KR100989972B1 - A manufacturing method of membrane electrode assembly, membrane electrode assembly and manufacturing device thereof - Google Patents

A manufacturing method of membrane electrode assembly, membrane electrode assembly and manufacturing device thereof Download PDF

Info

Publication number
KR100989972B1
KR100989972B1 KR1020080024792A KR20080024792A KR100989972B1 KR 100989972 B1 KR100989972 B1 KR 100989972B1 KR 1020080024792 A KR1020080024792 A KR 1020080024792A KR 20080024792 A KR20080024792 A KR 20080024792A KR 100989972 B1 KR100989972 B1 KR 100989972B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode assembly
gas diffusion
membrane electrode
diffusion layer
molding
Prior art date
Application number
KR1020080024792A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080085730A (en
Inventor
가즈요시 다까다
Original Assignee
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 filed Critical 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Publication of KR20080085730A publication Critical patent/KR20080085730A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100989972B1 publication Critical patent/KR100989972B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/72Heating or cooling
    • B29C45/73Heating or cooling of the mould
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0286Processes for forming seals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0284Organic resins; Organic polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는 복수 종류의 가스켓을 준비하는 일없이 최적 두께의 가스켓을 용이하게 적용할 수 있고, 또한 발전 효율이 우수한 막 전극 접합체의 제조 방법, 막 전극 접합체 및 그 제조 장치를 제공하는 것이다.The problem of this invention is providing the manufacturing method of a membrane electrode assembly, a membrane electrode assembly, and its manufacturing apparatus which can apply a gasket of optimal thickness easily, without providing a plurality of types of gaskets, and is excellent in power generation efficiency.

전해질막(2)의 양면의 각각에 촉매층(5A, 5B) 및 가스 확산층(6A, 6B)을 형성한 막 전극 접합체(1)의 제조 방법이며, 상기 전해질막(2)의 적어도 한쪽면이며, 또한 상기 촉매층(5A, 5B) 및 가스 확산층(6A, 6B)의 주위의 모서리부에 대해, 상기 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 성형 두께를 제어하여, 수지제 가스켓부(8A, 8B)를 일체적으로 성형한다.It is a manufacturing method of the membrane electrode assembly 1 in which the catalyst layers 5A and 5B and the gas diffusion layers 6A and 6B were formed in each of both surfaces of the electrolyte membrane 2, It is at least one side of the said electrolyte membrane 2, Further, the molding thickness is controlled in accordance with the thicknesses of the catalyst layer and the gas diffusion layer with respect to the edge portions around the catalyst layers 5A and 5B and the gas diffusion layers 6A and 6B to integrate the resin gasket portions 8A and 8B. Molding with

전해질막, 촉매층, 가스 확산층, 막 전극 접합체, 가스켓부 Electrolyte membrane, catalyst layer, gas diffusion layer, membrane electrode assembly, gasket portion

Description

막 전극 접합체의 제조 방법, 막 전극 접합체 및 그 제조 장치{A MANUFACTURING METHOD OF MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY, MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY AND MANUFACTURING DEVICE THEREOF} The manufacturing method of a membrane electrode assembly, a membrane electrode assembly, and its manufacturing apparatus {A MANUFACTURING METHOD OF MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY, MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY AND MANUFACTURING DEVICE THEREOF}

본 발명은 연료 전지를 구성하는 막 전극 접합체의 제조 방법, 막 전극 접합체 및 그 제조 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the manufacturing method of the membrane electrode assembly which comprises a fuel cell, a membrane electrode assembly, and its manufacturing apparatus.

연료 전지는, 일반적으로, 전해질막의 양면의 각각에 촉매층 및 가스 확산층을 형성한 막 전극 접합체를, 세퍼레이터를 개재하면서 적층하여 구성되어 있다. 이 막 전극 접합체의 외주부는, 촉매층 및 가스 확산층이 형성되지 않고 전해질막이 노출되어 있고, 여기에 세퍼레이터와의 사이를 밀봉하기 위한 수지제 가스켓이 적용된다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 이 가스켓은, 가스 확산층의 두께와의 관계로부터 최적의 두께가 결정된다. 따라서, 가스 확산층의 치수에 변동이 있는 경우에는, 가스켓의 두께를 변경하기 위해, 두께가 다른 복수 종류의 가스켓을 준비할 필요가 있다. 그런데, 이 가스켓의 종류를 다수 준비하는 데에도, 그 종류에는 한도가 있으므로, 반드시 최적의 두께의 가스켓을 적용할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어 가스켓 두께가 작은 경우에는 가스 확산층이 과도하게 눌려 찌부러져 가 스 확산 성능 및 배수 성능이 악화되고, 가스켓 두께가 큰 경우에는 가스 확산층의 전기 저항이 크게 되어, 어떠한 경우도 발전 효율이 악화된다.In general, a fuel cell is formed by stacking a membrane electrode assembly in which a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on each of both surfaces of an electrolyte membrane via a separator. The outer periphery of the membrane electrode assembly is not formed with the catalyst layer and the gas diffusion layer, and the electrolyte membrane is exposed, and a resin gasket for sealing the separator is applied thereto (see Patent Document 1, for example). The optimum thickness of this gasket is determined from the relationship with the thickness of the gas diffusion layer. Therefore, when there are variations in the dimensions of the gas diffusion layer, in order to change the thickness of the gasket, it is necessary to prepare plural kinds of gaskets having different thicknesses. By the way, even when preparing many types of these gaskets, since there are limits in the kind, there may be a case where a gasket having an optimal thickness cannot necessarily be applied. For example, when the gasket thickness is small, the gas diffusion layer is excessively pressed and crushed, thereby deteriorating gas diffusion performance and drainage performance. When the gasket thickness is large, the electrical resistance of the gas diffusion layer is large, and in any case, power generation efficiency is deteriorated. do.

[특허 문헌 1] 국제 공개 제01/017048호 팜플렛[Patent Document 1] International Publication No. 01/017048 Pamphlet

본 발명은 상기 종래 기술에 수반하는 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 복수 종류의 가스켓을 준비하는 일없이 최적 두께의 가스켓을 용이하게 적용할 수 있고, 또한 발전 효율이 우수한 막 전극 접합체의 제조 방법, 막 전극 접합체 및 그 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems associated with the above-described prior art, and can be easily applied to a gasket having an optimum thickness without preparing a plurality of types of gaskets, and also has a high efficiency in producing a membrane electrode assembly. It is an object to provide a membrane electrode assembly and a manufacturing apparatus thereof.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 관한 막 전극 접합체의 제조 방법은, 전해질막의 양면의 각각에 촉매층 및 가스 확산층을 형성한 막 전극 접합체의 제조 방법이며, 상기 전해질막의 적어도 한쪽면이며, 또한 상기 촉매층 및 가스 확산층의 주위의 모서리부에 대해, 상기 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 성형 두께를 제어하여, 수지제 가스켓부를 일체적으로 성형하는 것을 특징으로 한다.The manufacturing method of the membrane electrode assembly which concerns on this invention which achieves the said objective is a manufacturing method of the membrane electrode assembly which provided the catalyst layer and the gas diffusion layer in each of both surfaces of the electrolyte membrane, is at least one side of the said electrolyte membrane, and the said catalyst layer and The molding thickness is controlled in accordance with the thicknesses of the catalyst layer and the gas diffusion layer with respect to the corners around the gas diffusion layer, and the resin gasket portion is integrally formed.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 관한 막 전극 접합체는, 전해질막의 양면의 각각에 촉매층 및 가스 확산층을 형성한 막 전극 접합체이며, 상기 전해질막의 적어도 한쪽면이며, 또한 상기 촉매층 및 가스 확산층의 주위의 모서리부에 대해, 상기 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 성형 두께가 다른 수지제 가스켓부가 일체적으로 성형된 것을 특징으로 한다.The membrane electrode assembly according to the present invention, which achieves the above object, is a membrane electrode assembly in which a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on each of both surfaces of an electrolyte membrane, and are at least one side of the electrolyte membrane, and around the edges of the catalyst layer and the gas diffusion layer. Regarding the portion, the resin gasket portion having a different molding thickness according to the thickness of the catalyst layer and the gas diffusion layer is integrally molded.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치는, 전해질막의 양면의 각각에 촉매층 및 가스 확산층을 형성한 막 전극 접합체의 제조 장치이며, 상기 전해질막의 상기 촉매층 및 가스 확산층 주위의 모서리부를 양면으로 부터 파지하는 파지부가 형성되고, 수지재를 사출하는 게이트가 설치된 성형형과, 상기 가스 확산층의 두께를 계측하는 계측부와, 상기 파지부의 내측면을 따라 전해질막에 대해 진퇴 이동 가능하고, 상기 전해질막에 대향하는 대향면이 형성되고, 상기 대향면의 파지부와 반대측이 가스 확산층의 외주 단부와 대향하는 가동 블럭과, 상기 계측부에 의해 계측된 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 상기 가동 블럭의 진퇴 이동을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.An apparatus for producing a membrane electrode assembly according to the present invention which achieves the above object is an apparatus for producing a membrane electrode assembly in which a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on each of both surfaces of an electrolyte membrane, and edge portions around the catalyst layer and the gas diffusion layer of the electrolyte membrane are provided. A gripping portion gripping from both sides is formed, a molding die provided with a gate for injecting a resin material, a measuring portion for measuring the thickness of the gas diffusion layer, and moving forward and backward with respect to the electrolyte membrane along the inner surface of the gripping portion, An opposing surface facing the electrolyte membrane is formed, the movable block having a side opposite to the gripping portion of the opposing surface facing the outer peripheral end of the gas diffusion layer, and the movable block according to the thicknesses of the catalyst layer and the gas diffusion layer measured by the measurement unit. It characterized by having a control unit for controlling the forward and backward movement of.

상기와 같이 구성한 본 발명에 관한 막 전극 접합체의 제조 방법은, 전해질막의 모서리부에 대해, 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 성형 두께를 제어하여 수지제 가스켓부를 일체적으로 성형하기 때문에, 두께가 다른 복수 종류의 가스켓을 미리 준비하는 일없이, 최적의 두께의 가스켓부를 성형할 수 있다. 따라서, 제조된 막 전극 접합체를 이용하여 연료 전지를 구성했을 때에, 가스 확산층이 최적의 두께로 눌려 찌부러져 가스 확산 성능, 배수 성능 및 전기 저항이 양호하게 유지되어, 연료 전지의 발전 효율이 향상된다.In the method of manufacturing the membrane electrode assembly according to the present invention configured as described above, since the molding thickness is controlled in accordance with the thicknesses of the catalyst layer and the gas diffusion layer with respect to the edge portions of the electrolyte membrane, the resin gasket portion is integrally molded, and thus the thickness is different. The gasket part of an optimal thickness can be shape | molded without preparing several types of gaskets beforehand. Therefore, when the fuel cell is constructed using the manufactured membrane electrode assembly, the gas diffusion layer is pressed and crushed to an optimum thickness so that the gas diffusion performance, drainage performance, and electrical resistance are maintained satisfactorily, thereby improving the power generation efficiency of the fuel cell. .

상기와 같이 구성한 본 발명에 관한 막 전극 접합체는, 전해질막의 모서리부에 대해, 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 성형 두께를 제어하여 수지제 가스켓부가 일체적으로 성형되어 있기 때문에, 두께가 다른 복수 종류의 가스켓을 미리 준비할 필요 없이, 최적의 두께의 가스켓부를 실현할 수 있다. 따라서, 이 막 전극 접합체를 이용하여 연료 전지를 구성했을 때에, 가스 확산층이 최적의 두께로 눌려 찌부러져 가스 확산 성능, 배수 성능 및 전기 저항이 양호하게 유지되어, 연 료 전지의 발전 효율이 향상된다.The membrane electrode assembly according to the present invention configured as described above has a plurality of types having different thicknesses because the resin gasket portion is integrally molded by controlling the molding thickness with respect to the edge portions of the electrolyte membrane in accordance with the thicknesses of the catalyst layer and the gas diffusion layer. It is possible to realize a gasket portion having an optimum thickness without having to prepare a gasket in advance. Therefore, when the fuel cell is constructed using this membrane electrode assembly, the gas diffusion layer is pressed and crushed to an optimum thickness, so that the gas diffusion performance, drainage performance and electrical resistance are maintained satisfactorily, thereby improving the power generation efficiency of the fuel cell. .

상기와 같이 구성한 본 발명에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치는, 전해질막에 대해 진퇴 이동 가능한 가동 블럭을 구비하고 있기 때문에, 가동 블럭의 위치를 제어부에 의해 변경함으로써, 최적의 두께의 가스켓부를 성형할 수 있다. 따라서, 이 제조 장치에 의해 제조한 막 전극 접합체를 이용하여 연료 전지를 구성했을 때에, 가스 확산층이 최적의 두께로 눌려 찌부러져 가스 확산 성능, 배수 성능 및 전기 저항이 양호하게 유지되어, 연료 전지의 발전 효율이 향상된다.Since the manufacturing apparatus of the membrane electrode assembly which concerns on this invention comprised as mentioned above is equipped with the movable block which can move forward and backward with respect to an electrolyte membrane, the gasket part of optimal thickness can be shape | molded by changing the position of a movable block by a control part. Can be. Therefore, when the fuel cell is constructed using the membrane electrode assembly manufactured by this manufacturing apparatus, the gas diffusion layer is pressed and crushed to an optimum thickness so that the gas diffusion performance, drainage performance and electrical resistance are maintained satisfactorily. Power generation efficiency is improved.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings.

