KR101941889B1 - Electrode Mold for Fuel Cell - Google Patents

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KR101941889B1
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Abstract

The present invention relates to a mold for manufacturing an electrode used in a fuel cell. The mold for manufacturing an electrode used in a fuel cell is used to form an anode electrode or a cathode electrode of an electrode-electrolyte composite which is a component of a fuel cell, and comprises: a base layer of a sheet shape formed in a predetermined thickness; a metal layer which is arranged on one side of the base layer in a predetermined thickness, and contains a metal functioning as a catalyst of an oxidation-reduction reaction in the fuel cell; and a mask layer of a sheet shape which is arranged on one side of the metal layer in a predetermined thickness, and includes a through hole of a predetermined shape. The mask layer is affixed to one side of the metal layer and includes a space part created by cooperation between the through hole of the mask layer and the metal layer and formed to accommodate a liquid capable of dissolving the metal layer exposed to the outside through the through hole. According to the present invention, the thicknesses of an anode electrode and a cathode electrode formed on an electrolyte film can be minimized, and the electrodes can be formed on the electrolyte film in uniform thicknesses to provide excellent economic efficiency and productivity.

Description

연료전지에 사용되는 전극 제조용 거푸집 {Electrode Mold for Fuel Cell}[0001] DESCRIPTION [0002] Electrode Mold for Fuel Cell [

본 발명은 연료전지에 사용되는 전극 제조용 거푸집에 관한 것으로서, 특히 애노드 전극 및 캐소드 전극의 두께를 최소화시키고 상기 전극들을 균일한 두께로 전해질 막에 형성시킬 수 있어 경제성 및 생산성이 우수한 전극 제조용 거푸집에 관한 것이다.The present invention relates to a mold for manufacturing an electrode for use in a fuel cell, and more particularly, to a mold for electrode fabrication, which can minimize the thickness of an anode electrode and a cathode electrode and can form the electrodes in an electrolyte membrane with a uniform thickness, will be.

연료전지(fuel cell)는, 연료로서 수소 또는 메탄올을 사용하고 산화제로서 산소나 공기를 사용하여, 이들의 산화환원 반응 중에 발생하는 전자를 이용하여 전력을 생산하는 새로운 발전 방식이다.  A fuel cell is a new power generation system that uses hydrogen or methanol as a fuel and oxygen or air as an oxidant and generates electric power by using electrons generated during their oxidation / reduction reaction.

도 1에는 이러한 연료전지의 핵심 부품인 전극-전해질 복합체(Membrane Electrode Assembly; MEA)(1)의 일례가 도시되어 있다. 1 shows an example of an electrode-electrolyte composite (MEA) 1 as a core component of such a fuel cell.

상기 전극-전해질 복합체(1)는, 고분자 물질로 구성된 전해질 막(2)을 중심으로 양쪽에 애노드(anode) 전극(3)와 캐소드(cathode) 전극(4)가 형성되어 있는 구조를 이루고 있는데, 이를 막전극접합체 또는 단위전지로도 부른다. The electrode-electrolyte composite 1 has a structure in which an anode electrode 3 and a cathode electrode 4 are formed on both sides of an electrolyte membrane 2 made of a polymer material. This is also referred to as a membrane electrode assembly or a unit cell.

상기 애노드 전극(3)에서는 수소, 메탄올, 부탄과 같은 탄화수소 등의 연료가 산화 반응하여 수소 이온(H+) 및 전자(e-)가 발생하고, 수소 이온(H+)은 전해질 막(2)을 통과하여 캐소드 전극(4)으로 이동한다. 캐소드 전극(4)에서는 전해질 막(2)을 통과한 수소 이온(H+)이 산소(O2)와 결합하여 순수한 물이 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부 회로에 전자(e-)의 이동이 발생하게 된다.Said anode electrode (3), hydrogen, methanol, and the fuel of hydrocarbons such as butane hydrogen ions (H +) and electron (e -) to the oxidation reaction and the generation of hydrogen ions (H +) is an electrolyte membrane (2) And moves to the cathode electrode 4. In the cathode electrode 4, hydrogen ions (H + ) having passed through the electrolyte membrane 2 are combined with oxygen (O 2 ) to produce pure water. This reaction causes the movement of electrons (e - ) in the external circuit.

