KR101673346B1 - 전해질 막 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전해질 막 검사 장치는 측정 가스가 흐르는 가스 유로가 형성되는 하부 지지체; 상기 하부 지지체의 상부에 위치하고, 중앙에 관통부가 형성되며, 상기 하부 지지체와의 사이에 막 전극 어셈블리가 위치하는 상부 지지체; 및 상기 상부 지지체의 관통부를 덮고 다수의 격벽이 형성되는 상부 커버;를 포함하고, 상기 상부 지지체에는 초순수 배출을 위한 배출 포트가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 전해질 막 검사 장치에 의하면, 전해질 막을 통과하는 측정 가스 또는 초순수를 통해 전해질 막의 부부적인 손상 위치를 정확히 판단할 수 있다.

Description

전해질 막 검사 장치 {INSPECTION APPARATUS OF ELECTROLYTE MEMBRANE}
본 발명은 전해질 막 검사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료 전지 스택의 전해질 막에 형성되는 핀홀의 위치와 크기를 정량적으로 측정할 수 있는 전해질 막 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 바와 같이, 연료 전지 시스템은 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 일종의 발전 시스템이다.
연료 전지 차량에 적용되고 있는 연료 전지 스택은 단위 셀이 연속적으로 배열되어 구성되는데, 각 단위 셀은 가장 안쪽에 막-전극 어셈블리 (MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치한다. 그리고 상기 막-전극 어셈블리는 수소 이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 전해질 막과, 이 전해질 막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 캐소드 및 애노드로 구성되어 있다.
상기 전해질 막은 Perfluorosulfonic acid계 고체 고분자를 많이 사용하고 연료 전지의 성능에 큰 영향을 미치는 이온 전도성을 낮추기 위해 두께가 약 10~30 마이크로미터의 얇은 막을 사용한다.
또한, 상기 막-전극 어셈블리 (MEA)의 바깥 부분, 즉 캐소드 및 애노드가 위치한 바깥 부분에는 가스 확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)이 위치한다. 그리고 상기 가스 확산층의 바깥 쪽에는 연료와 공기를 캐소드 및 애노드로 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판(Separator)이 위치한다.
그리고 상기 촉매층의 양측에는 서브 가스켓이 구비된다. 상기 서브 가스켓은 막 전극 어셈블리를 용이하게 취급하기 위해 사용된다.
이와 같은 구성의 연료 전지가 비정상적인 상황(예를 들면, 연료 전지가 부분적으로 냉각되지 않아 국부적으로 온도가 상승하는 상황, 또는 역전압으로 인해 국부적으로 온도가 상승하는 상황)에서 장시간 운전하게 되면, 상기 전해질 막의 두께가 얇아져 수소와 공기의 기밀성이 악화된다.
이러한 상황이 지속되면, 전해질 막에 핀홀이 형성된다. 이러한 핀홀에 의해 수소와 공기가 직접적으로 접촉하여 높은 온도의 연소 반응이 발생하면서, 핀홀의 크기는 더욱 커지며, 결과적으로 연료 전지가 파손되는 문제가 발생한다.
또는, 전해질 막의 제조 공정이나 촉매층과 가스 확산층과의 접합 공정, 또는 서브 가스켓과의 접합 공정에서 전해질 막의 손상으로 인해 핀홀이 발생할 수 있다.
육안으로 확인할 수 있는 핀홀은 그 위치와 크기를 확인할 수 있지만, 육안으로 확인할 수 없을 정도 크기의 미세한 핀홀이나 전해질 막의 두께 감소, 또는 부분적인 손상의 경우 육안으로 확인할 수 없는 문제가 발생한다.