도1은 본 발명에 관한 막 전극 접합체의 평면도, 도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 부분 단면도, 도3은 연료 전지의 부분 단면도이다.1 is a plan view of a membrane electrode assembly according to the present invention, FIG. 2 is a partial sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a partial sectional view of a fuel cell.

본 실시 형태에 관한 막 전극 접합체(1)는, 도1, 도2에 도시하는 바와 같이, 고체 고분자 전해질막(2)을, 그 양측으로부터 연료극(3)과 공기극(4)에 의해 끼워 넣은 적층 구조를 갖고 있다. 고체 고분자 전해질막(2)으로서는, 술폰산기를 갖는 퍼플루오로카본 중합체막[상품명 ; 나프이온 1128(등록상표), 듀퐁 가부시끼가이샤] 등을 사용할 수 있다. 연료극(3)은 제1 촉매층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)을 포함하고, 공기극(4)은 제2 촉매층(5B) 및 제2 가스 확산층(6B)을 포함하고 있다. 이 막 전극 접합체(1)의 양면에는, 촉매층(5A, 5B) 및 가스 확산층(6A, 6B)의 주위에, 전해질막(2)과 일체적으로 수지제의 제1 가스켓부(8A) 및 제2 가스켓부(8B)가 설치된다. 제1, 제2 가스켓부(8A, 8B)의 두께(H1, H2)는 제1, 제2 가스 확산 층(6A, 6B)의 표면보다도 낮게 형성되어 있고, 제1, 제2 가스 확산층(6A, 6B)은 제1, 제2 가스켓부(8A, 8B)보다도 스텝 높이(H3, H4)만큼 높다. 가스켓부(8A, 8B)의 표면의 외주의 코너부에는, 표면에 대해 경사진 경사면(10A, 10B)이 형성된다.In the membrane electrode assembly 1 according to the present embodiment, as shown in Figs. 1 and 2, the solid polymer electrolyte membrane 2 is laminated by sandwiching the fuel electrode 3 and the air electrode 4 from both sides thereof. It has a structure. As the solid polymer electrolyte membrane 2, a perfluorocarbon polymer membrane having a sulfonic acid group [trade name; Napion 1128 (registered trademark), DuPont Corporation, and the like. The anode 3 includes a first catalyst layer 5A and a first gas diffusion layer 6A, and the cathode 4 includes a second catalyst layer 5B and a second gas diffusion layer 6B. On both surfaces of the membrane electrode assembly 1, a first gasket portion 8A and a resin made of resin are integrally formed with the electrolyte membrane 2 around the catalyst layers 5A and 5B and the gas diffusion layers 6A and 6B. 2 gasket portions 8B are provided. The thicknesses H1 and H2 of the first and second gasket portions 8A and 8B are formed lower than the surfaces of the first and second gas diffusion layers 6A and 6B, and the first and second gas diffusion layers 6A are formed. And 6B are higher than the first and second gasket portions 8A and 8B by the step heights H3 and H4. At the corners of the outer periphery of the surfaces of the gasket portions 8A, 8B, inclined surfaces 10A, 10B inclined with respect to the surface are formed.

다음에, 본 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치(20)에 대해 설명한다. 여기서 설명하는 제조 방법은, 우선 촉매층 및 가스 확산층의 두께를 계측한다. 그리고 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서, 촉매층 및 가스 확산층의 주위의 모서리부에 대해 성형 두께를 결정한다. 결정한 두께의 수지제 가스켓부를 전해질막 위에 일체적으로 성형한다.Next, the manufacturing apparatus 20 of the membrane electrode assembly which concerns on this embodiment is demonstrated. The manufacturing method described here first measures the thickness of the catalyst layer and the gas diffusion layer. And according to the thickness of a catalyst layer and a gas diffusion layer, shaping | molding thickness is determined with respect to the edge part of the periphery of a catalyst layer and a gas diffusion layer. The resin gasket portion having the determined thickness is integrally formed on the electrolyte membrane.

가스켓부(8A, 8B)에 사용되는 수지재에는, PEN(폴리에틸렌나프탈레이트), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트), PA(폴리아미드), PP(폴리프로필렌), POM(폴리아세탈), PC(폴리카보네이트), PE(폴리에틸렌), PS(폴리스티렌), ABS(아크릴로니트릴부타디엔스티렌), PMMA(아크릴), PPS(폴리페닐렌설파이드), 에폭시, 페놀, 불포화 폴리에스테르 및 열가소성 엘라스토머 등이 적용된다.Resin materials used for the gasket portions 8A and 8B include PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PA (polyamide), PP (polypropylene), POM (Polyacetal), PC (polycarbonate), PE (polyethylene), PS (polystyrene), ABS (acrylonitrile butadiene styrene), PMMA (acrylic), PPS (polyphenylene sulfide), epoxy, phenol, unsaturated polyester And thermoplastic elastomers and the like are applied.

막 전극 접합체(1)는, 도3에 도시하는 바와 같이, 연료 전지를 구성했을 때에 세퍼레이터(9)와 포개진다. 이때, 가스켓부(8A, 8B)는 세퍼레이터(9)와 밀착되어, 연료 가스나 냉각수의 누출을 방지하는 기능을 담당한다. 가스 확산층(6A, 6B)은, 가스켓부(8A, 8B)보다도 높게 형성되어 있기 때문에 압축된다. 가스 확산층(6A, 6B)이 과도하게 눌러 찌부러지면 가스 확산 성능 및 배수 성능이 악화되고, 또한 눌러 찌부러짐량이 지나치게 적으면 전기 저항이 커진다. 따라서, 가스켓 부(8A, 8B)의 두께(H1, H2)는 가스 확산 성능, 배수 성능 및 전기 저항을 고려하여 최적의 값으로 결정되는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 스텝 높이(H3, H4)가 예를 들어 30 내지 200 ㎛의 범위 내의 소정치로 되도록, 가스켓부(8A, 8B)의 두께(H1, H2)를 설정하지만, 상기 범위 내의 값에 한정되지 않는다.As shown in FIG. 3, the membrane electrode assembly 1 overlaps with the separator 9 when the fuel cell is configured. At this time, the gasket portions 8A and 8B are in close contact with the separator 9 and serve to prevent leakage of fuel gas or cooling water. Since the gas diffusion layers 6A and 6B are formed higher than the gasket portions 8A and 8B, they are compressed. If the gas diffusion layers 6A and 6B are excessively crushed, the gas diffusion performance and drainage performance deteriorate, and if the amount of crushing is too small, the electrical resistance becomes large. Therefore, the thicknesses H1 and H2 of the gasket portions 8A and 8B are preferably determined to be optimal values in consideration of gas diffusion performance, drainage performance and electrical resistance. In the present embodiment, the thicknesses H1 and H2 of the gasket portions 8A and 8B are set such that the step heights H3 and H4 are, for example, within a range of 30 to 200 µm, but the values within the ranges described above. It is not limited to.

도4는 가스켓부가 성형되기 전의 예비 접합체를 도시하는 평면도, 도5는 도4의 V-V선을 따르는 부분 단면도, 도6은 본 발명에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치를 도시하는 측면도, 도7은 도6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따르는 제1 성형형의 평면도, 도8은, 도6의 Ⅷ-Ⅷ선을 따르는 제2 성형형의 평면도, 도9는 도6의 Ⅳ-Ⅳ선을 따르는 부분 단면도이다.4 is a plan view showing a preliminary assembly before the gasket portion is molded, FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4, FIG. 6 is a side view showing a manufacturing apparatus of a membrane electrode assembly according to the present invention, and FIG. 6 is a plan view of the first shaping mold along the X-ray line of FIG. 6, FIG. 8 is a plan view of the second shaping mold along the X-ray line of FIG. 6, and FIG. 9 is a partial cross-sectional view along the IV-IV line of FIG. 6. .

본 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치(20)는, 전해질막(2)의 양면에 촉매층(5A, 5B) 및 가스 확산층(6A, 6B)을 형성한 예비 접합체(21)(도4, 도5 참조)를 설치하고, 전해질막(2)에 대해 수지재를 사출하여 가스켓부(8A, 8B)를 일체적으로 사출 성형 또는 사출 열압축 성형하는 장치를 포함하고 있다. 예비 접합체(21)는, 전해질막(2)의 모서리부를 따라 복수의 관통 구멍(22)을 갖고 있다.In the apparatus 20 for manufacturing a membrane electrode assembly according to the present embodiment, the preliminary assembly 21 in which the catalyst layers 5A and 5B and the gas diffusion layers 6A and 6B are formed on both surfaces of the electrolyte membrane 2 (FIG. 4, 5) and an injection molding or injection thermocompression molding of the gasket portions 8A and 8B integrally by injecting a resin material into the electrolyte membrane 2, respectively. The preliminary bonded body 21 has a plurality of through holes 22 along the edges of the electrolyte membrane 2.

막 전극 접합체의 제조 장치(20)는, 도6 내지 도9에 도시하는 바와 같이, 내부에 각각 제1 가동 블럭(24A) 및 제2 가동 블럭(24B)을 포함하여 쌍을 이루는 제1 성형형(25A) 및 제2 성형형(25B)과, 제1, 제2 성형형(25A, 25B)을 압박하는 압박 수단(도시되지 않음)과, 제1, 제2 가동 블럭(24A, 24B)을 구동하는 제1 구동부(26A) 및 제2 구동부(26B)와, 제1, 제2 구동부(26A, 26B)를 제어하는 제1 제어부(28A) 및 제2 제어부(28B)와, 제1, 제2 성형형(25A, 25B)에 배치되고, 제1 촉매 층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)의 합계의 두께를 계측하는 제1 계측부(29A)와, 제2 촉매층(5B) 및 제2 가스 확산층(6B)의 합계의 두께를 계측하는 제2 계측부(29B)를 갖고 있다.As shown in Figs. 6 to 9, the apparatus 20 for manufacturing a membrane electrode assembly includes a first molded type paired by including a first movable block 24A and a second movable block 24B, respectively. 25A and 2nd shaping | molding die 25B, the pressing means (not shown) which presses the 1st, 2nd shaping | molding die 25A, 25B, and the 1st, 2nd movable block 24A, 24B The first control unit 26A and the second drive unit 26B to drive, the first control unit 28A and the second control unit 28B to control the first and second drive units 26A and 26B, and the first and second units It is arrange | positioned at 2 shaping | molding die 25A, 25B, and measures the thickness of the sum total of the 1st catalyst layer 5A and the 1st gas diffusion layer 6A, The 1st measuring part 29A, the 2nd catalyst layer 5B, and the 1st It has the 2nd measuring part 29B which measures the thickness of the sum total of 2 gas diffusion layer 6B.

제1 성형형(25A) 및 제2 성형형(25B)은, 도시하지 않은 압박 수단에 의해 상대적으로 근접 이격 가능하며, 각각의 대향하는 면의 외주에, 전해질막(2)의 모서리부를 사이에 두고 파지하는 제1 파지부(31A) 및 제2 파지부(31B)가 형성된다. 제2 파지부(31B)의 제1 파지부(31A)와 대향하는 면에는, 주위 방향으로 복수의 돌기부(32)가 형성되고, 제1 파지부(31A)의 제2 파지부(31B)와 대향하는 면에는, 오목 형상의 돌기부(32)가 끼워 맞추어지는 끼워 맞춤부(33)가 형성된다. 제1, 제2 파지부(31A, 31B)의 내측 코너부는, 전해질막(2)을 끼움 지지하는 면에 대해 경사져 파지부 경사면(35A, 35B)이 형성되고, 이 파지부 경사면(35A, 35B)에, 수지재를 사출하는 적어도 1개의 게이트(36A, 36B)가 설치된다.The 1st shaping | molding die 25A and the 2nd shaping | molding die 25B can be relatively spaced apart by the pressing means not shown, and the edge part of the electrolyte membrane 2 is provided between the outer periphery of each opposing surface. The first gripping portion 31A and the second gripping portion 31B, which are held and held, are formed. On the surface of the second gripping portion 31B that faces the first gripping portion 31A, a plurality of protrusions 32 are formed in the circumferential direction, and the second gripping portion 31B of the first gripping portion 31A is formed. On the opposite surface, a fitting portion 33 into which the concave protrusions 32 are fitted is formed. The inner corners of the first and second grippers 31A and 31B are inclined with respect to the surface on which the electrolyte membrane 2 is sandwiched, and the gripper inclined surfaces 35A and 35B are formed, and the gripper inclined surfaces 35A and 35B. ), At least one gate 36A, 36B for injecting the resin material is provided.

게이트(36A, 36B)는 핀 게이트나, 필름 형상의 폭을 갖는 필름 게이트로 형성된다. 게이트(36A, 36B)는, 성형형(25A, 25B)에 외부로부터 연결되는 공급관(37A, 37B)에 연통하여, 공급관(37A, 37B)으로부터 수지재가 공급된다.The gates 36A and 36B are formed of a fin gate or a film gate having a film-shaped width. The gates 36A and 36B communicate with supply pipes 37A and 37B connected to the molds 25A and 25B from the outside, and the resin material is supplied from the supply pipes 37A and 37B.

