KR100593309B1 - 연료전지 제조 장치, 상기 연료전지 제조 장치를 이용한연료전지의 제조 방법, 연료전지의 제조 방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 전자 기기 및상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 자동차 - Google Patents

연료전지 제조 장치, 상기 연료전지 제조 장치를 이용한연료전지의 제조 방법, 연료전지의 제조 방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 전자 기기 및상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 자동차 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생산성을 향상시킨 연료전지 제조 장치 및 상기 연료전지 제조 장치를 이용한 연료전지의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
제어 장치(56)로부터의 신호에 의거하여 구동 장치(58)에 의해 구동되는 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 반송된 제 1 기판에, 토출 장치(20a, 20b)에서 제 1 반응 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 유로를 형성한다. 다음으로, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 반송된 제 1 기판에, 토출 장치(20d)에서 제 1 집전층을, 토출 장치(20f)에서 제 1 반응층을 형성한다. 다음으로, 제 1 기판에 토출 장치(20g)에서 전해질막을 형성한다. 마찬가지로, 토출 장치(20h)에서 제 2 반응층을, 토출 장치(20j)에서 제 2 집전층을 형성한다. 그리고, 조립 장치(60)에 있어서, 토출 장치(20l, 20m)에서 제 2 가스 유로가 형성된 제 2 기판을 제 1 기판 위의 소정의 위치에 배치하여 연료전지의 제조를 완료한다.
연료전지, 토출 장치, 가스 유로, 반응층, 집전층

Description

연료전지 제조 장치, 상기 연료전지 제조 장치를 이용한 연료전지의 제조 방법, 연료전지의 제조 방법, 상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 전자 기기 및 상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 자동차{APPARATUS FOR MANUFACTURING FUEL CELL, METHOD FOR MANUFACTURING FUEL CELL USING THE APPARATUS, METHOD FOR MANUFACTURING FUEL CELL, ELECTRONIC DEVICE COMPRISING FUEL CELL MANUFACTURED BY THE METHOD, AND MOTOR VEHICLE COMPRISING FUEL CELL MANUFACTURED BY THE METHOD}
도 1은 실시예에 따른 연료전지의 제조 라인의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 실시예에 따른 잉크젯식 토출 장치의 개략도.
도 3은 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법의 플로차트.
도 4는 실시예에 따른 가스 유로(流路)의 형성 처리를 설명하는 도면.
도 5는 실시예에 따른 가스 유로의 형성 처리를 설명하는 다른 도면.
도 6은 실시예에 따른 연료전지의 제조 과정의 기판의 단면도.
도 7은 실시예에 따른 연료전지의 제조 과정의 기판의 단면도.
도 8은 실시예에 따른 연료전지의 제조 과정의 기판의 단면도.
도 9는 실시예에 따른 연료전지의 제조 과정의 기판의 단면도.
도 10은 실시예에 따른 연료전지의 제조 과정의 기판의 단면도.
도 11은 실시예에 따른 연료전지의 제조 과정의 기판의 단면도.
도 12는 실시예에 따른 연료전지의 제조 과정의 기판의 단면도.
도 13은 실시예에 따른 연료전지의 제조 과정의 기판의 단면도.
도 14는 실시예에 따른 연료전지의 기판의 단면도.
도 15는 실시예에 따른 연료전지를 적층시킨 대형 연료전지의 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
2, 2' : 기판
4, 4' : 지지용 카본(carbon)
6, 6' : 집전층(集電層)
8, 8' : 가스 확산층
10, 10' : 반응층
12 : 전해질막(電解質膜)
20a∼20m : 토출 장치
BC1, BC2 : 벨트 컨베이어(belt conveyor)
본 발명은 서로 다른 종류의 반응 가스의 반응에 의해 발전(發電)을 행하는 연료전지를 제조하는 연료전지 제조 장치, 상기 연료전지 제조 장치를 이용한 연료전지의 제조 방법, 서로 다른 종류의 반응 가스를 각각의 전극에 공급하여, 공급된 반응 가스에 의거한 반응에 의해 발전을 행하는 연료전지의 제조 방법, 상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 전자 기기 및 상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 자동차에 관한 것이다.
종래, 이온을 통과시키는 성질을 갖는 전해질을 전자를 통과시키는 성질을 갖는 다공질(多孔質)의 전극에 의해 사이에 끼운 연료전지가 존재한다. 이 연료전지 중에는 수소, 천연가스 또는 알코올 등을 연료로 하여 발전하는 것이 존재한다. 이러한 연료전지 중, 예를 들어 수소를 연료로서 이용하는 연료전지에서는, 한쪽 전극에 수소를 함유하는 제 1 반응 가스를 공급하고, 다른쪽 전극에 산소를 함유하는 제 2 반응 가스를 공급하여, 제 1 반응 가스에 함유되어 있는 수소와 제 2 반응 가스에 함유되어 있는 산소에 의거한 반응에 의해 발전이 행해진다.
현재, 휴대 기기 등에 이용할 수 있는 마이크로 연료전지의 연구 개발이 행해지고 있다.
마이크로 연료전지는, 반도체 프로세스 등에서 이용되고 있는 미세 가공 기술을 기본으로 하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System)를 이용하여 제조되고 있다. 예를 들면, 우선, MEMS에 의해 실리콘 등의 기판 표면에 미세한 가스 유로를 형성한다. 다음으로, 가스 유로가 형성된 기판 위에 도전층 및 카본에 의한 전극 등을 형성한다. 그리고, 미리 형성하여 둔 전해질막을 전극 등이 형성된 2개의 기판에 의해 끼워넣어 압착(壓着)시킴으로써 제조되어 있다(Sang-Joon J Lee, Suk Won Cha, Amy Ching-Chien, O'Hayre and Fritz B.PrinzFactrical, Design Study of Miniature Fuel Cells with Micromachined Silicon Flow Structures, The 200th Meeting of The Electrochemical society, Abstract No.452(2001) 및 Amy Ching-Chien, Suk Won Cha, Sang-Joon J Lee, O'Hayre and Fritz B.PrinzPlaner, Interconnection of Multiple Polymer Electolyte Membrane Micro fabrication, The 200th Meeting of The Electrochemical society, Abstract No.453(2001) 참조).
또한, 전해질막을 압착시킬 때에, 압착에 의해 전해질막이 파손될 가능성을 방지하도록 프로톤(proton) 전도성, 강도 및 내열성을 구비한 전해질막이 제공되어 있다(일본국 특개2001-113141호 공보 참조).
또한, 연료전지에 있어서는, 반응을 촉진하는 촉매로서 백금이 이용되는 경우가 많다. 이 촉매를 구비한 반응층은 기판과 전해질막 사이에 형성되어 있고, 이 촉매의 도포는 분무(spray)에 의해 행해지고 있다(일본국 특개2002-298860호 공보 참조).
그런데, 반도체 프로세스에서 이용되는 기기는 고가(高價)의 것이 많아, MEMS와 같이 반도체 프로세스에서의 기술을 이용하여 연료전지를 제조할 경우, 제조 비용이 높아진다. 또한, MEMS를 이용하여 기판 위에 가스 유로를 형성한 경우에는, 기판에 가스 유로를 형성한 후에 별도로 전해질막을 압착시키는 작업을 행할 필요가 있어, 제조 공정이 복잡해진다. 또한, 이렇게 하여 연료전지를 제조하고 있을 경우에는, 연료전지의 제조에 관계되는 각 공정을 하나의 제조 장치에서 연속적으로 행하는 것이 곤란하기 때문에, 생산성을 향상시키기 어렵다는 문제가 있었 다.
또한, 분무에 의해 촉매를 도포한 경우, 촉매가 확산될 가능성이 있어 불필요하게 촉매를 도포해 버리는 경우가 있다. 그 때문에, 예를 들어, 백금 등의 고가의 촉매를 이용하고 있을 경우에는, 불필요하게 촉매의 사용량이 증가하게 되어, 연료전지의 제조 비용이 높아지게 된다.
