KR20160123457A - Apparatus and method for fabricating membrane-electrode assembly - Google Patents

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KR20160123457A KR1020150053318A KR20150053318A KR20160123457A KR 20160123457 A KR20160123457 A KR 20160123457A KR 1020150053318 A KR1020150053318 A KR 1020150053318A KR 20150053318 A KR20150053318 A KR 20150053318A KR 20160123457 A KR20160123457 A KR 20160123457A
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Abstract

The present invention discloses an apparatus and a method for a membrane-electrode assembly which forms a membrane-electrode assembly of a fuel cell into a roll-to-roll type membrane-electrode assembly of the fuel cell. The disclosed membrane-electrode assembly forming apparatus comprises: a first electrode web feeding roller which unwinds and feeds a first electrode web including a first electrode layer; a second electrode web feeding roller which unwinds and feeds a second electrode web including a second electrode layer; an electrolyte membrane feeding roller which unwinds and feeds an electrolyte membrane; an electrode alignment unit which forms a membrane-electrode assembly fabric by aligning and preliminarily bonding the first electrode web and the second electrode web such that the first electrode layer and the second electrode layer are accurately overlapped in a state that the electrolyte membrane is interposed between the first electrode layer and the second electrode layer; an electrode heating and pressing unit which forms a membrane-electrode assembly by passing the membrane-electrode assembly fabric through a space between an upper roller and a lower roller, thereby heating and pressing the first electrode layer and the second electrode layer onto the electrolyte membrane; and a membrane-electrode assembly winding roller which winds and collects the membrane-electrode assembly.

Description

막-전극 조립체 형성 장치 및 형성 방법{Apparatus and method for fabricating membrane-electrode assembly} [0001] Apparatus and method for fabricating membrane-electrode assembly [0002]

본 발명은 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 연료 전지의 막-전극 조립체를 형성하는 장치와 형성하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a device for forming a membrane-electrode assembly of a fuel cell in a roll-to-roll fashion and a method of forming the same.

연료 전지(fuel cell)는 연료의 산화 반응과, 산화제 가스의 환원 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 발전장치이다. 연료 전지에서 전기에너지를 생성하는 최소 단위인 단위 셀(cell)은 막-전극 조립체(MEA: membrane-electrode assembly)와, 상기 막-전극 조립체를 사이에 두고 그 양측에 구비되는 세퍼레이터(separator)를 구비한다. 상기 막-전극 조립체는 전해질막(PEM: proton exchange membrane)과, 상기 전해질막의 양 측면에 접합되는 양극과 음극 전극층을 구비한다. 연료 전지용 막-전극 조립체의 공업적 제조 방법으로서 평판 프레스(plate press)를 이용하여 양극 및 음극 전극층을 전해질막에 접합하는 방법과, 롤 프레스(roll press)를 이용하여 양극 및 음극 전극층을 전해질막에 접합하는 방법이 있다. A fuel cell is a power generation device that generates electrical energy by an oxidation reaction of a fuel and a reduction reaction of an oxidant gas. A unit cell, which is a minimum unit for generating electrical energy in a fuel cell, includes a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator provided on both sides of the membrane-electrode assembly Respectively. The membrane-electrode assembly includes a proton exchange membrane (PEM) and an anode and a cathode electrode layer bonded to both sides of the electrolyte membrane. As an industrial manufacturing method of a membrane-electrode assembly for a fuel cell, a method of bonding an anode and a cathode electrode layer to an electrolyte membrane using a plate press, and a method of bonding an anode and a cathode electrode layer to an electrolyte membrane As shown in Fig.

상기 평판 프레스를 이용하는 방법은 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 구성하기 어려워 막-전극 조립체의 생산성이 저하되고, 전극층을 전(全) 영역에 걸쳐 고른 압력으로 가압하기 어려워 양품 수율이 떨어질 수 있다. Since the method using the flat plate press is difficult to be configured in a roll-to-roll manner, the productivity of the membrane-electrode assembly deteriorates, and it is difficult to press the electrode layer with uniform pressure over the entire area, .

한편, 상기 롤 프레스를 이용하는 방법은 상기 평판 프레스를 이용하는 방법에 비하여 전극층에 균일한 압력과 온도를 전달할 수 있어 접합성이 우수한 장점이 있으나, 막-전극 조립체의 원단이 롤 프레스를 통과하기에 앞서서 양극 및 음극 전극층을 정렬하고 고정하는 장치가 없어서 양극 및 음극 전극층 간의 위치가 상호 정렬되지 못하고 어긋나게 되며, 이로 인해 불량율이 높고 양품 수율이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 롤러 외주면의 온도 분포가 고르지 못하여 가열 압착된 전극층의 품질이 열화될 수 있다. Meanwhile, the method using the roll press has the advantages of being able to transmit a uniform pressure and temperature to the electrode layer compared with the method using the flat press, and has an excellent bonding property. However, before the fabric of the membrane- electrode assembly passes through the roll press, There is no device for aligning and fixing the cathode electrode layer, so that the positions between the anode and cathode electrode layers are shifted without being aligned with each other, resulting in a high defect rate and a poor yield of good products. Further, the temperature distribution on the outer circumferential surface of the roller is uneven, and the quality of the heat-pressed electrode layer may deteriorate.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0043765호Korean Patent Publication No. 10-2009-0043765

본 발명은, 롤투롤 방식으로 연료 전지의 막-전극 조립체를 형성하는 막-전극 조립체 형성 장치 및 형성 방법을 제공한다.The present invention provides a membrane-electrode assembly forming apparatus and method for forming a membrane-electrode assembly of a fuel cell in a roll-to-roll manner.

본 발명은, 양극과 음극의 전극층이 전해질막을 사이에 두고 정확하게 겹쳐지도록 전해질막을 사이에 두고 한 쌍의 전극 웹을 정렬 및 고정하여 막-전극 조립체 원단을 형성하고, 상기 막-전극 조립체 원단을 한 쌍의 롤러 사이로 통과시켜 양극과 음극의 전극층을 전해질막에 가열 압착하여 막-전극 조립체를 형성하는, 막-전극 조립체 형성 장치 및 형성 방법을 제공한다. The present invention relates to a membrane-electrode assembly fabricated by aligning and fixing a pair of electrode webs with an electrolyte membrane interposed therebetween so that the electrode layers of the positive electrode and the negative electrode are precisely overlapped with each other with the electrolyte membrane sandwiched therebetween, And an electrode layer of an anode and a cathode is heated and pressed on the electrolyte membrane by passing through a pair of rollers to form a membrane-electrode assembly.

본 발명은, 제1 전극층을 구비한 제1 전극 웹을 풀어 공급하는 제1 전극 웹 공급 롤러, 제2 전극층을 구비한 제2 전극 웹을 풀어 공급하는 제2 전극 웹 공급 롤러, 전해질막을 풀어 공급하는 전해질막 공급 롤러, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층이 상기 전해질막을 사이에 두고 정확하게 겹쳐지도록 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹을 정렬하고 가접착하여 막-전극 조립체 원단을 형성하는 전극 정렬 유닛, 상기 막-전극 조립체 원단을 상부 롤러와 하부 롤러 사이로 통과시켜 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층을 상기 전해질막에 가열 압착시킴으로써 막-전극 조립체를 형성하는 전극 가열 압착 유닛, 및 상기 막-전극 조립체를 권취 및 수거하는 막-전극 조립체 권취 롤러를 구비하는 막-전극 조립체 형성 장치를 제공한다. A second electrode web feed roller for unrolling and feeding a second electrode web having a second electrode layer is formed by unrolling and feeding an electrolyte membrane, a first electrode web feed roller for feeding and supplying a first electrode web having a first electrode layer, The first electrode web and the second electrode web are aligned and adhered so that the first electrode layer and the second electrode layer are accurately overlapped with each other with the electrolyte membrane interposed therebetween to form a membrane-electrode assembly fabric An electrode heating and pressing unit for forming a membrane-electrode assembly by passing the raw material of the membrane-electrode assembly between an upper roller and a lower roller by heating and pressing the first electrode layer and the second electrode layer to the electrolyte membrane, There is provided a membrane-electrode assembly forming apparatus having a membrane-electrode assembly take-up roller for winding and collecting a membrane-electrode assembly.