제1 성형형(25A)과 제2 성형형(25B)의 각각의 대향하는 면에는, 파지부(31A, 31B)의 내측면을 따라, 함몰된 홈 형상의 제1 블럭 수용부(39A) 및 제2 블럭 수용부(39B)가 형성된다. 도7, 도8에 도시하는 바와 같이, 제1 블럭 수용부(39A)에는 제1 가동 블럭(24A)이 수용되고, 제2 블럭 수용부(39B)에는 제2 가동 블럭(24B)이 수용된다. 제1 가동 블럭(24A) 및 제2 가동 블럭(24B)은, 제1 블럭 수용부(39A) 및 제2 블럭 수용부(39B)의 형상에 대응하여, 각각 주위 방향으로 4개의 블럭으로 분할되어 설치된다. 또한, 분할수에 한정은 없고, 또한 분할되어 있지 않아도 좋다.Groove-shaped first block accommodating portions 39A recessed along the inner surfaces of the grip portions 31A and 31B on the opposing surfaces of the first molding die 25A and the second molding die 25B. The second block accommodating part 39B is formed. As shown in Figs. 7 and 8, the first movable block 24A is accommodated in the first block accommodating portion 39A, and the second movable block 24B is accommodated in the second block accommodating portion 39B. . The first movable block 24A and the second movable block 24B are divided into four blocks in the circumferential direction, respectively, corresponding to the shapes of the first block accommodating portion 39A and the second block accommodating portion 39B. Is installed. The number of divisions is not limited and may not be divided.

제1 가동 블럭(24A)은, 서보 모터나 실린더 등을 갖는 제1 구동부(26A)에 의해, 설치되는 예비 접합체(21)의 방향으로 진퇴 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 제2 가동 블럭(24B)은, 마찬가지로 서보 모터나 실린더 등을 갖는 제2 구동부(26B)에 의해, 설치되는 예비 접합체(21)의 방향으로 진퇴 이동 가능하게 되어 있다. 제1 가동 블럭(24A) 및 제2 가동 블럭(24B)에는, 예비 접합체(21)에 대향하는 제1 대향면 및 제2 대향면이 형성되고, 각각의 대향면의 파지부(31A, 31B)와 반대측(내측)의 대향면 내측부(41A, 41B)가, 가스 확산층(6A, 6B)의 외주 단부와 대향하여 위치한다. 제1, 제2 가동 블럭(24A, 24B)의 진퇴 이동은 각각 제1, 제2 제어부(28A, 28B)에 의해 제어된다.The first movable block 24A is capable of moving forward and backward in the direction of the preliminary bonded body 21 provided by the first drive unit 26A having a servo motor, a cylinder, and the like. In addition, the second movable block 24B is capable of moving forward and backward in the direction of the preliminary bonded body 21 provided by the second drive unit 26B having a servo motor, a cylinder, and the like. In the 1st movable block 24A and the 2nd movable block 24B, the 1st opposing surface and the 2nd opposing surface which face the preliminary joined body 21 are formed, and the holding parts 31A and 31B of each opposing surface are provided. Opposite side inner parts 41A, 41B on the opposite side (inner side) are located facing the outer peripheral ends of the gas diffusion layers 6A, 6B. The advance movement of the first and second movable blocks 24A and 24B is controlled by the first and second control units 28A and 28B, respectively.

제1 성형형(25A)에는, 예비 접합체(21)의 제1 가스 확산층(6A)에 대향하는 위치에, 제1 촉매층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)의 두께를 계측하는 적어도 1개의 제1 계측부(29A)가 설치된다. 제1 계측부(29A)는, 예를 들어 압력계이며, 미리 결정된 돌출량으로 제1 가스 확산층(6A)에 접했을 때의 압력으로부터 제1 촉매층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)의 두께가 환산된다. 또한, 제1 계측부(29A)로서, 예를 들어 변위계 등을 사용하는 것도 가능하다. 제1 계측부(29A)의 각각은, 제1 제어부(28A)에 접속되어 있어, 제1 계측부(29A)로부터의 계측 신호가 제1 제어부(28A)에 입력된다. 제1 제어부(28A)는, 복수의 제1 계측부(29A)로부터의 신호를 기초로 하여 제1 촉매층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)의 두께의 평균치를 산출하고, 이 계측 결과에 따라서, 제1 가동 블럭(24A)을 진퇴 이동시킬 수 있다.At least 1 which measures the thickness of the 1st catalyst layer 5A and the 1st gas diffusion layer 6A in the 1st shaping | molding die 25A in the position which opposes the 1st gas diffusion layer 6A of the preliminary bonding body 21. FIG. The first measuring unit 29A is provided. The first measuring unit 29A is, for example, a pressure gauge, and the thicknesses of the first catalyst layer 5A and the first gas diffusion layer 6A differ from the pressure when the first gas diffusion layer 6A is in contact with the first gas diffusion layer 6A at a predetermined protrusion amount. Is converted. As the first measuring unit 29A, for example, a displacement meter or the like can be used. Each of the first measurement units 29A is connected to the first control unit 28A, and a measurement signal from the first measurement unit 29A is input to the first control unit 28A. The first control unit 28A calculates an average value of the thicknesses of the first catalyst layer 5A and the first gas diffusion layer 6A based on the signals from the plurality of first measurement units 29A, and in accordance with this measurement result. The first movable block 24A can be moved forward and backward.

또한, 제2 성형형(25B)에 있어서도 마찬가지로, 예비 접합체(21)의 제2 가스 확산층(6B)에 대향하는 위치에, 제2 촉매층(5B) 및 제2 가스 확산층(6B)의 두께를 계측하는 적어도 1개의 제2 계측부(29B)가 설치된다. 제2 계측부(29B)는, 예를 들어 압력계이며, 미리 결정된 돌출량으로 제2 가스 확산층(6B)에 접했을 때의 압력으로부터 제2 촉매층(5B) 및 제2 가스 확산층(6B)의 두께가 환산된다. 또한, 제2 계측부(29B)로서, 예를 들어 변위계 등을 사용하는 것도 가능하다. 제2 계측부(29B)의 각각은 제2 제어부(28B)에 접속되어 있어, 제2 계측부(29B)로부터의 계측 신호가 제2 제어부(28B)에 입력된다. 제2 제어부(28B)는, 복수의 제2 계측부(29B)로부터의 신호를 기초로 하여 제2 촉매층(5B) 및 제2 가스 확산층(6B)의 두께의 평균치를 산출하고, 이 계측 결과에 따라서, 제2 가동 블럭(24B)을 진퇴 이동시킬 수 있다.In addition, also in the 2nd shaping | molding die 25B, the thickness of the 2nd catalyst layer 5B and the 2nd gas diffusion layer 6B is measured in the position which opposes the 2nd gas diffusion layer 6B of the preliminary bonding body 21 similarly. At least one second measuring unit 29B is provided. The 2nd measuring part 29B is a pressure gauge, for example, and the thickness of the 2nd catalyst layer 5B and the 2nd gas diffusion layer 6B differs from the pressure when it touches the 2nd gas diffusion layer 6B by a predetermined protrusion amount. Is converted. As the second measurement unit 29B, for example, a displacement meter or the like can be used. Each of the second measurement units 29B is connected to the second control unit 28B, and the measurement signal from the second measurement unit 29B is input to the second control unit 28B. The 2nd control part 28B calculates the average value of the thickness of the 2nd catalyst layer 5B and the 2nd gas diffusion layer 6B based on the signal from the some 2nd measuring part 29B, and according to this measurement result The second movable block 24B can be moved forward and backward.

다음에, 본 실시 형태에 관한 막 전극 접합체(1)의 제조 방법에 대해 설명한다.Next, the manufacturing method of the membrane electrode assembly 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.

도10은 본 실시 형태에 관한 제조 장치에 예비 접합체를 적재했을 때를 도시하는 부분 단면도, 도11은 상기 제조 장치의 성형형을 형 체결했을 때를 도시하는 부분 단면도, 도12는 상기 제조 장치의 성형형에 수지재를 사출했을 때를 도시하는 부분 단면도이다.Fig. 10 is a partial sectional view showing when a preliminary bonded body is loaded into the manufacturing apparatus according to the present embodiment, Fig. 11 is a partial sectional view showing when the molding die of the manufacturing apparatus is fastened. It is a partial sectional drawing which shows the time of injecting a resin material into a shaping | molding die.

처음에, 도10에 도시하는 바와 같이, 제2 성형형(25B)에 예비 접합체(21)를 설치한다. 이때에는, 제2 성형형(25B)의 돌기부(32)를 예비 접합체(21)의 관통 구멍(22)에 삽입 관통시킨다. 이에 의해, 사출 성형시에 예비 접합체(21)를 확실하게 보유 지지할 수 있다.First, as shown in FIG. 10, the preliminary joined body 21 is provided in the 2nd shaping | molding die 25B. At this time, the projection part 32 of the 2nd shaping | molding die 25B is penetrated into the through-hole 22 of the preliminary joined body 21. FIG. Thereby, the preliminary joined body 21 can be reliably hold | maintained at the time of injection molding.

다음에, 도11에 도시하는 바와 같이, 제1 성형형(25A)과 제2 성형형(25B)을 압박 수단에 의해 근접시켜 형 체결한다. 이에 의해, 예비 접합체(21)의 전해질막(2)이 제1 파지부(31A)와 제2 파지부(31B) 사이에 끼워져 파지된다. 제2 파지부(31B)의 돌기부(32)는 제1 파지부(31A)의 끼워 맞춤부(33)에 끼워 맞추어진다. 또한, 제1 가동 블럭(24A) 및 제2 가동 블럭(24B)은, 대향면 내측부(41A, 41B)가 제1, 제2 가스 확산층(6A, 6B)을 압박하면서 접촉한다. 이에 의해, 전해질막(2)의 가스 확산층(6A, 6B) 및 촉매층(5A, 5B)의 외측에, 성형 공간으로서의 제1 사출 공간(42A) 및 제2 사출 공간(42B)이 형성된다.Next, as shown in FIG. 11, the 1st shaping | molding die 25A and the 2nd shaping | molding die 25B are brought into close proximity by a press means, and a mold clamping is carried out. As a result, the electrolyte membrane 2 of the preliminary assembly 21 is sandwiched between the first gripping portion 31A and the second gripping portion 31B to be gripped. The projection 32 of the second gripping portion 31B is fitted to the fitting portion 33 of the first gripping portion 31A. The first movable block 24A and the second movable block 24B are in contact with the opposing surface inner portions 41A and 41B while pressing the first and second gas diffusion layers 6A and 6B. As a result, the first injection space 42A and the second injection space 42B as the molding space are formed outside the gas diffusion layers 6A and 6B and the catalyst layers 5A and 5B of the electrolyte membrane 2.

다음에, 제1 가스 확산층(6A)에 접촉한 복수의 제1 계측부(29A)로부터 제1 제어부(28A)에 입력되는 압력계의 신호를 기초로 하여, 제1 촉매층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)의 두께의 평균치를 산출하고, 이 결과에 따른 소정량만큼, 제1 구동부(26A)를 제어하여 제1 가동 블럭(24A)을 진퇴 이동시킨다. 여기서, 제1 계측부(29A)에 의해 계측되는 압력치와 제1 촉매층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)의 두께의 평균치는, 미리 실험에 의해 압력치와 두께의 관계를 계측하여 기억하고, 산출하는 것이 바람직하다. 또한, 압력치를 계측하는 대신에, 변위계나 레이저 계측기 등을 이용하여 계측하는 것도 가능하지만, 그때에는 미리 실험하여 압력으로부터 두께로 환산할 필요는 없다. 이상과 같이, 두께 계측에 대해서는 공지의 기술을 적절하게 사용 가능하므로, 상세한 것은 생략한다.Next, the first catalyst layer 5A and the first gas diffusion layer based on the signals of the pressure gauge input to the first control unit 28A from the plurality of first measurement units 29A in contact with the first gas diffusion layer 6A. The average value of the thickness of 6A is calculated, and the 1st movable block 24A is moved forward and backward by controlling the 1st drive part 26A by the predetermined amount according to this result. Here, the average value of the pressure value measured by the first measuring unit 29A and the thicknesses of the first catalyst layer 5A and the first gas diffusion layer 6A is measured and stored in advance by experimenting the relationship between the pressure value and the thickness. It is preferable to calculate. In addition, it is also possible to measure using a displacement meter, a laser measuring instrument, etc. instead of measuring a pressure value, but in that case, it does not need to experiment in advance and convert from thickness to thickness. As mentioned above, since a well-known technique can be used suitably about thickness measurement, the detail is abbreviate | omitted.

