KR101316865B1 - Membrane-electrode assembly for fuel cell - Google Patents

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Abstract

연료 전지용 막-전극 어셈블리가 개시된다. 개시된 연료 전지용 막-전극 어셈블리는 ⅰ)고분자 전해질막과, ⅱ)고분자 전해질막의 양면에 각각 형성되는 전극층과, ⅲ)전극층을 개방하며 그 전극층의 양측으로 여유를 두고 고분자 전해질막의 양면 가장자리 부분에 접합되는 가스켓 필름과, ⅳ)가스켓 필름의 여유 부분 사이에 개재되는 중간 필름을 포함할 수 있다.A membrane-electrode assembly for a fuel cell is disclosed. The membrane-electrode assembly for fuel cells disclosed herein includes: (i) a polymer electrolyte membrane; It may include an intermediate film interposed between the gasket film to be, and the remaining portion of the gasket film.

Description

연료 전지용 막-전극 어셈블리 {MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY FOR FUEL CELL}Membrane-electrode assembly for fuel cell {MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY FOR FUEL CELL}

본 발명의 실시예는 연료 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 전지의 세퍼레이터(분리판 또는 바이폴라 플레이트) 사이에 개재되는 막-전극 어셈블리에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a fuel cell, and more particularly, to a membrane-electrode assembly interposed between a separator (separator plate or bipolar plate) of a fuel cell.

알려진 바와 같이 연료 전지는 연료와 산화제 가스의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 단위 셀로 이루어진다.As is known, a fuel cell consists of unit cells that generate electrical energy through electrochemical reactions of fuel and oxidant gas.

이러한 연료 전지는 막-전극 어셈블리(MEA: Membrane-Electrode Assembly)를 사이에 두고 이의 양측에 세퍼레이터(분리판 또는 바이폴라 플레이트)를 배치하여 구성될 수 있다.Such a fuel cell may be configured by disposing a separator (a separator plate or a bipolar plate) on both sides thereof with a membrane-electrode assembly (MEA) interposed therebetween.

여기서, 상기 연료 전지는 다수 매로서 연속적으로 배열되며 연료 전지 스택으로 구성될 수 있다. In this case, the fuel cell may be arranged in series as a plurality of sheets and may be configured as a fuel cell stack.

상기 막-전극 어셈블리는 연료와 산화제의 전기 화학적인 산화 반응 및 환원 반응을 일으키게 하며, 세퍼레이터는 연료와 산화제 가스를 막-전극 어셈블리로 공급하는 기능을 한다.The membrane-electrode assembly causes electrochemical oxidation and reduction of fuel and oxidant, and the separator functions to supply fuel and oxidant gas to the membrane-electrode assembly.

도 1은 종래 기술에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 개략적으로 도시한 평면 구성도이다.1 is a plan view schematically showing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 막-전극 어셈블리(200)는 고분자 전해질막(110)을 사이에 두고 이의 일면에 애노드 전극층(120)을 구성하고, 다른 일면에 캐소드 전극층(130)을 구성하고 있다.Referring to FIG. 1, the membrane-electrode assembly 200 according to the related art includes the anode electrode layer 120 on one surface thereof with the polymer electrolyte membrane 110 interposed therebetween, and the cathode electrode layer 130 on the other surface thereof. Doing.

그리고, 막-전극 어셈블리(200)는 제1 및 제2 전극층(120, 130)을 개방하고, 고분자 전해질막(110)의 양면 가장자리 부분에 각각 접합되는 가스켓 필름(140)을 구비하고 있다.The membrane-electrode assembly 200 includes a gasket film 140 which opens the first and second electrode layers 120 and 130 and is bonded to both edge portions of the polymer electrolyte membrane 110, respectively.

종래 기술에서 상기 가스켓 필름(140)은 도 2에서와 같이, 제1 및 제2 전극층(120, 130)의 양측으로 일정 폭의 여유를 둔 고분자 전해질막(110)의 가장자리부에 접합될 수 있다.In the prior art, the gasket film 140 may be bonded to an edge portion of the polymer electrolyte membrane 110 having a predetermined width on both sides of the first and second electrode layers 120 and 130, as shown in FIG. 2. .

