KR20120125797A - Hot press device for manufacturing membrane-electrode assembly of fuel cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A hot press device for a preparing membrane-electrode assembly is provided to prevent a layer from being deformed by high heat and to mass produce fuel cell stacks in an automated process. CONSTITUTION: A hot press device for preparing a membrane-electrode assembly welds a membrane electrode assembly base material in which gaskets(3) are formed on both edges of a membrane-electrode layer(2) to a gas diffusion layer(5) located on both sides of the membrane electrode assembly base material. The hot press device comprises a base unit(10) which heats the gas diffusion layer and the membrane electrode assembly, a suction unit(40) which provides vacuum suction power to the base unit, and a pressing unit(70) which compresses the gas diffusion layer.

Description

막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치 {HOT PRESS DEVICE FOR MANUFACTURING MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY OF FUEL CELL}Hot Press Device for Manufacturing Membrane-Electrode Assembly {HOT PRESS DEVICE FOR MANUFACTURING MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY OF FUEL CELL}

본 발명의 예시적인 실시예는 연료 전지에 사용되는 막-전극 어셈블리의 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 확산층을 고온 고압으로서 MEA 레이어에 압착할 수 있는 핫 프레스 장치에 관한 것이다.An exemplary embodiment of the present invention relates to a system for manufacturing a membrane-electrode assembly for use in a fuel cell, and more particularly, to a hot press apparatus capable of pressing a gas diffusion layer to a MEA layer as a high temperature and high pressure.

일반적으로, 연료 전지(Fuel Cell)는 수소 및 산소의 전기 화학적인 반응에 의하여 전기를 직접 생산하는 발전 시스템으로서, 별도의 충전 과정 없이도 외부에서 화학 반응물을 공급받아 지속적인 발전이 가능한 특징이 있다.In general, a fuel cell is a power generation system that directly generates electricity by an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen, and has a characteristic of continuously generating power by receiving a chemical reactant from the outside without a separate charging process.

연료 전지의 기본적인 구조는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)와 분리판(separator: 당 업계에서는 통상적으로 "바이폴라 플레이트" 라고도 한다)이 교대로 적층된 구조를 이룬다. 이 중에서, 상기 막-전극 어셈블리는 MEA 레이어의 양면에 가스 확산층(Gas Diffusion Layer: GDL)을 접합하여 이루어진다.The basic structure of a fuel cell is a structure in which a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator (also commonly known as "bipolar plates" in the art) are alternately stacked. Among them, the membrane-electrode assembly is formed by bonding a gas diffusion layer (GDL) to both sides of the MEA layer.

이러한 막-전극 어셈블리는 MEA 레이어의 양면 측에 가스 확산층을 배치한 상태에서, 핫 프레스 장치를 이용하여 고온 고압으로 압착시킴으로써 MEA 레어이어 접합하게 된다.The membrane-electrode assembly is joined to the MEA rare-layer by pressing the gas diffusion layers on both sides of the MEA layer at high temperature and high pressure using a hot press device.

그런데, 종래 기술에서는 핫 프레스 장치에서 가해지는 열에 의해 MEA 레이어의 가장자리부가 주름 형태로 변형되는데, 이러한 현상은 열에 의해 수분이 증발하면서 수축하기 때문에 발생될 수 있다.By the way, in the prior art, the edge portion of the MEA layer is deformed into wrinkles by the heat applied in the hot press apparatus, which may occur because the heat shrinks as the moisture evaporates.

따라서, 종래 기술에서는 열에 의해 MEA 레이어가 변형되므로, 연료 전지 스택의 제작 시 연료 가스의 기밀이 유지되지 않는 등의 불량률이 증가하게 된다는 문제점을 내포하고 있다.Therefore, in the prior art, since the MEA layer is deformed due to heat, there is a problem in that a failure rate such as airtightness of the fuel gas is not maintained when the fuel cell stack is manufactured is increased.

본 발명의 실시예들은 가스 확산층의 접합 시 고온의 열에 의해 MEA 레이어가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 한 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are to provide a hot press apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly capable of preventing the MEA layer from being deformed by high temperature heat when the gas diffusion layer is bonded.