상기 전해질막 공급 롤러는 상기 전해질막의 일 측면에 전해질막 보호 필름이 부착된 전해질막 웹을 풀어 공급하며, 상기 막-전극 조립체 형성 장치는, 상기 전해질막 웹이 상기 전극 정렬 유닛으로 진입하기에 앞서서 상기 전해질막 보호 필름을 상기 전해질막과 분리하여 회수하는 전해질막 보호 필름 회수 롤러를 더 구비할 수 있다. Wherein the electrolyte membrane feed roller uncovers and feeds an electrolyte membrane web having an electrolyte membrane protection film on one side of the electrolyte membrane, the membrane-electrode assembly forming apparatus comprising: And an electrolyte membrane protection film recovery roller separating the electrolyte membrane protection film from the electrolyte membrane and recovering the electrolyte membrane protection film.

상기 막-전극 조립체 형성 장치는, 상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름이 상기 막-전극 조립체와 분리되고 상기 막-전극 조립체 권취 롤러에 권취되기에 앞서서, 막-전극 조립체 보호 필름을 상기 막-전극 조립체의 일 측면에 부착되도록 공급하는 막-전극 조립체 보호 필름 공급 롤러를 더 구비할 수 있다. The assembly for forming a membrane-electrode assembly is characterized in that before the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film are separated from the membrane-electrode assembly and wound on the membrane-electrode assembly take-up roller, Electrode assembly protective film supplying roller for supplying the film-electrode assembly protective film to be adhered to one side of the membrane-electrode assembly.

상기 제1 전극 웹은 상기 제1 전극층이 일 측면에 적층된 제1 전극층 보호 필름을 더 구비하고, 상기 제2 전극 웹은 상기 제2 전극층이 일 측면에 적층된 제2 전극층 보호 필름을 더 구비하고, 상기 전극 정렬 유닛은, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 가접착하여 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹을 가접착하며, 상기 막-전극 조립체 형성 장치는, 상기 전극 가열 압착 유닛을 통과한 막-전극 조립체 원단에서 상기 제1 전극층 보호 필름을 상기 막-전극 조립체와 분리하여 회수하는 제1 전극층 보호 필름 회수 롤러, 및 상기 전극 가열 압착 유닛을 통과한 막-전극 조립체 원단에서 상기 제2 전극층 보호 필름을 상기 막-전극 조립체와 분리하여 회수하는 제2 전극층 보호 필름 회수 롤러를 더 구비할 수 있다. The first electrode web may further include a first electrode layer protective film having the first electrode layer laminated on one side thereof and the second electrode web may further include a second electrode layer protective film having the second electrode layer laminated on one side thereof Wherein the electrode aligning unit adheres the first electrode web and the second electrode web by adhering the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film to each other, A first electrode layer protective film recovery roller separating the first electrode layer protection film from the membrane electrode assembly from the membrane-electrode assembly through the electrode heating compression unit, and a membrane- And a second electrode layer protection film recovery roller separating the second electrode layer protection film from the membrane electrode assembly at the end of the electrode assembly and recovering the second electrode layer protection film.

상기 전극 정렬 유닛은, 상기 제1 전극 웹을 급지하는 제1 피딩 롤러, 상기 제2 전극 웹을 급지하는 제2 피딩 롤러, 상기 제1 전극 웹이 상기 제1 피딩 롤러를 통과하기에 앞서서 상기 제1 전극 웹의 감지부를 감지하는 제1 감지 센서, 상기 제2 전극 웹이 상기 제2 피딩 롤러를 통과하기에 앞서서 상기 제2 전극 웹의 감지부를 감지하는 제2 감지 센서, 상기 제1 피딩 롤러를 통과한 제1 전극 웹과 상기 제2 피딩 롤러를 통과한 제2 전극 웹 사이에 상기 전해질막을 개재하고, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 가접착(假接着)하는 가접착기, 및 상기 제1 감지 센서 및 상기 제2 감지 센서로부터 전달된 감지 신호에 기초하여 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 정렬된 상태인지 판단하고, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 서로 정렬되지 않았다고 판단하는 경우 상기 제1 피딩 롤러와 상기 제2 피딩 롤러 중 적어도 하나의 급지 속도를 변경하여 상기 가접착기에 정렬된 상태로 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹이 공급되도록 하는 콘트롤러(controller)를 구비할 수 있다. Wherein the electrode aligning unit includes a first feeding roller for feeding the first electrode web, a second feeding roller for feeding the second electrode web, and a second feeding roller for feeding the second electrode web before the first electrode web passes through the first feeding roller, A first sensing sensor for sensing a sensing portion of the one-electrode web, a second sensing sensor for sensing the sensing portion of the second electrode web prior to the second electrode web passing through the second feeding roller, And a second adhesive layer interposed between the first electrode web and the second electrode web that has passed through the second feeding roller, wherein the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film are adhered And determining whether the first electrode layer and the second electrode layer are in an aligned state based on the sensing signal transmitted from the first sensing sensor and the second sensing sensor, and if the first electrode layer and the second electrode layer are aligned Be A controller for changing the feeding speed of at least one of the first feeding roller and the second feeding roller so as to supply the first electrode web and the second electrode web in a state aligned with the adhesive machine, ).

상기 가접착기에 의해 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름이 가접착될 때, 상기 제1 전극 웹에서는 상기 제1 전극층이 상기 제1 전극층 보호 필름보다 아래에 배치되어 상기 전해질막의 상측면에 접촉되고, 상기 제2 전극 웹에서는 상기 제2 전극층이 상기 제2 전극층 보호 필름보다 위에 배치되어 상기 전해질막의 하측면에 접촉될 수 있다. Wherein when the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film are adhered by the adhesive machine, the first electrode layer is disposed below the first electrode layer protective film in the first electrode web, And in the second electrode web, the second electrode layer may be disposed above the second electrode layer protective film and contact the lower surface of the electrolyte membrane.

상기 가접착기는 초음파 주파수 영역으로 진동하여 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 초음파 융착하는 융착 돌기를 구비하여, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름의 길이 방향을 따라 이격된 지점을 연속적으로 융착할 수 있다. Wherein the adhesive device has a fused protrusion that vibrates in an ultrasonic frequency range to ultrasonically fuse the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film, and the longitudinal direction of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film is It is possible to continuously weld the spaced apart points.

상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭이 상기 전해질막의 폭보다 크고, 상기 전해질막은 상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭 방향으로 중앙에 배치되어, 상기 가접착기에 의해 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭 방향으로 양측 단부가 서로 초음파 융착될 수 있다. Wherein the width of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film is larger than the width of the electrolyte membrane and the electrolyte membrane is disposed at the center in the width direction of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film, The end portions in the width direction of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film can be ultrasonic welded to each other by an adhesive.

본 발명의 막-전극 조립체 형성 장치는, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름이 접착되도록 상기 가접착기 아래에서 상기 제1 전극 웹, 상기 제2 전극 웹, 및 상기 전해질막을 지지하는 지지 롤러를 더 구비하고, 상기 지지 롤러의 급지 속도가 상기 제2 피딩 롤러의 급지 속도와 같을 수 있다. The apparatus for forming a membrane-electrode assembly according to the present invention is characterized in that the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film are bonded to each other to support the first electrode web, the second electrode web, And the feed speed of the support roller may be the same as the feed speed of the second feeding roller.

본 발명의 막-전극 조립체 형성 장치는, 상기 지지 롤러와 상기 제2 피딩 롤러를 동력 전달 가능하게 연결하는 타이밍 벨트(timing belt)를 더 구비할 수 있다. The membrane-electrode assembly forming apparatus of the present invention may further comprise a timing belt for power-transmitting the support roller and the second feeding roller.

상기 제1 전극 웹의 감지부 및 상기 제2 전극 웹의 감지부는, 상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름에 동일하게 형성된 패턴(pattern)일 수 있다. The sensing unit of the first electrode web and the sensing unit of the second electrode web may be the same pattern as the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film.