상기 애노드 전극(3)은 연료의 산화 반응이 일어나는 촉매층으로서 백금, 루테늄 등의 금속을 포함하는 것이 보통이며, 상기 캐소드 전극(4)의 산화제의 환원 반응이 일어나는 촉매층으로서 백금 또는 백금-전이금속 합금을 포함하는 것이 보통이다. 상기 촉매 금속들은 그 자체로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 탄소계 담체에 담지되어 사용될 수도 있다.The anode electrode 3 usually contains a metal such as platinum or ruthenium as a catalyst layer in which the oxidation reaction of the fuel occurs. The catalyst layer in which the reduction reaction of the oxidant of the cathode electrode 4 takes place is a platinum or platinum- . The catalyst metals may be used as such or may be supported on a carbon-based carrier.

일반적으로 상기 전해질 막(2)과 애노드 전극(3) 및 캐소드 전극(4)은 일체로 형성되는 것이 보통인데, 상기 전해질 막(2)의 양측면에 상기 애노드 전극(3) 및 캐소드 전극(4)를 결합시키는 방법은 여러 가지가 있다.Generally, the electrolyte membrane 2 is formed integrally with the anode electrode 3 and the cathode electrode 4. The anode electrode 3 and the cathode electrode 4 are formed on both sides of the electrolyte membrane 2, There are many ways to combine.

예컨대, 상기 전해질 막(2)의 양측면에 상기 애노드 전극(3) 및 캐소드 전극(4)를 열간 압착(hot press)에 의하여 일체화 시키는 방법, 촉매 잉크를 전해질 막에 직접적으로 코팅하는 방법, 스프레이 코팅, 테이프 캐스팅, 스크린 프린팅, 블레이드 코팅, 다이 코팅 또는 스핀 코팅 방법 등을 사용할 수 있다. 여기서, 촉매 잉크는 촉매 금속 및 각종 용매를 포함한다.For example, a method of integrating the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 on both sides of the electrolyte membrane 2 by hot pressing, a method of directly coating the catalyst ink on the electrolyte membrane, , Tape casting, screen printing, blade coating, die coating or spin coating. Here, the catalyst ink includes a catalyst metal and various solvents.

