KR20150120790A - Device and method for manufacturing membrane-electrode assembly of fuel cell - Google Patents

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Abstract

Disclosed herein is a device for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell. The device for manufacturing the membrane-electrode assembly for the fuel cell includes: a membrane unwinder supplying a polymer electrolyte membrane in a roll shape; a film unwinder supplying a release film in a roll shape with a catalyst electrode layer of an anode and an cathode coated at regular intervals to both an upper and a lower side of the polymer electrolyte membrane; a film rewinder collecting a film loaded with the catalyst electrode layer; an up-and-down junction roll arranged on an upper and lower side of a pathway of the polymer electrolyte membrane and the release film, wherein at least one film is installed to be transferred to the upper and lower side thereof by compressing a catalyst electrode layer against the upper and lower side of the polymer electrolyte membrane; a releasing bar installed, at an exit of the up-and-down junction roll, on the upper and lower side of the pathway thereof to uncover the releasing film; and a position sensor installed at an entrance of the up-and-down junction roll to detect a location of the catalyst electrode layer.

Description

연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY OF FUEL CELL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a membrane-electrode assembly for a fuel cell,

본 발명의 실시예는 연료전지 스택 부품 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지의 막-전극 어셈블리(MEA: Membrane-Electrode Assembly)를 제조하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치 및 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a fuel cell stack component manufacturing system, and more particularly, to an apparatus and a method for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell that manufactures a membrane-electrode assembly (MEA) of a fuel cell .

알려진 바와 같이, 연료전지(Fuel Cell)는 수소 및 산소의 전기 화학적인 반응에 의하여 전기를 생산한다. 이러한 연료전지는 별도의 충전 과정 없이도 외부에서 화학 반응물을 공급받아 지속적인 발전이 가능하다는 특징이 있다.As is known, a fuel cell produces electricity by electrochemical reaction of hydrogen and oxygen. Such a fuel cell is characterized in that it can continuously generate electricity by supplying chemical reactants from the outside without a separate charging process.

연료전지는 막-전극 어셈블리(MEA: Membrane-Electrode Assembly)를 사이에 두고 이의 양측에 세퍼레이터(분리판 또는 바이폴라 플레이트)를 배치하여 구성될 수 있다. 이러한 연료전지는 다수 매로서 연속적으로 배열되며 연료전지 스택으로 구성될 수 있다.The fuel cell can be constructed by disposing a separator (separator or bipolar plate) on both sides of a membrane-electrode assembly (MEA) therebetween. These fuel cells may be arranged continuously as a plurality of units and may be constituted by a fuel cell stack.

여기서, 연료전지의 핵심부품인 막-전극 어셈블리는 3-레이어(3-layer) 구조로서, 고분자 전해질막을 사이에 두고 그 고분자 전해질막의 일면에 애노드 촉매 전극층을 형성하며, 다른 일면에 캐소드 촉매 전극층을 형성하고 있다.Here, the membrane-electrode assembly, which is a core component of the fuel cell, has a three-layer structure in which an anode catalyst electrode layer is formed on one side of the polymer electrolyte membrane and a cathode catalyst electrode layer is formed on the other side of the polymer electrolyte membrane .

이러한 3-레이어 구조의 막-전극 어셈블리를 제조하는 방식으로는 직접 코팅(Direct Coating) 방식과 데칼(Decal) 방식을 예로 들 수 있다.Examples of the method of manufacturing the membrane-electrode assembly having the three-layer structure include a direct coating method and a decal method.

이 중에서 데칼 방식의 경우는 이형 필름의 표면에 촉매 슬러리를 코팅 후 건조하여 촉매 전극층을 형성하고, 고분자 전해질막의 양면으로 각각 촉매 전극층이 형성된 이형 필름을 적층한 다음, 롤 라미네이팅 공법을 이용하여 촉매 전극층을 고분자 전해질막의 양면에 전사시켜 접합하고, 이형 필름을 제거하여 3-레이어 구조의 막-전극 어셈블리를 제조한다.Among them, in the case of the decal method, the catalyst slurry is coated on the surface of the release film and then dried to form a catalyst electrode layer, a release film having catalyst electrode layers formed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane is laminated, Are transferred to both surfaces of the polymer electrolyte membrane and joined together, and the release film is removed to produce a three-layer structure of the membrane-electrode assembly.

즉, 데칼 방식을 이용한 막-전극 어셈블리의 제조 공정은 롤 타입의 촉매 전극층 롤 타입의 고분자 전해질막을 고온 고압의 접합 롤을 통해 연속적으로 합지(열 압착)하고, 이형 필름을 제거하며 3-레이어 구조의 막-전극 어셈블리를 제조한다.That is, in the manufacturing process of the membrane-electrode assembly using the decal method, the polymer electrolyte membrane of the roll type catalyst electrode layer roll type is continuously laminated (thermocompression bonded) through the high-temperature high-pressure bonding roll, Of the membrane-electrode assembly.

이와 같이 롤 라미네이팅 공법을 이용하는 데칼 방식으로 3-레이어 구조의 막-전극 어셈블리를 제조하는 것은 제조 속도를 향상시킬 수 있고, 스케일 업이 용이하여 양산 공정에 유리하다는 잇점이 있다.In this way, it is advantageous to manufacture a membrane-electrode assembly of a three-layer structure by a decal method using a roll laminating method, which can improve a manufacturing speed and can be easily scaled up and advantageous in a mass production process.

그러나, 이러한 롤 라미네이팅 연속 공법을 이용하는 데칼 방식은 고분자 전해질막을 중간에 두고 이의 양측에 촉매 전극층이 코팅된 이형 필름을 위치시킨 상태로, 이들을 고온 고압의 접합 롤 사이로 통과시키며 촉매 전극층과 고분자 전해질막을 서로 맞닿는 방향으로 합지하기 때문에, 애노드 및 캐소드 촉매 전극층의 합지 위치를 정렬하는 것이 어렵다. However, in the decoloration method using the continuous roll laminating method, a release film coated with a catalyst electrode layer is placed on both sides of the polymer electrolyte membrane, the polymer electrolyte membrane is passed between high temperature and high pressure bonding rolls, and the catalyst electrode layer and the polymer electrolyte membrane It is difficult to align the joint positions of the anode and the cathode catalyst electrode layers.

