KR20120027752A - Defect checking device of membrane electrode assembly - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A damage inspection apparatus of a membrane electrode assembly is provided to improve performance by determining the process errors of membrane electrode assembly. CONSTITUTION: A damage inspection apparatus of a membrane electrode assembly comprises a resistance measurement device(110) and a cell coupling mechanism(120). The resistance measurement device comprises a first resistance measuring board(111) and a second resistance measuring board(112). The first resistance measuring board and the second resistance measuring board adhere closely to one side and the other side of a membrane electrode assembly(10) to face each other. The cell coupling mechanism comprises a first cell coupling unit and a second cell coupling unit which adhere closely to the first resistance measuring board and the second resistance measuring board to face each other around the membrane electrode assembly.

Description

막전극 집합체의 손상 검사 장치{DEFECT CHECKING DEVICE OF MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY}Damage inspection apparatus of membrane electrode assembly {DEFECT CHECKING DEVICE OF MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY}

본 발명은 막전극 집합체의 손상 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전압 측정 장치의 각 전류 센서를 통해서 막전극 집합체에 발생된 전기적 쇼트와 같은 국부적 손상 위치를 판단하여, 막전극 집합체의 공정상의 오류발생 원인을 판단하여 성능을 향상시킬 수 있는 막전극 집합체의 손상 검사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for inspecting damage to a membrane electrode assembly, and more particularly, to determine a local damage location such as an electrical short generated in the membrane electrode assembly through each current sensor of a voltage measuring device, thereby causing a process error of the membrane electrode assembly. The present invention relates to an apparatus for inspecting damage to a membrane electrode assembly that can determine a cause of occurrence and improve performance.

일반적으로 차량용 연료 전지는, 수소를 함유하는 연료 가스와 산소를 포함하는 산화제 가스를, 촉매를 포함하는 막 전극 집합체(MEA; Membrane and Electrolyte Assembly)로 인가하여, 열과 동시에 전기를 생성하는 발전 시스템이다. 이러한 발전 시스템은, 종래의 발전 방식과 비교하여 고효율이고 저 환경 부하, 저소음 등의 특징을 갖기 때문에 미래의 깨끗한 에너지원으로서 주목받고 있다. BACKGROUND ART In general, a fuel cell for a vehicle is a power generation system that generates electricity simultaneously with heat by applying a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas including oxygen to a membrane electrode assembly (MEA) including a catalyst. . Such a power generation system is attracting attention as a clean energy source of the future because of its high efficiency, low environmental load, low noise, and the like compared with the conventional power generation system.

이러한 연료 전지는, 막전극 집합체로 불리는 고분자 전해질막의 양면에 한 쌍의 전극 촉매층을 배치시킨 접합체를 포함한다. 그리고 이러한 막전극 집합체의 일측의 촉매층으로는 수소를 함유하는 연료 가스를 공급하고, 타측 촉매층으로는 산소를 포함하는 산화제 가스를 공급하기 위한 가스 유로를 구비한 분리 판이 개재되고 이를 지지하기 위한 체결부를 구비한다. Such a fuel cell includes a conjugate in which a pair of electrode catalyst layers are arranged on both sides of a polymer electrolyte membrane called a membrane electrode assembly. A separator plate having a gas flow path for supplying a fuel gas containing hydrogen to the catalyst layer on one side of the membrane electrode assembly and an oxidant gas containing oxygen to the other catalyst layer is interposed therebetween and a fastening part for supporting the membrane electrode assembly. Equipped.

여기서, 연료 가스를 공급하는 전극을 연료극, 산화제를 공급하는 전극을 공기극으로 부른다. 그리고 이들 전극은, 백금계의 귀금속 등의 촉매 물질을 담지(擔持)한 카본 입자와 고분자 전해질을 적층하여 이루어지는 전극 촉매층과, 가스 통기성과 전자 전도성을 겸비한 가스 확산층으로 이루어진다.Here, the electrode supplying fuel gas is called a fuel electrode, and the electrode supplying an oxidant is called an air electrode. These electrodes comprise an electrode catalyst layer formed by laminating carbon particles carrying a catalyst substance such as platinum-based noble metal and a polymer electrolyte, and a gas diffusion layer having gas permeability and electron conductivity.