따라서, 전해질 막에 형성된 핀홀, 전해질 막의 두께 감소, 및 전해질 막의 부분적인 손상을 정량적으로 측정할 수 있는 검사 장치에 대한 요구가 증대되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연료 전지의 전해질 막에 형성된 핀홀, 전해질 막의 두께 감소, 및 전해질 막의 부분적인 손상부를 정량적으로 측정할 수 있는 전해질 막 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전해질 막 검사 장치는 측정 가스가 흐르는 가스 유로가 형성되는 하부 지지체; 상기 하부 지지체의 상부에 위치하고, 중앙에 관통부가 형성되며, 상기 하부 지지체와의 사이에 막 전극 어셈블리가 위치하는 상부 지지체; 및 상기 상부 지지체의 관통부를 덮고 다수의 격벽이 형성되는 상부 커버;를 포함하고, 상기 상부 지지체에는 초순수 배출을 위한 배출 포트가 형성될 수 있다.
상기 하부 지지체에는 중앙이 오목하게 형성되는 홈부가 형성되고, 상기 가스 유로는 상기 홈부와 연통할 수 있다.
상기 하부 지지체의 상부에는 하부 가스켓이 구비될 수 있다.
상기 상부 지지체의 하부에는 상부 가스켓이 구비될 수 있다.
상기 하부 가스켓 또는 상기 상부 가스켓은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓일 수 있다.
상기 격벽은 가로 방향 및 세로 방향으로 다수 개가 일정 간격으로 구비될 수 있다.
상기 격벽에는 눈금자가 형성될 수 있다.
상기 상부 지지체에는 다수의 상부 체결 홀이 형성되며, 상기 하부 지지체에는 상기 상부 체결 홀과 대응하는 위치에 다수의 하부 체결 홀이 형성될 수 있다.
상기 상부 커버에는 다수의 커버 안내 홀이 형성되고, 상기 상부 지지체에는 상기 커버 안내 홀과 대응하는 위치에 커버 체결 홀이 형성될 수 있다.
상기 상부 커버는 투명 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 전해질 막 검사 장치는 초순수가 흐르는 초순수 유입 라인이 형성되는 하부 지지체; 상기 하부 지지체의 상부에 위치하고, 중앙에 관통부가 형성되며, 상기 하부 지지체와의 사이에 막 전극 어셈블리가 위치하는 상부 지지체; 및 상기 상부 지지체의 관통부를 덮고 다수의 격벽이 형성되는 상부 커버;를 포함할 수 있다.
상기 하부 지지체에는 중앙이 오목하게 형성되는 홈부가 형성되고, 상기 초순수 유입 라인은 상기 홈부와 연통할 수 있다.
상기 홈부와 연통하는 초순수 배출 라인이 형성될 수 있다.
상기 하부 지지체의 상부에는 하부 가스켓이 구비될 수 있다.
상기 상부 지지체의 하부에는 상부 가스켓이 구비될 수 있다.
상기 하부 가스켓 또는 상기 상부 가스켓은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓일 수 있다.
상기 격벽은 종방향 및 횡방향으로 다수 개가 일정 간격으로 구비될 수 있다.
상기 격벽에는 눈금자가 형성될 수 있다.
상기 상부 지지체에는 다수의 상부 체결 홀이 형성되며, 상기 하부 지지체에는 상기 상부 체결 홀과 대응하는 위치에 다수의 하부 체결 홀이 형성될 수 있다.
상기 상부 커버에는 다수의 커버 안내 홀이 형성되고, 상기 상부 지지체에는 상기 커버 안내 홀과 대응하는 위치에 커버 체결 홀이 형성될 수 있다.
상기 상부 커버는 투명 재질로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 전해질 막 검사 장치에 의하면, 전해질 막을 통과하는 측정 가스 또는 초순수를 통해 전해질 막의 부부적인 손상 위치를 정확히 판단할 수 있다.
또한, 전해질 막이 손상된 위치의 격벽의 수위를 측정함으로써, 전해질 막에 형성된 손상부의 크기를 정량적으로 측정할 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해질 막 측정 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하부 지지체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부 지지체를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부 커버를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해질 막 측정 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 지지체를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 지지체를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 커버를 도시한 사시도이다.
