KR20110108570A - 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두 전극촉매층 사이에 구비된 고분자 전해질 막을 포함하는 막전극 접합체의 양측면에 기체확산층이 적층된 적층체를 열간압착하는 과정 중, 수증기를 공급하여 막전극 접합체와 기체확산층의 정렬 및 고정화와 동시에 사전활성화 하는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 상기 적층체를 사이에 두고 서로 대향되는 내측면에 수증기를 공급하는 유로가 형성되되, 전기적 신호에 의해 발열하는 저항체를 포함하고, 상기 적층체를 열간압착하는 제 1판 및 제 2판; 상기 제 1판 또는 제 2판과 연결되어 제 1판 또는 제 2판에 압력을 인가하는 가압부; 상기 저항체와 각각 연결되어 상기 제 1판 및 제 2판의 온도를 조절하는 온도조절부; 및 상기 제 1판 및 제 2판의 유로와 각각 연결되어 수증기를 공급하는 수증기 공급부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 제공한다.
본 발명의 고분자 전해질 연료전지의 사전활성화 장치는 상기 적층체에 수증기를 공급하면서 열간압착하여 상기 막전극 접합체 내에 포함된 고분자 전해질 막 및 전해질을 수화하여 수소이온의 이동도를 증가시키는 사전활성화 된 고분자 전해질 연료전지 막전극 접합체와 기체확산층의 일체물을 제조하는 장점이 있다.

Description

고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치{SYSTEM FOR PRE-ACTIVATING POLYMER ELECTROLYTE FUEL CELL(PEFC)}
본 발명은 고분자 전해질 연료전지 스택의 체결 전 단계에서 두 전극촉매층 사이에 구비된 고분자 전해질 막을 포함하는 막전극 접합체의 양측면에 기체확산층이 적층된 적층체를 열간압착하는 과정 중, 수증기를 공급하여 막전극 접합체와 기체확산층의 정렬 및 고정화와 동시에 사전활성화 하여 최종 스택의 완성시 필요한 활성화 시간을 단축하는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에 관한 것이다.
연료전지는 메탄올, 천연가스, 액화석유가스 등 탄화수소 계열의 연료 중에 포함되어 있는 수소와 공기 중에 있는 산소의 전기화학적 반응에 의해서 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키는 장치로서, 차세대 청정 발전 시스템 중의 하나로 각광받고 있다. 연료전지는 사용되는 전해질에 따라 용융탄산염 연료전지, 고체산화물 연료전지, 고분자 전해질 연료전지, 인산형 연료전지, 알칼리형 연료전지 등으로 구분될 수 있으며, 기본적으로 같은 원리에 의해 작동된다.
상기 여러 종류의 연료전지 중에서 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Fuel Cell(PEFC) or Proton Exchange Membrane Fuel Cell(PEMFC))는 다른 형태의 연료전지에 비해 효율이 높고, 전류밀도 및 출력밀도가 크다. 또한 시동 시간이 짧고 부하 변화에 빠른 응답 특성을 갖는 장점으로 인하여, 무공해 차량의 동력원, 자가 발전용, 이동용 및 군사용 전원 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.
도 1을 참고하여 이와 같은 고분자 전해질 연료전지의 주요 구성을 살펴보면, 상기 고분자 전해질 연료전지는 가장 안쪽에 주요 구성 부품인 막전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)(100)가 위치하는데, 상기 막전극 접합체(100)는 수소이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질 막(10) 및 상기 고분자 전해질 막(10) 양면에 산소와 수소가 반응할 수 있도록 도포된 전극촉매층, 즉 캐소드(Cathode)(20b) 및 애노드(Anode)(20a)로 구성되어 있다. 또한 상기 막전극 접합체(100)의 양측면, 즉 캐소드(20b) 및 애노드(20a)가 위치한 양측면에 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)(30a, 30b)이 위치하고, 기체확산층(30a, 30b)의 바깥쪽에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판(40a, 40b)이 위치한다.
이러한 고분자 전해질 연료전지의 애노드(20a)에서는 수소의 산화반응이 진행되어 수소이온과 전자가 발생하며, 이때 생성된 수소이온과 전자는 각각 고분자 전해질 막(10)과 외부 도선을 통하여 캐소드(20b)로 이동하게 된다. 이와 동시에, 캐소드(20b)에서는 애노드(20a)로부터의 수소이온과 전자를 받아 산소의 환원반응이 진행되면서 물을 생성하고, 이때 외부 도선을 따라서는 전자의 흐름에 의해, 고분자 전해질 막(10)을 통해서는 수소이온의 흐름을 통해 전기에너지가 생성된다.
이때, 수소와 산소가 새는 것을 막기 위해 가스켓(50)을 구비한다.
한편, 수소와 접촉되는 연료극은 애노드(20a) 및 상기 애노드(20a) 측면의 기체확산층(30a)을 포함하여 구성되고, 산소 또는 공기와 접촉되는 공기극은 캐소드(20b) 및 상기 캐소드(20b) 측면의 기체확산층(30b)을 포함하여 구성된다.
실제 자동차용 고분자 전해질 연료전지에서는 위에서 언급한 전위보다 더 큰 전위를 필요로 하는데, 더 높은 전위를 얻기 위해서는 연료전지 단위체를 필요한 전위만큼 적층하여야 한다. 이렇게 적층하는 것을 스택(Stack)이라 하며, 그 스택 모형도는 첨부한 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2는 통상적인 고분자 전해질 연료전지 스택(1000)을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2를 참고하여 그 주요 구성을 살펴보면, 고분자 전해질 연료전지 스택(1000)은 막전극 접합체(100), 기체확산층(30a, 30b) 및 분리판(40a, 40b)을 포함하여 구비하는 하나 이상의 연료전지 단위체와 이들 연료전지 단위체의 최외각에 위치하는 엔드 플레이트(70)를 포함하여 구성된다.