이러한 가스켓 필름(140)은 연료와 산화제 가스가 스택 외부로 유출되지 않게 세퍼레이터 사이에서 고분자 전해질막(110)의 가장자리 부분을 실링하는 기능을 하게 된다.The gasket film 140 functions to seal edge portions of the polymer electrolyte membrane 110 between the separators so that fuel and oxidant gas do not flow out of the stack.

그런데, 종래 기술에서는 제1 및 제2 전극층(120, 130)의 양측으로 일정 폭의 여유를 둔 고분자 전해질막(110)의 가장자리부에 가스켓 필름(140)이 접합되므로, 가스켓 필름(140)에 접합될 고분자 전해질막(110)의 여유 부분이 연료와 산화제 가스의 산화 및 환원 반응에 참여하지 못하는 데드 존으로 남게 된다.However, in the prior art, since the gasket film 140 is bonded to the edge of the polymer electrolyte membrane 110 having a predetermined width on both sides of the first and second electrode layers 120 and 130, the gasket film 140 is bonded to the gasket film 140. The remaining portion of the polymer electrolyte membrane 110 to be bonded is left as a dead zone that does not participate in the oxidation and reduction of the fuel and the oxidant gas.

따라서, 종래 기술에서는 가스켓 필름(140)에 접합될 고분자 전해질막(110)의 여유 부분이 데드 존으로 남기 때문에, 고분자 전해질막(110)의 사용량이 낭비되고, 이로 인해 막-전극 어셈블리(200)의 제조 원가가 상승할 수 있다.Therefore, in the related art, since the remaining portion of the polymer electrolyte membrane 110 to be bonded to the gasket film 140 remains as a dead zone, the amount of the polymer electrolyte membrane 110 is wasted, which causes the membrane-electrode assembly 200. The manufacturing cost of may rise.

또한, 종래 기술에서는 이를 방지하기 위해 가스켓 필름(140)에 접합될 고분자 전해질막(110)의 여유 부분을 제거하기도 하는데, 이는 고분자 전해질막(110)에 대한 가스켓 필름(140)의 접합성을 떨어뜨릴 수 있다.In addition, in order to prevent this, the prior art may remove a portion of the polymer electrolyte membrane 110 to be bonded to the gasket film 140, which may reduce the adhesion of the gasket film 140 to the polymer electrolyte membrane 110. Can be.

본 발명의 실시예들은 가스켓 필름에 접합되는 부분의 전해질막 사용량을 줄일 수 있도록 한 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention to provide a fuel cell membrane-electrode assembly that can reduce the amount of electrolyte membrane used in the portion bonded to the gasket film.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리는, ⅰ)고분자 전해질막과, ⅱ)상기 고분자 전해질막의 양면에 각각 형성되는 전극층과, ⅲ)상기 전극층을 개방하며 그 전극층의 양측으로 여유를 두고 상기 고분자 전해질막의 양면 가장자리 부분에 접합되는 가스켓 필름과, ⅳ)상기 가스켓 필름의 여유 부분 사이에 개재되는 중간 필름을 포함할 수 있다.The membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention comprises: (i) a polymer electrolyte membrane, ii) an electrode layer formed on both sides of the polymer electrolyte membrane, and (iii) a opening of the electrode layer and a margin on both sides of the electrode layer. And a gasket film bonded to both edges of the polymer electrolyte membrane, and iii) an intermediate film interposed between the free portions of the gasket film.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료 전지용 막-전극 어셈블리에 있어서, 상기 중간 필름은 상기 가스켓 필름에 대한 고분자 전해질막의 접합 부분을 대체할 수 있다.In addition, in the fuel cell membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the intermediate film may replace the bonding portion of the polymer electrolyte membrane to the gasket film.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료 전지용 막-전극 어셈블리에 있어서, 상기 전극층은 소정 폭과 길이를 지니며 상기 가스켓 필름이 접합될 고분자 전해질막의 가장자리 부분을 남겨두고 상기 고분자 전해질막의 양면에 형성될 수 있다.Further, in the fuel cell membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the electrode layer has a predetermined width and length and is formed on both sides of the polymer electrolyte membrane, leaving edge portions of the polymer electrolyte membrane to which the gasket film is to be bonded. Can be.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료 전지용 막-전극 어셈블리에 있어서, 상기 가스켓 필름은 상기 전극층의 폭 방향에 따른 고분자 전해질막의 양측 가장자리 부분 보다 긴 여유 부분이 구비될 수 있다.In addition, in the fuel cell membrane-electrode assembly according to the embodiment of the present invention, the gasket film may be provided with an extra portion longer than both edge portions of the polymer electrolyte membrane in the width direction of the electrode layer.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료 전지용 막-전극 어셈블리에 있어서, 상기 중간 필름은 상기 가스켓 필름의 여유 부분 사이에 접합될 수 있다.In addition, in the fuel cell membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the intermediate film may be bonded between the marginal portions of the gasket film.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료 전지용 막-전극 어셈블리에 있어서, 상기 중간 필름의 두께는 상기 고분자 전해질막의 두께와 동일하게 이루어질 수 있다.In addition, in the fuel cell membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the thickness of the intermediate film may be the same as the thickness of the polymer electrolyte membrane.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료 전지용 막-전극 어셈블리에 있어서, 상기 중간 필름은 고분자 필름으로 이루어질 수 있다.In addition, in the fuel cell membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the intermediate film may be made of a polymer film.