또한 마찬가지로, 제2 가스 확산층(6B)에 접촉한 복수의 제2 계측부(29B)로부터 제2 제어부(28B)에 입력되는 신호를 기초로 하여, 제2 촉매층(5B) 및 제2 가스 확산층(6B)의 두께의 평균치를 산출하고, 이 결과에 따른 소정량만큼, 제2 구동부(26B)를 제어하여 제2 가동 블럭(24B)을 진퇴 이동시킨다. 또한, 촉매층(5A, 5B)의 두께는 3 내지 20 ㎛로 매우 작고, 변동도 작은 것에 반해, 가스 확산층(6A, 6B)의 두께는 200 내지 600 ㎛ 정도로 크고, 변동도 크다. 그로 인해, 가스 확산층(6A, 6B)의 두께만을 미리 측정하여 고체 고분자 전해질막(2)에 부착함으로써 예비 접합체(21)를 형성하고, 촉매층의 두께(3 내지 20 ㎛ 정도, 혹은 매우 작기 때문에 0으로 함)를 가산함으로써, 촉매층 및 가스 확산층의 두께를 계측하는 것도 가능하다. 단, 이 경우에는 성형형 내에서 계측할 수 없으므로, 작업성면에서 본 실시 형태보다도 열화하게 된다.Similarly, the second catalyst layer 5B and the second gas diffusion layer 6B are based on the signals input to the second control unit 28B from the plurality of second measurement units 29B in contact with the second gas diffusion layer 6B. ), The average value of the thicknesses is calculated and the second movable block 24B is moved forward and backward by controlling the second drive unit 26B by a predetermined amount according to the result. Further, the thicknesses of the catalyst layers 5A and 5B are very small, 3 to 20 m, and the fluctuations are small, whereas the thicknesses of the gas diffusion layers 6A and 6B are about 200 to 600 m and large. Therefore, the preliminary assembly 21 is formed by measuring only the thickness of the gas diffusion layers 6A and 6B in advance and attaching it to the solid polymer electrolyte membrane 2, and the thickness of the catalyst layer (about 3 to 20 µm or very small) is 0. It is also possible to measure the thickness of the catalyst layer and the gas diffusion layer. In this case, however, the measurement cannot be performed in the molding die, which results in deterioration from the embodiment in view of workability.

이 후, 도12에 도시하는 바와 같이, 공급관(37A, 37B)으로부터 게이트(36A, 36B)를 통해 제1 사출 공간(42A) 및 제2 사출 공간(42B)에 수지재를 사출한다.Thereafter, as shown in Fig. 12, a resin material is injected from the supply pipes 37A and 37B through the gates 36A and 36B into the first injection space 42A and the second injection space 42B.

수지재가 열가소성 수지인 경우에는, 용융한 상태에서 수지재를 사출하고, 온도가 저하되어 수지재가 경화된 후에, 제1 성형형(25A)과 제2 성형형(25B)을 이형시켜, 제1 가스켓부(8A) 및 제2 가스켓부(8B)가 성형된 막 전극 접합체(1)가 취출된다.In the case where the resin material is a thermoplastic resin, the resin material is injected in the molten state, and after the temperature is lowered and the resin material is cured, the first molding die 25A and the second molding mold 25B are released to release the first gasket. The membrane electrode assembly 1 in which the portion 8A and the second gasket portion 8B are formed is taken out.

수지재가 열경화성 수지인 경우에는, 액상의 수지재를 사출하고, 제1 성형형(25A) 및 제2 성형형(25B)에 설치되는 히터(도시되지 않음)에 의해 수지재를 경 화 온도 이상으로 가열하여 경화시킨 후에, 제1 성형형(25A)과 제2 성형형(25B)을 이형시켜, 제1 가스켓부(8A) 및 제2 가스켓부(8B)가 성형된 막 전극 접합체(1)가 취출된다.In the case where the resin material is a thermosetting resin, a liquid resin material is injected, and the resin material is kept above the curing temperature by a heater (not shown) provided in the first molding die 25A and the second molding die 25B. After hardening by heating, the 1st shaping | molding die 25A and the 2nd shaping | molding die 25B are released, and the membrane electrode assembly 1 in which the 1st gasket part 8A and the 2nd gasket part 8B were shape | molded is It is taken out.

이와 같이 제조된 막 전극 접합체(1)는, 경사면(10A, 10B)으로부터 수지재가 사출되기 때문에, 게이트(36A, 36B)의 절제 잔류물의 세퍼레이터(9)와 접하는 표면으로부터의 돌출 및 외주 방향으로의 돌출을 방지할 수 있고, 연료 전지를 구성했을 때에, 세퍼레이터(9)와의 밀착성을 양호하게 유지할 수 있다.Since the resin material is injected from the inclined surfaces 10A and 10B, the membrane electrode assembly 1 thus produced is projected from the surface in contact with the separator 9 of the ablation residues of the gates 36A and 36B and in the circumferential direction. Protrusion can be prevented and the adhesiveness with the separator 9 can be kept favorable when a fuel cell is comprised.

또한, 촉매층(5A) 및 가스 확산층(6A), 촉매층(5B) 및 가스 확산층(6B)의 두께에 따라서, 각각 가동 블럭(24A, 24B)을 이동시키기 때문에, 촉매층(5A, 5B) 및 가스켓부(8A, 8B)를 가스 확산층(6A, 6B)에 대응하는 최적의 두께로 성형할 수 있다. 이 최적의 두께라 함은, 예를 들어 촉매층(5A) 및 가스 확산층(6A), 촉매층(5B) 및 가스 확산층(6B)의 두께에 대해, 가스켓의 두께(H1, H2)를 각각 80 %의 비율로 하는 것 등이다. 또한, 이 비율은 가스 확산층의 종류에 따라서 적절하게 변경된다.In addition, since the movable blocks 24A and 24B are moved in accordance with the thicknesses of the catalyst layer 5A, the gas diffusion layer 6A, the catalyst layer 5B, and the gas diffusion layer 6B, the catalyst layers 5A and 5B and the gasket portion, respectively. The 8A and 8B can be molded to an optimum thickness corresponding to the gas diffusion layers 6A and 6B. This optimum thickness means that the thicknesses of the gaskets H1 and H2 are 80% of the thickness of the catalyst layer 5A, the gas diffusion layer 6A, the catalyst layer 5B, and the gas diffusion layer 6B, respectively. It is a ratio. In addition, this ratio is changed suitably according to the kind of gas diffusion layer.

또한, 사출 성형시에, 가동 블럭(24A, 24B)이 가스 확산층(6A, 6B)을 압축하면서 접하기 때문에, 수지재의 가스 확산층(6A, 6B)으로의 침투를 억제할 수 있고, 가스 확산층(6A, 6B)의 가스 확산 성능 및 배수 성능의 저하를 억제할 수 있다.In addition, at the time of injection molding, since the movable blocks 24A and 24B contact while compressing the gas diffusion layers 6A and 6B, penetration of the resin material into the gas diffusion layers 6A and 6B can be suppressed, so that the gas diffusion layers ( Deterioration of the gas diffusion performance and the drainage performance of 6A and 6B can be suppressed.

또한, 계측부(29A, 29B)에 의해 촉매층(5A) 및 가스 확산층(6A), 촉매층(5B) 및 가스 확산층(6B)의 두께를 계측하여 가스켓부(8A, 8B)의 두께(H1, H2)를 설정할 수 있기 때문에, 가스 확산층(6A, 6B)의 두께에 변동이 생긴 경우라도, 스텝 높 이(H3, H4)를 최적의 값으로 유지하는 것이 가능하며, 가스 확산층(6A, 6B)의 가스 확산 성능 및 배수 성능의 저하를 억제하여, 연료 전지의 발전 효율의 저하를 억제할 수 있다.In addition, the thicknesses of the catalyst layer 5A, the gas diffusion layer 6A, the catalyst layer 5B, and the gas diffusion layer 6B are measured by the measuring units 29A and 29B, and the thicknesses H1 and H2 of the gasket portions 8A and 8B. Therefore, even when a variation occurs in the thickness of the gas diffusion layers 6A and 6B, the step heights H3 and H4 can be maintained at an optimum value, and the gas of the gas diffusion layers 6A and 6B can be set. The fall of the diffusion performance and the drainage performance can be suppressed, and the fall of the power generation efficiency of a fuel cell can be suppressed.

또한, 스텝 높이(H3, H4)를 개별로 설정할 수 있기 때문에, 가스 확산층(6A, 6B)의 애노드측과 캐소드측이 다른 재료이더라도, 각각을 최적의 스텝 높이(H3, H4)로 유지할 수 있다.In addition, since the step heights H3 and H4 can be set separately, even if the anode side and the cathode side of the gas diffusion layers 6A and 6B are different materials, each can be maintained at the optimum step heights H3 and H4. .

또한, 가스켓부(8A, 8B)를 최적의 치수로 일체적으로 성형할 수 있기 때문에, 복수 종류의 가스켓을 미리 준비할 필요가 없어 비용을 삭감할 수 있다.In addition, since the gasket portions 8A and 8B can be integrally molded to an optimal dimension, it is not necessary to prepare a plurality of kinds of gaskets in advance, and the cost can be reduced.

또한, 본 실시 형태에 관한 막 전극 접합체(1)는, 가스켓부(8A, 8B)가 일체적으로 성형되어 있기 때문에 부품 개수를 삭감할 수 있고, 또한, 미리 가스켓부(8A, 8B)를 일체적으로 성형하기 때문에 위치 정밀도가 향상된다. 또한, 가스켓을 별도의 부재로서 설치하는 경우에는 가스켓과 전해질막 사이에 기포나 이물질이 혼입될 우려가 있지만, 본 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 방법에서는, 미리 가스켓부(8A, 8B)를 일체 성형하기 때문에 기포나 이물질이 혼입되기 어렵다. 또한, 연료 전지를 조립할 때에 별도의 부재의 가스켓을 접합시킬 필요가 없기 때문에 공정수를 삭감할 수 있다.In the membrane electrode assembly 1 according to the present embodiment, since the gasket portions 8A and 8B are integrally molded, the number of parts can be reduced, and the gasket portions 8A and 8B are integrated beforehand. Because of the molding, the positional accuracy is improved. In the case where the gasket is provided as a separate member, bubbles or foreign matter may be mixed between the gasket and the electrolyte membrane. However, in the method for manufacturing the membrane electrode assembly according to the present embodiment, the gasket portions 8A and 8B are previously formed. Since it is integrally molded, it is difficult to mix bubbles and foreign substances. In addition, since it is not necessary to join the gasket of a separate member when assembling the fuel cell, the number of steps can be reduced.

<제2 실시 형태><2nd embodiment>

제2 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치(60) 및 제조 방법은, 가스켓부(8A, 8B)를 압축 성형하는 점에서, 가스켓부(8A, 8B)를 사출 성형 또는 사출 열압축 성형하는 제1 실시 형태에 관한 제조 장치(20) 및 제조 방법과 다르다. 또 한, 제2 실시 형태에 있어서 제조되는 막 전극 접합체(1)에 관해서는, 제1 실시 형태에 관한 막 전극 접합체(1)와 동일한 구조를 갖고 있다.In the manufacturing apparatus 60 and the manufacturing method of the membrane electrode assembly which concerns on 2nd Embodiment, since the gasket parts 8A and 8B are compression-molded, the gasket parts 8A and 8B are injection-molded or injection thermocompression-molded. It differs from the manufacturing apparatus 20 which concerns on 1st Embodiment, and a manufacturing method. Moreover, about the membrane electrode assembly 1 manufactured in 2nd Embodiment, it has the same structure as the membrane electrode assembly 1 which concerns on 1st Embodiment.

도13은 제2 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치를 도시하는 부분 단면도이다. 또한, 제1 실시 형태와 같은 기능을 갖는 부위에는 동일한 부호를 부여하고, 중복을 피하기 위해, 그 설명을 생략한다.13 is a partial cross-sectional view showing an apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly according to a second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which has a function similar to 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted in order to avoid duplication.

제2 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치(60)는, 전해질막(2)의 양면에 촉매층(5A, 5B) 및 가스 확산층(6A, 6B)을 형성한 예비 접합체(21)(도4, 도5 참조)를 설치하고, 전해질막(2)에 대해 가스켓부(8A, 8B)를 일체적으로 압축 성형하는 장치를 포함하고 있다.In the apparatus 60 for manufacturing a membrane electrode assembly according to the second embodiment, the preliminary assembly 21 in which the catalyst layers 5A and 5B and the gas diffusion layers 6A and 6B are formed on both surfaces of the electrolyte membrane 2 (Fig. 4). 5), and an apparatus for integrally compressing the gasket portions 8A and 8B with respect to the electrolyte membrane 2 is included.

이 제조 장치(60)는, 도13에 도시하는 바와 같이, 내부에 각각 제1 가동 블럭(51A) 및 제2 가동 블럭(51B)을 포함하여 쌍을 이루는 제1 성형형(52A) 및 제2 성형형(52B)을 갖고 있다.As shown in FIG. 13, this manufacturing apparatus 60 includes the 1st movable block 51A and the 2nd movable block 51B, respectively, and paired 1st shaping | molding die 52A and 2nd inside, respectively. It has the shaping | molding die 52B.

제1 가동 블럭(51A)은, 제1 가동 블럭(51A)을 가열하기 위한 제1 가열부(53)를 구비하고 있다. 제1 가열부(53)는, 제1 가동 블럭(51A)의 길이 방향을 따라 연장되는 긴 형상을 갖고, 본 실시 형태에서는 전열 히터 유닛이 바람직하지만, 다른 구조로 할 수도 있고, 예를 들어 고주파 히터를 이용하거나, 고온 유체를 흘리는 구조로 해도 좋다. 또한, 전열 히터 유닛은 공지의 기술이기 때문에, 그 상세에 대해서는 설명을 생략한다. 제1 가열부(53)는, 외부의 전원 유닛(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 이 전원 유닛을 제어함으로써, 제1 가열부(53)의 온도를 임의로 설정할 수 있다.51 A of 1st movable blocks are equipped with the 1st heating part 53 for heating 51 A of 1st movable blocks. The 1st heating part 53 has an elongate shape extended along the longitudinal direction of 51 A of 1st movable blocks, In this embodiment, an electrothermal_heater unit is preferable, but it can also be set as another structure, for example, high frequency It is good also as a structure which uses a heater or flows a high temperature fluid. In addition, since an electrothermal_heater unit is a well-known technique, the detail is abbreviate | omitted. The 1st heating part 53 is connected to the external power supply unit (not shown), and can control the power supply unit, and can set the temperature of the 1st heating part 53 arbitrarily.

