并且将阴极电极层7以预定的间隙应用到第二电极膜片4的第二电极膜8的上表面上。
为了便于理解，将图中设置在上方的第一电极膜6称为上电极膜6，将第二电极膜8称为下电极膜8。然而，第一电极膜6和第二电极膜8的位置并不局限于此。
在电解质膜片供应单元20的电解质膜片退绕机21中的卷绕成电解质膜片卷9a的电解质膜片9，被供给到进给路径。电解质膜片9通过电解质膜片退绕机21供给到进给路径，保护膜3a附着在电解质膜3的上表面上。
电解质膜片9的保护膜3a，通过电解质膜片供应单元20的保护膜复卷机23回收，并卷绕成辊状。
沿着上电极膜片2的阳极电极层5和下电极膜片4的阴极电极层7之间的进给路径，供给电解质膜片9的电解质膜3。
通过第一驱动器31的操作，驱动结合辊30以设定的旋转速度沿逆时针方向旋转，并且通过第二驱动器41的操作，从动结合辊40沿向上的方向移动。
在这种状态下，电解质膜3和插入电解质膜3的上电极膜片2和下电极膜片4，被夹在驱动结合辊30和从动结合辊40之间。
驱动结合辊30沿逆时针方向旋转时，从动结合辊40沿顺时针方向旋转，电解质膜3和上、下电极膜片2和4介于它们之间。
因此，电解质膜3和上、下电极膜片2、4，通过驱动和从动结合辊30和40被挤压。因此，上电极膜片2的阳极电极层5被转移到电解质膜3的上表面，下电极膜片4的阴极电极层7被转移到电解质膜3的下表面。
即，上电极膜片2的阳极电极层5和下电极膜片4的阴极电极层7，分别以辊层压法和转印法，被层压在电解质膜3的上表面和下表面上，并且阳极电极层5和阴极电极层7通过驱动结合辊30和从动结合辊40，分别被结合到电解质膜3的上表面和下表面。
尽管驱动结合辊30的凹部35，不以与阴极电极层7之间的间隔相对应的间隔挤压上电极膜片2的阳极电极层5，但是凸部37通过与阴极电极层7相对应的部分挤压上电极膜片2的阳极电极层5，并将阳极电极层5转移到电解质膜3的上表面。
在这种状态下，上电极膜6和下电极膜8在驱动结合辊30和从动结合辊40的后方，通过分离片50分别与上电极膜片2和下电极膜片4分离。如上所述分离的上电极膜6和下电极膜8卷绕在电极膜复卷机60上，并回收。
在与凹部35相对应的位置处的阳极电极层5，不会转移到电解质膜3上，并且多余部分5a与上电极膜6一起被转移并回收到电极膜复卷机60中。阳极电极层5和阴极电极层7被结合到电解质膜3的上表面和下表面而形成的膜电极组件1，在进给路径的端侧，被卷绕在膜电极组件复卷机70上。
另一方面，沿着进给路径供应的上电极膜片2和下电极膜片4之间的进给速度差，以及施加到下电极膜片4的下电极膜8上的阴极电极层7之间的间距差，会妨碍阳极、阴极电极层5和7相对于电解质膜3的转移位置的精确匹配。
因此，在本发明的实施方式中，用于燃料电池的膜电极组件的制造装置100，能够通过简单的配置，而自动对准阳极、阴极电极层5、7相对于电解质膜3的上表面和下表面的转移位置。
根据本发明的示例性实施方式的用于制造燃料电池的膜电极组件的装置100，根据阴极电极层7之间的距离，通过第二驱动器41的操作，使从动结合辊40远离驱动结合辊30例如沿垂直方向移动，并通过第一驱动器31的操作，相对地增大或减小驱动结合辊30的旋转位置。
具体地，装置100还包括第一、第二位置传感器81、82，用于控制驱动结合辊30的第一驱动器31和从动结合辊40的第二驱动器41。
第一位置传感器81安装在辊对辊进给设备的主框架200上，在驱动和从动结合辊30和40的前方。第一位置传感器81感测由电极膜片供应单元10沿着进给路径供应的下电极膜片4的阴极电极层7的边缘位置，并将感测信号发送到控制器90。
第一位置传感器81包括视觉传感器83，用于捕获阴极电极层7的边缘的图像，并将视觉数据输出到控制器90。
第二位置传感器82安装在辊对辊进给设备的主框架200上，在驱动结合辊30的前方。第二位置传感器82感测驱动结合辊30的凸部37的边缘位置，并将感测信号输出到控制器90。
第二位置传感器82包括视觉传感器84，用于拍摄凸部37的边缘，并将视觉数据输出到控制器90。
由于第一和第二位置传感器81和82可被构造成本领域公知的已知视觉传感器，因此在此省略其详细描述。
第一和第二位置传感器81和82分别同时拍摄阴极电极层7的边缘和凸部37的边缘，并且可以通过控制器90控制视觉拍摄的操作。
此外，在第一位置传感器81的一侧设置颜色传感器85，用于感测阴极电极层7之间的颜色，并将感测信号输出到控制器90。