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본 발명의 실시예는 가스켓 필름의 여유 부분에 대한 고분자 전해질막의 접합 부분을 대체할 수 있는 중간 필름을 포함하므로, 가스켓 필름이 동일한 간격을 유지하며 고분자 전해질막의 양면 가장자리 부분에 접합될 수 있다.Since the embodiment of the present invention includes an intermediate film that can replace the bonding portion of the polymer electrolyte membrane to the free portion of the gasket film, the gasket film may be bonded to both side edge portions of the polymer electrolyte membrane while maintaining the same spacing.

또한, 본 발명의 실시예에서는 가스켓 필름의 여유 부분 사이에 중간 필름이 개재되므로, 가스켓 필름의 여유 부분에 의해 낭비되는 고분자 전해질막의 사용량을 줄일 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, since the intermediate film is interposed between the spare parts of the gasket film, the amount of the polymer electrolyte membrane wasted by the spare part of the gasket film can be reduced.

또한, 본 발명의 실시예에서는 내열성을 지닌 중간 필름이 고분자 전해질막의 양측 가장자리단을 지지하며 가스켓 필름의 여유 부분에 접합되므로, 열에 의해 고분자 전해질막의 가장자리 부분이 주름 형태로 변형되는 것을 방지할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, since the intermediate film having heat resistance supports both edges of the polymer electrolyte membrane and is bonded to the free portion of the gasket film, the edge portion of the polymer electrolyte membrane may be prevented from being deformed into wrinkles by heat. .

따라서, 본 발명의 실시예에서는 가스켓 필름의 여유 부분에 의해 낭비되는 고분자 전해질막의 사용량을 줄일 수 있으므로, 전체 막-전극 어셈블리의 제조 원가를 줄일 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, since the amount of the polymer electrolyte membrane wasted by the free portion of the gasket film can be reduced, the manufacturing cost of the entire membrane-electrode assembly can be reduced.

또한, 본 발명의 실시예에서는 가스켓 필름의 열 압착 시 중간 필름에 의해 고분자 전해질막의 가장자리 부분이 주름 형태로 변형되는 것을 방지할 수 있으므로, 막-전극 어셈블리의 상품성을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, since the edge portion of the polymer electrolyte membrane may be prevented from being wrinkled by the intermediate film when the gasket film is thermally compressed, the marketability of the membrane-electrode assembly may be further improved.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 개략적으로 도시한 평면 구성도이다.
도 2는 도 1의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 개략적으로 도시한 평면 구성도이다.
도 4는 도 3의 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a plan view schematically showing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to the prior art.
Fig. 2 is a sectional configuration diagram of Fig. 1. Fig.
3 is a plan view schematically illustrating a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a cross-sectional view of Fig. 3. Fig.
5 is a view for explaining a method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings, and is shown by enlarging the thickness in order to clearly express various parts and regions. It was.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리를 개략적으로 도시한 평면 구성도이고, 도 4는 도 3의 단면 구성도이다.3 is a plan view schematically illustrating a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리(100)는 연료와 산화제 가스의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지에 적용될 수 있다.3 and 4, the membrane-electrode assembly 100 according to an embodiment of the present invention may be applied to a fuel cell that generates electrical energy by an electrochemical reaction between a fuel and an oxidant gas.