상기 전극 가열 압착 유닛의 상부 롤러 및 하부 롤러는 각각, 상기 제1 전극층 및 제2 전극층의 평면 형상과 크기에 대응되게 외주면에서 돌출된 복수의 압착면과, 서로 인접한 한 쌍의 전극층 사이의 이격 거리에 대응되게 서로 인접한 한 쌍의 압착면 사이에 오목하게 형성된 복수의 중앙 덴트(dent)와, 상기 상부 롤러 및 하부 롤러의 내부를 관통하는 것으로, 상기 상부 롤러 및 상기 하부 롤러의 외주면 온도를 상승시키는 열매체가 유동(流動)하는 열매체 유로를 구비할 수 있다. The upper roller and the lower roller of the electrode heating and compression unit each have a plurality of pressing surfaces protruding from the outer circumferential surface in correspondence with the planar shape and size of the first and second electrode layers and a pair of electrode layers A plurality of center dents formed concavely between a pair of pressing surfaces adjacent to each other corresponding to the upper and lower rollers, and a plurality of central dents extending through the inside of the upper and lower rollers, And a heat medium flow path through which the heat medium flows.

상기 상부 롤러 및 상기 하부 롤러는 상기 압착면의 양 측 경계와 접하여 오목하게 형성된 사이드 덴트(side dent)를 더 구비할 수 있다. The upper roller and the lower roller may further include a side dent formed in contact with both side edges of the pressing surface.

상기 열매체는 70 내지 150℃ 온도의 오일(oil)일 수 있다. The heating medium may be oil at a temperature of 70 to 150 ° C.

상기 막-전극 조립체 원단이 상기 상부 롤러 및 상기 하부 롤러 사이를 통과할 때 상기 압착면에 의해 상기 전해질막 측으로 가압되지 않은 전극층의 부분은, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름이 상기 막-전극 조립체와 분리될 때 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름에 붙어 상기 전해질막에서 분리될 수 있다. The portion of the electrode layer that is not pressed toward the electrolyte membrane by the pressing surface when the membrane-electrode assembly fabric passes between the upper roller and the lower roller is a portion of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film When separated from the membrane-electrode assembly, the first electrode layer protection film and the second electrode layer protection film may be separated from the electrolyte membrane.

상기 전극 가열 압착 유닛은, 본 발명상기 원단이 상기 한 쌍의 롤러 사이를 통과하기에 앞서서 상기 제1 전극층 및 제2 전극층을 가열하는 예열기를 더 구비할 수 있다. The electrode heating and compression unit may further include a preheater for heating the first electrode layer and the second electrode layer before the fabric passes between the pair of rollers.

또한 본 발명은, 제1 전극층을 구비한 제1 전극 웹을 풀어 공급하는 제1 전극 웹 공급 단계, 제2 전극층을 구비한 제2 전극 웹을 풀어 공급하는 제2 전극 웹 공급 단계, 전해질막을 풀어 공급하는 전해질막 공급 단계; 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층이 상기 전해질막을 사이에 두고 정확하게 겹쳐지도록 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹을 정렬하고 가접착하여 막-전극 조립체 원단을 형성하는 전극 정렬 단계, 상기 막-전극 조립체 원단을 상부 롤러와 하부 롤러 사이로 통과시켜 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층을 상기 전해질막에 가열 압착시킴으로써 막-전극 조립체를 형성하는 전극 가열 압착 단계, 및 상기 막-전극 조립체를 권취 및 수거하는 막-전극 조립체 권취 단계를 구비하는 막-전극 조립체 형성 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first electrode web supplying step of supplying and discharging a first electrode web having a first electrode layer; a second electrode web supplying step of supplying and discharging a second electrode web having a second electrode layer; Supplying an electrolyte membrane; Aligning and bonding the first electrode web and the second electrode web so that the first electrode layer and the second electrode layer overlap precisely with the electrolyte membrane interposed therebetween to form a membrane-electrode assembly body; An electrode heating assembly step of forming a membrane-electrode assembly by passing the raw material of the electrode assembly between an upper roller and a lower roller to heat-press the first electrode layer and the second electrode layer to the electrolyte membrane, And a film-electrode assembly winding step of collecting the film-electrode assembly.

상기 제1 전극 웹은 상기 제1 전극층이 일 측면에 적층된 제1 전극층 보호 필름을 더 구비하고, 상기 제2 전극 웹은 상기 제2 전극층이 일 측면에 적층된 제2 전극층 보호 필름을 더 구비하고, 상기 전극 정렬 단계는, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 가접착하여 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹을 가접착하는 단계를 구비하며, 상기 막-전극 조립체 형성 방법은, 상기 전극 가열 압착 단계 이후에 상기 막-전극 조립체 원단에서 상기 제1 전극층 보호 필름을 상기 막-전극 조립체와 분리하는 제1 전극층 보호 필름 분리 단계, 및, 상기 전극 가열 압착 단계 이후에 상기 막-전극 조립체 원단에서 상기 제2 전극층 보호 필름을 상기 막-전극 조립체와 분리하는 제2 전극층 보호 필름 분리 단계를 더 구비할 수 있다. The first electrode web may further include a first electrode layer protective film having the first electrode layer laminated on one side thereof and the second electrode web may further include a second electrode layer protective film having the second electrode layer laminated on one side thereof And the electrode aligning step includes a step of adhering the first electrode web and the second electrode web by adhering the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film to each other, The method includes forming a first electrode layer protective film separating step of separating the first electrode layer protective film from the membrane electrode assembly at the membrane electrode assembly after the electrode heating and pressing step, And separating the second electrode layer protective film from the membrane electrode assembly at the membrane-electrode assembly end.

상기 전극 정렬 단계는, 상기 제1 전극 웹의 감지부를 감지하는 제1 감지 센서 및 상기 제2 전극 웹의 감지부를 감지하는 제2 감지 센서를 통해 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 정렬된 상태인지 판단하는 정렬 여부 확인 단계, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 서로 정렬되지 않은 경우에 상기 가접착될 지점에서 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 정렬되도록, 제1 전극 웹의 급지 속도 및 상기 제2 전극 웹의 급지 속도 중 적어도 하나의 급지 속도를 변경하여 상기 제1 전극 웹 및 상기 제2 전극 웹을 급지하는 급지 속도 조정 단계, 및 상기 가접착될 지점에서 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 가접착하는 가접착 단계를 구비할 수 있다. The electrode aligning step may include aligning the first electrode layer and the second electrode layer through a first sensing sensor sensing the sensing unit of the first electrode web and a second sensing sensor sensing the sensing unit of the second electrode web, The first electrode layer and the second electrode layer are aligned so that the first electrode layer and the second electrode layer are aligned at a point where the first electrode layer and the second electrode layer are aligned, And feeding the first electrode web and the second electrode web by changing at least one of a feeding speed of the first electrode web and a feeding speed of the second electrode web, And an adhesion step of adhering the second electrode layer protective film to the second electrode layer protective film.

상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭이 상기 전해질막의 폭보다 크고, 상기 전해질막은 상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭 방향으로 중앙에 배치되어, 상기 가접착 단계에서 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭 방향으로 양측 단부가 서로 초음파 융착될 수 있다. Wherein the width of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film is larger than the width of the electrolyte membrane and the electrolyte membrane is disposed at the center in the width direction of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film, In the adhering step, both end portions in the width direction of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film may be ultrasonic welded to each other.

상기 전극 가열 압착 단계에서, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 미리 설정된 영역에만 가압력이 작용하여 상기 전해질막에 압착되고, 상기 미리 설정된 영역을 벗어난, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층의 부분은 상기 제1 전극층 보호 필름 분리 단계 또는 상기 제2 전극층 보호 필름 분리 단계에서 상기 전해질막에서 분리될 수 있다. Wherein the first electrode layer and the second electrode layer are pressed to the electrolyte membrane by applying a pressing force only to a predetermined region in the electrode heating and pressing step and the portions of the first electrode layer and the second electrode layer, May be separated from the electrolyte membrane in the first electrode layer protective film separation step or the second electrode layer protective film separation step.