颜色传感器85感测阴极电极层7之间的白色，以及与白色相反的阴极电极层7的黑色，并且可配备本领域已知的颜色传感器。
控制器90可以从颜色传感器85接收感测信号，并且可以分析感测信号以控制第一和第二位置传感器81和82的操作。例如，当通过颜色传感器85感测阴极电极层7的黑色时，控制器90将控制信号施加到第一和第二位置传感器81和82。第一和第二位置传感器81和82同时捕获阴极电极层7的边缘和凸部37的边缘。
如上所述的控制器90可实现为根据设定程序操作一个或多个控制处理器，作为用于控制装置100的整体操作的控制器，并且可包括要执行的一系列指令。
控制器90分析从第一和第二位置传感器81和82提供的感测信号，并根据凸部37和阴极电极层7的边缘位置，将感测信号输出到第一驱动器31和第二驱动器41。
可在电解质膜片9与上电极膜片2和下电极膜片4的转移停止时，由控制器90执行对第一和第二驱动器31和41的控制。
控制器90包括信号处理器91，计算处理器93和信号应用单元95。
信号处理器91分析第一位置传感器81的感测信号，并感测阴极电极层7的边缘位置，以与凸部37的边缘匹配。信号处理器91分析第二位置传感器82的感测信号，并感测凸部37的边缘位置以与阴极电极层7的边缘相匹配。
计算处理器93计算阴极电极层7的边缘位置与凸部37的边缘位置之间的差值。
当确定出由计算处理器93计算的位置差值不满足预定参考范围时，信号应用单元95将控制信号施加到第一和第二驱动器31和41。
当确定出位置差值不在预定范围内，并且确定出位置差为正(+)时，信号应用单元95将控制信号施加到第二驱动器41，以使从动结合辊40远离驱动结合辊30移动。
在这种情况下，信号应用单元92控制第一驱动器31的操作，以使驱动结合辊30旋转到相对正的旋转位置。
当位置差不在预定范围内，并且确定出位置差为负(-)时，信号应用单元95控制第二驱动器41的操作，以使从动结合辊40远离驱动结合辊30移动。
在这种情况下，信号应用单元95控制第一驱动器31的操作，以使驱动结合辊30旋转到相对负的旋转位置。
在下文中，将参考图1以及其它附图，详细描述根据本发明一个实施方式的装置100的操作以及制造膜电极组件的方法。
图2示出根据本发明示例性方式的用于燃料电池的膜电极组件的制造方法的流程图，图3是示出应用于根据本发明示例性实施方式的燃料电池的膜电极组件的制造装置的第一和第二位置传感器的示意图。
参考图1至图3，电解质膜片9从卷绕成辊状的电解质膜片卷9a退绕出，并回收保护膜3a，电解质膜3被供应到设定进给路径(S11)。
同时，其上连续供应阳极电极层5的上电极膜片2，以及其上间隔涂覆有阴极电极层7的下电极膜片4退绕出，并沿着进给路径供应到电解质膜3的上、下两侧(S12)。
电解质膜3和上、下电极膜片2和4穿过驱动和从动结合辊30和40之间，阳极电极层5和阴极电极层7分别转移到电解质膜3的上、下表面上(S13)。
由于步骤S11，S12和S13，与如上所述具有基本结构的用于燃料电池的膜电极组件制造装置100的步骤相同，因此省略对其的详细描述。
在步骤S14中，通过第一位置传感器81感测阴极电极层7的边缘位置，并且将感测信号输出到控制器90。通过第二位置传感器82感测驱动结合辊30的凸部37的边缘位置，并且将感测信号输出到控制器90(S14)。
在上述步骤中，颜色传感器85感测阴极电极层7之间的白色，以及阴极电极层7的与白色相反的黑色，并将感测信号输出到控制器90。
控制器90分析颜色传感器85的感测信号，以控制第一和第二位置传感器81和82的操作，并在通过颜色传感器85感测到阴极电极层7的黑色时，将操作控制信号施加到第一和第二位置传感器81和82。
第一和第二位置传感器81和82同时拍摄阴极电极层7的边缘和凸部37的边缘，并将视觉数据输出到控制器90。
控制器90通过信号处理器91分析第一位置传感器81的感测信号，以感测阴极电极层7的边缘位置a，以与凸部37的边缘相匹配。控制器90通过信号处理器91分析第二位置传感器82的感测信号，以感测凸部37的边缘位置b，以与阴极电极层7的边缘相匹配(S15)。
控制器90通过计算处理器93确定阴极电极层7的边缘位置a与凸部37的边缘位置b之间的差值(位置差c)(S16)。
控制器90确定阴极电极层7的边缘位置值a与凸部37的边缘位置值b的位置差c是否满足预设的参考范围d(S17)。
在此，参考范围d可被限定成阴极电极层7和凸部37之间的容许位置差范围。
