KR101304883B1 - Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same - Google Patents

Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101304883B1
KR101304883B1 KR1020110033064A KR20110033064A KR101304883B1 KR 101304883 B1 KR101304883 B1 KR 101304883B1 KR 1020110033064 A KR1020110033064 A KR 1020110033064A KR 20110033064 A KR20110033064 A KR 20110033064A KR 101304883 B1 KR101304883 B1 KR 101304883B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode assembly
membrane electrode
press
electromagnet
gas diffusion
Prior art date
Application number
KR1020110033064A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120115637A (en
Inventor
이훈희
Original Assignee
기아자동차주식회사
현대자동차주식회사
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 기아자동차주식회사, 현대자동차주식회사 filed Critical 기아자동차주식회사
Priority to KR1020110033064A priority Critical patent/KR101304883B1/en
Publication of KR20120115637A publication Critical patent/KR20120115637A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101304883B1 publication Critical patent/KR101304883B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8896—Pressing, rolling, calendering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/18—Fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 고분자 전해질막 연료전지용 막전극접합체를 제조하기 위한 핫 프레스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 막전극접합체와 기체확산층을 핫 프레싱하여 접합함에 있어서 열로 인한 막전극접합체의 변형을 최소화할 수 있는 핫 프레스 장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 상부 프레스와 하부 프레스를 포함하여 구성되는 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치에 있어서, 상기 각 프레스에 막전극접합체와 기체확산층의 핫 프레스 접합시 접합대상물의 선택된 영역에 접촉되는 열차단부가 설치되고, 상기 열차단부에 의해 상기 접합대상물의 선택된 영역으로의 열이 차단될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치가 개시된다.The present invention relates to a hot press apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly for a polymer electrolyte membrane fuel cell, and more particularly, it is possible to minimize deformation of the membrane electrode assembly due to heat in hot pressing the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer. It is an object of the present invention to provide a hot press device. In order to achieve the above object, a hot press apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly comprising an upper press and a lower press, wherein each press contacts a selected region of the object to be bonded during hot press bonding of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer. Disclosed is a hot press device for manufacturing a membrane electrode assembly, characterized in that a heat shield is provided and heat can be blocked by the heat shield to a selected region of the bonding object.

Description

막전극접합체 제조를 위한 핫 프레스 장치 및 이를 이용한 막전극접합체 제조 방법{Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same}Hot press apparatus for manufacturing membrane electrode assembly and method for manufacturing membrane electrode assembly using same {hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same}

본 발명은 연료전지용 막전극접합체 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자 전해질막 연료전지의 막전극접합체와 기체확산층을 핫 프레싱하여 접합할 수 있는 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치와 이를 이용한 막전극 접합체 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a fuel cell membrane electrode assembly manufacturing apparatus and a manufacturing method, and more particularly, a hot press device for manufacturing a membrane electrode assembly that can be bonded by hot pressing the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer of the polymer electrolyte membrane fuel cell and the same It relates to a method for producing a membrane electrode assembly used.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치이며, 산업용 및 가정용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품 및 휴대용 전기기기, 차량 구동을 위한 전력의 공급에도 적용될 수 있다. A fuel cell is a kind of power generation device that converts chemical energy of fuel into electric energy by electrochemically reacting in a stack without converting it into heat by combustion, and supplies not only industrial and household power but also small electric / electronic products and portable devices. It can also be applied to the supply of electric power for driving electric appliances and vehicles.

현재 차량 구동을 위한 전력공급원으로는 연료전지 중 가장 높은 전력밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) 형태가 가장 많이 연구되고 있으며, 이는 낮은 작동온도로 인한 빠른 시동시간과 빠른 전력변환 반응시간을 갖는다. Currently, the most important source of power for driving a vehicle is the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), which has the highest power density among fuel cells. Fast power conversion response time.

이러한 고분자 전해질막 연료전지는 수소 이온이 이동하는 고체 고분자 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(Bipolar Plate)을 포함하여 구성된다.The polymer electrolyte membrane fuel cell evenly distributes and generates a membrane electrode assembly (MEA) and a catalyst electrode having a catalyst electrode layer having an electrochemical reaction on both sides of a solid polymer electrolyte membrane in which hydrogen ions move. Gas Diffusion Layer (GDL), which serves to transfer electrical energy, gaskets and fasteners to maintain the tightness and proper clamping pressure of the reactor bodies and cooling water, and separators to move the reactor bodies and cooling water. (Bipolar Plate) is included.

이러한 단위 셀 구성을 이용하여 연료전지 스택을 조립할 때, 가장 안쪽에 주요 구성부품인 막전극접합체 및 기체확산층의 조합이 위치하는데, 막전극접합체는 고분자 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 촉매가 도포된 촉매전극층, 즉 애노드(Anode) 및 캐소드(Cathode)를 가지며, 애노드 및 캐소드가 위치한 바깥부분에 기체확산층, 가스켓 등이 적층된다. When assembling a fuel cell stack using such a unit cell configuration, a combination of a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer, which are the main components, is located at the innermost side, and the membrane electrode assembly allows hydrogen and oxygen to react on both sides of the polymer electrolyte membrane. It has a catalyst electrode layer coated with a catalyst, that is, an anode and a cathode, and a gas diffusion layer, a gasket, and the like are stacked on an outer portion where the anode and the cathode are located.

기체확산층의 바깥쪽에는 반응기체(연료인 수소와 산화제인 산소 또는 공기)를 공급하고 냉각수가 통과하는 유로(Flow Field)가 형성된 분리판이 위치된다. At the outside of the gas diffusion layer, a separation plate is formed in which a flow field through which a reactor gas (hydrogen as fuel and oxygen or air as an oxidant) is supplied and cooling water passes is formed.

이러한 구성을 단위 셀로 하여 복수의 단위 셀을 적층한 뒤 가장 바깥쪽에 집전판(Current Collector) 및 절연판, 적층 셀들을 지지하기 위한 엔드플레이트(End Plate)를 결합하는데, 엔드플레이트 사이에 셀들을 반복 적층하여 체결함으로써 연료전지 스택을 구성하게 된다.With this configuration as a unit cell, a plurality of unit cells are stacked and the outermost current collector, an insulating plate, and an end plate for supporting the stacked cells are combined, and the cells are repeatedly stacked between the end plates. In this way, the fuel cell stack is configured.