즉, 항시 가압하고 있는 고온 고압의 접합 롤 사이로 이형 필름과 고분자 전해질막이 연속적으로 통과하며 고분자 전해질막의 양면에 촉매 전극층이 합지되기 때문에, 이와 같은 롤 라미네이팅 연속 공정에서는 촉매 전극층의 위치를 정렬하기기가 어려운 실정이다.That is, since the release film and the polymer electrolyte membrane continuously pass between the bonding rolls of the high temperature and high pressure which are constantly pressed, and the catalyst electrode layer is joined to both surfaces of the polymer electrolyte membrane, it is difficult to align the position of the catalyst electrode layer in the continuous roll laminating process It is true.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

본 발명의 실시예들은 데칼 방식으로 고분자 전해질막의 양면에 촉매 전극층을 연속적으로 롤 라미네이팅 하며 촉매 전극층의 위치를 자동으로 정렬할 수 있도록 한 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치 및 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide an apparatus and method for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell in which a catalyst electrode layer is continuously roll laminated on both sides of a polymer electrolyte membrane in a decal system so that the position of the catalyst electrode layer can be automatically aligned.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치는, ⅰ)롤 형상의 고분자 전해질막을 풀어서 공급하는 멤브레인 언와인더와, ⅱ)애노드 및 캐소드의 촉매 전극층이 각각 일정 간격으로 코팅된 롤 형상의 이형 필름을 고분자 전해질막의 상,하측으로 풀어서 공급하는 필름 언와인더와, ⅲ)상기 촉매 전극층이 이재된 필름을 회수하는 필름 리와인더와, ⅳ)상기 고분자 전해질막 및 이형 필름의 진행 경로 상하 측에 각각 배치되고, 적어도 어느 하나가 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 촉매 전극층을 상기 고분자 전해질막의 상면과 하면에 압착하며 전사하는 상하 접합 롤과, ⅴ)상기 상하 접합 롤의 진출 측에서 그 진행 경로의 상하 측에 각각 설치되며, 상기 이형 필름을 벗겨내는 이형 바아와, ⅵ)상기 상하 접합 롤의 진입 측에 설치되며, 상기 촉매 전극층의 위치를 감지하는 위치 센서를 포함할 수 있다.The apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes: (i) a membrane unwinder for unrolling and supplying a roll-shaped polymer electrolyte membrane; (ii) a catalyst electrode layer of an anode and a cathode, (Iii) a film rewinder for recovering the film on which the catalyst electrode layer is carried; and (iv) a pathway for the polymer electrolyte membrane and the release film A top and bottom bonding rolls disposed on the upper and lower sides, at least one of which is provided so as to be movable in the up and down direction, for pressing and transferring the catalyst electrode layer onto the upper and lower surfaces of the polymer electrolyte membrane, and v) A release bar provided on each of upper and lower sides of the progress path of the release roll to peel off the release film, and vi) And a position sensor for detecting the position of the catalyst electrode layer.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치는, 상기 상하 접합 롤 중 적어도 하나를 상하 방향으로 왕복 이동시키는 작동원을 포함할 수 있다.In addition, the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention may include an operating source for reciprocating at least one of the upper and lower bonding rolls in the vertical direction.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치에 있어서, 상기 상하 접합 롤은 서로 다른 단면 직경을 가지며 서로 반대 방향으로 회전 가능하게 구비될 수 있다.Also, in the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the upper and lower bonding rolls may have different cross-sectional diameters and be rotatable in opposite directions to each other.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치에 있어서, 상기 상하 접합 롤 중 어느 하나는 대경부의 단면 직경을 갖고, 다른 하나는 소경부의 단면 직경을 가질 수 있다.Further, in the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, any one of the upper and lower bonding rolls may have a sectional diameter of a large diameter portion and the other may have a sectional diameter of a small diameter portion.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치에 있어서, 상기 상하 접합 롤 중 상기 대경부의 접합 롤에 대응하는 이형 바아는, 상기 이형 필름의 진행 방향을 기준으로 상기 소경부의 접합 롤에 대응하는 이형 바아 보다 먼 위치에 배치될 수 있다.Further, in the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, a deformed bar corresponding to the joining roll of the large-diameter portion among the upper and lower joining rolls may have a shape And can be disposed at a position farther away from the deformable bar corresponding to the bonding roll of the neck portion.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치에 있어서, 상기 소경부의 접합 롤에 대응하는 이형 바아는 그 접합 롤의 센터를 기준으로 촉매 전극층 사이의 길이 보다 짧은 거리에 배치될 수 있다.Further, in the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the deformed bar corresponding to the bonding roll of the small-diameter portion has a distance As shown in FIG.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치는, 상기 위치 센서를 통해 감지된 감지 신호에 근거하여 상기 필름 리와인더의 작동을 제어하고, 상기 고분자 전해질막 및 이형 필름의 진행 위치를 기준으로 상기 작동원의 작동을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.The apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention controls operation of the film rewinder based on a sensing signal sensed by the position sensor, And a controller for controlling the operation of the operating source based on the traveling position.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치에 있어서, 상기 상하 접합 롤은 상기 제어기에 의한 작동원의 작동으로 상기 촉매 전극층 사이의 위치에서 상호 압착이 해제될 수 있다.Further, in the apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the upper and lower bonding rolls may be uncompressed at a position between the catalyst electrode layers by operation of an operating source by the controller .

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법은, (a) 롤 형상의 고분자 전해질막을 풀어서 소정의 진행 경로로 공급하며, (b) 애노드 및 캐소드의 촉매 전극층이 일정 간격으로 코팅된 롤 형상의 이형 필름을 풀어서 상기 고분자 전해질막의 상,하측으로 공급하고, (c) 상기 고분자 전해질막 및 이형 필름이 진입하는 상하 접합 롤 사이의 진입 측에서 상기 촉매 전극층의 위치를 위치 센서를 통해 감지하고 그 감지 신호를 제어기로 출력하며, (d) 상기 고분자 전해질막을 사이에 두고 상기 이형 필름의 촉매 전극층이 상하 접합 롤 사이로 진입할 때, 제어기를 통해 작동원으로 제어 신호를 인가하여 상기 접합 롤을 상호 압착하고, (e) 상기 고분자 전해질막을 사이에 두고 상기 이형 필름의 촉매 전극층 사이 영역이 상기 접합 롤 사이로 진입할 때, 상기 제어기를 통해 작동원으로 제어 신호를 인가하여 상기 접합 롤의 상호 압착을 해제하며, (f) 상기 위치 센서에 의해 감지된 감지 신호에 따라 상기 제어기를 통해 상기 이형 필름의 촉매 전극층 위치를 정렬할 수 있다.The method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) unrolling a roll-shaped polymer electrolyte membrane to supply a predetermined path; (b) (C) the position of the catalyst electrode layer on the entry side between the upper and lower bonding rolls into which the polymer electrolyte membrane and the release film enter is detected by a position sensor (D) a control signal is applied to the operating source through the controller when the catalyst electrode layer of the release film enters between the upper and lower bonding rolls with the polymer electrolyte membrane interposed therebetween, (E) a region between the catalyst electrode layers of the release film is sandwiched between the joining rolls, (F) a controller for controlling the catalyst of the release film through the controller in response to the detection signal detected by the position sensor, The electrode layer positions can be aligned.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법에 있어서, 상기 제어기는 상기 필름 리와인더의 리와인딩 속도를 제어하여 상기 촉매 전극층의 위치를 정렬할 수 있다.Also, in the method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the controller may align the position of the catalyst electrode layer by controlling a rewinding speed of the film rewinder.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법은, 상기 상하 접합 롤을 통하여 상기 고분자 전해질막의 상,하면 중 적어도 하나에 상기 촉매 전극층을 합지한 상태에서 이형 바아를 통하여 상기 이형 필름을 제거할 수 있다.The method for manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is characterized in that the catalyst electrode layer is joined to at least one of the upper and lower surfaces of the polymer electrolyte membrane through the upper and lower bonding rolls The release film may be removed.

