KR20160056028A - Stamping and hot-pressing mold for manufacturing membrane-electrode assembly, and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same - Google Patents

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박석정
이재승
이기섭
유삼희
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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to an apparatus of manufacturing a membrane electrode assembly for fuel cells and a method of manufacturing a membrane electrode assembly for fuel cells. The principal purpose of the present invention is to provide a punching heat treatment mold for manufacturing a membrane electrode assembly, the punching heat treatment mold which is capable of reducing the number of processes and is capable of expecting improvements of production speed and productivity and improvement of production efficiency by performing a punching process and a heat treatment process as one process with respect to a membrane electrode assembly to which a sub-gasket is bonded, and a method of manufacturing a membrane electrode assembly using the punching heat treatment mold. As a mold for punching and heat-treating a continuous sheet-shaped membrane electrode assembly in which a catalyst electrode layer and a sub-gasket film are bonded to an electrolyte membrane into an individual single sheet type final sheet shape required in a fuel cell stack in order to accomplish the purpose, disclosed are a punching heat treatment mold for manufacturing a membrane electrode assembly according to the present invention including a punching mold part which cuts the continuous sheet-shaped membrane electrode assembly into the final sheet shape, and a heat treatment mold which heat-treats the entire final sheet-shaped membrane electrode assembly to be cut or a catalyst electrode layer part by hot pressing such that the punching mold part and the heat treatment mold part are formed in one mold, and a method of manufacturing the membrane electrode assembly using the punching heat treatment mold.

Description

막전극접합체 제조용 타발열처리 금형 및 이를 이용한 막전극접합체의 제조 방법{Stamping and hot-pressing mold for manufacturing membrane-electrode assembly, and method for manufacturing membrane-electrode assembly using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a membrane-electrode assembly,

본 발명은 연료전지용 막전극접합체의 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지용 막전극접합체의 제조 공정수 축소가 가능하고, 생산속도 및 생산성 향상, 생산효율의 향상을 기대할 수 있는 연료전지용 막전극접합체의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell, and more particularly, to a membrane electrode assembly for a fuel cell capable of reducing the number of manufacturing steps of the membrane electrode assembly for a fuel cell, To an apparatus and a method for manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치이며, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 특히 휴대용 장치의 전력 공급에도 적용될 수 있다. Fuel cells are a kind of power generation system that converts chemical energy of fuel into electricity by reacting it electrochemically in the stack without converting it into heat by combustion. It is a power generation device that not only supplies electric power for industrial, It can also be applied to the power supply of electronic products, especially portable devices.

현재 차량 구동을 위한 전력공급원으로는 연료전지 중에서도 고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)로도 잘 알려진 양성자 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)가 이용되고 있으며, 이는 다른 형태의 연료전지에 비해 작동온도가 낮고, 효율이 높으며, 전류밀도 및 출력 밀도가 크고, 시동시간이 짧으며, 부하변화에 대한 응답이 빠른 특성이 있어, 자동차용이나 휴대기기용 전원으로 널리 활용 가능하다.Currently, a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), also known as a polymer electrolyte membrane fuel cell (FEM), is used as a power source for driving a vehicle, It has low operating temperature, high efficiency, high current density and power density, short startup time, fast response to load change, and can be widely used as a power source for automotive or portable devices.

이러한 고분자 전해질막 연료전지는 수소 이온이 이동하는 고분자 전해질막(Polymer Electrolyte Membrane)을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층(Catalyst Electrode Layer)이 부착된 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly,MEA), 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(Gas Diffusion Layer,GDL), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 그리고 반응기체들 및 냉각수를 이동시키는 분리판(Bipolar Plate)을 포함하여 구성된다.The polymer electrolyte membrane fuel cell includes a membrane electrode assembly (MEA) with a catalyst electrode layer on both sides of which a polymer electrolyte membrane (polymer electrolyte membrane) A gas diffusion layer (GDL) which functions to distribute the reaction gases evenly and to transfer the generated electrical energy, a gasket and a fastening mechanism for maintaining the airtightness of the reaction gases and the cooling water, the proper tightening pressure, and And a bipolar plate for moving the reaction gases and the cooling water.

이러한 단위 셀 구성을 이용하여 연료전지 스택을 조립할 때, 가장 안쪽에 주요 구성부품인 막전극접합체 및 기체확산층의 조합이 위치하는데, 막전극접합체는 고분자 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 촉매가 도포된 촉매층을 가지며, 촉매층이 위치한 바깥부분에 기체확산층, 가스켓 등이 적층된다. When assembling the fuel cell stack using such a unit cell configuration, a combination of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer, which are the main components, is located in the innermost layer. The membrane electrode assembly has a structure in which hydrogen and oxygen react on both sides of the polymer electrolyte membrane. A gas diffusion layer, a gasket, and the like are stacked on the outside of the catalyst layer.

또한, 기체확산층의 바깥쪽에는 반응기체(연료인 수소와 산화제인 산소 또는 공기)를 공급하고 냉각수가 통과하는 유로(Flow Field)가 형성된 분리판이 위치된다. In addition, a separator plate having a flow field through which a reactive gas (hydrogen as fuel and oxygen or air as an oxidizer) is supplied and cooling water passes is disposed outside the gas diffusion layer.

이러한 구성을 단위 셀로 하여 복수의 단위 셀을 적층한 뒤 가장 바깥쪽에 집전판(Current Collector) 및 절연판, 적층 셀들을 지지하기 위한 엔드플레이트(End Plate)를 결합하는데, 엔드플레이트 사이에 셀들을 반복 적층하여 체결함으로써 연료전지 스택을 구성하게 된다.A plurality of unit cells are stacked on the unit cell, and an end plate for supporting the current collector, the insulating plate, and the stacked cells is coupled to the outermost layer. Thereby forming a fuel cell stack.

이러한 고분자 전해질 연료전지에서 전극은 애노드(Anode)('연료극' 또는 '산화극'이라고도 함)와 캐소드(Cathode)('공기극' 또는 '환원극'이라고도 함)로 구분되며, 애노드와 캐소드 사이에 수소 이온 전도성의 고분자 전해질막이 위치된다.In such a polymer electrolyte fuel cell, the electrode is divided into an anode (also referred to as an 'anode' or an 'anode') and a cathode (also referred to as a cathode or a cathode) A hydrogen ion conductive polymer electrolyte membrane is located.

