KR20100116790A

KR20100116790A - 연료전지의 막 전극 접합체와 그 제조방법 및 그 제조시스템

Info

Publication number: KR20100116790A
Application number: KR1020090035380A
Authority: KR
Inventors: 유승길; 이성구
Original assignee: 주식회사 테크랜드
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2010-11-02
Also published as: KR101092221B1

Abstract

본 발명은 연료전지의 막 전극 접합체와 그 제조방법 및 그 제조시스템에 관한 것으로, 막 전극 접합체 를 구성하는 전극의 촉매층이 일정하게 형성되도록 함과 더불어 가스켓에 의하여 전극의 압축률이 일정하게 유지되도록 하며 이를 연속공정을 통하여 제조할 수 있도록 하여서 균일하고 신속하며 용이하게 연료전지 막 전극접합체 를 제조할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 연료전지의 막 전극 접합체 에 있어서, 전극수용부를 절개형성한 가스켓을 고분자막의 양측 면에 접합 형성하고, 고분자막의 양측에 형성된 전극접합부에 촉매층을 코팅 형성한 전극을 접합 형성한 것이다.

따라서, 본 발명은 기체확산층에 촉매층을 코팅하여 전극을 형성함으로써, 전기에너지 생성에 중요한 역활을 하는 촉매층과 기체확산층의 가압과 가온이 체소화되어 구조변형이 방지되고, 촉매층의 두께가 균일하게 이루어지며 촉매층 간의 계면저항이 낮아 지는 것이다.

연료전지, 막 전극 접합체 ,

Description

연료전지의 막 전극 접합체와 그 제조방법 및 그 제조시스템{Membrane Electrode Assembly for fuel cell and its manufacturing method, its manufacturing system}

본 발명은 연료전지의 막 전극 접합체와 그 제조방법 및 그 제조시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지의 막 전극 접합체 제조방법에 있어서, 기체확산층에 촉매층을 코팅형성한 전극을 일정한 크기로 연속 절단하는 전극 제조공정과, 전극수용부를 절개형성하여 제조하는 가스켓제조공정과, 가스켓제조공정을 통하여 제조된 가스켓시트를 고분자막시트에 접합하는 가스켓접합공정과, 가스켓시트가 접합된 고분자막시트의 전극접합부에 전극 제조공정을 통하여 제조된 전극을 접합하고 일정한 크기로 연속 절단하는 전극접합공정을 통하여 전극의 촉매층이 일정하게 형성되도록 함과 더불어 가스켓에 의하여 전극의 압축률이 일정하게 유지되도록 하며 이를 연속공정을 통하여 제조할 수 있도록 하여서 균일하고 신속하며 용이하게 연료전지 막 전극접합체 를 제조할 수 있도록 함을 목적으로 한 것이다.

연료전지는 연료와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 생산하는 장치로서, 사용되는 전해질의 종류에 따라 고분자전해질형(Polymer Electrolyte Membrane(PEM)), 인산형, 용융탄산염형, 고체산화물형(solid oxide), 알카리수용액형 등으로 구분될 수 있으며, 사용되는 전해질에 따라 연료전지의 작동온도 및 구성 부품의 재질 등이 달라진다.

여기서, 고분자전해질형으로 이루어진 고분자막 연료전지("PEMFC"라 약칭함)는 다른 형태의 연료전지에 비하여 작동온도가 낮고 효율이 높으며, 전류밀도 및 출력 밀도가 크고, 시동시간이 짧으며, 부하변화에 대한 응답이 빠른 특성이 있다.

상기 고분자막 연료전지는 메탄올 용액과 공기를 연료로 사용하는 직접 메탄올 연료전지와 수소와 공기를 연료로 각각 쓰는 수소연료전지로 나눌 수 있으며, 그 구조는 고분자막의 양측에 각기 연료극과 공기극을 형성하는 전극이 접합되고, 상기 전극의 테두리에 가스의 유출을 억제하는 가스켓이 접합된 막 전극접합체 로 구성되어 있는 것이다.