본 발명의 실시예들은 고분자 전해질막을 사이에 두고 이의 상하 측에 위치하는 제1 및 제2 이형 필름의 진행 위치에 따라 상하 접합 롤의 작동을 제어하고, 위치 센서의 감지 신호에 따라 필름 리와인더의 작동을 제어하여 촉매 전극층의 위치를 자동으로 정렬할 수 있다.The embodiments of the present invention can control the operation of the upper and lower bonding rolls in accordance with the advancing positions of the first and second release films positioned above and below the polymer electrolyte membrane and to control the operation of the film rewinder So that the position of the catalyst electrode layer can be automatically aligned.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 데칼 방식으로 고분자 전해질막의 양면에 촉매 전극층을 연속적으로 롤 라미네이팅 하는 과정에 촉매 전극층의 위치를 자동으로 정렬할 수 있으므로, 막-전극 어셈블리의 품질을 개선할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, since the catalyst electrode layer can be automatically aligned in the process of continuously laminating the catalyst electrode layers on both sides of the polymer electrolyte membrane in a decal manner, the quality of the membrane-electrode assembly can be improved.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치를 개략적으로 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리 제조장치의 변형 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
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 schematic view of an apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2D illustrate a method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are views schematically showing a modification of the membrane-electrode assembly manufacturing apparatus for a fuel cell according to the 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, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. 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.

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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following detailed description, the names of components are categorized into the first, second, and so on in order to distinguish them from each other in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.It should be noted that terms such as " ... unit ", "unit of means "," part of item ", "absence of member ", and the like denote a unit of a comprehensive constitution having at least one function or operation it means.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치를 개략적으로 도면이다.1 is a schematic view of an apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치(100)는 연료전지 스택을 구성하는 단위 연료전지들의 부품을 자동으로 연속 제조하는 자동화 시스템에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, an apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention can be applied to an automation system for automatically and continuously manufacturing parts of unit fuel cells constituting a fuel cell stack have.

본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치(100)는 고분자 전해질막(1)을 사이에 두고 그 고분자 전해질막(1)의 일면(도면에서의 상면)에 애노드 촉매 전극층(3)을 접합하고, 고분자 전해질막(1)의 다른 일면(도면에서의 하면)에 캐소드 촉매 전극층(5)을 접합하며, 3-레이어(3-layer) 구조의 막-전극 어셈블리(7)를 제조할 수 있다.The apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a membrane electrode assembly (membrane electrode assembly) 100 for a fuel cell, which comprises a polymer electrolyte membrane 1, Electrode assembly 7 of a three-layer structure is formed by joining the cathode catalyst electrode layer 5 to the other surface (lower surface in the drawing) of the polymer electrolyte membrane 1, Can be produced.

예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치(100)는 이형 필름(21, 31)의 표면에 촉매 슬러리를 코팅 후 건조하여 촉매 전극층(3, 5)을 형성하고, 고분자 전해질막(1)의 양면으로 각각 촉매 전극층(3, 5)이 형성된 이형 필름(21, 31)을 적층한 다음, 롤 라미네이팅 공법을 이용하여 촉매 전극층(3, 5)을 고분자 전해질막(1)의 양면에 전사시켜 접합하고, 이형 필름(21, 31)을 제거하여 3-레이어 구조의 막-전극 어셈블리(7)를 제조할 수 있다.For example, an apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention can be manufactured by coating a catalyst slurry on the surfaces of release films 21 and 31 and drying the catalyst slurry to form catalyst electrode layers 3 and 5 And the release films 21 and 31 on which the catalyst electrode layers 3 and 5 are formed on both sides of the polymer electrolyte membrane 1 are laminated and then the catalyst electrode layers 3 and 5 are bonded to the polymer electrolyte membrane 3 using the roll laminating method The membrane-electrode assembly 7 of the three-layer structure can be manufactured by transferring and bonding the membrane 1 on both sides and removing the release films 21 and 31.

본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치(100)는 데칼 방식으로 고분자 전해질막(1)의 양면에 촉매 전극층(3, 5)을 연속적으로 롤 라미네이팅 하며 촉매 전극층(3, 5)의 위치를 자동으로 정렬할 수 있는 구조로 이루어진다.The apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention continuously roll laminate catalyst electrode layers 3 and 5 on both sides of a polymer electrolyte membrane 1 in a decal system, , 5) are automatically arranged.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치(100)는 기본적으로, 멤브레인 언와인더(10), 필름 언와인더(20, 30), 상하 접합롤(40, 50), 위치 센서(60), 이형 바아(70, 80) 그리고 제어기(90)를 포함하여 구성되며 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.The apparatus 100 for manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention basically comprises a membrane unwinder 10, a film unwinder 20, 30, a top and bottom bonding roll 40, 50, a position sensor 60, mold release bars 70, 80, and a controller 90, which will be described below.

상기 멤브레인 언와인더(10)는 롤 형상으로 감긴 고분자 전해질막(1)을 소정의 진행 경로로 풀어서 공급하는 것으로, 자체의 구동에 의해 고분자 전해질막(1)을 풀어서 공급할 수 있으며, 최종적으로 촉매 전극층(3, 5)이 합지된 고분자 전해질막(1)을 감는 구동력에 의해 그 고분자 전해질막(1)을 풀어서 공급할 수 있다.The membrane unwinder (10) unwinds the polymer electrolyte membrane (1) rolled in a predetermined path and supplies it to the polymer electrolyte membrane (1) by its own drive, The polymer electrolyte membrane 1 can be released and supplied by the driving force of winding the polymer electrolyte membrane 1 on which the electrode layers 3 and 5 are laminated.

상기 필름 언와인더(20, 30)는 이하에서 제1 필름 언와인더(20) 및 제2 필름 언와인더(30)로 구분하여 설명하기로 한다. 상기 제1 필름 언와인더(20)는 애노드 촉매 전극층(3)이 일정 간격으로 코팅된 롤 형상의 제1 이형 필름(21)을 고분자 전해질막(1)의 상측으로 풀어서 공급할 수 있다.The film unwinders 20 and 30 will be described below as a first film unwinder 20 and a second film unwinder 30, respectively. The first film unwinder 20 can supply a roll-shaped first release film 21 on which the anode catalyst electrode layer 3 is coated at regular intervals to the upper side of the polymer electrolyte membrane 1.

그리고, 상기 제2 필름 언와인더(30)는 캐소드 촉매 전극층(5)이 일정 간격으로 코팅된 롤 형상의 제2 이형 필름(31)을 고분자 전해질막(1)의 하측으로 풀어서 공급할 수 있다.The second film unwinder 30 can release the roll-shaped second release film 31 having the cathode catalyst electrode layer 5 coated thereon at the lower side of the polymer electrolyte membrane 1.

여기서, 상기 제1 이형 필름(21)은 일면(도면에서의 하면)에 애노드 촉매 전극층(3)이 코팅된 상태로 그 애노드 촉매 전극층(3)이 고분자 전해질막(1)의 상면으로 대향하며 진행 경로를 따라 공급될 수 있다.The anode catalyst electrode layer 3 is opposed to the upper surface of the polymer electrolyte membrane 1 in a state where the anode catalyst electrode layer 3 is coated on one surface (lower surface in the drawing) of the first release film 21, Can be supplied along the path.

상기 제2 이형 필름(31)은 일면(도면에서의 상면)에 캐소드 촉매 전극층(5)이 코팅된 상태로 그 캐소드 촉매 전극층(5)이 고분자 전해질막(1)의 하면으로 대향하며 진행 경로를 따라 공급될 수 있다.The cathode catalyst electrode layer 5 is opposed to the lower surface of the polymer electrolyte membrane 1 in a state where the cathode catalyst electrode layer 5 is coated on one surface (upper surface in the drawing) of the second release film 31, .