한편, 상기 촉매로서 주로 값비싼 백금(Pt) 입자를 사용하기 때문에 이러한 문제가 연료전지의 상업화를 가로막는 가장 큰 장애물로 작용하고 있다. 따라서, 애노드 전극(3) 및 캐소드 전극(4)의 두께를 최소화시키고, 상기 전극(3, 4)을 균일한 두께로 상기 전해질 막(2)에 형성시키는 것이 필요한데, 본 발명도 이와 관련된 문제를 해결하기 위한 발명이다.On the other hand, since expensive platinum (Pt) particles are mainly used as the catalyst, such a problem is the biggest obstacle to commercialization of the fuel cell. It is therefore necessary to minimize the thicknesses of the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 and to form the electrodes 3 and 4 in the electrolyte membrane 2 with a uniform thickness. Which is an invention for solving the problem.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 애노드 전극 및 캐소드 전극의 두께를 최소화시키고 상기 전극들을 균일한 두께로 전해질 막에 형성시킬 수 있어 경제성 및 생산성이 우수하도록 구조가 개선된 전극 제조용 거푸집을 제공하기 위함이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to minimize the thickness of the anode and the cathode and to form the electrodes in the electrolyte membrane with uniform thickness, To provide a mold for manufacturing an electrode.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전극 제조용 거푸집은, 연료전지의 부품인 전극-전해질 복합체의 애노드 전극 또는 캐소드 전극을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 거푸집으로서, 미리 정한 두께로 형성되는 시트 형상의 베이스층; 상기 베이스층의 일면에 미리 정한 두께로 배치되며, 상기 연료전지에서 발생하는 산화 환원 반응의 촉매로 역할하는 금속을 포함하는 금속층; 상기 금속층의 일면에 미리 정한 두께로 배치되며, 미리 정한 형상의 관통공을 구비하는 시트 형상의 마스크층;을 포함하며, 상기 마스크층은 상기 금속층의 일면에 점착되어 있으며, 상기 마스크층의 관통공과 상기 금속층이 협력하여 생기는 공간으로서, 상기 관통공을 통하여 외부로 노출된 상기 금속층을 용해시킬 수 있는 액체가 수용될 수 있도록 형성된 공간부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the mold for electrode fabrication according to the present invention is a mold that can be used for forming an anode electrode or a cathode electrode of an electrode-electrolyte complex, which is a component of a fuel cell, layer; A metal layer disposed on a surface of the base layer at a predetermined thickness, the metal layer including a metal serving as a catalyst for redox reactions occurring in the fuel cell; And a sheet-like mask layer disposed on the one surface of the metal layer to have a predetermined thickness and having through-holes of a predetermined shape, wherein the mask layer is adhered to one surface of the metal layer, And a space formed so as to allow the metal layer to cooperate and to receive a liquid capable of dissolving the metal layer exposed to the outside through the through hole.

여기서, 상기 베이스층은, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the base layer preferably includes at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyamide and polyimide.

여기서, 상기 마스크층은, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the mask layer preferably includes at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyamide and polyimide.

여기서, 상기 금속층은, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the metal layer preferably includes at least one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, osmium, platinum-ruthenium alloy, platinum-osmium alloy, platinum-palladium alloy and platinum-transition metal alloy.

여기서, 상기 베이스층은, 두께가 50 내지 100 μm인 것이 바람직하다.Here, the base layer preferably has a thickness of 50 to 100 mu m.

여기서, 상기 마스크층은, 두께가 20 내지 50 μm인 것이 바람직하다.Here, the mask layer preferably has a thickness of 20 to 50 mu m.

여기서, 상기 금속층은, 두께가 5 내지 15 μm인 것이 바람직하다.Here, the metal layer preferably has a thickness of 5 to 15 占 퐉.

본 발명에 따르면, 연료전지의 부품인 전극-전해질 복합체의 애노드 전극 또는 캐소드 전극을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 거푸집으로서, 미리 정한 두께로 형성되는 시트 형상의 베이스층; 상기 베이스층의 일면에 미리 정한 두께로 배치되며, 상기 연료전지에서 발생하는 산화 환원 반응의 촉매로 역할하는 금속을 포함하는 금속층; 상기 금속층의 일면에 미리 정한 두께로 배치되며, 미리 정한 형상의 관통공을 구비하는 시트 형상의 마스크층;을 포함하며, 상기 마스크층은 상기 금속층의 일면에 점착되어 있으며, 상기 마스크층의 관통공과 상기 금속층이 협력하여 생기는 공간으로서, 상기 관통공을 통하여 외부로 노출된 상기 금속층을 용해시킬 수 있는 액체가 수용될 수 있도록 형성된 공간부가 형성되어 있으므로, 상기 금속층 및 마스크층의 두께를 조절하고 상기 액체의 성분비를 조절함으로써, 전해질 막에 형성되는 애노드 전극 및 캐소드 전극의 두께를 쉽게 조절할 수 있어, 애노드 전극 및 캐소드 전극의 두께를 최소화시키고 상기 전극을 균일한 두께로 전해질 막에 형성시킬 수 있어 경제성 및 생산성이 우수하다는 효과가 있다.According to the present invention, there is provided a mold which can be used for forming an anode electrode or a cathode electrode of an electrode-electrolyte complex which is a component of a fuel cell, comprising: a sheet-shaped base layer formed at a predetermined thickness; A metal layer disposed on a surface of the base layer at a predetermined thickness, the metal layer including a metal serving as a catalyst for redox reactions occurring in the fuel cell; And a sheet-like mask layer disposed on the one surface of the metal layer to have a predetermined thickness and having through-holes of a predetermined shape, wherein the mask layer is adhered to one surface of the metal layer, Since the space formed by cooperating with the metal layer is formed so as to accommodate a liquid capable of dissolving the metal layer exposed through the through hole, it is possible to control the thickness of the metal layer and the mask layer, The thickness of the anode electrode and the cathode electrode formed on the electrolyte membrane can be easily adjusted to minimize the thickness of the anode and cathode electrodes and to form the electrode in the electrolyte membrane with a uniform thickness, And the productivity is excellent.

