KR20090031156A - 연료전지용 멤브레인 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지용 멤브레인 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 기재의 내부와 표면에 형성되는 미세기공에 전해질 물질을 부분적으로 코팅한 후에 전해질 필름을 다공성 기재의 양면에 전사하여 멤브레인을 형성함으로써 두께가 얇으면서도 기계적 성능이 우수한 강화막 멤브레인을 제조할 수 있는 연료전지용 멤브레인 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

연료전지 시스템, 강화막, 다공성 기재, 전해질 필름, 전사

Description

연료전지용 멤브레인 제조 방법 및 장치{Method for Manufacturing Membrane for Fuel Cell System and Apparatus using the Same Method}

본 발명은 연료전지용 멤브레인 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 기재의 내부와 표면에 형성되는 미세기공에 전해질 물질을 부분적으로 코팅한 후에 전해질 필름을 다공성 기재의 양면에 전사하여 멤브레인을 형성함으로써 두께가 얇으면서도 기계적 성능이 우수한 강화막 멤브레인을 제조할 수 있는 연료전지용 멤브레인 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

연료전지 시스템(Fuel Cell System)은 메탄올, 에탄올, 부탄올과 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산화제인 산소의 전기화학 반응에 의하여 전기 에너지로 생성하는 발전 시스템이다.

이러한 연료전지는 연료 전지 시스템은 대표적으로 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : 이하 "PEMFC"라 한다.) 시스템과 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell : 이하 "DMFC"라 한다) 시스템을 들 수 있다.

상기 PEMFC 시스템은 수소와 산소의 반응에 의해 전기에너지를 발생시키는 스택과 연료를 개질하여 수소를 발생시키는 연료개질기를 포함하여 구성된다. 상기 PEMFC 시스템은 에너지 밀도가 크고, 출력이 높다는 장점을 가지고 있으나, 수소 가스의 취급에 주의를 요하고 연료가스인 수소를 생산하기 위하여 메탄올과 같은 연료를 개질하기 위한 연료개질기 등의 부대 설비를 필요로 하게 된다. 상기 PEMFC 시스템의 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly: MEA)를 포함하는 단위셀을 중심에 두고 이의 양면에 밀착 배치되는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)(또는 세퍼레이터(Separator))가 적층되어 형성된다.

상기 DMFC 시스템은 스택에 직접 메탄올 연료와 산화제인 산소를 공급하여 전기화학 반응에 의해 전기를 생성하게 된다. 상기 DMFC 시스템은 에너지밀도 및 전력밀도가 매우 높으며, 메탄올 등 액체연료를 직접 사용하기 때문에 연료개질기 등 부대 설비가 필요치 않으며 연료의 저장 및 공급이 쉽다는 장점을 가지고 있다.

상기 DMFC 시스템의 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: 이하 "MEA"라 한다)를 포함하는 전기발생 유닛과 전기발생 유닛의 양면에 배치되는 바이폴라 플레이트가 한 개 또는 한 개 이상으로 적층된 구조를 가진다. 상기 MEA는 PEMFC 시스템과 마찬가지로 애노드 전극(anode electrode)과 캐소드 전극(cathode electrode) 사이에 전해질막(membrane)이 개재되어 형성된다. 또한, 상기 애노드 전극과 캐소드 전극은 연료와 공기의 산화/환원 반응이 일어나는 촉매층과 연료의 공급 및 확산을 위한 연료확산층(diffusion layer) 및 전극 지지체를 구비하여 이루어진다. 상기 DMFC 시스템은 스택을 구성하는 전기생성 유닛의 배치구조와 공기의 공급방식에 따라 패시브 타입과 액티브 타입으로 구분될 수 있다.

상기 PEMFC 또는 DMFC에 사용되는 막전극 어셈블리는 구체적인 재료의 조성에는 차이가 있지만 구성상 유사한 특성이 있다. 상기 막전극 어셈블리는 전해질막인 멤브레인(membrane)의 양측에 형성되는 애노드 촉매층과 캐소드 촉매층 및 확산층을 포함하여 형성된다. 상기 확산층은 미세기공층(micro pore layer)과 지지층을 포함하여 이루어진다. 상기 애노드 촉매층과 확산층은 애노드 전극으로 작용하게 되며, 상기 캐소드 촉매층과 확산층은 캐소드 전극으로 작용하게 된다.

상기 멤브레인은 수소이온 전도성을 갖는 고분자 물질로 형성되며, 애노드에서 산화반응에 의해 발생한 수소이온이 캐소드로 이동하기 위한 통로 역할을 할뿐만 아니라, 애노드와 캐소드를 전기적으로 분리시키는 절연막의 역할도 한다. 따라서, 상기 멤브레인은 수소 이온을 신속하게 대량으로 이동시키기 위해 높은 이온전도도를 가져야 하며, 전기화학적 안전성, 절연막으로서의 기계적 강도, 작동 온도에서의 열안정성, 이온전도저항을 줄이기 위한 박막화의 용이성 및 액체 함습에 대한 내팽윤성 등의 요건을 충족해야 한다. 현재 상용화되고 멤브레인은 듀퐁사가 생산하고 있는 나피온(Nafion)과 아사히 케미칼사의 아씨플렉스 및 아사히 글라스사의 플레미온 등의 불소계 막이 있다.

이러한 멤브레인은 두께가 얇을수록 이온 전도도가 향상되나, 기계적 강도가 약해지며 멤브레인의 양쪽 극에 공급되는 기체가 멤브레인을 투과하여 다른 극으로 이동하는 크로스오버 현상이 일어나 전체적으로 멤브레인의 성능을 저하시키는 문제가 발생된다.

따라서, 상기 멤브레인의 전체적인 두께가 얇으면서 성능이 유지될 수 있도 록 하기 위해서 멤브레인을 소수성을 갖는 다공성막을 포함하는 강화막으로 제조하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있다.