이러한 연료 전지의 막전극 집합체의 경우, 차량의 운전 중 또는 운전 후에 고분자 전해질 막에 핀홀등이 발생하거나 고분자 전해질막의 양측의 가스 확산 층이 핀 홀로 인해서 전기적으로 쇼트 되는 문제점이 발생될 수 있다. In the case of the membrane electrode assembly of the fuel cell, pinholes or the like may occur in the polymer electrolyte membrane during or after driving of the vehicle, or the gas diffusion layers on both sides of the polymer electrolyte membrane may be electrically shorted due to the pinholes.

그러나 대면적의 막전극 집합체에서 고분자 전해질 막에 핀 홀이 발생하여도 손상여부는 확인할 수 있으나, 손상이 어디에서 발생되었는지 여부를 알지 못하므로 핀 홀에 대한 대책 및 개선을 실행할 수 없다.However, even if pinholes are generated in the polymer electrolyte membrane in the large-area membrane electrode assembly, the damage can be confirmed. However, since it is not known where the damage occurs, the measures and improvements for the pinholes cannot be executed.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전압 측정 장치의 각 전류 센서를 통해서 막전극 집합체에 발생된 전기적 쇼트과 같은 국부적 손상 위치를 판단하여, 막전극 집합체의 공정상의 오류발생 원인을 판단하여 성능을 향상시킬 수 있는 막전극 집합체의 손상 검사 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to determine a local damage location such as an electrical short generated in the membrane electrode assembly through each current sensor of the voltage measuring device, thereby determining the process of the membrane electrode assembly. An object of the present invention is to provide an apparatus for inspecting damage to a membrane electrode assembly that can determine a cause of an error and improve performance.

또한, 본 발명의 다른 목적은 셀 체결기구를 통해서 막전극 집합체의 손상 검사 장치의 구성에 일정압력을 가함으로써, 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하여, 손상 위치 판단의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 막전극 집합체의 손상 검사 장치를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention by applying a constant pressure to the configuration of the damage inspection device of the membrane electrode assembly through the cell fastening mechanism, to prevent the leakage of gas to the outside, the film that can improve the reliability of the damage position determination An apparatus for inspecting damage to an electrode assembly is provided.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 막전극 집합체의 손상 검사 장치는 막전극 집합체의 일면과 타면에 서로 대향하도록 각각 밀착되며, 다수의 전류 센서를 포함하는 제1저항 측정판과 제2저항 측정 판으로 이루어진 저항 측정 장치 및 상기 막 전극 집합체를 중심으로 서로 대향하도록 상기 제1저항 측정판 및 상기 제2저항 측정판에 각각 밀착되어, 상기 제1저항 측정판, 상기 막 전극 집합체, 및 상기 제2저항 측정판에 체결 압력을 가해 접합시키는 제1셀체결부와 제2셀체결부로 이루어진 셀 체결 기구를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, the damage inspection apparatus of the membrane electrode assembly according to the present invention is in close contact with each other so as to face each other on one side and the other surface of the membrane electrode assembly, and includes a first resistance measuring plate and a plurality of current sensors The first resistance measuring plate, the membrane electrode assembly, and the first resistance measuring plate and the second resistance measuring plate are in close contact with each other so as to face each other with respect to the resistance measuring device consisting of a measuring plate and the membrane electrode assembly. And a cell fastening mechanism including a first cell fastening portion and a second cell fastening portion configured to apply a fastening pressure to the second resistance measuring plate.

상기 저항 측정 장치는 복수의 전류 센서가 배열되어 있으며, 상기 복수의 전류 센서에서 측정된 각각의 전류 값을 통해서, 상기 막전극 집합체에 발생된 전기적 쇼트가 발생된 위치를 판단하는 구성으로 이루어질 수 있다. The resistance measuring device may include a plurality of current sensors, and may be configured to determine a position at which an electrical short generated in the membrane electrode assembly is generated, based on respective current values measured by the plurality of current sensors. .

상기 막전극 집합체의 일면과 상기 제1저항 측정판 사이에 개재된 제1분리 판과, 상기 막전극 집합체의 타면과 상기 제2저항 측정판 사이에 개재된 제2분리 판으로 이루어진 분리 판을 더 포함할 수 있다. The separator further comprises a first separator plate interposed between one surface of the membrane electrode assembly and the first resistance measurement plate, and a second separator plate interposed between the other surface of the membrane electrode assembly and the second resistance measurement plate. It may include.