본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치는, 멤브레인-전극층의 양면 가장자리 측에 가스켓이 형성되어 있는 MEA 모재와, 상기 MEA 모재를 사이에 두고 이의 양면에 위치하는 가스 확산층을 접합하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 MEA 모재의 가스켓 부분을 진공 흡착하며 상기 MEA 모재와 가스 확산층을 가열할 수 있는 베이스유닛과, ⅱ)상기 베이스유닛으로 진공 흡입력을 제공하는 흡입유닛과, ⅲ)상기 베이스유닛에 대응하여 상하 방향으로 승강 가능하게 구성되며 상기 가스 확산층을 압착하는 압착유닛을 포함할 수 있다.The hot press apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention comprises bonding a MEA base material having a gasket formed on both sides of a membrane-electrode layer and a gas diffusion layer positioned on both sides of the MEA base material therebetween. A base unit capable of vacuum-suctioning the gasket portion of the MEA base material and heating the MEA base material and the gas diffusion layer, ii) a suction unit providing a vacuum suction force to the base unit, and iii) the base It may be configured to be capable of lifting in the vertical direction corresponding to the unit and may include a compression unit for pressing the gas diffusion layer.

또한, 상기 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치는, 상기 흡입유닛을 통해 상기 MEA 모재의 가장자리 부분을 흡착하여 상기 베이스유닛에 고정시킬 수 있다.In addition, the hot press apparatus for manufacturing the membrane-electrode assembly may adsorb the edge portion of the MEA base material through the suction unit and fix it to the base unit.

또한, 상기 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치에 있어서, 상기 베이스유닛은 복수 개의 흡입공들이 가장자리 측에 형성되며 상기 가스켓 부분이 위치하는 베이스 테이블과, 상기 베이스 테이블의 가장자리 내측에 장착되며 상기 MEA 모재와 가스 확산층을 가열하는 핫 플레이트를 포함할 수 있다.In the hot press apparatus for manufacturing the membrane-electrode assembly, the base unit includes a base table having a plurality of suction holes formed at an edge side thereof and the gasket portion located therein, and mounted inside the edge of the base table. And a hot plate for heating the gas diffusion layer.

또한, 상기 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치에 있어서, 상기 베이스 테이블은 상기 흡입공들과 연결되는 밀폐 공간이 형성될 수 있다.In addition, in the hot press apparatus for manufacturing the membrane-electrode assembly, the base table may have a sealed space connected to the suction holes.

또한, 상기 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치에 있어서, 상기 흡입유닛은 상기 밀폐 공간과 연결되는 진공 펌프를 포함할 수 있다.In addition, in the hot press apparatus for manufacturing the membrane electrode assembly, the suction unit may include a vacuum pump connected to the sealed space.

본 발명의 실시예들에서는 MEA 모재의 가스켓 부분을 진공 흡착 방식으로 베이스 테이블에 고정한 상태에서 가스 확산층을 접합할 수 있으므로, 핫 플레이트의 고열에 의해 MEA 모재의 가장자리 부분이 주름 형태로 변형되는 것을 방지할 수 있다.In the embodiments of the present invention, since the gas diffusion layer may be bonded while the gasket portion of the MEA base material is fixed to the base table by vacuum adsorption, the edge portion of the MEA base material is prevented from being deformed into a corrugation shape by the high temperature of the hot plate. can do.

따라서, 본 발명의 실시예들에서는 MEA 모재의 변형없이 7층 레이어의 막-전극 어셈블리를 제작할 수 있으므로, 연료 전지 스택의 제작 시 연료 가스의 기밀이 유지되지 않는 등의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있으며, 자동화 공정으로서 연료 전지 스택의 대량 생산에 크게 기여할 수도 있다.Therefore, in the embodiments of the present invention, since the membrane-electrode assembly of the seven-layer layer can be manufactured without deformation of the MEA base material, the defective rate such as not maintaining the gas tightness of the fuel gas when manufacturing the fuel cell stack can be significantly reduced. As an automated process, it can greatly contribute to the mass production of fuel cell stacks.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치에 적용되는 베이스유닛을 도시한 사시도이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a view schematically showing a hot press apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a base unit applied to a hot press apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings, and is shown by enlarging the thickness in order to clearly express various parts and regions. It was.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a hot press apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치(100)는 연료 전지 스택의 부품인 7층 레이어(7 layer)의 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)를 제작하기 위한 것이다.Referring to the drawings, the hot press apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention is a membrane-electrode assembly (MEA) of a seven-layer (7 layer) that is a part of a fuel cell stack. Is to produce.