도 1은 연료전지의 구성 및 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 전극 제조용 거푸집의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전극 제조용 거푸집의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전극 제조용 거푸집의 사용 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 공간부에 수용된 액체에 의하여 관통공을 통하여 외부로 노출된 금속층이 용해된 상태를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining a configuration and an operation principle of a fuel cell. FIG.
2 is a cross-sectional view of a mold for electrode fabrication, which is an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of the mold for electrode production shown in Fig.
4 is a view for explaining a method of using the mold for electrode production shown in FIG.
FIG. 5 is a view showing a state in which a metal layer exposed to the outside through a through hole by the liquid contained in the space portion of FIG. 4 is dissolved.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 연료전지의 구성 및 작동 원리를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예인 전극 제조용 거푸집의 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 전극 제조용 거푸집의 평면도이다.FIG. 1 is a view for explaining the configuration and operation principle of a fuel cell, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a die for manufacturing an electrode, which is an embodiment of the present invention. 3 is a plan view of the mold for electrode production shown in Fig.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 제조용 거푸집(100)은, 연료전지의 부품인 전극-전해질 복합체(1)의 애노드 전극(3) 또는 캐소드 전극(4)을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 거푸집으로서, 베이스층(10)과 금속층(20)과 마스크층(30)을 포함하여 구성된다.1 to 3, a mold 100 for manufacturing an electrode according to a preferred embodiment of the present invention includes an anode electrode 3 or a cathode electrode 4 of an electrode-electrolyte complex 1 as a component of a fuel cell, A base layer 10, a metal layer 20, and a mask layer 30, as shown in FIG.

상기 베이스층(10)은, 미리 정한 두께로 형성되는 시트 형상의 합성수지 부재로서, 두께가 50 내지 100 μm인 것이 바람직하다. 본 실시예에서 상기 베이스층(10)은 직사각 형상의 시트 부재이다.The base layer 10 is a sheet-like synthetic resin member having a predetermined thickness, and preferably has a thickness of 50 to 100 m. In this embodiment, the base layer 10 is a rectangular sheet member.

상기 베이스층(10)은, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The base layer 10 preferably includes at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyamide and polyimide.

본 실시예에서는 상기 베이스층(10)은, 두께가 75 μm이며, 내열성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하고 있다.In this embodiment, the base layer 10 includes polyethylene terephthalate (PET) having a thickness of 75 占 퐉 and excellent heat resistance.

상기 금속층(20)은, 연료전지에서 발생하는 산화 환원 반응의 촉매로 역할하는 금속을 포함하는 층으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 베이스층(10)의 상면에 미리 정한 두께로 결합되어 있다.The metal layer 20 is a layer containing a metal serving as a catalyst for a redox reaction occurring in the fuel cell and is bonded to the upper surface of the base layer 10 at a predetermined thickness as shown in FIG. .

상기 금속층(20)은, 상기 베이스층(10)에 다양한 방법으로 결합될 수 있는데, 증착, 접착, 열압착, 점착 등의 방법을 사용할 수 있다.The metal layer 20 may be bonded to the base layer 10 by various methods such as vapor deposition, adhesion, thermocompression, and adhesion.