如果确定出位置差c在预定范围d内，则执行上述一系列步骤S11，S12和S13。
图4A和图4B示出根据本发明一个示例性实施方式，阴极电极层的边缘位置位于凸部的位置前方的实施例的视图。
然而，参考图4A和图4B，在步骤S17中，如果位置差c不在预定范围d内，并且确定出位置差为正(+)，则控制器90将控制信号施加到第二驱动器41。
图5示出了根据本发明示例性实施方式的用于燃料电池的膜电极组件的制造装置的从动结合辊的操作。
然后，如图5所示，第二驱动器41接收来自控制器90的控制信号，并使从动结合辊40沿向下方向移动(S18)。
在这种情况下，控制器90将控制信号施加到第一驱动器31。第一驱动器31接收来自控制器90的控制信号，并将驱动结合辊30的相对旋转位置增加与位置差值c相对应的旋转量，如图中实线所示(S19)。
图6A和图6B是示出根据本发明示例性实施方式的阴极电极层的边缘位置位于凸部的位置后方的实施例的视图。
相反地，如图6A和图6B所示，如果位置差c不在预定范围d内，并且确定出位置差为负(-)，则控制器90将控制信号施加到第二驱动器41。
然后，如图5所示，第二驱动器41接收来自控制器90的控制信号，并使从动结合辊40沿向下方向移动(S18)。
在这种情况下，控制器90将控制信号施加到第一驱动器31。第一驱动器31接收来自控制器90的控制信号，并且将驱动结合辊30的相对旋转位置减小与位置差值c相对应的旋转量，如图中的虚线所示(S19)。
在此，在停止供应上下电极片2、4和电解质膜片9的同时，执行上述步骤S18和S19。
如上所述，当阴极电极层7的边缘位置a与凸部37的边缘位置b的位置差c不满足参考范围时，从动结合辊40向下移动，并且增大或减小驱动结合辊30的相对旋转位置。
因此，阳极电极层5和阴极电极层7相对于电解质膜3的转移位置，可以根据阴极电极层7的间隔而对准以匹配预定位置(S20)。
当通过上述步骤对准阳极电极层5和阴极电极层7相对于电解质膜3的转移位置时，控制器90确定出位置差值c满足参考范围d。
因此，控制器90将控制信号施加到第二驱动器41。第二驱动器41接收来自控制器90的控制信号，并使从动结合辊40向上移动。然后，执行上述一系列步骤(S11，S12和S13)。
根据本发明的示例性实施方式，可以通过增大或减小驱动结合辊30的旋转位置，使阳极电极层5和阴极电极层7相对于电解质膜3的转移位置自动对准。
此外，由于施加到下电极片8的阴极电极层7之间的间距或间隙的分布，可以防止或抑制阳极、阴极电极层5和7的转移均匀性的劣化，并能够提高质量，并且提高膜电极组件1的生产率。
图7示出应用于根据本发明的示例性形式的燃料电池的膜电极组件的制造装置的电解质膜片。
参考图1和图7所示，在电解质膜片9的两端，第一延伸膜101分别附接到电解质膜3的两端，第二延伸膜102分别附接到保护膜3a的两端。
在一个实施方式中，电解质膜片9是两层，其中延伸膜101和102分别附接到电解质膜3和保护膜3a的两端。
第一延伸膜101可以以预定长度粘附到电解质膜3的两端，并且具有预定长度的第二延伸膜102可以通过粘合剂粘附到保护膜3a的两端。
当电解质膜片卷9a耗尽时，施加连接膜103以将附接到电解质膜片卷9a的电解质膜3的端部和保护膜3a的端部的第一和第二延伸膜101和102，与附接到另一电解质膜片卷9b的电解质膜3的端部和保护膜3a的端部的第一和第二延伸膜101和102相连接。
在下文中，如上所述电解质膜片9用尽的电解质膜片卷9a，可被定义为工作卷，并且新的电解质膜片卷9b可被定义为预备卷。
如上所述的连接膜103通过粘合剂，粘附工作卷9a的端部的第一延伸膜101，和预备卷9b的端部的第一延伸膜101。
另外，连接膜103通过粘合剂，粘附工作卷9a的端部的第二延伸膜102，和预备卷9b的端部的第二延伸膜102。
当工作卷9a的电解质膜片9耗尽时，安装在电解质膜片供应单元20的电解质膜片退绕机21上的工作卷9a被预备卷9b替换。
在上述过程中，附接到电解质膜片卷9a的电解质膜片9的端部的第一和第二延伸膜101和102，与附接到电解质膜片卷9b的电解质膜片9的端部的第一和第二延伸膜101和102分别通过连接膜103连接。
因此，工作卷9a的电解质膜3的端部，和预备卷9b的电解质膜3的端部，通过第一延伸膜101和连接膜103连接。
并且，工作卷9a的保护膜3a的端部和预备卷9b的保护膜3a的端部，通过第二延伸膜102和连接膜103连接。