한편, 상기 고분자막 연료전지의 막 전극접합체( Membrane electrode assembly, MEA)를 제조하는 공정은 실험실에서 수작업에 의하여 간이로 하는 수준 이었으나, 최근에 가정용 연료전지와 수소연료전지 자동차의 개발이 본격화되고 각종 실증사업등을 통해서 보급되면서 균일하면서 높은 공정품질을 가지면서 연속으로 막 전극접합체 를 제조할 수 있는 제조장비에 대한 필요가 절실해지고 있다.

기존의 Gore와 3M은 막 전극접합체 를 제조하는 방법은 촉매 슬러리를 전사용 필름에 도포한 후에 고분자막의 양쪽에 전사하여 촉매층을 형성하고, 기체확산층(Gas diffusion layer, GDL)을 핫프레싱 접합하는 방식을 통하여 제조하고 있다.

그러나, 종래의 막 전극접합체 제조방법은 전사용 필름에 도포되어 있는 촉 매층을 일정한 온도와 압력에서 고분자막에 전사하는 방법을 쓰기 때문에 촉매층의 구조를 유지하기 어렵고, 촉매층의 모서리 부분에서 전사가 제대로 이루어지지 않은 단점이 있다.

또한 촉매층과 전사용 필름의 표면에너지 및 촉매층과 고분자막의 표면에너지에 의해서 전사율이 결정되기 때문에 촉매층의 조성이 바뀌거나 다른 종류의 고분자막을 쓰는 경우에 100%의 전사율을 얻기가 어려운 문제점이 있었다.

또한 고분자막 위에 전사된 촉매층과 기체확산층을 결합하기 위해서 추가적인 고온 접합공정이 요구되며, 촉매층과 기체확산층은 가능한 구조 변형이 일어나지 않는 것이 유리하나 이 과정에 촉매층이 다시 구조 변화가 유발되어 기공 크기가 작아지며 물질 전달 저항을 받게 되고 구조 제어를 하기 어려운 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 종래 고분자막 연료전지 막 전극접합체 의 제조방법과 같이 촉매층이 고분자막에 전사과정을 통하여 접합됨으로 인하여 촉매층이 균일하게 형성되지 못하고, 기체확산층의 접합과정에 있어서, 가압과 가온에 의하여 구조변화가 일어나 물질 전달 저항을 받는 등의 문제점을 해결할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 연료전지의 막 전극 접합체 에 있어서, 전극수용부를 절개형성한 가스켓시트를 고분자막시트의 양측 면에 접합 형성하고, 고분자막시트의 양측 에 형성된 전극접합부에 기체확산층에 촉매층을 코팅 형성한 전극을 접합 형성한 것이다.

본 발명은 연료전지의 막 전극 접합체 제조방법에 있어서, 기체확산층에 촉매층을 코팅하여 형성한 전극을 일정한 크기로 연속 절단하는 전극 제조공정과, 가스켓시트에 전극수용부를 일정한 간격으로 절개형성하는 가스켓제조공정과, 가스켓제조공정을 통하여 제조된 가스켓시트를 고분자막시트에 접합하는 가스켓접합공정과, 가스켓시트가 접합된 고분자막시트의 전극접합부에 전극을 접합한 후 일정한 크기로 연속 절단하는 전극접합공정으로 이루어진 것이다.

본 발명은 연료전지의 막 전극 접합체 제조시스템에 있어서, 기체확산층에 촉매층을 코팅한 후 이를 절단하여 전극을 제조하는 전극제조장치와, 가스켓시트에 일정간격으로 전극수용부를 절개형성하는 가스켓제조장치와, 상기 가스켓제조장치를 통하여 전극수용부가 절단된 가스켓시트를 고분자막시트의 양면에 접합하는 가스켓접합장치와, 상기 가스켓접합장치를 통하여 가스켓시트가 접합된 고분자막시트의 양면 전극접합부에 전극을 접합한 후 일정길이로 절단하는 전극접합장치로 구성한 것이다.