상기 막-전극 어셈블리는 5층 레이어(5 layer)의 막-전극 어셈블리 모재(1)(이하에서는 편의상 "MEA 모재" 라고 한다)의 양면에 가스 확산층(Gas Diffusion Layer: GDL)(5)이 접합된 구조로 이루어진다.In the membrane-electrode assembly, a gas diffusion layer (GDL) 5 is bonded to both surfaces of a membrane-electrode assembly base material 1 (hereinafter referred to as a "MEA base material") for a five-layer layer. Consists of a structure.

여기서, 상기 MEA 모재(1)는 멤브레인의 양면에 캐소드 및 애노드 전극층이 각각 형성된 멤브레인-전극층(2)과, 멤브레인-전극층(2)의 양면 가장자리 측에 형성된 가스켓(3)(당 업계에서는 통상적으로 "서브 가스켓" 이라고도 한다)으로 이루어진다.Here, the MEA base material 1 includes a membrane-electrode layer 2 having cathode and anode electrode layers formed on both sides of the membrane, and a gasket 3 formed on both sides of the membrane-electrode layer 2 (in the art, Also called "sub-gasket").

즉, 본 발명의 실시예에 의한 상기 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치(100)는 5층 레이어의 MEA 모재(1)를 사이에 두고 이의 양면에 위치하는 가스 확산층(5)을 MEA 모재(1)에 접합함으로써 7층 레이어의 막-전극 어셈블리를 제작할 수 있다.That is, the hot press apparatus 100 for manufacturing the membrane-electrode assembly according to the embodiment of the present invention includes a gas diffusion layer 5 positioned on both sides of the five-layer MEA base material 1 interposed therebetween. ), A film-electrode assembly of a seven-layer layer can be fabricated.

본 발명의 실시예에서, 상기 핫 프레스 장치(100)는 MEA 모재(1)에 대하여 가스 확산층(5)을 고온 고압으로 압착하기 위한 것으로서, 고온의 열에 의해 MEA 모재(1)의 가장자리부가 주름 형태로 변형되는 것을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.In the embodiment of the present invention, the hot press device 100 is for pressing the gas diffusion layer 5 against the MEA base material 1 at high temperature and high pressure, and the edge portion of the MEA base material 1 is corrugated by high temperature heat. It is made of a structure that can prevent deformation.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치(100)는 기본적으로, 베이스유닛(10), 흡입유닛(40), 및 압착유닛(70)을 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.To this end, the hot press apparatus 100 for manufacturing the membrane-electrode assembly according to the embodiment of the present invention basically includes a base unit 10, a suction unit 40, and a crimping unit 70. The explanation is as follows.

본 발명의 실시예에서, 상기 베이스유닛(10)은 MEA 모재(1)의 가스켓(3) 부분을 진공 흡착하며 MEA 모재(1)와 가스 확산층(5)을 가열하기 위한 것이다.In the embodiment of the present invention, the base unit 10 is for vacuum adsorption of the gasket 3 portion of the MEA base material 1 and for heating the MEA base material 1 and the gas diffusion layer 5.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치에 적용되는 베이스유닛을 도시한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a base unit applied to a hot press apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 베이스유닛(10)은 전체 장치를 지지하는 프레임(도면에 도시되지 않음) 상에 구성되는 바, 베이스 테이블(21)과 핫 플레이트(31)를 포함한다.1 and 2, the base unit 10 is configured on a frame (not shown) for supporting the entire apparatus, and includes a base table 21 and a hot plate 31. As shown in FIG.