종래의 다공성 기재에 액상의 전해질 물질을 도포하는 방법으로 스프레이 도포나 롤 코터에 의한 방법이 주로 시도되어 왔으나, 전해질 물질을 다공성 기재의 기공 내로 압입시키는 별도의 에너지가 거의 없기 때문에 기공 내에 압입되는 전해질 물질의 양이 충분하지 못하게 되어 전해질막의 성능이 저하되는 문제가 있다.

종래의 다른 방법으로는 다공성 기재의 타면에서 일정한 음압으로 흡입(suction)하면서 일면에서 전해질 물질을 코팅하는 방법이 제안되고 있다. 이러한 방법은 다공성 기재의 일면 상에 전해질 물질을 기공없이 코팅하는데 효과적일 수 있으나, 다공성 기재의 양쪽 면에 균일한 두께의 전해질 물질을 코팅하기 어려운 문제가 있다. 즉, 다공성 기재의 일면에 전해질 물질을 코팅한 후에 다공성 기재의 타면에 코팅할 때, 다공성 기재의 일면에 코팅된 전해질 물질 때문에 다공성 기재의 핸들링(handling)이 어렵게 된다. 또한, 상기 다공성 기재의 타면에 전해질 물질을 코팅하기 위해서 일면에서 흡입을 하는 경우에 일면에 코팅된 전해질 물질에 의하여 흡입이 어렵게 되며, 일면에 코팅된 전해질 물질 층에 주름(wrinkle)이 발생하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 다공성 기재의 내부와 표면에 형성되는 미세기공에 전해질 물질을 부분적으로 코팅한 후에 전해질 필름을 다공성 기재의 양면에 전사하여 멤브레인을 형성함으로써 두께가 얇으면서도 기계적 성능이 우수한 강화막 멤브레인을 제조할 수 있는 연료전지용 멤브레인 제조 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지용 멤브레인 제조 장치는 연료전지용 멤브레인 제조 장치에 있어서, 테입 형상의 다공성 기재를 공급하는 다공성 기재 언와인더와, 상기 다공성 기재 언와인더로부터 공급되는 다공성 기재를 소정 온도로 예열하는 예열 수단과, 상기 예열된 다공성 기재에 전해질 물질 슬러리를 분사하여 코팅하는 코팅 수단과, 상기 전해질 물질 슬러리가 코팅된 다공성 기재를 가열하여 건조하는 건조 수단과, 전해질 필름이 코팅된 전사 필름을 상기 건조된 다공성 기재의 상부와 하부로 공급하는 전사 필름 언와인더와, 상기 다공성 기재의 양면에 상기 전사 필름을 압착하여 전해질 필름을 다공성 기재의 양면에 전사하는 전해질 필름 압착 수단과, 상기 전해질 필름이 제거된 전사 필름을 회수하는 전사 필름 리와인더 및 상기 전해질 필름이 전사된 다공성 기재를 회수하는 다공성 기재 리와인더를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 연료전지용 멤브레인 제조장치에 의하여 제조되는 상기 연료전지용 멤브레인은 상기 다공성 기재의 양면에 상기 전해질 필름이 양면에 압착되어 형성된 강화막 멤브레인으로 제조된다.

또한, 본 발명에서 상기 다공성 기재 언와인더는 상기 다공성 기재가 롤 상태로 권취된 제1롤과 상기 제1롤을 지지하는 제1롤 지지봉과 상기 제1롤 지지봉을 회전시키는 제1회전수단과 상기 제1롤로부터 풀리는 상기 다공성 기재의 공급방향을 가이드하는 제1가이드바를 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 다공성 기재 리와인더는 상기 전해질 필름이 코팅된 다공성 기재가 롤 상태로 권취되는 제2롤과 상기 제2롤을 지지하는 제2롤 지지봉과 상기 제2롤 지지봉을 회전시키는 제2회전수단과 상기 제2롤로 권취되는 상기 다공성 기재의 공급방향을 가이드하는 제2가이드바를 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 전사 필름 언와인더는 상기 전사 필름이 권취된 제3롤과 상기 제3롤을 지지하는 제3롤 지지봉과 상기 제3롤 지지봉을 회전시키는 제3회전수단과 제3롤로부터 풀리는 전사 필름의 공급방향을 가이드하는 제3가이드바를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 전사 필름 언와인더는 상기 다공성 기재 언와인더에서 공급되는 다공성 기재의 상면과 하면에 각각 전해질 필름을 공급하도록 두 대로 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 전사 필름 리와인더는 상기 전해질 필름이 제거된 전사 필름이 권취되는 제4롤과 상기 제4롤을 지지하는 제4롤 지지봉과 상기 제4롤 지지봉을 회전시키는 제4회전수단과 제4롤로 권취되는 전사 필름의 공급방향을 가이드하는 제4가이드바를 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 예열 수단은 상기 다공성 기재를 30도 내지 70도로 예열하도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 코팅 수단은 전해질 물질 슬러리가 분사되는 슬롯 다이와, 상기 슬롯 다이와 소정 간격 이격되어 설치되며 상기 다공성 기재를 지지 하는 지지봉을 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 건조 수단은 상기 다공성 기재를 80도 내지 150도로 가열하여 예비 건조하는 예비건조로와 150도 내지 200도로 가열하여 건조하는 건조로를 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 전해질 필름 압착 수단은 상기 다공성 기재와 전사 필름이 통과하는 내부 압착공간과 내부 압착공간의 압착위치 상부와 하부에 상하 이동이 가능하게 설치되어 다공성 기재와 전사 필름을 압착하는 압착수단을 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 연료전지용 멤브레인 제조 방법은 다공성 기재 언와인더와 다공성 기재 리와인더와 예열 수단과 코팅 수단과 건조 수단과 전사 필름 언와인더와 전사 필름 리와인더 및 전해질 필름 압착수단을 포함하는 연료전지용 멤브레인 제조 장치를 이용한 연료전지용 멤브레인 제조 방법에 있어서, 상기 다공성 기재 언와인더가 테입 형상으로 형성되어 롤 상태로 권취된 다공성 기재를 풀면서 제공하는 다공성 기재 제공 단계와, 상기 예열 수단이 제공되는 상기 다공성 기재를 소정 온도로 예열하는 다공성 기재 예열단계와, 상기 코팅 수단이 예열되어 제공되는 상기 다공성 기재의 일면에 전해질 물질 슬러리를 분사하여 코팅하는 전해질 물질 슬러리 코팅단계와, 상기 건조 수단이 전해질 물질 슬러리가 코팅된 상기 다공성 기재를 가열하여 건조하는 다공성 기재 건조단계와, 상기 전사 필름 언와인더가 건조된 상기 다공성 기재의 양면에 전해질 필름이 코팅된 전사 필름을 제공하는 전사 필름 제공단계와, 상기 전해질 필름 압착수단이 상기 다공성 기재의 양면에 상기 전해질 필름을 압착하여 전사하는 전해질 필름 전사단계와, 상기 전사 필름 리와인더가 상기 전해질 필름이 제거된 전사 필름을 회수하는 전사 필름 회수단계 및 상기 다공성 기재 리와인더가 상기 전해질 필름이 전사된 다공성 기재를 회수하는 다공성 기재 회수단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 연료전지용 멤브레인 제조 방법에 의하여 제조되는 상기 연료전지용 멤브레인은 상기 다공성 기재의 양면에 상기 전해질 필름이 양면에 압착되어 형성된 강화막 멤브레인으로 형성된다. 또한, 상기 멤브레인은 기공도가 5 내지 20%가 되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 다공성 기재는 10 내지 20 마이크론 두께의 사불화폴리에틸렌 재질의 필름으로 형성되며, 상기 전해질 필름은 5 내지 15 마이크론의 두께의 나피온 재질로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 다공성 기재 예열 단계는 30도 내지 70도의 범위에서 다공성 기재를 예열하도록 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 전해질 물질 슬러리 코팅단계는 상기 다공성 기재의 기공도가 5 내지 30%가 되도록 전해질 물질 슬러리를 코팅하도록 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 다공성 기재 건조 단계는 전해질 물질 슬러리가 코팅된 상기 다공성 기재를 80도 내지 150도에서 건조하는 예비건조과정과 150도 내지 200도에서 건조하는 건조과정을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 연료전지용 멤브레인 제조 장치와 방법에 따르면, 코팅과정을 통 하여 전해질 물질이 충진된 다공성 기재의 상면과 하면에 전사 과정을 이용하여 균일한 두께의 전해질층을 연속적으로 형성함으로써 강화막 멤브레인을 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면 멤브레인이 강화막을 형성됨으로써 두께는 얇으면서 기계적 강도가 우수한 멤브레인을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전해질 물질을 코팅하기 전에 다공성 기재를 예열함으로써 전해질 물질 슬러리가 다공성 기재의 미세기공에 용이하게 충진되면서 코팅될 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하에서 첨부한 도면과 실시예를 통하여 본 발명의 연료전지용 멤브레인 제조 장치와 방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 멤브레인 제조 방법에 따라 제조되는 멤브레인(10)의 구조에 대하여 설명한다.