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.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
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.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 전해질 막 검사 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해질 막 측정 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전해질 막 검사 장치는 하부 지지체(110)와, 상기 하부 지지체(110)의 상부에 구비되는 상부 지지체(130), 및 상기 상부 지지체(130)의 상부에 구비되는 상부 커버(150)를 포함한다. 상기 하부 지지체(110)와 상기 상부 지지체(130)와의 사이에는 막 전극 어셈블리(300)가 구비된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하부 지지체(110)를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하부 지지체(110)는 대략 사각 모양으로 형성되고, 중앙에는 홈부(112)가 오목하게 형성된다. 상기 하부 지지체(110)의 측면에는 가스 유입구(114)가 형성되고, 상기 하부 지지체(110)의 내부에는 상기 가스 유입구(114)와 연통하는 가스 유로(116)가 형성되며, 상기 홈부(112)에는 상기 가스 유로(116)와 연통하는 가스 배출구(118)가 형성된다. 도 2에서는 하나의 가스 배출구(118)가 형성되어 있지만, 상기 가스 배출구(118)는 다수 개가 일정 간격으로 형성될 수 있다. 상기 가스 배출구(118)가 일정 간격으로 다수 개가 구비되면, 상기 막 전극 어셈블리(300)로 인가되는 측정 가스의 압력을 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 핀홀이 형성된 위치를 정확하게 파악할 수 있다.
상기 가스 유로(116)는 측정 가스의 공급을 위한 것으로, 상기 가스 유로(116)는 상기 가스 배출구(118)를 통해 상기 홈부(112)는 서로 연통된다. 상기 측정 가스는 헬륨 가스 또는 질소 가스일 수 있다.
상기 하부 지지체(110)의 상면에는 하부 가스켓(120)이 구비된다. 구체적으로, 상기 하부 가스켓(120)은 상기 홈부(112)의 외곽을 따라 구비된다. 상기 하부 가스켓(120)은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓일 수 있다.
상기 하부 지지체(110)의 외곽에는 다수의 하부 체결 홀(122)이 형성된다. 그리고 상기 하부 지지체(110)에는 적어도 하나의 하부 안내 홀(124)이 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부 지지체(130)를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부 지지체(130)는 대략 사각 모양으로 형성되고, 중앙에는 대략 사각 모양의 관통부(132)가 형성된다. 상기 상부 지지체(130)의 측면에는 배출 포트(134)가 형성되고, 상기 배출 포트(134)는 상기 관통부(132)의 측면과 연통한다.
상기 상부 지지체(130)의 하면에는 상부 가스켓(140)이 구비된다(도 1 참조). 구체적으로, 상기 상부 가스켓(140)은 상기 관통부(132)의 외곽을 따라 구비된다. 상기 상부 가스켓(140)은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓일 수 있다.
상기 상부 지지체(130)의 외곽에는 다수의 상부 체결 홀(142)이 형성된다. 상기 다수의 상부 체결 홀(142)은 상기 하부 체결 홀(122)과 대응하는 위치에 형성된다.
상기 상부 지지체(130)에는 상기 상부 커버(150)의 체결을 위한 다수의 커버 체결 홀(146)이 형성될 수 있다.
상기 상부 지지체(130)에는 적어도 하나의 상부 안내 홀(144)이 형성될 수 있다. 상기 상부 안내 홀(144)은 상기 하부 안내 홀(124)과 대응하는 위치에 형성된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상부 커버(150)를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부 커버(150)는 판상의 커버부(151)와 상기 커버부(151)에서 돌출된 다수의 격벽(153)을 포함한다. 상기 다수의 격벽(153)은 상기 커버부(151)의 가로 방향 및 세로 방향으로 다수 개가 일정 간격으로 형성될 수 있다. 정확한 측정을 위해 상기 다수 개의 격벽(153)은 약 50개 이상 구획되는 것이 바람직하다.