본 발명의 과제는 저(低)비용으로 간단하게 연료전지를 제조할 수 있는 동시에, 생산성을 향상시킨 연료전지 제조 장치, 상기 연료전지 제조 장치를 이용한 연료전지의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한, 저비용으로 간단하게 연료전지를 제조할 수 있는 연료전지의 제조 방법, 상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 전자 기기 및 상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 자동차를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 연료전지 제조 장치는, 제 1 반응 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 유로를 제 1 기판에 형성하는 제 1 가스 유로 형성 장치와, 상기 제 1 가스 유로를 통하여 공급된 제 1 반응 가스가 반응함으로써 발생한 전자를 모으는 제 1 집전층을 형성하는 제 1 집전층 형성 장치와, 상기 제 1 가스 유로를 통하여 공급된 제 1 반응 가스에 의거하여 반응을 행하는 제 1 반응층을 형성하는 제 1 반응층 형성 장치와, 전해질막을 형성하는 전해질막 형성 장치와, 제 2 반응 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 유로를 제 2 기판에 형성하는 제 2 가스 유로 형성 장치와, 상기 제 2 가스 유로를 통하여 공급된 제 2 반응 가스가 반응함으로써 발생한 전자 를 모으는 제 2 집전층을 형성하는 제 2 집전층 형성 장치와, 상기 제 2 가스 유로를 통하여 공급된 제 2 반응 가스에 의거하여 반응을 행하는 제 2 반응층을 형성하는 제 2 반응층 형성 장치를 구비하고, 상기 제 1 가스 유로 형성 장치, 상기 제 1 집전층 형성 장치, 상기 제 1 반응층 형성 장치, 상기 전해질막 형성 장치, 상기 제 2 가스 유로 형성 장치, 상기 제 2 집전층 형성 장치 및 상기 제 2 반응층 형성 장치 중 적어도 하나가 토출 장치를 포함하여 구성되어 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지 제조 장치는, 상기 제 1 가스 유로 형성 장치, 상기 제 1 집전층 형성 장치, 상기 제 1 반응층 형성 장치, 상기 전해질막 형성 장치, 상기 제 2 가스 유로 형성 장치, 상기 제 2 집전층 형성 장치 및 상기 제 2 반응층 형성 장치가 1개의 제조 라인으로서 연속적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 연료전지 제조 장치에 의하면, 제 1 가스 유로 형성 장치, 제 1 집전층 형성 장치, 제 1 반응층 형성 장치, 전해질막 형성 장치, 제 2 가스 유로 형성 장치, 제 2 집전층 형성 장치 및 제 2 반응층 형성 장치 중 적어도 하나가 토출 장치를 포함하여 구성되고, 또한, 각 장치를 1개의 제조 라인으로서 연속적으로 배치하고 있다. 따라서, 예를 들어, 반도체 제조 프로세스에서 이용되는 MEMS를 이용하지 않고, 미세한 가스 유로를 잉크젯식 토출 장치에 의해 용이하게 형성할 수 있어, 연료전지의 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 연료전지 제조 장치를 구성하는 각 장치가 연속적으로 배치되어 있기 때문에, 연료전지의 제조를 연속적으로 행할 수 있어, 연료전지의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지 제조 장치는, 상기 제 1 가스 유로 형성 장치, 상기 제 1 집전층 형성 장치, 상기 제 1 반응층 형성 장치, 상기 전해질막 형성 장치, 상기 제 2 가스 유로 형성 장치, 상기 제 2 집전층 형성 장치 및 상기 제 2 반응층 형성 장치의 각 장치 사이가 반송 장치를 통하여 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 연료전지 제조 장치에 의하면, 연료전지 제조 장치를 구성하는 각 장치 사이가 반송 장치, 예를 들어 벨트 컨베이어를 통하여 접속되어 있다. 따라서, 예를 들어 제 1 가스 유로 형성 장치에서 가스 유로가 형성된 기판을 벨트 컨베이어를 통하여 제 1 집전층 형성 장치까지 반송하는 등, 1개의 제조 라인으로서 배치된 각 장치 사이에서의 기판 반송을 원활하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법은, 본 발명의 연료전지 제조 장치를 이용한 연료전지의 제조 방법으로서, 제 1 가스 유로 형성 공정, 제 1 집전층 형성 공정, 제 1 반응층 형성 공정, 전해질막 형성 공정, 제 2 가스 유로 형성 공정, 제 2 집전층 형성 공정 및 제 2 반응층 형성 공정이 연속적으로 행해지는 것을 특징으로 한다.
이 연료전지의 제조 방법에 의하면, 제 1 가스 유로 형성 공정, 제 1 집전층 형성 공정, 제 1 반응층 형성 공정, 전해질막 형성 공정, 제 2 가스 유로 형성 공정, 제 2 집전층 형성 공정 및 제 2 반응층 형성 공정이 본 발명의 연료전지 제조 장치에 의해 연속적으로 행해진다. 따라서, 연료전지의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법은, 제 1 반응 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 유로를 제 1 기판에 형성하는 제 1 가스 유로 형성 공정과, 상기 제 1 가스 유로를 통하여 공급된 제 1 반응 가스가 반응함으로써 발생한 전자를 모으는 제 1 집전층을 형성하는 제 1 집전층 형성 공정과, 상기 제 1 가스 유로를 통하여 공급된 제 1 반응 가스에 의거하여 반응을 행하는 제 1 반응층을 형성하는 제 1 반응층 형성 공정과, 전해질막을 형성하는 전해질막 형성 공정과, 제 2 반응 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 유로를 제 2 기판에 형성하는 제 2 가스 유로 형성 공정과, 상기 제 2 가스 유로를 통하여 공급된 제 2 반응 가스가 반응하기 위해 필요한 전자를 공급하는 제 2 집전층을 형성하는 제 2 집전층 형성 공정과, 상기 제 2 가스 유로를 통하여 공급된 제 2 반응 가스에 의거하여 반응을 행하는 제 2 반응층을 형성하는 제 2 반응층 형성 공정을 포함하고, 상기 제 1 가스 유로 형성 공정, 상기 제 1 집전층 형성 공정, 상기 제 1 반응층 형성 공정, 상기 전해질막 형성 공정, 상기 제 2 가스 유로 형성 공정, 상기 제 2 집전층 형성 공정 및 상기 제 2 반응층 형성 공정 중 적어도 하나의 공정에서, 토출 장치를 이용하는 것을 특징으로 한다.
이 연료전지의 제조 방법에 의하면, 제 1 가스 유로 형성 공정, 제 1 집전층 형성 공정, 제 1 반응층 형성 공정, 전해질막 형성 공정, 제 2 가스 유로 형성 공정, 제 2 집전층 형성 공정 및 제 2 반응층 형성 공정 중 적어도 하나의 공정에서 토출 장치를 이용한다.
따라서, 예를 들어 반도체 제조 프로세스에서 이용되는 MEMS를 이용하지 않 고, 미세한 가스 유로를 잉크젯식 토출 장치에 의해 용이하게 형성할 수 있어, 연료전지의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법은, 상기 제 1 집전층 형성 공정은 상기 제 1 기판 위에 제 1 집전층을 형성하고, 상기 제 1 반응층 형성 공정은 상기 제 1 집전층 위에 제 1 반응층을 형성하고, 상기 전해질막 형성 공정은 상기 제 1 반응층 위에 전해질막을 형성하며, 상기 제 2 반응층 형성 공정은 상기 전해질막 위에 제 2 반응층을 형성하고, 상기 제 2 집전층 형성 공정은 상기 제 2 반응층 위에 제 2 집전층을 형성하고, 상기 제 2 기판을 상기 제 2 집전층 위에 배치하는 것을 특징으로 한다.
이 연료전지의 제조 방법에 의하면, 제 1 기판 위에 제 1 집전층, 제 1 반응층, 전해질막, 제 2 반응층 및 제 2 집전층을 차례로 형성하고, 제 2 집전층 위에 제 2 가스 유로가 형성된 제 2 기판을 배치하고 있다. 따라서, 가스 유로가 형성되고, 집전층 및 반응층이 형성된 기판에 별도로 전해질막을 압착시키는 공정을 거치지 않아, 간단한 제조 공정에 의해 용이하게 연료전지를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법은, 상기 제 1 기판 위에 상기 제 1 집전층, 상기 제 1 반응층 및 상기 전해질막을 차례로 형성하고, 상기 제 2 기판 위에 상기 제 2 집전층, 상기 제 2 반응층 및 상기 전해질막을 차례로 형성하며, 상기 제 1 기판의 상기 전해질막과 상기 제 2 기판의 상기 전해질막을 접합하는 것을 특징으로 한다.