상기 베이스 테이블(21)은 소정 높이와 면적을 지니며 가장자리 측에 복수 개의 흡입공들(23)이 형성되어 있다. 이러한 흡입공들(23)이 형성된 베이스 테이블(21)의 가장자리 측에는 MEA 모재(1)의 가스켓(3) 부분이 위치한다.The base table 21 has a predetermined height and area, and a plurality of suction holes 23 are formed at the edge side. The gasket 3 portion of the MEA base material 1 is located at the edge of the base table 21 on which the suction holes 23 are formed.

여기서, 상기 베이스 테이블(21)에는 흡입공들(23)과 연결되는 밀폐 공간(25)이 형성되는데, 이 밀폐 공간(25)은 배출공(27)을 통해 외부와 연결될 수 있다.Here, the base table 21 is formed with a sealed space 25 is connected to the suction holes 23, the sealed space 25 may be connected to the outside through the discharge hole (27).

그리고, 상기 핫 플레이트(31)는 MEA 모재(1)와 가스 확산층(5)을 가열하기 위한 것으로서, 베이스 테이블(21)의 가장자리 내측에 장착된다. 상기 핫 플레이트(31)는 베이스 테이블(21)의 상면에서 가장자리 내측에 형성된 장착홈에 삽입 장착될 수 있다.The hot plate 31 is for heating the MEA base material 1 and the gas diffusion layer 5, and is mounted inside the edge of the base table 21. The hot plate 31 may be inserted into a mounting groove formed at an inner side of an edge of the upper surface of the base table 21.

이 경우, 상기 핫 플레이트(31)에는 MEA 모재(1)와 가스 확산층(5)으로 열을 제공하기 위한 복수 개의 전기 히터봉(33)이 설치될 수 있다.In this case, a plurality of electric heater rods 33 may be installed in the hot plate 31 to provide heat to the MEA base material 1 and the gas diffusion layer 5.

본 발명의 실시예에서, 상기 흡입유닛(40)은 베이스 테이블(21)의 흡입공들(23)로 진공 흡입력을 제공하기 위한 것으로서, 도 1에서와 같이 베이스 테이블(21)의 밀폐 공간(25)과 연결된다.In the embodiment of the present invention, the suction unit 40 is for providing a vacuum suction force to the suction holes 23 of the base table 21, as shown in Figure 1 the closed space 25 of the base table 21 ).

즉, 상기 흡입유닛(40)은 베이스 테이블(21)의 흡입공들(23)로 진공 흡입력을 제공함으로써 MEA 모재(1)의 가장자리 부분을 흡착하여 그 MEA 모재(1)를 베이스 테이블(21)에 고정시키는 기능을 하게 된다.That is, the suction unit 40 absorbs the edge portion of the MEA base material 1 by providing a vacuum suction force to the suction holes 23 of the base table 21, and the MEA base material 1 is attached to the base table 21. It will be fixed to.

상기 흡입유닛(40)은 베이스 테이블(21)의 밀폐 공간(25) 내부에 진공을 형성시킬 수 있는 것으로서 예를 들어 진공 펌프(41)를 구비한다.The suction unit 40 is capable of forming a vacuum in the sealed space 25 of the base table 21, and includes, for example, a vacuum pump 41.

이러한 진공 펌프(41)는 호스(43)를 통해 베이스 테이블(21)의 배출공(27)에 연결되게 설치되며, 밀폐 공간(25) 내부의 공기를 배출공(27)을 통해 흡입하여 외부로 배출시킴으로써 베이스 테이블(21)의 흡입공들(23)에 진공 흡입력을 제공하게 된다.The vacuum pump 41 is installed to be connected to the discharge hole 27 of the base table 21 through the hose 43, and sucks the air in the sealed space 25 through the discharge hole 27 to the outside By discharging, the vacuum suction force is provided to the suction holes 23 of the base table 21.

즉, 상기 베이스 테이블(21) 위에 놓여진 MEA 모재(1)는 진공 펌프(41)를 통해 흡입공들(23)에 제공되는 진공 흡입력으로서 가스켓(3) 부분이 베이스 테이블(21)에 진공 흡착될 수 있다.That is, the MEA base material 1 placed on the base table 21 is a vacuum suction force provided to the suction holes 23 through the vacuum pump 41 so that the portion of the gasket 3 is vacuum-adsorbed to the base table 21. Can be.