그리고, 고분자막시트에 전극수용부가 절개형성된 가스켓시트를 접합한 후 전극을 접합함으로써 전극의 압축률과 두께를 용이하게 조절하고 유지할 수 있는 것이다.

또한, 각 공정이 연속적으로 이루어져 작업성과 생산성이 향상되는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 연료전지의 막 전극 접합체 에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명은 도 1 과 도 2 에 도시된 바와 같이 연료전지의 막 전극 접합체 에 있어서, 전극수용부(121b')를 절개형성한 가스켓시트(111a)을 고분자막시트(131a)의 양측 면에 접합 형성하고, 고분자막시트(131a)의 양측에 형성된 전극접합부(131b')에 기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅 형성한 전극(110b)을 접합 형성한 것이다.

여기서, 상기 가스켓(121b) 두께의 60%~95%까지만 전극(110b)이 압축되게 형성하고, 상기 가스켓(121b)은 압축율이 5~20% 이하인 것으로 형성한 것이다.

상기 전극(110b)은 네 모서리에 고분자막(313b)과의 명확한 접합을 위하여 필렛부(110b')를 형성하여 실시할 수 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 연료전지의 막 전극 접합체 의 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 3 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 연료전지의 막 전극 접합체 제조방법에 있어서, 기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅하여 형성한 전극시트(110a)를 일정한 크기로 연속 절단하는 전극제조공정과, 가스켓시트(111a)에 전극수용부(121b')를 일정한 간격으로 절개형성하는 가스켓제조공정(220)과, 가스켓제조공정(220)을 통하여 제조된 가스켓시트(111a)를 고분자막시트(131a)의 양면에 접합하는 가스켓접합공정(230)과, 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 양면 전극접합부(131b')에 전극(110b)을 접합한 후 일정한 크기로 연속 절단하는 전극접합공정(240)으로 이루어진 것이다.

여기서, 상기 전극제조공정은 도 3 과 도 4 에 도시된 바와 같이 기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅하고 이를 절단하여 전극시트(110a)를 전극시트롤러(312a)에 감아 제조하는 전극시트제조과정(211)과, 상기 전극시트제조과정(211)을 통하여 제조된 전극시트(110a)를 일정크기로 절단하여 트레이(312d')에 수납하는 전극절단과정(212)으로 이루어진 것이다.

상기 전극시트제조과정(211)은 도 3 에 도시된 바와 같이 기체확산층시트롤러(311a)에서 공급되는 기체확산층시트(111a)의 일면에 촉매슬러리(112a)를 도포하는 촉매도포과정(211a)과, 촉매도포과정(211a)을 통하여 촉매슬러리(112a)가 도포된 기체확산층(111b)의 촉매슬러리(112a)를 건조하는 촉매건조과정(211b)과, 촉매건조과정(211b)을 통하여 촉매층(112)을 형성한 기체확산층(111b) 중 촉매층(112)이 형성되지 않은 부분을 절단한 후 권취하는 기체확산적극시트 절단과정(211c)으로 이루어진 것으로,

촉매슬러리(112a)의 도포는 스프레이, 다이코팅, 콤마코팅 등의 방법이 있으나 특정 방법에 한정하지 않으며, 본 발명에서는 콤마코팅 방법으로 촉매 슬러리를 도포하였으며, 촉매의 도포양은 콤마와 기체확산층시트(110a)간의 간격조절을 통하여 조절하였고, 권취과정에 전극시트(110a)의 촉매층(112) 사이로 이형 필름(13)을 삽입하여 같이 감기도록 하였다.

상기 전극절단과정(212)은 도 4 에 도시된 바와 같이 전극시트롤러(312a)에서 공급되는 전극시트(110a)를 일정 크기로 절단한는 전극절단과정(212b)과, 상기 전극절단과정(212b)을 통하여 절단된 전극(110b)을 픽업하여 트레이(312d')에 적재하는 적재과정(212c)으로 이루어진 것으로, 상기 전극절단과정(212b)에 있어서 전극시트(110a)의 절단부위 양측에 곡면의 필렛부(110b')가 형성되게 절단하는 필렛절단과정(212a)을 선행하여 실시할 수 있는 것이다.