이 연료전지의 제조 방법에 의하면, 각각 집전층, 반응층 및 전해질막이 형 성된 기판을 전해질막을 내측으로 하여 접합시키고 있다. 따라서, 예를 들어 제 1 기판의 제조를 행하는 처리와 제 2 기판의 제조를 행하는 처리를 병행하여 행함으로써, 신속하게 연료전지의 제조를 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법은, 상기 제 1 가스 유로 형성 공정에서 형성된 제 1 가스 유로 내에 상기 제 1 집전층을 지지하기 위한 제 1 지지 부재를 배치하는 제 1 지지 부재 배치 공정과, 상기 제 2 가스 유로 형성 공정에서 형성된 제 2 가스 유로 내에 상기 제 2 집전층을 지지하기 위한 제 2 지지 부재를 배치하는 제 2 지지 부재 배치 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 연료전지의 제조 방법에 의하면, 집전층을 지지하는 지지 부재를 가스 유로에 배치하고 있다. 따라서, 집전층에 의해 기판 위에 형성된 가스 유로가 폐쇄되는 것을 방지하여, 반응 가스가 적절히 공급되도록 확실하게 가스 유로를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법은, 적어도 1층의 집전층, 적어도 1층의 가스 확산층, 적어도 1층의 반응층 및 전해질층이 기판 사이에 형성되어 이루어지는 연료전지의 제조 방법으로서, 상기 집전층, 상기 가스 확산층, 상기 반응층, 상기 전해질층 중 적어도 1개의 층을 형성하는 공정에서 토출 장치를 이용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법은, 상기 집전층 위에 상기 가스 확산층을 형성하고, 상기 가스 확산층 위에 상기 반응층을 형성하며, 상기 반응층 위에 상기 전해질층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이 연료전지의 제조 방법에 의하면, 적어도 1개의 층을 형성하는 공정에서 토출 장치를 이용하고 있기 때문에, 반도체 제조 프로세스에서 이용되는 MEMS를 이용하지 않고, 예를 들어 미세한 가스 유로가 형성된 소형의 연료전지를 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법은, 가스 유로가 형성된 한 쌍의 기판 사이에 적어도 1층의 집전층, 적어도 1층의 가스 확산층, 적어도 1층의 반응층 및 전해질층이 형성되어 이루어지는 연료전지의 제조 방법으로서, 상기 가스 유로 내에 배치하는 지지 부재, 상기 집전층, 상기 가스 확산층, 상기 반응층, 상기 전해질층 중 적어도 1개를 형성하는 공정에서 토출 장치를 이용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법은, 상기 지지 부재 위에 상기 집전층을 형성하고, 상기 집전층 위에 상기 가스 확산층을 형성하고, 상기 가스 확산층 위에 상기 반응층을 형성하며, 상기 반응층 위에 상기 전해질층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이 연료전지의 제조 방법에 의하면, 적어도 1개의 층을 형성하는 공정에서 토출 장치를 이용하고 있기 때문에, 반도체 제조 프로세스에서 이용되는 MEMS를 이용하지 않고, 예를 들어 미세한 가스 유로가 형성된 소형의 연료전지를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 가스 유로에 지지 부재가 배치되어 있기 때문에, 가스 확산층을 구성하는 물질, 예를 들어 카본 입자가 가스 유로 내의 공간을 폐쇄해 버리는 것을 적절히 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 기기는, 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 전력 공급원으로서 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 전자 기기에 의하면, 지구 환경을 적절히 배려한 클린 에너지(clean energy)를 전력 공급원으로서 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 전력 공급원으로서 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 자동차에 의하면, 지구 환경을 적절히 배려한 클린 에너지를 전력 공급원으로서 구비할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 연료전지의 제조 공정을 실행하는 연료전지 제조 라인의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 이 도 1에 나타낸 바와 같이, 연료전지 제조 라인은 각 공정에서 각각 이용되는 토출 장치(20a∼20m), 토출 장치(20a∼20k)를 접속하는 반송 수단인 벨트 컨베이어(BC1), 토출 장치(20l, 20m)를 접속하는 반송 수단인 벨트 컨베이어(BC2), 벨트 컨베이어(BC1, BC2)를 구동시키는 구동 장치(58), 연료전지의 조립을 행하는 조립 장치(60) 및 연료전지 제조 라인 전체의 제어를 행하는 제어 장치(56)에 의해 구성되어 있다.
토출 장치(20a∼20k)는 벨트 컨베이어(BC1)를 따라 소정의 간격으로 일렬로 배치되어 있고, 토출 장치(20l, 20m)는 벨트 컨베이어(BC2)를 따라 소정의 간격으로 일렬로 배치되어 있다. 또한, 제어 장치(56)는 각 토출 장치(20a∼20m), 구동 장치(58) 및 조립 장치(60)에 접속되어 있다. 제어 장치(56)로부터의 제어 신호에 의거하여 벨트 컨베이어(BC1)를 구동시키고, 연료전지의 기판(이하, 단순히 「기판」이라고 함)을 각 토출 장치(20a∼20k)에 반송하여 각 토출 장치(20a∼20k)에서의 처리를 행한다. 마찬가지로, 제어 장치(56)로부터의 제어 신호에 의거하여 벨트 컨베이어(BC2)를 구동시키고, 기판을 토출 장치(20l, 20m)에 반송하여 이 토출 장치(20l, 20m)에서의 처리를 행한다. 또한, 조립 장치(60)에서는, 제어 장치(56)로부터의 제어 신호에 의거하여 벨트 컨베이어(BC1) 및 벨트 컨베이어(BC2)를 통하여 반입(搬入)된 기판에 의해 연료전지의 조립을 행한다.
이 연료전지 제조 라인에서는, 토출 장치(20a)에서 기판에 대하여 가스 유로를 형성하기 위한 레지스트 용액을 도포하는 처리가 실행되고, 토출 장치(20b)에서 가스 유로를 형성하기 위한 에칭 처리가 실행되며, 토출 장치(20c)에서 집전층을 지지하기 위한 지지용 카본을 도포하는 처리가 실행된다.
또한, 토출 장치(20d)에서 집전층을 형성하는 처리가 실행되고, 토출 장치(20e)에서 가스 확산층을 형성하는 처리가 실행되고, 토출 장치(20f)에서 반응층을 형성하는 처리가 실행되며, 토출 장치(20g)에서 전해질막을 형성하는 처리가 실행된다. 또한, 토출 장치(20h)에서 반응층을 형성하는 처리가 실행되고, 토출 장치(20i)에서 가스 확산층을 형성하는 처리가 실행되고, 토출 장치(20j)에서 집전층을 형성하는 처리가 실행되며, 토출 장치(20k)에서 지지용 카본을 도포하는 처리가 실행된다.
또한, 토출 장치(20l)에서 기판에 대하여 가스 유로를 형성하기 위한 레지스트 용액을 도포하는 처리가 실행되고, 토출 장치(20m)에서 가스 유로를 형성하기 위한 에칭 처리가 실행된다. 또한, 토출 장치(20a∼20k)에서 제 1 기판에 대하여 처리를 실시할 경우에는, 토출 장치(20l, 20m)에서는 제 2 기판에 대하여 가스 유로를 형성하는 처리가 실시된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지를 제조할 때에 이용되는 잉크젯식 토출 장치(20a)의 구성의 개략을 나타내는 도면이다. 이 토출 장치(20a)는 기판 위에 토출물을 토출하는 잉크젯 헤드(22)를 구비하고 있다. 이 잉크젯 헤드(22)는 헤드 본체(24) 및 토출물을 토출하는 다수의 노즐이 형성되어 있는 노즐 형성면(26)을 구비하고 있다. 이 노즐 형성면(26)의 노즐로부터 토출물, 즉 반응 가스를 공급하기 위한 가스 유로를 기판 위에 형성할 때에, 기판에 도포되는 레지스트 용액이 토출된다.
또한, 토출 장치(20a)는 기판을 탑재하는 테이블(28)을 구비하고 있다. 이 테이블(28)은 소정의 방향, 예를 들어 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 또한, 테이블(28)은 도면 중의 화살표로 나타낸 바와 같이 X축에 따른 방향으로 이동함으로써, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 반송되는 기판을 테이블(28) 위에 탑재하여 토출 장치(20a) 내에 수용한다.