본 발명의 실시예에서, 상기 압착유닛(70)은 베이스 테이블(21)에 진공 흡착된 MEA 모재(1)에 가스 확산층(5)을 압착하기 위한 것으로서, 베이스유닛(10)에 대응하여 상하 방향으로 승강 가능하게 구성된다.In the embodiment of the present invention, the pressing unit 70 is for pressing the gas diffusion layer 5 to the MEA base material 1 vacuum-adsorbed to the base table 21, the vertical direction corresponding to the base unit 10 It can be configured to be elevated.

여기서, 상기 압착유닛(70)은 프레스 설비의 금형(상형)으로서 구비되며, 작동 실린더(도면에 도시되지 않음) 등에 의해 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 구성될 수 있다.Here, the pressing unit 70 is provided as a mold (upper mold) of the press equipment, and may be configured to reciprocate in the vertical direction by an operation cylinder (not shown).

이러한 압착유닛(70)은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 프레스 금형으로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the pressing unit 70 is made of a press mold of a known technique well known in the art, a more detailed description of the configuration will be omitted herein.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the hot press apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly according to the embodiment of the present invention configured as described above is as follows.

우선, 본 발명의 실시예에서는 베이스유닛(10)의 핫 플레이트(31) 상에 가스 확산층(5)을 올려 놓고 그 위에 MEA 모재(1)를 위치시키며, MEA 모재(1) 위에 다른 가스 확산층(5)을 올려 놓는다.First, in the exemplary embodiment of the present invention, the gas diffusion layer 5 is placed on the hot plate 31 of the base unit 10 and the MEA base material 1 is placed thereon, and the other gas diffusion layer (1) is placed on the MEA base material 1. 5) put up.

이 때, 상기 MEA 모재(1)의 가스켓(3) 부분은 베이스 테이블(21)의 가장자리 측에 위치하고 있으며, 그 베이스 테이블(21)의 흡입공들(23)을 막고 있다. 그리고 핫 플레이트(31)는 전기 히터봉(33)에 의해 일정 온도의 고열을 발생하고 있다.At this time, a part of the gasket 3 of the MEA base material 1 is located on the edge side of the base table 21 and blocks the suction holes 23 of the base table 21. The hot plate 31 generates high heat at a constant temperature by the electric heater rod 33.

상기와 같은 상태에서, 흡입유닛(40)의 진공 펌프(41)를 구동시키게 되면, 베이스 테이블(21)에 있어 밀폐 공간(25) 내부의 공기를 흡입하게 되고, 그 공기는 배출공(27)을 통해 외부로 배출된다.In the above state, when the vacuum pump 41 of the suction unit 40 is driven, the air in the sealed space 25 is sucked in the base table 21, and the air is discharged from the air 27. It is discharged to the outside through.

이와 동시에, MEA 모재(1)의 가스켓(3) 부분은 베이스 테이블(21)의 흡입공들(23)에 작용하는 진공 펌프(41)의 흡입력에 의해 베이스 테이블(21)의 상면에 흡착된다.At the same time, the portion of the gasket 3 of the MEA base material 1 is adsorbed to the upper surface of the base table 21 by the suction force of the vacuum pump 41 acting on the suction holes 23 of the base table 21.

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 압착유닛(70)을 하강시켜 가스 확산층(5)을 압착유닛(70)으로 압착시킴으로써 그 가스 확산층(5)을 MEA 모재(1)에 고온 고압으로 접합하게 된다.Then, in the embodiment of the present invention, the pressing unit 70 is lowered and the gas diffusion layer 5 is pressed by the pressing unit 70 to bond the gas diffusion layer 5 to the MEA base material 1 at high temperature and high pressure. .

