KR101470036B1 - 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법에 관한 것으로, 막전극접합체와 기체 확산층은 별도의 압축 공정을 거치지 않고, 막전극접합체의 가장자리부에 형성된 클립을 통해서 기체 확산층과 막전극접합체 사이를 고정시키므로 압축 공정에 의해서 기체 확산층 및 막전극접합체가 변형되는 것을 방지하고, 막전극접합체에 기체 확산층을 고정시킬 수 있다.
연료 전지, 클립, MEA, GDL, 고정

Description

연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법{STRUCTURE OF MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY AND GAS DIFFUSION LAYER FOR FUEL CELL AND BONDING METHOD THEREOF}
본 발명은 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 별도의 압축 공정을 거치지 않고, 막전극접합체의 가장자리부에 형성된 클립을 통해서 기체 확산층과 막전극접합체 사이를 고정시키므로 압축 공정에 의한 변형을 방지할 수 있는 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지 시스템은 연료가 가지고 있는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전시스템이다. 이러한 연료전지 시스템은 크게 전기에너지를 발생시키는 연료전지스택, 연료전지스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급시스템, 연료전지스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중의 산소를 공급하는 공기공급시스템, 연료전지스택의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물 관리 시스템으로 구성된다.
이와 같은 구성으로 연료전지시스템에서는 연료인 수소와 공기 중의 산소에 의한 전기화학반응에 의해 전기를 발생시키고, 반응부산물로 열과 물을 배출하게 된다.
여기서 연료전지스택은 연료전지 차량의 주동력공급원으로서, 공기 중의 산소와 연료인 수소를 공급받아서 전기를 생산하는 장치이다. 또한, 자동차에 적용되는 연료전지스택은 약 400개 이상의 단위전지로 구성되어 있고, 각 단위전지는 약 0V ~1.23V의 전압을 형성한다.
이러한 연료전지 스택중 하나의 단위전지는 수소이온이 이동하는 전해질 막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매 층이 부착된 3층(layer)인 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly)와, 반응기체들을 고르게 분포하고 발생된 전기를 전달하는 역할을 수행하는 기체 확산층(Gas Diffusion Layer), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결 압을 유지하기 위한 가스켓 및 서브가스켓과, 반응기체들 및 냉각수가 이동하는 분리 판으로 구성되어 있다.
이러한 연료 전지 스택은 이와 같은 단위 전지의 구성을 400개 이상 적층하는데, 적층을 위해서는 막전극접합체와 기체 확산층을 열압착을 통해 서로 고정시키게 된다.
그러나 막전극접합체와 기체 확산층을 접착하는 고온 및 고압의 열압착 공정으로 기체 확산층 및 막전극접합체의 변형이 일어날 수 있고, 접착 상태로 장기간 보관 시 접착력의 약화될 수 있다. 또한 막전극접합체와 기체 확산층의 표면 성질이 상이할 경우 접합력이 약화될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 별도의 압축 공정을 거치지 않고, 막전극접합체의 가장자리부에 형성된 클립을 통해서 기체 확산층과 막전극접합체 사이를 고정시키므로 압축 공정에 의한 변형을 방지할 수 있는 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법은 기체 확산층 및 막전극접합체를 포함하는 연료 전지에 있어서, 상기 기체 확산층이 상기 막전극접합체의 가장자리부에 형성된 다수의 클립을 통해 상기 막전극접합체에 고정될 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법은 상면과 하면으로 이루어진 전해질 막의 상기 상면과 상기 하면의 중앙부에 촉매층을 형성하여 막전극접합체를 준비하는 MEA를 준비하는 MEA 준비단계와, 상기 막전극접합체의 가장자리부에, 중앙부 방향으로 돌출되고, 상기 전해질 막의 상면과 하면 사이를 관통하도록 절개하여 다수의 클립을 형성하는 클립 형성 단계와, 상기 막전극접합체의 상면과 하면에 각각 기체 확산층을 상기 다수의 클립을 통해 고정하는 GDL 고정 단계 및 상기 막전극접합체에 클립을 형성할 때 절개된 개구부를 모두 덮도록 마스크 접착제를 통해 마스킹 하는 마스킹 단계를 포함할 수 있다.