또한, 잉크젯 헤드(22)에는, 노즐 형성면(26)에 형성되어 있는 노즐로부터 토출되는 토출물인 레지스트 용액을 수용하고 있는 탱크(30)가 접속되어 있다. 즉, 탱크(30)와 잉크젯 헤드(22)는 토출물을 반송하는 토출물 반송관(搬送管)(32)에 의해 접속되어 있다. 또한, 이 토출물 반송관(32)은 토출물 반송관(32)의 유로 내의 대전(帶電)을 방지하기 위한 토출물 유로부 접지 이음매(32a)와 헤드부 기포 배제 밸브(32b)를 구비하고 있다. 이 헤드부 기포 배제 밸브(32b)는 후술하는 흡인 캡(40)에 의해 잉크젯 헤드(22) 내의 토출물을 흡인하는 경우에 이용된다. 즉, 흡인 캡(40)에 의해 잉크젯 헤드(22) 내의 토출물을 흡인할 때는, 이 헤드부 기포 배제 밸브(32b)를 폐쇄 상태로 하여, 탱크(30) 측으로부터 토출물이 유입되지 않는 상태로 한다. 그리고, 흡인 캡(40)에 의해 흡인하면, 흡인되는 토출물의 유속(流速)이 상승하여, 잉크젯 헤드(22) 내의 기포가 신속하게 배출된다.
또한, 토출 장치(20a)는 탱크(30) 내에 수용되어 있는 토출물의 수용량, 즉 탱크(30) 내에 수용되어 있는 레지스트 용액의 액면(液面)(34a) 높이를 제어하기 위한 액면 제어 센서(36)를 구비하고 있다. 이 액면 제어 센서(36)는, 잉크젯 헤드(22)가 구비하는 노즐 형성면(26)의 선단부(先端部)(26a)와 탱크(30) 내의 액면(34a)의 높이의 차 h(이하, 수두값이라고 함)를 소정의 범위 내로 유지하는 제어를 행한다. 액면(34a)의 높이를 제어함으로써, 탱크(30) 내의 토출물(34)이 소정의 범위 내의 압력으로 잉크젯 헤드(22)에 보내지게 된다. 그리고, 소정의 범위 내의 압력으로 토출물(34)을 보냄으로써, 잉크젯 헤드(22)로부터 안정적으로 토출물(34)을 토출할 수 있다.
또한, 잉크젯 헤드(22)의 노즐 형성면(26)에 대향하여 일정한 거리를 사이에 두고, 잉크젯 헤드(22)의 노즐 내의 토출물을 흡인하는 흡인 캡(40)이 배치되어 있다. 이 흡인 캡(40)은 도 2 중에 화살표로 나타내는 Z축에 따른 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있으며, 노즐 형성면(26)에 형성된 복수의 노즐을 둘러싸도록 노즐 형성면(26)에 밀착(密着)하고, 노즐 형성면(26)과의 사이에 밀폐 공간을 형성하여 노즐을 외기(外氣)로부터 차단할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 흡인 캡(40)에 의한 잉크젯 헤드(22)의 노즐 내의 토출물 흡인은, 잉크젯 헤드(22)가 토출물(34)을 토출하고 있지 않은 상태, 예를 들어 잉크젯 헤드(22)가 퇴피(退避) 위 치 등에 퇴피하고 있으며, 테이블(28)이 파선(破線)으로 나타낸 위치에 퇴피하고 있을 때에 실행된다.
또한, 이 흡인 캡(40)의 아래쪽에는 유로가 설치되어 있고, 이 유로에는 흡인 밸브(42), 흡인 이상(異常)을 검출하는 흡인압 검출 센서(44) 및 튜브 펌프 등으로 이루어지는 흡인 펌프(46)가 배치되어 있다. 또한, 이 흡인 펌프(46) 등에 의해 흡인되어, 유로를 반송되어 온 토출물(34)은 폐액(廢液) 탱크(48) 내에 수용된다.
또한, 토출 장치(20b∼20m)의 구성은 토출 장치(20a)와 동일한 구성이기 때문에 설명을 생략하지만, 이하의 설명에 있어서, 토출 장치(20b∼20m)의 각 구성에는 토출 장치(20a)의 설명에서 각 구성에 이용한 것과 동일한 부호를 이용하여 설명을 행한다. 또한, 토출 장치(20b∼20m)에 각각 구비되어 있는 탱크(30)에는, 각 토출 장치(20b∼20m)에서 실행되는 소정의 처리에 필요한 토출물이 수용되어 있다. 예를 들면, 토출 장치(20b) 및 토출 장치(20m)의 탱크(30)에는 가스 유로를 형성할 때에 실행되는 에칭용의 토출물이, 토출 장치(20c) 및 토출 장치(20k)의 탱크(30)에는 지지용 카본을 형성하기 위한 토출물이 각각 수용되어 있다. 또한, 토출 장치(20d) 및 토출 장치(20j)의 탱크(30)에는 집전층을 형성하기 위한 토출물이 각각 수용되어 있다. 또한, 토출 장치(20e) 및 토출 장치(20i)의 탱크(30)에는 가스 확산층을 형성하기 위한 토출물이, 토출 장치(20f) 및 토출 장치(20h)의 탱크(30)에는 반응층을 형성하기 위한 토출물이, 토출 장치(20g)의 탱크(30)에는 전해질막을 형성하기 위한 토출물이 각각 수용되어 있다. 또한, 토출 장치(20l)의 탱크(30)에 는 토출 장치(20a)의 탱크(30)에 수용되어 있는 기판에 대하여 가스 유로를 형성하기 위한 토출물과 동일한 토출물이 수용되어 있다.
다음으로, 도 3의 플로차트 및 도면을 참조하여, 실시예에 따른 토출 장치(20a∼20m)를 이용한 연료전지의 제조 방법에 대해서 설명한다.
우선, 기판에 반응 가스를 공급하기 위한 가스 유로를 형성한다(스텝 S10). 즉, 먼저, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 사각형 평판(平板) 형상으로서, 예를 들어 실리콘 소재의 기판(제 1 기판)(2)을 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20a)까지 반송한다. 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 반송된 기판(2)은 토출 장치(20a)의 테이블(28) 위에 탑재되어, 토출 장치(20a) 내에 수용된다. 토출 장치(20a)에서는, 노즐 형성면(26)의 노즐을 통하여 탱크(30) 내에 수용되어 있는 레지스트 용액을 토출하여, 테이블(28) 위에 탑재되어 있는 기판(2) 상면의 소정의 위치에 도포한다. 여기서, 레지스트 용액은 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 도면 중의 앞쪽 방향으로부터 안쪽을 향하여 소정의 간격을 두고 직선상으로 도포된다.
즉, 기판(2)에 있어서, 예를 들어 수소를 함유하는 제 1 반응 가스를 공급하기 위한 가스 유로(제 1 가스 유로)를 형성하는 부분을 남기고, 그 이외의 부분에 대해서만 레지스트 용액이 도포된다.
다음으로, 소정의 위치에 레지스트 용액이 도포된 기판(2)(도 4의 (b) 참조)은 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20b)까지 반송되고, 토출 장치(20b)의 테이블(28) 위에 탑재되어 토출 장치(20b) 내에 수용된다. 토출 장치(20b)에서는, 탱크(30) 내에 수용되어 있는 가스 유로를 형성하기 위해 실행되는 에칭용의 용제( 溶劑), 예를 들어 플루오르산 수용액을 노즐 형성면(26)의 노즐을 통하여 토출하여, 테이블(28) 위에 탑재되어 있는 기판(2)의 상면 전체에 도포한다.