상기 스택(1000)은 다수의 분리판(40a, 40b)이 막전극 접합체(100) 및 기체확산층(30a, 30b)을 사이에 두고 적층 부착되는 하나 이상의 연료전지 단위체와 이들 연료전지 단위체의 최외각 분리판의 양측면에 밀착 고정되는 엔드 플레이트(70)를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 엔드플레이트(70)에는 (+) 또는 (-)의 하나의 단자가 형성되어 있다.
그런데 상기 고분자 전해질 연료전지의 연료극 및 공기극은 나피온과 같은 수소이온 전달체와 백금과 같은 촉매를 혼합하여 제조하는데, 고분자 전해질 연료전지 제작 후 초기 운전하여 전기화학 반응시 그 활성도가 떨어진다.
그 이유로는 첫째 반응물의 이동 통로가 막혀 촉매까지 도달할 수 없기 때문이고, 둘째 촉매와 같이 삼상계면을 이루고 있는 나피온과 같은 수소이온 전달체가 운전 초기 쉽게 가수화가 되지 않기 때문이고, 셋째 수소이온 및 전자의 연속적인 이동성 확보가 되지 않았기 때문이며, 넷째 전극 제조시 불순물 함유에 의해 촉매의 활성이 감소되기 때문이다.
이 때문에 막전극 접합체 및 분리판을 이용하여 고분자 전해질 연료전지 스택을 체결한 후 고분자 전해질 연료전지의 성능을 최대한 확보하기 위해서는 활성화(Activation)라는 절차가 필요하다.
이러한 활성화의 목적은 반응에 참여하지 못하는 촉매를 활성화 하고, 고분자 전해질 막 및 전극내 포함된 전해질을 충분히 수화시켜 수소이온의 이동도가 증가되도록 하는 것이다.
고분자 전해질 연료전지 스택 체결 후 상기 스택의 성능을 최대한 확보하기 위해 실시하는 활성화는 운전 조건에 따라 수시간 또는 수일이 걸릴 수 있고, 적절치 못한 활성화로 인해 연료전지가 최고의 성능에 도달하지 못한 채 운전될 수도 있다.
이러한 부적절한 활성화 절차는 고분자 전해질 연료전지 대량 생산시 생산 속도를 감소시키고, 많은 양의 수소 사용을 초래하여 스택 단가를 상승시키고, 낮은 스택 성능을 유지하게 되는 원인이 된다.
고분자 전해질 연료전지의 활성화는 보통 정전압, 정전류 순환(Cycle) 등의 부하변동을 통해서 진행되고, 각 막전극 접합체 제조사 및 스택 제조사별 특징적인 활성화 절차에 의해서 진행한다.
보통 활성화는 고분자 전해질 연료전지 스택의 활성화 조건에 따라 수시간에 걸쳐 진행하게 되는데, 이는 고분자 전해질 연료전지 차량을 양산하는데 많은 제약조건으로 작용하고, 스택을 생산하는 컨베이어 라인에서 활성화 절차까지 수시간을 멈춰있으면 시간당 생산할 수 있는 스택의 수는 한정된다.
또한, 수십장 내지 수백장의 연료전지 단위체들로 구성되는 상기 스택을 활성화 하기 위해서는 상당한 시간, 수소, 공기, 장비 및 노동력이 필요하다.
특히 상기 스택을 체결한 후 시간상 얼마 지나지 않은 스택의 경우 상기 스택을 연료전지 시스템에 정착한 상태에서 활성화를 진행할 경우, 충분한 가습조건 및 전기적 부하를 공급하기가 어려워서 활성화에 보다 많은 시간 및 에너지가 소요될 수 있다.
스택 생산성의 향상을 위해서는 활성화 시간을 줄이거나, 활성화 장치를 대량으로 설치하여 여러 개의 스택을 동시에 활성화 하면 되지만, 후자는 많은 시설투자가 필요하고, 비용이 높아진다는 문제점이 있다.
한편, 스택을 체결한 후 막전극 접합체 자체의 물리적 손상에 의한 누설현상 발견 시, 불량으로 검출되는 연료전지 단위체는 상기 스택을 분해하여 막전극 접합체 교체 후 정상적인 연료전지 단위체를 다시 적층하여 조립하는 것은 간단한 일이 아니다.
본 발명의 목적은 고분자 전해질 연료전지 스택의 체결 전 단계에서 막전극 접합체와 기체확산층의 정렬 및 고정화와 동시에 사전활성화 하는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 제공하여, 최종 조립된 고분자 전해질 연료전지 스택의 활성화에 필요한 시간, 에너지 및 스택 제조라인에서의 스택 생산 시간을 단축하고자 하는 것이다.
또한 상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 이용하여 연료극측 및 공기극측의 진공도 변화를 통해, 막전극 접합체 자체의 물리적 손상여부를 확인하여 스택 체결 전에 막전극 접합체의 누설현상에 의해 불량인 것으로 분류되는 막전극 접합체를 미리 검출하고자 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 두 전극촉매층 사이에 구비된 고분자 전해질 막을 포함하는 막전극 접합체의 양측면에 기체확산층이 적층된 적층체를 열간압착하는 과정 중, 수증기를 공급하여 막전극 접합체와 기체확산층의 정렬 및 고정화와 동시에 사전활성화 한다.