이러한 연료 전지는 다수 매로서 연속적으로 적층되며 연료 전지 스택으로 구성될 수 있는데, 반응 부산물로서 열을 발생시키고 수분(생성수)을 배출할 수 있다.Such a fuel cell may be continuously stacked as a plurality of sheets and configured as a fuel cell stack, which may generate heat as a reaction by-product and discharge moisture (product water).

예를 들면, 상기 연료 전지는 단위 셀로서 본 발명의 실시예에 의한 막-전극 어셈블리(MEA: Membrane-Electrode Assembly)(100)를 사이에 두고 이의 양측에 배치되는 세퍼레이터(도면에 도시되지 않음)(당 업계에서는 통상적으로 "분리판" 또는 바이폴라 플레이트" 라고도 한다)으로 이루어진다.For example, the fuel cell is a separator (not shown) disposed on both sides of a membrane-electrode assembly (MEA) according to an embodiment of the present invention as a unit cell. (Commonly known in the art as a "separator plate" or bipolar plate).

본 발명의 실시예에 의한 상기 막-전극 어셈블리(100)는 기본적으로, 고분자 전해질막(10)과, 고분자 전해질막(10)의 일면(이하에서는 도면을 기준으로 편의 상 "상면" 이라고 한다)에 형성되는 제1 전극층(20)과, 고분자 전해질막(10)의 다른 일면(이하에서는 편의 상 "하면" 이라고 한다)에 형성되는 제2 전극층(30)을 포함한다.The membrane-electrode assembly 100 according to the embodiment of the present invention basically has a polymer electrolyte membrane 10 and one surface of the polymer electrolyte membrane 10 (hereinafter referred to as "upper surface" for convenience of reference to the drawings). And a second electrode layer 30 formed on the other surface of the polymer electrolyte membrane 10 (hereinafter referred to as "lower surface" for convenience).

여기서, 상기 제1 전극층(20)은 애노드 전극층으로 정의할 수 있으며, 제2 전극층(30)은 캐소드 전극층으로 정의할 수 있다.Here, the first electrode layer 20 may be defined as an anode electrode layer, and the second electrode layer 30 may be defined as a cathode electrode layer.

상기 제1 전극층(20)은 연료로서의 수소를 산화 반응시켜 전자와 수소 이온으로 분리시키고, 고분자 전해질막(10)은 수소 이온을 제2 전극층(30)으로 이동시키는 기능을 하게 된다.The first electrode layer 20 oxidizes hydrogen as a fuel to separate electrons and hydrogen ions, and the polymer electrolyte membrane 10 functions to move hydrogen ions to the second electrode layer 30.

그리고, 상기 제2 전극층(30)은 제1 전극층(20)으로부터 받은 전자, 수소 이온, 및 별도로 제공되는 산화제 가스로서의 산소를 환원 반응시켜 수분 및 열을 생성하는 기능을 하게 된다.In addition, the second electrode layer 30 functions to reduce water and heat by reacting electrons received from the first electrode layer 20, hydrogen ions, and oxygen as an oxidant gas provided separately.

또한, 상기에서와 같은 막-전극 어셈블리(100)는 가스 확산층(GDL) 및 세퍼레이터를 적층하며 연료 전지 스택을 구성할 때, 취급을 용이하게 하고, 연료와 산화제 가스가 스택 외부로 유출되지 않게 세퍼레이터 사이에서 고분자 전해질막(10)의 가장자리 부분을 실링하는 가스켓 필름(40)을 포함하고 있다.In addition, the membrane-electrode assembly 100 as described above facilitates handling when stacking the gas diffusion layer (GDL) and the separator and configures the fuel cell stack, and prevents the fuel and the oxidant gas from flowing out of the stack. Gasket film 40 for sealing the edge portion of the polymer electrolyte membrane 10 in between.

상기 가스켓 필름(40)은 고분자 전해질막(10)의 양면에서 제1 및 제2 전극층(20, 30)을 개방하며, 그 고분자 전해질막(10)의 양면 가장자리 부분에 접합된다.The gasket film 40 opens the first and second electrode layers 20 and 30 on both sides of the polymer electrolyte membrane 10 and is bonded to both side edge portions of the polymer electrolyte membrane 10.