여기서, 기판(2)에는 가스 유로를 형성하는 부분 이외의 부분에 레지스트 용액이 도포되어 있기 때문에, 레지스트 용액이 도포되어 있지 않은 부분이 플루오르산 수용액에 의해 에칭되고, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 가스 유로가 형성된다. 즉, 기판(2)의 한쪽 측면으로부터 다른쪽 측면으로 연장되는 단면(斷面) コ자 형상의 가스 유로가 형성된다. 또한, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이 가스 유로가 형성된 기판(2)은, 세정 장치(도시 생략)에서 레지스트의 세정이 실행된다. 그리고, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 가스 유로가 형성된 기판(2)은 테이블(28)로부터 벨트 컨베이어(BC1)로 옮겨져, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20c)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S10에서 기판(2)에 형성된 가스 유로가 집전층에 의해 폐쇄되는 것을 방지하기 위해, 집전층을 지지하는 지지용 카본(제 1 지지 부재)을 가스 유로 내에 도포한다(스텝 S11). 즉, 우선, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20c)까지 반송된 기판(2)을 테이블(28) 위에 탑재하여 토출 장치(20c) 내에 수용한다. 토출 장치(20c)에서는, 탱크(30) 내에 수용되어 있는 지지용 카본(4)을 노즐 형성면(26)의 노즐을 통하여 토출하여, 기판(2)에 형성되어 있는 가스 유로 내에 도포한다. 여기서, 지지용 카본(4)으로서, 소정의 크기, 예를 들어 직경 1∼5미크론 정도의 입자 직경의 다공질 카본이 이용된다. 즉, 집전층에 의해 가스 유로가 폐쇄되는 것을 방지하는 동시에, 반응 가스가 가스 유로 내를 확실하게 흐 를 수 있도록, 지지용 카본(4)으로서 소정 크기의 다공질 카본이 이용된다.
도 6은 지지용 카본(4)이 도포된 기판(2)의 단면도이다. 이 도 6에 나타낸 바와 같이, 지지용 카본(4)이 가스 유로 내에 도포됨으로써, 기판(2) 위에 형성되는 집전층의 가스 유로 내로의 낙하(落下)가 방지된다. 또한, 지지용 카본(4)이 도포된 기판(2)은 테이블(28)로부터 벨트 컨베이어(BC1)로 옮겨져, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20d)로 반송된다.
다음으로, 기판(2) 위에, 반응 가스가 반응함으로써 발생한 전자를 모으기 위한 집전층(제 1 집전층)을 형성한다(스텝 S12). 즉, 우선, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20d)까지 반송된 기판(2)을 테이블(28) 위에 탑재하여 토출 장치(20d) 내에 수용한다. 토출 장치(20d)에서는, 탱크(30) 내에 수용되어 있는 집전층(6)을 형성하는 재료, 예를 들어 구리 등의 도전성 물질을 노즐 형성면(26)의 노즐을 통하여 테이블(28) 위에 탑재되어 있는 기판(2) 위에 토출한다. 이 때, 도전성 물질은 가스 유로에 공급된 반응 가스의 확산을 방해하지 않는 형상, 예를 들어 메시(mesh) 형상 등으로 되도록 토출되어 집전층(6)이 형성된다.
도 7은 집전층(6)이 형성된 기판(2)의 단면도이다. 이 도 7에 나타낸 바와 같이, 집전층(6)은 기판(2) 위에 형성되어 있는 가스 유로 내의 지지용 카본(4)에 의해 지지되어, 가스 유로 내로의 낙하가 방지되고 있다. 또한, 집전층(6)이 형성된 기판(2)은 테이블(28)로부터 벨트 컨베이어(BC1)로 옮겨져, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20e)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S12에서 형성된 집전층(6) 위에, 기판(2)에 형성된 가스 유 로를 통하여 공급되는 반응 가스를 확산시키기 위한 가스 확산층을 형성한다(스텝 S13). 즉, 우선, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20e)까지 반송된 기판(2)을 테이블(28) 위에 탑재하여 토출 장치(20e) 내에 수용한다. 토출 장치(20e)에서는, 탱크(30) 내에 수용되어 있는 가스 확산층(8)을 형성하기 위한 재료, 예를 들어 카본 입자를 집전층(6) 위에 노즐 형성면(26)의 노즐을 통하여 토출하여, 가스 유로를 통하여 공급된 반응 가스(제 1 반응 가스)를 확산시키기 위한 가스 확산층(8)을 형성한다.
도 8은 가스 확산층(8)이 형성된 기판(2)의 단면도이다. 이 도 8에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 전극으로서의 기능도 갖는 카본 입자를 집전층(6) 위에 토출하여, 반응 가스를 확산시키기 위한 가스 확산층(8)이 형성된다. 여기서, 가스 확산층(8)을 구성하는 카본 입자로서는, 가스 유로를 통하여 공급된 반응 가스를 충분히 확산시킬 수 있는 정도의 크기로서, 또한 다공질의 카본이 이용된다. 예를 들면, 지지용 카본(4)보다도 작으며, 직경 0.1∼1미크론 정도의 입자 직경의 다공질 카본이 이용된다. 또한, 가스 확산층(8)이 형성된 기판(2)은 테이블(28)로부터 벨트 컨베이어(BC1)로 옮겨져, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20f)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S13에서 형성된 가스 확산층(8) 위에, 기판(2)에 형성된 가스 유로를 통하여 공급되는 반응 가스가 반응하는 반응층(제 1 반응층)을 형성한다(스텝 S14). 즉, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20f)까지 반송된 기판(2)을 테이블(28) 위에 탑재하여 토출 장치(20f) 내에 수용한다. 토출 장치(20f)에서는, 탱크(30) 내에 수용되어 있는 반응층을 형성하는 재료, 예를 들어 입자 직경이 수㎚∼수십㎚인 촉매용의 백금 미립자를 담지(擔持)한 카본 입자(백금 담지 카본)를 가스 확산층(8) 위에 토출하여 반응층(10)을 형성한다. 여기서, 백금 미립자를 담지하고 있는 백금 담지 카본은 가스 확산층(8)을 구성하는 카본 입자와 동일한 카본 입자, 즉 동일한 입자 직경으로서, 또한 다공질 카본이 이용된다. 또한, 용매에 분산제를 첨가함으로써 백금 미립자를 분산시켜 가스 확산층(8) 위에 도포한 후에, 예를 들어 질소 분위기 중에서 200℃로 기판(2)을 가열함으로써, 분산제를 제거하고, 반응층(10)을 형성하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, 가스 확산층(8)을 구성하는 카본 입자의 표면 위에 촉매로서 백금 미립자를 부착시킴으로써 반응층(10)이 형성된다.
도 9는 반응층(10)이 형성된 기판(2)의 단면도이다. 이 도 9에 나타낸 바와 같이, 촉매로서의 백금 미립자를 담지한 백금 담지 카본이 가스 확산층(8) 위에 도포됨으로써 반응층(10)이 형성된다. 또한, 도 9에 있어서, 반응층(10)과 가스 확산층(8)을 용이하게 식별할 수 있도록, 반응층(10)으로서는 백금 미립자만을 나타내고 있다. 또한, 이하의 도면에서도 반응층은 도 9와 동일하게 나타내는 것으로 한다. 반응층(10)이 형성된 기판(2)은 테이블(28)로부터 벨트 컨베이어(BC1)로 옮겨져, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20g)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S14에서 형성된 반응층(10) 위에 이온 교환막 등의 전해질막을 형성한다(스텝 S15). 즉, 우선, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20g)까지 반송된 기판(2)을 테이블(28) 위에 탑재하여 토출 장치(20g) 내에 수용한다. 토출 장치(20g)에서는, 탱크(30) 내에 수용되어 있는 전해질막을 형성하는 재료, 예를 들어 Nafion(등록상표), 텅스트 인산, 몰리브드 인산 등의 세라믹스계 고체 전해질을 소정의 점도(粘度)로 조정한 재료를 노즐 형성면(26)의 노즐을 통하여 반응층(10) 위에 토출하여 전해질막(12)을 형성한다.
도 10은 전해질막(12)이 형성된 기판(2)의 단면도이다. 이 도 10에 나타낸 바와 같이, 반응층(10) 위에 소정의 두께를 갖는 전해질막(12)이 형성된다. 또한, 전해질막(12)이 형성된 기판(2)은 테이블(28)로부터 벨트 컨베이어(BC1)로 옮겨져, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20h)로 반송된다.
다음으로, 스텝 S15에서 형성된 전해질막(12) 위에 반응층(제 2 반응층)을 형성한다(스텝 S16). 즉, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20h)까지 반송된 기판(2)을 테이블(28) 위에 탑재하여 토출 장치(20h) 내에 수용한다. 토출 장치(20h)에서는, 토출 장치(20f)에서 실행된 처리와 동일한 처리에 의해 촉매로서의 백금 미립자를 담지한 카본을 토출하여, 반응층(10')을 형성한다.