여기서 상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 상기 적층체를 사이에 두고 서로 대향되는 내측면에 수증기를 공급하는 유로가 형성되되, 전기적 신호에 의해 발열하는 저항체를 포함하고, 상기 적층체를 열간압착하는 제 1판 및 제 2판; 상기 제 1판 또는 제 2판과 연결되어 제 1판 또는 제 2판에 압력을 인가하는 가압부; 상기 저항체와 각각 연결되어 상기 제 1판 및 제 2판의 온도를 조절하는 온도조절부; 및 상기 제 1판 및 제 2판의 유로와 각각 연결되어 수증기를 공급하는 수증기 공급부;를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 수증기 공급부는 수증기를 생성하는 수증기 생성부와 상기 수증기 생성부와 상기 제 1판 및 제 2판의 유로를 각각 연결하여 상기 수증기 생성부에서 생성된 수증기를 상기 제 1판 및 제 2판의 유로에 공급하는 연결관을 포함하여 구성되며, 상기 연결관에 압력을 조절하는 밸브를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 제 1판 및 제 2판의 유로 각각에는 상기 내측면에 수증기를 배출하는 하나 이상의 수증기 배출구가 형성되며, 상기 수증기를 배출하는 하나 이상의 수증기 배출구 이외 제 1 배출구가 더 형성되고, 상기 제 1배출구는 밸브가 구비된 진공관에 의해 진공펌프와 연결된다.
이때, 상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 열간압착 시 상기 적층체의 전극촉매층 및 기체확산층이 적층되는 양측면의 공간을 고분자 전해질 막을 중심으로 구분하여 밀폐하는 실링(Sealing)부를 상기 제 1판 및 제 2판의 상기 내측면에 더 포함하여 구성된다.
또한, 상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 상기 가압부, 온도조절부 및 수증기 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.
이때, 상기 사전활성화는 막전극 접합체 제조시 함유되는 불순물을 제거하고, 상기 막전극 접합체 내에 포함된 고분자 전해질 막 및 전해질을 수화하여 수소이온의 이동도를 증가시키는 사전활성화 인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 열간압착 시 상기 제 1판 및 제 2판 각각의 온도는 70 내지 150℃이고, 가압부에 의한 압력인가는 막전극 접합체 활성면적 기준으로 10 내지 200기압이며, 상기 열간압착 시간은 1 내지 20분이다.
이때, 본 발명은 이러한 본 발명에 의한 상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 이용하여 사전활성화 된 고분자 전해질 연료전지 막전극 접합체와 기체확산층의 일체물이다.
또한, 다수개의 상기 막전극 접합체와 기체확산층의 일체물을 적층하여 체결되는 고분자 전해질 연료전지 스택이다.
이에 따라 본 발명에 의한 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 고분자 전해질 연료전지 스택을 체결하기 전 단계에서 막전극 접합체와 기체확산층의 정렬 및 고정화와 동시에 사전활성화 하여, 막전극 접합체 제조시 함유되는 불순물을 제거하고, 상기 막전극 접합체 내에 포함된 고분자 전해질 막 및 전해질을 수화하여 수소이온의 이동도를 증가시킨다.
또한, 이렇게 사전활성화 된 막전극 접합체와 기체확산층의 일체물로 고분자 전해질 연료전지 스택을 체결하여 스택의 활성화에 필요한 시간의 단축 및 에너지의 절감 효과가 있다.
도 1은 고분자 전해질 연료전지의 원리를 설명하기 위한 기본 구성도.
도 2는 종래기술에 따른 고분자 전해질 연료전지 스택의 모형도를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 나타내는 일 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 수증기를 공급하는 유로의 일례를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 수증기를 공급하는 유로의 다른 일례를 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 수증기 배출구의 일례를 나타내는 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 수증기 배출구의 다른 일례를 나타내는 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 나타내는 다른 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 제 1판 또는 제 2판의 일례를 나타내는 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에서 열간압착 시 제 1판, 제 2판 및 막전극 접합체의 양측면에 기체확산층이 적층된 적층체의 단면.
도 11은 본 발명에 따른 수증기 배출구의 또 다른 일례를 나타내는 평면도.
도 12은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에서의 수증기 흐름도.
도 13은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에서 진공상태 조절에 의한 기체 흐름도.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에 대해 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 본 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 충분히 이해하도록 하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 나타내는 일 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 수증기를 공급하는 유로의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 수증기를 공급하는 유로의 다른 일례를 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 수증기 배출구의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 7은 본 발명에 따른 수증기 배출구의 다른 일례를 나타내는 평면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 나타내는 다른 구성도이다. 도 9는 본 발명에 따른 제 1판 또는 제 2판의 일례를 나타내는 블록도이고, 도 10은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에서 열간압착 시 제 1판, 제 2판 및 막전극 접합체의 양측면에 기체확산층이 적층된 적층체의 단면이다. 도 11은 본 발명에 따른 수증기 배출구의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이고, 도 12은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에서의 수증기 흐름도이다. 도 13은 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에서 진공상태 조절에 의한 기체 흐름도이다.
본 발명은 고분자 전해질 연료전지 스택을 체결하기 전 막전극 접합체 내에 포함된 고분자 전해질 막 및 전해질을 수화하여 수소이온의 이동도를 증가시키는 사전활성화를 진행하여, 활성화 시간 및 스택 제조라인에서의 스택 생산 시간이 단축되도록 하는 점에 주안점이 있다.