상기 제1셀체결부, 상기 제1측정판, 상기 제1분리판, 상기 막전극 집합체, 상기 제2분리판, 상기 제2측정판 및 상기 제2셀체결부 순으로 가스가 각각 이동 및 순환될 수 있도록 유로가 형성될 수 있다. Gas is moved and circulated in the order of the first cell fastening part, the first measuring plate, the first separator plate, the membrane electrode assembly, the second separator plate, the second measuring plate, and the second cell fastening part, respectively. The flow path can be formed so that it can be.

상기 제1셀체결부, 상기 제1측정판, 상기 제1분리판, 상기 막전극 집합체, 상기 제2분리판, 상기 제2측정판 및 상기 제2셀체결부에 형성된 유로는 질소가스와 수소 가스가 각각 제1셀체결부, 상기 제1측정판, 상기 제1분리판, 상기 막전극 집합체, 상기 제2분리판, 상기 제2측정판 및 상기 제2셀체결부 순으로 공급되고 순환되어 반대 순으로 배출되기 위한 구조로 형성될 수 있다. Flow paths formed in the first cell coupling part, the first measurement plate, the first separator plate, the membrane electrode assembly, the second separator plate, the second measurement plate, and the second cell coupling part include nitrogen gas and hydrogen. Gas is supplied and circulated in the order of the first cell fastening part, the first measuring plate, the first separator, the membrane electrode assembly, the second separator, the second measuring plate, and the second cell fastening part, respectively. It may be formed into a structure for discharge in the reverse order.

본 발명에 의한 막전극 집합체의 손상 검사 장치는 전압 측정 장치의 각 전류 센서를 통해서 막전극 집합체에 발생된 전기적 쇼트과 같은 국부적 손상 위치를 판단하여, 막전극 집합체의 공정상의 오류발생 원인을 판단하여 성능을 향상시킬 수 있게 된다.The damage inspection apparatus of the membrane electrode assembly according to the present invention determines the local damage location such as an electrical short generated in the membrane electrode assembly through each current sensor of the voltage measuring device, and determines the cause of the process error of the membrane electrode assembly. It will be possible to improve.

또한 본 발명에 의한 막전극 집합체의 손상 검사 장치는 셀 체결기구를 통해서 막전극 집합체의 손상 검사 장치의 구성에 일정압력을 가함으로써, 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하여, 손상 위치 판단의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, the damage inspection apparatus of the membrane electrode assembly according to the present invention by applying a constant pressure to the configuration of the damage inspection apparatus of the membrane electrode assembly through the cell fastening mechanism, to prevent the leakage of gas to the outside, thereby improving the reliability of the damage position judgment It can be improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 막전극 집합체의 손상 검사 장치를 도시한 구조도이다.
도 2는 도 1의 전압 측정 장치의 일예를 도시한 구조도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 막전극 집합체의 손상 검사 장치를 도시한 구조도이다.
도 4는 도 3의 가스 공급 유로의 일예를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 3의 제1셀체결부의 매니폴드의 일예를 도시한 평면도이다.1 is a structural diagram showing a damage inspection apparatus of a membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a structural diagram illustrating an example of the voltage measuring device of FIG. 1.
3 is a structural diagram showing a damage inspection apparatus of a membrane electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating an example of the gas supply passage of FIG. 3.
5 is a plan view illustrating an example of a manifold of the first cell fastening part of FIG. 3.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. Here, parts having similar configurations and operations throughout the specification are denoted by the same reference numerals.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 막전극 집합체의 손상 검사 장치를 도시한 구조도가 도시되어 있다.1, there is shown a structural diagram showing a damage inspection apparatus of a membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 도시된 바와 같이 막전극 집합체의 손상 검사 장치는 막전극 집합체(10)의 일면(11)과 타면(12)에 각각 서로 대향하도록 밀착된 제1저항 측정판(111) 및 제2저항측정판(112)으로 이루어진 저항 측정 장치(110)와, 막전극 집합체(10)를 중심으로 대향하도록, 제1저항 측정판(111) 및 제2저항측정판(112)에 각각 밀착되어 접합된 제1셀체결부(121) 및 제2셀체결부(122)로 이루어진 셀 체결기구(120)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the apparatus for inspecting damage to the membrane electrode assembly includes a first resistance measuring plate 111 and a second resistor that are in close contact with each other on one surface 11 and the other surface 12 of the membrane electrode assembly 10. The resistance measuring device 110 formed of the measuring plate 112 and the first resistance measuring plate 111 and the second resistance measuring plate 112 are brought into close contact with each other so as to face the membrane electrode assembly 10. The cell fastening mechanism 120 includes a first cell fastening part 121 and a second cell fastening part 122.