상기 커버부(151)와 상기 격벽(153)은 유리, 아크릴, 또는 폴리카보네이트 등과 같은 투명 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 격벽(153)에는 일정 간격으로 눈금자(154)가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 커버부(151)의 외곽에는 다수의 커버 안내 홀(166)이 형성된다. 상기 커버 안내 홀(166)은 상기 커버 체결 홀(146)과 대응하는 위치에 형성된다.
상기 커버부(151)는 상기 상부 지지체(130)의 상부를 덮는 역할을 수행하고, 상기 다수의 격벽(153)을 통해 상기 막 전극 어셈블리(300)의 손상 위치를 파악할 수 있다.
이하에서는, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 전해질 막 검사 장치의 동작에 대해 구체적으로 설명한다. 상기 하부 지지체(110)와 상기 지지체(130), 및 상기 상부 커버(150)의 체결 방법에 대해 설명하고, 전해질 막의 손상부 측정 방법에 대해 순차적으로 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 하부 지지체(110)와 상기 상부 지지체(130)의 사이에 막 전극 어셈블리(300)를 배치한다. 체결 볼트를 상기 상부 지지체(130)의 상부 체결 홀(142)과 상기 하부 지지체(110)의 하부 체결 홀(122)을 관통시킨 후 너트를 이용하여 상기 체결 볼트를 고정하여, 상기 하부 지지체(110)와 상기 상부 지지체(130)를 고정한다.
상기 상부 지지체(130)의 관통부(132)에 초순수(demineralized water)를 채워 넣는다. 이때, 상기 상부 지지체(130)와 상기 막 전극 어셈블리(300)와의 사이에 구비된 상부 가스켓(140)에 의해 초순수가 외부로 배출되는 것이 방지된다.
그리고 체결 볼트를 상기 상부 커버(150)의 커버 안내 홀(166)을 관통시킨 후, 상기 상부 지지체(130)의 커버 체결 홀(146)에 체결하여 상기 상부 커버(150)와 상기 상부 지지체(130)를 고정한다.
상기 가스 유입구(114)를 통해 측정 가스를 공급한다. 이때, 상기 측정 가스는 헬륨 가스 또는 질소 가스를 약 0.1 내지 1 bar 정도의 압력으로 공급한다. 이때, 상기 막 전극 어셈블리(300)와 상기 하부 지지체(110)의 사이에 구비된 상기 하부 가스켓(120)에 의해 측정 가스가 외부로 누설되는 것이 방지된다.
상기 전해질 막에 핀홀 내지는 얇아진 부분과 같은 손상부가 존재하면, 상기 측정 가스는 손상부를 통과하여 상기 상부 지지체(130)의 관통부(132)에 채워진 초순수로 이동한다. 즉, 측정 가스는 상기 막 전극 어셈블리(300)의 손상부를 통과하여 상기 초순수내에서 기포로 발생한다.
상기 막 전극 어셈블리(300)의 손상 위치는 기포의 발생 위치로부터 파악할 수 있는데, 기포의 발생 위치는 상기 상부 커버(150)의 격벽(153)을 통해 정확하게 파악할 수 있다. 상기 상부 커버(150)는 투명 재질로 형성되기 때문에, 기포의 발생 위치를 눈으로 파악할 수 있다.
상기 측정 가스의 양이 증가하면, 상기 측정 가스가 손상부가 위치한 격벽(153) 사이를 채우게 되고 측정 가스에 의해 상기 격벽(153) 사이의 초순수 수위가 낮아진다. 이때, 상기 격벽(153)에 형성된 눈금자(154)를 통해 초순수의 수위를 측정할 수 있다. 즉, 전해질 막의 손상부의 크기가 클수록 초순수의 수위가 낮아진다. 따라서, 전해질 막에 형성된 손상부의 크기를 정량적으로 판단할 수 있다.