상기 적재과정(212c)에 있어서 픽업은 진공흡착에 의하여 픽업 이송할 수 있게 실시할 수 있는 것이다.

그리고, 가스켓제조공정(220)은 도 5 에 도시된 바와 같이 가스켓시트롤러(321)에서 공급되는 가스켓시트(111a)에 가스켓천공프레스(322)에 의한 프레스작업을 통하여 일정한 간격으로 전극(110b)이 수용될 수 있게 한 전극수용부(121b')를 절개 형성하여 롤상태로 권취하는 것이다.

또한, 가스켓접합공정(230)은 도 6 에 도시된 바와 같이 고분자막시트롤 러(341)에서 공급되는 고분자막시트(131a)의 양면에서 가스켓시트(111a)를 공급하면서 가열 가압하여서 고분자막시트(131a)의 양면에 가스켓시트(111a)를 접합한 가스켓 접합 고분자막시트(141)를 제조하고 이를 롤상태로 권취하는 것으로서, 가스켓 접합 고분자막시트(141)은 가스켓시트(111a)가 접합 되어서 있어 인장강도와 같은 기계적 강도가 향상되어 신축변형량이 최소화되는 것이다.

또한, 전극접합공정(240)은 도 7 또는 도 8 에 도시된 바와 같이 가스켓 접합 고분자막시트롤러(351)에서 공급되는 가스켓 접합 고분자막시트(141)에 전극(110b)의 촉매층(112)이 고분자막시트를 향하게 공급하며 가압하여 가접합는 전극 가접과정(241)과, 상기 전극 가접과정(241)에서 전극(110b)이 가접된 전극 가접 고분자막시트를 100 ~ 120℃의 온도로 예열하는 예열과정(242)과, 상기 예열과정(242)을 통하여 가열된 전극 가접 고분자막시트를 120~150℃의 온도에서 30~100Kg/㎠의 압력을 가압하여 접합하는 전극접합과정(243)과, 상기 전극접합과정(243)을 통하여 형성된 막 전극접합체 시트(101)를 100~50℃의 온도에서 냉각하는 막 전극접합체 냉각과정(244)과, 막 전극접합체 시트(101)로부터 블랭킹작업을 통하여 막 전극접합체(102)를 절단하여 트레이(312d')에 적재하는 막 전극접합체 절단과정(245)으로 이루어진 것이다.

상기 전극접합과정(243)은 도 7 에 도시된 바와 같이 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 이송이 스탭핑 이송되게 하고 가열가압프레스(354a)에 의하여 접합이 이루어지게 실시할 수 있는 것이다.

또한, 전극접합과정(243)은 도 8 에 도시된 바와 같이 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 이송이 연속적으로 이루어지고 가열가압롤러(354b)에 의하여 접합이 이루어지게 실시할 수 있는 것이다.

상기 예열과정(242)은 100~120℃의 온도범위에서 2 단계 이상으로 순차 가온 가열하게 실시할 수 있는 것이다.

상기 냉각과정(244)은 100~50℃의 온도범위에서 공냉에 의하여 2 단계 이상으로 순차 감온 냉각하게 실시할 수 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 연료전지의 막 전극 접합체 의 제조시트템에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 3 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 연료전지의 막 전극 접합체 제조시스템에 있어서, 기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅한 후 이를 절단하여 전극(110b)을 제조하는 전극제조장치와, 가스켓시트(111a)에 일정간격으로 전극수용부(121b')를 절개 형성하는 가스켓제조장치(320)와, 상기 가스켓제조장치(320)를 통하여 전극수용부(121b')가 형성된 가스켓시트(111a)를 고분자막시트(131a)의 양면에 가스켓접합롤러(342)에 의하여 가열 가압에 의하여 접합하는 가스켓접합장치(340)와, 상기 가스켓접합장치(340)를 통하여 제조된 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 양면 전극접합부(131b')에 전극(110b)을 접합한 후 일정길이로 절단하는 전극접합장치(350)로 구성한 것이다.