상기 멤브레인(10)은, 도 1을 참조하면, 다공성 기재(20)와 다공성 기재(20)의 양면에 전사되는 전해질 필름(30)을 포함하여 형성된다. 상기 멤브레인(10)은 전체적인 기공도(porosity)가 5 내지 20%가 되도록 형성된다. 상기 멤브레인(10)의 기공도가 너무 작거나 크게 되면 멤브레인(10)의 성능이 저하되는 문제가 있다.

상기 다공성 기재(20)는 내부와 표면에 미세기공이 다수 형성되며, 소수성을 갖는 사불화폴리에틸렌(polytetrafluorethylene ; PTFE) 재질로 형성된다. 또한, 상기 다공성 기재(20)는 10 마이크론 내지 20 마이크론의 두께로 형성된다. 상기 다공성 기재(20)는 두께가 10 마이크론보다 얇게되면 기계적 강도가 낮아 사용하기 어렵게 되며, 두께가 20 마이크론보다 두껍게 되면 멤브레인의 두께를 전체적으로 증가시키는 문제점이 있다.

또한, 상기 다공성 기재(20)는 코팅 과정을 통하여 미세기공에 일정 비율로 충진되는 전해질 물질을 포함하게 된다. 상기 다공성 기재(20)는 바람직하게는 기공도가 5% 내지 30%가 되도록 전해질 물질이 미세기공에 충진된다. 상기 다공성 기재(20)의 미세기공에 채워지는 전해질 물질은 다공성 기재(20)의 상면과 하면에 전사되는 전해질 필름(30)과의 바인더 역할을 하게 되어 전해질 필름(30)이 다공성 기재(20)와 양호한 접착력을 유지할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 다공성 기재(20)는 기공도가 5%보다 작게 되면 전사되는 전해질 필름(30)의 두께 감소가 작게 되어 멤브레인(10)의 두께가 전체적으로 증가되는 문제가 있다. 또한, 상기 다공성 기재(20)는 기공도가 30%보다 크게 되면 다공성 기재(20)의 양면에 전사되는 전해질 필름(30)과의 접착력이 저하되는 문제가 발생된다.

상기 전해질 필름(30)은 전사 필름(도 2 또는 도 4 참조)에 먼저 소정 두께로 코팅되어 박막으로 형성된 후에 본 발명에 따른 멤브레인 제조 공정에 의하여 다공성 기재(20)의 양면에 전사되어 압착된다. 상기 전해질 필름(30)은 바람직하게는 나피온(Nafion) 재질로 형성된다. 다만, 상기 전해질 필름(30)은 연료전지용으로 개발되는 다른 전해질막의 재질이 사용될 수 있다. 예를 들면, 한편, 상기 전해질 필름(30)은 수소이온 전도성이 우수한 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고 분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리 에테르케톤계 고분자 및 폴리에테르-에테르케톤계 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수소이온 전도성 고분자를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 전해질 필름(30)은 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르의 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤, 폴리(2,2'-(m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸)(poly(2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole)) 및 폴리(2,5-벤즈이미다졸)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수소이온 전도성 고분자를 포함하여 형성될 수 있다.