한편, 연료전지 스택의 생산시 서브가스켓(Sub-gasket) 및 기체확산층이 접합된 7-레이어(7-Layer) 구조의 막전극접합체를 제작한 뒤 이를 자동화 공정에 투입하여 분리판, 엔드플레이트 등과 조립하는 방식을 취하면 스택을 대량 생산할 수 있게 된다.Meanwhile, in the production of fuel cell stacks, a membrane electrode assembly having a 7-layer structure in which a sub-gasket and a gas diffusion layer are bonded is manufactured, and then put into an automated process to separate a separator, an end plate, and the like. The assembly method enables mass production of stacks.

즉, 고분자 전해질막의 양면에 촉매전극층이 고정된 3-레이어(3-Layer) 구조의 막전극접합체를 제조하고, 이어 막전극접합체의 반응활성영역(Active Area)(즉 촉매전극층 영역)을 노출시키도록 반응활성영역을 제외한 나머지 전해질막 양면 부분에 서브가스켓을 접합하여 5-레이어(5-Layer) 구조로 만든다.That is, a three-layer membrane electrode assembly in which a catalyst electrode layer is fixed to both surfaces of a polymer electrolyte membrane is manufactured, and then a reactive active area (ie, a catalyst electrode layer region) of the membrane electrode assembly is exposed. The sub-gaskets are bonded to both surfaces of the electrolyte membrane except for the reactive active region to form a 5-layer structure.

상기와 같이 5-레이어 구조의 막전극접합체가 제조되고 나면, 서브가스켓의 개구부(Opening)를 통해 노출된 막전극접합체의 반응활성영역에 접촉될 수 있게 막전극접합체 양면에 기체확산층을 핫 프레싱(Hot Pressing) 공법으로 접합하여 7-레이어(7-Layer) 구조로 만든 다음, 이를 진공흡착 등을 이용하는 자동적층방식이 적용된 스택조립공정에 투입하여 스택을 조립(Stacking)하는 것이다.After the 5-layer membrane electrode assembly is manufactured as described above, the gas diffusion layer is hot pressed on both sides of the membrane electrode assembly so as to be in contact with the reactive active region of the membrane electrode assembly exposed through the opening of the sub-gasket. Hot Pressing) is bonded to a 7-layer (7-Layer) structure, and then put into a stack assembly process applied to the automatic lamination method using vacuum adsorption, such as stacking (Stacking).

도 1은 통상적인 막전극접합체의 제조방법을 나타내는 공정도로서, 이를 참조하여 좀더 상세히 설명하면, 도시된 바와 같이 5-레이어 막전극접합체(5-Layer MEA)를 제조하는 방식으로는 직접 코팅(Direct Coating) 방식과 데칼(Decal) 방식을 들 수 있다.1 is a process chart showing a conventional method for manufacturing a membrane electrode assembly, which will be described in more detail with reference to this. As illustrated, a 5-layer membrane electrode assembly (5-layer MEA) is manufactured by a direct coating method. Coating method and decal method can be mentioned.

직접 코팅 방식의 경우, 촉매 슬러리(전극 슬러리)를 제조하고, 제조된 촉매 슬러리(2a)를 전해질막(1)의 양면에 직접 코팅 후 건조하여 촉매전극층(2)을 형성한 다음, 3-레이어 막전극접합체(3)의 양면에 서브가스켓(4)을 핫 프레싱 또는 롤 라미네이팅(Roll Laminating) 공법으로 접합하여 5-레이어 막전극접합체(5)를 제조하는 것이다.In the case of the direct coating method, a catalyst slurry (electrode slurry) is prepared, the prepared catalyst slurry (2a) is directly coated on both sides of the electrolyte membrane (1) and dried to form a catalyst electrode layer (2), and then 3-layer The sub-gasket 4 is bonded to both surfaces of the membrane electrode assembly 3 by hot pressing or roll laminating to produce a 5-layer membrane electrode assembly 5.

반면, 데칼 방식의 경우, 이형 필름(9)의 표면에 촉매 슬러리(2a)를 코팅 후 건조하여 촉매전극층(2)을 형성하고, 전해질막(1)의 양면으로 각각 촉매전극층(2)이 형성된 이형 필름(9)을 적층한 다음, 핫 프레싱 공법을 이용하여 촉매전극층(2)을 전해질막(1) 양면에 전사시켜 접합하고, 이어 이형 필름(9)을 제거하여 3-레이어 막전극접합체(3)를 완성한 다음, 3-레이어 막전극접합체(3)의 양면에 서브가스켓(4)을 핫 프레싱 또는 롤 라미네이팅 공법으로 접합하여 5-레이어 막전극접합체(5)를 제조하게 된다.On the other hand, in the decal method, the catalyst slurry 2a is coated on the surface of the release film 9 and dried to form a catalyst electrode layer 2, and the catalyst electrode layers 2 are formed on both sides of the electrolyte membrane 1, respectively. After the release film 9 was laminated, the catalyst electrode layer 2 was transferred to both sides of the electrolyte membrane 1 by using a hot pressing method, and then bonded, and then the release film 9 was removed to form a three-layer membrane electrode assembly ( After completing 3), the sub-gasket 4 is bonded to both surfaces of the three-layer membrane electrode assembly 3 by hot pressing or roll laminating to prepare a five-layer membrane electrode assembly 5.

이후 상기와 같이 제조된 5-레이어 막전극접합체(5)의 양면에 기체확산층(6)을 핫 프레싱하여 접합함으로써 7-레이어 막전극접합체(7)를 완성하게 된다.Thereafter, the 7-layer membrane electrode assembly 7 is completed by hot pressing the gas diffusion layer 6 on both sides of the 5-layer membrane electrode assembly 5 manufactured as described above.