우선 저항 측정 장치(110)의 제1저항 측정판(111)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 전류 센서(111a)가 배열되어 있다. 그리고 이러한 제1저항 측정판(111) 및 제2저항측정판(112)은 전류 및 전압 손실이 적은 골드 코팅 판으로 이루어질 수 있다. First, a plurality of current sensors 111a are arranged in the first resistance measuring plate 111 of the resistance measuring device 110 as shown in FIG. 2. In addition, the first resistance measurement plate 111 and the second resistance measurement plate 112 may be formed of a gold coated plate with little current and voltage loss.

그리고 이러한 복수의 전류 센서(111a)는 제1저항 측정판(111)과 제2저항측정판(112) 사이에 일정 전압을 외부에서 인가하면, 막전극 집합체(10)를 통해서 흐르는 전류를 센싱한다. When the plurality of current sensors 111a apply a predetermined voltage from the outside between the first resistance measuring plate 111 and the second resistance measuring plate 112, the plurality of current sensors 111a senses a current flowing through the membrane electrode assembly 10. .

여기서 제1저항 측정판(111)과 제2저항측정판(112) 사이에 개재된 막전극 집합체(10)는 절연체와 유사하여, 전기적으로 쇼트(short)가 발생되지 않은 정상 상태라면 전류가 흐르지 않는다. 그러나 막전극 집합체(10)에 전기적 쇼트가 발생되었을 경우에는 제1저항 측정판(111)과 제2저항측정판(112) 사이에 전압이 인가되면 막전극 집합체(10)의 전기적 쇼트가 발생된 곳을 통해서 전류가 흐르게 된다. Here, the membrane electrode assembly 10 interposed between the first and second resistance measuring plates 111 and 112 is similar to an insulator, so that a current does not flow in a normal state in which a short is not generated electrically. Do not. However, when an electrical short occurs in the membrane electrode assembly 10, when a voltage is applied between the first resistance measuring plate 111 and the second resistance measuring plate 112, the electrical short of the membrane electrode assembly 10 is generated. The current flows through the place.

그리고 이와 같이 막전극 집합체(10)를 통해 흐르는 전류를 센싱하는 복수의 전류 센서(111a)는 저항 계산 회로(111b)와 전기적으로 연결되며, 복수의 전류 센서(111a)에서 측정된 전류 값을 저항 계산 회로(111b)로 전달한다. In this way, the plurality of current sensors 111a for sensing the current flowing through the membrane electrode assembly 10 are electrically connected to the resistance calculation circuit 111b, and the current values measured by the plurality of current sensors 111a are resistances. Transfer to calculation circuit 111b.

그리고 저항 계산 회로(111b)는 각 전류 센서(111a)에서 측정된 전류 값을 읽어서 저항 값으로 변환한다. 또한 저항 계산 회로(111b)는 변환된 저항 값을 통해서 막전극 집합체(10)에서 쇼트가 발생된 위치를 판단한다.The resistance calculation circuit 111b reads the current value measured by each current sensor 111a and converts it into a resistance value. In addition, the resistance calculation circuit 111b determines a position where a short occurs in the membrane electrode assembly 10 through the converted resistance value.

즉, 저항 측정 장치(110)는 제1저항 측정판(111)과 제2저항측정판(112) 사이에 개재된 막전극 집합체(10)를 통해 흐르는 전류를 복수의 전류 센서(111a)를 통해서 측정하고, 전류 값이 측정되는 전류센서(111a)가 위치하는 부분의 막전극 집합체(10)에 쇼트가 발생된 것을 알 수 있다. That is, the resistance measuring device 110 transmits a current flowing through the membrane electrode assembly 10 interposed between the first resistance measuring plate 111 and the second resistance measuring plate 112 through the plurality of current sensors 111a. It can be seen that a short is generated in the membrane electrode assembly 10 at the portion where the current sensor 111a at which the current value is measured is measured.