여기서, 상기 전극제조장치는 도 3 과 도 4 에 도시된 바와 같이 기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅하고 이를 절단 권취하여 전극시트(110a)를 제조하는 전극시트제조부(311)와, 상기 전극시트제조부(311)를 통하여 제조된 전극시트(110a)를 일정크기로 절단하여 트레이(312d')에 수납하는 전극절단부(312)로 이루어진 것이다.

상기 전극시트제조부(311)는 도 3 에 도시된 바와 같이 기체확산층시트롤러(311a)에서 공급되는 기체확산층시트(111a)의 일면에 촉매슬러리(112a)를 도포하는 촉매도포부(311b)와, 촉매도포부(311b)를 통하여 촉매슬러리(112a)가 도포된 기체확산층시트(111a)의 촉매슬러리(112a)를 건조하는 촉매건조부(311c)와, 촉매건조부(311c)를 통하여 촉매슬러리(112a)가 건조되어 촉매층(112)을 형성한 기체확산층시트(111a) 중 촉매층(112)이 형성되지 않은 부분을 절단한 후 권취하는 전극시트 절단부(311d)로 이루어진 것이다.

상기 전극절단부(312)는 도 4 에 도시된 바와 같이 전극시트롤러(312a)에서 공급되는 전극시트(110a)를 일정 크기로 절단한는 전극절단구(312c)와, 상기 전극절단구(312c)를 통하여 절단된 전극(110b)을 픽업하여 트레이(312d')에 적재하는 픽업적재부(312d)로 이루어진 것으로,

상기 전극절단구(312c)에는 전극시트(110a)의 절단부위 양측에 곡면의 필렛부(110b')가 형성되게 절단하는 필렛절단구(312b)를 구비하여 실시할 수 있는 것이다.

그리고, 가스켓제조장치(320)는 도 5 에 도시된 바와 같이 가스켓시트롤러(321)에서 공급되는 가스켓시트(111a)에 가스켓천공프레스(322)의 프레스작업을 통하여 일정한 간격으로 전극(110b)이 수용될 수 있게 한 전극수용부(121b')를 절개 형성하여 롤상태로 권취하는 것이다.

또한, 가스켓접합장치(330)는 도 6 에 도시된 바와 같이 고분자막시트롤러(341)에서 공급되는 고분자막시트(131a)의 양면에서 가스켓시트(111a)를 공급하면서 구름접촉에 의하여 가열 가압하여 가스켓시트(111a)를 접합하는 가스켓접합롤러(342)로 구성한 것이다.

또한, 전극접합장치(350)는 도 7 또는 도 8 에 도시된 바와 같이 가스켓 접합 고분자막시트롤러(351)에서 공급되는 가스켓 접합 고분자막시트(141)에 전극(110b)의 촉매층(112)이 고분자막시트를 향하게 공급하며 가압하여 가접합는 전극 가접부(352)와, 상기 전극 가접부(352)에서 전극(110b)이 가접된 전극가접 고분자막시트를 100 ~ 120℃의 온도로 예열하는 예열부(353)와, 상기 예열과정(242)을 통하여 가열된 전극가접 고분자막시트를 120~150℃의 온도에서 30~100Kg/㎠의 압력을 가압하여 접합하는 전극접합부와, 상기 전극접합부를 통하여 형성된 막 전극접합체 시트(101)를 100~50℃의 온도에서 냉각하는 막 전극접합체 냉각부(355)과, 막 전극접합체 시트(101)로부터 블랭킹작업을 통하여 막 전극접합체( 102)를 절단하여 트레이(312d')에 적재하는 막 전극접합체 절단부(356)로 이루어진 것이다.

상기 전극접합부는 도 7 에 도시된 바와 같이 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 이송이 스탭핑 이송되게 하고 전극가접 고분자막시트를 승강동작에 의하여 가열 가압하는 가열가압프레스(354a)로 구성하여 실시할 수 있는 것이다.