본 실시예에서 상기 금속층(20)은 상기 베이스층(10)과 동일한 형상과 크기를 가진다.In this embodiment, the metal layer 20 has the same shape and size as the base layer 10.

상기 금속층(20)은, 두께가 5 내지 15 μm인 것이 바람직하며, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The metal layer 20 preferably has a thickness of 5 to 15 탆 and is selected from the group consisting of platinum, ruthenium, osmium, platinum-ruthenium alloy, platinum-osmium alloy, platinum-palladium alloy and platinum- It is preferable to include one or more species.

본 실시예에서는 상기 금속층(20)은, 두께가 10 μm이며, 내부식성과 내마모성이 우수한 백금을 포함하고 있다.In the present embodiment, the metal layer 20 has a thickness of 10 占 퐉 and contains platinum excellent in corrosion resistance and abrasion resistance.

상기 마스크층(30)은, 미리 정한 두께로 형성되는 시트 형상의 합성수지 부재로서, 두께가 20 내지 50 μm인 것이 바람직하다.The mask layer 30 is a sheet-like synthetic resin member having a predetermined thickness, and preferably has a thickness of 20 to 50 mu m.

상기 마스크층(30)은, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The mask layer 30 preferably includes at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyamide and polyimide.

본 실시예에서 상기 마스크층(30)은 상기 베이스층(10)과 대응하는 형상과 크기를 가진다.In the present embodiment, the mask layer 30 has a shape and size corresponding to the base layer 10.

상기 마스크층(30)에는, 상면으로부터 하면까지 관통하는 직사각형 관통공(31)이 형성되어 있다.In the mask layer 30, a rectangular through hole 31 penetrating from the upper surface to the lower surface is formed.

본 실시예에서 상기 마스크층(30)은, 상기 금속층(20)의 상면에 점착제에 의하여 점착되어 있다.In the present embodiment, the mask layer 30 is adhered to the upper surface of the metal layer 20 by an adhesive.

상기 마스크층(30)의 상면에는, 상기 마스크층(30)의 관통공(31)과 상기 금속층(20)의 상면이 협력하여 생기는 공간부(32)가 형성되어 있다.A space 32 is formed in the upper surface of the mask layer 30 so that the through hole 31 of the mask layer 30 and the upper surface of the metal layer 20 cooperate with each other.

상기 공간부(32)는, 도 4에 도시된 바와 같이 외부로부터 상기 관통공(31)을 통하여 주입된 액체(S)가 수용될 수 있도록 수밀 가능하게 형성된다.The space portion 32 is formed to be watertight so that the liquid S injected from the outside through the through hole 31 can be received from the outside as shown in FIG.

상기 액체(S)는, 상기 관통공(31)을 통하여 외부로 노출된 상기 금속층(20)을 용해시킬 수 있는 액체이다.The liquid S is a liquid capable of dissolving the metal layer 20 exposed to the outside through the through-hole 31.

상기 액체(S)는, 폴리머 이오노머(polymer ionomer) 및 용매를 포함하여 이루어질 수 있다.The liquid (S) may comprise a polymer ionomer and a solvent.

이하에서는, 상술한 구성의 전극 제조용 거푸집(100)을 사용하여 실크스크린 기법과 유사한 방법으로 상기 전극(3, 4)을 생산하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.Hereinafter, an example of a method of producing the electrodes 3 and 4 by a method similar to the silk screen method using the electrode-producing mold 100 having the above-described structure will be described.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 액체(S)를 상기 공간부(32)에 주입한다. 이때 상기 액체(S)의 주입량은 상기 금속층(20)의 두께와 성분을 고려하여 결정한다.First, the liquid S is injected into the space portion 32 as shown in FIG. At this time, the injection amount of the liquid (S) is determined in consideration of the thickness and the composition of the metal layer (20).