상기 전해질 필름(30)은 바람직하게는 다공성 기재(20)의 양면에 전사되어 압착된 후의 두께가 5 내지 15 마이크론의 두께로 되도록 형성된다. 상기 전해질 필름(30)의 두께가 5 마이크론보다 작게 되면 멤브레인(10)의 성능이 저하되며, 15 마이크론보다 크게 되면 멤브레인(10)의 두께가 전체적으로 증가되는 문제가 있다. 또한, 상기 전해질 필름(30)은 전체적으로 두께 편차가 전해질 필름(30)의 두께의 10 내지 30 %내로 유지된다. 상기 전해질 필름(30)의 두께 편차가 크게 되면 멤브레인(10)의 성능이 불균일하게 되는 문제점이 있다. 또한, 상기 전해질 필름(30)은 기공도(porosity)가 1 내지 5%로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 전해질 필름(30)의 기공도가 너무 작게 되거나 너무 크게 되면 멤브레인(10)의 성능이 저하되는 문제가 있다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 멤브레인 제조 장치에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 멤브레인 제조 장치의 개략도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 코팅 수단에서 전해질 물질 슬러리가 다공성 기재에 코팅되는 과정에 대한 개략도를 나타낸다. 도 4는 도 2의 전해질 필름 압착 수단에서 전해질 필름이 다공성 기재에 전사되어 압착되는 과정에 대한 개략도를 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 멤브레인 제조 장치는, 도 2를 참조하면, 다공성 기재 언와인더(100)와, 다공성 기재 리와인더(800)와, 예열 수단(200)과, 코팅 수단(300)과, 건조 수단(400)과, 전사 필름 언와인더(500)와, 전사 필름 리와인더(700)와, 전해질 필름 압착수단(600)을 포함하여 형성된다.

상기 다공성 기재 언와인더(100)는 소정 폭을 갖는 테입 형상으로 형성되는 다공성 기재(20)가 권취된 롤이 장착되며, 롤을 회전시켜 다공성 기재(20)를 공급하게 된다. 상기 다공성 기재 언와인더(100)는 다공성 기재(20)의 표면에 전해질 물질 슬러리를 코팅하여 건조하고, 전해질 필름(30)을 전사하는데 적정한 속도로 롤을 회전시켜 다공성 기재(20)를 공급하게 된다. 상기 다공성 기재 언와인더(100)는, 상세히 도시하지는 않았지만, 다공성 기재(20)가 권취된 제1롤(20a)과 제1롤(20a)을 지지하는 제1롤 지지봉(110)과 제1롤 지지봉(110)을 회전시키기 위한 모터와 같은 제1회전수단(120)과 제1롤(20a)로부터 풀리는 다공성 기재(20)의 공급방 향을 가이드하기 위한 다수의 제1가이드바(130)를 포함하여 형성된다. 상기 가이드바(130)은 제조 장치의 전체적인 구성과 다공성 기재 언와인더(100)가 설치되는 위치에 따라 설치되는 수와 위치가 변경될 수 있음은 물론이다.

상기 다공성 기재 리와인더(800)는 전해질 필름(30)이 양면에 전사되어 압착된 다공성 기재(20)를 롤 상태로 권취하여 회수하게 된다. 상기 다공성 기재 리와인더(800)는 다공성 기재 언와인더(100)과 대략 동일한 속도로 다공성 기재(20)를 롤 상태로 권취하여 다공성 기재(20)를 회수하게 된다. 상기 다공성 기재 리와인더(800)는, 상세히 도시하지는 않았지만, 다공성 기재(20)가 권취되는 제2롤(20b)과 제2롤(20b)을 지지하는 제2롤 지지봉(810)과 제2롤 지지봉(810)을 회전시키기 위한 모터와 같은 회전수단(820)과 제2롤(20b)로 되감기는 다공성 기재(20)의 방향을 가이드하기 위한 다수의 제2가이드바(830a, 830b, 830c)를 포함하여 형성된다. 상기 제2가이드바는 제조 장치의 전체적인 구성과 다공성 기재 리와인더(800)가 설치되는 위치에 따라 수량과 위치가 변경될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 다공성 기재 언와인더(100)와 다공성 기재 리와인더(800)는 예열 수단(200)과 코팅 수단(300)과 건조 수단(400) 등 다른 구성요소가 사이에 배치될 수 있도록 소정 거리 이격되어 형성된다. 상기 다공성 기재 언와인더(100)는 멤브레인(10)을 구성하는 다공성 기재(20)를 다른 구성요소에 순차적으로 공급하며, 다공성 기재 리와인더(800)는 전해질 필름(30)이 전사된 다공성 기재(20)를 회수하게 된다.

상기 예열 수단(200)은 다공성 기재 언와인더(100)로부터 공급되는 다공성 기재(20)를 소정 온도로 예열 하게 된다. 상기 예열 수단(200)은, 상세히 도시하지는 않았지만, 다공성 기재(20)의 적어도 일면에 설치되어 다공성 기재(20)를 가열할 수 있는 가열 수단을 포함하여 형성된다. 예를 들면, 상기 예열 수단(200)은 공급되는 다공성 기재(20)의 적어도 일면으로부터 소정 거리 이격되어 소정 면적으로 설치되는 열선과 같은 발열 수단으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 예열 수단(200)은 다공성 기재(20)가 입출되는 출입구가 형성되며 열선과 같은 발열 수단이 내장된 박스 가열로 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 예열 수단(200)은 내부에 가열수단이 설치되어 회전하며, 외면에서 다공성 기재(20)가 접촉되는 롤 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 예열 수단(200)은 다공성 기재 언와인더(100)로부터 코팅 수단(300)으로 공급되는 다공성 기재(20)를 소정 온도로 예열할 수 있는 다양한 가열 수단으로 형성될 수 있다.