그리고 셀 체결기구(120)의 제1저항 측정판(111)과 제2저항측정판(112)은 막전극 집합체(10)와 저항 측정 장치(110) 사이에 일정압력을 가한상태로 볼트로 체결된다. 이와 같이 셀 체결기구(120)를 통해 제1저항 측정판(111), 막전극 집합체(10) 및 제2저항측정판(112)에 일정 압력을 통해 전기적으로 접촉되도록 밀착시킴으로써, 쇼트가 발생된 부분의 막전극 집합체(10)가 접촉되지 않아서 전류가 측정되지 않는 오류를 방지할 수 있다. In addition, the first resistance measuring plate 111 and the second resistance measuring plate 112 of the cell fastening mechanism 120 are fastened with bolts under a predetermined pressure applied between the membrane electrode assembly 10 and the resistance measuring device 110. do. As such, a short is generated by closely contacting the first resistance measurement plate 111, the membrane electrode assembly 10, and the second resistance measurement plate 112 with a predetermined pressure through the cell fastening mechanism 120. Since the membrane electrode assembly 10 of the portion is not in contact with each other, an error in which the current is not measured can be prevented.

이러한 막전극 집합체의 손상 검사 장치(100)는 전압 측정 장치(110)를 통해 막전극 집합체(10)에 발생된 전기적 쇼트 여부 및 쇼트 발생 위치를 판단할 수 있으므로, 막전극 집합체(10)의 공정상의 오류발생 원인을 판단하여 성능을 향상시킬 수 있다. The damage inspection apparatus 100 of the membrane electrode assembly may determine whether the electrical short occurs in the membrane electrode assembly 10 and the location of the short generation through the voltage measuring device 110. It is possible to improve the performance by determining the cause of errors on the screen.

또한, 셀 체결기구(120)를 통해서 제1저항 측정판(111)과 제2저항측정판(112)은 막전극 집합체(10)와 저항 측정 장치(110) 사이에 일정압력을 가함으로써, 막전극 집합체의 손상 검사 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
In addition, the first resistance measurement plate 111 and the second resistance measurement plate 112 through the cell fastening mechanism 120 apply a constant pressure between the membrane electrode assembly 10 and the resistance measurement device 110, thereby providing a membrane. The reliability of the damage inspection apparatus of an electrode assembly can be improved.

도 3 내지 도 5를 참조하면 본원 발명의 다른 실시예에 따른 막전극 집합체의 손상 검사 장치를 도시한 구조도가 도시되어 있다.3 to 5 are structural diagrams showing a damage inspection apparatus of the membrane electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5에서 도시된 바와 같이 막전극 집합체의 손상 검사 장치(200)는 막전극 집합체(10)의 일면(11)과 타면(12)에 각각 서로 대향하도록 밀착된 제1저항 측정판(111) 및 제2저항측정판(112)으로 이루어진 저항 측정 장치(110)와, 막전극 집합체(10)를 중심으로 대향하도록, 제1저항 측정판(111) 및 제2저항측정판(112)에 각각 밀착되어 접합된 제1셀체결부(121) 및 제2셀체결부(122)로 이루어진 셀 체결기구(120)를 포함한다. 그리고 막전극 집합체의 손상 검사 장치(200)는 가스막전극 집합체(10)의 일면(11)과 제1저항 측정판(111) 사이에 개재된 제1분리판(231)과 막전극 집합체(10)의 타면(12)과 제2저항측정판(112) 사이에 개재된 제2분리판(232)으로 이루어진 분리판(230)을 더 포함한다. 여기서 저항 측정 장치(110) 및 셀 체결기구(120)는 도 1의 막전극 집합체의 손상 검사 장치(100)와 동일하므로, 이하에서는 분리판(230)을 자세히 설명하고자 한다. As shown in FIGS. 3 to 5, the damage inspection apparatus 200 of the membrane electrode assembly includes a first resistance measuring plate that is in close contact with each other on one surface 11 and the other surface 12 of the membrane electrode assembly 10. The first resistance measurement plate 111 and the second resistance measurement plate 112 so that the resistance measuring device 110 including the 111 and the second resistance measurement plate 112 face each other with respect to the membrane electrode assembly 10. And a cell fastening mechanism 120 including a first cell fastening part 121 and a second cell fastening part 122, which are in close contact with each other. In addition, the damage inspection apparatus 200 of the membrane electrode assembly 10 may include the first separator 231 and the membrane electrode assembly 10 interposed between one surface 11 of the gas membrane electrode assembly 10 and the first resistance measurement plate 111. It further comprises a separating plate 230 made of a second separating plate 232 interposed between the other surface 12 and the second resistance measurement plate 112 of. Here, since the resistance measuring device 110 and the cell fastening mechanism 120 are the same as the damage inspection device 100 of the membrane electrode assembly of FIG. 1, the separator 230 will be described in detail below.