도 5에 도시된 바와 같이 상기 액체(S)에 의하여 상기 관통공(31)을 통하여 외부로 노출된 상기 금속층(20)이 용해되면, 상기 액체(S)가 촉매인 백금을 함유하게 된다. 즉 상기 액체(S)를 상기 공간부(32)에 주입한 후 일정한 시간이 지나면, 상기 공간부(32)에는 백금이 용해된 액체(S)가 수용된다.As shown in FIG. 5, when the metal layer 20 exposed to the outside through the through hole 31 is dissolved by the liquid S, the liquid S contains platinum as a catalyst. That is, after a predetermined time has elapsed after injecting the liquid S into the space 32, the liquid S dissolved in platinum is accommodated in the space 32.

이렇게 상기 공간부(32)에 백금이 용해된 액체(S)가 마련된 후, 상기 전극 제조용 거푸집(100)에 수용된 액체(S)를 전해질 막(2)에 접촉시키면, 상기 전해질 막(2)에 상기 액체(S)가 인쇄된다.When the liquid S contained in the electrode assembly mold 100 is brought into contact with the electrolyte membrane 2 after the liquid S dissolved in platinum is provided in the space portion 32, The liquid S is printed.

이렇게 상기 전해질 막(2)에 상기 관통공(31) 형상의 액체(S)를 인쇄시킨 후, 미리 정한 시간동안 건조시키면 상기 액체(S)에 함유된 촉매인 백금 성분이 상기 전해질 막(2)에 견고히 흡착됨으로써, 상기 애노드 전극(3) 또는 캐소드 전극(4)이 형성된다. When the liquid (S) in the form of the through hole (31) is printed on the electrolyte membrane (2) and then dried for a predetermined period of time, a platinum component, which is a catalyst contained in the liquid (S) So that the anode electrode 3 or the cathode electrode 4 is formed.

상술한 구성의 전극 제조용 거푸집(100)은, 연료전지의 부품인 전극-전해질 복합체(1)의 애노드 전극(3) 또는 캐소드 전극(4)을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 거푸집으로서, 미리 정한 두께로 형성되는 시트 형상의 베이스층(10); 상기 베이스층(10)의 일면에 미리 정한 두께로 배치되며, 상기 연료전지에서 발생하는 산화 환원 반응의 촉매로 역할하는 금속을 포함하는 금속층(20); 상기 금속층(20)의 일면에 미리 정한 두께로 배치되며, 미리 정한 형상의 관통공(31)을 구비하는 시트 형상의 마스크층(30);을 포함하며, 상기 마스크층(30)은 상기 금속층(20)의 일면에 점착되어 있으며, 상기 마스크층(30)의 관통공(31)과 상기 금속층(20)이 협력하여 생기는 공간으로서, 상기 관통공(31)을 통하여 외부로 노출된 상기 금속층(20)을 용해시킬 수 있는 액체(S)가 수용될 수 있도록 형성된 공간부(32)가 형성되어 있으므로, 상기 금속층(20) 및 마스크층(30)의 두께를 조절하고 상기 액체(S)의 성분비를 조절함으로써, 전해질 막(2)에 형성되는 애노드 전극(3) 및 캐소드 전극(4)의 두께를 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 상기 전극 제조용 거푸집(100)을 사용하면, 애노드 전극(3) 및 캐소드 전극(4)의 두께를 최소화시키고 상기 전극(3, 4)을 균일한 두께로 상기 전해질 막(2)에 형성시킬 수 있어 경제성 및 생산성이 우수하다는 장점이 있다.The electrode-producing mold 100 having the above-described structure is a mold that can be used for forming the anode electrode 3 or the cathode electrode 4 of the electrode-electrolyte composite 1 which is a component of the fuel cell, A base layer 10 in the form of a sheet to be formed; A metal layer 20 disposed on a surface of the base layer 10 at a predetermined thickness and including a metal serving as a catalyst for redox reactions occurring in the fuel cell; And a mask layer 30 in the form of a sheet and having a predetermined through hole 31 arranged on a surface of the metal layer 20 at a predetermined thickness, And the metal layer 20 exposed through the through hole 31 is formed as a space in which the through hole 31 of the mask layer 30 and the metal layer 20 cooperate with each other, The thickness of the metal layer 20 and the mask layer 30 can be controlled and the composition ratio of the liquid S can be adjusted The thickness of the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 formed on the electrolyte membrane 2 can be easily adjusted. The thickness of the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 can be minimized and the electrodes 3 and 4 can be uniformly formed on the electrolyte membrane 2 Which is advantageous in terms of economy and productivity.