상기 전급접합부는 도 8 에 도시된 바와 같이 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 이송이 연속적으로 이루어지게 하고 전극가접 고분자막시트와 구름접촉에 의하여 가열 가압하는 가열가압롤러(354b)로 구성하여 실시할 수 있는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 막 전극접합체 의 예시 사시도.

도 2 는 본 발명에 따른 막 전극접합체 의 예시 측단면도.

도 3 은 본 발명에 따른 전극제조공정 중

전극시트제조과정과 그 장치의 예시를 보인 주요구성도.

도 4 는 본 발명에 따른 전극제조공정 중

전극절단과정과 그 장치의 예시를 보인 주요구성도.

도 5 는 본 발명에 따른 가스켓제조공정과

그 장치의 예시를 보인 주요구성도.

도 6 는 본 발명에 따른 가스켓접합공정과

그 장치의 예시를 보인 주요구성도.

도 7 과 도 8 은 본 발명에 따른 전극접합공정과

그 장치의 예시를 보인 주요구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101 : 막 전극접합체 시트 102 : 막 전극접합체

110a: 전극시트 110b: 전극 110b': 필렛부

111a: 기체확산층시트 111b: 기체확산층

112 : 촉매층 112a: 촉매 슬러리 113 : 이형 필름

121a: 가스켓시트 121b: 가스켓 121b': 전극수용부

131a: 고분자막시트 131b: 고분자막 131b': 전극접합부

141: 가스켓 접합 고분막시트

210 : 전극제조공정

211 : 전극시트제조과정

211a: 촉매도포과정 211b: 촉매건조과정

211c: 전극시트 절단과정

212 : 전극절단과정

212a: 필렛절단동작 212b: 전극절단동작 212c: 적재과정

220 : 가스켓제조공정 230 : 가스켓접합공정

240 : 전극접합공정

241 : 전극가접과정 242 : 예열과정 243 : 전극접합과정

244 : 냉각과정 245 : 막 전극접합체 절단과정

311 : 전극시트제조부

311a: 기체확산층시트롤러 311b: 촉매도포부

311c: 촉매건조부 311d: 전극시트 절단부

312 : 전극절단부 312a: 전극시트롤러

312b: 필렛절단구 312c: 전극절단구

312d: 픽업적재부 312d': 트레이

320 : 가스켓제조장치

321 : 가스켓시트롤러 322 : 가스켓천공프레스

340 : 가스켓접합장치

341 : 고분자막시트롤러 342 : 가스켓접합롤러

350 : 전극접합장치

351 : 가스켓 접합 고분자막시트롤러

352 : 전극 가접부 353 : 예열부

354a: 가열가압프레스 354b: 가열가압롤러

355 : 막 전극접합체 냉각부 356 : 막 전극접합체 절단부

Claims

연료전지의 막 전극 접합체 에 있어서;

전극수용부(121b')를 절개형성한 가스켓시트(111a)을 고분자막시트(131a)의 양측 면에 접합 형성하고, 고분자막시트(131a)의 양측에 형성된 전극접합부(131b')에 기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅 형성한 전극(110b)을 접합 형성한 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 .
제 1 항에 있어서;

상기 가스켓(121b) 두께의 60%~95%까지만 전극(110b)이 압축되게 형성하고, 상기 가스켓(121b)은 압축율이 5~20% 이하인 것으로 형성한 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 .
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서;

상기 전극(110b)은 네 모서리에 고분자막(313b)과의 명확한 접합을 위하여 필렛부(110b')를 형성한 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 .
연료전지의 막 전극 접합체 제조방법에 있어서;

기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅하여 형성한 전극시트(110a)를 일정한 크기로 연속 절단하는 전극제조공정과, 가스켓시트(111a)에 전극수용부(121b') 를 일정한 간격으로 절개 형성하는 가스켓제조공정(220)과, 가스켓제조공정(220)을 통하여 제조된 가스켓시트(111a)를 고분자막시트(131a)의 양면에 접합하는 가스켓접합공정(230)과, 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 양면 전극접합부(131b')에 전극(110b)을 접합한 후 일정한 크기로 연속 절단하는 전극접합공정(240)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조방법.
제 4 항에 있어서;