제2 가동 블럭(51B)은, 제2 가동 블럭(51B)을 가열하기 위한 제2 가열부(54)와, 제2 가동 블럭(51B)을 냉각하기 위한 블럭 냉각부(55)를 구비하고 있다. 제2 가열부(54)는, 제2 가동 블럭(51B)의 길이 방향을 따라 연장되는 긴 형상을 갖고, 본 실시 형태에서는 급속 가열이 가능한 고주파 히터 유닛이 바람직하지만, 다른 구조로 할 수도 있고, 예를 들어 전열 히터를 이용하거나, 고온 유체를 흘리는 구조로 해도 좋다. 또한, 고주파 히터 유닛은 공지의 기술이기 때문에, 그 상세에 대해서는 설명을 생략한다. 제2 가열부(54)는, 외부의 전원 유닛(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 이 전원 유닛을 제어함으로써, 제2 가열부(54)의 온도를 임의로 설정할 수 있다.The second movable block 51B includes a second heating unit 54 for heating the second movable block 51B, and a block cooling unit 55 for cooling the second movable block 51B. . The second heating part 54 has an elongated shape extending along the longitudinal direction of the second movable block 51B, and in this embodiment, a high frequency heater unit capable of rapid heating is preferable, but may be of another structure, For example, a heat transfer heater may be used or a high temperature fluid may be flowed. In addition, since a high frequency heater unit is a well-known technique, the detail is abbreviate | omitted. The 2nd heating part 54 is connected to the external power supply unit (not shown), and can control the power supply unit, and can set the temperature of the 2nd heating part 54 arbitrarily.

블럭 냉각부(55)는, 제2 가동 블럭(51B)의 길이 방향을 따라 연장되는 긴 형상을 갖고, 본 실시 형태에서는 펠티에 방식 냉각 소자이지만, 다른 구조라도 좋고, 예를 들어 저온 유체를 흘리는 구조로 해도 좋다. 블럭 냉각부(55)는, 외부의 전원 유닛(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 이 전원 유닛을 제어함으로써, 블럭 냉각부(55)의 온도를 임의로 설정할 수 있다.The block cooling unit 55 has an elongated shape extending along the longitudinal direction of the second movable block 51B. In the present embodiment, the block cooling unit 55 may be a Peltier system cooling element, but may have another structure, for example, a structure in which a low temperature fluid flows. You may make it. The block cooling unit 55 is connected to an external power supply unit (not shown), and the temperature of the block cooling unit 55 can be arbitrarily set by controlling the power supply unit.

제1 성형형(52A)의, 제1 가동 블럭(51A)에 둘러싸여 예비 접합체(21)의 가스 확산층(6A)과 근접 또는 접하는 제1 중앙부(56A)에는 제1 성형형 냉각부(57A)가 설치된다. 또한, 제2 성형형(52B)의, 제2 가동 블럭(51B)에 둘러싸여 예비 접합체(21)의 가스 확산층(6B)과 근접 또는 접하는 제2 중앙부(56B)에는 제2 성형형 냉각부(57B)가 설치된다.The first shaping cooling part 57A is provided in the first central portion 56A of the first shaping die 52A, which is surrounded by the first movable block 51A and close to or comes into contact with the gas diffusion layer 6A of the preliminary bonded body 21. Is installed. Moreover, the 2nd shaping | molding-type cooling part 57B is formed in the 2nd center part 56B of the 2nd shaping | molding die 52B which is surrounded by the 2nd movable block 51B, and is adjacent or in contact with the gas-diffusion layer 6B of the preliminary bonding body 21. Moreover, as shown in FIG. ) Is installed.

제1 성형형 냉각부(57A) 및 제2 성형형 냉각부(57B)는, 각각 제1 냉각 유 로(58A) 및 제2 냉각 유로(58B)를 갖고 있고, 이 제1 냉각 유로(58A), 제2 냉각 유로(58B)에는, 외부의 냉각 유체 공급원(도시하지 않음)으로부터 냉각 유체 공급관(59A, 59B)을 통해 냉각 매체(예를 들어 냉각수)가 공급 가능하게 되어 있다. 제1 냉각 유로(58A)는, 제1 중앙부(56A)에 있어서, 사방을 둘러싸도록, 각각의 제1 가동 블럭(51A)의 길이 방향을 따르는 복수의 유로로 형성된다. 또한, 제2 냉각 유로(58B)도, 제2 중앙부(56B)에 있어서, 사방을 둘러싸도록, 각각의 제2 가동 블럭(51B)의 길이 방향을 따른 복수의 유로로 형성된다. 또한, 유로의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 복수의 유로로 형성되는 것은 아닌, 제1, 제2 가동 블럭(51A, 51B)의 길이 방향을 따라 직사각형 형상으로 굴곡시킨 단일 경로로 형성하는 것도 가능하다.The first shaping type cooling section 57A and the second shaping type cooling section 57B each have a first cooling channel 58A and a second cooling channel 58B, respectively, and the first cooling channel 58A. The cooling medium (for example, cooling water) can be supplied to the second cooling flow path 58B from the external cooling fluid supply source (not shown) through the cooling fluid supply pipes 59A and 59B. The first cooling flow path 58A is formed of a plurality of flow paths along the longitudinal direction of each of the first movable blocks 51A so as to surround all sides in the first center portion 56A. Moreover, the 2nd cooling flow path 58B is also formed in the 2nd center part 56B by the some flow path along the longitudinal direction of each 2nd movable block 51B so that it may surround all directions. In addition, the shape of the flow path is not particularly limited, and is not formed of a plurality of flow paths, for example, but is formed in a single path bent in a rectangular shape along the longitudinal direction of the first and second movable blocks 51A and 51B. It is also possible.

다음에, 제2 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 방법에 대해 설명한다.Next, the manufacturing method of the membrane electrode assembly which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated.

도14는 제2 실시 형태에 관한 제조 장치에, 충전 재료의 일부와 예비 접합체를 적재했을 때를 도시하는 부분 단면도, 도15는 상기 제조 장치의 성형형을 형 체결하기 직전을 도시하는 부분 단면도, 도16은 상기 제조 장치의 성형형을 형 체결하여, 압축 성형했을 때를 도시하는 부분 단면도이다.FIG. 14 is a partial sectional view showing when a part of the filling material and a preliminary bonded body are loaded in the manufacturing apparatus according to the second embodiment, FIG. 15 is a partial sectional view showing immediately before the mold clamping of the manufacturing apparatus; Fig. 16 is a partial cross-sectional view showing when the molding die of the manufacturing apparatus is clamped and compression molded.

우선, 제1, 제2 냉각 유로(58A, 58B)에 냉각 유체 공급원으로부터 냉각 매체를 공급하여, 제1 성형형(52A) 및 제2 성형형(52B)의 제1 중앙부(56A) 및 제2 중앙부(56B)를 냉각하는 동시에, 제1 가열부(53)를 작동시켜 제1 가동 블럭(51A)을 가열한다. 또한, 이 제1 중앙부(56A) 및 제2 중앙부(56B)를 냉각하면서, 제1 가동 블럭(51A)을 가열한 상태는, 이후의 가공 사이클 중, 항상 유지되게 된다.First, a cooling medium is supplied to the first and second cooling flow paths 58A, 58B from a cooling fluid supply source, so that the first central part 56A and the second of the first shaping mold 52A and the second shaping mold 52B are provided. While cooling the central portion 56B, the first heating portion 53 is operated to heat the first movable block 51A. In addition, the state which heated the 1st movable block 51A while cooling this 1st center part 56A and the 2nd center part 56B is always maintained in a subsequent process cycle.

다음에, 블럭 냉각부(55)를 작동시켜, 제2 가동 블럭(51B)을 냉각한다.Next, the block cooling unit 55 is operated to cool the second movable block 51B.

다음에, 도14에 도시하는 바와 같이, 제2 성형형(52B)의 제2 가동 블럭(51B) 위에 제2 충전 재료(60B)(수지재)를 적재한 후, 제2 성형형(52B)에 예비 접합체(21)를 설치한다. 이때에, 제2 성형형(52B)의 돌기부(32)를 예비 접합체(21)의 관통 구멍(22)에 삽입 관통함으로써, 후술하는 압축 성형시에 예비 접합체(21)를 확실하게 보유 지지할 수 있다. 이 후, 도15에 도시하는 바와 같이, 예비 접합체(21)의 제1 가동 블럭(51A)과 대응하는 위치에, 제1 충전 재료(60A)(수지재)를 적재한다.Next, as shown in FIG. 14, after loading the 2nd filling material 60B (resin material) on the 2nd movable block 51B of the 2nd shaping | molding die 52B, the 2nd shaping | molding die 52B is carried out. The preliminary joined body 21 is installed in the installation. At this time, the protrusion 32 of the second molding die 52B is inserted through the through hole 22 of the preliminary assembly 21, whereby the preliminary assembly 21 can be reliably held at the time of compression molding described later. have. Thereafter, as shown in FIG. 15, the first filling material 60A (resin material) is loaded at a position corresponding to the first movable block 51A of the preliminary bonded body 21.

상술한 제1, 제2 충전 재료(60A, 60B)는, 모두 열경화성 수지를 주성분으로 하는 시트 형상의 재료이며, 예를 들어 스폰지 형상의 흡인 패드로 빨아들여 핸들링함으로써, 임의의 위치에 투입할 수 있다. 또한, 제1, 제2 충전 재료(60A, 60B)는, 분말 형상, 분말 형상 재료를 예비 가열에 의해 반경화시킨 재료, 또는 겔 형상(슬러리 형상)으로 할 수도 있고, 분말 형상이나 겔 형상인 경우에는, 노즐로부터 토출함으로써 임의의 위치에 투입할 수 있다. 또한, 제1, 제2 충전 재료(60A, 60B)는, 가스 확산층(6A, 6B)의 외주를 둘러싸는 고리 형상으로 형성되지만, 복수로 분할되어 설치되어도 좋다.The above-mentioned first and second filling materials 60A and 60B are all sheet-like materials mainly composed of a thermosetting resin, and can be introduced at arbitrary positions by sucking and handling, for example, with a sponge-like suction pad. have. In addition, the 1st, 2nd filling material 60A, 60B can also be made into the powder shape, the material which semi-hardened powder shape material by the preheating, or a gel shape (slurry shape), and is powder shape or gel shape In this case, it can be put in an arbitrary position by discharging from a nozzle. In addition, although the 1st, 2nd filling material 60A, 60B is formed in the annular shape surrounding the outer periphery of the gas diffusion layers 6A, 6B, you may divide and install in multiple numbers.

다음에, 도16에 도시하는 바와 같이, 제1 성형형(52A)과 제2 성형형(52B)을 압박 수단에 의해 근접시켜 형 체결하는 동시에, 제2 가동 블럭(51B)의 블럭 냉각부(55)의 작동을 정지시키고, 제2 가열부(54)인 고주파 히터 유닛을 작동시켜 급속 가열한다. 이때, 예비 접합체(21)의 전해질막(2)이, 제1 파지부(31A)와 제2 파지부(31B) 사이에 끼워져 파지되고, 제2 파지부(31B)의 돌기부(32)는, 제1 파지부(31A)의 끼워 맞춤부(33)에 끼워 맞추어져 있다. 또한, 제1 가동 블럭(51A) 및 제2 가동 블럭(51B)은, 대향면 내측부(41A, 41B)가 제1, 제2 가스 확산층(6A, 6B)을 압박하면서 접촉한다.Next, as shown in FIG. 16, the first shaping die 52A and the second shaping die 52B are brought into close proximity by the pressing means, and the block cooling section (of the second movable block 51B) The operation of 55 is stopped, and the high frequency heater unit, which is the second heating unit 54, is operated to rapidly heat up. At this time, the electrolyte membrane 2 of the preliminary bonded body 21 is sandwiched and gripped between the first gripping portion 31A and the second gripping portion 31B, and the protrusion 32 of the second gripping portion 31B is held. It is fitted to the fitting part 33 of the 1st holding part 31A. The first movable block 51A and the second movable block 51B are in contact with each other while the opposing surface inner portions 41A and 41B press the first and second gas diffusion layers 6A and 6B.

제1, 제2 충전 재료(60A, 60B)는, 제1 가열부(53) 및 제2 가열부(54)에 의해 가열된 제1 가동 블럭(51A) 및 제2 가동 블럭(51B)에 의해 용융된다. 제1, 제2 충전 재료(60A, 60B)가 용융 상태에 있는 동안에, 복수의 제1 계측부(29A)에 의해 제1 촉매층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)의 두께의 평균치를 산출한다. 이 산출한 제1 촉매층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)의 두께의 평균치에 따른 소정량만큼, 제1 구동부(26A)를 제어하여 제1 가동 블럭(51A)을 진퇴 이동시킨다.The first and second filling materials 60A and 60B are formed by the first movable block 51A and the second movable block 51B heated by the first heating unit 53 and the second heating unit 54. Melts. While the 1st, 2nd filling material 60A, 60B is in a molten state, the average value of the thickness of the 1st catalyst layer 5A and the 1st gas diffusion layer 6A is computed by the some 1st measuring part 29A. . The first drive unit 26A is controlled to move forward and backward by the predetermined amount corresponding to the average value of the calculated thicknesses of the first catalyst layer 5A and the first gas diffusion layer 6A.