본 발명은 두 전극촉매층 사이에 구비된 고분자 전해질 막을 포함하는 막전극 접합체의 양측면에 기체확산층이 적층된 적층체를 열간압착하는 과정 중, 수증기를 공급하여 막전극 접합체와 기체확산층의 정렬 및 고정화와 동시에 사전활성화 하는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 고분자 전해질 연료전지 막전극 접합체와 기체확산층의 일체물을 제조하는 단계에서 사전활성화를 진행할 수 있도록 구성된다. 이를 위해, 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 상기 적층체를 사이에 두고 서로 대향되는 내측면(P1, P2)에 수증기를 공급하는 유로(150)가 형성되되, 전기적 신호에 의해 발열하는 저항체(390a, 390b)를 포함하고, 상기 적층체를 열간압착하는 제 1판(301a) 및 제 2판(301b); 상기 제 1판(301a) 또는 제 2판(301b)에 압력을 인가하는 가압부(310); 상기 저항체(390a, 390b)와 각각 연결되어 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 온도를 조절하는 온도조절부(320); 및 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 유로(150)와 각각 연결되어 수증기를 공급하는 수증기 공급부(330);를 포함하여 구성된다.
본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 상기 내측면(P1, P2)에 수증기를 공급하는 유로(150)가 형성되어 있는 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 내측면(P1, P2)는 상기 제 1판(301a)과 제 2판(301b) 사이에 상기 적층체를 두고 서로 대향하는 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b) 각각의 일 면을 의미한다.
상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b) 각각의 유로(150)는 상기 적층체에 수증기를 공급하기 위해 형성되는 통로이고, 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 유로(150) 각각에는 수증기 공급부(330)로부터 수증기가 유입되는 수증기 유입구가 포함될 수 있고, 수증기가 배출되는 하나 이상의 수증기 배출구(211)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 수증기 유입구는 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b) 각각의 유로(150)에 형성되고, 상기 유로(150)는 상기 수증기 공급부(330)와 연결된다.
또한, 상기 수증기 배출구(211)는 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 상기 내측면(P1, P2)에 구비된다.
한편, 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)은 전기적 신호에 의해 발열하는 저항체(390a, 390b)를 포함하고, 상기 저항체(390a, 390b)는 소정의 전기적 신호가 인가될 때 줄 열(Joule heat)을 생성하여 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 온도를 변화시킨다.
상기 저항체(390a, 390b)는 소정의 전기적 신호에 의해 발열하는 통상의 발열하는 저항체를 포함하여 구성될 수 있고, 더 구체적으로는 Cr, Au, Ni, Ni/Cr 등의 금속 물질이 사용될 수 있다.
본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 가압부(310)를 포함하여 구성되고, 상기 가압부(310)는 상기 제 1판(301a) 또는 제 2판(310b)에 압력을 인가한다.
상기 가압부(310)는 해당분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 그 종류에 제한되지 않는다. 구체적으로 실린더 안의 피스톤을 유압으로 이동시키고, 피스톤에 고정된 연접봉으로 힘을 전달하는 유압실린더가 이용될 수 있다.
본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 온도조절부(320)를 포함하여 구성되고, 상기 온도조절부(320)는 상기 제 1 판(301a) 및 제 2판(301b)이 포함하는 전기적 신호에 의해 발열하는 각각의 저항체(390a, 390b)와 연결되어 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 온도를 조절한다.
상기 온도조절부(320)에는 압착 온도 설정 시 상기 저항체(390a, 390b)에 소정의 전기적 신호가 인가됨에 따라 발생된 줄 열에 의한 온도를 측정하여 표기하는 온도센서가 포함될 수 있고, 상기 온도센서는 통상적으로 사용되는 것이라면 그 종류에 제한되지 않는다.
본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 수증기 공급부(330)를 포함하여 구성되고, 상기 수증기 공급부(330)는 수증기를 생성하는 수증기 생성부(331)와 상기 수증기 생성부(331)와 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(310b)의 유로(150)를 각각 연결하여 상기 수증기 생성부(331)에서 생성된 수증기를 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 유로(150)에 공급하는 연결관(332a, 332b)을 포함하여 구성되며, 상기 연결관(332a, 332b)에 압력을 조절하는 밸브(340a, 340b)를 포함하여 구성된다.
상기 수증기 생성부(331)는 물을 증기화 하여 수증기를 생성하고, 상기 수증기 생성부(331)로부터 공급된 수증기는 상기 연결관(332a, 332b)을 통해 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 유로(150)에 각각 공급된다.
이때, 상기 압력을 조절하는 밸브(340a, 340b)는 상기 연결관(332a, 332b)의 임의의 위치에 구비되어 공급되는 수증기의 압력을 조절한다.
상기 밸브(340a, 340b)는 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b) 각각의 유로(150)의 수증기 유입구가 접하여 있는 상기 연결관(332a, 332b)의 위치에 구비되는 것이 상기 유로(150)에 공급되는 수증기를 조절하는 데 있어서 더 바람직하다.
도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 수증기를 공급하는 유로(150)는 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b) 각각의 내부에 구비되고, 상기 수증기 유입구에서 상기 제 1판(301a) 또는 제 2판(301b)의 일 면까지 좌우로 반복하여 꺾이면서 연결되는 서펜틴(serpentine) 형상일 수 있으며, 이러한 서펜틴 형상의 유로(150)는 하나의 유로(150)에 의해 형성되어 수증기가 고른 영역에 공급되도록 한다.