그리고 상기 전극 제조용 거푸집(100)은, 상기 베이스층(10)이, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하므로, 상기 액체(S)에 대한 내부식성이 우수하다는 장점이 있다.The electrode-forming mold 100 may be formed such that the base layer 10 is formed of one or more kinds selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyamide and polyimide It is advantageous in that the liquid S is excellent in corrosion resistance.

또한 상기 전극 제조용 거푸집(100)은, 상기 마스크층(30)이, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하므로, 일반적으로 널리 알려진 테이프 가공법을 사용하여 상기 공간부(32)를 용이하게 형성할 수 있어, 상기 전극 제조용 거푸집(100)을 대량으로 자동 생산할 수 있는 장점이 있다.The electrode forming mold 100 may be formed such that the mask layer 30 is formed of at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyamide and polyimide It is possible to easily form the space portion 32 by using a commonly known tape processing method, and thus it is possible to automatically produce the electrode-producing mold 100 in a large quantity.

그리고 상기 전극 제조용 거푸집(100)은, 상기 금속층(20)이, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하므로, 내부식성과 내마모성이 우수한 전극(3, 4)을 제조할 수 있는 장점이 있다.The mold for electrode assembly 100 may further include a metal layer 20 having a metal layer 20 formed of a metal selected from the group consisting of platinum, ruthenium, osmium, platinum-ruthenium alloy, platinum-osmium alloy, platinum-palladium alloy and platinum- It is advantageous in that electrodes 3 and 4 having excellent corrosion resistance and abrasion resistance can be manufactured.

또한 상기 전극 제조용 거푸집(100)은, 상기 베이스층(10)의 두께가 50 내지 100 μm이고, 상기 마스크층(30)의 두께가 20 내지 50 μm이며. 상기 금속층(20)의 두께가 5 내지 15 μm이므로, 전극-전해질 복합체(1)의 생산에 요구되는 최적 두께의 전극(3, 4)을 제조할 수 있는 장점이 있다.The thickness of the base layer 10 is 50 to 100 占 퐉 and the thickness of the mask layer 30 is 20 to 50 占 퐉. Since the thickness of the metal layer 20 is 5 to 15 占 퐉, there is an advantage that the electrodes 3 and 4 having the optimum thickness required for producing the electrode-electrolyte complex 1 can be manufactured.

본 실시예에서는 상기 베이스층(10) 및 마스크층(30)이 내열성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하고 있으나, 다른 합성 수지가 사용될 수도 있음은 물론이다.In the present embodiment, the base layer 10 and the mask layer 30 include polyethylene terephthalate (PET) having excellent heat resistance, but other synthetic resins may be used.

본 실시예에서는 상기 금속층(20)이 내부식성과 내마모성이 우수한 백금을 포함하고 있으나, 다른 촉매 금속을 포함할 수도 있음은 물론이다.In the present embodiment, the metal layer 20 includes platinum excellent in corrosion resistance and abrasion resistance, but may include other catalyst metals.