또한 마찬가지로, 제1, 제2 충전 재료(60A, 60B)가 용융 상태에 있는 동안에, 복수의 제2 계측부(29B)에 의해 제2 촉매층(5B) 및 제2 가스 확산층(6B)의 두께의 평균치를 산출하고, 이 결과에 따른 소정량만큼, 제2 구동부(26B)를 제어하여 제2 가동 블럭(51B)을 진퇴 이동시킨다.Similarly, while the first and second filling materials 60A and 60B are in a molten state, the average values of the thicknesses of the second catalyst layer 5B and the second gas diffusion layer 6B are provided by the plurality of second measuring units 29B. The second drive unit 26B is controlled to advance and move the second movable block 51B by a predetermined amount according to the result.

이 후, 제1, 제2 충전 재료(60A, 60B)가 경화될 때까지 제1, 제2 가동 블럭(51A, 51B)의 위치 및 가열 온도를 유지하고, 이형해도 제1, 제2 충전 재료(60A, 60B)의 형상을 유지할 수 있는 정도까지 경화 반응이 종료된 시점에서, 제1 성형형(52A)과 제2 성형형(52B)을 이형시킨다. 이에 의해, 제1 가스켓부(8A) 및 제2 가스켓부(8B)가 성형된 막 전극 접합체(1)가 취출된다. 다음에, 제2 가열부(54)의 작동을 정지시켜, 가열이 종료된다.Thereafter, the positions and heating temperatures of the first and second movable blocks 51A and 51B are maintained until the first and second filling materials 60A and 60B are cured, and the first and second filling materials are released even if they are released. The 1st shaping | molding die 52A and the 2nd shaping | molding die 52B are mold-released when the hardening reaction is complete | finished to the extent that the shape of 60A, 60B can be maintained. Thereby, the membrane electrode assembly 1 in which the first gasket portion 8A and the second gasket portion 8B are formed is taken out. Next, the operation of the second heating unit 54 is stopped to complete the heating.

이 후, 블럭 냉각부(55)를 작동시켜, 제2 가동 블럭(51B)을 냉각한다. 제2 가동 블럭(51B)이 소정의 온도까지 저하된 후, 다음의 막 전극 접합체(1)의 제조를 개시한다.Thereafter, the block cooling unit 55 is operated to cool the second movable block 51B. After the 2nd movable block 51B falls to predetermined | prescribed temperature, manufacture of the next membrane electrode assembly 1 is started.

상술한 제2 실시 형태에 관한 제조 장치(60) 및 제조 방법과 같이, 사출 성형 또는 사출 열압축 성형이 아닌 압축 성형을 이용해도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 가스켓부(8A, 8B)를 촉매층(5A) 및 가스 확산층(6A), 촉매층(5B) 및 가스 확산층(6B)의 두께에 대응하는 최적의 두께로 성형할 수 있다.Like the manufacturing apparatus 60 and the manufacturing method which concern on 2nd Embodiment mentioned above, even if it uses compression molding instead of injection molding or injection thermocompression molding, similarly to 1st Embodiment, the gasket part 8A, 8B is a catalyst layer. 5A and the gas diffusion layer 6A, the catalyst layer 5B and the gas diffusion layer 6B can be molded to an optimal thickness.

또한, 제1 실시 형태와 다른 효과로서, 예비 접합체(21)의 가스 확산층(6A, 6B)과 근접 또는 접하는 제1, 제2 중앙부(56A, 56B)에는, 제1, 제2 성형형 냉각부(57A, 57B)가 설치되기 때문에, 예비 접합체(21)의 가열이 불필요한 부위를, 과도한 온도 상승으로부터 보호할 수 있다.Moreover, as an effect different from 1st Embodiment, the 1st, 2nd shaping | molding cooling part is provided in the 1st, 2nd center part 56A, 56B which adjoins or contacts the gas diffusion layers 6A, 6B of the preliminary bonding body 21. Moreover, as shown in FIG. Since 57A and 57B are provided, the site | part which does not need heating of the preliminary joined body 21 can be protected from excessive temperature rise.

또한, 제1 성형형(52A)과 제2 성형형(52B)을 형 체결하기 전에, 예비 접합체(21) 아래에 제2 충전 재료(60B)가 배치되기 때문에, 예비 접합체(21)의 처짐이 제2 충전 재료(60B)에 의해 방지되어, 예비 접합체(21)를 더욱 적정한 위치에 보유 지지할 수 있다.In addition, since the 2nd filling material 60B is arrange | positioned under the preliminary joined body 21 before the mold clamping of the 1st shaping | molding die 52A and the 2nd shaping | molding die 52B, the deflection of the preliminary joined body 21 is prevented. It is prevented by the 2nd filling material 60B, and can hold | maintain the preliminary joined body 21 in a more suitable position.

또한, 제1, 제2 가동 블럭(51A, 51B)에, 제1, 제2 가열부(53, 54)가 설치되기 때문에, 가열이 필요한 부위를 집중적으로 가열할 수 있다.Moreover, since the 1st, 2nd heating parts 53 and 54 are provided in the 1st, 2nd movable block 51A, 51B, the site | part which needs heating can be heated intensively.

또한, 제2 가동 블럭(51B)에 블럭 냉각부(55)가 설치되기 때문에, 제2 충전 재료(60B)가 배치되는 제2 가동 블럭(51B)을 집중적으로 냉각할 수 있다. 따라서, 막 전극 접합체(1)를 순차 제조할 때에, 제2 가동 블럭(51B)을 단시간에 냉각할 수 있어, 작업 시간을 단축할 수 있다.Moreover, since the block cooling part 55 is provided in the 2nd movable block 51B, the 2nd movable block 51B in which the 2nd filling material 60B is arrange | positioned can be concentrated-cooled. Therefore, when manufacturing the membrane electrode assembly 1 sequentially, the 2nd movable block 51B can be cooled in a short time, and working time can be shortened.

또한, 제2 실시 형태에 관한 제조 장치(60)의 제1, 제2 성형형 냉각부(57A, 57B), 제1, 제2 가열부(53, 54) 및 블럭 냉각부(55)는, 제1 실시 형태에도 적용 가능하다.In addition, the 1st, 2nd shaping | molding cooling part 57A, 57B, the 1st, 2nd heating part 53, 54 and the block cooling part 55 of the manufacturing apparatus 60 which concerns on 2nd Embodiment are It is also applicable to the first embodiment.

<제3 실시 형태>Third Embodiment

제3 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치(70) 및 제조 방법은, 한쪽의 가스켓부(8A)를 사출 성형 또는 사출 열압축 성형하고, 다른 쪽의 가스켓부(8B)를 압축 성형하는 점에서, 제1, 제2 실시 형태에 관한 제조 장치(20, 60) 및 제조 방법과 다르다. 또한, 제3 실시 형태에 있어서 제조되는 막 전극 접합체(1)에 관해서는, 제1, 제2 실시 형태에 관한 막 전극 접합체(1)와 동일한 구조를 갖고 있다.The manufacturing apparatus 70 and the manufacturing method of the membrane electrode assembly which concern on 3rd Embodiment are the point which injection-molding or injection thermocompression molding one gasket part 8A, and compression-molding the other gasket part 8B. Is different from the manufacturing apparatuses 20 and 60 and the manufacturing method according to the first and second embodiments. Moreover, about the membrane electrode assembly 1 manufactured in 3rd Embodiment, it has the same structure as the membrane electrode assembly 1 which concerns on 1st, 2nd Embodiment.

도17은 제3 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치를 도시하는 부분 단면도이다. 또한, 제1, 제2 실시 형태와 같은 기능을 갖는 부위에는 동일한 부호를 부여하고, 중복을 피하기 위해, 그 설명을 생략한다.17 is a partial cross-sectional view showing an apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly according to a third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which has a function similar to 1st, 2nd embodiment, and the description is abbreviate | omitted in order to avoid duplication.

제3 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치(70)는, 전해질막(2)의 양면에 촉매층(5A, 5B) 및 가스 확산층(6A, 6B)을 형성한 예비 접합체(21)(도4, 도5 참조)를 설치하고, 전해질막(2)에 대해 한쪽의 가스켓부(8A)를 사출 성형 또는 사출 열압축 성형하고, 다른 쪽의 가스켓부(8B)를 압축 성형하는 장치를 포함하고 있다.In the apparatus 70 for manufacturing a membrane electrode assembly according to the third embodiment, the preliminary assembly 21 in which the catalyst layers 5A and 5B and the gas diffusion layers 6A and 6B are formed on both surfaces of the electrolyte membrane 2 (Fig. 4). 5), an apparatus for injection molding or injection thermocompression molding one gasket portion 8A with respect to the electrolyte membrane 2, and compression molding the other gasket portion 8B. .

이 막 전극 접합체의 제조 장치(70)는, 제2 실시 형태에 관한 제조 장치(60)와 일부를 제외하고 동일하고, 즉, 제1 성형형(71A)에 게이트(72)가 형성되고, 게이트(72)에 수지재를 공급하는 공급관(73)이 연결되어 있는 점에서만 다르다. 게이트(72)는, 제1 실시 형태에 있어서의 게이트(36A)와 마찬가지로, 핀 게이트나, 필름 형상의 폭을 갖는 필름 게이트로 형성된다.This film electrode assembly manufacturing apparatus 70 is the same as the manufacturing apparatus 60 which concerns on 2nd Embodiment except a part, namely, the gate 72 is formed in 71 A of 1st shaping | molding dies, and the gate It differs only in that the supply pipe 73 which supplies resin material to 72 is connected. The gate 72 is formed of a pin gate or a film gate having a film-like width, similar to the gate 36A in the first embodiment.

다음에, 제3 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 방법에 대해 설명한다.Next, the manufacturing method of the membrane electrode assembly which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated.

도18은 제3 실시 형태에 관한 제조 장치에, 충전 재료의 일부와 예비 접합체를 적재했을 때를 도시하는 부분 단면도, 도19는 상기 제조 장치의 성형형을 형 체결했을 때를 도시하는 부분 단면도, 도20은 상기 제조 장치의 성형형을 형 체결한 후, 압축 성형 및 사출 성형이 종료되었을 때를 도시하는 부분 단면도이다.FIG. 18 is a partial sectional view showing when a part of the filling material and a preliminary bonded body are loaded into the manufacturing apparatus according to the third embodiment, FIG. 19 is a partial sectional view showing when the molding die of the manufacturing apparatus is fastened; Fig. 20 is a partial sectional view showing when compression molding and injection molding are finished after the mold is fastened in the manufacturing apparatus.

우선, 제1, 제2 냉각 유로(58A, 58B)에 냉각 유체 공급원으로부터 냉각 매체를 공급하여, 제1 성형형(71A) 및 제2 성형형(71B)의 제1 중앙부(56A) 및 제2 중앙부(56B)를 냉각하는 동시에, 제1 가열부(53)를 작동시켜, 제1 가동 블럭(51A)을 가열한다. 또한, 이 제1 중앙부(56A) 및 제2 중앙부(56B)를 냉각하면서, 제1 가동 블럭(51A)을 가열한 상태는, 이후의 가공 사이클 중, 항상 유지되게 된다.First, a cooling medium is supplied to the first and second cooling flow paths 58A, 58B from a cooling fluid supply source, so that the first central portion 56A and the second of the first shaping die 71A and the second shaping die 71B are provided. While cooling the central portion 56B, the first heating portion 53 is operated to heat the first movable block 51A. In addition, the state which heated the 1st movable block 51A while cooling this 1st center part 56A and the 2nd center part 56B is always maintained in a subsequent process cycle.

다음에, 블럭 냉각부(55)를 작동시켜, 제2 가동 블럭(51B)을 냉각한다.Next, the block cooling unit 55 is operated to cool the second movable block 51B.

다음에, 도18에 도시하는 바와 같이, 제2 성형형(71B)의 제2 가동 블럭(51B) 위에 제2 충전 재료(74)(수지재)를 적재한 후, 제2 성형형(71B)에 예비 접합체(21)를 설치한다. 이때에, 제2 성형형(71B)의 돌기부(32)를 예비 접합체(21)의 관통 구멍(22)에 삽입 관통함으로써, 후술하는 압축 성형시에 예비 접합체(21)를 확실하게 보유 지지할 수 있다.Next, as shown in FIG. 18, after loading the 2nd filling material 74 (resin material) on the 2nd movable block 51B of the 2nd shaping | molding die 71B, the 2nd shaping | molding die 71B is carried out. The preliminary joined body 21 is installed in the installation. At this time, the protrusion part 32 of the 2nd shaping | molding die 71B is inserted through the through-hole 22 of the preliminary joined body 21, and can hold | maintain the preliminary joined body 21 at the time of compression molding mentioned later. have.