여기서, 전기화학 반응을 일으키는 애노드, 캐소드의 전극은 일반적으로 각각 기체확산층과 촉매층을 포함하여 이루어지며, 기체확산층은 전기화학 반응에 의해 생성된 전류를 외부의 전기회로와 연결하는 역할을 한다. Here, the electrodes of the anode and the cathode, which generate an electrochemical reaction, generally include a gas diffusion layer and a catalyst layer, respectively, and the gas diffusion layer serves to connect a current generated by the electrochemical reaction to an external electric circuit.

한편, 제조 과정에서 고분자 전해질막을 중심으로 그 양면에 촉매전극층(애노드 및 캐소드 전극)이 결합된 상태를 3-레이어 막전극접합체(3-Layer MEA)라 하고, 이에 더하여 서브가스켓을 포함하는 경우에는 5-레이어 막전극접합체(5-Layer MEA)라 하며, 또한 촉매전극층의 바깥부분에 기체확산층(GDL)이 더 적층되면 7-레이어 막전극 접합체(7-Layer MEA)라 한다.On the other hand, in a manufacturing process, when a catalyst electrode layer (an anode and a cathode electrode) is bonded to both surfaces of a polyelectrolyte membrane as a center, the three-layer membrane electrode assembly (3-Layer MEA) Layer membrane electrode assembly (5-layer MEA), and a gas diffusion layer (GDL) is further laminated on the outer portion of the catalyst electrode layer, it is referred to as a 7-layer membrane electrode assembly (7-layer MEA).

이렇게 구성된 7-레이어 막전극접합체의 기체확산층 바깥 부분에 반응기체와 냉각수 유로가 형성된 분리판이 적층되면 하나의 단위 셀이 되고, 이러한 단위 셀을 여러 개 적층하면 원하는 규모의 연료전지 스택이 된다.When the separator having the reactant gas and the coolant flow path formed on the outside of the gas diffusion layer of the thus configured 7-layer membrane electrode assembly is stacked, the unit cell becomes one unit cell.

상기한 막전극접합체의 제조 방법과 관련한 선행특허문헌으로는 등록특허 제10-0969029호(2010.7.9.), 등록특허 제10-1080783호(2011.11.7.), 공개특허 제10-2012-0117266호(2012.10.24.), 공개특허 제10-2012-0115637호(2012.10.19.) 등을 들 수 있다. Prior art patents relating to the above-described method of manufacturing a membrane electrode assembly include a method disclosed in Japanese Patent Application No. 10-0969029 (Nov. 9, 2010), Patent No. 10-1080783 (Nov. 7, 2011) 0117266 (Oct. 24, 2012), and Published Patent No. 10-2012-0115637 (Oct. 19, 2012).

이 중에서 3-레이어 막전극접합체를 제조하는 방법의 예로는, 전사필름(이형필름)의 표면에 촉매슬러리를 코팅한 후 건조하여 촉매전극층을 형성하고, 이어 고분자 전해질막의 양면으로 각각 촉매전극층이 형성된 전사필름을 적층한 다음, 핫 프레싱 공법을 이용하여 촉매전극층을 고분자 전해질막 양면에 전사시켜 접합하며, 이후 전사필름을 제거하는 방법이 알려져 있다.Among them, an example of a method for producing a three-layer membrane electrode assembly includes a method in which a catalyst slurry is coated on the surface of a transfer film (release film) and dried to form a catalyst electrode layer, and then a catalyst electrode layer is formed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane There is known a method in which a transfer film is laminated and a catalyst electrode layer is transferred to both surfaces of a polymer electrolyte membrane by using a hot pressing method and then the transfer film is removed.

아울러, 상기한 3-레이어 막전극접합체를 대량 생산하기 위한 제조 장치로 통상 연속식 롤-투-롤(Roll-To-Roll) 방식의 제조 장치가 적용되고 있는데, 가열된 전사롤을 이용하여 촉매전극층을 전해질막의 양면에 압착, 전사하는 방식으로 접합하게 된다.In addition, a continuous-type roll-to-roll type production apparatus is generally used as a production apparatus for mass production of the above-described 3-layer membrane electrode assembly, The electrode layer is bonded to both surfaces of the electrolyte membrane by a method of pressing and transferring.

상기 3-레이어 막전극접합체에서 촉매전극층(3)은 도 1에 나타낸 바와 같이 전해질막(1)의 중앙부분에 위치해 있고, 촉매전극층(3)을 중심으로 그 외곽의 테두리 부분에서 전해질막(1)이 노출되어 있는 형태로 되어 있다.1, the catalytic electrode layer 3 in the three-layer membrane electrode assembly is located at the center of the electrolyte membrane 1, and the electrolyte membrane 1 is formed at the periphery of the catalytic electrode layer 3, ) Is exposed.

이때, 서브가스켓(6)은 도 2에 나타낸 바와 같이 촉매전극층을 노출시킬 수 있도록 중앙부분이 뚫린 형태로 제작되며, 중앙부분이 뚫린 형태의 서브가스켓 필름(6)(도 2에 필름 상태의 서브가스켓을 도시함)을 전해질막(1)에 전극(3)이 전사된 3-레이어 막전극접합체(4a)와 합지한 후 고온 및 고압으로 프레스하여, 서브가스켓 필름(6)이 테두리 부분에 노출되어 있는 전해질막(1)에 접합되도록 한다. At this time, the sub gasket 6 is formed in a shape with a central portion opened to expose the catalyst electrode layer as shown in FIG. 2, and a sub gasket film 6 having a center portion opened Layered membrane electrode assembly 4a to which the electrode 3 has been transferred is pressed on the electrolyte membrane 1 at a high temperature and a high pressure so that the sub-gasket film 6 is exposed to the rim portion To the electrolyte membrane (1).

여기서, 서브가스켓을 합지 및 접합하는 이유는 제조 공정에서 막전극접합체를 여러 장 적층하여 스택을 제작할 때 핸들링을 용이하게 하고, 또한 스택 제작 후 스택 운전 동안에는 애노드와 캐소드로 공급된 반응기체가 새어나가지 않도록 기밀을 유지하기 위함이다.The reason why the sub gaskets are laminated and joined together is that when several stacked membrane electrode assemblies are stacked in the manufacturing process, handling is facilitated and the reactant gas supplied to the anode and the cathode leaks out during the stack operation after stack fabrication To keep it confidential.