상기 마스크 접착제는 일면에 접착성이 있는 테이프, 고분자성 접착제가 일면에 도포된 필름, 접착 성분을 갖는 액체형의 고분자 접착제 및 이의 등가 물질중에 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법은 상면과 하면으로 이루어진 전해질 막의 상기 상면과 상기 하면의 중앙부에 촉매층을 형성하여 막전극접합체를 준비하는 MEA를 준비하는 MEA 준비단계와, 상기 막전극접합체의 가장자리부에, 중앙부 방향으로 돌출되고, 상기 전해질 막의 상면과 하면 사이를 관통하도록 절개하여 다수의 클립을 형성하는 클립 형성 단계와, 상기 막전극접합체에 클립을 형성할 때 절개된 상기 막전극접합체의 상면과 하면 사이를 관통하는 개구부를 마스크 접착테이프를 통해 마스킹하며, 상기 막전극접합체의 상면에 부착된 마스크 접착테이프 상부로 상기 클립을 노출시키고, 상기 막전극접합체의 상부로 노출되지 않은 클립은 상기 전해질막의 하면에 부착된 마스크 접착테이프의 하부로 노출시키는 마스킹 단계 및 상기 막전극접합체의 상면과 하면에 각각 기체 확산층을 상기 마스크 접착테이프의 상부와 하부로 노출된 클립을 통해 고정하는 GDL 고정 단계를 포함할 수 있다.
상면과 하면으로 이루어진 전해질 막의 상기 상면과 상기 하면의 중앙부에 촉매층을 형성하여 막전극접합체를 준비하는 MEA를 준비하는 MEA 준비단계와, 상기 막전극접합체의 상면과에 기체 확산층을 안착시키고 상기 기체 확산층을 상기 막전극접합체에 고정시키기 위해서, 상기 기체 확산층의 가장자리부의 상기 막전극접합 체에 클립의 일측을 접착하면서 상기 클립의 타측을 통해 상기 기체 확산층을 상기 막전극접합체에 고정하는 GDL 안착 및 고정 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법은 별도의 압축 공정을 거치지 않고, 막전극접합체의 가장자리부에 형성된 클립을 통해서 기체 확산층과 막전극접합체 사이를 고정시키므로 압축 공정에 의한 변형을 방지할 수 있게 된다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조가 도시되어 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조(100)는 막전극접합체(1Membrane Electrode Assembly, MEA, 110)와 클립(113)을 통해 막전극접합체(110)에 고정된 기체 확산층(1Gas Diffusion Layer, GDL, 120)을 포함한다.
상기 막전극접합체(110)는 상면(111a)과 하면(111b)으로 이루어진 전해질 막(111)과 상기 전해질 막(111)의 상면(111a)과 하면(111b)의 중앙부에는 전기 화학 반응이 일어나는 촉매층(112)이 형성된다.
그리고 상기 막전극접합체(110)에서 촉매층(112)이 형성되지 않은 가장자리 부에는 막전극접합체(110)의 전해질 막(111)의 상면(111a)과 하면(111b)사이를 관통하는 다수의 클립(113)이 형성되어 있다. 즉, 상기 다수의 클립(113)은 막전극접합체(110)의 중앙부 방향으로 돌출되는 형상인 "V" 또는 "U"형상으로 상면(111a)과 하면(111b)사이를 관통하도록 절개하여 형성한다. 이러한 막전극접합체(110)의 가장자리부는 클립(113)을 형성하기 위해서 탄성이 있는 필름재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 막전극접합체(110)의 상면(110a)과 하면(110b)에는 기체 확산층(120)이 상기 다수의 클립(113)을 통해 고정된다. 이때, 다수의 클립(113)은 상면(110a)에 안착된 기체 확산층(120)과 하면(110b)에 안착된 기체 확산층(120)을 서로 교번하여 고정한다.
이러한 본원 발명의 막전극접합체(110)와 기체 확산층(120)은 별도의 압축 공정을 거치지 않고, 막전극접합체(110)의 가장자리부에 형성된 클립(113)을 통해서 기체 확산층(120)을 막전극접합체(110)에 고정시키므로 압축 공정에 의해서 기체 확산층(120) 및 막전극접합체(110)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본원 발명은 별도의 접착제가 아닌 클립을 통해 막전극접합체(110)와 기체 확산층(120) 사이를 고정하므로, 장기간 보관하여도 접착력이 저하되지 않으 며, 막전극접합체(110)와 기체 확산층(120)의 표면 성질과 무관하게 기체 확산층(120)을 막전극접합체(110)에 고정시킬 수 있다.