상기 예열 수단(200)은 다공성 기재(20)를 소정 온도로 예열하여 다공성 기재(20)를 팽창시키게 된다. 상기 다공성 기재(20)는 코팅 과정을 통하여 내부와 표면에 형성되는 다수의 미세기공에 전해질 물질 슬러리를 충진하게 된다. 따라서, 상기 다공성 기재(20)의 예열을 통하여 다공성 기재(20)를 팽창시켜 미세기공의 크기를 일시적으로 크게 함으로써 전해질 물질 슬러리가 미세기공에 보다 효과적으로 충진될 수 있게 된다. 상기 예열 수단(200)은 바람직하게는 다공성 기재(20)를 30도 내지 70도의 범위에서 예열하게 된다. 상기 예열 온도가 상온으로부터 증가할수 록 다공성 기재(20)를 팽창시켜 내부에 형성되는 미세기공의 크기를 증가시키게 된다. 상기 다공성 기재(20)의 예열 온도가 30도 보다 낮게되면 미세기공이 팽창되는 정도가 작게되며, 예열온도가 70도 보다 높게되면 다공성 기재(20)에 변형되거나 주름이 발생되는 문제가 있다.

상기 코팅 수단(300)은 전해질 물질 슬러리를 다공성 기재(20)의 상면에 분사하여 코팅하면서 다공성 기재(20)의 미세기공에 충진시키게 된다. 상기 전해질 물질은 전해질 필름(30)과 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 코팅 수단(300)은, 도 3을 참조하면, 슬롯 다이(310)와 지지봉(320)을 포함하여 형성된다. 상기 슬롯 다이(310)는 외부의 펌프(도면에 도시하지 않음)로부터 공급받는 전해질 물질 슬러리를 토출 노즐(312)을 통하여 다공성 기재(20)의 상면으로 분사하게 된다. 상기 슬롯 다이(310)의 형상과 토출 노즐(512) 간극은 전해질 물질 슬러리의 점도와 같은 특성, 코팅되는 정도, 다공성 기재(20)의 미세기공 크기 등에 따라 적정하게 형성될 수 있다. 상기 지지봉(320)은 다공성 기재(20)의 상면과 슬롯 다이(310)의 토출 노즐(312)이 소정 간격을 유지하도록 다공성 기재(20)의 하면을 지지하면서 회전하여 다공성 기재(20)가 원활하게 공급될 수 있도록 한다. 상기 지지봉(320)은 베어링과 같은 윤활 수단에 의하여 회전되도록 형성되거나, 별도의 회전수단에 의하여 회전하도록 형성될 수 있다.

상기 건조 수단(400)은 다공성 기재(20)를 가열하여 다공성 기재(20)의 미세기공에 충진되면서 코팅된 전해질 물질 슬러리를 건조하게 된다. 상기 건조 수단(400)은 바람직하게는 예비 건조로(410)와 건조로(420)를 포함하여 형성된다. 상 기 다공성 기재(20)에 코팅된 전해질 물질 슬러리는 전해질 물질과 전해질 물질을 분산하는 분산매를 포함하게 된다. 따라서, 상기 다공성 기재(20)의 온도가 급격하게 상승되면, 분산매가 급격하게 증발되면서 전해질 물질의 코팅상태를 저하시키거나, 다공성 기재(20)의 변형을 유발하게 된다. 그러므로, 상기 다공성 기재(20)의 전해질 물질 슬러리는 먼저 상대적으로 낮은 온도에서 전해질 물질 슬러리의 분산매를 서서히 증발시킨 후에, 다시 높은 온도에서 완전하게 건조시키는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 건조 수단(400)은 상기에서 언급한 바와 같이 예비 건조로(410)와 건조로(420)로 구분되어 형성되는 것이 바람직하다.

상기 예비 건조로(410)는 바람직하게는 전해질 물질이 코팅된 다공성 기재(20)를 80도 내지 150도로 가열하게 된다. 상기 예비 건조로(410)는 소정 온도의 열풍을 다공성 기재(20)의 적어도 일면에 공급하여 전해질 물질 슬러리를 가열 건조하게 된다. 상기 예비 건조로(410)는 기재 필름(10)이 입출되어 가열 건조되는 제1하우징(412)과 제1하우징(412)의 내부에서 열풍을 공급하는 제1열풍 공급수단(414)과 공급되는 다공성 기재(20)를 지지하여 이송하는 제1롤러(416)를 포함하여 형성될 수 있다.

상기 건조로(420)는 소정 온도의 열풍을 다공성 기재(20)의 상면과 하면에 공급하여 다공성 기재(20)를 가열하게 되며, 바람직하게는 다공성 기재(20)를 150도 내지 200도로 가열하게 된다. 상기 건조로(420)는 예비 건조로(410)와 같이 열풍 건조 방식을 사용할 수 있으며, 다공성 기재(20)가 입출되어 가열 건조되는 제2하우징(422)과 제2하우징(422)의 내부에서 열풍을 공급하는 다수의 제2열풍 공급수 단(424)과 공급되는 다공성 기재(20)를 지지하여 이송하는 제2롤러(426)를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 건조로(420)는 다수의 하우징으로 형성될 수 있음은 물론이다.

상기 전사 필름 언와인더(500)는 소정 폭의 테입형상으로 형성되며 일면에 소정 두께로 전해질 필름(30)이 코팅된 전사 필름(40)을 전해질 필름 압착수단(600)으로 공급되는 다공성 기재(20)의 상부와 하부에 공급하게 된다. 상기 전사 필름 언와인더(500)는 다공성 기재 언와인더(100)에서 공급되는 다공성 기재(20)의 공급 속도와 동일한 속도로 전사 필름(40)을 공급하게 된다. 상기 전사 필름(40)은 공급될 때 다공성 기재(20)와 대향하는 측면에 전해질 필름(30)이 코팅되어 형성된다. 상기 전사 필름 언와인더(500)는 바람직하게는 다공성 기재(20)의 상면과 하면에 각각 전해질 필름(30)이 동시에 공급되도록 두 대로 형성된다. 상기 전사 필름 언와인더(500)는, 상세히 도시하지는 안았지만, 전사 필름(40)이 권취된 제3롤(40a)과 제3롤(40a)을 지지하는 제3롤 지지봉(510)과 제3롤 지지봉(510)을 회전시키기 한 모터와 같은 제3회전수단(도면에 도시하지 않음)과 제3롤(40a)로부터 풀리는 필름의 공급방향을 가이드하기 위한 제3가이드바(530)를 포함하여 형성될 수 있다.