이때, 측정 가스에 의해 넘치는 초순수는 상기 상부 지지체(130)에 형성된 배출 포트(134)를 통해 외부로 배출된다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해질 막 측정 장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해질 막 측정 장치의 구성을 도시한 개념도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 전해질 막 측정 장치는 하부 지지체(210)와, 상기 하부 지지체(210)의 상부에 구비되는 상부 지지체(230), 및 상기 상부 지지체(230)의 상부에 구비되는 상부 커버(250)를 포함한다. 상기 하부 지지체(210)와 상기 상부 지지체(230)와의 사이에는 막 전극 어셈블리(300)가 구비된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 지지체(210)를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 하부 지지체(210)는 상기 하부 지지체(210)는 대략 사각 모양으로 형성되고, 중앙에는 홈부(212)가 오목하게 형성된다. 상기 하부 지지체(210)의 일측면에는 초순수 공급구(214)가 형성되고, 상기 하부 지지체(210)의 내부에는 상기 초순수 공급구(214)와 연통하는 초순수 유입 라인(215)이 형성되며, 상기 홈부(212)에는 초순수 입구(216)와 초순수 출구(217)가 형성되고, 상기 하부 지지체(210)의 타측면에는 상기 초순수 출구(217)와 연통하는 초순수 배출 라인(218)이 형성된다.
상기 초순수 유입구에는 3-way 밸브(227)가 구비된다. 상기 3-way 밸브(227)를 통해 초순수와 측정 가스가 상기 하부 지지체(210)의 홈부(212)로 선택적으로 공급된다. 상기 초순수 배출 라인(218)에는 배출 밸브(229)가 구비된다. 상기 배출 밸브(229)를 통해 상기 하부 지지체(210)에 채워진 초순수가 외부로 선택적으로 배출된다.
상기 하부 지지체(210)의 상면에는 하부 가스켓(220)이 구비된다. 구체적으로, 상기 하부 가스켓(220)은 상기 홈부(212)의 외곽을 따라 구비된다. 상기 하부 가스켓(220)은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓일 수 있다.
상기 하부 지지체(210)의 외곽에는 다수의 하부 체결 홀(222)이 형성된다. 그리고 상기 하부 지지체(210)에는 적어도 하나의 하부 안내 홀(224)이 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 지지체(230)를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상부 지지체(230)는 대략 사각 모양으로 형성되고, 중앙에 관통부(232)가 형성된다.
상기 상부 지지체(230)의 하면에는 상부 가스켓(240)이 구비된다(도 5 참조). 구체적으로, 상기 상부 가스켓(240)은 상기 관통부(232)의 외곽을 따라 구비된다. 상기 상부 가스켓(240)은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓일 수 있다.
상기 상부 지지체(230)의 외곽에는 다수의 상부 체결 홀(242)이 형성된다. 상기 다수의 상부 체결 홀(242)은 상기 하부 체결 홀(222)과 대응하는 위치에 형성된다.
상기 상부 지지체(230)에는 상기 상부 커버(250)의 체결을 위한 다수의 커버 안내 홀(244)이 형성될 수 있다.
상기 상부 지지체(230)에는 적어도 하나의 상부 안내 홀(246)이 형성될 수 있다. 상기 상부 안내 홀(246)은 상기 하부 안내 홀(224)과 대응하는 위치에 형성된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 커버(250)를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 상부 커버(250)는 판상의 커버부(251)와 상기 커버부(251)에서 돌출된 다수의 격벽(253)을 포함한다. 상기 다수의 격벽(253)은 상기 커버부(251)의 가로 방향 및 세로 방향으로 다수 개가 일정 간격으로 형성될 수 있다. 정확한 측정을 위해 상기 다수 개의 격벽(253)은 약 50개 이상 구획되는 것이 바람직하다.
상기 커버부(251)와 상기 격벽(253)은 유리, 아크릴, 또는 폴리카보네이트 등과 같은 투명 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 격벽(253)에는 일정 간격으로 눈금자(254)가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 커버부(251)의 외곽에는 다수의 커버 체결 홀(266)이 형성된다. 상기 커버 체결 홀(266)은 상기 커버 안내 홀(244)과 대응하는 위치에 형성된다.