그리고 이러한 막전극접합체(110) 및 기체 확산층(120)은 연료 전지의 제조 공정에서 막전극접합체(110) 및 기체 확산층(120)에 분리판 등을 적층(Stacking)하고 가스켓을 통해 고정할 때, 막전극접합체(110)와 기체 확산층(120) 사이는 면 전체가 적층 공정시 가해진 압력을 통해서 단단히 고정될 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 1a 및 도 1b의 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법의 일실시예를 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법은 MEA 준비 단계(S1), 클립 형성 단계(S2), GDL 고정 단계(S3) 및 마스킹 단계(S4)를 포함한다. 이러한, 상기 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법은 하기할 도 3a 내지 도 3h를 참조하여 자세히 설명하고자 한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 MEA 준비 단계(S1)에서는 상면과 하면으로 이루어진 전해질 막(111)과 상기 전해질 막(111)의 상면과 하면의 중앙부에는 전기 화학 반응이 일어나는 촉매층(112)을 형성하여 막전극접합체(110)를 준비한다.
그 후에, 도 3c에 도시된 바와 같이 클립 형성 단계(S2)에서는 상기 막전극접합체(110)에서 촉매층(112)이 형성되지 않은 가장자리 부에는 막전극접합체(110)의 전해질 막(111)의 상면과 하면 사이를 관통하도록 중앙부 방향으로 돌출되는 형 상으로 절개하여 다수의 클립(113)을 형성한다. 그리고 막전극접합체(110)에는 절개를 통해 다수의 클립(113)을 형성하므로, 상기 클립(113)형상과 대응되는 개구부(113a)가 형성된다.
그 후에, 도 3d 및 도 3e에 도시된 바와 같이 GDL 고정 단계(S3)에서는 상기 막전극접합체(110)의 촉매층(112)을 모두 덮도록 상기 막전극접합체(110)의 상면과 하면에 기체 확산층(120)을 각각 상기 다수의 클립(113)을 통해 막전극접합체(110)에 고정한다. 이때, 다수의 클립(113)은 막전극접합체(110)의 상면에 안착된 기체 확산층(120)과 막전극접합체(110)의 하면에 안착된 기체 확산층(120)을 서로 교번하여 고정한다.
그 후에, 도 3f 및 도 3g에 도시된 바와 같이 마스킹 단계(S4)에서는 상기 막전극접합체(110)에 클립(113)을 형성할 때 절개를 통해 형성된 개구부(113a)를 마스크 접착제(130)를 통해 마스킹(masking)한다. 이러한 마스크 접착제(130)가 필름 형태일 경우에는 도 3f에 도시된 바와 같이, 클립(113)과 개구부(113a)가 형성된 영역을 모두 덮도록 막전극접합체(110)의 상면과 하면에 각각 접착한다. 그리고 마스크 접착제(130a)가 액체 형태일 경우에는 도 3g에 도시된 바와 같이, 클립(113)이 형성된 개구부(113a)만 덮도록 막전극접합체(110)의 상면과 하면에 각각 액체 접착제를 도포한다.
그리고 마스크 접착제(130)는 도 3f에 도시된 일면에 접착성이 있는 테이프, 고분자성 접착제가 일면에 도포된 필름, 액체형 고분자 접착제 및 이의 등가 물질중에 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 여기서, 액체형 접착제는 열가소성 접착 제(1Thermoplastic adhesive), 열경화성 접착제(1thermosetting adhesive) 엘라스토머릭 접착제(1elastomeric adhesive) 및 이의 등가 물질중에 적어도 하나로 점도를 조절하여 이용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 1a 및 도 1b의 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법의 다른 실시예를 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법은 MEA 준비 단계(S1), 클립 형성 단계(S2), 마스킹 단계(S31) 및 GDL 고정 단계(S41)를 포함한다. 이러한 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법은 도 2에 도시된 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법과 MEA 준비 단계(S1) 및 클립 형성 단계(S2)가 동일하다. 그러므로 도 2와 상이한 마스킹 단계(S31) 및 GDL 고정 단계(S41)를 위주로 설명하고자 한다.
이러한, 상기 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법은 하기할 도 5a 내지 도 5b를 참조하여 자세히 설명하고자 한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 마스킹 단계(S31)에서는 상기 막전극접합체(110)에 클립(113)을 형성할 때 절개를 통해 형성된 개구부(113a)를 마스크 접착제(130b)를 통해 마스킹(1masking)한다. 즉, 마스킹 단계(S31)에서는 상기 막전극접합체(110)에 형성된 개구부(113a)를 모두 덮도록 마스크 접착제(130b)를 부착하고, 클립(113)은 마스크 접착제(130b)의 상부 또는 하부로 노출된다.