도 3은 3-레이어 막전극접합체(4a)에 서브가스켓(6)이 접합되어 있는 5-레이어 막전극접합체(4c)를 나타낸 도면으로, 여기서 5-레이어 막전극접합체(4c)는 서브가스켓 필름 접합 후 타발 및 열처리 공정을 완료한 막전극접합체를 나타낸다.3 shows a 5-layer membrane electrode assembly 4c in which a sub gasket 6 is bonded to a 3-layer membrane electrode assembly 4a, wherein the 5-layer membrane electrode assembly 4c has a sub- And shows the membrane electrode assembly after completion of the punching and heat treatment process after the bonding.

도 4는 롤-투-롤 방식의 3-레이어 막전극접합체 제조 장치를 나타내는 도면으로, 촉매전극층(캐소드 및 애노드 전극)(3)을 전해질막(1) 양면에 전사하여 막전극접합체(4a)를 제조하는 전극 전사 자동화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.4 is a view showing an apparatus for producing a three-layer membrane electrode assembly in a roll-to-roll system, in which a catalyst electrode layer (cathode and anode electrode) 3 is transferred to both surfaces of an electrolyte membrane 1, In which a plurality of electrodes are formed on a substrate.

도시된 바와 같이, 3-레이어 막전극접합체(4a)를 제조하기 위해 막 공급롤(11)에서 공급되는 전해질막(1)과, 필름 공급롤(12)에서 공급되는 전사필름(촉매전극층이 미리 형성된 필름)(2)을 온도 조절되는 전사롤(13)에 통과시켜 압착함으로써 전해질막(1)의 양면에 촉매전극층(3)(이하, '전극'으로 약칭함)을 전사시키게 된다.As shown in the figure, in order to produce the 3-layer membrane electrode assembly 4a, the electrolyte membrane 1 supplied from the membrane feed roll 11 and the transfer film supplied from the film supply roll 12 (Hereinafter, referred to as " electrode ") is transferred onto both surfaces of the electrolyte membrane 1 by passing the formed film 2 through a temperature-controlled transfer roll 13.

이후 전극(3)이 전해질막(1)에 접합된 3-레이어 막전극접합체(4a)에 보호필름(5)을 적층하여 롤(15)에 감아 보관하게 되며, 그 전에 전극(3)이 전사되고 남은 전사필름(2)은 각각 별도의 롤(14)에 권취하여 막전극접합체(4a)로부터 분리시키게 된다.Thereafter, the protective film 5 is laminated on the three-layer membrane electrode assembly 4a in which the electrode 3 is bonded to the electrolyte membrane 1 and is wound on the roll 15 and stored. Before the electrode 3 is transferred And the remaining transfer film 2 is wound on a separate roll 14 to be separated from the membrane electrode assembly 4a.

이후 상기와 같이 제조된 3-레이어 막전극접합체(4a)에는 롤-투-롤 방식으로 서브가스켓 필름을 접합한 뒤 롤에 다시 권취하고, 이후 연료전지 스택을 구성하게 될 실제 막전극접합체의 형상으로 만들어주기 위해 타발 금형을 이용하여 타발 공정을 진행한다.Then, the sub-gasket film is bonded to the three-layer membrane electrode assembly 4a manufactured as described above in a roll-to-roll manner and then wound up again on a roll. Thereafter, the shape of the actual membrane electrode assembly The punching process is carried out using a punching die.

이후 타발 공정을 마친 막전극접합체(서브가스켓이 접합된 5-레이어 상태)를 여러 장 적층한 상태로 열처리 공정(핫 프레스(Hot-press) 공정)으로 이동시키고, 이어 열처리 금형(핫 프레스 금형)에서 열처리한다.Thereafter, a plurality of laminated membrane electrode assemblies (five-layered state in which the sub gaskets are bonded) that have undergone the punching process are moved to a heat treatment process (hot-press process) .

이때, 공정성 향상을 위해 여러 장(예, 10장)의 막전극접합체를 적층 상태로 열처리 금형 내에 한꺼번에 넣어 열처리하게 된다. At this time, in order to improve the processability, a plurality of (for example, ten) membrane electrode assemblies are put into a heat treatment mold in a laminated state at one time to perform heat treatment.

상기와 같이 서브가스켓(6)이 접합된 막전극접합체(4c)는 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이 전극(3)을 제외한 전해질막(1)의 공간(전극 외곽의 테두리 부분)에 서브가스켓(6)이 부착된 형태와, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이 서브가스켓(6)이 전해질막(1)의 테두리 부분에서 전극(3)의 일부를 덮는 형태가 있다.The membrane electrode assembly 4c to which the sub gaskets 6 are bonded as described above is provided with a plurality of sub-gaskets (not shown) on the outer surface of the electrolyte membrane 1 except for the electrodes 3 as shown in Fig. The gasket 6 is attached and the sub gasket 6 covers a part of the electrode 3 at the rim portion of the electrolyte membrane 1 as shown in Fig. 5 (b).

이때, (a)의 형태인 경우에도 전극(3)과 서브가스켓(6)은 전해질막(1)이 노출되지 않도록 붙어있어야 하며, 만약 전극(3)과 서브가스켓(6)이 붙어있지 않고 떨어져 애노드와 캐소드 측에서 모두 전해질막(1)이 노출될 경우 연료전지 스택 운전 중 애노드의 수소가 전해질막을 통해 캐소드로 이동하여 성능 저하 및 효율 저하의 원인이 된다.In this case, the electrode 3 and the sub gasket 6 should be attached so as not to expose the electrolyte membrane 1, and if the electrode 3 and the sub gasket 6 are not attached, When the electrolyte membrane 1 is exposed on both the anode and the cathode sides, the hydrogen of the anode moves to the cathode through the electrolyte membrane during the operation of the fuel cell stack, thereby deteriorating the performance and reducing the efficiency.