因而，作为工作卷的工作电解质膜原材料卷9a的电解质膜片9的端部，与新的电解质膜片卷9a的电解质膜片9的端部，可通过第一、第二延伸膜101和102以及连接膜103容易地连接。
此外，当用预备卷更换工作卷时，由于预备卷的保护膜3a通过第二延伸膜102和连接膜103连接到工作卷的保护膜3a，因此可以省去将预备卷的保护膜3a连接到电解质膜片供应单元20的保护膜复卷机23的手动连接过程。
也就是说，在线操作中，拉出延伸膜之后，通过手动剥离电解质膜保护膜，将由通常的单层延伸膜构成的电解质膜连接到电解质膜保护膜卷绕辊上。
然而，在本发明的实施方式中，具有双层结构的延伸膜的电解质膜通过每条线，即电解质膜3的进给路径和保护膜3a的进给路径自动剥离，因此不需要额外的工作来将片材连接到保护膜卷绕辊上。
尽管已经结合目前被认为是实际的示例性实施方式的内容描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的形式。相反地，本发明旨在覆盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (20)

1.一种用于燃料电池的膜电极组件的制造装置，所述制造装置包括：
电极膜片供应单元，被配置成分别沿着设定进给路径供应第一电极膜片和第二电极膜片，所述第一电极膜片包括连续涂覆有阳极层的第一电极膜，所述第二电极膜片包括以预定间隔涂覆有阴极层的第二电极膜；
电解质膜片供应单元，被配置成从在电解质膜的表面上附着有保护膜的电解质膜片回收所述保护膜，并且沿所述设定进给路径将电解质膜供应到所述第一电极膜片的阳极层与所述第二电极膜片的阴极层之间；
驱动结合辊，设置在所述设定进给路径上，并被配置成通过第一驱动器的操作而旋转，其中所述驱动结合辊包括凹部和凸部，所述凹部和所述凸部交替形成在所述驱动结合辊的外周上；以及
从动结合辊，设置在所述驱动结合辊的相应位置上，所述从动结合辊通过第二驱动器的操作而靠近或远离所述驱动结合辊移动，
其中，所述从动结合辊被配置成与所述驱动结合辊一起挤压所述电解质膜与所述第一电极膜片和所述第二电极膜片，并且
其中，基于所述阴极层的预定间隔的布置，通过所述第一驱动器的操作，调节所述驱动结合辊相对于所述从动结合辊的相对旋转位置。
2.根据权利要求1所述的制造装置，其中：
所述电解质膜片供应单元从电解质膜片卷供应所述电解质膜片，并且
其中在电解质膜片的两端，第一延伸膜附接到电解质膜的两端，第二延伸膜附接到保护膜的两端。
3.根据权利要求2所述的制造装置，其中：
电解质膜片通过连接膜与另一电解质膜片连接，所述连接膜被配置成分别连接电解质膜片和另一电解质膜片的第一延伸膜和第二延伸膜。
4.根据权利要求1所述的制造装置，其中所述电解质膜片供应单元包括：
卷绕有电解质膜片卷的电解质膜片退绕机，用于退绕电解质膜片；和
保护膜复卷机，用于从电解质膜片上回收保护膜，并将保护膜卷绕成辊状。
5.根据权利要求1所述的制造装置，还包括：
分离片，设置在所述驱动结合辊和所述从动结合辊的后方的设定进给路径上，并且被配置成将所述第一电极膜与阳极电极层分离，将所述第二电极膜与阴极电极层分离；
电极膜复卷机，被配置成分别回收所述第一电极膜和所述第二电极膜；以及
膜电极组件复卷机，被配置成卷绕分别通过所述驱动结合辊和所述从动结合辊，将所述阳极电极层和所述阴极电极层结合到电解质膜表面而形成的膜电极组件。
6.一种用于燃料电池的膜电极组件的制造装置，所述制造装置包括：
电极膜片供应单元，被配置成分别沿着设定进给路径供应第一电极膜片和第二电极膜片，所述第一电极膜片包括连续涂覆有阳极层的第一电极膜，所述第二电极膜片包括以预定间隔涂覆有阴极层的第二电极膜；
电解质膜片供应单元，被配置成沿所述设定进给路径将电解质膜供应到所述第一电极膜片的阳极层与所述第二电极膜片的阴极层之间；
驱动结合辊，设置在所述设定进给路径上，通过第一驱动器的操作而旋转，并且所述驱动结合辊包括凹部和凸部，所述凹部和所述凸部交替形成在所述驱动结合辊的外周上；
从动结合辊，设置在所述驱动结合辊的相应位置上，通过第二驱动器的操作而靠近或远离所述驱动结合辊移动，所述从动结合辊被配置成与所述驱动结合辊一起挤压电解质膜与所述第一电极膜片和所述第二电极膜片；
第一位置传感器，设置在所述从动结合辊的前方，并被配置成感测所述阴极层的边缘位置；
第二位置传感器，设置在所述驱动结合辊的前方，并被配置成感测所述凸部的边缘位置；以及