그러므로 막전극접합체(110)의 상면(110a)과 하면(110b) 사이에 형성된 개구 부(113a)는 상면(110a)과 하면(110b)에 각각 접착된 마스크 접착제(130b)를 통해 마스킹된다. 그리고 이때 마스크 접착제(130b)는 다수의 클립(113)이 교번하여 막전극접합체(110)의 상면(110a)이 상부와 하면(110b)의 하부로 노출되도록 접착된다.
그리고 마스크 접착제(130b)는 일면에 접착성이 있는 테이프, 고분자성 접착제가 일면에 도포된 필름 및 이의 등가 물질중에 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
그 후에, 도 5b에 도시된 바와 같이, GDL 고정 단계(S41)에서는 상기 막 마스크 접착제(130b)의 상부로 노출된 상기 다수의 클립(113)을 통해 기체 확산층(120)을 막전극접합체(110)에 고정한다. 즉, 기체 확산층(120)은 마스크 접착제(130b)의 상부 또는 하부로 노출된 상기 다수의 클립(113)을 통해 상기 막전극접합체(110)의 상면과 하면에 각각 고정된다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조가 도시되어 있다.
도 6a 및 도 6b에서 도시된 바와 같이 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조(200)는 막전극접합체(210), 기체 확산층(120) 및 클립(230)을 포함한다. 상기 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조(200)의 기체 확산층(120)은 상기 도 1a 및 도 1b에 도시된 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조(100)와 동일하다. 그러므로 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조(200)에서 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조(100)와 상이한 막전극접합체(210) 및 클립(230)을 위주로 설명하고자 한다.
우선 막전극접합체(210)는 전해질 막(211)과 상기 전해질 막(211)의 상면과 하면의 중앙부에는 전기 화학 반응이 일어나는 촉매층(212)이 형성된다.
그리고 클립(230)은 상기 전해질 막(211)의 상면과 하면에 가장자리 부에 일측(231)이 접착되고, 타측(232)이 상기 기체 확산층(120)을 고정시킨다. 즉, 상기 클립(230)과 상기 막전극접합체(210) 사이에는 기체 확산층(120)이 개재되어, 상기 클립(230)은 기체 확산층(120)을 막전극접합체(210)에 고정한다.
이러한 클립(230)은 기체 확산층(120)을 고정하는 타측의 두께를 일측의 두께보다 더 얇게 형성하여, 클립(230)의 타측과 접촉하는 기체 확산층(120)에 면 압력이 가중되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 이러한 클립(230)은 탄성력을 갖는 탄성체로 이루어진다.
이러한 클립(230)은 연료 전지 스택에서 반응 기체 및 냉각수의 기밀성과 체결압을 유지시키는 가스켓(Gasket)의 역할을 수행할 수도 있고, 클립(230)의 외주연에 별도의 가스켓이 더 형성될 수도 있다.
이러한 본원 발명의 막전극접합체(210)와 기체 확산층(120)은 별도의 압축 공정을 거치지 않고, 막전극접합체(210)의 가장자리부에 형성된 클립(230)을 통해서 기체 확산층(120)을 막전극접합체(210)에 고정시키므로 압축 공정에 의해서 기체 확산층(120) 및 막전극접합체(210)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 이러한 막전극접합체(210) 및 기체 확산층(120)은 연료 전지의 제조 공정에서 막전극접합체(210) 및 기체 확산층(120)에 분리판 등을 적층(Stacking)하고 가스켓을 통해 고정할 때, 막전극접합체(210)와 기체 확산층(120) 사이는 면 전체가 적층 공정시 가해진 압력을 통해서 단단히 고정될 수 있다.
또한 본원 발명은 별도의 접착제가 아닌 클립을 통해 막전극접합체(210)와 기체 확산층(120) 사이를 고정하므로, 장기간 보관하여도 접착력이 저하되지 않으며, 막전극접합체(210)와 기체 확산층(120)의 표면 성질과 무관하게 기체 확산층(120)을 막전극접합체(210)에 고정시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 6a 및 도 6b의 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법의 일실시예를 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법은 MEA 준비 단계(S1), GDL 안착 및 고정 단계(S22)를 포함한다. 이러한 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법은 도 2에 도시된 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법과 MEA 준비 단계(S1)가 동일하다. 그러므로 도 2와 상이한 GDL 안착 및 고정 단계(S22)를 위주로 설명하고자 한다. 이러한, 상기 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법은 하기할 도 8을 참조하여 자세히 설명하고자 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, GDL 안착 및 고정 단계(S22)에서는 막전극접합체(210)의 상면에 기체 확산층(120)을 안착시킨다. 그리고 막전극접합체(210)의 가장자리부인 기체 확산층(120)과의 접합 부분의 막전극접합체(210)에 클립(230)의 일측을 접착하면서, 클립(230)의 타측을 통해 기체 확산층(120)을 막전극접합체(210)에 고정한다.