이 경우, 상기 가스켓 필름(40)은 제1 및 제2 전극층(20, 30)의 양측으로 여유를 두고 고분자 전해질막(10)의 가장자리 부분에 열 압착될 수 있다.In this case, the gasket film 40 may be thermally compressed to an edge portion of the polymer electrolyte membrane 10 with a margin to both sides of the first and second electrode layers 20 and 30.

여기서, 상기 제1 및 제2 전극층(20, 30)은 소정 폭과 길이를 지니며 가스켓 필름(40)이 접합될 고분자 전해질막(10)의 가장자리 부분을 남겨두고 그 고분자 전해질막(10)의 양면에 각각 형성될 수 있다.Here, the first and second electrode layers 20 and 30 have a predetermined width and length, and leave the edge portions of the polymer electrolyte membrane 10 to which the gasket film 40 is to be bonded. It may be formed on both sides.

그리고, 상기 가스켓 필름(40)은 제1 및 제2 전극층(20, 30)의 폭 방향에 따른 고분자 전해질막(10)의 양측 가장자리 부분(도 3의 A) 보다 긴 여유 부분(도 3의 B)이 구비된다.In addition, the gasket film 40 has a margin longer than both edge portions (A of FIG. 3) of the polymer electrolyte membrane 10 along the width direction of the first and second electrode layers 20 and 30 (B of FIG. 3). ) Is provided.

따라서 상기 가스켓 필름(40)은 제1 및 제2 전극층(20, 30)의 폭 방향에 따른 고분자 전해질막(10)의 양측 가장자리 부분(A)으로 여유 부분(B)을 두고 고분자 전해질막(10)의 가장자리 부분에 접합될 수 있다.Accordingly, the gasket film 40 may have a margin portion B at both edge portions A of the polymer electrolyte membrane 10 along the width direction of the first and second electrode layers 20 and 30, and the polymer electrolyte membrane 10. ) Can be joined to the edge portion.

그러나, 상기 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)이 이에 상응하는 고분자 전해질막(10)의 일 부분에 접합될 경우, 그 일 부분이 연료와 산화제 가스의 산화 및 환원 반응에 참여하지 않는 데드 존으로 남기 때문에 고분자 전해질막(10)의 사용량이 늘어날 수밖에 없다.However, when the marginal portion B of the gasket film 40 is bonded to a portion of the corresponding polymer electrolyte membrane 10, the portion does not participate in the oxidation and reduction reaction of the fuel and the oxidant gas. Since it remains as a zone, the amount of use of the polymer electrolyte membrane 10 is bound to increase.

이를 방지하기 위해 상기 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 대한 고분자 전해질막(10)의 접합 부분을 제거할 경우에는 그 여유 부분(B)과 고분자 전해질막(10)의 높이 차이로 인해 가스켓 필름(40)이 고분자 전해질막(10)에 접합되지 않을 수 있다.In order to prevent this, when the bonding portion of the polymer electrolyte membrane 10 to the clearance portion B of the gasket film 40 is removed, the height difference between the clearance portion B and the polymer electrolyte membrane 10 may occur. The gasket film 40 may not be bonded to the polymer electrolyte membrane 10.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 가스켓 필름(40)이 고분자 전해질막(10)에 접합될 수 있고, 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 의해 낭비되는 고분자 전해질막(10)의 사용량을 줄일 수 있는 막-전극 어셈블리(100)를 제공한다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the gasket film 40 may be bonded to the polymer electrolyte membrane 10, and the amount of the polymer electrolyte membrane 10 that is wasted by the marginal portion B of the gasket film 40 may be reduced. Provided is a membrane-electrode assembly 100 that can be reduced.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 막-전극 어셈블리(100)는 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 대한 고분자 전해질막(10)의 접합 부분을 대체할 수 있는 중간 필름(60)을 포함하고 있다.To this end, the membrane-electrode assembly 100 according to an embodiment of the present invention is an intermediate film 60 that can replace the bonding portion of the polymer electrolyte membrane 10 to the free portion (B) of the gasket film 40 It includes.