이러한 제1분리판(231)과 제2분리판(232)에는 질소와 수소가 각각 공급 및 배출되기 위한 가스유로가 각각 형성되어 있다. Gas passages for supplying and discharging nitrogen and hydrogen are respectively formed in the first separator 231 and the second separator 232.

그리고 이러한 제1분리판(231)으로 가스를 공급하기 위해서, 제1셀체결부(121)에는 가스 공급 및 배출을 위한 매니폴드가 각각 형성되어 있다. In order to supply the gas to the first separator 231, the first cell fastening part 121 is provided with a manifold for supplying and discharging the gas.

또한 제1저항 측정판(111), 막전극 집합체(10), 제2저항측정판(112) 및 제2셀체결부(122)로 가스가 공급 및 배출되기 위한 유로가 각각 대응되는 위치에 형성되어 있다. In addition, the flow paths for supplying and discharging gas to the first resistance measuring plate 111, the membrane electrode assembly 10, the second resistance measuring plate 112, and the second cell fastening portion 122 are formed at positions corresponding to the gas resistances. It is.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이 제1셀체결부(121)의 질소 공급을 위한 매니폴드(121a)를 통해서, 질소가 공급되면 제1저항 측정판(111), 제1분리판(231), 막전극 집합체(10), 제2분리판(232), 제2저항측정판(112) 및 제2셀체결부(122) 순으로 가스를 공급받고, 반대로 제2셀체결부(122)에서 제2저항측정판(112), 제2분리판(232), 막전극 집합체(10), 제1분리판(231) 및 제1저항 측정판(111)을 통해서 제1셀체결부(121)의 질소 배출 매니폴드(121c)로 가스가 배출된다. As shown in FIG. 4, when nitrogen is supplied through the manifold 121a for supplying nitrogen to the first cell coupling part 121, the first resistance measurement plate 111, the first separation plate 231, Gas is supplied in the order of the membrane electrode assembly 10, the second separator 232, the second resistance measurement plate 112, and the second cell fastening portion 122, and conversely, the second cell fastening portion 122 2 of the first cell fastening portion 121 through the resistance measurement plate 112, the second separator 232, the membrane electrode assembly 10, the first separator 231, and the first resistance measurement plate 111. The gas is discharged to the nitrogen discharge manifold 121c.

여기서 제1셀 체결부(121)에 형성된 가스 공급을 위한 매니폴드는 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 불활성 가스인 질소 공급을 위한 제1 공급 매니폴드(121a)와, 수소 공급을 위한 제2공급 매니폴드(121b)로 이루어진다. 또한 제1셀체결부(121)의 가스 배출 매니폴드는 제1공급 매니폴드(121a)로 공급된 질소를 배출하기 위한 제1배출 매니폴드(121c)와 제2공급 매니폴드(121b)로 공급된 수소를 배출하기 위한 제2배출 매니폴드(121d)로 이루어진다. Here, the manifold for supplying the gas formed in the first cell fastening part 121 may include, for example, a first supply manifold 121a for supplying nitrogen, which is an inert gas, and a hydrogen supply for supplying hydrogen, as illustrated in FIG. 5. It consists of two supply manifolds 121b. In addition, the gas discharge manifold of the first cell fastening portion 121 is supplied to the first discharge manifold 121c and the second supply manifold 121b for discharging nitrogen supplied to the first supply manifold 121a. And a second discharge manifold 121d for discharging the hydrogen.