도 5를 참고하면, 상기 유로(150)는 세미-서펜틴 형상(151)일 수 있다. 상기 세미-서펜틴 형상(151)은 복수의 평행로가 반복하여 좌우로 꺾이게 되는 형상으로, 서펜틴 형상의 유로(150)에서 압력 강하가 커질 경우 수증기의 공급 소요전력이 증가하는 것을 보완하게 된다.
한편, 상기 수증기 배출구(211)는 수증기가 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 구성하는 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 상기 유로(150)를 통과하여 배출되는 구멍이고, 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)이 적층체와 각각 맞닿게 되는 면인 내측면(P1, P2)에 하나 이상 형성되어 있다.
도 6를 참고하면, 상기 수증기 배출구(211)는 다수의 수증기 배출구(211)가 모두 균일한 직경(A1)과 간격(B1)으로 배열될 수 있다.
또한, 도 7를 참고하면, 상기 수증기 배출구(211)는 다수의 수증기 배출구(211)가 모두 균일한 직경(A1)과 간격(B1)으로 배열되되, 좀 더 고른 수증기 배출을 위해 사각형 모양의 네 개의 수증기 배출구(211)의 중심에 한 개의 수증기 배출구(211)를 더 가지는 형태를 기본 단위로 하여, 상기 기본 단위가 반복되는 형태로 배열될 수 있다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 제어부(350)를 더 포함하여 구성되고, 상기 제어부(350)는 상기 가압부(310), 온도조절부(320) 및 수증기 공급부(330)를 제어하며, 이때, 상기 제어부(350)는 통상적으로 사용되는 것이라면 그 종류에 제한되지 않는다.
상기 제어부(350)는 전기적 신호에 의해 발열하는 저항체(390a, 390b)와 각각 연결되는 온도조절부(320a, 320b)를 제어하여, 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 온도를 조절한다.
동시에, 상기 제어부(350)는 상기 가압부(310)를 제어하여 가압부(310)에서 제 1판(301a) 또는 제 2판(301b)에 일정한 압력을 인가하도록 한다.
또한, 상기 제어부(350)는 수증기 공급부(330)를 구성하는 수증기 생성부(331)를 제어하여 상기 수증기 생성부(331)에서 물을 증기화 하여 수증기가 생성되도록 하고, 상기 수증기 생성부(331)로부터 생성된 수증기가 상기 연결관(332a, 332b)을 통해 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 유로(150)에 각각 공급된다.
이처럼, 수증기가 공급되도록 설계된 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 상기 막전극 접합체 내에 포함된 고분자 전해질 막 및 전해질을 수화하여 수소이온의 이동도를 증가시키는 사전활성화가 진행된 고분자 전해질 연료전지 막전극 접합체와 기체확산층의 일체물을 제조할 수 있다.
또한, 이렇게 사전활성화 된 막전극 접합체와 기체확산층의 일체물로 고분자 전해질 연료전지 스택을 체결하여 스택의 활성화에 필요한 시간의 단축 및 에너지의 절감 효과가 있다.
한편, 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치의 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 내부에 각각 형성되는 유로(150)에는 수증기를 배출하는 하나 이상의 수증기 배출구(211) 이외 제 1배출구(222a, 222b)가 더 형성되고, 상기 제 1배출구(222a, 222b)는 진공밸브(340e, 340f)가 구비된 진공관(365)에 의해 진공펌프(370)와 연결된다.
이때, 상기 진공펌프(370)에 의해 상기 적층체 내의 막전극 접합체 제조시 함유되는 불순물 및 과량의 수분이 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b) 각각의 수증기 배출구(211) 및 유로(150)을 통해 상기 제 1배출구(222a, 222b)로 배출되어 제거된다.
또한, 상기 진공밸브(340e, 340f)는 상기 진공관(365)의 임의의 위치에 구비되어 상기 진공펌프(370)에 의해 이동되는 유체의 압력을 조절한다.
이때, 사용되는 진공펌프(370) 및 진공관(365)은 통상적으로 사용되는 것이라면 그 종류에 제한되지 않는다.
본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 열간압착 시 상기 적층체의 전극촉매층 및 기체확산층이 적층되는 양측면의 공간을 고분자 전해질 막을 중심으로 구분하여 밀폐하는 실링(Sealing)부(380)를 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 상기 내측면(P1, P2)에 더 포함하여 구성되는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치이다.
도 9를 참고하면, 상기 실링부(380)는 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 상기 내측면(P1, P2)에 사각판 모양의 4개의 실링재가 서로 양 모서리를 맞닿아 연결되어, 사각기둥을 형성하며 공간을 형성하고 있다.
상기 실링부(380)는 상기 실링부(380)에 의해 밀폐되는 영역인 실링영역 내에 있는 막전극 접합체의 양측면에 기체확산층이 적층된 적층체가 진공상태로 조절되도록 구비된다.
이때, 상기 실링부(380)를 이루는 재료는 탄성이 있는 고분자 타입 및 합성고무를 주성분으로 제조된 건성 타입의 실링재가 사용될 수 있고, 통상적으로 사용되는 것이라면 그 종류에 제한되지 않는다.
또한, 상기 진공밸브(340e, 340f)가 구비된 진공관(365)에는 통풍(vent)을 위한 통풍관 및 통풍구가 구비될 수 있으며, 상기 통풍관에는 통풍밸브(340c, 340d)가 구비될 수 있다.
이때, 상기 통풍관은 대기와 연결되어 있어, 상기 통풍관의 통풍밸브(340c, 340d)의 조절로 진공상태가 해제된다.