본 발명에 의하면, 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 연료 전지의 막-전극 조립체를 형성하는 과정에서 양극과 음극의 전극층이 전해질막을 사이에 두고 정확하게 겹쳐지도록 한 쌍의 전극 웹이 정렬되고, 이렇게 정렬된 상태로 한 쌍의 전극 웹이 가접착되며, 한 쌍의 전극층의 정렬이 유지된 상태로 한 쌍의 전극층이 전해질막에 가열 압착되어 막-전극 조립체가 형성된다. 따라서, 막-전극 조립체의 양품 수율이 향상되고, 불량율이 감소된다.According to the present invention, in the course of forming the membrane-electrode assembly of a fuel cell in a roll-to-roll manner, a pair of electrode webs are aligned so that the electrode layers of the positive and negative electrodes are accurately overlapped with each other with the electrolyte membrane interposed therebetween A pair of electrode webs are adhered in this aligned state, and a pair of electrode layers are heated and pressed on the electrolyte membrane in a state in which alignment of the pair of electrode layers is maintained, thereby forming a membrane-electrode assembly. Thus, the yield of the good product of the membrane-electrode assembly is improved, and the percent defective is reduced.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 한 쌍의 롤러의 외주면에서 돌출된 압착면으로 막-전극 조립체의 한 쌍의 전극층을 가압하므로 균일한 압력으로 전극층이 가압되고, 전기 열선에 의하지 않고 한 쌍의 롤러를 관통하는 열매체를 통해 전극층을 가열하므로 전극층이 균일한 온도 분포로 가열된다. 따라서, 롤투롤 방식으로 제조되는 막-전극 조립체의 품질이 향상되고 불량율이 저감된다. According to a preferred embodiment of the present invention, since the pair of electrode layers of the membrane-electrode assembly are pressed by the pressing surfaces protruding from the outer circumferential surface of the pair of rollers, the electrode layers are pressed with uniform pressure, The electrode layer is heated to a uniform temperature distribution by heating the electrode layer through the heating medium passing through the roller of the electrode. Therefore, the quality of the membrane-electrode assembly manufactured by the roll-to-roll method is improved and the defect rate is reduced.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전극 가열 압착 유닛을 통과한 막-전극 조립체 원단에서 한 쌍의 전극층 보호 필름을 벗겨내면 롤러의 압착면에 의해 가압되지 않은 전극층의 부분이 한 쌍의 전극층 보호 필름에 붙어 전해질막에서 제거된다. 따라서, 전극층의 주변부를 트리밍(trimming)하는 추가 작업을 필요로 하지 않아 생산 속도가 향상되고, 생산 원가가 절감된다.According to a preferred embodiment of the present invention, when a pair of electrode layer protection films are peeled off from the membrane-electrode assembly through the electrode heating and compression unit, portions of the electrode layers not pressed by the pressing surfaces of the rollers are protected by a pair of electrode layers Is attached to the film and is removed from the electrolyte membrane. Therefore, an additional operation for trimming the peripheral portion of the electrode layer is not required, so that the production speed is improved and the production cost is reduced.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 조립체 형성 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 전극 정렬 유닛의 구성도이다.
도 3은 도 2의 제1 및 제2 감지 센서에 촬상되는 전극 웹의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 2의 제1 및 제2 피딩 롤러(feeding roller)를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2의 전극 정렬 유닛을 통과하여 형성된 막-전극 조립체 원단을 확대 도시한 평면도이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 상부 롤러 및 하부 롤러와, 양 롤러 사이를 통과하는 막-전극 조립체 원단을 확대 도시한 단면도 및 전면도이다.1 is a configuration diagram of a membrane-electrode assembly forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a configuration diagram of the electrode aligning unit of Fig. 1. Fig.
FIG. 3 is a plan view showing an example of an electrode web taken by the first and second sensing sensors of FIG. 2. FIG.
4 is a cross-sectional view showing the first and second feeding rollers of FIG. 2;
FIG. 5 is an enlarged plan view of the membrane-electrode assembly fabricated through the electrode alignment unit of FIG. 2. FIG.
Figures 6 and 7 are cross-sectional and front views, respectively, of an enlarged view of the upper and lower rollers of Figure 1 and the membrane-electrode assembly fabric passing between the rollers;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 조립체 형성 장치 및 형성 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an apparatus and method for forming a membrane-electrode assembly according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terminology used herein is a term used to properly express the preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of the user or operator or the custom of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 조립체 형성 장치의 구성도로서, 이를 참조하면, 막-전극 조립체 형성 장치(20)는, 전해질막 공급 롤러(21), 제1 전극 웹 공급 롤러(23), 및 제2 전극 웹 공급 롤러(25), 전극 정렬 유닛(30), 전극 가열 압착 유닛(60), 제1 전극층 보호 필름 회수 롤러(94), 제2 전극층 보호 필름 회수 롤러(91), 막-전극 조립체 보호 필름 공급 롤러(95), 막-전극 조립체 권취 롤러(98), 및 콘트롤러(99)를 구비한다. 콘트롤러(99)는 상기 롤러들(21, 23, 25, 91, 94, 95, 98)과 상기 유닛들(30, 60)의 동작을 제어한다. 1 is a block diagram of a membrane-electrode assembly forming apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the membrane-electrode assembly forming apparatus 20 includes an electrolyte membrane supplying roller 21, The second electrode web protective film collecting roller 94 and the second electrode layer protective film collecting roller 91 and the second electrode web protective film collecting roller 91 A membrane-electrode assembly protective film feed roller 95, a membrane-electrode assembly take-up roller 98, and a controller 99. The film- The controller 99 controls the operation of the rollers 21, 23, 25, 91, 94, 95, 98 and the units 30, 60.

제1 전극 웹 공급 롤러(23)는 제1 전극 웹(5)을 풀어 연속적으로 공급하고, 제1 전극 웹 공급 롤러(23)보다 아래에 배치된 제2 전극 웹 공급 롤러(25)는 제2 전극 웹(10)을 풀어 연속적으로 공급한다. 상기 제1 전극 웹(5)은 제1 전극층 보호 필름(7)과, 제1 전극층 보호 필름(7)의 일 측면에 제1 전극층 보호 필름(7)의 길이 방향으로 일정 간격으로 이격되게 적층된 복수의 제1 전극층(6)을 구비한다. 이와 유사하게 상기 제2 전극 웹(10)은 제2 전극층 보호 필름(12)과, 제2 전극층 보호 필름(12)의 일 측면에 제2 전극층 보호 필름(12)의 길이 방향으로 일정 간격으로 이격되게 적층된 복수의 제2 전극층(11)을 구비한다. The first electrode web feed roller 23 uncovers and continuously feeds the first electrode web 5 and the second electrode web feed roller 25 disposed below the first electrode web feed roller 23 feeds the second electrode web feed roller 23, The electrode web 10 is released and supplied continuously. The first electrode web 5 includes a first electrode layer protective film 7 and a first electrode layer protective film 7 which are stacked on one side of the first electrode layer protective film 7 at regular intervals in the longitudinal direction of the first electrode layer protective film 7 And a plurality of first electrode layers (6). Similarly, the second electrode web 10 may be separated from the second electrode layer protective film 12 by a predetermined distance in the longitudinal direction of the second electrode layer protective film 12 on one side of the second electrode layer protective film 12, And a plurality of second electrode layers (11) stacked one upon the other.

제1 및 제2 전극층(6, 11)은 예컨대, 백금을 코팅한 흑연으로 형성될 수 있고, 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)은 예컨대, PET(polyethylene terephthalate)로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극층(6, 11)이 적층된 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 일 측면에는 제1 및 제2 전극층(6, 11)으로부터 용이하게 분리되도록 이형제가 도포될 수 있다. The first and second electrode layers 6 and 11 may be formed of, for example, graphite coated with platinum and the first and second electrode layer protective films 7 and 12 may be formed of, for example, PET (polyethylene terephthalate) have. The first and second electrode layer protective films 7 and 12 on which the first and second electrode layers 6 and 11 are laminated are coated with a releasing agent so as to be easily separated from the first and second electrode layers 6 and 11, .