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치(100)는 MEA 모재(1)의 가스켓(3) 부분을 진공 흡착 방식으로 베이스 테이블(21)에 고정한 상태로 가스 확산층(5)을 접합할 수 있으므로, 핫 플레이트(31)의 고열에 의해 MEA 모재(1)의 가장자리 부분이 주름 형태로 변형되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the hot press apparatus 100 for manufacturing the membrane-electrode assembly according to the exemplary embodiment of the present invention has a gas gasket 3 of the MEA base material 1 fixed to the base table 21 by vacuum adsorption. Since the diffusion layer 5 can be bonded, it is possible to prevent the edge portion of the MEA base material 1 from being deformed into a corrugation shape due to the high heat of the hot plate 31.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 MEA 모재(1)의 변형없이 7층 레이어의 막-전극 어셈블리를 제작할 수 있으므로, 연료 전지 스택의 제작 시 연료 가스의 기밀이 유지되지 않는 등의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있으며, 자동화 공정으로서 연료 전지 스택의 대량 생산에 크게 기여할 수도 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, since the membrane-electrode assembly of the seven-layer layer can be manufactured without deformation of the MEA base material 1, the defective rate such as not maintaining the airtightness of the fuel gas during manufacturing of the fuel cell stack can be significantly reduced. It may also contribute significantly to mass production of fuel cell stacks as an automated process.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

1... MEA 모재 2... 멤브레인-전극층
3... 가스켓 5... 가스 확산층
10... 베이스유닛 21... 베이스 테이블
23... 흡입공 25... 밀폐 공간
27... 배출공 31... 핫 플레이트
33... 전기 히터봉 40... 흡입유닛
41... 진공 펌프 43... 호스
70... 압착유닛1 ... MEA base material 2 ... Membrane-electrode layer
3 ... gasket 5 ... gas diffusion layer
10 ... Base unit 21 ... Base table
23 ... suction hole 25 ... confined space
27 ... vent 31 ... hot plate
33.Electric heater rod 40 ... Suction unit
41 ... vacuum pump 43 ... hose
70 ... Crimping Unit

Claims (5)

멤브레인-전극층의 양면 가장자리 측에 가스켓이 형성되어 있는 MEA 모재와, 상기 MEA 모재를 사이에 두고 이의 양면에 위치하는 가스 확산층을 접합하기 위한 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치로서,
상기 MEA 모재의 가스켓 부분을 진공 흡착하며 상기 MEA 모재와 가스 확산층을 가열할 수 있는 베이스유닛;
상기 베이스유닛으로 진공 흡입력을 제공하는 흡입유닛; 및
상기 베이스유닛에 대응하여 상하 방향으로 승강 가능하게 구성되며 상기 가스 확산층을 압착하는 압착유닛
을 포함하는 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치.A hot press apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for joining a MEA base material having a gasket formed on both sides of a membrane-electrode layer and a gas diffusion layer positioned on both sides thereof with the MEA base material interposed therebetween,
A base unit which vacuum-adsorbs the gasket portion of the MEA base material and heats the MEA base material and the gas diffusion layer;
A suction unit providing a vacuum suction force to the base unit; And
Compression unit configured to be able to move up and down in correspondence with the base unit and compress the gas diffusion layer
Hot-press device for manufacturing a membrane-electrode assembly comprising a. 제1 항에 있어서,
상기 흡입유닛을 통해 상기 MEA 모재의 가장자리 부분을 흡착하여 상기 베이스유닛에 고정시키는 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치.The method according to claim 1,
The hot press apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for adsorbing the edge portion of the MEA base material through the suction unit and fixed to the base unit. 제1 항에 있어서,
상기 베이스유닛은,
복수 개의 흡입공들이 가장자리 측에 형성되며 상기 가스켓 부분이 위치하는 베이스 테이블과,
상기 베이스 테이블의 가장자리 내측에 장착되며 상기 MEA 모재와 가스 확산층을 가열하는 핫 플레이트
를 포함하는 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치.The method according to claim 1,
The base unit,
A base table in which a plurality of suction holes are formed at an edge side and the gasket portion is located;
A hot plate mounted inside the edge of the base table to heat the MEA base material and the gas diffusion layer
Hot-press device for manufacturing a membrane-electrode assembly comprising a. 제3 항에 있어서,
상기 베이스 테이블은 상기 흡입공들과 연결되는 밀폐 공간이 형성되는 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치.The method of claim 3,
The base table is a hot press apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly in which a sealed space connected to the suction holes is formed. 제4 항에 있어서,
상기 흡입유닛은 상기 밀폐 공간과 연결되는 진공 펌프를 포함하는 막-전극 어셈블리 제조용 핫 프레스 장치.5. The method of claim 4,
The suction unit is a hot press device for manufacturing a membrane-electrode assembly comprising a vacuum pump connected to the sealed space.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150124090A (en) * 2014-04-28 2015-11-05 주식회사휴비스 Heat pressing apparatus for pre-activating polymer electrolyte fuel cell
KR101703617B1 (en) * 2015-09-03 2017-02-07 현대자동차 주식회사 Heat treatment device of mea for fuel cell
CN108461773A (en) * 2018-01-29 2018-08-28 中国东方电气集团有限公司 The production method of proton film unit and proton film unit
CN108461794A (en) * 2018-01-29 2018-08-28 中国东方电气集团有限公司 The producing device of proton film unit and proton film unit
CN109216724A (en) * 2018-08-13 2019-01-15 中机国际工程设计研究院有限责任公司 Fuel cell membrane electrode laminating apparatus and applying method
CN110336061A (en) * 2019-07-22 2019-10-15 深圳市信宇人科技股份有限公司 Hydrogen fuel cell CCM membrane electrode joint body or the automatic package system of CCM membrane electrode assembly
CN110336060A (en) * 2019-07-22 2019-10-15 深圳市信宇人科技股份有限公司 The wrinkle resistant method and device of hydrogen fuel cell membrane electrode assembly hot pressing degasification