상술한 제2 충전 재료(74)는, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 열경화성 수지를 주성분으로 하는 시트 형상의 재료이며, 예를 들어 스폰지 형상의 흡인 패드로 빨아들여 핸들링함으로써, 임의의 위치에 투입할 수 있다. 또한, 제2 충전 재료(74)는, 분말 형상, 분말 형상 재료를 예비 가열에 의해 반경화시킨 재료, 또는 겔 형상(슬러리 형상)으로 할 수도 있고, 분말 형상이나 겔 형상인 경우에는, 노즐로부터 토출함으로써 임의의 위치에 투입할 수 있다. 또한, 제2 충전 재료(74)는, 가스 확산층(6B)의 외주를 둘러싸는 고리 형상으로 형성되지만, 복수로 분할되어 설치되어도 좋다.The second filling material 74 described above is a sheet-like material containing thermosetting resin as a main component, similarly to the second embodiment, and is introduced into an arbitrary position by, for example, sucking and handling with a sponge-like suction pad. Can be. In addition, the 2nd filling material 74 can also be made into the powder form, the material which semi-hardened the powder form by preheating, or a gel form (slurry form), and when it is powder form or gel form, By discharging, it can put in arbitrary positions. In addition, although the 2nd filling material 74 is formed in the annular shape surrounding the outer periphery of the gas diffusion layer 6B, it may be divided and provided in multiple numbers.

다음에, 도19에 도시하는 바와 같이, 제1 성형형(71A)과 제2 성형형(71B)을 압박 수단에 의해 근접시켜 형 체결하는 동시에, 제2 가동 블럭(51B)의 블럭 냉각부(55)의 작동을 정지시키고, 제2 가열부(54)인 고주파 히터 유닛을 작동시켜 급속 가열한다. 이때, 예비 접합체(21)의 전해질막(2)이, 제1 파지부(31A)와 제2 파지부(31B) 사이에 끼워져 파지되고, 제2 파지부(31B)의 돌기부(32)는, 제1 파지부(31A)의 끼워 맞춤부(33)에 끼워 맞추어져 있다. 또한, 제1 가동 블럭(51A) 및 제2 가동 블럭(51B)은, 대향면 내측부(41A, 41B)가 제1, 제2 가스 확산층(6A, 6B)을 압박하면서 접촉한다. 이에 의해, 전해질막(2)의 가스 확산층(6A) 및 촉매층(5A)의 외측에, 제1 사출 공간(75)이 형성된다.Next, as shown in FIG. 19, the first shaping die 71A and the second shaping die 71B are brought into close proximity by the pressing means, and the block cooling section (of the second movable block 51B) The operation of 55 is stopped, and the high frequency heater unit, which is the second heating unit 54, is operated to rapidly heat up. At this time, the electrolyte membrane 2 of the preliminary bonded body 21 is sandwiched and gripped between the first gripping portion 31A and the second gripping portion 31B, and the protrusion 32 of the second gripping portion 31B is held. It is fitted to the fitting part 33 of the 1st holding part 31A. The first movable block 51A and the second movable block 51B are in contact with each other while the opposing surface inner portions 41A and 41B press the first and second gas diffusion layers 6A and 6B. As a result, the first injection space 75 is formed outside the gas diffusion layer 6A and the catalyst layer 5A of the electrolyte membrane 2.

제2 충전 재료(74)는, 제2 가열부(54)에 의해 가열된 제2 가동 블럭(51B)에 의해 용융된다. 제2 충전 재료(74)가 용융 상태인 동안에, 복수의 제1 계측부(29A)에 의해 제1 촉매층(5A) 및 제1 가스 확산층(6A)의 두께의 평균치를 산출하고, 이 결과에 따른 소정량만큼, 제1 구동부(26A)를 제어하여 제1 가동 블럭(51A)을 진퇴 이동시킨다.The second filling material 74 is melted by the second movable block 51B heated by the second heating unit 54. While the second filling material 74 is in the molten state, an average value of the thicknesses of the first catalyst layer 5A and the first gas diffusion layer 6A is calculated by the plurality of first measuring units 29A, and the small value according to the result is obtained. By the fixed amount, the first drive unit 26A is controlled to move the first movable block 51A forward and backward.

또한 마찬가지로, 복수의 제2 계측부(29B)에 의해 제2 촉매층(5B) 및 제2 가스 확산층(6B)의 두께의 평균치를 산출하고, 이 결과에 따른 소정량만큼, 제2 구동부(26B)를 제어하여 제2 가동 블럭(51B)을 진퇴 이동시킨다.Similarly, the average value of the thicknesses of the second catalyst layer 5B and the second gas diffusion layer 6B is calculated by the plurality of second measuring units 29B, and the second driving unit 26B is moved by a predetermined amount according to the result. By controlling, the second movable block 51B is moved forward and backward.

다음에, 도20에 도시하는 바와 같이, 공급관(73)으로부터 게이트(72)를 통해 제1 사출 공간(75)에 수지재를 사출한다. 또한, 수지재에는, 제2 충전 재료(74)와 같은 재료가 이용되는 것이 바람직하지만, 반드시 한정되지 않는다.Next, as shown in FIG. 20, a resin material is injected from the supply pipe 73 into the first injection space 75 through the gate 72. Next, as shown in FIG. In addition, although the same material as the 2nd filling material 74 is used for a resin material, it is not necessarily limited.

다음에, 제2 충전 재료(74) 및 사출된 수지재가 경화될 때까지 제1, 제2 가동 블럭(51A, 51B)의 위치 및 가열 온도를 유지하고, 이형해도 제2 충전 재료(74) 및 수지재의 형상을 유지할 수 있을 정도까지 경화 반응이 종료된 시점에서, 제1 성형형(71A)과 제2 성형형(71B)을 이형시킨다. 이에 의해, 제1 가스켓부(8A) 및 제2 가스켓부(8B)가 성형된 막 전극 접합체(1)가 취출된다. 다음에, 제2 가열부(54)의 작동을 정지시켜, 가열이 종료된다.Next, the positions and heating temperatures of the first and second movable blocks 51A and 51B are maintained until the second filling material 74 and the injected resin material are cured, and the second filling material 74 and The 1st shaping | molding die 71A and the 2nd shaping | molding die 71B are mold-released when the hardening reaction is complete | finished so that the shape of a resin material can be maintained. Thereby, the membrane electrode assembly 1 in which the first gasket portion 8A and the second gasket portion 8B are formed is taken out. Next, the operation of the second heating unit 54 is stopped to complete the heating.

이 후, 블럭 냉각부(55)를 작동시켜, 제2 가동 블럭(51B)을 냉각한다. 제2 가동 블럭(51B)이 소정의 온도까지 저하된 후, 다음의 막 전극 접합체(1)의 제조를 개시한다.Thereafter, the block cooling unit 55 is operated to cool the second movable block 51B. After the 2nd movable block 51B falls to predetermined | prescribed temperature, manufacture of the next membrane electrode assembly 1 is started.

상술한 제3 실시 형태에 관한 제조 장치(70) 및 제조 방법과 같이, 사출 성 형 또는 사출 열압축 성형과, 압축 성형을 혼합하여 이용해도, 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 가스켓부(8A, 8B)를 촉매층(5A) 및 가스 확산층(6A), 촉매층(5B) 및 가스 확산층(6B)의 두께에 대응하는 최적의 두께로 성형할 수 있다.Like the manufacturing apparatus 70 and the manufacturing method which concern on 3rd Embodiment mentioned above, even if it uses injection molding or injection thermocompression molding, and compression molding, the gasket part ( 8A and 8B can be molded to an optimum thickness corresponding to the thicknesses of the catalyst layer 5A and the gas diffusion layer 6A, the catalyst layer 5B and the gas diffusion layer 6B.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위의 범위 내에서 다양하게 개변할 수 있다. 예를 들어, 돌기부(32)가 제1 성형형(25A)에 형성되어도 좋고, 사출 성형시에 예비 접합체(21)를 보유할 수 있는 것이면, 돌기부는 반드시 형성되지 않아도 좋다.In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can variously change within the scope of a claim. For example, as long as the protrusion part 32 may be formed in 25 A of 1st shaping | molding dies, and can hold | maintain the preliminary joined body 21 at the time of injection molding, a protrusion may not necessarily be formed.

도1은 본 발명에 관한 막 전극 접합체의 평면도.1 is a plan view of a membrane electrode assembly according to the present invention.

도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따르는 부분 단면도.FIG. 2 is a partial sectional view taken along the line II-II of FIG. 1; FIG.

도3은 연료 전지의 부분 단면도.3 is a partial cross-sectional view of a fuel cell.

도4는 가스켓부가 성형되기 전의 예비 접합체를 도시하는 평면도.4 is a plan view showing a preliminary bonded body before the gasket portion is molded;

도5는 도4의 V-V선을 따르는 부분 단면도.FIG. 5 is a partial sectional view along the line V-V in FIG. 4; FIG.

도6은 본 발명에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치를 도시하는 측면도.6 is a side view showing an apparatus for producing a membrane electrode assembly according to the present invention.

도7은 도6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따르는 제1 성형형의 평면도.FIG. 7 is a plan view of the first shaping die taken along the line VII-VII of FIG. 6; FIG.

도8은 도6의 Ⅷ-Ⅷ선을 따르는 제2 성형형의 평면도.8 is a plan view of a second shaping die taken along the line VII-VII of FIG. 6;

도9는 도6의 Ⅳ-Ⅳ선을 따르는 부분 단면도.FIG. 9 is a partial cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 6;

도10은 본 실시 형태에 관한 제조 장치에 예비 접합체를 적재했을 때를 도시하는 부분 단면도.Fig. 10 is a partial sectional view showing the case where the preliminary bonded body is loaded into the manufacturing apparatus according to the present embodiment.

도11은 상기 제조 장치의 성형형을 형 체결했을 때를 도시하는 부분 단면도.Fig. 11 is a partial cross sectional view showing a case where the molding die of the manufacturing apparatus is fastened.

도12는 상기 제조 장치의 성형형에 수지재를 사출했을 때를 도시하는 부분 단면도.Fig. 12 is a partial sectional view showing when a resin material is injected into a molding die of the manufacturing apparatus.

도13은 제2 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치를 도시하는 부분 단면도.FIG. 13 is a partial cross-sectional view showing an apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly according to a second embodiment. FIG.

도14는 제2 실시 형태에 관한 제조 장치에, 충전 재료의 일부와 예비 접합체를 적재했을 때를 도시하는 부분 단면도.FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing when a part of the filling material and a preliminary bonded body are stacked in the manufacturing apparatus according to the second embodiment. FIG.

도15는 제2 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치의 성형형을 형 체 결하기 직전을 도시하는 부분 단면도.Fig. 15 is a partial sectional view showing immediately before forming a molding die of the apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly according to the second embodiment.

도16은 제2 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치의 성형형을 형 체결하여, 압축 성형했을 때를 도시하는 부분 단면도.FIG. 16 is a partial cross-sectional view showing a case in which the molding die of the apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly according to the second embodiment is subjected to die-fastening and compression molding. FIG.

도17은 제3 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치를 도시하는 부분 단면도.17 is a partial cross-sectional view showing an apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly according to a third embodiment.

도18은 제3 실시 형태에 관한 제조 장치에, 충전 재료의 일부와 예비 접합체를 적재했을 때를 도시하는 부분 단면도.FIG. 18 is a partial sectional view showing a part of the filling material and a preliminary bonded body in the manufacturing apparatus according to the third embodiment; FIG.

도19는 제3 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치의 성형형을 형 체결했을 때를 도시하는 부분 단면도.Fig. 19 is a partial cross sectional view showing a case in which the molding die of the apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly according to the third embodiment is clamped.

도20은 제3 실시 형태에 관한 막 전극 접합체의 제조 장치의 성형형을 형 체결한 후, 압축 성형 및 사출 성형을 종료했을 때를 도시하는 부분 단면도.Fig. 20 is a partial sectional view showing a time when compression molding and injection molding are ended after the mold is fastened in the apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly according to the third embodiment.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 막 전극 접합체1: membrane electrode assembly

2 : 전해질막2: electrolyte membrane

3 : 연료극3: fuel electrode

4 : 공기극4 air cathode

5A, 5B : 제1 촉매층, 제2 촉매층5A, 5B: first catalyst layer and second catalyst layer

6A, 6B : 제1 가스 확산층, 제2 가스 확산층6A, 6B: 1st gas diffusion layer, 2nd gas diffusion layer

8A, 8B : 제1 가스켓부, 제2 가스켓부8A, 8B: first gasket portion, second gasket portion

10A, 10B : 경사면10A, 10B: slope

20 : 막 전극 접합체의 제조 장치20: manufacturing apparatus of membrane electrode assembly

21 : 예비 접합체21: preliminary conjugate

24A, 24B : 제1 가동 블럭, 제2 가동 블럭24A, 24B: first movable block, second movable block

25A, 25B : 제1 성형형, 제2 성형형25A, 25B: first molding type, second molding type

28A, 28B : 제1 제어부, 제2 제어부28A, 28B: first control unit, second control unit

29A, 29B : 제1 계측부, 제2 계측부29A, 29B: first measuring unit, second measuring unit

31A, 31B : 제1 파지부, 제2 파지부31A, 31B: 1st holding part, 2nd holding part

35A, 35B : 파지부 경사면35A, 35B: Holding part slope

36A, 36B : 게이트36A, 36B: Gate

37A, 37B : 공급관37A, 37B: Supply pipe

39A, 39B : 제1 블럭 수용부, 제2 블럭 수용부39A, 39B: first block accommodating part, second block accommodating part

40A, 40B : 제1 대향면, 제2 대향면40A, 40B: 1st opposing surface, 2nd opposing surface

41A, 41B : 대향면 내측부41A, 41B: Inner side of opposite surface

42A, 42B : 제1 사출 공간, 제2 사출 공간42A, 42B: first injection space, second injection space