控制器，被配置成从所述第一位置传感器和所述第二位置传感器接收所述阴极层和所述凸部的边缘位置的信号，并且被配置成基于所述阴极层和所述凸部的边缘位置，控制所述第一驱动器和所述第二驱动器的操作。
7.根据权利要求6所述的制造装置，其中：
所述第一位置传感器和所述第二位置传感器是视觉传感器，其被配置成分别捕获所述阴极层和所述凸部的边缘的图像，并且被配置成分别向所述控制器输出与所捕获的图像相对应的视觉数据。
8.根据权利要求7所述的制造装置，其中所述控制器包括：
信号处理器，被配置成：
分析所述第一位置传感器的感测信号，
感测所述阴极层的边缘位置，
分析所述第二位置传感器的感测信号，并且
感测所述凸部的边缘位置；
计算处理器，被配置成计算所述阴极层和所述凸部的边缘之间的位置差；以及
信号应用单元，被配置成当位置差不在预定范围内时，将控制信号发送到所述第一驱动器和所述第二驱动器。
9.根据权利要求8所述的制造装置，其中：
当位置差不在预定范围内，并且确定出位置差为正时，
所述信号应用单元控制所述第二驱动器的操作，以使所述从动结合辊远离所述驱动结合辊移动，并且
所述信号应用单元控制所述第一驱动器的操作，以使所述驱动结合辊旋转到相对正的旋转位置。
10.根据权利要求8所述的制造装置，其中：
当位置差不在预定范围内，并且确定出位置差为负时，
所述信号应用单元控制所述第二驱动器的操作，以使所述从动结合辊远离所述驱动结合辊移动，并且
所述信号应用单元控制所述第一驱动器的操作，以使所述驱动结合辊旋转到相对负的旋转位置。
11.根据权利要求8所述的制造装置，其中所述控制器被配置成在停止供应电解质膜片与所述第一电极膜片和所述第二电极膜片的状态下，控制所述第一驱动器和所述第二驱动器的操作。
12.根据权利要求7所述的制造装置，还包括：颜色传感器，所述颜色传感器被配置成感测阴极电极层的颜色以及所述阴极电极层之间部分的颜色，并且被配置成将感测到的信号输出到所述控制器，所述颜色传感器设置在所述第一位置传感器上。
13.根据权利要求12所述的制造装置，其中所述控制器被配置成分析所述颜色传感器的感测信号，并控制所述第一位置传感器和所述第二位置传感器的操作。
14.根据权利要求7所述的制造装置，其中：
所述第一驱动器包括伺服电动机，所述伺服电动机被配置成控制所述驱动结合辊的相对旋转位置，并且
所述第二驱动器包括致动气缸，所述致动气缸被配置成使所述从动结合辊移动。
15.一种制造用于燃料电池的膜电极组件的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)从电解质膜片卷退绕出电解质膜片，回收附着在电解质膜上的保护膜，并沿设定进给路径供应电解质膜；
(b)退绕出第一电极膜片和第二电极膜片，并且沿设定进给路径供应第一电极膜片和第二电极膜片，其中第一电极膜片包括连续涂覆有阳极电极层的第一电极膜，第二电极膜片包括以预定间隔涂覆有阴极电极层的第二电极膜；
(c)使电解质膜和第一和第二电极膜片穿过驱动结合辊和从动结合辊之间，并将第一和第二电极膜的阳极电极层和阴极电极层分别转移到电解质膜的上、下表面；
(d)通过第一位置传感器感测阴极电极层的边缘位置，通过第二位置传感器感测驱动结合辊的凸部的边缘位置，并将感测信号输出到控制器；以及
(e)基于第一和第二位置传感器的感测信号，通过控制器的控制，使从动结合辊远离驱动结合辊移动，并增加或减小驱动结合辊相对于从动结合辊的相对旋转位置，以调节阳极电极层和阴极电极层的位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其中：
当在步骤(a)中，电解质膜片卷耗尽时，
利用连接膜，将附接到电解质膜片卷的电解质膜的末端和保护膜的末端的第一和第二延伸膜，与附接到另一电解质膜片卷的电解质膜的起始端和保护膜的起始端的第一和第二延伸膜相连接。
17.根据权利要求15所述的方法，其中：
在步骤(d)中，第一和第二位置传感器被配置成同时拍摄阴极电极层的边缘和凸部的边缘，并将所拍摄的视觉数据输出到控制器，并且
在步骤(e)中，控制器被配置成使电解质膜片与第一和第二电极膜片的移动停止。
18.根据权利要求15所述的方法，其中：
在步骤(e)中，控制器被配置成：
分析从第一位置传感器接收的信号，以确定阴极电极层的边缘位置，
分析从第二位置传感器接收的信号，以确定凸部的边缘位置，
计算阴极电极层和凸部的边缘位置之间的位置差，并且