전해질막 공급 롤러(21)는 제1 전극 웹 공급 롤러(23)와 제2 전극 웹 공급 롤러(25) 사이에 배치되며, 전해질막 웹(1)을 풀어 연속적으로 공급한다. 전해질막 웹(1)은 전해질막(2)과, 전해질막(2) 일 측면에 부착된 전해질막 보호 필름(3)을 구비한다. 전해질막(2)은 예컨대, PEM(proton exchange membrane)일 수 있고, 전해질막 보호 필름은 예컨대, PET로 형성될 수 있다. 전해질막(2)이 적층된 전해질막 보호 필름(3)의 일 측면에는 용이하게 분리되도록 이형제가 도포될 수 있다. 전해질막 공급 롤러(21)에서 풀려 연속적으로 공급된 전해질 막 웹이 전극 정렬 유닛(30)에 급지되기 전에 전해질막 보호 필름 분리 롤러(26)에 의해 전해질막 보호 필름(3)이 전해질막(2)에서 분리되고, 전해질막 보호 필름 회수 롤러(27)에 권취 회수된다. The electrolyte membrane feed roller 21 is disposed between the first electrode web feed roller 23 and the second electrode web feed roller 25 and uncovers and continuously feeds the electrolyte membrane web 1. The electrolyte membrane web 1 has an electrolyte membrane 2 and an electrolyte membrane protection film 3 attached to one side of the electrolyte membrane 2. [ The electrolyte membrane 2 may be, for example, a PEM (proton exchange membrane), and the electrolyte membrane protection film may be formed of, for example, PET. The release agent may be applied to one side of the electrolyte membrane protective film 3 on which the electrolyte membrane 2 is laminated so as to be easily separated. The electrolyte membrane protection film 3 is separated from the electrolyte membrane 2 by the electrolyte membrane protection film separation roller 26 before the electrolyte membrane web supplied continuously and unwound from the electrolyte membrane feed roller 21 is fed to the electrode alignment unit 30. [ And is wound and recovered on the electrolyte film protective film collecting roller 27. [

상기 제1 전극 웹(5), 상기 제2 전극 웹(10), 및 상기 전해질막(2)은 전극 정렬 유닛(30)으로 급지된다. 명확하게 도시되진 않았으나, 제1 전극 웹(5), 제2 전극 웹(10), 및 전해질막(2)이 전극 정렬 유닛(30)으로 진행하는 경로는 적어도 하나의 가이드 롤러(guide roller)에 의해 안내된다. 또한, 제1 전극 웹(5), 제2 전극 웹(10), 및 전해질막(2)이 전극 정렬 유닛(30)으로 진행하는 경로 상에는 상기 제1 전극 웹(5), 제2 전극 웹(10), 및 전해질막(2)의 텐션(tension)을 적절하게 유지하기 위한 댄서 롤러(dancer roller)가 개재될 수 있다. 전극 정렬 유닛(30)은 제1 전극층(6)과 제2 전극층(11)이 전해질막(2)을 사이에 두고 정확하게 겹쳐지도록 제1 전극 웹(5)과 제2 전극 웹(10)을 정렬하고, 제1 전극층 보호 필름(7)과 제2 전극층 보호 필름(12)을 가접착하여 막-전극 조립체 원단(15)을 형성한다. The first electrode web 5, the second electrode web 10, and the electrolyte membrane 2 are fed to the electrode alignment unit 30. Although not explicitly shown, the path through which the first electrode web 5, the second electrode web 10, and the electrolyte membrane 2 travels to the electrode alignment unit 30 is at least one guide roller . On the path of the first electrode web 5, the second electrode web 10 and the electrolyte membrane 2 to the electrode alignment unit 30, the first electrode web 5 and the second electrode web 10 and a dancer roller for appropriately holding the tension of the electrolyte membrane 2 can be interposed. The electrode aligning unit 30 aligns the first electrode web 5 and the second electrode web 10 so that the first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 are accurately overlapped with each other with the electrolyte membrane 2 interposed therebetween And the first electrode layer protective film 7 and the second electrode layer protective film 12 are adhered to each other to form the membrane electrode assembly fabric 15.

도 2는 도 1의 전극 정렬 유닛의 구성도이고, 도 3은 도 2의 제1 및 제2 감지 센서에 촬상되는 전극 웹의 일 예를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 2의 제1 및 제2 피딩 롤러(feeding roller)를 도시한 단면도이며, 도 5는 도 2의 전극 정렬 유닛을 통과하여 형성된 막-전극 조립체 원단을 확대 도시한 평면도이다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)에는 각각 제1 및 제2 감지 센서(57, 58)에 의해 감지되는 감지부로서, 서로 동일한 패턴(PA1, PA2)이 형성된다. 여기서, 참조기호 ‘PA1’으로 지시된 패턴(pattern)은 제1 및 제2 전극 웹(5, 10)의 진행 방향을 따라 제1 및 제2 전극층(6, 11)의 전단에 정렬되고 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 폭 방향으로 연장된 패턴이고, 참조기호 ‘PA2’으로 지시된 패턴은 제1 및 제2 전극 웹(5, 10)의 진행 방향을 따라 제1 및 제2 전극층(6, 11)의 후단에 정렬되고 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 폭 방향으로 연장된 패턴이다. 다만, 도 3에 도시된 직선형 패턴(PA1, PA2)은 감지부의 일 예에 불과하며, 제1 및 제2 감지 센서(57, 58)에 의해 감지될 수 있는 다른 형태의 패턴이나, 다른 종류의 감지부로 대체될 수도 있다. FIG. 2 is a configuration diagram of the electrode aligning unit of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view showing an example of an electrode web taken by the first and second sensing sensors of FIG. 2, And FIG. 5 is an enlarged plan view of the membrane-electrode assembly fabricated through the electrode alignment unit of FIG. 2. FIG. Referring to FIGS. 1 to 3, the first and second electrode layer protective films 7 and 12 are provided with the same pattern PA1 (see FIG. 3) as the sensing portions sensed by the first and second sensing sensors 57 and 58, , PA2) are formed. Here, the pattern indicated by the reference symbol 'PA1' is arranged in front of the first and second electrode layers 6 and 11 along the traveling direction of the first and second electrode webs 5 and 10, And the pattern indicated by the reference character 'PA2' is a pattern extending in the width direction of the first and second electrode layer protective films 7 and 12 along the direction of travel of the first and second electrode webs 5 and 10, Is a pattern that is aligned at the rear end of the second electrode layers (6, 11) and extends in the width direction of the first and second electrode layer protective films (7, 12). However, the linear patterns PA1 and PA2 shown in FIG. 3 are only examples of the sensing unit, and may be a pattern of another type that can be sensed by the first and second sensing sensors 57 and 58, It may be replaced with a sensing unit.

제1 감지 센서(57)는 제1 전극 웹(5)이 제1 피딩 롤러(35)를 통과하기에 앞서서 제1 전극 웹(5)을 감지하고, 제2 감지 센서(58)는 제2 전극 웹(10)이 제2 피딩 롤러(41)를 통과하기에 앞서서 제2 전극 웹(10)을 감지한다. 제1 및 제2 감지 센서(57, 58)는 예컨대, CCD 카메라(charge-coupled device camera)와 같은 카메라를 포함할 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 감지 센서(57, 58)가 반드시 카메라를 포함해야 하는 것은 아니며, 예컨대, 패턴(PA1, PA2)이나 다른 형태의 감지부를 감지할 수 있는 포토 센서(photo sensor)를 구비하여 구성될 수도 있다.The first sensing sensor 57 senses the first electrode web 5 prior to the first electrode web 5 passing through the first feeding roller 35 and the second sensing sensor 58 senses the second electrode web 5 before passing through the first feeding roller 35, The web 10 senses the second electrode web 10 prior to passing through the second feeding roller 41. The first and second sensing sensors 57 and 58 may comprise a camera, such as, for example, a charge-coupled device camera. However, the first and second sensing sensors 57 and 58 do not necessarily have to include a camera. For example, the first and second sensing sensors 57 and 58 may include a photo sensor capable of sensing patterns PA1 and PA2 or other types of sensing units .

도 1, 도 2, 및 도 4를 함께 참조하면, 제1 및 제2 피딩 롤러(35, 41)는 그 외주면에 제1 및 제2 전극 웹(5, 10)의 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)이 대면 접촉되고, 상기 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)을 흡착하여 급지하는 흡착 롤러이다. 구체적으로, 제1 및 제2 피딩 롤러(35, 41)는 콤프레서(compressor)(미도시)와 연결되고 제1 및 제2 피딩 롤러(35, 41)의 회전 축선(미도시)을 따라 연장된 중앙 흡기 관부(38, 44)와, 상기 중앙 흡기 관부(38, 44)를 감싸는 외측 관부(36, 42)를 구비한다. 상기 중앙 흡기 관부(38, 44)는 회전하지 않으며, 상기 외측 관부(36, 42)는 모터(미도시)의 동력에 의해 상기 중앙 흡기 관부(38, 44)에 대해 회전한다. Referring to FIGS. 1, 2 and 4, the first and second feeding rollers 35 and 41 are formed on the outer peripheral surface of the first and second electrode webs 5 and 10, respectively, The films 7 and 12 are in contact with each other in a face-to-face manner, and the first and second electrode layer protective films 7 and 12 are adsorbed and fed. Specifically, the first and second feeding rollers 35 and 41 are connected to a compressor (not shown) and extend along the rotation axis (not shown) of the first and second feeding rollers 35 and 41 A central intake tube portion 38 and 44 and an outer tube portion 36 and 42 surrounding the central intake tube portion 38 and 44. The central intake pipe portions 38 and 44 do not rotate and the outer pipe portions 36 and 42 rotate relative to the central intake pipe portions 38 and 44 by the power of a motor (not shown).