상기 상하 접합 롤(40, 50)은 고분자 전해질막(1)의 사이에 두고 이의 상하 측에 위치하는 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 애노드 촉매 전극층(3) 및 캐소드 촉매 전극층(5)을 압착하여 이들 촉매 전극층(3, 5)을 고분자 전해질막(1)의 상하면에 각각 전사하여 접합하기 위한 것이다.The upper and lower bonding rolls 40 and 50 are sandwiched between the anode catalyst electrode layer 3 and the cathode catalyst electrode layer 3 of the first and second release films 21 and 31 located above and below the polymer electrolyte membrane 1, 5 are bonded to the upper and lower surfaces of the polymer electrolyte membrane 1 by bonding the catalyst electrode layers 3, 5, respectively.

상기 상하 접합 롤(40, 50)은 고분자 전해질막(1) 및 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 진행 경로 상하 측에 각각 배치되며, 적어도 어느 하나가 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.The upper and lower bonding rolls 40 and 50 are respectively disposed on the upper and lower sides of the path of the polymer electrolyte membrane 1 and the first and second release films 21 and 31 and at least one of them can be reciprocated vertically Respectively.

상기 상하 접합 롤(40, 50)은 서로 반대 방향으로 회전하며 고분자 전해질막(1)의 사이에 두고 이의 상하 측에 위치하는 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)을 압착하는 접합 롤러로서 구비된다.The upper and lower bonding rolls 40 and 50 are bonding rollers which rotate in opposite directions to press the first and second release films 21 and 31 located between the polymer electrolyte membrane 1 and the upper and lower sides thereof Respectively.

예를 들면, 상기 상하 접합 롤(40, 50)은 고분자 전해질막(1) 및 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 진행 경로 상하 측에서 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.For example, the upper and lower bonding rolls 40 and 50 are provided so as to be vertically reciprocable on the upper and lower sides of the path of the polymer electrolyte membrane 1 and the first and second release films 21 and 31.

즉, 상기 고분자 전해질막(1)의 사이에 두고 이의 상하 측에 위치하는 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)을 압착하기 위해 상측 접합 롤(40)은 하측 방향으로 이동하고, 하측 접합 롤(50)은 상측 방향으로 이동한다.That is, in order to press the first and second release films 21 and 31 located on the upper and lower sides of the polymer electrolyte membrane 1 therebetween, the upper bonding roll 40 moves in the downward direction, The roll 50 moves upward.

그리고, 상기 고분자 전해질막(1)의 사이에 두고 이의 상하 측에 위치하는 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)에 대하여 압착을 해제하기 위해 상측 접합 롤(40)은 상측 방향으로 이동하고, 하측 접합 롤(50)은 하측 방향으로 이동한다.The upper bonding roll 40 moves upward in order to release the pressing on the first and second release films 21 and 31 located between the upper and lower sides of the polymer electrolyte membrane 1 , The lower joining roll 50 moves in the downward direction.

여기서, 상기 상하 접합 롤(40, 50)은 작동원(41, 51)에 의해 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 작동원(41, 51)은 상하 접합 롤(40, 50)에 각각 연결되며 그 상하 접합 롤(40, 50)로 상하 방향의 전후진 작동력을 제공하는 작동 실린더 또는 서보 리니어 모터를 포함할 수 있다.Here, the upper and lower bonding rolls 40 and 50 can be installed to be reciprocally movable up and down by operating sources 41 and 51. For example, the operating sources 41 and 51 are connected to the upper and lower bonding rolls 40 and 50, respectively. The upper and lower bonding rolls 40 and 50 serve as an operating cylinder or a servo linear motor . ≪ / RTI >

한편 본 발명의 실시예에서, 상기 상하 접합 롤(40, 50)은 서로 다른 단면 직경을 가지며 서로 반대 방향으로 회전 가능하게 구비될 수 있다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the upper and lower bonding rolls 40 and 50 may have different cross-sectional diameters and be rotatable in opposite directions to each other.

예를 들면, 상기 상측 접합 롤(40)은 소경부의 단면 직경을 갖는 접합 롤러로 구비되며, 하측 접합 롤(50)은 상측 접합 롤(40)의 직경보다 상대적으로 큰 대경부의 단면 직경을 갖는 접합 롤러로 구비된다.For example, the upper bonding roll 40 is provided with a bonding roller having a cross-sectional diameter of a small diameter portion, and the lower bonding roll 50 has a cross-sectional diameter of a large diameter portion relatively larger than the diameter of the upper bonding roll 40 And is provided with a joining roller.

본 발명의 실시예에서, 상기 위치 센서(60)는 상하 접합 롤(40, 50)의 사이로 진입하는 제1 및 제2 이형 필름(21, 31) 상의 촉매 전극층(3, 5)의 위치를 감지하기 위한 것이다.The position sensor 60 detects the position of the catalyst electrode layers 3 and 5 on the first and second release films 21 and 31 entering between the upper and lower bonding rolls 40 and 50. In this embodiment, .

상기 위치 센서(60)는 고분자 전해질막(1) 및 제1,2 이형 필름(21, 31)의 진행 경로에서 상하 접합 롤(40, 50)의 진입 측에 설치되며, 제1 및 제2 이형 필름(21, 31) 상의 촉매 전극층(3, 5)의 위치를 감지하고 그 감지 신호를 뒤에서 더욱 설명될 제어기(90)로 출력한다.The position sensor 60 is installed on the entry side of the upper and lower bonding rolls 40 and 50 in the path of the polymer electrolyte membrane 1 and the first and second release films 21 and 31, Detects the positions of the catalyst electrode layers 3 and 5 on the films 21 and 31, and outputs the detection signals to the controller 90, which will be described later.

이러한 위치 센서(60)는 비전 센서 및 레이저 센서 등과 같이 소정 대상물의 위치를 감지하는 공지 기술의 위치 센서로서 구비되므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the position sensor 60 is provided as a position sensor of a known technology for detecting the position of a predetermined object such as a vision sensor and a laser sensor, detailed description of the configuration will be omitted herein.

본 발명의 실시예에서, 상기 이형 바아(70, 80)는 딜라미네이션 바(delamination bar)로서, 이하에서 제1 이형 바아(70) 및 제2 이형 바아(80)로 구분하여 설명하기로 한다. 상기 제1 및 제2 이형 바아(70, 80)는 상하 접합 롤(40, 50)의 진출 측에서 촉매 전극층(3, 5)이 고분자 전해질막(1)에 접합된 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)을 벗겨내어 제거하기 위한 것이다.In the embodiment of the present invention, the deformed bars 70 and 80 are delamination bars, which will be described below as a first deformable bar 70 and a second deformable bar 80. The first and second mold release bars 70 and 80 are formed on the first and second release films 40 and 50 where the catalyst electrode layers 3 and 5 are bonded to the polymer electrolyte membrane 1, (21, 31).