상기 전사 필름 리와인더(700)는 전해질 필름(30)을 다공성 기재(20)에 공급하여 전해질 필름(30)이 제거된 전사 필름(40)을 회수하게 된다. 상기 전사 필름 리와인더(700)는 전사 필름 언와인더(500)에 대응되어 두 대로 설치되어 다공성 기 재(20)의 상면과 하면에 전해질 필름(30)을 공급한 전사 필름(40)을 각각 롤 상태로 권취하여 회수하게 된다. 상기 필름 리와인더(220)는, 상세히 도시하지는 안았지만, 전사 필름(40)을 리와인딩하는 제4롤(40b)과 제4롤(40b)을 지지하는 제4롤 지지봉(720)과 제4롤 지지봉(720)을 회전시키기 한 모터와 같은 제4회전수단(도면에 도시하지 않음)과 제4롤(40b)에 리와인딩되는 전사 필름(20)의 방향을 가이드하기 위한 제4가이드바(730)를 포함하여 형성된다.

상기 전사 필름 언와인더(500)와 전사 필름 리와인더(700)는 다공성 기재(20)의 상부와 하부에 전해질 필름(30)을 압착하여 전사하는 전해질 필름 압착 수단(600)이 배치될 수 있도록 소정 거리 이격되어 설치된다.

상기 전해질 필름 압착수단(600)은 다공성 기재(20)의 상부와 하부에 공급되는 전사 필름(40)을 일정 압력으로 압착하여 다공성 기재(20)에 전해질 필름(30)을 전사하게 된다. 상기 전해질 필름 압착수단(600)은, 상세히 도시하지는 않았지만, 다공성 기재(20)와 전해질 필름(30)이 코팅된 전사 필름(40)이 통과하는 내부 압착공간(610)과 내부 압착공간(610)의 압착위치 상부와 하부에 상하 이동이 가능하게 설치되어 다공성 기재(20)와 전사 필름(40)을 압착하는 압착수단(620)을 포함하여 형성된다. 상기 압착수단(620)은 다공성 기재(20)의 상하에 설치되는 롤을 포함하며, 롤 사이로 공급되는 다공성 기재(20)와 전해질 필름(30)을 압착하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 압착수단(620)은 다공성 기재(20)의 상하에 소정 간격으로 이격되어 설치되는 평판을 포함하며, 평판 사이로 공급되는 다공성 기재(20)와 전해질 필름(30)을 압착하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 전해질 필름 압착수단(600)은 건조 수단(400)의 후방에 설치되어 다공성 기재(20)가 냉각되지 않은 상태로 공급되므로 별도의 가열 수단이 없어도 일정 온도 이상에서 다공성 기재(20)에 전해질 필름(30)을 압착할 수 있게 된다. 그러나, 상기 전해질 필름 압착수단(600)은 다공성 기재(20)를 가열하기 위하여 별도의 가열수단(도면에 표시하지 않음)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 가열수단은 내부 압착공간(610)에 설치되어 다공성 기재(20)와 전사 필름을 가열하게 된다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 멤브레인 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 멤브레인 제조 방법의 흐름도를 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 멤브레인 제조 방법은, 도 5를 참조하면, 다공성 기재 제공단계(S10)와 다공성 기재 예열단계(S20)와 전해질 물질 슬러리 코팅단계(S30)와 다공성 기재 건조단계(S40)와 전사 필름 제공단계(S50)와 전해질 필름 전사단계(S60)와 전사 필름 회수단계(S70) 및 다공성 기재 회수단계(S80)를 포함하여 형성된다. 상기 연료전지용 멤브레인 제조 방법은 상기에서 설명한 연료전지용 멤브레인 제조 장치를 사용하여 수행된다.

상기 다공성 기재 제공단계(S10)는 다공성 기재 언와인더(100)가 테입 형상으로 형성되어 롤 상태로 권취된 다공성 기재(20)를 풀면서 제공하는 단계이다. 상기 다공성 기재(20)는 테입 형상으로 형성되며 롤 상태로 권취되어 다공성 기재 언 와인더(100)에 장착된다. 상기 다공성 기재(20)는 소수성을 갖으면서 내부와 표면에 미세기공이 형성된 PTFE(사불화폴리에틸렌)재질로 형성된다. 상기 다공성 기재 언와인더(100)는 다공성 기재(20)가 권취된 롤을 풀면서 다공성 기재(20)를 공급하게 된다. 상기 다공성 기재 언와인더(100)는 이후에 진행되는 각 단계에서 필요로 하는 시간에 따라 적정한 이송 속도로 다공성 기재(20)를 공급하게 된다. 상기 다공성 기재(20)는 예열 수단(200)으로 공급된다.

상기 다공성 기재 예열단계(S20)는 예열 수단(200)이 다공성 기재 언와인더(100)로부터 제공되는 다공성 기재(20)를 소정 온도로 예열하는 단계이다. 상기 다공성 기재(20)는 내부와 표면에 미세기공이 형성되며, 전해질 물질 슬러리가 표면에 코팅되면서 미세기공으로 충진된다. 따라서, 상기 다공성 기재(20)의 미세기공을 일시적으로 팽창시키기 위해서 다공성 기재 (20)를 소정 온도로 예열하게 된다. 상기 다공성 기재(20)는 바람직하게는 30도 내지 70도의 온도범위에서 예열된다. 상기 다공성 기재(20)의 예열 온도가 30도 보다 낮게되면 미세기공이 팽창되는 정도가 작게되며, 예열온도가 70도 보다 높게되면 다공성 기재(20)에 변형이 발생될 수 있다.