본 발명의 실시예에서, 상기 중간 필름(60)은 상기 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B) 사이에 개재되는 것으로, 그 양면이 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 열 압착될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the intermediate film 60 is interposed between the clearance portion B of the gasket film 40, both sides of which are to be thermally compressed to the clearance portion B of the gasket film 40. Can be.

상기 중간 필름(60)은 내열성을 지니며 비교적 저가인 PET 혹은 PE와 같은 소재의 고분자 필름으로 이루어지고, 고분자 전해질막(10)과의 높이 차이가 발생하지 않도록 그 고분자 전해질막(10)의 두께와 동일한 두께로 이루어진다.The intermediate film 60 has a heat resistance and is made of a polymer film made of a material such as PET or PE, which is relatively inexpensive, and has a thickness of the polymer electrolyte membrane 10 so that a height difference from the polymer electrolyte membrane 10 does not occur. It is made of the same thickness as.

여기서, 상기 중간 필름(60)은 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B) 사이에서 제1 및 제2 전극층(20, 30)의 폭 방향에 따른 고분자 전해질막(10)의 양측 가장자리단을 지지하며 접합될 수 있다.Here, the intermediate film 60 supports both edges of the polymer electrolyte membrane 10 along the width direction of the first and second electrode layers 20 and 30 between the marginal portions B of the gasket film 40. And can be bonded.

이 경우, 상기 중간 필름(60)은 내열성을 지니며 고분자 전해질막(10)의 양측 가장자리단을 지지하며 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 접합되므로, 열에 의해 고분자 전해질막(10)의 가장자리 부분이 주름 형태로 변형되는 것을 방지할 수도 있다.In this case, since the intermediate film 60 has heat resistance and supports both edges of the polymer electrolyte membrane 10 and is bonded to the free portion B of the gasket film 40, the polymer electrolyte membrane 10 is heated by heat. It is also possible to prevent the edge portion of the deformation in the form of wrinkles.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리(100)의 제조 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the membrane-electrode assembly 100 for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에서는 띠 형태로 길게 제공된 고분자 전해질막(10)의 양면에 제1 및 제2 전극층(20, 30)을 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성한다.Referring to FIG. 5, in the embodiment of the present invention, first and second electrode layers 20 and 30 are continuously formed on both sides of a polymer electrolyte membrane 10 provided in a strip shape at regular intervals.

여기서, 상기 제1 및 제2 전극층(20, 30)은 소정 폭과 길이를 지니며 고분자 전해질막(10)에 가스켓 필름(40)이 접합될 최소한의 가장자리 부분을 남겨두고 고분자 전해질막(10)의 양면에 각각 형성될 수 있다.Here, the first and second electrode layers 20 and 30 have a predetermined width and length, and leave a minimum edge portion to which the gasket film 40 is bonded to the polymer electrolyte membrane 10. Can be formed on both sides of the.

이어서, 본 발명의 실시예에서는 두 매의 가스켓 필름(40) 사이에 상기 제1 및 제2 전극층(20, 30)이 형성된 고분자 전해질막(10)을 배치하고, 그 고분자 전해질막(10)의 양측으로 띠 형상의 중간 필름(60)을 배치한다.Subsequently, in the embodiment of the present invention, the polymer electrolyte membrane 10 having the first and second electrode layers 20 and 30 formed therebetween is disposed between the two gasket films 40, and the polymer electrolyte membrane 10 of the polymer electrolyte membrane 10 is disposed. The strip | belt-shaped intermediate film 60 is arrange | positioned at both sides.

상기에서 가스켓 필름(40)은 제1 및 제2 전극층(20, 30)의 폭 방향에 따른 고분자 전해질막(10)의 양측 가장자리 부분(A: 도 3 참조) 보다 긴 여유 부분(B: 도 3 참조)을 두고 있다.In the above, the gasket film 40 has a longer margin (B: FIG. 3) than both edge portions (A: FIG. 3) of both sides of the polymer electrolyte membrane 10 along the width direction of the first and second electrode layers 20 and 30. ).

그리고 나서, 상기와 같이 두 매의 가스켓 필름(40) 사이에 제1 및 제2 전극층(20, 30)이 형성된 고분자 전해질막(10)과 중간 필름(60)을 배치한 상태에서 이들을 한 쌍의 접합 롤러(71, 72) 사이로 공급한다.Then, a pair of the polymer electrolyte membrane 10 and the intermediate film 60 in which the first and second electrode layers 20 and 30 are formed between the two gasket films 40 is disposed as described above. It feeds between bonding rollers 71 and 72.