도 11은 전해질막(12) 위에 반응층(10')이 형성된 기판(2)의 단면도이다. 이 도 11에 나타낸 바와 같이, 전해질막(12) 위에 촉매로서의 백금 미립자를 담지한 카본이 도포됨으로써, 반응층(10')이 형성된다. 여기서, 반응층(10')은 제 2 반응 가스, 예를 들어 산소를 함유하는 반응 가스에 의거하여 반응하는 층이다.
다음으로, 스텝 S16에서 형성된 반응층(10') 위에 반응 가스(제 2 반응 가스)를 확산시키기 위한 가스 확산층을 형성한다(스텝 S17). 즉, 반응층(10')이 형성된 기판(2)은 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20i)까지 반송되고, 토출 장 치(20i)에 있어서, 토출 장치(20e)에서 실행된 처리와 동일한 처리에 의해 소정의 입자 직경의 다공질 카본이 도포되어, 가스 확산층(8')이 형성된다.
도 12는 반응층(10') 위에 가스 확산층이 형성된 기판(2)의 단면도이다. 이 도 12에 나타낸 바와 같이, 반응층(10') 위에 다공질 카본이 도포됨으로써, 가스 확산층(8')이 형성된다.
다음으로, 스텝 S17에서 형성된 가스 확산층(8') 위에 집전층(제 2 집전층)을 형성하고(스텝 S18), 집전층 위에 이 집전층을 지지하기 위한 지지용 카본(제 2 지지 부재)을 도포한다(스텝 S19). 즉, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20j)까지 반송된 기판(2)을 테이블(28) 위에 탑재하여 토출 장치(20j) 내에 수용하고, 토출 장치(20d)에서 실행된 처리와 동일한 처리에 의해, 집전층(6')이 가스 확산층(8') 위에 형성된다. 또한, 벨트 컨베이어(BC1)에 의해 토출 장치(20k)까지 반송된 기판(2)을 테이블(28) 위에 탑재하여 토출 장치(20k) 내에 수용하고, 토출 장치(20c)에서 실행된 처리와 동일한 처리에 의해, 지지용 카본(4')이 도포된다. 또한, 지지용 카본(4')이 도포된 기판(2)은 테이블(28)로부터 벨트 컨베이어(BC1)로 옮겨져, 조립 장치(60)로 반송된다.
도 13은 가스 확산층(8') 위에 집전층(6') 및 지지용 카본(4')이 도포된 기판(2)의 단면도이다. 이 도 13에 나타낸 바와 같이, 상술한 스텝 S18의 처리에 의해 집전층(6')이 형성되고, 상술한 스텝 S19의 처리에 의해 지지용 카본(4')이 도포된다. 여기서, 지지용 카본(4')은 지지용 카본(4)과 동일하게, 즉 기판(2)에 형성되어 있는 가스 유로를 따라 도포된다.
다음으로, 스텝 S19에서 지지용 카본이 도포된 기판(제 1 기판) 위에 가스 유로가 형성된 기판(제 2 기판)을 배치함으로써 연료전지를 조립한다(스텝 S20). 즉, 조립 장치(60)에 있어서, 벨트 컨베이어(BC1)를 통하여 반입된 기판(2)(제 1 기판) 위에 벨트 컨베이어(BC2)를 통하여 반입된 기판(2')(제 2 기판)을 배치함으로써, 연료전지의 조립을 행한다. 여기서, 기판(2')에는 상술한 스텝 S10∼스텝 S19에서의 처리와는 별도로, 제 2 가스 유로가 형성되어 있다. 즉, 토출 장치(20l) 및 토출 장치(20m)에 있어서, 토출 장치(20a) 및 토출 장치(20b)에 의해 실행되는 처리와 동일한 처리에 의해, 제 2 가스 유로가 형성되어 있다. 따라서, 기판(2)에 형성되어 있는 한쪽 측면으로부터 다른쪽 측면으로 연장되는 단면 コ자 형상의 가스 유로와, 기판(2')에 형성되어 있는 단면 コ자 형상의 가스 유로가 평행으로 되도록 기판(2')을 배치하여 연료전지의 조립을 행하고, 연료전지의 제조를 완료한다.
도 14는 제조된 연료전지의 단면도이다. 이 도 14에 나타낸 바와 같이, 제 2 가스 유로가 형성된 기판(2')을 지지용 카본(4')이 도포된 기판(2)의 소정 위치에 배치하여, 제 1 기판에 형성된 제 1 가스 유로를 통하여 제 1 반응 가스를 공급하고, 제 2 기판에 형성된 제 2 가스 유로를 통하여 제 2 반응 가스를 공급하는 연료전지의 제조가 완료된다.
또한, 상술한 제조 방법에 의해 제조된 연료전지는 전자 기기, 특히 휴대용 전자 기기, 예를 들어 휴대 전화 등에 전력 공급원으로서 합체할 수 있다. 즉, 상술한 연료전지의 제조 방법에 의하면, 토출 장치를 이용함으로써 소형의 연료전지 를 용이하게 제조할 수 있기 때문에, 예를 들어 휴대 전화 등의 소형 전자 기기에 전력 공급원으로서 합체할 수 있다.
본 실시예에 따른 연료전지 제조 장치에 의하면, 잉크젯식 토출 장치가 연속적으로 배치된 제조 라인에서 연료전지를 제조하고 있다. 따라서, 연료전지를 제조하는 각 공정에서의 작업이 연속적으로 실행되어, 작업 효율이 향상되는 동시에, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 연속적으로 배치된 각 토출 장치 사이에서의 기판 반송을 벨트 컨베이어에 의해 행하고 있기 때문에, 각 토출 장치 사이에서 기판을 원활하게 반송하여 각 토출 장치에서의 처리를 연속적으로 행할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에 의하면, 잉크젯식 토출 장치를 이용하여 기판 위에 가스 유로를 형성하고, 연료전지를 제조하고 있다. 따라서, 반도체 프로세스에 이용되는 MEMS 등의 미세 가공 기술을 이용하지 않고, 기판 위에 미세한 가스 유로를 형성할 수 있기 때문에, 저비용으로 고성능의 연료전지를 제조할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에 의하면, 잉크젯식 토출 장치를 이용하여 반응층을 형성하여 연료전지를 제조하고 있다. 따라서, 촉매의 재료로서 백금과 같이 고가의 물질을 이용하고 있는 경우일지라도, 필요한 분량을 소정의 위치에 정확하게 토출할 수 있어, 불필요하게 촉매의 사용량이 증가하는 것을 방지하여 저비용으로 연료전지의 제조를 행할 수 있다. 또한, 잉크젯식 토출 장치를 이용하여 촉매를 도포함으로써, 촉매를 가스 확산층 위에 균일하게 도포할 수 있어, 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에 의하면, 잉크젯식 토출 장치를 이용하여 전해질막을 형성하여 연료전지를 제조하고 있다. 따라서, 전해질막을 압착시킬 필요가 없어, 전해질막의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 반응층 위에 전해질막을 형성하기 위한 재료를 도포하여 전해질막을 형성하고 있기 때문에, 간단한 작업 공정에 의해 연료전지를 제조할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에서는, 모든 공정에서 잉크젯식 토출 장치를 이용하고 있지만, 연료전지를 제조하는 어느 하나의 공정에서 잉크젯식 토출 장치를 이용하여 연료전지를 제조하도록 할 수도 있다. 예를 들면, 잉크젯식 토출 장치를 이용하여 가스 유로를 형성하고, 그 이외의 공정에서는 종래와 동일한 공정에 의해 연료전지를 제조하도록 할 수도 있다. 이 경우일지라도, MEMS를 이용하지 않고 가스 유로를 형성할 수 있기 때문에, 연료전지의 제조 비용을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에서는, 기판 위에 레지스트 용액을 도포하고, 플루오르산 수용액을 도포하여 에칭을 행함으로써 가스 유로를 형성하고 있지만, 레지스트 용액을 도포하지 않고 가스 유로를 형성하도록 할 수도 있다. 예를 들면, 잉크젯식 토출 장치에 의해, 기판 위의 소정의 위치에 플루오르산 수용액을 토출하여 가스 유로를 형성할 수도 있다. 또한, 불소 분위기 중에 기판을 탑재하고, 기판 위의 소정의 위치에 물을 토출함으로써 가스 유로를 형성하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, 불소 분위기 중에서 물이 토출됨으로써, 플루오르산 수용액으로 되어 기판에 도포되어, 가스 유로를 형성할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에서는, 제 1 반응 가스가 공급되는 제 1 기판 측으로부터 제조를 행하고 있지만, 제 2 반응 가스가 공급되는 제 2 기판 측으로부터 제조를 행하도록 할 수도 있다. 즉, 산소를 함유하는 제 2 반응 가스가 공급되는 측의 기판으로부터 연료전지의 제조를 개시하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, 토출 장치(20a∼20k)에서 제 2 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하고, 토출 장치(20l, 20m)에서 제 1 기판에 대하여 소정의 처리를 실시한다.