当位置差不在预定范围内时，发送用于移动从动结合辊的信号以及用于旋转驱动结合辊的信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：
当位置差不在预定范围内，并且确定出位置差为正时，
控制器控制第一驱动器的操作，以使驱动结合辊旋转到相对正的旋转位置。
20.根据权利要求18所述的方法，其中：
当位置差不在预定范围内，并且确定出位置差为负时，
控制器控制第一驱动器的操作，以使驱动结合辊旋转到相对负的旋转位置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230420643A1 (en) * 2018-11-08 2023-12-28 Maxwell Technologies, Inc. Intermittently coated dry electrode for energy storage device and method of manufacturing the same
US12126009B2 (en) * 2023-09-12 2024-10-22 Maxwell Technologies, Inc. Intermittently coated dry electrode for energy storage device and method of manufacturing the same

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210128679A (ko) 2020-04-17 2021-10-27 현대자동차주식회사 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치 및 방법
US20230261241A1 (en) * 2020-07-17 2023-08-17 Lg Energy Solution, Ltd. Separator Sealing Device and Apparatus for Manufacturing Unit Cell Using the Same
KR102458564B1 (ko) * 2020-10-13 2022-10-25 한국기계연구원 막-전극 접합체 제조장치 및 제조방법
KR102283352B1 (ko) * 2020-12-04 2021-07-29 (주)아이메카 연료전지용 막 전극접합체 롤투롤 제조장치 및 방법
CN112959725B (zh) * 2021-02-02 2022-09-06 上海神力科技有限公司 一种燃料电池柔性石墨极板的辊压成型方法
CN115020648B (zh) * 2022-04-21 2024-04-19 深圳吉阳智能科技有限公司 极片复合装置和极片复合方法
CN118654596A (zh) * 2024-08-20 2024-09-17 湖南隆深氢能科技有限公司 适用于碳纸贴合设备的对齐检测方法、系统、终端及介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020174782A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-28 Klug Jeremy H. Process to reduce warping of graphite articles
JP2008147144A (ja) * 2006-12-13 2008-06-26 Toyota Motor Corp 触媒層形成装置、触媒層積層方法、及び燃料電池
US20100051181A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Toppan Printing Co., Ltd. Manufacturing Equipment and Manufacturing Method of Membrane Electrode Assembly
US20100167176A1 (en) * 2007-06-13 2010-07-01 Kenichi Kawai Manufacturing apparatus and method for fuel cell electrode material assembly, and fuel cell
JP2011142011A (ja) * 2010-01-07 2011-07-21 Toyota Motor Corp 膜電極接合体製造装置