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6484294B2 (en) * 2017-06-26 2019-03-13 本田技研工業株式会社 Manufacturing method and manufacturing apparatus for electrolyte membrane / electrode structure
CN111276714A (en) * 2020-02-12 2020-06-12 浙江锋源氢能科技有限公司 Fuel cell assembly and method of assembling the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7601216B2 (en) 2005-04-14 2009-10-13 Basf Fuel Cell Gmbh Gas diffusion electrodes, membrane-electrode assemblies and method for the production thereof
KR20080067837A (en) * 2007-01-17 2008-07-22 주식회사 케이씨씨 Method for preparation of a membrane-electrode assembly for fuel cell by the electrospray technique
JP2009176573A (en) * 2008-01-24 2009-08-06 Fuji Electric Holdings Co Ltd Method of manufacturing membrane-electrode assembly of fuel cell

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150124090A (en) * 2014-04-28 2015-11-05 주식회사휴비스 Heat pressing apparatus for pre-activating polymer electrolyte fuel cell
KR101703617B1 (en) * 2015-09-03 2017-02-07 현대자동차 주식회사 Heat treatment device of mea for fuel cell
US10128521B2 (en) 2015-09-03 2018-11-13 Hyundai Motor Company Heat treatment device of membrane-electrode assembly (MEA) for fuel cell
CN108461773A (en) * 2018-01-29 2018-08-28 中国东方电气集团有限公司 The production method of proton film unit and proton film unit
CN108461794A (en) * 2018-01-29 2018-08-28 中国东方电气集团有限公司 The producing device of proton film unit and proton film unit
CN108461773B (en) * 2018-01-29 2020-09-04 中国东方电气集团有限公司 Method for manufacturing proton membrane unit and proton membrane unit
CN108461794B (en) * 2018-01-29 2020-09-04 中国东方电气集团有限公司 Proton membrane unit manufacturing device and proton membrane unit
CN109216724A (en) * 2018-08-13 2019-01-15 中机国际工程设计研究院有限责任公司 Fuel cell membrane electrode laminating apparatus and applying method
CN109216724B (en) * 2018-08-13 2020-11-06 中机国际工程设计研究院有限责任公司 Fuel cell membrane electrode bonding device and bonding method
CN110336061A (en) * 2019-07-22 2019-10-15 深圳市信宇人科技股份有限公司 Hydrogen fuel cell CCM membrane electrode joint body or the automatic package system of CCM membrane electrode assembly
CN110336060A (en) * 2019-07-22 2019-10-15 深圳市信宇人科技股份有限公司 The wrinkle resistant method and device of hydrogen fuel cell membrane electrode assembly hot pressing degasification
CN110336061B (en) * 2019-07-22 2024-04-09 深圳市信宇人科技股份有限公司 Automatic assembly system for CCM membrane electrode assembly or CCM membrane electrode assembly of hydrogen fuel cell

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