또한, 막전극접합체(4c)에서 전해질막(1)은 습도에 의한 변형이 심해 고습도에서는 팽창하고 저습도에서는 수축하는데, 스택 운전 중 스택 내부 습도 변화가 심하므로 막전극접합체의 수축과 팽창이 지속적으로 발생하게 되고, 결국 전해질막이 찢어지는 현상이 발생한다.In the membrane electrode assembly 4c, the electrolyte membrane 1 is deeply deformed by humidity and expands at high humidity and shrinks at low humidity. In the stack operation, humidity inside the stack changes significantly, so that the membrane electrode assembly shrinks and expands continuously As a result, the electrolyte membrane tears.

또한, 막전극접합체에 기체확산층을 접합하는 공정에서 기체확산층의 끝단이 노출된 전해질막과 접촉하여 프레스할 경우 전해질막에 물리적인 파손이 발생하고, 그로 인해 스택 운전시에 전해질막이 찢어질 수 있다.Further, in the step of bonding the gas diffusion layer to the membrane electrode assembly, when the end of the gas diffusion layer is pressed and contacted with the exposed electrolyte membrane, physical damage to the electrolyte membrane occurs, and the electrolyte membrane may be torn during the stack operation .

이를 방지하기 위해 도 5의 (a)와 같이 서브가스켓(6)을 전극(3)에 붙도록 전해질막(1)에 접합하거나, 도 5의 (b)와 같이 서브가스켓(6)을 전극(3) 일부를 덮도록 접합하는 것이다.In order to prevent this, the sub gasket 6 is bonded to the electrolyte membrane 1 to attach the sub gasket 6 to the electrode 3 as shown in Fig. 5 (a), or the sub gasket 6 is bonded to the electrode 3) to cover a part thereof.

이렇게 서브가스켓(6)을 접합한 후, 스택 적층을 위해 막전극접합체를 스택 디자인에 맞게 외관 형상을 만들어주는 타발 공정을 진행하고, 타발이 완료된 막전극접합체에 대해 내구성 향상을 위한 열처리 공정(핫 프레스 공정)을 진행한다.After the sub gaskets 6 are bonded to each other, a stamping process is performed to form an outer shape of the membrane electrode assembly in accordance with the stack design for stack stacking, and a heat treatment process for improving the durability of the membrane electrode assembly Press process).

막전극접합체의 열처리 공정은 전해질막(1)과 전극(3) 사이의 경계부분에서 접착력을 증대시켜 성능과 내구성을 향상시키는 공정으로, 전해질막(1)과 전극(3) 사이의 접착력이 낮아 탈리가 발생할 경우 막전극접합체의 성능이 감소하고, 장기간 운전시 탈리가 주변으로 확산되어 전체 성능이 빠르게 감소하게 된다.The heat treatment process of the membrane electrode assembly is a process for improving the performance and durability by increasing the adhesive force at the boundary portion between the electrolyte membrane 1 and the electrode 3. The adhesion between the electrolyte membrane 1 and the electrode 3 is low When the desorption occurs, the performance of the membrane electrode assembly decreases, and the desorption is spread to the surroundings for a long period of operation, and the overall performance is rapidly reduced.

도 6은 종래기술에 따른 5-레이어 막전극접합체(서브가스켓이 접합된 MEA)의 제조 과정을 나타내는 공정도로서, 백금 등의 촉매와 바인더, 용매를 혼합하여 촉매슬러리를 제조하는 공정, 촉매슬러리를 전사필름(이형필름)에 코팅한 후 건조하는 공정, 전해질막에 전극을 전사하는 공정, 노출된 전해질막 테두리 부분에 서브가스켓 필름을 접합하는 공정, 롤에 감겨진 막전극접합체를 낱장의 시트 형태로 타발하여 적층하는 공정, 및 적층한 막전극접합체를 각각 핫 프레스 방식으로 열처리하는 공정을 나타내고 있다.FIG. 6 is a flow chart showing a process for producing a 5-layer membrane electrode assembly (MEA with a bonded sub gasket) according to the prior art, comprising the steps of producing a catalyst slurry by mixing a catalyst such as platinum with a binder and a solvent, A step of coating the transfer film (release film) and drying, a step of transferring the electrode to the electrolyte membrane, a step of bonding the sub gasket film to the rim of the exposed electrolyte membrane, a step of forming a membrane electrode assembly And a step of heat-treating the laminated membrane electrode assembly by a hot press method, respectively.

이와 같이 종래에는 타발 공정과 열처리 공정이 분리되어 있으며, 공정의 분리로 인해 생산속도 및 생산성, 생산효율 측면에서 불리함이 있다.As described above, the punching process and the heat treatment process are separated from each other in the past, and are disadvantageous in terms of production speed, productivity, and production efficiency due to process separation.

또한, 종래의 열처리 공정에선 공정성 향상을 위해 여러 장의 막전극접합체를 적층한 상태로 금형 내에 넣어 한꺼번에 핫 프레스 방식으로 열처리를 진행하는바, 적층 상태로 열처리를 진행함으로 인해 공정 조건에 따라 막전극접합체별 열전달 편차가 발생하는 문제점이 있다.Further, in the conventional heat treatment process, a plurality of membrane electrode assemblies are stacked in a mold so as to improve the processability, and the heat treatment is carried out by a hot press method all at once. As the heat treatment progresses in a laminated state, There is a problem that heat transfer deviation occurs.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 서브가스켓이 접합된 막전극접합체에 대한 타발 공정과 열처리 공정을 하나의 공정으로 수행할 수 있도록 함으로써, 공정수 축소가 가능하고, 생산속도 및 생산성 향상, 생산효율의 향상을 기대할 수 있는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형 및 이를 이용한 막전극접합체의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a membrane electrode assembly in which a sub gasket is joined, And a method for manufacturing a membrane electrode assembly using the same, which can be expected to improve production speed, productivity, and production efficiency, and a method for manufacturing a membrane electrode assembly using the same.