CN105552387A (zh) * 2014-10-21 2016-05-04 现代自动车株式会社 制造膜电极组件的设备及使用其制造的膜电极组件
KR20160123457A (ko) * 2015-04-15 2016-10-26 (주)피엔티 막-전극 조립체 형성 장치 및 형성 방법
EP3257654A1 (en) * 2016-06-15 2017-12-20 Zhu, Caiqin Long decorative material with embossing in register with pattern and rolling method and device therefor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102371231B1 (ko) * 2017-05-18 2022-03-04 현대자동차 주식회사 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치 및 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020174782A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-28 Klug Jeremy H. Process to reduce warping of graphite articles
JP2008147144A (ja) * 2006-12-13 2008-06-26 Toyota Motor Corp 触媒層形成装置、触媒層積層方法、及び燃料電池
US20100167176A1 (en) * 2007-06-13 2010-07-01 Kenichi Kawai Manufacturing apparatus and method for fuel cell electrode material assembly, and fuel cell
US20100051181A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Toppan Printing Co., Ltd. Manufacturing Equipment and Manufacturing Method of Membrane Electrode Assembly
JP2011142011A (ja) * 2010-01-07 2011-07-21 Toyota Motor Corp 膜電極接合体製造装置
CN105552387A (zh) * 2014-10-21 2016-05-04 现代自动车株式会社 制造膜电极组件的设备及使用其制造的膜电极组件
KR20160123457A (ko) * 2015-04-15 2016-10-26 (주)피엔티 막-전극 조립체 형성 장치 및 형성 방법
EP3257654A1 (en) * 2016-06-15 2017-12-20 Zhu, Caiqin Long decorative material with embossing in register with pattern and rolling method and device therefor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230420643A1 (en) * 2018-11-08 2023-12-28 Maxwell Technologies, Inc. Intermittently coated dry electrode for energy storage device and method of manufacturing the same
US12126009B2 (en) * 2023-09-12 2024-10-22 Maxwell Technologies, Inc. Intermittently coated dry electrode for energy storage device and method of manufacturing the same

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