상기 제1 및 제2 이형 바아(70, 80)는 상하 접합 롤(40, 50)의 진출 측에서 고분자 전해질막(1) 및 제1,2 이형 필름(21, 31)의 진행 경로 상하 측에 각각 설치되는 바, 상하 접합 롤(40, 50)에 최대한 근접하게 설치된다.The first and second release bars 70 and 80 are provided on upper and lower sides of the advancing path of the polymer electrolyte membrane 1 and the first and second release films 21 and 31 on the advancing side of the upper and lower bonding rolls 40 and 50 And are installed as close as possible to the upper and lower bonding rolls 40 and 50, respectively.

즉, 상기 제1 이형 바아(70)는 그 진행 경로의 상측에서 상측 접합 롤(40)에 근접하게 설치되며, 상기 제2 이형 바아(80)는 그 진행 경로의 하측에서 하측 접합 롤(50)에 근접하게 설치된다.That is, the first deformed bar 70 is installed on the upper side of the path of the upper side in the vicinity of the upper bonding roll 40 and the second releasing bar 80 is located on the lower side of the lower bonding roll 50, As shown in FIG.

여기서, 상기 제2 이형 바아(80)는 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 진행 방향을 기준으로 제1 이형 바아(70) 보다 먼 위치에 배치될 수 있다.Here, the second release bar 80 may be disposed at a position distant from the first release bar 70 with respect to the traveling direction of the first and second release films 21 and 31.

그리고, 상기 제1 이형 바아(70)는 상측 접합 롤(40)의 센터를 기준으로, 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)에 코팅된 촉매 전극층(3, 5)의 간격 보다 짧은 거리에 배치될 수 있다.The first deformed bar 70 is spaced from the center of the upper bonding roll 40 by a distance shorter than a distance between the catalyst electrode layers 3 and 5 coated on the first and second release films 21 and 31 As shown in FIG.

이는 상측 접합 롤(40)의 센터를 기준으로, 촉매 전극층(3, 5)의 간격 보다 긴 거리에 제1 이형 바아(70)가 위치할 경우, 촉매 전극층(3, 5)이 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)으로 이재되기 전에 상하 접합 롤(40, 50)이 다음 촉매 전극층(3, 5)을 고분자 전해질막(1)으로 접합하여 상하 접합 롤(40, 50)의 진입 측에서 촉매 전극층(3, 5)의 위치를 정렬할 수 없기 때문이다.This is because when the first deformed bar 70 is located at a distance longer than the interval between the catalyst electrode layers 3 and 5 with respect to the center of the upper bonding roll 40, The upper and lower bonding rolls 40 and 50 are joined to the next catalyst electrode layers 3 and 5 with the polymer electrolyte membrane 1 before being transferred to the two release films 21 and 31, The positions of the catalyst electrode layers 3 and 5 can not be aligned.

상기한 바와 같이 제1 및 제2 이형 바아(70, 80)를 통해 제거된 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)은 제1 및 제2 필름 리와인더(75, 85)에 각각 감기며 회수되는 바, 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 주행 속도 즉, 리와인딩 속도는 제1 및 제2 필름 리와인더(75, 85)에 제공되는 구동력에 의해 결정될 수 있다.As described above, the first and second release films 21 and 31 removed through the first and second release bars 70 and 80 are respectively wound on the first and second film rewinders 75 and 85, The running speed or the rewinding speed of the first and second release films 21 and 31 can be determined by the driving force provided to the first and second film rewinders 75 and 85.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 제어기(90)는 본 장치(100)의 전반적인 운용을 제어하는 것으로, 위에서 언급한 바 있는 위치 센서(60)를 통해 감지된 감지 신호에 근거하여 필름 리와인더(75, 85)의 작동을 제어하고, 고분자 전해질막(1) 및 제1,2 이형 필름(21, 31)의 진행 위치를 기준으로 작동원(41, 51)의 작동을 제어한다.In the embodiment of the present invention, the controller 90 controls the overall operation of the apparatus 100, and based on the sensing signal sensed by the position sensor 60 mentioned above, the film rewinders 75 And 85 and controls the operation of the operating sources 41 and 51 based on the advancing positions of the polymer electrolyte membrane 1 and the first and second release films 21 and 31.

이러한 제어기(90)의 필름 리와인더(75, 85) 작동 제어 및 작동원(41, 51)의 작동 제어는 뒤에서 연료전지 막-전극 어셈블리의 제조방법을 통하여 더욱 자세하게 설명될 것이다.The operation control of the film rewinders 75, 85 of the controller 90 and the operation of the operating sources 41, 51 will be described in detail later through the method of manufacturing the fuel cell membrane-electrode assembly.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치(100)를 이용한 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법을 도 1과 함께 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell using the apparatus 100 for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings Explain.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 2A to 2D illustrate a method of manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에서는 롤 형상으로 감긴 고분자 전해질막(1)을 멤브레인 언와인더(10)를 통해 풀어서 소정의 진행 경로로 공급한다.Referring to FIG. 2A, in the embodiment of the present invention, a polymer electrolyte membrane 1 wound in a roll shape is unwound through a membrane unwinder 10 and supplied to a predetermined path.

이와 동시에, 본 발명의 실시예에서는 제1 필름 언와인더(20)를 통해 롤 형상으로 감긴 제1 이형 필름(21)을 상기한 진행 경로를 따라 고분자 전해질막(1)의 상측으로 풀어서 공급한다.At the same time, in the embodiment of the present invention, the first release film 21 wound in a roll form through the first film unwinder 20 is fed to the upper side of the polyelectrolyte membrane 1 along the above-mentioned course .

그리고, 본 발명의 실시예에서는 제2 필름 언와인더(30)를 통해 롤 형상으로 감긴 제2 이형 필름(31)을 상기한 진행 경로를 따라 고분자 전해질막(1)의 하측으로 풀어서 공급한다.In the embodiment of the present invention, the second release film 31 wound in a roll form through the second film unwinder 30 is unwound and supplied to the lower side of the polymer electrolyte membrane 1 along the above-mentioned course.

여기서, 상기 제1 이형 필름(21)은 하면에 애노드 촉매 전극층(3)이 코팅된 상태로 그 애노드 촉매 전극층(3)이 고분자 전해질막(1)의 상면으로 대향하며 상기한 진행 경로를 따라 공급될 수 있다.The anode catalyst electrode layer 3 is opposed to the upper surface of the polymer electrolyte membrane 1 in a state where the anode catalyst electrode layer 3 is coated on the lower surface of the first release film 21, .

상기 제2 이형 필름(31)은 상면에 캐소드 촉매 전극층(5)이 코팅된 상태로 그 캐소드 촉매 전극층(5)이 고분자 전해질막(1)의 하면으로 대향하며 상기한 진행 경로를 따라 공급될 수 있다.The cathode catalyst electrode layer 5 is coated on the upper surface of the second release film 31 so that the cathode catalyst electrode layer 5 faces the lower surface of the polymer electrolyte membrane 1 and can be supplied along the above- have.

이 경우, 본 발명의 실시예에 의한 상하 접합 롤(40, 50)은 이들 사이로 고분자 전해질막(1)과 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 촉매 전극층(3, 5)이 진입하는 시점에, 작동원(41, 51)에 의해 상하 방향으로 이동하고, 서로 반대 방향으로 회전하며 고분자 전해질막(1)과 제1,2 이형 필름(21, 31)을 압착한다.In this case, the upper and lower bonding rolls 40 and 50 according to the embodiment of the present invention are arranged such that the polymer electrolyte membrane 1 and the catalyst electrode layers 3 and 5 of the first and second release films 21 and 31 enter The polymer electrolyte membrane 1 and the first and second release films 21 and 31 are pressed against each other by moving in the vertical direction by the operating members 41 and 51 and rotating in opposite directions.