도 10를 참고하면, 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치가 열간압착과 동시에 진공상태로 조절될 때, 제 1판(301a)의 실링부(380a)와 제 2판(301b)의 실링부(380b)는 서로 정확히 대응되도록 맞닿아 밀폐된 공간을 형성하고, 상기 적층체는 상기 실링부(380)의 밀폐된 진공상태의 공간 내에 놓여지게 된다.
더 상세하게, 상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에 의해 진공상태로 조절되는 것은 상기 실링영역에 있는 적층체가 진공상태에 노출되도록 상기 실링영역의 압력이 조절되는 것을 의미한다.
이때, 상기 적층체는 두 전극촉매층 즉 캐소드(20b) 및 애노드(20a) 사이에 구비된 고분자 전해질 막(10)을 포함하는 막전극 접합체(100)의 양측면에 기체확산층(30a, 30b)이 적층되어 구성된다.
상기 막전극 접합체(100)는 상기 고분자 전해질 막(10)의 양면에 캐소드(20b) 및 애노드(20a)가 접합되어 있고, 상기 적층체는 상기 막전극 접합체(100)의 양측면에 기체확산층(30a, 30b)이 단순 적층되어 있다.
상기 적층체를 열간압착하면 종래의 단위체가 형성되는데, 상기 단위체에서 수소와 접촉되는 연료극은 상기 애노드 및 상기 애노드 측면의 기체확산층을 포함하여 구성되고, 산소 또는 공기와 접촉되는 공기극은 상기 캐소드 및 상기 캐소드 측면의 기체확산층을 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명에서는 상기 적층체의 고분자 전해질 막(10)을 중심으로 상기 애노드(20a) 및 상기 애노드(20a) 측면의 기체확산층(30a)을 연료극측으로, 상기 캐소드(20b) 및 상기 캐소드(20b) 측면의 기체확산층(30b)을 공기극측으로 칭하여 설명한다.
본 발명에서 칭하는 연료극측 및 공기극측은 상기 적층체의 막전극 접합체(100)와 기체확산층(30a, 30b)이 접합되어 일체화 되지 않은 점에서 종래의 단위체의 연료극 및 공기극과 구분되고, 상기 연료극측 및 공기극측의 표현은 본 발명의 사상이 보다 명확하게 전달될 수 있도록 하기 위한 것이다.
이때, 고분자 전해질 막(10)을 중심으로 연료극측 및 공기극측의 진공도를 다르게 조절 가능하도록 상기 실링부(380) 내에 장입되는 상기 적층체에 가스켓(50)이 구비되거나 고분자 전해질 막(10)의 양 끝이 실링부(380)와 맞닿아 연료극측 및 공기극측이 놓여 있는 공간이 구분되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 다수의 수증기 배출구(211)는 도 11을 참고하면, 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 상기 실링부(380)가 형성하는 공간 내에 모두 균일한 직경(A1)과 간격(B1)으로 배열될 수 있다.
위와 같은 구성으로, 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 두 전극촉매층 사이에 구비된 고분자 전해질 막(10)을 포함하는 막전극 접합체(100)의 양측면에 기체확산층(30a, 30b)이 적층된 적층체에 수증기를 공급하면서 열간압착하여 막전극 접합체(100)와 기체확산층(30a, 30b)의 정렬 및 고정화와 동시에 사전활성화 하게 된다.
이때, 상기 사전활성화를 위해 수증기가 공급되는 경로를 도 12를 참고하여 설명하면, 수증기 생성부(331)에서 물을 증기화 하여 수증기를 생성하고, 상기 수증기 생성부(331)로부터 생성된 수증기가 상기 연결관(332a)을 통해 제 1판(301a)의 유로(150a)에 공급되고, 이렇게 공급되는 수증기는 상기 제 1판(301a)에 형성되는 수증기 배출구(211a)로 실선의 화살표의 흐름과 같이 배출되어 결국 상기 적층체에 균일하게 공급된다.
이때, 수증기 생성부(331)와 제 1판(301a)의 유로(150a)와 연결되는 연결관(332a)에 있는 밸브(340a)는 열려 있는 상태이고, 제 1판(301a) 유로(150a)의 제 1배출구(222a)와 연결되는 진공관(365a)에 구비되는 진공밸브(340e)는 닫혀 있는 상태이다.
한편, 상기 제 2판(301b)에 수증기가 공급되는 경로는 상기 제 1판(301a)에 수증기가 공급되는 경로와 동일하며, 단지 기호표기에는 차이가 있다.
도 13을 참고하여 진공상태 조절에 의한 기체의 흐름을 설명하면, 진공펌프(370)에 의해 실링부(380a) 내의 기체가 제 1판(301a)에 형성되는 하나 이상의 수증기 배출구(211a)를 통해 제 1판(301a)의 유로(150a)를 지나 진공펌프(370)로 이동하게 된다.
이때, 수증기 생성부(331)와 제 1판(301a)의 유로(150a)와 연결되는 연결관(332a)에 있는 밸브(340a)는 닫혀 있는 상태이고, 제 1판(301a) 유로(150a)의 제 1배출구(222a)와 연결되는 진공관(365a)에 구비되는 진공밸브(340e)는 열려 있는 상태이다.
한편, 진공상태 조절에 의한 제 2판(301b)에서의 기체의 흐름은 진공상태 조절에 의한 상기 제 1판(301a)에서의 기체의 흐름과 동일하며, 단지 기호표기에는 차이가 있다.