외측 관부(36, 42)에는 외주면의 전체 영역에 걸쳐 복수의 흡기 통공(37, 43)이 고르게 분포되게 형성되고, 중앙 흡기 관부(38, 44)에는 전극 웹(5, 10)이 접촉되는 외측 관부(36, 42)의 일 측부에 가까운 부분에만 흡기 개구(39, 45)가 형성된다. 따라서, 제1 및 제2 전극 웹(5, 10)이 제1 및 제2 피딩 롤러(35, 41)에 의해 가접착기(53)로 급지될 때 부압(負壓)에 의해 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)이 제1 및 제2 피딩 롤러(35, 41)에 밀착된다. 이처럼, 제1 및 제2 피딩 롤러(35, 41)의 회전력이 미끄러짐 없이 제1 및 제2 전극 웹(5, 10)에 전달되므로 제1 및 제2 피딩 롤러(35, 41)의 회전 속도를 변경하여 제1 및 제2 전극 웹(5, 10)의 급지 속도를 정확히 제어할 수 있다. A plurality of intake through holes 37 and 43 are uniformly distributed over the entire outer circumferential surface of the outer tube portions 36 and 42. The central intake tube portions 38 and 44 are formed on the outer side of the electrode webs 5 and 10 The intake openings 39 and 45 are formed only in the portion near one side of the tube portions 36 and 42. [ Therefore, when the first and second electrode webs 5 and 10 are fed by the first and second feeding rollers 35 and 41 to the adhesive machine 53, The electrode layer protective films 7 and 12 are brought into close contact with the first and second feeding rollers 35 and 41. Since the rotational force of the first and second feeding rollers 35 and 41 is transmitted to the first and second electrode webs 5 and 10 without slipping, the rotational speed of the first and second feeding rollers 35 and 41 The feeding speed of the first and second electrode webs 5 and 10 can be accurately controlled.

도 1, 도 2 및 도 5를 함께 참조하면, 가접착기(53)는 제1 피딩 롤러(35)를 통과한 제1 전극 웹(5)과 제2 피딩 롤러(41)를 통과한 제2 전극 웹(10) 사이에 전해질막(2)을 개재하고, 제1 전극층 보호 필름(7)과 제2 전극층 보호 필름(12)을 가접착(假接着)하여 막-전극 조립체 원단(15)을 형성한다. 제1 피딩 롤러(35)를 통과한 제1 전극 웹(5)의 경우에는 제1 전극층(6)이 제1 전극층 보호 필름(7)보다 아래에 배치되어 진행하고, 제2 피딩 롤러(41)를 통과한 제2 전극 웹(10)의 경우에는 제2 전극층(11)이 제2 전극층 보호 필름(12)보다 위체 배치되어 진행한다. 한편, 전해질막(2)은 상술한 바와 같이 제1 피딩 롤러(35)와 제2 피딩 롤러(41) 사이를 통과하여 진행한다. 따라서, 접착기(53)에 의해 제1 전극층 보호 필름(7)과 제2 전극층 보호 필름(12)이 접착될 때, 제1 전극층(6)은 전해질막(2)의 상측면에 접촉되고 제2 전극층(11)은 전해질막(2)의 하측면에 접촉된다. 1, 2 and 5, the adhesive machine 53 includes a first electrode web 5 having passed through a first feeding roller 35 and a second electrode web 5 having passed through a second feeding roller 41, Electrode assembly fabric 15 is formed by interposing the electrolyte membrane 2 between the web 10 and the first electrode layer protective film 7 and the second electrode layer protective film 12 by indirect bonding do. In the case of the first electrode web 5 having passed through the first feeding roller 35, the first electrode layer 6 is disposed below the first electrode layer protective film 7, The second electrode layer 11 is disposed on the second electrode layer protective film 12 in a staggered manner. On the other hand, the electrolyte membrane 2 passes between the first feeding roller 35 and the second feeding roller 41 as described above. Therefore, when the first electrode layer protective film 7 and the second electrode layer protective film 12 are bonded by the adhesive 53, the first electrode layer 6 is in contact with the upper surface of the electrolyte membrane 2, The electrode layer 11 is in contact with the lower surface of the electrolyte membrane 2.

가접착기(53)는 초음파 주파수 영역으로 진동하는 진동 헤드(55)를 구비하고, 진동 헤드(55)의 하단부에는 하방 돌출된 융착 돌기(56)가 구비한다. 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 폭 방향 양 측 단부가 서로 접촉되도록 융착 돌기(56)가 제1 전극층 보호 필름(7)의 양 측 단부를 가압하고 진동 헤드(55)가 초음파 주파수 영역으로 진동하면 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 양 측 단부가 부분적으로 녹아 융착된다. 도 5의 참조기호 ‘SP’는 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)이 융착 돌기(56)에 가압되어 융착된 융착 스폿(spot)을 지시한다. The adhesive 53 has a vibration head 55 that vibrates in the ultrasonic frequency range and a lower surface of the vibration head 55 is provided with a fusion protrusion 56 protruding downward. The fused protrusions 56 press both side ends of the first electrode layer protective film 7 so that both widthwise ends of the first and second electrode layer protective films 7 and 12 are in contact with each other, When vibrating in the ultrasonic frequency region, both ends of the first and second electrode layer protective films (7, 12) are partially melted and fused. The reference symbol 'SP' in FIG. 5 indicates a fused spot where the first and second electrode layer protective films 7 and 12 are pressed and fused to the fused protrusions 56.

제1 및 제2 전극 웹(5, 10)과 전해질막(2)은 가접착기(53) 아래에서 정지하지 않고 계속 진행하며, 진동 헤드(55)는 일정한 주기로 승강하므로 복수의 융착 스폿(SP)은 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격되어 형성된다. The first and second electrode webs 5 and 10 and the electrolyte film 2 continue without stopping under the adhesive 53 and the vibration head 55 ascends and descends at a constant cycle, Are formed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the first and second electrode layer protective films (7, 12).

제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 폭(WD1)이 전해질막(2)의 폭(WD2)보다 크고, 가접착기(53) 아래에서 전해질막(2)은 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 폭 방향으로 중앙에 배치된다. 따라서, 도 5에 점선으로 도시된 전해질막(2)의 폭 방향 양 측 경계보다 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 양 측 경계가 더 돌출되므로, 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)의 폭 방향 양 측 단부가 양 자 사이에 전해질막(2)이 없이 서로 접촉되어 초음파 융착될 수 있다. The width WD1 of the first and second electrode layer protection films 7 and 12 is larger than the width WD2 of the electrolyte membrane 2 and the electrolyte membrane 2 under the adherend 53 has the first and second Are arranged at the center in the width direction of the electrode layer protective films (7, 12). Therefore, both side edges of the first and second electrode layer protection films 7 and 12 protrude further than the widthwise both side boundaries of the electrolyte membrane 2 shown by the dotted line in Fig. 5, so that the first and second electrode layer protections Both ends in the width direction of the films 7 and 12 can be ultrasonically fused with each other without the electrolyte membrane 2 between them.

제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)이 초음파 융착됨에 따라, 전해질막(2)과, 그 양 측면에 배치된 제1 및 제2 전극층(6, 11)과, 상기 제1 및 제2 전극층(6, 11)을 감싸는 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)을 구비하여 구성된 막-전극 조립체 원단(15)이 형성된다. 막-전극 조립체 원단(15)에서 내부의 전해질막(2)과 그 양 측면에 접촉된 제1 및 제2 전극층(6, 11)은 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)에 감싸여 제1 및 제2 전극층(6, 11) 간의 위치가 변경되지 않게 된다. As the first and second electrode layer protective films 7 and 12 are ultrasonic welded, the electrolyte membrane 2, the first and second electrode layers 6 and 11 disposed on both sides thereof, A membrane-electrode assembly 15 composed of first and second electrode layer protective films 7 and 12 surrounding the two-electrode layers 6 and 11 is formed. The electrolyte membrane 2 and the first and second electrode layers 6 and 11 in contact with both sides of the electrolyte membrane 2 in the membrane electrode assembly fabric 15 are wrapped around the first and second electrode layer protective films 7 and 12 The position between the first and second electrode layers 6 and 11 is not changed.