53 : 제1 가열부53: first heating part

54 : 제2 가열부54 second heating part

55 : 블럭 냉각부55 block cooling unit

56A : 제1 중앙부56A: first center portion

56B : 제2 중앙부56B: second center portion

57A : 제1 성형형 냉각부57A: first molded cooling part

57B : 제2 성형형 냉각부57B: second molded cooling part

60A, 60B, 74 : 충전 재료(수지재)60A, 60B, 74: Filling material (resin material)

Claims (18)

전해질막의 양면의 각각에 촉매층 및 가스 확산층을 형성한 막 전극 접합체의 제조 방법이며,It is a manufacturing method of the membrane electrode assembly in which the catalyst layer and the gas diffusion layer were formed in each of both surfaces of the electrolyte membrane, 상기 전해질막의 적어도 한쪽면이며, 또한 상기 촉매층 및 가스 확산층의 주위의 모서리부에 대해, 상기 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 성형 두께를 제어하여, 수지제 가스켓부를 일체적으로 성형하고, At least one side of the electrolyte membrane, and the molding thickness is controlled in accordance with the thicknesses of the catalyst layer and the gas diffusion layer with respect to the edge portions around the catalyst layer and the gas diffusion layer, thereby integrally molding the resin gasket portion, 상기 가스켓부의 두께는 촉매층 및 가스 확산층의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 방법.The thickness of the gasket portion is smaller than the thickness of the catalyst layer and the gas diffusion layer manufacturing method of the membrane electrode assembly. 제1항에 있어서, 상기 전해질막의 양면에, 각각의 면에 가스켓부를 일체적으로 성형하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 방법.The method of manufacturing a membrane electrode assembly according to claim 1, wherein a gasket portion is integrally formed on each surface of both surfaces of the electrolyte membrane. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매층 및 가스 확산층의 두께를 계측하고, 상기 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 성형 두께를 제어하여 가스켓부를 성형하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 방법.The method for producing a membrane electrode assembly according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the catalyst layer and the gas diffusion layer is measured, and the gasket portion is molded by controlling the molding thickness according to the thickness of the catalyst layer and the gas diffusion layer. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스켓부를, 사출 성형 또는 사출 압축 성형에 의해 성형하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 방법.The method for producing a membrane electrode assembly according to claim 1 or 2, wherein the gasket portion is molded by injection molding or injection compression molding. 제4항에 있어서, 상기 가스켓부의 외주의 코너부가 경사면으로 되도록 성형 형에 의해 성형 공간을 형성하고, 이 경사면에 대응하는 부위에 설치한 성형형의 게이트로부터, 상기 성형 공간에 수지재를 사출하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 방법.The molding space is formed by forming a mold so that the corner portion of the outer circumference of the gasket portion becomes an inclined surface, and a resin material is injected into the molding space from a gate of the molding die provided in a portion corresponding to the inclined surface. The manufacturing method of the membrane electrode assembly characterized by the above-mentioned. 제5항에 있어서, 상기 게이트는, 핀 게이트 또는 필름 게이트인 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 방법.The method of manufacturing a membrane electrode assembly according to claim 5, wherein the gate is a pin gate or a film gate. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스켓부를, 압축 성형에 의해 성형하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 방법.The method for producing a membrane electrode assembly according to claim 1 or 2, wherein the gasket portion is molded by compression molding. 전해질막의 양면의 각각에 촉매층 및 가스 확산층을 형성한 막 전극 접합체이며,A membrane electrode assembly in which a catalyst layer and a gas diffusion layer are formed on each of both surfaces of an electrolyte membrane, 상기 전해질막의 적어도 한쪽면이며, 또한 상기 촉매층 및 가스 확산층의 주위의 모서리부에 대해, 상기 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 성형 두께가 다른 수지제 가스켓부가 일체적으로 성형되고, A resin gasket portion formed integrally with at least one side of the electrolyte membrane and having different molding thicknesses according to the thicknesses of the catalyst layer and the gas diffusion layer with respect to edge portions around the catalyst layer and the gas diffusion layer, 상기 가스켓부의 두께는 촉매층 및 가스 확산층의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체.The thickness of the gasket portion is smaller than the thickness of the catalyst layer and the gas diffusion layer membrane electrode assembly. 제8항에 있어서, 상기 전해질막의 양면에, 각각의 면에 가스켓부가 일체적으로 성형된 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체.The membrane electrode assembly according to claim 8, wherein a gasket portion is integrally formed on each surface of both surfaces of the electrolyte membrane. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 가스켓부는, 사출 성형 또는 사출 압축 성 형에 의해 성형된 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체.The membrane electrode assembly according to claim 8 or 9, wherein the gasket portion is molded by injection molding or injection compression molding. 제10항에 있어서, 상기 가스켓부는, 상기 가스켓부의 외주의 코너부에 있어서 형성되는 경사면으로부터, 수지재가 사출되어 성형된 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체.The membrane electrode assembly according to claim 10, wherein the gasket portion is molded by injecting a resin material from an inclined surface formed at a corner portion of the outer circumference of the gasket portion. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 가스켓부는, 압축 성형에 의해 성형된 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체.The membrane electrode assembly according to claim 8 or 9, wherein the gasket portion is molded by compression molding. 전해질막의 양면의 각각에 촉매층 및 가스 확산층을 형성한 막 전극 접합체의 제조 장치이며,It is a manufacturing apparatus of the membrane electrode assembly in which the catalyst layer and the gas diffusion layer were formed in each of both surfaces of the electrolyte membrane, 상기 전해질막의 상기 촉매층 및 가스 확산층의 주위의 모서리부를 양면으로부터 파지하는 파지부가 형성되고, 수지재를 성형하기 위한 성형형과,A gripping portion for gripping the edge portions around the catalyst layer and the gas diffusion layer of the electrolyte membrane from both sides, and a molding die for molding the resin material; 상기 가스 확산층의 두께를 계측하는 계측부와,A measurement unit for measuring the thickness of the gas diffusion layer, 상기 파지부의 내측면을 따라 전해질막에 대해 진퇴 이동 가능하며, 상기 전해질막에 대향하는 대향면이 형성되고, 상기 대향면의 파지부와 반대측이 가스 확산층의 외주 단부와 대향하는 가동 블럭과,A movable block capable of moving forward and backward with respect to the electrolyte membrane along the inner side of the gripping portion, the opposing surface facing the electrolyte membrane being formed, and the side opposite to the gripping portion of the opposing surface facing the outer peripheral end of the gas diffusion layer; 상기 계측부에 의해 계측된 상기 촉매층 및 가스 확산층의 두께에 따라서 상기 가동 블럭의 진퇴 이동을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 장치.And a control unit for controlling the movement of the movable block in accordance with the thicknesses of the catalyst layer and the gas diffusion layer measured by the measuring unit. 제13항에 있어서, 상기 파지부는, 상기 파지부의 내측 코너부에 전해질막의 면에 대해 경사져 형성되는 파지부 경사면을 갖고, 상기 파지부 경사면에, 수지재를 사출하는 게이트가 설치되는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 장치.The gripping portion has a gripping portion inclined surface formed to be inclined with respect to the surface of the electrolyte membrane at an inner corner of the gripping portion, and a gate for injecting a resin material is provided on the gripping portion inclined surface. An apparatus for producing a membrane electrode assembly. 제14항에 있어서, 상기 게이트는, 핀 게이트 또는 필름 게이트인 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 장치.The said electrode is a fin gate or a film gate, The manufacturing apparatus of the membrane electrode assembly of Claim 14 characterized by the above-mentioned. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동 블럭은, 상기 가동 블럭을 가열하기 위한 가열부를 갖는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 장치.The said movable block has a heating part for heating the said movable block, The manufacturing apparatus of the membrane electrode assembly of any one of Claims 13-15 characterized by the above-mentioned. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동 블럭은, 상기 가동 블럭을 냉각하기 위한 블럭 냉각부를 갖는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 장치.The said movable block has a block cooling part for cooling the said movable block, The manufacturing apparatus of the membrane electrode assembly of any one of Claims 13-15 characterized by the above-mentioned. 제13항, 제14항 또는 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형형은, 상기 성형형의 상기 가스 확산층과 근접 또는 접하는 부위를 냉각하는 성형형 냉각부를 갖는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 장치.The membrane electrode assembly according to any one of claims 13, 14, and 15, wherein the shaping die has a shaping cooling unit for cooling a portion proximate or in contact with the gas diffusion layer of the shaping die. Manufacturing apparatus.
KR1020080024792A 2007-03-19 2008-03-18 A manufacturing method of membrane electrode assembly, membrane electrode assembly and manufacturing device thereof KR100989972B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007070874 2007-03-19
JPJP-P-2007-00070874 2007-03-19
JP2007304692A JP5298511B2 (en) 2007-03-19 2007-11-26 Membrane electrode assembly manufacturing method, membrane electrode assembly, and apparatus for manufacturing the same
JPJP-P-2007-00304692 2007-11-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080085730A KR20080085730A (en) 2008-09-24
KR100989972B1 true KR100989972B1 (en) 2010-10-26

Family

ID=39985190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080024792A KR100989972B1 (en) 2007-03-19 2008-03-18 A manufacturing method of membrane electrode assembly, membrane electrode assembly and manufacturing device thereof

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5298511B2 (en)
KR (1) KR100989972B1 (en)
CN (1) CN101276920B (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI127413B (en) * 2008-11-19 2018-05-31 Outotec Oyj Method and device for providing the edge of a starting sheet, for an electrode to be used in electrolytic refining or winning of metals, with a plastic strip
CN102687325B (en) * 2010-01-14 2015-03-11 本田技研工业株式会社 Fuel cell
WO2016157714A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell and method for manufacturing fuel cell
JP6250837B2 (en) * 2015-03-31 2017-12-20 本田技研工業株式会社 Fuel cell separator and method for producing the same
KR102463178B1 (en) * 2016-03-11 2022-11-03 현대자동차 주식회사 Device and metod for manufacturing membrane-electrode assembly of fuel cell

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020034670A1 (en) * 2000-07-19 2002-03-21 Toshihiko Suenaga Seal for fuel cell and forming method therefor
US20050255372A1 (en) 2002-01-22 2005-11-17 Lertola James G Unitized membrane electrode assembly and process for its preparation
EP1624515A1 (en) 2004-05-28 2006-02-08 Du Pont Canada Inc. Unitized electrochemical cell sub-assembly and the method of making the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002324556A (en) * 2001-04-26 2002-11-08 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Solid polymer fuel cell
US20050014056A1 (en) * 2003-07-14 2005-01-20 Umicore Ag & Co. Kg Membrane electrode unit for electrochemical equipment
US7771181B2 (en) * 2005-11-14 2010-08-10 3M Innovative Properties Company Gasket molding system for membrane electrode assemblies

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020034670A1 (en) * 2000-07-19 2002-03-21 Toshihiko Suenaga Seal for fuel cell and forming method therefor
US20050255372A1 (en) 2002-01-22 2005-11-17 Lertola James G Unitized membrane electrode assembly and process for its preparation
EP1624515A1 (en) 2004-05-28 2006-02-08 Du Pont Canada Inc. Unitized electrochemical cell sub-assembly and the method of making the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP5298511B2 (en) 2013-09-25
KR20080085730A (en) 2008-09-24
CN101276920A (en) 2008-10-01
JP2008262893A (en) 2008-10-30
CN101276920B (en) 2011-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100989972B1 (en) A manufacturing method of membrane electrode assembly, membrane electrode assembly and manufacturing device thereof
CA2625903C (en) Membrane electrode assembly and method of manufacturing same
KR101669154B1 (en) Seal component manufacturing method and mold
WO2001004983A1 (en) Gasket for fuel cell and method of forming it
US20030194597A1 (en) Contact plate for an electrochemical cell, process and an injection mold for producing the contact plate and contact plate assembly
KR102142323B1 (en) Cooling panel structure of battery and method for manufacturing the Cooling panel structure
US20210126267A1 (en) Method for producing a sealing element on a gas diffusion layer of an electrochemical unit and assembly of a gas diffusion layer and a sealing element
JP5275070B2 (en) Fuel cell and manufacturing method thereof
US6117395A (en) Distributor device, in particular for a chemical analysis arrangement
JP4398763B2 (en) Manufacturing method of fuel cell separator
CN101575084A (en) Method for bonding polymeric microfluidic chip in die
EP1267434A2 (en) Fuel cell and its production method
EP2686902B1 (en) Fuel cell plate bonding method and arrangement
JP4900641B2 (en) Injection molding molding method
JP6915379B2 (en) Composite material molding method and molding equipment
JP2004160772A (en) Method for molding separator for fuel cell
WO2020159703A1 (en) Thermoformed, injection molded, and/or overmolded microfluidic structures and techniques for making the same
JP2005150104A (en) Mold for fuel cell separator, manufacturing method of fuel cell separator, the fuel cell separator, manufacturing apparatus of the fuel cell separator, and fuel cell
JP2010092733A (en) Membrane-electrode assembly, and method and apparatus for manufacturing the same
US20240286331A1 (en) Molding method and die
JP2009140825A (en) Membrane electrode assembly and its manufacturing method and manufacturing device
JP5972409B2 (en) Fuel cell components and fuel cell assemblies
JP2006164888A (en) Equipment and method for manufacturing separator of fuel cell
CN117642279A (en) Forming method
CN116890451A (en) Apparatus and method for manufacturing metal-resin composite body

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130924

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140923

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150918

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160922

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180918

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190917

Year of fee payment: 10