또한, 본 발명은 열처리 공정에서 적층 상태로 막전극접합체를 열처리하는 방식 대신 공정수 축소가 가능하면서도 막전극접합체의 개별 낱장에 대한 열처리가 가능하도록 하여 종래와 같은 막전극접합체 열전달 편차 발생의 문제점을 해소할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
In addition, the present invention can reduce the number of processes in place of the method of heat-treating the membrane electrode assembly in a laminated state in the heat treatment process, and also can heat treat the individual electrode of the membrane electrode assembly, There is another object to provide an apparatus and method that can solve the above problem.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 전해질막에 촉매전극층과 서브가스켓 필름이 접합된 연속된 시트 형상의 막전극접합체를 연료전지 스택에서 요구되는 개별 낱장 형태의 최종 시트 형상으로 타발하고 열처리하기 위한 금형으로서, 상기 연속된 시트 형상의 막전극접합체를 상기 최종 시트 형상으로 커팅해주는 타발금형부와, 상기 커팅되는 최종 시트 형상의 막전극접합체 전체 또는 촉매전극층 부분을 핫 프레싱 방식으로 열처리해주는 열처리금형부가 하나의 금형에 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형을 제공한다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a continuous sheet-like membrane electrode assembly in which a catalyst electrode layer and a sub gasket film are bonded to an electrolyte membrane is formed into a final sheet shape Shaped electrode electrode assembly to the final sheet shape; and a hot-pressing method for hot-pressing the entire membrane electrode assembly or the catalyst electrode layer portion of the final sheet- And a heat treatment metal mold part for heat-treating the metal mold part is formed on one metal mold.

그리고, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 전해질막에 촉매전극층과 서브가스켓 필름이 접합된 연속된 시트 형상의 막전극접합체를 연료전지 스택에서 요구되는 개별 낱장 형태의 최종 시트 형상으로 타발하고 열처리하기 위한 금형으로서, 상기 연속된 시트 형상의 막전극접합체를 상기 최종 시트 형상으로 커팅해주는 타발금형부와, 상기 커팅되는 최종 시트 형상의 막전극접합체 전체 또는 촉매전극층 부분을 핫 프레싱 방식으로 열처리해주는 열처리금형부가 하나의 금형에 형성되어 구성된 타발열처리 금형을 이용하여, 막전극접합체에 대한 타발과 열처리 공정을 하나의 통합된 타발열처리 공정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 막전극접합체의 제조방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a continuous sheet-like membrane electrode assembly in which a catalyst electrode layer and a sub gasket film are bonded to an electrolyte membrane, And a heat treatment mold section for heat-treating the entirety of the membrane electrode assembly to be cut or the catalyst electrode layer section by a hot pressing method, Wherein the punching process and the heat treatment process for the membrane electrode assembly are carried out in one integrated pyrolysis process using the pyrolysis processing mold formed in one metal mold.

이에 따라, 본 발명의 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형 및 막전극접합체의 제조 방법에 의하면, 서브가스켓이 접합된 막전극접합체에 대한 타발 공정과 열처리 공정을 하나의 공정으로 수행할 수 있도록 함으로써, 공정수 축소가 가능하고, 생산속도 및 생산성 향상, 생산효율의 향상을 달성할 수 있게 된다.Thus, according to the method for manufacturing a pheasma heating mold and a membrane electrode assembly for manufacturing a membrane electrode assembly of the present invention, the punching process and the heat treatment process for the membrane electrode assembly bonded with the sub gasket can be performed in a single process, It is possible to reduce the number of processes, improve production speed and productivity, and improve production efficiency.

또한, 본 발명에서는 공정수 축소가 가능하면서도 타발 공정과 동시에 막전극접합체 개별 낱장 1장씩에 대하여 동일한 조건으로 열처리가 이루어질 수 있으므로 종래의 열처리 공정에서 발생하던 막전극접합체 열전달 편차의 문제점이 해소될 수 있다.In addition, since the present invention can reduce the number of processes and heat treatment can be performed under the same conditions for each single sheet of the membrane electrode assembly simultaneously with the punching process, the problems of the heat transfer deviation of the membrane electrode assembly occurring in the conventional heat treatment process can be solved have.

또한, 타발 공정과 열처리 공정이 하나의 공정으로 수행되므로 사용 장비의 축소가 가능하고, 보호필름과 같은 기타 부자재의 사용이 삭제되거나 축소되는 이점이 있게 된다.
In addition, since the stamping process and the heat treatment process are performed in a single process, it is possible to reduce the number of used equipment and to use or reduce the use of other auxiliary materials such as a protective film.

도 1은 연료전지용 3-레이어 막전극접합체(MEA)를 나타내는 도면이다.
도 2는 연료전지용 서브가스켓을 나타내는 도면이다.
도 3은 막전극접합체에 서브가스켓이 접합된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 롤-투-롤 방식의 3-레이어 막전극접합체 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 막전극접합체에 서브가스켓이 접합되는 형태를 예시한 도면이다.
도 6은 종래기술에 따른 5-레이어 막전극접합체의 제조 과정을 나타내는 공정도
도 7은 본 발명에서 타발 공정과 열처리 공정이 하나의 공정으로 통합된 타발열처리 공정을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형을 나타내는 평면도이다.1 is a view showing a three-layer membrane electrode assembly (MEA) for a fuel cell.
2 is a view showing a sub gasket for a fuel cell.
3 is a view showing a state in which a sub gasket is bonded to a membrane electrode assembly.
4 is a view showing a roll-to-roll type three-layer membrane electrode assembly manufacturing apparatus.
5 is a view illustrating a state in which a sub gasket is joined to a membrane electrode assembly.
6 is a flow chart showing a process for manufacturing a 5-layer membrane electrode assembly according to the related art
FIG. 7 is a view showing a heat treatment process in which the stamping process and the heat treatment process are integrated into one process in the present invention. FIG.
Fig. 8 is a plan view showing a pneumatic heating die for manufacturing a membrane electrode assembly according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.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.

본 발명은 서브가스켓이 접합된 막전극접합체에 대한 타발 공정과 열처리 공정을 하나의 공정으로 수행할 수 있도록 함으로써, 공정수 축소가 가능하고, 생산속도 및 생산성 향상, 생산효율의 향상을 기대할 수 있는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형 및 이를 이용한 막전극접합체의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention can reduce the number of processes, improve the production speed, increase the productivity, and improve the production efficiency by performing the punching process and the heat treatment process on the membrane electrode assembly bonded with the sub gasket by one process And a method for manufacturing a membrane electrode assembly using the same.