상기 커버부(251)는 상기 상부 지지체(230)의 상부를 덮는 역할을 수행하고, 상기 다수의 격벽(253)을 통해 상기 전해질 막의 손상 위치를 파악할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전해질 막 검사 장치의 동작에 대해 구체적으로 설명한다. 상기 하부 지지체(210)와 상기 지지체, 및 상기 상부 커버(250)의 체결 방법에 대해 설명하고, 전해질 막의 손상부 측정 방법에 대해 순차적으로 설명한다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 하부 지지체(210)와 상기 상부 지지체(230)의 사이에 막 전극 어셈블리(300)를 배치한다. 체결 볼트를 상기 상부 지지체(230)의 상부 체결 홀(242)과 상기 하부 지지체(210)의 하부 체결 홀(222)을 관통시킨 후 너트를 이용하여 상기 체결 볼트를 고정하여, 상기 하부 지지체(210)와 상기 상부 지지체(230)를 고정한다.
그리고 체결 볼트를 상기 상부 커버(250)의 커버 안내 홀(266)을 관통시킨 후, 상기 상부 지지체(230)의 커버 체결 홀(246)에 체결하여, 상기 상부 커버(250)와 상기 상부 지지체(230)를 고정한다.
상기 3-way 밸브(227)를 통해 초순수를 상기 하부 지지체(210)의 홈부(212)에 채워 넣는다. 상기 하부 지지체(210)의 홈부(212)에 초순수가 채워지면, 초순수 공급을 중단하고, 상기 3-way 밸브(227)를 통해 측정 가스를 공급한다. 측정 가스는 헬륨 가스 또는 질소 가스일 수 있다. 이때, 상기 막 전극 어셈블리(300)와 상기 하부 지지체(210)와의 사이에 구비된 하부 가스켓(220)에 의해 초순수가 외부로 누설되는 것이 방지된다.
상기 측정 가스에 의해 초순수의 압력이 증가하면, 상기 전해질 막의 핀홀과 같은 손상부를 통해 초순수가 상기 막 전극 어셈블리(300)의 상부로 이동한다. 이때, 상기 상부 지지체(230)와 막 전극 어셈블리(300)와의 사이에 구비된 상기 가스켓(240)에 의해 초순수가 외부로 누설되는 것이 방지된다.
이때, 상기 측정 가스에 의해 초순수의 압력이 일정 압력 이상으로 증가하면, 상기 배출 밸브(229)를 개방하여 초순수를 외부로 배출시킨다.
이와 같이, 상기 전해질 막의 손상부를 관통하여 위쪽으로 이동하는 초순수를 통해 전해질 막의 손상 위치를 파악할 수 있다. 이때, 상기 상부 커버(250)는 투명 재질로 형성되기 때문에 초순수의 막 전극 어셈블리(300) 위로 이동하는 초순수의 위치를 눈으로 파악할 수 있다.
그리고 상기 막 전극 어셈블리(300)의 위쪽으로 이동하는 초순수의 양이 증가하면, 상기 초순수는 손상부가 위치한 격벽(253) 사이를 채우게 되고 상기 격벽(253) 사이의 초순수 수위가 증가한다. 이때, 상기 격벽(253)에 형성된 눈금자(254)를 통해 초순수의 수위를 측정할 수 있다. 즉, 전해질 막의 손상부의 크기가 클수록 초순수 수위가 높아진다. 따라서, 전해질 막에 형성된 손상부의 크기를 정량적으로 판단할 수 있다.
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.