상기에서 두 매의 가스켓 필름(40)은 제1 및 제2 전극층(20, 30)을 노출하는 개방홀(45)이 형성되어 있으며, 한 쌍의 접합 롤러(71, 72)는 열을 발생시키는 핫 프레스 롤러로 구비될 수 있다.The two gasket films 40 are formed with opening holes 45 exposing the first and second electrode layers 20 and 30, and the pair of bonding rollers 71 and 72 generate heat. It may be provided as a hot press roller.

그러면, 상기 가스켓 필름(40)은 제1 및 제2 전극층(20, 30)이 형성된 고분자 전해질막(10)과 중간 필름(60)을 사이에 두고 접합 롤러(71, 72)에 의해 가압되면서 고분자 전해질막(10)의 가장자리 부분과 중간 필름(60)에 열 압착되며 접합될 수 있다.Then, the gasket film 40 is pressurized by the bonding rollers 71 and 72 with the polymer electrolyte membrane 10 and the intermediate film 60 having the first and second electrode layers 20 and 30 formed therebetween. The edge portion of the electrolyte membrane 10 and the intermediate film 60 may be thermally compressed and bonded.

이 때, 상기 중간 필름(60)은 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B) 사이에서 제1 및 제2 전극층(20, 30)의 폭 방향에 따른 고분자 전해질막(10)의 양측 가장자리단을 지지하며 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 접합될 수 있다.In this case, the intermediate film 60 may be formed at both edges of the polymer electrolyte membrane 10 along the width direction of the first and second electrode layers 20 and 30 between the marginal portions B of the gasket film 40. Support and can be bonded to the marginal portion B of the gasket film 40.

여기서, 상기 중간 필름(60)은 고분자 전해질막(10)와 동일한 두께를 지니므로, 두 매의 가스켓 필름(40)은 동일한 간격을 유지하며 고분자 전해질막(10)의 양면 가장자리 부분과 중간 필름(60)에 접합될 수 있다.Here, since the intermediate film 60 has the same thickness as that of the polymer electrolyte membrane 10, the two gasket films 40 maintain the same distance and both sides of the polymer electrolyte membrane 10 and the intermediate film ( 60).

그리고 나서, 고분자 전해질막(10)을 사이에 두고 서로 마주하며 떨어져 있는 제1 및 제2 전극층(20, 30) 사이의 고분자 전해질막(10)을 절단하게 되면, 도 4에서와 같은 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리(100)의 제조가 완료된다.Then, when the polymer electrolyte membrane 10 is cut between the first and second electrode layers 20 and 30 facing each other with the polymer electrolyte membrane 10 interposed therebetween, as shown in FIG. Fabrication of the membrane-electrode assembly 100 according to the embodiment is completed.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 막-전극 어셈블리(100)에 의하면, 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 대한 고분자 전해질막(10)의 접합 부분을 대체할 수 있는 중간 필름(60)을 포함하므로, 가스켓 필름(40)이 동일한 간격을 유지하며 고분자 전해질막(10)의 양면 가장자리 부분에 접합될 수 있다.As described above, according to the fuel cell membrane-electrode assembly 100 according to the embodiment of the present invention, the bonding portion of the polymer electrolyte membrane 10 to the free portion B of the gasket film 40 may be replaced. Since the intermediate film 60 is included, the gasket film 40 may be bonded to both side edge portions of the polymer electrolyte membrane 10 while maintaining the same interval.

또한, 본 발명의 실시예에서는 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B) 사이에 중간 필름(60)이 개재되므로, 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 의해 낭비되는 고분자 전해질막(10)의 사용량을 줄일 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, since the intermediate film 60 is interposed between the clearance portions B of the gasket film 40, the polymer electrolyte membrane 10 wasted by the clearance portions B of the gasket film 40. ) Can be used.