즉, 본 발명의 실시예에서는 고분자 전해질막(1)을 사이에 두고 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 촉매 전극층(3, 5)이 상하 접합 롤(40, 50) 사이로 진입할 때, 제어기(90)를 통해 작동원(41, 51)으로 제어 신호를 인가하여 상측 접합 롤(40)을 하측 방향으로 이동시키며, 하측 접합 롤(50)을 상측 방향으로 이동시킬 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, the catalyst electrode layers 3 and 5 of the first and second release films 21 and 31 enter the space between the upper and lower bonding rolls 40 and 50 with the polymer electrolyte membrane 1 interposed therebetween A control signal is applied to the operating source 41 or 51 through the controller 90 to move the upper bonding roll 40 in the downward direction and move the lower bonding roll 50 in the upper direction.

그러면, 상기 상하 접합 롤(40, 50)의 압착으로서 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)에 코팅된 촉매 전극층(3, 5)을 고분자 전해질막(1)의 상하면에 전사하여 접합(합지)할 수 있다.Then, the catalyst electrode layers 3 and 5 coated on the first and second release films 21 and 31 are transferred to the upper and lower surfaces of the polymer electrolyte membrane 1 by compression of the upper and lower bonding rolls 40 and 50, .

상기한 과정을 거치는 동안, 본 발명의 실시예에서 위치 센서(60)는 상하 접합 롤(40, 50)의 사이로 진입하는 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 촉매 전극층(3, 5) 위치를 감지하고 그 감지 신호를 제어기(90)로 출력한다.During the above process, in the embodiment of the present invention, the position sensor 60 is disposed between the upper and lower bonding rolls 40 and 50, and the catalyst electrode layers 3 and 5 of the first and second release films 21 and 31, ) Position and outputs the detection signal to the controller 90. [

한편, 고분자 전해질막(1)을 사이에 두고 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 촉매 전극층(3, 5)이 상하 접합 롤(40, 50) 사이로 진입하면서 그 촉매 전극층(3, 5)을 고분자 전해질막(1)의 상하면에 전사하여 접합하는 과정에, 제1 이형 필름(21)은 제1 이형 바아(70)에 의해 벗겨지면서 제1 필름 리와인더(75)에 감긴다(도 2b 참조).On the other hand, as the catalyst electrode layers 3 and 5 of the first and second release films 21 and 31 enter the space between the upper and lower bonding rolls 40 and 50 with the polymer electrolyte membrane 1 interposed therebetween, The first release film 21 is wound on the first film rewinder 75 while being peeled off by the first release bar 70 in the process of transferring the first release film 21 to the upper and lower surfaces of the polymer electrolyte membrane 1 2b).

그리고, 도 2b에서와 같이 고분자 전해질막(1)의 상하면에 촉매 전극층(3, 5)이 접합되고, 제1 이형 필름(21)이 벗겨진 상태에서 고분자 전해질막(1)에 접합된 촉매 전극층(3, 5)이 상하 접합 롤(40, 50) 사이를 벗어나는 순간, 도 2c에서와 같이 상하 접합 롤(40, 50)은 작동원(41, 51)에 의해 상하 방향으로 이동하며 그 고분자 전해질막(1)에 접합된 촉매 전극층(3, 5)의 압착을 해제한다.The catalyst electrode layers 3 and 5 are bonded to the upper and lower surfaces of the polymer electrolyte membrane 1 and the catalyst electrode layers 3 and 5 bonded to the polymer electrolyte membrane 1 in a state where the first release film 21 is peeled off, The upper and lower bonding rolls 40 and 50 are moved up and down by the operating sources 41 and 51 so that the polymer electrolyte membrane (3, 5) bonded to the catalyst layer (1).

부연 설명하면, 본 발명의 실시예에서는 고분자 전해질막(1)을 사이에 두고 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 촉매 전극층(3, 5) 사이 영역이 상하 접합 롤(40, 50) 사이로 진입할 때, 제어기(90)를 통해 작동원(41, 51)으로 제어 신호를 인가하여 그 상하 접합 롤(40, 50)의 상호 압착을 해제할 수 있다.The regions between the catalyst electrode layers 3 and 5 of the first and second release films 21 and 31 are sandwiched by the upper and lower bonding rolls 40 and 50 It is possible to release the mutual pressing of the upper and lower bonding rolls 40 and 50 by applying a control signal to the operating sources 41 and 51 through the controller 90. [

이 경우는 상기 제어기(90)를 통해 작동원(41, 51)으로 제어 신호를 인가하여 상측 접합 롤(40)을 상측 방향으로 이동시키고, 하측 접합 롤(50)을 하측 방향으로 이동시키며, 고분자 전해질막(1)과 촉매 전극층(3, 5)에 대한 상하 접합 롤(40, 50)의 압착을 해제할 수 있다.In this case, a control signal is applied to the operating source 41 or 51 through the controller 90 to move the upper bonding roll 40 in the upward direction and move the lower bonding roll 50 in the lower direction, The pressing of the upper and lower bonding rolls 40 and 50 to the electrolyte membrane 1 and the catalyst electrode layers 3 and 5 can be released.

이 때, 제1 이형 필름(21)은 제1 이형 바아(70)에 의해 벗겨지면서 제1 필름 리와인더(75)에 감기고, 제2 이형 필름(31)은 제2 이형 바아(80)에 의해 벗겨지면서 제2 필름 리와인더(85)에 감긴다.At this time, the first release film 21 is peeled off by the first release bar 70 and wound on the first film rewinder 75, and the second release film 31 is peeled off by the second release bar 80 And is wound on the second film rewinder 85.

상기와 같이 상하 접합 롤(40, 50)의 압착을 해제한 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 위치 센서(60)에 의해 감지된 감지 신호에 따라 제어기(90)를 통해 제1 및 제2 이형 필름(21, 31) 상의 촉매 전극층(3, 5) 위치를 정렬할 수 있다.In this embodiment of the present invention, the first and second release rolls 40 and 50 are separated from each other by the controller 90 according to the detection signal sensed by the position sensor 60, The positions of the catalytic electrode layers 3 and 5 on the films 21 and 31 can be aligned.

이러한 촉매 전극층(3, 5)의 위치 정렬은 제어기(90)를 통하여 제1 및 제2 필름 리와인더(75, 85)의 필름 리와인딩 속도(주행 속도)를 제어함으로써 가능하다.Alignment of the catalyst electrode layers 3 and 5 is possible by controlling the film rewinding speed (running speed) of the first and second film rewinders 75 and 85 through the controller 90.