한편, 스택의 대량 생산을 위해서는 최대한 각 단계에서 자동화 공정을 적용하는 것이 필수적이며, 이에 5-레이어 막전극접합체의 양면에 기체확산층을 접합하고 스택 체결에 적합한 형태로 절단하여 7-레이어 막전극접합체를 자동으로 제작하는 장치가 제시된바 있다[공개특허 제2009-0111898호].On the other hand, in order to mass-produce a stack, it is essential to apply an automated process at each step as much as possible. Therefore, the gas diffusion layer is bonded to both sides of the 5-layer membrane electrode assembly and cut into a form suitable for fastening the stack. Apparatus for automatically producing the bar has been proposed (Patent No. 2009-0111898).

이러한 자동화 장치는 5-레이어 막전극접합체의 공급을 위한 MEA 공급부와, 기체확산층 공급을 위한 GDL 공급부와, 적층된 막전극접합체와 기체확산층을 고온 및 고압으로 압착하여 일체화하는 핫 프레스와, 5-레이어 막전극접합체와 기체확산층, 핫 프레스 접합된 7-레이어 막전극접합체를 이송하는 로봇과, 접합된 7-레이어 막전극접합체를 일정한 크기로 컷팅하는 타발 프레스를 포함한다. Such an automation apparatus includes a MEA supply unit for supplying a 5-layer membrane electrode assembly, a GDL supply unit for supplying a gas diffusion layer, a hot press for compressing and integrating the laminated membrane electrode assembly and the gas diffusion layer at high temperature and high pressure, and 5- The robot includes a layer membrane electrode assembly, a gas diffusion layer, a hot press bonded 7-layer membrane electrode assembly, and a punching press for cutting the bonded 7-layer membrane electrode assembly to a predetermined size.

이를 이용하게 되면 5-레이어 막전극접합체 및 기체확산층의 투입에서부터 핫 프레스 접합 및 타발 공정까지의 전 공정을 자동화 공정으로 진행할 수 있다.By using this, the entire process from the input of the 5-layer membrane electrode assembly and the gas diffusion layer to the hot press bonding and punching process can be performed as an automated process.

그러나, 상기와 같은 자동화 장치를 적용함에 있어서 다음과 같은 문제점이 있다.However, there are the following problems in applying the automated device as described above.

막전극접합체는 그 특성상 본질적으로 수분을 함유하면 팽창하고 수분을 잃으면 원래의 상태로 돌아오는 성질을 갖고 있다.Membrane electrode assembly has the property of inherently swelling when it contains water and returning to its original state when it loses water.

따라서, 기체확산층의 접합을 위해 막전극접합체(5-레이어)가 고온의 핫 프레스에 올려지면 핫 프레스의 열에 의해 평상시 함유되어 있던 수분이 증발하게 되어 막전극접합체가 수축된다.Therefore, when the membrane electrode assembly (5-layer) is placed on a high temperature hot press to bond the gas diffusion layer, the moisture normally contained is evaporated by the heat of the hot press and the membrane electrode assembly shrinks.

이와 같이 막전극접합체의 전체 형상이 일그러진 상태, 즉 막전극접합체의 변형이 발생한 상태로 기체확산층을 접합하기 위한 핫 프레싱 공정을 진행하게 되면, 최종 완성된 7-레이어 막전극접합체의 가장자리가 평평하지 않게 되고, 이로 인해 스택 체결시 기체의 기밀이 유지되지 않는 문제가 발생하게 된다.As such, when the hot pressing process for joining the gas diffusion layer in a state where the overall shape of the membrane electrode assembly is distorted, that is, the membrane electrode assembly is deformed, the edge of the final seven-layer membrane electrode assembly is not flat. This results in a problem that gas tightness is not maintained during stack fastening.

도 2는 종래기술에 따라 접합된 7-레이어 막전극접합체의 상태를 나타낸 것으로, 기체확산층의 핫 프레싱을 위해, 서브가스켓이 접합된 5-레이어 막전극접합체가 핫 프레스 위에 올려지면, 이때부터 서브가스켓을 포함한 5-레이어 막전극접합체에는 열로 인한 변형이 발생하게 된다.Figure 2 shows the state of the seven-layer membrane electrode assembly bonded according to the prior art, for the hot pressing of the gas diffusion layer, when the five-layer membrane electrode assembly bonded to the sub-gasket is put on the hot press, from this time the sub Thermal deformation occurs in the five-layer membrane electrode assembly including the gasket.

이 상태에서 기체확산층을 접합하고 나면, 기체확산층이 적층된 막전극접합체 중앙부 영역뿐만 아니라, 도 2에 나타낸 바와 같이 기체확산층 주변으로도 쭈글쭈글해진 부분이 존재하게 되고, 이 부분으로 인해 스택 체결시 기밀 유지가 되지 않게 된다.
After joining the gas diffusion layer in this state, not only the central region of the membrane electrode assembly in which the gas diffusion layer is laminated, but also a crushed portion exists around the gas diffusion layer, as shown in FIG. It will not be kept confidential.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 고분자 전해질막 연료전지의 막전극접합체와 기체확산층을 핫 프레싱하여 접합함에 있어서 열로 인한 막전극접합체의 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치와 이를 이용한 막전극접합체의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the membrane can effectively prevent the deformation of the membrane electrode assembly due to heat in hot pressing the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer of the polymer electrolyte membrane fuel cell. It is an object of the present invention to provide a hot press apparatus for manufacturing an electrode assembly and a method for manufacturing a membrane electrode assembly using the same.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 상부 프레스와 하부 프레스를 포함하여 구성되는 연료전지 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치에 있어서, 하부 프레스에 전자석이 설치되어, 상기 전자석에서 발생한 자기장이 하부 프레스 위에 올려진 막전극접합체의 서브가스켓 부분에 포함된 자성분말에 작용되도록 함으로써 막전극접합체가 하부 프레스에 밀착 고정될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a hot press device for manufacturing a fuel cell membrane electrode assembly comprising an upper press and a lower press, the electromagnet is installed in the lower press, the magnetic field generated in the electromagnet is a lower press The present invention provides a hot press apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly, wherein the membrane electrode assembly can be tightly fixed to a lower press by acting on a magnetic powder contained in a sub-gasket portion of the membrane electrode assembly placed thereon.