이렇게, 상기 유로(150)는 수증기가 공급될 때 상기 적층체에 수증기를 공급하기 위해 형성되는 통로이며, 진공도가 조절될 때 상기 실링영역을 진공상태로 조절하기 위해 형성되는 기체의 통로이다.
상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 연료극측 및 공기극측의 진공도가 다르게 조절될 수 있고, 이러한 조절에 의한 연료극측 및 공기극측의 진공도 변화를 통해 막전극 접합체(100) 자체의 물리적 손상여부를 확인하여 스택 체결 전에 막전극 접합체(100)의 누설현상에 의해 불량인 것으로 분류되는 막전극 접합체(100)가 미리 검출되도록 할 수 있다.
실례로, 제 1단계는 연료극측 및 공기극측의 진공도가 각각 0.1 bar 및 0.05 bar로 다르게 설정되어 진공펌프(370)가 작동된다. 제 2단계는 상기 연료극측 및 공기극측의 진공도 변화 여부가 3분 이내로 확인된다. 제 3단계는 막전극 접합체(100) 자체의 누설현상에 의해 불량인 것으로 분류되는 고분자 전해질 연료전지 막전극 접합체(100)가 검출된다.
상기 제 1단계는 진공펌프(370)와 연결되는 진공관(365)의 진공밸브(340e, 340f)가 조절되어 실링부(380) 내에 있는 상기 적층체의 고분자 전해질 막(10)을 중심으로 연료극측 및 공기극측의 진공도가 다르게 조절될 수 있다.
상기 2단계에서, 수증기 공급부(330)를 구성하는 연결관(332a, 332b)에 구비되는 밸브(340a, 340b)와 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b) 각각의 유로(150)의 제 1배출구(222a, 222b)와 연결되는 진공관(365)의 진공밸브(340e, 340f)는 닫힌 상태이고, 진공도 변화는 연료극측 및 공기극측 각각의 실링부(380)와 연결되어 압력 측정 및 표기가 가능한 압력계를 통해 확인 가능하며, 상기 압력계는 통상적으로 사용되는 것이라면 그 종류에 제한되지 않는다.
또한 상기 2단계에서, 연료극측의 진공도는 변화가 없으나 공기극측의 진공도의 변화가 상승하여 0.07 bar로 관찰될 시 막전극 접합체(100)의 고분자 전해질 막(10)은 정상이나 공기극측 외부에 누설이 있음을 알 수 있다.
이때, 상기 2단계에서, 공기극측의 진공도는 변화가 없으나 연료극측의 진공도의 변화가 상승하여 0.12 bar로 관찰될 시 막전극 접합체(100)의 고분자 전해질 막(10)은 정상이나 연료극측 외부에 누설이 있음을 알 수 있다.
또한, 연료극측의 진공도는 감소하여 0.75 bar를 나타낼 때, 공기극측의 진공도는 증가하여 0.75 bar를 나타낸다면, 연료극측 및 공기극측 외부의 누설은 없지만, 막전극 접합체(100)의 고분자 전해질 막(10)에 손상이 있어서 누설 현상이 있음을 확인할 수 있게 된다.
전술한 방법으로, 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 연료극측 및 공기극측의 진공도 변화를 통해 막전극 접합체(100)의 누출 현상을 바탕으로 불량인 것으로 분류되는 막전극 접합체(100)가 미리 검출되도록 하여, 종래의 활성화 과정에서 불량인 것으로 분류되는 단위체의 검출 시 스택 전체를 분해하는 노력 및 에너지 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는 연료극측 및 공기극측을 같은 진공상태로 조절하여 상기 적층체 내의 막전극 접합체(100) 제조시 함유되는 불순물 및 막전극 접합체(100) 내부에 존재하는 과량의 수분을 제거하는 효과가 있다.
본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치로 열간압착 시 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b) 각각의 온도는 70 내지 150℃이고, 가압부(310)에 의한 압력인가는 막전극 접합체(100) 활성면적 기준으로 10 내지 200기압이며, 상기 열간압착 시간은 1 내지 20분이다.
상기 70 내지 150℃의 온도는 상기 막전극 접합체(100) 및 기체확산층(30a, 30b)이 열간압착 시 접합되어 일체화 되는 온도 범위이다.
상기 열간압착 시 상기 제어부(350)는 전기적 신호에 의해 발열하는 저항체(390a, 390b)와 각각 연결되는 온도조절부(320)를 제어하고, 상기 온도조절부(320)에서 온도를 70 내지 150℃로 설정 시, 상기 온도조절부(320)에서 상기 저항체(390a, 390b)에 소정의 전기적 신호가 인가됨에 따라 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b)의 온도가 70 내지 150℃가 될 때까지 줄 열이 발생하며, 이때, 온도센서는 발생된 줄 열에 의한 상기 제 1판(301a) 및 제 2판(301b) 각각의 온도를 측정하여 표기하게 된다.
동시에, 상기 제어부(350)는 가압부(310)에서 10 내지 200기압의 압력을 제 1판(301a) 또는 제 2판(301b)에 인가하도록 제어하되, 그 압력시간을 1 내지 20분 범위 내에서 상기 적층체를 압착하도록 제어한다.
이때, 상기 가압부(310)에 의한 압력인가는 막전극 접합체(100) 활성면적을 기준으로 인가되는데, 이는 초소형 고분자 전해질 연료전지부터 자동차용 고분자 전해질 연료전지에 이르기까지 상기 고분자 전해질 연료전지의 크기 및 사용이 다양한 만큼 상기 막전극 접합체(100) 활성면적도 0을 초과하는 500 ㎠ 이내에서 다양하다.