본 실시예에서는, 상기 전극 제조용 거푸집(100)을 사용하여 실크스크린 기법과 유사한 방법으로 상기 전극(3, 4)을 생산하고 있으나, 상기 전극 제조용 거푸집(100)을 다른 기법에 이용할 수도 있음은 물론이다.In the present embodiment, the electrodes 3 and 4 are produced by a method similar to the silk screen method using the electrode-producing mold 100, but the electrode-producing mold 100 may be used for other techniques to be.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.The technical scope of the present invention is not limited to the contents described in the above embodiments, and the equivalent structure modified or changed by those skilled in the art can be applied to the technical It is clear that the present invention does not depart from the scope of thought.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
100 : 전극 제조용 거푸집
10 : 베이스층
20 : 금속층
30 : 마스크층
31 : 관통공
32 : 공간부
1 : 전극-전해질 복합체(MEA)
2 : 전해질 막
3 : 애노드 전극
4 : 캐소드 전극
S : 액체[Description of Reference Numerals]
100: electrode mold
10: base layer
20: metal layer
30: mask layer
31: Through hole
32: Space section
1: electrode-electrolyte complex (MEA)
2: electrolyte membrane
3: anode electrode
4: cathode electrode
S: liquid

Claims (7)

연료전지의 부품인 전극-전해질 복합체의 애노드 전극 또는 캐소드 전극을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 거푸집으로서,
미리 정한 두께로 형성되는 시트 형상의 베이스층;
상기 베이스층의 일면에 미리 정한 두께로 배치되며, 상기 연료전지에서 발생하는 산화 환원 반응의 촉매로 역할하는 금속을 포함하는 금속층;
상기 금속층의 일면에 미리 정한 두께로 배치되며, 미리 정한 형상의 관통공을 구비하는 시트 형상의 마스크층;을 포함하며,
상기 마스크층은 상기 금속층의 일면에 점착되어 있으며,
상기 마스크층의 관통공과 상기 금속층이 협력하여 생기는 공간으로서, 상기 관통공을 통하여 외부로 노출된 상기 금속층을 용해시킬 수 있는 액체가 수용될 수 있도록 형성된 공간부가 형성되어 있으며,
상기 베이스층은, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하며,
상기 마스크층은, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하며,
상기 금속층은, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 제조용 거푸집.As a die that can be used to form an anode electrode or a cathode electrode of an electrode-electrolyte complex which is a part of a fuel cell,
A sheet-shaped base layer formed at a predetermined thickness;
A metal layer disposed on a surface of the base layer at a predetermined thickness, the metal layer including a metal serving as a catalyst for redox reactions occurring in the fuel cell;
And a sheet-like mask layer disposed on the one surface of the metal layer at a predetermined thickness and having through holes of a predetermined shape,
Wherein the mask layer is adhered to one surface of the metal layer,
Wherein a space is formed in the space between the through holes of the mask layer and the metal layer so as to receive a liquid capable of dissolving the metal layer exposed through the through hole,
Wherein the base layer comprises at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyamide and polyimide,
Wherein the mask layer comprises at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyester, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyamide and polyimide,
Wherein the metal layer comprises at least one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, osmium, platinum-ruthenium alloy, platinum-osmium alloy, platinum-palladium alloy and platinum-transition metal alloy. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 베이스층은, 두께가 50 내지 100 μm인 것을 특징으로 하는 전극 제조용 거푸집.The method according to claim 1,
Wherein the base layer has a thickness of 50 to 100 占 퐉. 제 1항에 있어서,
상기 마스크층은, 두께가 20 내지 50 μm인 것을 특징으로 하는 전극 제조용 거푸집.The method according to claim 1,
Wherein the mask layer has a thickness of 20 to 50 占 퐉. 제 1항에 있어서,
상기 금속층은, 두께가 5 내지 15 μm인 것을 특징으로 하는 전극 제조용 거푸집.
The method according to claim 1,
Wherein the metal layer has a thickness of 5 to 15 占 퐉.
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JP2006120433A (en) * 2004-10-21 2006-05-11 Honda Motor Co Ltd Manufacturing method of electrode structure for fuel cell
JP2014192017A (en) * 2013-03-27 2014-10-06 Toppan Printing Co Ltd Transfer sheet with mask film/base film, catalyst layer sheet employing the same, solid polymer fuel cell, and manufacturing method of transfer sheet with mask film/base film

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