110: 하부 지지체 112: 홈부
114: 가스 유입구 116: 가스 유로
118: 가스 배출구 120: 하부 가스켓
122: 하부 체결 홀 124: 하부 안내 홀
130: 상부 지지체 132: 관통부
134: 배출 포트 142: 상부 체결 홀
144: 상부 안내 홀 146: 커버 안내 홀
150: 상부 커버 151: 커버부
153: 격벽 154: 눈금자
166: 커버 체결 홀 210: 하부 지지체
212: 홈부 214: 초순수 공급구
215: 초순수 유입 라인 216: 초순수 입구
217: 초순수 출구 218: 초순수 배출 라인
220: 하부 가스켓 222: 하부 체결 홀
224: 하부 안내 홀 230: 상부 지지체
232: 관통부 240: 상부 가스켓
242: 상부 체결 홀 244: 커버 안내 홀
246: 상부 안내 홀 250: 상부 커버
251: 커버부 253: 격벽
266: 커버 체결 홀

Claims (23)

  1. 측정 가스가 흐르는 가스 유로가 형성되는 하부 지지체;
    상기 하부 지지체의 상부에 위치하고, 중앙에 관통부가 형성되며, 상기 하부 지지체와의 사이에 막 전극 어셈블리가 위치하는 상부 지지체; 및
    상기 상부 지지체의 관통부를 덮고 다수의 격벽이 형성되는 상부 커버;
    를 포함하고,
    상기 상부 지지체에는 초순수 배출을 위한 배출 포트가 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 지지체에는 중앙이 오목하게 형성되는 홈부가 형성되고,
    상기 가스 유로는 상기 홈부와 연통하는 전해질 막 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 지지체의 상부에는 하부 가스켓이 구비되는 전해질 막 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 지지체의 하부에는 상부 가스켓이 구비되는 전해질 막 검사 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 하부 가스켓은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓인 전해질 막 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은 가로 방향 및 세로 방향으로 다수 개가 일정 간격으로 구비되는 전해질 막 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 격벽에는 눈금자가 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부 지지체에는 다수의 상부 체결 홀이 형성되며,
    상기 하부 지지체에는 상기 상부 체결 홀과 대응하는 위치에 다수의 하부 체결 홀이 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 커버에는 다수의 커버 안내 홀이 형성되고,
    상기 상부 지지체에는 상기 커버 안내 홀과 대응하는 위치에 커버 체결 홀이 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상부 커버는 투명 재질로 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  11. 초순수가 흐르는 초순수 유입 라인이 형성되는 하부 지지체;
    상기 하부 지지체의 상부에 위치하고, 중앙에 관통부가 형성되며, 상기 하부 지지체와의 사이에 막 전극 어셈블리가 위치하는 상부 지지체; 및
    상기 상부 지지체의 관통부를 덮고 다수의 격벽이 형성되는 상부 커버;
    를 포함하는 전해질 막 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하부 지지체에는 중앙이 오목하게 형성되는 홈부가 형성되고,
    상기 초순수 유입 라인은 상기 홈부와 연통하는 전해질 막 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 홈부와 연통하는 초순수 배출 라인이 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 하부 지지체의 상부에는 하부 가스켓이 구비되는 전해질 막 검사 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 상부 지지체의 하부에는 상부 가스켓이 구비되는 전해질 막 검사 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 하부 가스켓은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓인 전해질 막 검사 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 격벽은 종방향 및 횡방향으로 다수 개가 일정 간격으로 구비되는 전해질 막 검사 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 격벽에는 눈금자가 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 상부 지지체에는 다수의 상부 체결 홀이 형성되며,
    상기 하부 지지체에는 상기 상부 체결 홀과 대응하는 위치에 다수의 하부 체결 홀이 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 상부 커버에는 다수의 커버 안내 홀이 형성되고,
    상기 상부 지지체에는 상기 커버 안내 홀과 대응하는 위치에 커버 체결 홀이 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 상부 커버는 투명 재질로 형성되는 전해질 막 검사 장치.
  22. 제4항에 있어서,
    상기 상부 가스켓은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓인 전해질 막 검사 장치.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 상부 가스켓은 불소 또는 EPDM(ethylene propylene diene M-class) 고무를 포함하는 고분자 가스켓인 전해질 막 검사 장치.


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