본 발명에서는 전해질막에 전극을 전사한 후 노출된 전해질막 테두리 부분에 서브가스켓 필름을 접합하고 나면, 이후 롤에 감긴 막전극접합체를 낱장의 시트 형태로 타발하는 공정에서 핫 프레스 방식의 열처리가 동시에 이루어질 수 있도록 한 점에 주된 특징이 있다.In the present invention, after the electrode is transferred to the electrolyte membrane, the subgasket film is bonded to the edge of the exposed electrolyte membrane. Then, in the process of pressing the membrane electrode assembly wound on the roll in a single sheet form, hot- There is a main feature in that it can be done.

본 명세서에서 타발 공정과 열처리 공정이 하나의 공정으로 통합된 통합 공정을 타발열처리 공정이라 칭하기로 하며, 본 발명에서는 롤에 감긴 상태에서 인출되어 공급되는 막전극접합체(서브가스켓 필름이 접합된 상태임)를 낱장의 시트 형태로 타발함과 동시에 전극 부분을 열처리할 수 있는 금형, 즉 타발과 핫 프레스 공정을 동시에 수행할 수 있는 타발열처리 금형이 이용된다. In the present invention, the integrated process in which the punching process and the heat treatment process are integrated into one process is referred to as a special heat treatment process. In the present invention, a membrane electrode assembly to be pulled out and fed in a state of being wound on a roll Is used as a sheet-like sheet, and at the same time, a mold capable of heat-treating the electrode part, that is, a hot-air-heating die capable of simultaneously performing hot stamping and hot pressing is used.

이와 같이 통합된 타발열처리 공정을 통해 원하는 형상으로 타발됨과 동시에 열처리가 끝난 막전극접합체(서브가스켓이 접합된 5-레이어 상태임)는 적층된 상태로 보관 및 후공정으로 이송된다.The membrane electrode assembly (the 5-layer state where the sub gaskets are joined), which has been punched out in a desired shape through the integrated pyrolysis process and which has been heat-treated, is transferred to the storage and post-process in a laminated state.

결국, 상기와 같이 타발 공정과 열처리 공정이 하나의 공정으로 통합됨으로써 공정수 축소가 가능하게 되고, 공정수 축소가 가능하면서도 통합된 공정에서 막전극접합체의 타발 및 개별 낱장 시트에 대한 열처리가 이루어지므로 종래의 열처리 공정에서와 같은 막전극접합체 열전달 편차의 문제점이 해소될 수 있다.As a result, since the punching process and the heat treatment process are integrated into one process as described above, it is possible to reduce the number of process steps and to reduce the number of process steps. In the integrated process, the membrane electrode assembly is punched out and the individual sheet sheets are heat- The problems of the heat transfer deviation of the membrane electrode assembly as in the conventional heat treatment process can be solved.

도 7은 본 발명에서 타발 공정과 열처리 공정이 하나의 공정으로 통합된 타발열처리 공정을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형을 나타내는 평면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view of a heat treatment process in which a punching process and a heat treatment process are integrated into one process in the present invention, and FIG. 8 is a plan view showing a heat treatment mold for manufacturing a membrane electrode assembly according to the present invention.

도 7은 도 4에 나타낸 종래의 타발 공정과 열처리 공정 대신 수행되는 통합된 타발열처리 공정을 나타내고 있으며, 분리된 타발 공정과 열처리 공정 대신 통합된 타발열처리 공정이 수행되는 점을 제외하고는, 그 이전 공정인 혼합, 전극 코팅 및 건조, 전극 접합, 서브가스켓 접합 공정의 경우 도 4에 나타낸 종래의 공정과 동일하게 진행될 수 있다.FIG. 7 shows an integrated pyrolysis process performed in place of the conventional punching process and the heat-treatment process shown in FIG. 4, except that a separate pyrolysis process is performed instead of the separate punching process and the heat- In the case of mixing, electrode coating and drying, electrode bonding, and sub gasket bonding processes, which are the previous processes, the same process as the conventional process shown in FIG. 4 can be performed.

도시된 바와 같이, 서브가스켓 필름이 접합된 상태로 롤(16)에 감겨 있는 막전극접합체(4b)가 도 4의 서브가스켓 접합 공정으로부터 타발열처리 공정으로 이송되고, 타발열처리 공정에서는 가이드 롤러(17)에 의해 롤(16)로부터 막전극접합체(4b)가 인출되어 타발열처리 금형으로 공급된다.As shown in the figure, the membrane electrode assembly 4b wound on the roll 16 in the state where the sub gasket film is joined is transferred from the sub gasket bonding step of FIG. 4 to the other heat treatment step, The membrane electrode assembly 4b is drawn out from the roll 16 by the separator 17 and supplied to the other heat-generating mold.

타발열처리 금형은 연속된 시트 형태로 공급되는 막전극접합체(4b)를 설계된 형상의 낱장 시트 형태로 타발함과 동시에 개별 낱장의 막전극접합체의 전극 부분에 대해 핫 프레스 방식으로 열처리를 해주게 된다.The other heat-generating die is exposed in a sheet-like shape of the designed membrane electrode assembly 4b supplied in the form of a continuous sheet, and at the same time, the electrode portions of the individual sheet electrode assembly are subjected to a heat treatment by a hot press method.

도 7에서 도면부호 4c는 타발열처리 공정을 마친 막전극접합체를 나타낸다.In Fig. 7, reference numeral 4c denotes a membrane electrode assembly completed the other heat treatment process.

상기 타발열처리 금형(20)은 상형과 하형으로 구성되며, 이때 상형과 하형으로 구성되는 종래의 열처리 금형, 즉 종래의 핫 프레스 금형에서 상형 또는 하형에 도 8에 나타낸 바와 같이 타발금형부(21)를 추가한 구성을 가진다.As shown in FIG. 8, in the conventional hot-press mold having the upper and lower molds, that is, the conventional hot-press mold, the hot-melt process mold 20 is composed of an upper mold and a lower mold. ).

여기서, 상형과 하형은 타발(커팅)되는 최종 형상의 막전극접합체 전체 또는 막전극접합체의 전극 부분에 열과 압력을 고르게 가할 수 있는 평탄한 금형 면을 가지며, 상기 금형 면 내측에 열을 제공할 수 있는 가열요소가 내장됨으로써 상기 금형 면이 열처리금형부(22)로서 사용된다.Here, the upper mold and the lower mold have a flat mold surface capable of uniformly applying heat and pressure to the entirety of the membrane electrode assembly of final shape to be punched (cut) or the electrode portion of the membrane electrode assembly, By incorporating the heating element, the mold surface is used as the heat treatment mold portion 22. [

상기 가열요소는 통상의 핫 프레스 금형이 가지는 것과 동일한 것이 될 수 있으며, 그 구성과 작동에 대해서는 기존의 핫 프레스 금형에서 기 사용되고 있는 것이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.The heating element can be the same as that of a conventional hot-press die, and the structure and operation thereof are used in conventional hot-press dies, and thus a detailed description thereof will be omitted.