이러한 클립(230)은 도 8에 도시된 바와 같이 일체형으로 형성되거나, 개별의 클립(230)을 복수개 형성할 수도 있다.
이와 같은 방법으로 GDL 안착 및 고정 단계(S22)에서는 막전극접합체(210)의 하면에도 기체 확산층(120)을 안착시키고, 막전극접합체(210)의 가장자리부에 클립(230)의 일측을 접착하고, 클립(230)의 타측을 통해 기체 확산층(120)을 막전극접합체(210)에 고정한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조 및 이의 접합 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조이다.
도 2는 도 1a 내지 도 1b의 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.
도 3a 내지 도 3g는 도 2의 순서도에 따른 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법의 각 단계를 도시한 구조이다.
도 4는 도 1a 내지 도 1b의 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법의 다른 실시예를 도시한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5b는 도 4의 순서도에 따른 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법의 각 단계를 도시한 구조이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조이다.
도 7은 도 6a 내지 도 6b의 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.
도 8은 도 7의 순서도에 따른 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법의 GDL 안착 및 고정 단계를 도시한 구조이다.

Claims (5)

  1. 기체 확산층 및 막전극접합체를 포함하는 연료 전지에 있어서,
    상기 기체 확산층이 상기 막전극접합체의 가장자리부에 형성된 다수의 클립을 통해 상기 막전극접합체에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조.
  2. 상면과 하면으로 이루어진 전해질 막의 상기 상면과 상기 하면의 중앙부에 촉매층을 형성하여 막전극접합체를 준비하는 MEA를 준비하는 MEA 준비단계;
    상기 막전극접합체의 가장자리부에, 중앙부 방향으로 돌출되고, 상기 전해질 막의 상면과 하면 사이를 관통하도록 절개하여 다수의 클립을 형성하는 클립 형성 단계;
    상기 막전극접합체의 상면과 하면에 각각 기체 확산층을 상기 다수의 클립을 통해 고정하는 GDL 고정 단계; 및
    상기 막전극접합체에 클립을 형성할 때 절개된 개구부를 모두 덮도록 마스크 접착제를 통해 마스킹 하는 마스킹 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 마스크 접착제는 일면에 접착성이 있는 테이프, 고분자성 접착제가 일 면에 도포된 필름, 접착 성분을 갖는 액체형의 고분자 접착제 및 이의 등가 물질중에 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법.
  4. 상면과 하면으로 이루어진 전해질 막의 상기 상면과 상기 하면의 중앙부에 촉매층을 형성하여 막전극접합체를 준비하는 MEA를 준비하는 MEA 준비단계;
    상기 막전극접합체의 가장자리부에, 중앙부 방향으로 돌출되고, 상기 전해질 막의 상면과 하면 사이를 관통하도록 절개하여 다수의 클립을 형성하는 클립 형성 단계;
    상기 막전극접합체에 클립을 형성할 때 절개된 상기 막전극접합체의 상면과 하면 사이를 관통하는 개구부를 마스크 접착테이프를 통해 마스킹하며, 상기 막전극접합체의 상면에 부착된 마스크 접착테이프 상부로 상기 클립을 노출시키고, 상기 막전극접합체의 상부로 노출되지 않은 클립은 상기 전해질막의 하면에 부착된 마스크 접착테이프의 하부로 노출시키는 마스킹 단계; 및
    상기 막전극접합체의 상면과 하면에 각각 기체 확산층을 상기 마스크 접착테이프의 상부와 하부로 노출된 클립을 통해 고정하는 GDL 고정 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법.
  5. 상면과 하면으로 이루어진 전해질 막의 상기 상면과 상기 하면의 중앙부에 촉매층을 형성하여 막전극접합체를 준비하는 MEA를 준비하는 MEA 준비단계;
    상기 막전극접합체의 상면과에 기체 확산층을 안착시키고 상기 기체 확산층을 상기 막전극접합체에 고정시키기 위해서, 상기 기체 확산층의 가장자리부의 상기 막전극접합체에 클립의 일측을 접착하면서 상기 클립의 타측을 통해 상기 기체 확산층을 상기 막전극접합체에 고정하는 GDL 안착 및 고정 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 연료 전지의 막전극접합체와 기체 확산층 구조의 접합 방법.
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