또한 본 발명은, 연료전지용 막전극접합체를 제조하는 방법에 있어서, (a) 서브가스켓 부분에 자성분말이 포함된 막전극접합체를 제공하는 단계; (b) 핫 프레스 장치의 하부 프레스 위에 기체확산층과 막전극접합체를 적층 로딩함과 동시에 하부 프레스의 전자석에 전원을 인가하여 전자석과 자성분말의 상호작용에 의해 막전극접합체를 고정하는 단계; (c) 하부 프레스 위에 고정된 막전극접합체 위로 또 다른 기체확산층을 적층하고 상부 프레스를 하강시켜 막전극접합체에 기체확산층을 핫 프레스 접합하는 단계; 및 (d) 핫 프레스 접합 후 전자석의 전원을 차단하여 기체확산층이 접합된 막전극접합체를 하부 프레스로부터 분리하는 단계;를 포함하는 연료전지용 막전극접합체의 제조 방법을 제공한다.
The present invention also provides a method of manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell, comprising the steps of: (a) providing a membrane electrode assembly comprising magnetic powder in a sub-gasket portion; (b) stacking and loading the gas diffusion layer and the membrane electrode assembly on the lower press of the hot press device and simultaneously applying power to the electromagnet of the lower press to fix the membrane electrode assembly by interaction between the electromagnet and magnetic powder; (c) stacking another gas diffusion layer over the membrane electrode assembly fixed on the lower press and lowering the upper press to hot press bond the gas diffusion layer to the membrane electrode assembly; And (d) disconnecting the membrane electrode assembly to which the gas diffusion layer is bonded by cutting off the power supply of the electromagnet after the hot press bonding, from the lower press.

이에 따라, 본 발명의 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치 및 막전극접합체 제조 방법에서는 고분자 전해질막 연료전지의 막전극접합체와 기체확산층을 핫 프레싱하여 접합함에 있어서 열로 인한 막전극접합체의 변형을 방지할 수 있게 된다.Accordingly, in the hot press apparatus and the membrane electrode assembly manufacturing method for manufacturing a membrane electrode assembly according to the present invention, deformation of the membrane electrode assembly due to heat can be prevented in hot pressing the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer of the polymer electrolyte membrane fuel cell. Will be.

특히, 기체확산층/막전극접합체/기체화산층의 접합시에 막전극접합체의 일그러짐을 효과적으로 방지할 수 있게 되어 품질이 우수한 7-레이어 막전극접합체의 제작이 가능해진다.Particularly, when the gas diffusion layer / membrane electrode assembly / gas volatilization layer is bonded, the distortion of the membrane electrode assembly can be effectively prevented, thereby making it possible to manufacture a 7-layer membrane electrode assembly having excellent quality.

또한 연료전지 스택의 체결시 가스 누설이 감소하게 되므로 스택 제작시 불량률을 현저히 감소시킬 수 있으며, 기밀 성능이 우수한 스택의 생산이 가능해진다.
In addition, since the gas leakage is reduced during the fastening of the fuel cell stack, the stacking rate can be significantly reduced, and the stack having excellent airtight performance can be produced.

도 1은 통상적인 막전극접합체의 제조방법을 나타내는 공정도이다.
도 2는 종래 7-레이어 막전극접합체의 변형된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 핫 프레스 장치와 5-레이어 막전극접합체의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 핫 프레스 장치에서 하부 프레스에 전자석이 설치된 상태를 나타내는 평면도이다.1 is a process chart showing a conventional method for producing a membrane electrode assembly.
2 is a view showing a modified state of a conventional seven-layer membrane electrode assembly.
3 is a cross-sectional view showing the configuration of a hot press apparatus and a 5-layer membrane electrode assembly according to the present invention.
Figure 4 is a plan view showing a state in which the electromagnet is installed in the lower press in the hot press apparatus according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.

본 발명은 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치 및 이를 이용한 막전극접합체 제조 방법에 관한 것으로서, 고분자 전해질막 연료전지의 막전극접합체와 기체확산층을 핫 프레싱하여 접합함에 있어서 열로 인한 막전극접합체의 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 핫 프레스 장치 및 막전극접합체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hot press apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly and a method for manufacturing a membrane electrode assembly using the same, wherein the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer of a polymer electrolyte membrane fuel cell are hot pressed to effectively deform the membrane electrode assembly due to heat deformation. The present invention relates to a hot press device and a membrane electrode assembly which can be prevented.

특히, 본 발명의 핫 프레스 장치는 7-레이어의 막전극접합체를 제조하기 위해 서브가스켓이 접합된 5-레이어 막전극접합체의 양면에 기체확산층을 핫 프레스 접합하는데 사용되는 것으로서, 서브가스켓이 접합된 5-레이어 막전극접합체가 하부 프레스 위에 올려지면, 자력에 의해 막전극접합체를 변형되지 않게 잡아줄 수 있도록 구성되는 것에 주된 특징이 있는 것이다.In particular, the hot press apparatus of the present invention is used for hot press bonding a gas diffusion layer on both sides of a 5-layer membrane electrode assembly in which a sub-gasket is bonded to manufacture a 7-layer membrane electrode assembly. When the 5-layer membrane electrode assembly is placed on the lower press, the main feature is that it is configured to hold the membrane electrode assembly undeformed by magnetic force.

도 3은 본 발명에 따른 핫 프레스 장치와 5-레이어 막전극접합체의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 핫 프레스 장치에서 하부 프레스에 전자석이 설치된 상태를 나타내는 평면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the hot press device and the 5-layer membrane electrode assembly according to the present invention, Figure 4 is a plan view showing a state in which the electromagnet is installed in the lower press in the hot press device according to the present invention.