또한, 상술한 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에서는, 제 2 가스 유로를 제 1 기판에 형성되어 있는 제 1 가스 유로와 동일하게 제 2 기판에 형성하고 있지만, 제 1 가스 유로와 교차하는 바와 같은 방향으로 형성하도록 할 수도 있다. 즉, 레지스트 용액을, 예를 들어 제 1 기판에 형성되어 있는 가스 유로와 직각으로 교차하도록, 예를 들어 도 4의 (b)에서 도면 중의 우측면으로부터 좌측면으로 연장되는 방향으로 도포하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, 제 2 기판에 형성되어 있는 제 2 가스 유로와 제 1 기판에 형성되어 있는 제 1 가스 유로가 직각으로 교차하도록 제 2 기판이 배치된다.
또한, 상술한 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에서는, 가스 유로가 형성된 제 1 기판 위에 집전층, 반응층, 전해질막, 반응층 및 집전층을 형성하고 있지만, 제 1 기판과 제 2 기판의 각각에 집전층, 반응층 및 전해질막을 형성하도록 할 수도 있다. 즉, 우선, 제 1 기판 위에 제 1 반응 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 유로를 형성하고, 제 1 가스 유로가 형성된 제 1 기판 위에 제 1 집전층을 형성한 다. 다음으로, 제 1 집전층 위에 제 1 반응층을 형성하고, 제 1 반응층 위에 전해질막을 형성한다. 또한, 제 2 기판에 대해서도, 제 2 가스 유로를 형성하여 제 2 집전층을 형성하고, 제 2 집전층 위에 제 2 반응층을 형성하여, 제 2 반응층 위에 전해질막을 형성한다. 그리고, 제 1 가스 유로, 제 1 집전층, 제 1 반응층 및 전해질막이 형성된 제 1 기판과, 제 2 가스 유로, 제 2 집전층, 제 2 반응층 및 전해질막이 형성된 제 2 기판을, 형성되어 있는 전해질막을 사이에 끼우도록 하여 접합시켜, 연료전지를 제조하도록 할 수도 있다. 여기서, 제 1 기판에 처리를 실시하는 제 1 제조 라인과 제 2 기판에 처리를 실시하는 제 2 제조 라인을 마련하고, 각각의 제조 라인에서의 처리를 병행하여 행하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, 제 1 기판으로의 처리와 제 2 기판으로의 처리를 병행하여 행할 수 있기 때문에, 신속하게 연료전지를 제조할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에 따른 연료전지의 제조 방법에서는, 소형의 연료전지를 제조하고 있지만, 복수의 연료전지를 적층시킴으로써 대형의 연료전지를 제조하도록 할 수도 있다. 즉, 도 15에 나타낸 바와 같이, 제조된 연료전지의 기판(2')의 이면(裏面)에 가스 유로를 더 형성하고, 가스 유로가 형성된 기판(2')의 이면 위에 상술한 연료전지의 제조 방법에서의 제조 공정과 동일하게 하여 가스 확산층, 반응층, 전해질막 등을 형성하여 연료전지를 적층시킴으로써 대형의 연료전지를 제조하도록 할 수도 있다. 이와 같이, 대형의 연료전지가 제조된 경우에는, 예를 들어 전기자동차의 전력 공급원으로서 이용할 수 있어, 지구 환경을 적절히 배려한 클린 에너지의 자동차를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 제조 장치에 의하면, 제 1 가스 유로 형성 장치, 제 1 집전층 형성 장치, 제 1 반응층 형성 장치, 전해질막 형성 장치, 제 2 가스 유로 형성 장치, 제 2 집전층 형성 장치 및 제 2 반응층 형성 장치 중 적어도 하나가 토출 장치를 포함하여 구성되고, 또한 각 장치를 1개의 제조 라인으로서 연속적으로 배치하고 있다. 따라서, 연료전지의 제조를 연속적으로 행할 수 있어, 연료전지의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법에 의하면, 제 1 가스 유로 형성 공정, 제 1 집전층 형성 공정, 제 1 반응층 형성 공정, 전해질막 형성 공정, 제 2 가스 유로 형성 공정, 제 2 집전층 형성 공정 및 제 2 반응층 형성 공정이 본 발명의 연료전지 제조 장치에 의해 연속적으로 실행된다. 따라서, 연료전지의 생산성을 향상시키는 동시에 저비용으로 연료전지를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법에 의하면, 제 1 가스 유로 형성 공정, 제 1 집전층 형성 공정, 제 1 반응층 형성 공정, 전해질막 형성 공정, 제 2 가스 유로 형성 공정, 제 2 집전층 형성 공정 및 제 2 반응층 형성 공정 중에서 적어도 하나의 공정을 토출 장치를 이용하여 행하고 있다. 따라서, 예를 들어 반도체 제조 프로세스에서 이용되는 MEMS를 이용하지 않고, 미세한 가스 유로를 잉크젯식 토출 장치에 의해 형성할 수 있어, 저비용으로 연료전지를 제조할 수 있다. 또한, 미세한 가스 유로를 제조할 수 있기 때문에, 고성능의 연료전지를 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 전자 기기에 의하면, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 전력 공급원으로 하고 있다. 따라서, 예를 들어 휴대 전화 등의 전자 기기에 있어서, 폐기(廢棄)될 때에도 유독물질 등이 유출될 염려가 없다. 또한, 본 발명에 따른 자동차에 의하면, 본 발명에 따른 연료전지의 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 전력 공급원으로 하고 있다. 따라서, 예를 들어 전기자동차에서의 전력 공급원으로서 연료전지를 이용함으로써, 배기 가스를 배출하지 않는 자동차를 제공할 수 있다. 그 때문에, 지구 환경을 적절히 배려한 클린 에너지를 실현할 수 있다.

Claims (14)

  1. 연료전지 제조 장치로서,
    제 1 반응 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 유로(流路)를 제 1 기판에 형성하는 제 1 가스 유로 형성 장치와,
    상기 제 1 가스 유로를 통하여 공급된 제 1 반응 가스가 반응함으로써 발생한 전자를 모으는 제 1 집전층(集電層)을 상기 제 1 기판에 형성하는 제 1 집전층 형성 장치와,
    상기 제 1 가스 유로를 통하여 공급된 제 1 반응 가스에 의거하여 반응을 행하는 제 1 반응층을 형성하는 제 1 반응층 형성 장치와,
    전해질막(電解質膜)을 형성하는 전해질막 형성 장치와,
    제 2 반응 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 유로를 제 2 기판에 형성하는 제 2 가스 유로 형성 장치와,
    상기 제 2 가스 유로를 통하여 공급된 제 2 반응 가스가 반응함으로써 발생한 전자를 모으는 제 2 집전층을 형성하는 제 2 집전층 형성 장치와,
    상기 제 2 가스 유로를 통하여 공급된 제 2 반응 가스에 의거하여 반응을 행하는 제 2 반응층을 형성하는 제 2 반응층 형성 장치를 구비하고,
    상기 제 1 가스 유로 형성 장치, 상기 제 1 집전층 형성 장치, 상기 제 1 반응층 형성 장치, 상기 전해질막 형성 장치, 상기 제 2 가스 유로 형성 장치, 상기 제 2 집전층 형성 장치 및 상기 제 2 반응층 형성 장치 중 적어도 하나가 토출 장치를 포함하여 구성되어 이루어지는 연료전지 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 유로 형성 장치, 상기 제 1 집전층 형성 장치, 상기 제 1 반응층 형성 장치, 상기 전해질막 형성 장치, 상기 제 2 가스 유로 형성 장치, 상기 제 2 집전층 형성 장치 및 상기 제 2 반응층 형성 장치가 1개의 제조 라인으로서 연속적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 유로 형성 장치, 상기 제 1 집전층 형성 장치, 상기 제 1 반응층 형성 장치, 상기 전해질막 형성 장치, 상기 제 2 가스 유로 형성 장치, 상기 제 2 집전층 형성 장치 및 상기 제 2 반응층 형성 장치의 각 장치 사이가 반송(搬送) 장치를 통하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조 장치.