상기 전극제조공정은 기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅하고 이를 절단하여 전극시트(110a)를 제조하는 전극시트제조과정(211)과, 상기 전극시트제조과정(211)을 통하여 제조된 전극시트(110a)를 일정크기로 절단하여 트레이(312d')에 수납하는 전극절단과정(212)으로 이루어지고,

상기 전극접합공정(240)은 가스켓 접합 고분자막시트(141)에 전극(110b)의 촉매층(112)이 고분자막시트를 향하게 공급하며 가압하여 가접합는 전극 가접과정(241)과, 상기 전극 가접과정(241)에서 전극(110b)이 가접된 전극 가접 고분자막시트를 100 ~ 120℃의 온도로 예열하는 예열과정(242)과, 상기 예열과정(242)을 통하여 가열된 전극 가접 고분자막시트를 120~150℃의 온도에서 30~100Kg/㎠의 압력을 가압하여 접합하는 전극접합과정(243)과, 상기 전극접합과정(243)을 통하여 형성된 막 전극접합체 시트(101)를 100~50℃의 온도에서 냉각하는 막 전극접합체 냉각과정(244)과, 막 전극접합체 시트(101)로부터 블랭킹작업을 통하여 막 전극접합 체(102)를 절단하여 트레이(312d')에 적재하는 막 전극접합체 절단과정(245)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조방법.
제 5 항에 있어서;

상기 전극시트제조과정(211)은 공급되는 기체확산층시트(111a)의 일면에 촉매슬러리(112a)를 도포하는 촉매도포과정(211a)과, 촉매도포과정(211a)을 통하여 촉매슬러리(112a)가 도포된 기체확산층(111b)의 촉매슬러리(112a)를 건조하는 촉매건조과정(211b)과, 촉매건조과정(211b)을 통하여 촉매층(112)을 형성한 기체확산층(111b) 중 촉매층(112)이 형성되지 않은 부분을 절단하는 전극시트 절단과정(211c)으로 이루어지고,

상기 전극절단과정(212)은 전극시트(110a)를 일정 크기로 절단한는 전극절단동작(212b)과, 상기 전극절단동작(212b)을 통하여 절단된 전극(110b)을 픽업하여 트레이(312d')에 적재하는 적재과정(212c)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조방법.
제 6 항에 있어서;

상기 전극절단동작(212b)에 있어서 전극시트(110a)의 절단부위 양측에 곡면의 필렛부(110b')가 형성되게 절단하는 필렛절단동작(212a)이 선행하여 이루어지고,

상기 적재과정(212c)에 있어서 픽업은 진공흡착에 의하여 픽업 이송이 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조방법.
제 5 항에 있어서;

상기 전극접합과정(243)은 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 이송이 스탭핑 이송되게 하고 가열가압프레스(354a)에 의하여 접합이 이루어지게 한 것과, 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 이송이 연속적으로 이루어지고 가열가압롤러(354b)에 의하여 접합이 이루어지게 한 것 중 어느 하나의 방법이 선택적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조방법.
제 5 항에 있어서;

상기 예열과정(242)은 100~120℃의 온도범위에서 2 단계 이상으로 순차 가온 가열하게 이루어지고,

상기 냉각과정(244)은 100~50℃의 온도범위에서 공냉에 의하여 2 단계 이상으로 순차 감온 냉각하게 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조방법.
제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 방법으로 이루어져,

전극수용부(121b')를 절개형성한 가스켓(121b)을 고분자막(131b)의 양측 면에 접합 형성하고, 고분자막(131b)의 양측에 형성된 전극접합부(131b')에 기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅 형성한 전극(110b)을 접합 형성한 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 .
연료전지의 막 전극 접합체 제조시스템에 있어서;