먼저, 막전극접합체의 제조 과정에 대해 살펴보면, 고분자 전해질막(1)의 양면에 촉매전극층(2)이 고정된 3-레이어 구조의 막전극접합체를 제조하고, 이어 막전극접합체의 반응활성영역(즉 촉매전극층 영역)을 노출시키도록 반응활성영역을 제외한 나머지 전해질막 양면 부분에 서브가스켓(4)을 접합하여 5-레이어 구조를 만든다.First, referring to the manufacturing process of the membrane electrode assembly, a membrane electrode assembly having a three-layer structure in which a catalyst electrode layer 2 is fixed to both surfaces of the polymer electrolyte membrane 1 is prepared, and then a reactive active region of the membrane electrode assembly ( That is, the sub-gasket 4 is bonded to both surfaces of the electrolyte membrane except the reactive active region so as to expose the catalytic electrode layer region, thereby forming a five-layer structure.

상기와 같이 5-레이어 구조의 막전극접합체(5)가 제조되고 나면, 서브가스켓(4)의 개구부를 통해 노출된 막전극접합체의 반응활성영역(2)(이하 촉매전극층의 도면부호인 2로 나타냄)에 접촉될 수 있게 막전극접합체 양면에 기체확산층(6)을 핫 프레싱 공법으로 접합하여 7-레이어 구조를 만들게 된다.After the 5-layer membrane electrode assembly 5 is manufactured as described above, the reactive active region 2 of the membrane electrode assembly exposed through the opening of the sub-gasket 4 (hereinafter referred to as 2 of the catalyst electrode layer). The gas diffusion layer 6 is bonded to both sides of the membrane electrode assembly by hot pressing to make a 7-layer structure.

상기 5-레이어 막전극접합체(5)를 제조하는 과정에서는 촉매 슬러리를 전해질막(1)의 양면에 직접 코팅하는 방식, 또는 촉매 슬러리를 이형 필름의 표면에 먼저 코팅한 후 전해질막(1)의 양면에 전사하는 데칼 방식 등을 이용하여 3-레이어 막전극접합체를 제조하고, 이어 3-레이어 막전극접합체의 양면에 접착제를 사용하여 서브가스켓(4)을 접합하여 5-레이어 막전극접합체(5)를 완성하게 된다.In the process of manufacturing the 5-layer membrane electrode assembly 5, the catalyst slurry is directly coated on both surfaces of the electrolyte membrane 1, or the catalyst slurry is first coated on the surface of the release film, and then the electrolyte membrane 1 A three-layer membrane electrode assembly was manufactured by using a decal method such as a transfer on both sides, and then a sub-layer gasket 4 was bonded to both sides of the three-layer membrane electrode assembly by using an adhesive. ) To complete.

이때, 본 발명에서는 3-레이어 막전극접합체에 서브가스켓(4)을 접합하기 위한 용도로서 자성분말(자성재료 분말)이 첨가된 접착제를 사용한다. At this time, in the present invention, an adhesive to which a magnetic powder (magnetic material powder) is added is used for bonding the sub-gasket 4 to the three-layer membrane electrode assembly.

일례로서 통상의 서브가스켓 접합용 접착제에 자성재료 분말을 첨가하여 분산시킨 접착제가 사용될 수 있으며, 첨가되는 자성재료 분말로는 Fe3O4이나 Fe2O3와 같은 산화철을 기반으로 하는 강자성 분말이 사용될 수 있다.Of a magnetic material powder adhesive can be used, it was added and dispersed by the addition of magnetic material powder in the conventional sub-gasket bonding adhesive for as an example is a ferromagnetic powder which is based on iron oxide such as Fe 3 O 4 and Fe2O 3 can be used have.

상기와 같이 자성분말이 혼합된 접착제를 사용하여 서브가스켓(4)을 3-레이어 막전극접합체에 접합함으로써(예로서, 접착제를 개재한 상태로 핫 프레싱 또는 롤라미네이팅 접합) 5-레이어 막전극접합체(5)를 제조하고 나면, 5-레이어 막전극접합체를 핫 프레스 장치(100)에서 기체확산층(6)과 핫 프레스 접합하여 최종의 7-레이어 막전극접합체를 완성하게 된다.5-layer membrane electrode assembly by bonding the sub-gasket 4 to the 3-layer membrane electrode assembly using an adhesive mixed with magnetic powder as described above (for example, hot pressing or roll laminating with an adhesive). After manufacturing (5), the 5-layer membrane electrode assembly is hot press-bonded with the gas diffusion layer 6 in the hot press apparatus 100 to complete the final 7-layer membrane electrode assembly.

상기 핫 프레스 장치(100)는 접합대상물인 막전극접합체(5)과 기체확산층(6)에 열과 압력을 가해주는 상부 프레스(110)와 하부 프레스(120)를 포함하여 구성된다.The hot press apparatus 100 includes an upper press 110 and a lower press 120 that apply heat and pressure to the membrane electrode assembly 5 and the gas diffusion layer 6, which are objects to be bonded.

본 발명에서는 기체확산층 접합용 핫 프레스 장치(100)에 전자석(121)이 삽입되어 설치되는데, 이 전자석(121)은 기체확산층(6)과의 핫 프레스 접합시 기체확산층 바깥쪽으로 막전극접합체(5)의 서브가스켓 부분이 놓이게 되는 프레스 영역에 설치된다.In the present invention, the electromagnet 121 is inserted into and installed in the gas diffusion layer bonding hot press apparatus 100. The electromagnet 121 is a membrane electrode assembly 5 outside the gas diffusion layer during hot press bonding with the gas diffusion layer 6. ) Is installed in the press area in which the sub-gasket part is placed.

하부 프레스(120) 위에 기체확산층(6), 5-레이어 막전극접합체(5), 기체확산층(6)의 순으로 적층된 뒤 상부 프레스(110)가 이동하여 핫 프레스 접합을 하게 되고, 이때 막전극접합체(5)의 서브가스켓(4)이 기체확산층(6)의 외곽에서 하부 프레스(120)와 상부 프레스(110) 사이에 놓이게 되므로, 전자석(121)은 기체확산층(6)이 올려지는 부분의 바깥쪽으로 설치되는 것이다(도 4 참조). After stacking the gas diffusion layer 6, the 5-layer membrane electrode assembly 5, and the gas diffusion layer 6 on the lower press 120, the upper press 110 is moved to perform hot press bonding. Since the sub-gasket 4 of the electrode assembly 5 is placed between the lower press 120 and the upper press 110 at the outside of the gas diffusion layer 6, the electromagnet 121 is a portion where the gas diffusion layer 6 is placed. It is installed to the outside of (see Figure 4).