또한, 타발열처리 금형(20)에서 타발금형부(21)는 스택에서 요구되는 형상에 맞게 막전극접합체(4b)를 커팅해주기 위한 것으로서, 금형(20)에서 막전극접합체의 커팅이 요구되는 부위를 따라 커터를 설치하여 구성할 수 있다.In addition, in the mold 20, the plated mold portion 21 cuts the membrane electrode assembly 4b in conformity with the shape required in the stack. In the die 20, a portion where the cutting of the membrane electrode assembly is required And a cutter can be installed along the cutter.

상기 커터를 포함하는 타발금형부(21)는 상형과 하형 중 어느 하나에 구비될 수 있으며, 바람직하게는 상형에 타발금형부가 구비될 수 있다.The tapping mold portion 21 including the cutter may be provided in any one of an upper mold and a lower mold, and preferably, a punching mold portion may be provided on the upper mold.

도 8을 참조하면, (a) 타발금형부(21) 내측의 금형 면인 열처리금형부(22)가 막전극접합체 전체 크기와 일치하는 평탄면으로 되어 있는 실시예, 그리고 (b) 전극 부분을 가열 및 가압할 수 있도록 전극 부분의 면적을 갖는 열처리금형부(22)가 양각 형태로 돌출 형성된 실시예가 도시되어 있다.8, (a) is an embodiment in which the heat-treating mold portion 22, which is a mold surface inside the thermoforming portion 21, is a flat surface coinciding with the entire size of the membrane electrode assembly, and (b) And a heat-treated mold portion 22 having an area of an electrode portion so as to be pressurized are protruded in a relief shape.

이와 같이 타발금형부(21)의 커터 내측 열처리금형부(22)가 막전극접합체 전체 크기로 형성되거나, 막전극접합체에서 노출된 전극의 사이즈에 맞게 양각 형태로 형성될 수 있다.As described above, the cutter inner heat treatment mold portion 22 of the tab forming die 21 may be formed in the entire size of the membrane electrode assembly, or may be formed in a boss shape to match the size of the electrode exposed in the membrane electrode assembly.

이때, 상기 열처리금형부(22)의 양각 높이는 전극 두께를 고려하여 적절한 높이(예, 100㎛ 이하)로 설정되어야 한다.At this time, the embossing height of the heat-treated mold part 22 should be set to a suitable height (for example, 100 탆 or less) considering the electrode thickness.

또한, 타발열처리 금형(20)은 스택에서 요구되는 막전극접합체의 형상(디자인)을 고려하여 커팅부위와 핫 프레싱 부위가 설정되어야 하는바, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이 서브가스켓이 접합된 막전극접합체의 외곽을 절단하는 커터(21b), 더불어 수소, 공기, 냉각수가 통과하게 되는 매니폴드 홀을 가공하기 위한 커터(22b)를 가질 수 있다.In addition, the cutting temperature and the hot pressing area must be set in consideration of the shape (design) of the membrane electrode assembly required for the stack in the thermal processing die 20. As shown in FIG. 8 (c) A cutter 21b for cutting the outer periphery of the bonded membrane electrode assembly, and a cutter 22b for machining the manifold hole through which hydrogen, air, and cooling water pass.

또한, 본 발명의 타발열처리 공정에서는 검사장비인 비젼(vision)(23)과 더불어 공정시간 단축을 위하여 타발열처리 금형(20)으로 공급되는 막전극접합체(4b)에 온도 조절된 공기를 토출하는 공기블로워(air blower)(24)가 사용될 수 있다.In addition, in the pyrolysis process of the present invention, temperature controlled air is discharged to the membrane electrode assembly (4b) supplied to the pyrolysis processing mold (20) in order to shorten the process time in addition to the vision (23) An air blower 24 may be used.

상기 공기블로워(24)는 타발열처리 공정에서의 열전달을 보조하도록 사용되는 일종의 예열 장비로, 25 ~ 100 ℃의 공기를 토출시키도록 구비될 수 있다.The air blower 24 is a type of pre-heating equipment used to assist heat transfer in the other heat-treatment process, and may be provided to discharge air at 25 to 100 ° C.

또한, 본 발명의 타발열처리 공정에서 25 ~ 200 ℃의 온도로 1 ~ 150 초 동안의 열처리가 진행될 수 있다.In addition, the heat treatment may be performed at a temperature of 25 to 200 ° C for 1 to 150 seconds in the heat treatment process of the present invention.

또한, 바람직한 실시예에서 타발열처리 금형(20)의 열처리금형부(22) 표면에서 전극 부분과 맞닿는 접촉 부분에는 막전극접합체에 접합되어 있는 전극이 표면에 전사되지 않도록 발수성 코팅을 하는 것이 바람직하다. In a preferred embodiment, the water-repellent coating is preferably applied to the contact portion of the heat-generating die 20 contacting the electrode portion on the surface of the heat-treated mold portion 22 so that the electrode bonded to the membrane electrode assembly is not transferred to the surface .

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Forms are also included within the scope of the present invention.