또한, 제1셀체결부(121)의 제2공급 매니폴드(121b)로 수소가 공급되면 제1저항 측정판(111), 제1분리판(231), 막전극 집합체(10), 제2분리판(232), 제2저항측정판(112) 및 제2셀체결부(122) 순으로 가스를 공급받고, 반대로 제2셀체결부(122)에서 제2저항측정판(112), 제2분리판(232), 막전극 집합체(10), 제1분리판(231) 및 제1저항 측정판(111)을 통해서 제1셀체결부(121)의 제2배출 매니폴드(121d)로 수소가 배출된다. In addition, when hydrogen is supplied to the second supply manifold 121b of the first cell fastening part 121, the first resistance measuring plate 111, the first separator 231, the membrane electrode assembly 10, and the second Gas is supplied in the order of the separating plate 232, the second resistance measuring plate 112 and the second cell fastening part 122, and on the contrary, the second resistance fastening plate 112, the second resistance measuring plate 112, Through the second separator 232, the membrane electrode assembly 10, the first separator 231, and the first resistance measurement plate 111, the second discharge manifold 121d of the first cell fastening portion 121 is provided. Hydrogen is released.

이와 같이 막전극 집합체의 손상 검사 장치는 연료 전지 내부의 전기적 반응을 방지하기 위해서, 공기극(양극,Cathode)으로 공급되는 공기 대신에 불활성 가스인 질소를 공급하여, 내부 전기적인 전압 생성을 방지한다. 그리고 이때 외부 전압을 인가하여, 제2공급 매니폴드(121b)를 통해 제2배출 매니폴드(121d)로 배출되는 수소 분자가 프로톤 화되어 막전극 집합체(10)의 백금 촉매와 흡/탈착을 반복할 때 발생되는 수소 크로스오버(Crossover) 전류를 저항 측정 장치(110)를 통해 측정(LSV; Linear Sweep Voltammetry)한다. In this way, the damage inspection apparatus of the membrane electrode assembly supplies an inert gas nitrogen instead of air supplied to the cathode (cathode) to prevent electrical reaction inside the fuel cell, thereby preventing internal electrical voltage generation. At this time, by applying an external voltage, hydrogen molecules discharged to the second discharge manifold 121d through the second supply manifold 121b are protonated to repeat adsorption / desorption with the platinum catalyst of the membrane electrode assembly 10. When the hydrogen crossover (Crossover) current generated by the resistance measuring device 110 (LSV; Linear Sweep Voltammetry) is measured.

그리고 이와 같이 저항 측정 장치(110)의 각 전류 센서(111a)에서 측정된 수소 크로스 오버 전류를 통해서, 막전극 집합체(10)의 국부적 손상 위치를 알 수 있다. The local damage position of the membrane electrode assembly 10 can be known through the hydrogen crossover current measured by each current sensor 111a of the resistance measuring device 110 as described above.

이와 같은 막전극 집합체의 손상 검사 장치(200)는 전압 측정 장치(110)를 통해 막전극 집합체(10)에 발생된 손상 위치를 판단할 수 있으므로, 막전극 집합체(10)의 공정상의 오류발생 원인을 판단하여 성능을 향상시킬 수 있다. Since the damage inspection apparatus 200 of the membrane electrode assembly may determine the damage location of the membrane electrode assembly 10 through the voltage measuring device 110, a cause of an error in the process of the membrane electrode assembly 10 may be determined. To improve performance.

또한, 막전극 집합체의 손상 검사 장치(200)는 셀 체결기구(120)를 통해서 제1저항 측정판(111)과 제2저항측정판(112)은 막전극 집합체(10), 저항 측정 장치(110) 및 분리판(230) 사이에 일정압력을 가함으로써, 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In addition, the damage inspection apparatus 200 of the membrane electrode assembly may include the membrane electrode assembly 10 and the resistance measurement device (the first resistance measurement plate 111 and the second resistance measurement plate 112 through the cell fastening mechanism 120). By applying a constant pressure between the 110 and the separating plate 230, it is possible to prevent the leakage of gas to the outside to improve the reliability.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 막전극 집합체의 손상 검사 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the damage inspection apparatus of the membrane electrode assembly according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, as claimed in the following claims Without departing from the gist of the invention, anyone of ordinary skill in the art to which the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

100, 200; 막전극 집합체의 손상 검사 장치
110; 저항 측정 장치 120; 셀 체결기구
230; 분리판100, 200; Damage inspection device of membrane electrode assembly
110; Resistance measuring device 120; Cell fasteners
230; Separator

Claims (5)