또한 상부 프레스(110)와 하부 프레스(120)를 사용하여 막전극접합체(5)와 기체확산층(6)을 핫 프레스 접합함에 있어서, 막전극접합체(5)의 변형이 하부 프레스(120) 위에 올려지고 난 뒤 가해지는 열에 의해 발생하므로, 막전극접합체(5)를 고온의 하부 프레스(120)에 로딩된 순간부터 고정하기 위해, 상기 전자석(121)은 하부 프레스(120)에 설치되는 것이 바람직하다.In addition, in hot press bonding the membrane electrode assembly 5 and the gas diffusion layer 6 by using the upper press 110 and the lower press 120, the deformation of the membrane electrode assembly 5 is placed on the lower press 120. The electromagnet 121 is preferably installed in the lower press 120 in order to fix the membrane electrode assembly 5 from the moment it is loaded into the high temperature lower press 120 because it is generated by heat applied after being lost. .

결국, 하부 프레스(120) 위로 하측의 기체확산층(6)과 막전극접합체(5)가 올려진 뒤 하부 프레스에 설치된 전자석(121)에 전원을 인가하게 되면, 전자석에 의해 형성된 자기장이 막전극접합체의 서브가스켓 부분에 포함되어 있는 자성분말에 작용되면서, 서브가스켓(4)이 하부 프레스(120) 위에 밀착 고정될 수 있다.As a result, when the gas diffusion layer 6 and the membrane electrode assembly 5 on the lower press 120 are lifted up and the power is applied to the electromagnet 121 installed in the lower press, the magnetic field formed by the electromagnet is the membrane electrode assembly. While acting on the magnetic powder contained in the sub-gasket portion of the, the sub-gasket 4 can be tightly fixed on the lower press 120.

상기 전자석(121)은 전원을 인가받아야 구동될 수 있으므로 외부의 전원공급부(122)로부터 전원을 공급받을 수 있도록 연결되며, 이때 핫 프레스 장치(100)의 작동 전반을 제어하는 컨트롤러(123)의 제어신호에 따라 전원공급부(122)가 전자석(121)에 선택적으로 전원을 인가하도록 구성될 수 있다. Since the electromagnet 121 may be driven only when power is applied, the electromagnet 121 is connected to be supplied with power from an external power supply 122. In this case, the controller 123 controls the overall operation of the hot press device 100. According to the signal, the power supply 122 may be configured to selectively apply power to the electromagnet 121.

예컨대, 사용자 조작에 따른 조작부(미도시)의 신호 또는 하부 프레스 위로 막전극접합체의 로딩을 감지하는 센서(미도시)의 신호에 따라 컨트롤러(123)가 전자석(121)의 코일에 전원을 인가하도록 전원공급부(122)를 제어하는 방식이 적용될 수 있다.For example, the controller 123 applies power to the coil of the electromagnet 121 according to a signal of an operation unit (not shown) according to a user's operation or a signal of a sensor (not shown) that detects loading of the membrane electrode assembly onto the lower press. A method of controlling the power supply 122 may be applied.

또한 컨트롤러(123)는 핫 프레스 접합 후 상부 프레스(110)가 상승하게 되면 전원공급부(122)를 제어하여 전자석(121)에 인가되는 전원을 자동 차단하도록 설정될 수 있다. In addition, the controller 123 may be set to automatically cut off power applied to the electromagnet 121 by controlling the power supply 122 when the upper press 110 is raised after hot press bonding.

결국, 막전극접합체(5)가 하부 프레스(120)에 밀착 고정된 상태에서 상측의 기체확산층(6)이 적층되고 상부 프레스(120)가 하강하여 핫 프레스 접합을 행하게 되면, 막전극접합체의 변형이 최소화될 수 있고, 막전극접합체의 일그러짐 현상이 해결될 수 있게 된다.As a result, when the membrane electrode assembly 5 is tightly fixed to the lower press 120 and the upper gas diffusion layer 6 is stacked and the upper press 120 descends to perform hot press bonding, the membrane electrode assembly is deformed. This can be minimized, and the distortion of the membrane electrode assembly can be solved.

본 발명에 따른 7-레이어 막전극접합체의 제조 과정을 요약하면, (a) 서브가스켓 부분에 자성분말이 포함된 5-레이어 막전극접합체(5)를 제공하는 단계, (b) 하부 프레스(120) 위에 기체확산층(6)을 로딩한 뒤 그 위로 5-레이어 막전극접합체(50)를 적층 로딩함과 동시에 하부 프레스(120)의 전자석(121)에 전원을 인가하여 5-레이어 막전극접합체(5)를 고정하는 단계, (c) 하부 프레스(120)에 고정된 5-레이어 막전극접합체(5) 위로 또 다른 기체확산층(6)을 적층한 뒤 상부 프레스(110)를 하강시켜 5-레이어 막전극접합체(5)에 기체확산층(6)을 핫 프레스 접합하는 단계, (d) 상부 프레스(110)를 상승시킨 뒤 전자석(121)의 전원을 차단하여 핫 프레스 접합된 7-레이어 막전극접합체를 하부 프레스(120)로부터 분리하는 단계의 순으로 진행된다. Summarizing the manufacturing process of the 7-layer membrane electrode assembly according to the present invention, (a) providing a five-layer membrane electrode assembly 5 containing magnetic powder in the sub-gasket portion, (b) the lower press 120 After loading the gas diffusion layer 6 on the stack), the 5-layer membrane electrode assembly 50 is stacked and loaded, and power is applied to the electromagnet 121 of the lower press 120 to supply the 5-layer membrane electrode assembly ( 5) fixing, (c) stacking another gas diffusion layer 6 over the 5-layer membrane electrode assembly 5 fixed to the lower press 120, and then lowering the upper press 110 to 5-layer Hot press bonding the gas diffusion layer 6 to the membrane electrode assembly 5, (d) raising the upper press 110 and then cutting off the power of the electromagnet 121 to hot press bonding the 7-layer membrane electrode assembly. Proceeds in the order of separating from the lower press 120.