1 : 전해질막
3 : 촉매전극층(전극)
4a : 3-레이어 막전극접합체
4b : 막전극접합체(서브가스켓 필름 접합 상태)
4c : 5-레이어 막전극접합체(서브가스켓 접합 상태)
6 : 서브가스켓
16 : 롤
17 : 가이드 롤러
20 : 타발열처리 금형
21 : 타발금형부
22 : 열처리금형부
21a, 21b : 커터1: electrolyte membrane
3: catalyst electrode layer (electrode)
4a: 3-layer membrane electrode assembly
4b: membrane electrode assembly (sub gasket film bonding state)
4c: 5-layer membrane electrode assembly (sub gasket junction state)
6: Sub gasket
16: roll
17: Guide roller
20: Heat treatment mold
21:
22: Heat treatment mold part
21a, 21b: cutter

Claims (11)

전해질막에 촉매전극층과 서브가스켓 필름이 접합된 연속된 시트 형상의 막전극접합체를 연료전지 스택에서 요구되는 개별 낱장 형태의 최종 시트 형상으로 타발하고 열처리하기 위한 금형으로서, 상기 연속된 시트 형상의 막전극접합체를 상기 최종 시트 형상으로 커팅해주는 타발금형부와, 상기 커팅되는 최종 시트 형상의 막전극접합체 전체 또는 촉매전극층 부분을 핫 프레싱 방식으로 열처리해주는 열처리금형부가 하나의 금형에 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형.
Shaped metal electrode assembly in which a catalytic electrode layer and a subgasket film are bonded to an electrolyte membrane in the form of a final single sheet in the form of a single sheet required in a fuel cell stack, And a heat treatment mold portion for performing heat treatment on the entirety of the membrane electrode assembly to be cut or the catalyst electrode layer portion by hot pressing method is formed on one metal mold A heat treatment mold for manufacturing a membrane electrode assembly.
청구항 1에 있어서,
상기 열처리금형부는 상기 막전극접합체 전체 또는 촉매전극층 부분에 열과 압력을 고르게 가할 수 있는 평탄한 금형 면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형.
The method according to claim 1,
Characterized in that the heat-treated mold portion is a flat mold surface capable of uniformly applying heat and pressure to the entire membrane electrode assembly or the catalytic electrode layer portion.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 열처리금형부는 막전극접합체의 촉매전극층 부분에 열과 압력을 가할 수 있도록 촉매전극층의 면적을 가지면서 양각으로 돌출 형성된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the heat-treated metal mold has a convexly protruding shape with a catalytic electrode layer area so as to apply heat and pressure to the catalytic electrode layer portion of the membrane electrode assembly.
청구항 1에 있어서,
상기 열처리금형부는 막전극접합체 전체 또는 촉매전극층 부분을 양면에서 가열 및 가압할 수 있도록 상형과 하형에 구비되고, 상기 타발금형부는 상형과 하형 중 어느 하나에 구비되는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형.
The method according to claim 1,
Characterized in that the heat-treated mold portion is provided on the upper and lower molds so that the entire membrane electrode assembly or the catalyst electrode layer portion can be heated and pressed on both surfaces thereof, and the pouring mold portion is provided on either the upper mold or the lower mold. Heat treatment mold.
청구항 1에 있어서,
상기 타발금형부는 상기 연속된 시트 형상의 막전극접합체에서 커팅이 요구되는 부위를 따라 커터를 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형.
The method according to claim 1,
Wherein the punching die portion is constituted by providing a cutter along a portion where cutting is required in the continuous sheet-like membrane electrode assembly.
청구항 5에 있어서,
상기 타발금형부는 서브가스켓이 접합된 막전극접합체의 외곽을 절단하는 커터와, 수소 및 공기, 냉각수가 통과하게 되는 매니폴드 홀을 가공하기 위한 커터를 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형.
The method of claim 5,
Wherein the punching die portion comprises a cutter for cutting the outer periphery of the membrane electrode assembly bonded with the sub gasket and a cutter for machining the manifold hole through which hydrogen and air and cooling water pass through. Processing mold.
청구항 1에 있어서,
상기 열처리금형부의 표면에서 전극 부분과 맞닿는 접촉 부분에 발수성 코팅이 된 것을 특징으로 하는 막전극접합체 제조용 타발열처리 금형.
The method according to claim 1,
Wherein a water repellent coating is applied to a contact portion of the heat-treated metal mold portion which abuts against the electrode portion.
전해질막에 촉매전극층과 서브가스켓 필름이 접합된 연속된 시트 형상의 막전극접합체를 연료전지 스택에서 요구되는 개별 낱장 형태의 최종 시트 형상으로 타발하고 열처리하기 위한 금형으로서, 상기 연속된 시트 형상의 막전극접합체를 상기 최종 시트 형상으로 커팅해주는 타발금형부와, 상기 커팅되는 최종 시트 형상의 막전극접합체 전체 또는 촉매전극층 부분을 핫 프레싱 방식으로 열처리해주는 열처리금형부가 하나의 금형에 형성되어 구성된 타발열처리 금형을 이용하여, 막전극접합체에 대한 타발과 열처리 공정을 하나의 통합된 타발열처리 공정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 막전극접합체의 제조방법.
Shaped metal electrode assembly in which a catalytic electrode layer and a subgasket film are bonded to an electrolyte membrane in the form of a final single sheet in the form of a single sheet required in a fuel cell stack, And a heat treatment mold section for heat-treating the entirety of the membrane electrode assembly or the catalytic electrode layer portion of the final sheet-shaped body to be cut by a hot pressing method, The method for manufacturing a membrane electrode assembly according to claim 1, wherein the step of punching the membrane electrode assembly and the step of heat treatment are carried out in one integrated heat treatment process.
청구항 8에 있어서,
상기 연속된 시트 형상의 막전극접합체가 공기블로워(air blower)를 통과한 후 타발열처리 금형으로 공급되도록 하고, 상기 공기블로워에서 토출되는 공기에 의해 타발열처리 금형으로 공급되는 막전극접합체가 예열되도록 하는 것을 특징으로 하는 막전극접합체의 제조방법.
The method of claim 8,
The continuous membrane electrode assembly is passed through an air blower and then supplied to the other heat-generating mold, and the membrane electrode assembly supplied to the other heat-generating mold by the air discharged from the air blower is preheated To thereby produce a membrane electrode assembly.
청구항 9에 있어서,
상기 공기블로워를 통해 25 ~ 100 ℃의 공기를 막전극접합체에 토출시키는 것을 특징으로 하는 막전극접합체의 제조방법.
The method of claim 9,
And air of 25 to 100 占 폚 is discharged through the air blower to the membrane electrode assembly.
청구항 8에 있어서
상기 타발열처리 공정에서 열처리금형부를 통해 25 ~ 200 ℃의 온도로 1 ~ 150 초 동안의 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 막전극접합체의 제조방법.

Claim 8
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 25 to 200 DEG C for 1 to 150 seconds through the heat-treated metal mold in the step of heat-treating the membrane electrode assembly.

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