상기 전해질 물질 슬러리 코팅단계(S30)는 코팅 수단(300)이 예열되어 제공되는 다공성 기재(20)의 일면에 전해질 물질 슬러리를 분사하여 코팅하는 단계이다. 상기 다공성 기재(20)는 바람직하게는 기공도가 5% 내지 30%가 되도록 전해질 물질이 코팅된다. 따라서, 상기 전해질 물질 슬러리 코팅단계(S30)에서는 전해질 물질 슬러리의 점도와 전해질 물질의 함량, 다공성 기재(20)의 이송 속도 등을 고 려하여 코팅 수단(300)의 분사량을 조절하여 다공성 기재(20)의 미세기공에 충진되는 전해질 물질의 양을 조절하게 된다. 상기 코팅 수단(300)은 슬러리 상태의 물질을 코팅하는데 일반적으로 사용되는 수단이 사용되며, 분사량이 용이하게 조절될 수 있다.

상기 다공성 기재(20)의 미세기공에 충진되는 전해질 물질은 다공성 기재(20)의 상면과 하면에 전사되는 전해질 필름(30)과의 바인더 역할을 하게 되어 전해질 필름(30)이 다공성 기재(20)와 양호한 접착력을 유지할 수 있도록 한다.

상기 다공성 기재 건조단계(S40)는 건조 수단(400)으로 전해질 물질 슬러리가 코팅된 다공성 기재(20)를 통과시키면서 건조하는 단계이다. 상기 다공성 기재 건조단계(S40)는 바람직하게는 전해질 물질 슬러리가 코팅된 다공성 기재(20)를 80도 내지 150도로 가열하는 예비 건조과정과 150도 내지 200도로 가열하는 건조과정을 포함하여 이루어진다. 상기 예비 건조과정 및 건조과정의 온도는 전해질 물질의 종류와 분산매의 종류에 따라 설정된다. 따라서, 상기 다공성 기재 건조단계(S60)는 건조 초기에 상대적으로 낮은 온도에서 예비 건조과정을 통하여 분산매를 증발시킴으로써 분산매가 급격히 증발되면서 발생될 수 있는 결함이 촉매층에 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 전사 필름 제공 단계(S50)는 전사 필름 언와인더(500)가 건조된 다공성 기재(20)의 양면에 전해질 필름(30)이 코팅된 전사 필름(40)을 제공하는 단계이다. 상기 전사 필름(40)은 다공성 기재(20)의 상부와 하부에서 각각 다공성 기재(20)와 동일한 방향으로 제공된다. 상기 전사 필름(40)은 바람직하게는 다공성 기재(20)에 상응하는 폭으로 형성되며, 일면에 나피온 물질로 형성된 전해질 필름(30)이 코팅된다. 상기 전사 필름(40)은 롤 상태로 권취되어 전사 필름 언와인더(500)에 장착되며, 전사 필름 언와인더(500)가 롤을 풀면서 공급하게 된다. 상기 전사 필름(40)은 바람직하게는 다공성 기재(20)의 공급속도와 동일한 속도로 공급된다.

상기 전해질 필름 전사단계(S60)는 전해질 필름 압착수단(600)이 다공성 기재(20)의 양면에 전해질 필름(30)을 압착하여 전사하는 단계이다. 상기 전해질 필름(30)은 다공성 기재(20)의 양면에 연속적으로 압착되어 전사되면서 다공성 기재(20)의 미세기공에 충진되어 있는 전해질 물질과 결합된다. 상기 다공성 기재(20)는 일정 온도로 가열된 상태에서 공급되므로, 전사되는 전해질 필름(30)은 보다 용이하게 다공성 기재(20)의 양면에 전사될 수 있다. 한편, 상기 전해질 필름 전사단계(S60)는 별도의 가열 수단을 사용하여 다공성 기재(20)를 일정 온도 이상으로 가열한 후에 실시될 수 있다. 이러한 경우에 다공성 기재(20)의 가열 온도는 다공성 기재(20)와 전해질 필름(30)의 재질에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.

상기 전사 필름 회수단계(S70)는 전사 필름 리와인더(700)가 전해질 필름 압착수단(600)을 통과하여 전해질 필름(30)이 제거된 전사 필름(40)을 회수하는 단계이다. 상기 전사 필름(40)은 전사 필름 리와인더(700)에서 롤 상태로 권취하여 회수된다.

상기 다공성 기재 회수단계(S80)는 다공성 기재 필름 리와인더(800)가 전해질 필름(30)이 양면에 전사된 다공성 기재(10)를 롤 형태로 권취하여 회수하는 단계이다. 상기 전해질 필름(30)이 전사된 다공성 기재(20)는 소정 크기로 절단되어 연료전지용 멤브레인으로 사용된다. 상기 멤브레인(10)은 중심부에 다공성 기재(20)가 배치되고 다공성 기재(20)의 양면에 전해질 필름(30)이 전사되어 결합됨으로써 강화막 멤브레인으로 형성되며 전해질막으로 형성된 경우보다 두께가 상대적으로 얇으면서 기계적 강도가 우수하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조되는 연료전지용 멤브레인의 단면도를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 멤브레인 제조 장치의 개략도를 나타낸다.

도 3은 도 2의 코팅 수단에서 전해질 물질 슬러리가 다공성 기재에 코팅되는 과정에 대한 개략도를 나타낸다.

도 4는 도 2의 전해질 필름 압착 수단에서 전해질 필름이 다공성 기재에 전사되어 압착되는 과정에 대한 개략도를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 멤브레인 제조 방법의 공정도를 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 - 멤브레인 20 - 다공성 기재

30 - 전해질 필름 40 - 전사 필름

100 - 다공성 기재 언와인더 800 - 다공성 기재 리와인더

200 - 예열 수단 300 - 코팅 수단

400 - 건조 수단 500 - 전사 필름 언와인더

700 - 전사 필름 리와인더 600 - 전해질 필름 압착 수단

Claims (18)

1. 연료전지용 멤브레인 제조 장치에 있어서,

   테입 형상의 다공성 기재를 공급하는 다공성 기재 언와인더;

   상기 다공성 기재 언와인더로부터 공급되는 다공성 기재를 소정 온도로 예열하는 예열 수단;

   상기 예열된 다공성 기재에 전해질 물질 슬러리를 분사하여 코팅하는 코팅 수단;

   상기 전해질 물질 슬러리가 코팅된 다공성 기재를 가열하여 건조하는 건조 수단;