상기 (a) 단계는 자성분말이 첨가된 접착제를 사용하여 서브가스켓(4)을 3-레이어 막전극접합체에 접합시키는 단계이며, 실제로 자성분말은 접착층에 분포되게 된다.In the step (a), the sub-gasket 4 is bonded to the three-layer membrane electrode assembly by using the adhesive to which the magnetic powder is added, and the magnetic powder is actually distributed in the adhesive layer.

상기 (b) 단계는 전자석(121)을 작동시켜 5-레이어 막전극접합체(5)의 서브가스켓 부분을 하부 프레스(120)에 밀착시킴으로써 고정하는 단계로서, 하부 프레스에 올려진 막전극접합체의 열로 인한 변형을 막아주게 된다.In the step (b), the electromagnet 121 is operated to fix the sub-gasket portion of the 5-layer membrane electrode assembly 5 to the lower press 120 so as to be fixed. It prevents the deformation caused.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
The embodiments of the present invention have been described in detail above, but the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are made. Forms are also included in the scope of the present invention.

1 : 전해질막 2 : 촉매전극층
3 : 3-레이어 막전극접합체 4 : 서브가스켓
4a : 개구부 5 : 5-레이어 막전극접합체
6 : 기체확산층 7 : 7-레이어 막전극접합체
100 : 핫 프레스 장치 110 : 상부 프레스
120 : 하부 프레스 121 : 전자석
122 : 전원공급부 123 : 컨트롤러 1: electrolyte membrane 2: catalyst electrode layer
3: three-layer membrane electrode assembly 4: sub-gasket
4a: opening 5: 5-layer membrane electrode assembly
6: gas diffusion layer 7: 7-layer membrane electrode assembly
100: hot press device 110: upper press
120: lower press 121: electromagnet
122: power supply 123: controller

Claims (8)

상부 프레스(110)와 하부 프레스(120)를 포함하여 구성되는 연료전지 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치(100)에 있어서,
하부 프레스(120)에 전자석(121)이 설치되어, 상기 전자석(121)에서 발생한 자기장이 하부 프레스(120) 위에 올려진 막전극접합체(5)의 서브가스켓(4) 부분에 포함된 자성분말에 작용되도록 함으로써 막전극접합체(5)가 하부 프레스(120)에 밀착 고정될 수 있도록 하고,
상기 자성분말이 막전극접합체(5)의 서브가스켓 접합용 접착제에 포함된 것임을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치.
In the hot press apparatus 100 for manufacturing a fuel cell membrane electrode assembly comprising an upper press 110 and a lower press 120,
An electromagnet 121 is installed in the lower press 120, and the magnetic field generated in the electromagnet 121 is included in the magnetic powder contained in the sub-gasket 4 of the membrane electrode assembly 5 placed on the lower press 120. By acting so that the membrane electrode assembly 5 can be tightly fixed to the lower press 120,
The magnetic powder is a hot press device for producing a membrane electrode assembly, characterized in that contained in the adhesive for bonding the sub-gasket of the membrane electrode assembly (5).
청구항 1에 있어서,
상기 전자석(121)은 하부 프레스(120)에서 기체확산층(6)의 바깥쪽으로 막전극접합체(5)의 서브가스켓(4) 부분이 올려지는 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치.
The method according to claim 1,
The electromagnet 121 is a hot press for manufacturing a membrane electrode assembly, characterized in that the lower press 120 is installed in the area where the sub-gasket 4 portion of the membrane electrode assembly 5 is raised to the outside of the gas diffusion layer (6). Device.
청구항 1에 잇어서,
사용자 조작에 따른 조작부의 신호 또는 하부 프레스(120) 위로 막전극접합체(5)의 로딩을 감지하는 센서의 신호에 따라 전원공급부(122)를 제어하여 전자석(121)에 전원이 선택 인가되도록 하는 컨트롤러(123)가 구비되고, 상기 컨트롤러(123)는 핫 프레스 접합 후 상부 프레스(110) 상승시 전자석(121)의 전원을 차단하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 핫 프레스 장치.
According to claim 1,
Controller to control the power supply 122 according to the signal of the control unit according to the user operation or the sensor of the sensor for detecting the loading of the membrane electrode assembly 5 over the lower press 120 so that the power is selectively applied to the electromagnet 121 123 is provided, wherein the controller 123 is set to cut off the power of the electromagnet 121 when the upper press 110 rises after hot press bonding.
삭제delete 연료전지용 막전극접합체를 제조하는 방법에 있어서,
(a) 서브가스켓 부분에 자성분말이 포함된 막전극접합체를 제공하는 단계;
(b) 핫 프레스 장치의 하부 프레스 위에 기체확산층과 막전극접합체를 적층 로딩함과 동시에 하부 프레스의 전자석에 전원을 인가하여 전자석과 자성분말의 상호작용에 의해 막전극접합체를 고정하는 단계;
(c) 하부 프레스 위에 고정된 막전극접합체 위로 또 다른 기체확산층을 적층하고 상부 프레스를 하강시켜 막전극접합체에 기체확산층을 핫 프레스 접합하는 단계; 및
(d) 핫 프레스 접합 후 전자석의 전원을 차단하여 기체확산층이 접합된 막전극접합체를 하부 프레스로부터 분리하는 단계;
를 포함하는 막전극접합체 제조 방법.
In the method for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell,
(a) providing a membrane electrode assembly including magnetic powder in a sub-gasket portion;
(b) stacking and loading the gas diffusion layer and the membrane electrode assembly on the lower press of the hot press device and simultaneously applying power to the electromagnet of the lower press to fix the membrane electrode assembly by interaction between the electromagnet and magnetic powder;
(c) stacking another gas diffusion layer over the membrane electrode assembly fixed on the lower press and lowering the upper press to hot press bond the gas diffusion layer to the membrane electrode assembly; And
(d) disconnecting the membrane electrode assembly to which the gas diffusion layer is bonded by cutting off the electromagnet power after hot press bonding from the lower press;
Membrane electrode assembly manufacturing method comprising a.
청구항 5에 있어서,
(a) 단계에서 촉매전극층이 고분자 전해질막에 형성된 3-레이어 막전극접합체에 서브가스켓를 접합할 때 자성분말이 첨가된 접착제를 사용하여 접합하는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조 방법.
The method according to claim 5,
The method of manufacturing a membrane electrode assembly, characterized in that in the step (a) when the catalyst electrode layer is bonded to the three-layer membrane electrode assembly formed on the polymer electrolyte membrane by using an adhesive to which the magnetic powder is added.
청구항 5에 있어서,
상기 전자석은 하부 프레스에서 기체확산층의 바깥쪽으로 막전극접합체의 서브가스켓 부분이 올려지는 영역에 설치하는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조 방법.
The method according to claim 5,
The electromagnet is a membrane electrode assembly manufacturing method, characterized in that installed in the area where the sub-gasket portion of the membrane electrode assembly is raised out of the gas diffusion layer in the lower press.
청구항 5에 있어서,
사용자 조작에 따른 조작부의 신호 또는 하부 프레스 위로 막전극접합체의 로딩을 감지하는 센서의 신호에 따라 전원공급부를 제어하여 전자석에 전원이 인가되도록 하는 컨트롤러가 구비되고, 상기 컨트롤러는 상부 프레스의 상승시 전자석의 전원을 자동 차단하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조 방법.
The method according to claim 5,
A controller is provided to control the power supply according to a signal of a control unit according to a user's operation or a signal of a sensor for detecting loading of the membrane electrode assembly onto the lower press so that power is applied to the electromagnet. Membrane electrode assembly manufacturing method characterized in that it is set to automatically cut off the power.
KR1020110033064A 2011-04-11 2011-04-11 Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same KR101304883B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110033064A KR101304883B1 (en) 2011-04-11 2011-04-11 Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110033064A KR101304883B1 (en) 2011-04-11 2011-04-11 Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120115637A KR20120115637A (en) 2012-10-19
KR101304883B1 true KR101304883B1 (en) 2013-09-06