기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅한 후 이를 절단하여 전극(110b)을 제조하는 전극제조장치와, 가스켓시트(111a)에 일정간격으로 전극수용부를 절개형성하는 가스켓제조장치(320)와, 상기 가스켓제조장치(320)를 통하여 전극수용부(121b')가 절단된 가스켓시트(111a)를 고분자막시트(131a)의 양면에 가스켓접합롤러(342)에 의하여 가열 가압에 의하여 접합하는 가스켓접합장치(340)와, 상기 가스켓접합장치(340)를 통하여 가스켓시트(111a)가 접합된 고분자막시트(131a)의 양면 전극접합부(131b')에 전극(110b)을 접합한 후 일정길이로 절단하는 전극접합장치(350)로 구성한 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조시스템.
제 11 항에 있어서;

상기 전극제조장치는 기체확산층(111b)에 촉매층(112)을 코팅하고 이를 절단 권취하여 전극시트롤러(312a)를 제조하는 전극시트제조부(311)와, 상기 전극시트제 조부(311)를 통하여 제조된 전극시트(110a)를 일정크기로 절단하여 트레이(312d')에 수납하는 전극절단부(312)로 이루어지되,

상기 전극시트제조부(311)는 기체확산층시트롤러(311a)에서 공급되는 기체확산층시트(111a)의 일면에 촉매슬러리(112a)를 도포하는 촉매도포부(311b)와, 촉매도포부(311b)를 통하여 촉매슬러리(112a)가 도포된 기체확산층시트(111a)의 촉매슬러리(112a)를 건조하는 촉매건조부(311c)와, 촉매층(112)을 형성한 기체확산층시트(111a) 중 촉매층(112)이 형성되지 않은 부분을 절단하는 전극시트 절단부(311d)로 이루어지고,

상기 전극절단부(312)는 전극시트롤러(312a)에서 공급되는 전극시트(110a)를 일정 크기로 절단한는 전극절단구(312c)와, 상기 전극절단구(312c)를 통하여 절단된 전극(110b)을 픽업하여 트레이(312d')에 적재하는 픽업적재부(312d)로 구성한 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조시스템.
제 11 항에 있어서;

전극접합장치(350)는 가스켓 접합 고분자막시트롤러(351)에서 공급되는 가스켓 접합 고분자막시트(131a)에 전극(110b)의 촉매층(112)이 고분자막시트(131a)를 향하게 공급하며 가압하여 가접합는 전극 가접부(352)와, 상기 전극 가접부(352)에서 전극(110b)이 가접된 전극 가접 고분자막시트(131a)를 100 ~ 120℃의 온도로 예열하는 예열부(353)와, 상기 예열과정(242)을 통하여 가열된 전극 가접 고분자막시트를 120~150℃의 온도에서 30~100Kg/㎠의 압력을 가압하여 접합하는 전극접합부 와, 상기 전극접합부를 통하여 형성된 막 전극접합체 시트(101)를 100~50℃의 온도에서 냉각하는 막 전극접합체 냉각부(355)과, 막 전극접합체 시트(101)로부터 블랭킹작업을 통하여 막 전극접합체(102)를 절단하여 트레이(312d')에 적재하는 막 전극접합체 절단부(356)로 이루어지되,

상기 전극접합부는 가스켓 접합 고분자막시트(141)의 이송이 스탭핑 이송되게 하고 전극가접 고분자막시트를 승강동작에 의하여 가압 가열하는 가열가압프레스(354a)로 구성한 것과,

가스켓 접합 고분자막시트(141)의 이송이 연속적으로 이루어지게 하고, 전극가접 고분자막시트와 구름접촉하며 가압 가열하는 가열가압롤러(354b)로 구성한 것 중 어느 하나의 구성을 선택 구성한 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조시스템.
제 12 항 또는 13 항에 있어서;

상기 전극절단구(312c)에는 전극시트(110a)의 절단부위 양측에 곡면의 필렛부(110b')가 형성되게 절단하는 필렛절단구(312b)를 구비한 것을 특징으로 하는 연료전지의 막 전극 접합체 제조시스템.