   전해질 필름이 코팅된 전사 필름을 상기 건조된 다공성 기재의 상부와 하부로 공급하는 전사 필름 언와인더;

   상기 다공성 기재의 양면에 상기 전사 필름을 압착하여 전해질 필름을 다공성 기재의 양면에 전사하는 전해질 필름 압착수단;

   상기 전해질 필름이 제거된 전사 필름을 회수하는 전사 필름 리와인더 및

   상기 전해질 필름이 전사된 다공성 기재를 회수하는 다공성 기재 리와인더를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연료전지용 멤브레인은 상기 다공성 기재의 양면에 상기 전해질 필름이 양면에 압착되어 형성된 강화막 멤브레인인 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 다공성 기재 언와인더는 상기 다공성 기재가 롤 상태로 권취된 제1롤과 상기 제1롤을 지지하는 제1롤 지지봉과 상기 제1롤 지지봉을 회전시키는 제1회전수단과 상기 제1롤로부터 풀리는 상기 다공성 기재의 공급방향을 가이드하는 제1가이드바를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 다공성 기재 제조 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 다공성 기재 리와인더는 상기 전해질 필름이 코팅된 다공성 기재가 롤 상태로 권취되는 제2롤과 상기 제2롤을 지지하는 제2롤 지지봉과 상기 제2롤 지지봉을 회전시키는 제2회전수단과 상기 제2롤로 권취되는 상기 다공성 기재의 공급방향을 가이드하는 제2가이드바를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 다공성 기재 제조 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 전사 필름 언와인더는 상기 전사 필름이 권취된 제3롤과 상기 제3롤을 지지하는 제3롤 지지봉과 상기 제3롤 지지봉을 회전시키는 제3회전수단과 제3롤로부터 풀리는 전사 필름의 공급방향을 가이드하는 제3가이드바를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 다공성 기재 제조 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 전사 필름 언와인더는 상기 다공성 기재 언와인더에서 공급되는 다공성 기재의 상면과 하면에 각각 전해질 필름을 공급하도록 두 대로 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막전극 어셈블리 제조 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 전사 필름 리와인더는 상기 전해질 필름이 제거된 전사 필름이 권취되는 제4롤과 상기 제4롤을 지지하는 제4롤 지지봉과 상기 제4롤 지지봉을 회전시키는 제4회전수단과 제4롤로 권취되는 전사 필름의 공급방향을 가이드하는 제4가이드바를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 다공성 기재 제조 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 예열 수단은 상기 다공성 기재를 30도 내지 70도로 예열하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 코팅 수단은 전해질 물질 슬러리가 분사되는 슬롯 다이와, 상기 슬롯 다이와 소정 간격 이격되어 설치되며 상기 다공성 기재를 지지하는 지지봉을 포함 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 건조 수단은 상기 다공성 기재를 80도 내지 150도로 가열하여 예비 건조하는 예비건조로와 150도 내지 200도로 가열하여 건조하는 건조로를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 전해질 필름 압착 수단은 상기 다공성 기재와 전사 필름이 통과하는 내부 압착공간과 내부 압착공간의 압착위치 상부와 하부에 상하 이동이 가능하게 설치되어 다공성 기재와 전사 필름을 압착하는 압착수단을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 장치.
12. 다공성 기재 언와인더와 다공성 기재 리와인더와 예열 수단과 코팅 수단과 건조 수단과 전사 필름 언와인더와 전사 필름 리와인더 및 전해질 필름 압착수단을 포함하는 연료전지용 멤브레인 제조 장치를 이용한 연료전지용 멤브레인 제조 방법에 있어서,

    상기 다공성 기재 언와인더가 테입 형상으로 형성되어 롤 상태로 권취된 다공성 기재를 풀면서 제공하는 다공성 기재 제공 단계;

    상기 예열 수단이 제공되는 상기 다공성 기재를 소정 온도로 예열하는 다공 성 기재 예열단계;

    상기 코팅 수단이 예열되어 제공되는 상기 다공성 기재의 일면에 전해질 물질 슬러리를 분사하여 코팅하는 전해질 물질 슬러리 코팅단계;

    상기 건조 수단이 전해질 물질 슬러리가 코팅된 상기 다공성 기재를 가열하여 건조하는 다공성 기재 건조단계;

    상기 전사 필름 언와인더가 건조된 상기 다공성 기재의 양면에 전해질 필름이 코팅된 전사 필름을 제공하는 전사 필름 제공단계;

    상기 전해질 필름 압착수단이 상기 다공성 기재의 양면에 상기 전해질 필름을 압착하여 전사하는 전해질 필름 전사단계;

    상기 전사 필름 리와인더가 상기 전해질 필름이 제거된 전사 필름을 회수하는 전사 필름 회수단계 및

    상기 다공성 기재 리와인더가 상기 전해질 필름이 전사된 다공성 기재를 회수하는 다공성 기재 회수단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 방법.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 연료전지용 멤브레인은 상기 다공성 기재의 양면에 상기 전해질 필름이 양면에 압착되어 형성된 강화막 멤브레인인 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 방법.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 멤브레인은 기공도가 5 내지 20%가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 방법.
15. 제 13항에 있어서,

    상기 다공성 기재는 10 내지 20 마이크론 두께의 사불화폴리에틸렌 재질의 필름으로 형성되며, 상기 전해질 필름은 5 내지 15 마이크론의 두께의 나피온 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 방법.
16. 제 12항에 있어서,

    상기 다공성 기재 예열 단계는 30도 내지 70도의 범위에서 다공성 기재를 예열하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 방법.
17. 제 12항에 있어서,

    상기 전해질 물질 슬러리 코팅단계는 상기 다공성 기재의 기공도가 5 내지 30%가 되도록 전해질 물질 슬러리를 코팅하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 방법.
18. 제 12항에 있어서,

    상기 다공성 기재 건조 단계는 전해질 물질 슬러리가 코팅된 상기 다공성 기재를 80도 내지 150도에서 건조하는 예비건조과정과 150도 내지 200도에서 건조하는 건조과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 멤브레인 제조 방법.

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