다른 한편으로, 상기한 바와 같이 고분자 전해질막(1)을 사이에 두고 상하 접합 롤(40, 50) 사이로 진입하는 촉매 전극층(3, 5)의 위치 정렬이 완료되면, 본 발명의 실시예에서는 도 2d에서와 같이 앞서 설명한 바와 같은 일련의 과정(도 2a 내지 도 2c 참조)을 반복하며 고분자 전해질막(1)의 상하면에 촉매 전극층(3, 5)을 접합하고, 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)을 제1 및 제2 이형 바아(70, 80)을 통해 제거할 수 있다.On the other hand, when the alignment of the catalyst electrode layers 3, 5 entering between the upper and lower bonding rolls 40, 50 with the polymer electrolyte membrane 1 therebetween is completed as described above, The catalytic electrode layers 3 and 5 are bonded to the upper and lower surfaces of the polymer electrolyte membrane 1 by repeating the above-described series of processes (see FIGS. 2A to 2C) 21, 31 can be removed through the first and second release bars 70, 80.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 위치 센서(60)를 통해 상하 접합 롤(40, 50) 사이로 진입하는 촉매 전극층(3, 5)의 위치를 감지하며, 촉매 전극층(3, 5) 사이 영역이 상하 접합 롤(40, 50) 사이로 진입하는 시점에, 그 위치 센서(60)의 감지 신호에 따라 촉매 전극층(3, 5)의 위치를 정렬할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the position of the catalytic electrode layers 3 and 5 entering between the upper and lower bonding rolls 40 and 50 is sensed through the position sensor 60, and the region between the catalytic electrode layers 3 and 5 is vertically The position of the catalyst electrode layers 3 and 5 can be aligned according to the detection signal of the position sensor 60 at the time of entering between the bonding rolls 40 and 50. [

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치 및 방법에 의하면, 고분자 전해질막(1)을 사이에 두고 이의 상하 측에 위치하는 제1 및 제2 이형 필름(21, 31)의 진행 위치에 따라 상하 접합 롤(40, 50)의 작동을 제어하고, 위치 센서(60)의 감지 신호에 따라 필름 리와인더(75, 85)의 작동을 제어하여 촉매 전극층(3, 5)의 위치를 정렬할 수 있다. According to the apparatus and method for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention as described above, the first and second release films (first and second release films And the operation of the film rewinders 75 and 85 is controlled in accordance with the detection signal of the position sensor 60 to control the operation of the catalyst electrode layers 3, 5 can be aligned.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 데칼 방식으로 고분자 전해질막(1)의 양면에 촉매 전극층(3, 5)을 연속적으로 롤 라미네이팅 하며 촉매 전극층(3, 5)의 위치를 자동으로 정렬할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the catalytic electrode layers 3 and 5 are continuously laminated on both sides of the polymer electrolyte membrane 1 in a decal system so that the positions of the catalyst electrode layers 3 and 5 can be automatically aligned.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 데칼 방식으로 고분자 전해질막(1)의 양면에 촉매 전극층(3, 5)을 연속적으로 롤 라미네이팅 하는 과정에 촉매 전극층(3, 5)의 위치를 자동으로 정렬할 수 있으므로, 막-전극 어셈블리(7)의 품질을 개선할 수 있다.Thus, in the embodiment of the present invention, the positions of the catalyst electrode layers 3 and 5 can be automatically aligned in the process of continuously laminating the catalyst electrode layers 3 and 5 on both surfaces of the polymer electrolyte membrane 1 in a decal- So that the quality of the membrane-electrode assembly 7 can be improved.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리 제조장치의 변형 예를 개략적으로 도시한 도면이다.3 and 4 are views schematically showing a modification of the membrane-electrode assembly manufacturing apparatus for a fuel cell according to the embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리 제조장치(200)의 제1 변형 예는 서로 다른 단면 직경을 갖는 상하 접합 롤(140, 150)을 구성하되, 상측 접합 롤(140)이 대경부의 단면 직경을 갖고, 하측 접합 롤(150)이 소경부의 단면 직경을 갖도록 구성할 수 있다.Referring to FIG. 3, a first modification of the apparatus 200 for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes upper and lower bonding rolls 140 and 150 having different cross-sectional diameters, The roll 140 may have a cross-sectional diameter of a large diameter portion and the lower bonding roll 150 may have a cross-sectional diameter of a small diameter portion.

여기서, 제1 및 제2 이형 바아(170, 180)는 상하 접합 롤(140, 150)의 진출 측에서 고분자 전해질막(1) 및 제1,2 이형 필름(21, 31)의 진행 경로 상하 측에 각각 설치되는 바, 상하 접합 롤(140, 150)에 최대한 근접하게 설치된다.The first and second release bars 170 and 180 are disposed on the upper side of the upper and lower bonding rolls 140 and 150 and on the upper and lower sides of the advancing path of the polymer electrolyte membrane 1 and the first and second release films 21 and 31 And are installed as close as possible to the upper and lower bonding rolls 140 and 150, respectively.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리 제조장치(300)의 제2 변형 예는 위에서 언급한 바 있는 소경부의 단면 직경을 가진 상하 접합 롤(240, 250)을 구성할 수 있다.4, a second modification of the apparatus 300 for manufacturing a membrane-electrode assembly for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes the upper and lower bonding rolls 240 and 250 having the cross-sectional diameter of the small- . ≪ / RTI >

마찬가지로, 제1 및 제2 이형 바아(270, 280)는 상하 접합 롤(240, 250)의 진출 측에서 고분자 전해질막(1) 및 제1,2 이형 필름(21, 31)의 진행 경로 상하 측에 각각 설치되는 바, 상하 접합 롤(240, 250)에 최대한 근접하게 설치된다.Similarly, the first and second deformable bars 270 and 280 are disposed on the upper side of the advancing path of the upper and lower bonding rolls 240 and 250 and on the upper and lower sides of the advancing path of the polymer electrolyte membrane 1 and the first and second release films 21 and 31 And are installed as close as possible to the upper and lower bonding rolls 240 and 250, respectively.

상기와 같은 제1 및 제2 변형 예에 따른 연료전지용 막-전극 어셈블리 제조장치(200, 300)의 나머지 구성 및 작용은 앞서 설명한 바와 같으므로, 이하에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The remaining structures and operations of the membrane-electrode assembly manufacturing apparatuses 200 and 300 according to the first and second modified examples are the same as those described above, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.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, Other embodiments may easily be suggested by adding, changing, deleting, adding, or the like of elements, but this also falls within the scope of the present invention.

1... 고분자 전해질막 3, 5... 촉매 전극층
7... 막-전극 어셈블리 10... 멤브레인 언와인더
20... 제1 필름 언와인더 21... 제1 이형 필름
30... 제2 필름 언와인더 31... 제2 이형 필름
40... 상측 접합 롤 41, 51... 작동원
50... 하측 접합 롤 60... 위치 센서
70... 제1 이형 바아 75... 제1 필름 리와인더
80... 제2 이형 바아 85... 제2 필름 리와인더
90... 제어기
1 ... polymer electrolyte membrane 3, 5 ... catalytic electrode layer
7 ... Membrane-electrode assembly 10 ... Membrane unwinder
20 ... first film unwinder 21 ... first release film
30 ... second film unwinder 31 ... second release film
40 ... upper bonding rolls 41, 51 ... working rollers
50 ... lower joining roll 60 ... position sensor
70 ... First variant bar 75 ... First film rewinder
80 ... second release bar 85 ... second film rewinder
90 ... controller

Claims (11)