  4. 제 1 항에 기재된 연료전지 제조 장치를 이용한 연료전지의 제조 방법으로서,
    제 1 가스 유로 형성 공정, 제 1 집전층 형성 공정, 제 1 반응층 형성 공정, 전해질막 형성 공정, 제 2 가스 유로 형성 공정, 제 2 집전층 형성 공정 및 제 2 반응층 형성 공정이 연속적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 제조 방법.
  5. 연료전지의 제조 방법으로서,
    제 1 반응 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 유로를 제 1 기판에 형성하는 제 1 가스 유로 형성 공정과,
    상기 제 1 가스 유로를 통하여 공급된 제 1 반응 가스가 반응함으로써 발생한 전자를 모으는 제 1 집전층을 상기 제 1 기판에 형성하는 제 1 집전층 형성 공정과,
    상기 제 1 가스 유로를 통하여 공급된 제 1 반응 가스에 의거하여 반응을 행하는 제 1 반응층을 형성하는 제 1 반응층 형성 공정과,
    전해질막을 형성하는 전해질막 형성 공정과,
    제 2 반응 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 유로를 제 2 기판에 형성하는 제 2 가스 유로 형성 공정과,
    상기 제 2 가스 유로를 통하여 공급된 제 2 반응 가스가 반응하기 위해 필요한 전자를 공급하는 제 2 집전층을 형성하는 제 2 집전층 형성 공정과,
    상기 제 2 가스 유로를 통하여 공급된 제 2 반응 가스에 의거하여 반응을 행하는 제 2 반응층을 형성하는 제 2 반응층 형성 공정을 포함하고,
    상기 제 1 가스 유로 형성 공정, 상기 제 1 집전층 형성 공정, 상기 제 1 반응층 형성 공정, 상기 전해질막 형성 공정, 상기 제 2 가스 유로 형성 공정, 상기 제 2 집전층 형성 공정 및 상기 제 2 반응층 형성 공정 중 적어도 하나의 공정에서, 토출 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 집전층 형성 공정은 상기 제 1 기판 위에 제 1 집전층을 형성하고,
    상기 제 1 반응층 형성 공정은 상기 제 1 집전층 위에 제 1 반응층을 형성하고,
    상기 전해질막 형성 공정은 상기 제 1 반응층 위에 전해질막을 형성하고,
    상기 제 2 반응층 형성 공정은 상기 전해질막 위에 제 2 반응층을 형성하고,
    상기 제 2 집전층 형성 공정은 상기 제 2 반응층 위에 제 2 집전층을 형성하고, 상기 제 2 기판을 상기 제 2 집전층 위에 배치하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 위에 상기 제 1 집전층, 상기 제 1 반응층 및 상기 전해질막을 차례로 형성하고,
    상기 제 2 기판 위에 상기 제 2 집전층, 상기 제 2 반응층 및 상기 전해질막을 차례로 형성하며,
    상기 제 1 기판의 상기 전해질막과 상기 제 2 기판의 상기 전해질막을 접합하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 제조 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 유로 형성 공정에서 형성된 제 1 가스 유로 내에 상기 제 1 집전층을 지지하기 위한 제 1 지지 부재를 배치하는 제 1 지지 부재 배치 공정과,
    상기 제 2 가스 유로 형성 공정에서 형성된 제 2 가스 유로 내에 상기 제 2 집전층을 지지하기 위한 제 2 지지 부재를 배치하는 제 2 지지 부재 배치 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 제조 방법.
  9. 적어도 1층의 집전층, 적어도 1층의 가스 확산층, 적어도 1층의 반응층 및 전해질층이 기판 사이에 형성되어 이루어지는 연료전지의 제조 방법으로서,
    상기 기판에 가스 유로를 형성하는 공정과,
    상기 가스 유로가 형성된 기판에 적어도 1층의 집전층, 적어도 1층의 가스 확산층, 적어도 1층의 반응층 및 전해질층을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 집전층, 상기 가스 확산층, 상기 반응층, 상기 전해질층 중 적어도 1개의 층을 형성하는 공정에서 토출 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 집전층 위에 상기 가스 확산층을 형성하고,
    상기 가스 확산층 위에 상기 반응층을 형성하며,
    상기 반응층 위에 상기 전해질층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 제조 방법.
  11. 가스 유로가 형성된 한 쌍의 기판 사이에 적어도 1층의 집전층, 적어도 1층의 가스 확산층, 적어도 1층의 반응층 및 전해질층이 형성되어 이루어지는 연료전지의 제조 방법으로서,
    상기 기판에 가스 유로를 형성하는 공정과,
    상기 가스 유로가 형성된 기판에 적어도 1층의 집전층, 적어도 1층의 가스 확산층, 적어도 1층의 반응층 및 전해질층을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 가스 유로 내에 배치하는 지지 부재, 상기 집전층, 상기 가스 확산층, 상기 반응층, 상기 전해질층 중 적어도 1개의 층을 형성하는 공정에서 토출 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지 부재 위에 상기 집전층을 형성하고,
    상기 집전층 위에 상기 가스 확산층을 형성하고,
    상기 가스 확산층 위에 상기 반응층을 형성하며,
    상기 반응층 위에 상기 전해질층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 제조 방법.
  13. 제 5 항, 제 9 항, 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 전력 공급원으로서 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  14. 제 5 항, 제 9 항, 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 전력 공급원으로서 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020040010691A 2003-02-20 2004-02-18 연료전지 제조 장치, 상기 연료전지 제조 장치를 이용한연료전지의 제조 방법, 연료전지의 제조 방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 전자 기기 및상기 제조 방법에 의해 제조된 연료전지를 구비하는 자동차 KR100593309B1 (ko)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3985698B2 (ja) * 2003-03-05 2007-10-03 セイコーエプソン株式会社 燃料電池の製造方法
KR100528020B1 (ko) * 2003-03-31 2005-11-15 세이코 엡슨 가부시키가이샤 기능성 다공질층의 형성 방법, 연료 전지의 제조 방법,전자 기기 및 자동차

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL281397A (ko) * 1961-07-25
US3737395A (en) * 1971-08-18 1973-06-05 Dart Ind Inc Preparation of carbon supported promoted noble metal catalysts
DE69230493T2 (de) * 1991-04-04 2000-05-04 Seagate Technology Verfahren und vorrichtung zum sputtern mit hoher geschwindigkeit
DE19548421B4 (de) * 1995-12-22 2004-06-03 Celanese Ventures Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Membranelektrodeneinheiten
US6106965A (en) * 1996-03-29 2000-08-22 Mazda Motor Corporation Polymer electrolyte fuel cell
US6007933A (en) * 1998-04-27 1999-12-28 Plug Power, L.L.C. Fuel cell assembly unit for promoting fluid service and electrical conductivity
JP2000012048A (ja) * 1998-06-18 2000-01-14 Toyota Motor Corp 燃料電池用ガスセパレータと該燃料電池用セパレータを用いた燃料電池、並びに燃料電池用ガスセパレータの製造方法
US6287717B1 (en) * 1998-11-13 2001-09-11 Gore Enterprise Holdings, Inc. Fuel cell membrane electrode assemblies with improved power outputs
DE19910773A1 (de) * 1999-03-11 2000-09-28 Degussa Verfahren zum Aufbringen von Elektrodenschichten auf eine bandförmige Polymerelektrolytmembran für Brennstoffzellen
JP3970026B2 (ja) * 1999-10-14 2007-09-05 松下電器産業株式会社 高分子電解質型燃料電池
WO2002005372A1 (fr) * 2000-07-06 2002-01-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Procede pour realiser la jonction entre un film d'electrolyte et une electrode
US6893103B2 (en) * 2000-10-17 2005-05-17 Seiko Epson Corporation Ink jet recording apparatus and manufacturing method for functional liquid applied substrate
CN1321474C (zh) * 2001-11-30 2007-06-13 本田技研工业株式会社 燃料电池用电极的制备方法和燃料电池用电极
US7063909B2 (en) * 2002-08-14 2006-06-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fuel-cell element stack with stress relief and methods

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