한편, 가접착기(53)의 융착 돌기(56) 아래에는 지지 롤러(51)가 구비된다. 지지 롤러(51)는 융착 돌기(56) 아래에서 제1 및 제2 전극 웹(5, 10)과, 전해질막(2)을 지지하여, 진동 헤드(55)의 하강으로 융착 돌기(56)가 제1 전극층 보호 필름(7)을 가압하면 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)이 융착 스폿(SP)에서 서로 밀착되도록 한다. On the other hand, a support roller 51 is provided below the fused protrusions 56 of the adhesive machine 53. The supporting roller 51 supports the first and second electrode webs 5 and 10 and the electrolyte membrane 2 under the fused protrusions 56 so that the fused protrusions 56 When the first electrode layer protective film 7 is pressed, the first and second electrode layer protective films 7 and 12 are brought into close contact with each other at the fused spots SP.

제2 피딩 롤러(41)의 회전 샤프트 단부(48)와 지지 롤러(51)의 회전 샤프트 단부(52)는 타이밍 벨트(timing belt)(49)에 의해 동력 전달 가능하게 연결되어 제2 피딩 롤러(41)가 제2 전극 웹(10)을 급지하는 급지 속도와 지지 롤러(51)가 제2 전극 웹(10)을 급지하는 급지 속도가 서로 같게 제어된다. 따라서, 제2 피딩 롤러(41)와 지지 롤러(51)의 급지 속도 차이로 인한 제2 전극층 보호 필름(12)의 부분적인 텐션(tension) 불균일이나, 주름(wrinkle)이 예방될 수 있다. 한편, 상기 타이밍 벨트(49)는 제2 피딩 롤러(41)와 지지 롤러(51)의 급지 속도를 동조화하는 수단의 일 예에 불과하며, 다른 수단에 의해 제2 피딩 롤러(41)와 지지 롤러(51)의 급지 속도를 동조화시키는 것도 가능하며, 지지 롤러(51)를 동력에 의해 회전하지 않고 제2 전극 웹(5)의 진행 속도에 순응하여 아이들링(idling) 회전하도록 동력 전달 구성을 연결하지 않을 수도 있다. The rotating shaft end 48 of the second feeding roller 41 and the rotating shaft end 52 of the supporting roller 51 are connected to each other by a timing belt 49 in a power- 41 are controlled so that the feeding speed at which the second electrode web 10 is fed and the feeding speed at which the supporting roller 51 feeds the second electrode web 10 are equal to each other. Therefore, partial tension nonuniformity or wrinkle of the second electrode layer protective film 12 due to the feeding speed difference between the second feeding roller 41 and the supporting roller 51 can be prevented. On the other hand, the timing belt 49 is merely an example of means for synchronizing the feeding speed of the second feeding roller 41 and the supporting roller 51, It is possible to synchronize the paper feeding speed of the second electrode web 51 and to connect the power transmitting structure so as to idle and rotate in accordance with the advancing speed of the second electrode web 5 without rotating the supporting roller 51 by the power .

콘트롤러(99)는 제1 감지 센서(57)에서 전달된 감지 신호와 제2 감지 센서(58)에서 전달된 감지 신호에 기초하여 상기 제1 전극층(6)과 상기 제2 전극층(11)이 정렬된 상태인지 판단하고, 상기 제1 전극층(6)과 상기 제2 전극층(11)이 정렬되지 않았다고 판단하는 경우 제1 피딩 롤러(35)와 제2 피딩 롤러(41) 중 적어도 하나의 급지 속도를 변경하여 가접착기(53)에 정렬된 상태로 제1 전극 웹(5) 및 제2 전극 웹(10)이 공급되도록 한다. 이를 통하여 가접착기(53)의 융착 돌기(56)에 의해 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)이 가접착될 때 제1 전극층(6)과 제2 전극층(11)이 정확히 겹쳐지게 정렬된 상태로 가접착된다. The controller 99 determines that the first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 are aligned based on the sensing signal transmitted from the first sensing sensor 57 and the sensing signal transmitted from the second sensing sensor 58 If it is determined that the first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 are not aligned, it is determined whether or not the feeding speed of at least one of the first feeding roller 35 and the second feeding roller 41 is So that the first electrode web 5 and the second electrode web 10 are supplied while being aligned with the adhesive 53. The first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 are precisely overlapped when the first and second electrode layer protection films 7 and 12 are adhered to each other by the fused protrusions 56 of the adhesive / And adhered in an aligned state.

제1 전극층(6)과 제2 전극층(11)이 정확히 정렬된 상태는 도 5에 도시된 바와 같이 가접착기(53)의 위에서 제1 및 제2 전극 웹(5, 10)과 전해질막(2)을 볼 때 제2 전극층(11)이 제1 전극층(6)에 완전히 가려져서 보이지 않는 상태를 의미한다. 5, the first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 are accurately aligned with the first and second electrode webs 5 and 10 and the electrolyte membrane 2 The second electrode layer 11 is completely hidden by the first electrode layer 6 and is invisible.

구체적으로, 제1 감지 센서(57)가 임의의 제1 전극층(6)의 전단에 대응되는 패턴(PA1)(도 3 참조)을 감지한 경우, 상기 패턴(PA1)을 감지한 시각과, 제1 감지 센서(57)가 감지하는 지점에서 융착 돌기(56)에 의해 초음파 융착되는 지점까지 제1 전극 웹(5)의 진행 거리와, 제1 피딩 롤러(35)의 현재 급지 속도를 통해 콘트롤러(99)는 상기 제1 전극층(6) 전단이 상기 초음파 융착되는 지점에 도달할 예상 시각을 계산한다. 또한, 제2 감지 센서(58)가 상기 제1 전극층(6)과 정렬되어야 할 임의의 제2 전극층(11)의 전단에 대응되는 패턴(PA1)을 감지한 경우, 상기 패턴(PA1)을 감지한 시각과, 제2 감지 센서(58)가 감지하는 지점에서 융착 돌기(56)에 의해 초음파 융착되는 지점까지 제2 전극 웹(10)의 진행 거리와, 제2 피딩 롤러(41)의 현재 급지 속도를 통해 콘트롤러(99)는 상기 제2 전극층(11) 전단이 상기 초음파 융착되는 지점에 도달할 예상 시각을 계산한다. Specifically, when the first sensing sensor 57 senses the pattern PA1 (see FIG. 3) corresponding to the front end of the arbitrary first electrode layer 6, the time when the pattern PA1 is sensed, 1 detecting sensor 57 detects the distance between the first electrode web 5 and the first feeding roller 35 and the current feeding speed of the first feeding roller 35 to the point where the first electrode web 5 is ultrasonically fused by the fused protrusion 56, 99 calculates an expected time at which the front end of the first electrode layer 6 reaches the ultrasonic welding point. When the second sensing sensor 58 senses the pattern PA1 corresponding to the front end of the arbitrary second electrode layer 11 to be aligned with the first electrode layer 6, The distance traveled by the second electrode web 10 from the point of time at which the second sensing sensor 58 senses the ultrasonic welding by the fused protrusion 56 to the point at which the second electrode web 10 senses by the second sensing sensor 58, The controller 99 calculates an expected time at which the front end of the second electrode layer 11 reaches the ultrasonic welding point.

그리고, 상기 제1 전극층(6) 전단이 초음파 융착되는 지점에 도달할 예상 시각과, 상기 제2 전극층(11) 전단이 초음파 융착되는 지점에 도달할 예상 시각이 일치하지 않는 경우, 콘트롤러(99)는 제1 전극층(6) 전단의 도달 예상 시각과 제2 전극층(11) 전단의 도달 예상 시각이 일치되도록 제1 피딩 롤러(35)와 제2 피딩 롤러(41) 중 하나의 급지 속도를 변경하거나, 제1 및 제2 피딩 롤러(35, 41)의 급지 속도를 모두 변경한다. 콘트롤러(99)는 제1 피딩 롤러(35)에 회전 동력을 제공하는 모터(미도시)를 제어하여 제1 피딩 롤러(35)의 급지 속도를 제어할 수 있고, 제2 피딩 롤러(41)에 회전 동력을 제공하는 모터(미도시)를 제어하여 제2 피딩 롤러(41)의 급지 속도를 제어할 수 있다.If the predicted time of reaching the point where the front end of the first electrode layer 6 reaches the ultrasonic welding is not coincident with the expected time of reaching the point where the front end of the second electrode layer 11 is ultrasonically welded, The feeding speed of one of the first feeding roller 35 and the second feeding roller 41 is changed so that the estimated arrival time of the front end of the first electrode layer 6 and the estimated arrival time of the front end of the second electrode layer 11 are matched , And the feed speeds of the first and second feeding rollers 35 and 41 are all changed. The controller 99 can control a feed speed of the first feeding roller 35 by controlling a motor (not shown) that provides rotational power to the first feeding roller 35, The feed speed of the second feeding roller 41 can be controlled by controlling a motor (not shown) that provides rotational power.