롤 형상의 고분자 전해질막을 풀어서 공급하는 멤브레인 언와인더와, 애노드 및 캐소드의 촉매 전극층이 각각 일정 간격으로 코팅된 롤 형상의 이형 필름을 고분자 전해질막의 상,하측으로 풀어서 공급하는 필름 언와인더와, 상기 촉매 전극층이 이재된 필름을 회수하는 필름 리와인더를 포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치에 있어서,
상기 고분자 전해질막 및 이형 필름의 진행 경로 상하 측에 각각 배치되고, 적어도 어느 하나가 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 촉매 전극층을 상기 고분자 전해질막의 상면과 하면에 압착하며 전사하는 상하 접합 롤;
상기 상하 접합 롤의 진출 측에서 그 진행 경로의 상하 측에 각각 설치되며, 상기 이형 필름을 벗겨내는 이형 바아; 및
상기 상하 접합 롤의 진입 측에 설치되며, 상기 촉매 전극층의 위치를 감지하는 위치 센서;
를 포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치.
A membrane unwinder for unwinding and feeding the roll-shaped polymer electrolyte membrane, a film unwinder for unwinding and releasing the roll-shaped release film coated with the catalyst electrode layers of the anode and the cathode at predetermined intervals, And a film rewinder for recovering a film on which the catalyst electrode layer is transferred, the apparatus comprising:
An upper and lower bonding rolls disposed on upper and lower sides of the path of the polymer electrolyte membrane and the release film and provided so as to be movable in at least one of the upper and lower directions and pressing the catalyst electrode layer on the upper and lower surfaces of the polymer electrolyte membrane,
A release bar provided on upper and lower sides of the advancing path on the advancing side of the upper and lower bonding rolls to peel off the release film; And
A position sensor installed on an entry side of the upper and lower bonding rolls to sense a position of the catalyst electrode layer;
Electrode assembly for a fuel cell.
제1 항에 있어서,
상기 상하 접합 롤 중 적어도 하나를 상하 방향으로 왕복 이동시키는 작동원을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치.
The method according to claim 1,
And an operating source that reciprocates at least one of the upper and lower bonding rolls in the vertical direction.
제1 항에 있어서,
상기 상하 접합 롤은 서로 다른 단면 직경을 가지며 서로 반대 방향으로 회전 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the upper and lower bonding rolls have different cross-sectional diameters and are rotatable in opposite directions to each other.
제3 항에 있어서,
상기 상하 접합 롤 중 어느 하나는 대경부의 단면 직경을 갖고, 다른 하나는 소경부의 단면 직경을 가지며,
상기 상하 접합 롤은 서로 반대 방향으로 회전 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치.
The method of claim 3,
Wherein one of the upper and lower bonding rolls has a sectional diameter of a large diameter portion and the other has a sectional diameter of a small diameter portion,
Wherein the upper and lower bonding rolls are rotatably disposed in opposite directions to each other.
제4 항에 있어서,
상기 상하 접합 롤 중 상기 대경부의 접합 롤에 대응하는 이형 바아는, 상기 이형 필름의 진행 방향을 기준으로 상기 소경부의 접합 롤에 대응하는 이형 바아 보다 먼 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the release bar corresponding to the bonding roll of the large diameter portion of the upper and lower bonding rolls is disposed at a position distant from the release bar corresponding to the bonding roll of the small diameter portion with reference to the traveling direction of the release film. An apparatus for manufacturing an electrode assembly.
제5 항에 있어서,
상기 소경부의 접합 롤에 대응하는 이형 바아는 그 접합 롤의 센터를 기준으로 촉매 전극층 사이의 길이 보다 짧은 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the deformed bar corresponding to the joining roll of the small diameter portion is disposed at a distance shorter than the length between the catalyst electrode layers with respect to the center of the joining roll.
제2 항에 있어서,
상기 위치 센서를 통해 감지된 감지 신호에 근거하여 상기 필름 리와인더의 작동을 제어하고, 상기 고분자 전해질막 및 이형 필름의 진행 위치를 기준으로 상기 작동원의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치.
3. The method of claim 2,
And a controller for controlling operation of the film rewinder based on a sensing signal sensed by the position sensor and controlling operation of the operating source based on a traveling position of the polymer electrolyte membrane and the release film. And an electrode assembly.
제7 항에 있어서,
상기 상하 접합 롤은,
상기 제어기에 의한 작동원의 작동으로 상기 촉매 전극층 사이의 위치에서 상호 압착이 해제되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조장치.
8. The method of claim 7,
The upper and lower bonded rolls
Wherein the operation of the operating source by the controller releases the mutual pressing at the position between the catalyst electrode layers.
롤 형상의 고분자 전해질막을 풀어서 소정의 진행 경로로 공급하며;
애노드 및 캐소드의 촉매 전극층이 일정 간격으로 코팅된 롤 형상의 이형 필름을 풀어서 상기 고분자 전해질막의 상,하측으로 공급하고;
상기 고분자 전해질막 및 이형 필름이 진입하는 상하 접합 롤 사이의 진입 측에서 상기 촉매 전극층의 위치를 위치 센서를 통해 감지하고 그 감지 신호를 제어기로 출력하며;
상기 고분자 전해질막을 사이에 두고 상기 이형 필름의 촉매 전극층이 상하 접합 롤 사이로 진입할 때, 제어기를 통해 작동원으로 제어 신호를 인가하여 상기 접합 롤을 상호 압착하고;
상기 고분자 전해질막을 사이에 두고 상기 이형 필름의 촉매 전극층 사이 영역이 상기 접합 롤 사이로 진입할 때, 상기 제어기를 통해 작동원으로 제어 신호를 인가하여 상기 접합 롤의 상호 압착을 해제하며;
상기 위치 센서에 의해 감지된 감지 신호에 따라 상기 제어기를 통해 상기 이형 필름의 촉매 전극층 위치를 정렬하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법.
Releasing the roll-shaped polymer electrolyte membrane and supplying it to a predetermined pathway;
Releasing the roll-shaped release film coated with the catalyst electrode layers of the anode and the cathode at predetermined intervals, and feeding the releasing film to the upper and lower sides of the polymer electrolyte membrane;
Detecting the position of the catalyst electrode layer on the entry side between the upper and lower bonding rolls into which the polymer electrolyte membrane and the release film enter, through a position sensor, and outputting the detection signal to the controller;
Applying a control signal to an operating source through a controller to press the bonding rolls when the catalyst electrode layer of the release film enters between the upper and lower bonding rolls with the polymer electrolyte membrane interposed therebetween;
And when a region between the catalyst electrode layers of the release film enters the bonding rolls with the polymer electrolyte membrane interposed therebetween, a control signal is applied to the operating source through the controller to release mutual bonding of the bonding rolls;
And aligning the catalyst electrode layer position of the release film through the controller according to a sensing signal sensed by the position sensor.
제9 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 필름 리와인더의 리와인딩 속도를 제어하여 상기 촉매 전극층의 위치를 정렬하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the controller controls the rewinding speed of the film rewinder to align the position of the catalyst electrode layer.
제9 항에 있어서,
상기 상하 접합 롤을 통하여 상기 고분자 전해질막의 상,하면 중 적어도 하나에 상기 촉매 전극층을 합지한 상태에서 이형 바아를 통하여 상기 이형 필름을 제거하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 막-전극 어셈블리의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the release film is removed through a release bar while the catalyst electrode layer is laminated on at least one of upper and lower surfaces of the polymer electrolyte membrane through the upper and lower bonding rolls.
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