또한, 상기 압력인가의 범위가 10 내지 200기압으로 한정되는 것은 막전극 접합체(100) 및 기체확산층(30a, 30b)의 다양한 종류에 따라 상기 적층체를 접합하여 일체화 하는 데 있어 필요한 압력의 값이 달라질 수 있기 때문이다.
본 발명은 전술한 바와 같이 본원 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에 의해서 사전활성화 된 고분자 전해질 연료전지 막전극 접합체(100)와 기체확산층(30a, 30b)의 일체물을 포함한다.
상기 고분자 전해질 연료전지 막전극 접합체(100)와 기체확산층(30a, 30b)의 일체물은 수증기 공급을 통한 사전활성화가 진행된 것으로 상기 사전활성화는 막전극 접합체(100) 내에 포함된 고분자 전해질 막(10) 및 전해질을 수화하여 수소이온의 이동도를 증가시키는 사전활성화 인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치에 의해서 사전활성화 된 다수개의 막전극 접합체(100)와 기체확산층(30a, 30b)의 일체물을 적층하여 체결되는 고분자 전해질 연료전지 스택을 포함한다.
상기 고분자 전해질 연료전지 스택은 종래에 활성화를 실시하기 전의 고분자 전해질 연료전지 스택과 구별되며, 본 발명의 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치를 이용하여 사전활성화 된 고분자 전해질 연료전지 막전극 접합체(100)와 기체확산층(30a, 30b)의 일체물로 체결된 스택이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 고분자 전해질 연료전지 스택 10 : 고분자 전해질 막
20a : 애노드 20b : 캐소드
30a, 30b : 기체확산층 40a, 40b : 분리판
50 : 가스켓 70 : 엔드 플레이트
100 : 막전극 접합체 150a, 150b(150) : 유로
151 : 세미-서펜틴 형상 211a, 211b(211) : 수증기 배출구
222a, 222b : 제 1배출구 301a : 제 1판
301b : 제 2판 310 : 가압부
320 : 온도조절부 330 : 수증기공급부
331 : 수증기 생성부 332a, 332b : 연결관
340a, 340b : 밸브 340c, 340d : 통풍밸브
340e, 340f : 진공밸브
350 : 제어부 365a, 365b(365) : 진공관
370 : 진공펌프 380a, 380b(380) : 실링부
390a, 390b : 저항체 A1 : 수증기 배출구 직경
B1 : 수증기 배출구 간격 P1, P2 : 내측면

Claims (10)

  1. 두 전극촉매층 사이에 구비된 고분자 전해질 막을 포함하는 막전극 접합체의 양측면에 기체확산층이 적층된 적층체를 열간압착하는 과정 중, 수증기를 공급하여 막전극 접합체와 기체확산층의 정렬 및 고정화와 동시에 사전활성화 하는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는
    상기 적층체를 사이에 두고 서로 대향되는 내측면에 수증기를 공급하는 유로가 형성되되, 전기적 신호에 의해 발열하는 저항체를 포함하고, 상기 적층체를 열간압착하는 제 1판 및 제 2판; 상기 제 1판 또는 제 2판과 연결되어 제 1판 또는 제 2판에 압력을 인가하는 가압부; 상기 저항체와 각각 연결되어 상기 제 1판 및 제 2판의 온도를 조절하는 온도조절부; 및 상기 제 1판 및 제 2판의 유로와 각각 연결되어 수증기를 공급하는 수증기 공급부;를 포함하여 구성되는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 수증기 공급부는 수증기를 생성하는 수증기 생성부와 상기 수증기 생성부와 상기 제 1판 및 제 2판의 유로를 각각 연결하여 상기 수증기 생성부에서 생성된 수증기를 상기 제 1판 및 제 2판의 유로에 공급하는 연결관을 포함하여 구성되며, 상기 연결관에 압력을 조절하는 밸브를 포함하여 구성되는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1판 및 제 2판의 유로 각각에는 상기 내측면에 수증기를 배출하는 하나 이상의 수증기 배출구가 형성되며, 상기 수증기를 배출하는 하나 이상의 수증기 배출구 이외 제 1 배출구가 더 형성되고, 상기 제 1배출구는 진공밸브가 구비된 진공관에 의해 진공펌프와 연결되는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    열간압착 시 상기 적층체의 전극촉매층 및 기체확산층이 적층되는 양측면의 공간을 고분자 전해질 막을 중심으로 구분하여 밀폐하는 실링(Sealing)부를 상기 제 1판 및 제 2판의 상기 내측면에 더 포함하여 구성되는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치는
    상기 가압부, 온도조절부 및 수증기 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성되는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 사전활성화는 막전극 접합체 제조시 함유되는 불순물을 제거하고, 상기 막전극 접합체 내에 포함된 고분자 전해질 막 및 전해질을 수화하여 수소이온의 이동도를 증가시키는 사전활성화 인 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 열간압착 시 상기 제 1판 및 제 2판 각각의 온도는 70 내지 150℃이고, 가압부에 의한 압력인가는 막전극 접합체 활성면적 기준으로 10 내지 200기압이며, 상기 열간압착 시간은 1 내지 20분인 고분자 전해질 연료전지 사전활성화 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항의 사전활성화 장치를 이용하여 사전활성화 된 고분자 전해질 연료전지 막전극 접합체와 기체확산층의 일체물.
  10. 다수개의 상기 제 9항의 막전극 접합체와 기체확산층의 일체물을 적층하여 체결되는 고분자 전해질 연료전지 스택.
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