Family

ID=47284206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110033064A KR101304883B1 (en) 2011-04-11 2011-04-11 Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101304883B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150045071A (en) 2013-10-18 2015-04-28 현대자동차주식회사 Apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly
KR101776722B1 (en) 2015-07-10 2017-09-08 현대자동차 주식회사 Hot press device and the method thereof
DE102017215507A1 (en) 2017-09-05 2019-03-07 Volkswagen Ag A process for producing a composite of a bipolar plate and a membrane-electrode assembly and composite produced according to the method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05305630A (en) * 1992-04-30 1993-11-19 Japan Steel Works Ltd:The Insert molding method, mold assembly and magnetic powder mixed material used therefor
JP2005302374A (en) 2004-04-07 2005-10-27 Meiki Co Ltd Separator molding die for fuel cell
JP2007242532A (en) 2006-03-10 2007-09-20 Toyota Motor Corp Fuel cell and its manufacturing method
KR20090108492A (en) * 2008-04-11 2009-10-15 현대자동차주식회사 Apparatus for punching and joining MEA sheet for fuel cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05305630A (en) * 1992-04-30 1993-11-19 Japan Steel Works Ltd:The Insert molding method, mold assembly and magnetic powder mixed material used therefor
JP2005302374A (en) 2004-04-07 2005-10-27 Meiki Co Ltd Separator molding die for fuel cell
JP2007242532A (en) 2006-03-10 2007-09-20 Toyota Motor Corp Fuel cell and its manufacturing method
KR20090108492A (en) * 2008-04-11 2009-10-15 현대자동차주식회사 Apparatus for punching and joining MEA sheet for fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120115637A (en) 2012-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100957368B1 (en) Apparatus for punching and joining MEA sheet for fuel cell
CA2506592C (en) Membrane electrode assembly with periphery gasket and sealing channels
JP5164348B2 (en) Membrane electrode assembly, method for producing the same, and polymer electrolyte fuel cell using the same
KR20060090216A (en) Membrane electrode assembly for use in electrochemical devices
WO2008017251A9 (en) Sealing structure of fuel cell and methode for manufacturing the same
KR20120117266A (en) Apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly
KR20120063574A (en) Manufacturing method of membrane-electrode assembly for polymer electrolyte membrane fuel cell
JP2009176573A (en) Method of manufacturing membrane-electrode assembly of fuel cell
KR101304883B1 (en) Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same
US20110162784A1 (en) Membrane electrode assembly fabrication
KR101755506B1 (en) Component for fuel cell and manufacturing for the same
JP5061755B2 (en) Fuel cell
JP5076681B2 (en) Fuel cell assembly apparatus and assembly method, and fuel cell assembled by the assembly method
JP2007157438A (en) Manufacturing method of cell of fuel cell and manufacturing equipment of the same
KR20160056028A (en) Stamping and hot-pressing mold for manufacturing membrane-electrode assembly, and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same
JP5836060B2 (en) Manufacturing method of fuel cell
KR101282618B1 (en) Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly
JP2010225484A (en) Fuel cell and method for manufacturing the same
KR101509734B1 (en) Bonding apparatus of fuel cell stack and method thereof
JP5251139B2 (en) Manufacturing method of fuel cell membrane / electrode assembly
CN110311152B (en) Sealing method
JP5993987B2 (en) Manufacturing method of fuel cell
JP5272571B2 (en) FUEL CELL MANUFACTURING METHOD AND FUEL CELL
KR100957302B1 (en) Method for manufacturing Membrane-Electrode Assembly
JP6079381B2 (en) Membrane electrode assembly manufacturing method and membrane electrode assembly manufacturing apparatus

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: 20180829

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190827

Year of fee payment: 7