또한, 본 발명의 실시예에서는 내열성을 지닌 중간 필름(60)이 고분자 전해질막(10)의 양측 가장자리단을 지지하며 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 접합되므로, 열에 의해 고분자 전해질막(10)의 가장자리 부분이 주름 형태로 변형되는 것을 방지할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, since the intermediate film 60 having heat resistance supports both edges of the polymer electrolyte membrane 10 and is bonded to the marginal portion B of the gasket film 40, the polymer electrolyte membrane is heated by heat. It is possible to prevent the edge portion of 10 from being deformed into a wrinkled shape.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 가스켓 필름(40)의 여유 부분(B)에 의해 낭비되는 고분자 전해질막(10)의 사용량을 줄일 수 있으므로 전체 막-전극 어셈블리(100)의 제조 원가를 줄일 수 있으며, 가스켓 필름(40)의 열 압착 시 중간 필름(60)에 의해 고분자 전해질막(10)의 가장자리 부분이 주름 형태로 변형되는 것을 방지할 수 있으므로 막-전극 어셈블리(100)의 상품성을 더욱 향상시킬 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, since the amount of the polymer electrolyte membrane 10 that is wasted by the marginal portion B of the gasket film 40 can be reduced, the manufacturing cost of the entire membrane-electrode assembly 100 can be reduced. In addition, since the edge portion of the polymer electrolyte membrane 10 may be prevented from being wrinkled by the intermediate film 60 when the gasket film 40 is thermally compressed, the marketability of the membrane-electrode assembly 100 may be further improved. Can be.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

10... 고분자 전해질막 20... 제1 전극층
30... 제2 전극층 40... 가스켓 필름
60... 중간 필름 71, 72... 접합 롤러10 ... Polyelectrolyte Membrane 20 ... First Electrode Layer
30 ... Second electrode layer 40 ... Gasket film
60 ... intermediate film 71, 72 ... bonding roller

Claims (8)

고분자 전해질막;
상기 고분자 전해질막의 양면에 각각 형성되는 전극층;
상기 전극층을 개방하며 그 전극층의 양측으로 여유를 두고 상기 고분자 전해질막의 양면 가장자리 부분에 접합되는 가스켓 필름; 및
상기 가스켓 필름의 여유 부분 사이에 개재되는 중간 필름을 포함하고,
상기 중간 필름은 고분자 필름으로 이루어지며, 상기 가스켓 필름에 대한 상기 고분자 전해질막의 접합 부분을 대체할 수 있고,
상기 전극층은 소정 폭과 길이를 지니며 상기 가스켓 필름이 접합될 고분자 전해질막의 가장자리 부분을 남겨두고 상기 고분자 전해질막의 양면에 형성되며,
상기 가스켓 필름은 상기 전극층의 폭 방향에 따른 고분자 전해질막의 양측 가장자리 부분 보다 긴 여유 부분이 구비되며, 상기 가스켓 필름의 여유 부분 사이에 상기 중간 필름이 접합되고,
상기 중간 필름의 두께는 상기 고분자 전해질막의 두께와 동일하게 이루어지며,
두 매의 상기 가스켓 필름 사이에 양면으로 전극층이 형성된 상기 고분자 전해질막을 배치하고, 상기 고분자 전해질막의 양측으로 띠 형상의 상기 중간 필름을 배치한 상태에서 이들을 한 쌍의 접합 롤러 사이로 공급하는 연속 공정으로서 제조되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 막-전극 어셈블리.Polymer electrolyte membrane;
Electrode layers formed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane;
A gasket film which opens the electrode layer and is bonded to both edges of the polymer electrolyte membrane with a margin on both sides of the electrode layer; And
An intermediate film interposed between the free portions of the gasket film,
The intermediate film is made of a polymer film, can replace the bonding portion of the polymer electrolyte membrane to the gasket film,
The electrode layer has a predetermined width and length and is formed on both sides of the polymer electrolyte membrane, leaving edge portions of the polymer electrolyte membrane to which the gasket film is to be bonded.
The gasket film has a margin longer than both edges of the polymer electrolyte membrane in the width direction of the electrode layer, the intermediate film is bonded between the margin of the gasket film,
The thickness of the intermediate film is made the same as the thickness of the polymer electrolyte membrane,
Manufactured as a continuous process of disposing the polymer electrolyte membrane having an electrode layer formed on both sides between the two gasket films, and feeding them between a pair of bonding rollers in a state in which the band-shaped intermediate film is disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane. Membrane-electrode assembly, characterized in that the fuel cell. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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