막전극 집합체의 일면과 타면에 서로 대향하도록 각각 밀착되며, 다수의 전류 센서를 포함하는 제1저항 측정판과 제2저항 측정판으로 이루어진 저항 측정 장치; 및
상기 막 전극 집합체를 중심으로 서로 대향하도록 상기 제1저항 측정판 및 상기 제2저항 측정판에 각각 밀착되어, 상기 제1저항 측정판, 상기 막 전극 집합체, 및 상기 제2저항 측정판에 체결 압력을 가해 접합시키는 제1셀체결부와 제2셀체결부로 이루어진 셀 체결 기구를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 막전극 집합체의 손상 확인 장치.A resistance measuring device which is in close contact with each other so as to face each other on one surface and the other surface of the membrane electrode assembly, and includes a first resistance measuring plate and a second resistance measuring plate including a plurality of current sensors; And
The first resistance measurement plate and the second resistance measurement plate are in close contact with each other so as to face each other with respect to the membrane electrode assembly, and a fastening pressure is applied to the first resistance measurement plate, the membrane electrode assembly, and the second resistance measurement plate. Apparatus for detecting damage to the membrane electrode assembly, comprising a cell fastening mechanism consisting of a first cell fastening portion and a second cell fastening portion to be bonded to each other. 청구항 1에 있어서,
상기 저항 측정 장치는
복수의 전류 센서가 배열되어 있으며, 상기 복수의 전류 센서에서 측정된 각각의 전류 값을 통해서, 상기 막전극 집합체에 발생된 전기적 쇼트가 발생된 위치를 판단하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 막전극 집합체의 손상 검사 장치.The method according to claim 1,
The resistance measuring device
A plurality of current sensors are arranged, and the membrane electrode assembly is configured to determine a position where an electrical short generated in the membrane electrode assembly is generated, based on respective current values measured by the plurality of current sensors. Damage inspection device. 청구항 1에 있어서,
상기 막전극 집합체의 일면과 상기 제1저항 측정판 사이에 개재된 제1분리 판과, 상기 막전극 집합체의 타면과 상기 제2저항 측정판 사이에 개재된 제2분리 판으로 이루어진 분리 판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 집합체의 손상 검사 장치The method according to claim 1,
The separator further comprises a first separator plate interposed between one surface of the membrane electrode assembly and the first resistance measurement plate, and a second separator plate interposed between the other surface of the membrane electrode assembly and the second resistance measurement plate. Damage inspection apparatus of the membrane electrode assembly comprising a 청구항 3에 있어서,
상기 제1셀체결부, 상기 제1측정판, 상기 제1분리판, 상기 막전극 집합체, 상기 제2분리판, 상기 제2측정판 및 상기 제2셀체결부 순으로 가스가 각각 이동 및 순환될 수 있도록 각 가스의 유로가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 막전극 집합체의 손상 검사 장치.The method according to claim 3,
Gas is moved and circulated in the order of the first cell fastening part, the first measuring plate, the first separator plate, the membrane electrode assembly, the second separator plate, the second measuring plate, and the second cell fastening part, respectively. Damage inspection apparatus for the membrane electrode assembly, characterized in that each flow path is formed so that it can be. 청구항 4에 있어서,
상기 제1셀체결부, 상기 제1측정판, 상기 제1분리판, 상기 막전극 집합체, 상기 제2분리판, 상기 제2측정판 및 상기 제2셀체결부에 형성된 유로는
질소가스와 수소 가스가 각각 제1셀체결부, 상기 제1측정판, 상기 제1분리판, 상기 막전극 집합체, 상기 제2분리판, 상기 제2측정판 및 상기 제2셀체결부 순으로 공급되고 순환되어 반대 순으로 배출되기 위한 구조로 각각 형성된 것을 특징으로 하는 막전극 집합체의 손상 검사 장치.The method of claim 4,
The flow path formed in the first cell fastening part, the first measuring plate, the first separator, the membrane electrode assembly, the second separator, the second measuring plate and the second cell fastening part is
Nitrogen gas and hydrogen gas are respectively arranged in the order of the first cell fastening part, the first measuring plate, the first separator plate, the membrane electrode assembly, the second separator plate, the second measuring plate and the second cell fastening part. Apparatus for damage inspection of the membrane electrode assembly, characterized in that each formed in a structure for supplying and circulating to discharge in the reverse order.
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