가접착기(53)를 통과하여 형성된 막-전극 조립체 원단(15)은 전극 가열 압착 유닛(60)으로 급지된다. 가접착기(53)에서 전극 가열 압착 유닛(60)으로 진행하는 막-전극 조립체 원단(15)이 쳐지지 않도록 진행 경로 중간에 가변 가이드 롤러(59)가 구비된다. 전극 정렬 유닛(30)의 동작 에러(error)가 발생한 경우에 상기 가변 가이드 롤러(59)를 이점 쇄선으로 도시한 바와 같이 아래로 내리고, 전극 정렬 유닛(30)을 점검하거나, 잼(jam)이 발생한 필름을 정리할 수 있다. The membrane-electrode assembly fabric 15 formed by passing through the adhesive 53 is fed to the electrode heating crimping unit 60. The variable guide roller 59 is provided in the middle of the travel path so that the membrane-electrode assembly end 15 proceeding from the adhesive 53 to the electrode heating pressing unit 60 is not hit. When the operation of the electrode aligning unit 30 occurs, the variable guide roller 59 is lowered down as shown by a two-dot chain line, and the electrode aligning unit 30 is checked or a jam The resulting film can be arranged.

도 6 및 도 7은 도 1의 상부 롤러 및 하부 롤러와, 양 롤러 사이를 통과하는 막-전극 조립체 원단을 확대 도시한 단면도 및 전면도이다. 도 1, 도 6, 및 도 7을 함께 참조하면, 전극 가열 압착 유닛(60)은 상기 막-전극 조립체 원단(15)을 상부 롤러(65)와 하부 롤러(75) 사이로 통과시켜 제1 전극층(6) 및 제2 전극층(11)을 전해질막(2)에 가열 압착시킴으로써 막-전극 조립체(16)를 형성하는 장치이다. 전극 가열 압착 유닛(60)는 예열기(61)와, 상부 롤러(65)와, 하부 롤러(75)를 구비한다. Figures 6 and 7 are cross-sectional and front views, respectively, of an enlarged view of the upper and lower rollers of Figure 1 and the membrane-electrode assembly fabric passing between the rollers; 1, 6, and 7, the electrode heating and compression unit 60 passes the membrane-electrode assembly end 15 between the upper roller 65 and the lower roller 75 to form the first electrode layer Electrode assembly 16 by heating and pressing the first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 to the electrolyte membrane 2. [ The electrode heating and pressing unit 60 includes a preheater 61, an upper roller 65, and a lower roller 75.

예열기(61)는 막-전극 조립체 원단(15)이 상부 롤러(65) 및 하부 롤러(75) 사이를 통과하기에 앞서서 제1 전극층(6)과 제2 전극층(11)을 가열함으로써 제1 및 제2 전극층(6, 11)이 전해질막(2)에 압착되도록 촉진한다. 예열기(61)는 막-전극 조립체 원단(15) 위에 배치되어 아래로 적외선광(infrared light)을 조사하는 상부 적외선 램프(lamp)(62)와, 막-전극 조립체 원단(15) 아래에 배치되어 위로 적외선광(infrared light)을 조사하는 하부 적외선 램프(lamp)(63)를 구비한다. The preheater 61 heats the first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 prior to the membrane-electrode assembly 15 passing between the upper roller 65 and the lower roller 75, So that the second electrode layers 6 and 11 are pressed and adhered to the electrolyte membrane 2. The pre-heater 61 includes an upper infrared lamp 62 disposed above the membrane-electrode assembly fabric 15 and for irradiating an infrared light downward and a lower infrared lamp 62 disposed below the membrane- And a lower infrared lamp 63 for irradiating an infrared light.

도 1, 및 도 5 내지 도 7을 함께 참조하면, 상부 롤러(65)는 제1 전극층(6)의 직사각형 평면 형상과 크기(EL1, EW1)에 대응되게 외주면에서 돌출된 복수의 압착면(67)과, 인접한 한 쌍의 제1 전극층(6) 사이의 이격 거리(GL1)에 대응되게 서로 인접한 한 쌍의 압착면(67) 사이에 오목하게 형성된 복수의 중앙 덴트(central dent)(69)와, 압착면(67)의 양 측 경계와 접하여 오목하게 형성된 사이드 덴트(side dent)(71)를 구비한다. 상기 사이드 덴트(71)는 상부 롤러(65)의 길이 방향 양 측 단부(73)와 압착면(67) 사이에 존재한다. The upper roller 65 has a plurality of pressing surfaces 67 protruding from the outer circumferential surface in correspondence with the rectangular planar shape and the sizes EL1 and EW1 of the first electrode layer 6, A plurality of central dents 69 formed concavely between a pair of pressing surfaces 67 adjacent to each other in correspondence with the gap GL1 between the pair of adjacent first electrode layers 6, And a side dent 71 formed concavely in contact with the both side boundaries of the pressing face 67. The side dents 71 are present between the longitudinally opposite end portions 73 of the upper roller 65 and the pressing surface 67.

마찬가지로, 하부 롤러(75)는 제2 전극층(11)의 직사각형 평면 형상과 크기(EL2, EW2)에 대응되게 외주면에서 돌출된 복수의 압착면(77)과, 인접한 한 쌍의 제2 전극층(11) 사이의 이격 거리(GL2)에 대응되게 서로 인접한 한 쌍의 압착면(77) 사이에 오목하게 형성된 복수의 중앙 덴트(central dent)(79)와, 압착면(77)의 양 측 경계와 접하여 오목하게 형성된 사이드 덴트(side dent)(81)를 구비한다. 상기 사이드 덴트(81)는 하부 롤러(75)의 길이 방향 양 측 단부(83)와 압착면(77) 사이에 존재한다. Similarly, the lower roller 75 includes a plurality of pressing surfaces 77 protruding from the outer circumferential surface corresponding to the rectangular planar shape and the sizes EL2 and EW2 of the second electrode layer 11 and a pair of adjacent second electrode layers 11 A plurality of central dents 79 formed concavely between a pair of pressing surfaces 77 adjacent to each other in correspondence with the separation distance GL2 between the pressing surfaces 77, And has a concave side dent 81. The side dent 81 is present between the longitudinally opposite ends 83 of the lower roller 75 and the pressing surface 77.

구체적으로, 제1 및 제2 전극층(6, 11)은 길이(EL1, EL2)와 폭(EW1, EW2)이 서로 같게 설정되고 전해질막(2)을 사이에 두고 정확히 겹쳐지도록 정렬되어 인접한 한 쌍의 전극층(6, 11) 사이의 이격 거리(GL1, GL2)도 서로 같게 설정된다. 따라서, 상부 및 하부 롤러 압착면(67, 77)의 롤러(65, 75) 원주(圓周) 방향 길이(CV1, CV2)는 상기 전극층(6, 11)의 길이(EL1, EL2)와 같고, 상기 압착면(67, 77)의 Y축과 평행한 방향의 폭(PW1, PW2)는 상기 전극층(6, 11)의 폭(EW1, EW2)과 같다. 또한, 상부 및 하부 롤러 중앙 덴트(69, 79)의 롤러(65, 75) 원주 방향의 거리(CC1, CC2)는 인접한 한 쌍의 전극층(6, 11) 사이의 이격 거리(GL1, GL2)와 같다. 상부 및 하부 롤러 사이드 덴트(71, 81)의 Y축과 평행한 방향의 거리(GW1, GW2)는 예컨대, 5mm 이상이다. Specifically, the first and second electrode layers 6 and 11 are arranged so that the lengths EL1 and EL2 and the widths EW1 and EW2 are set to be equal to each other and are precisely overlapped with each other across the electrolyte membrane 2, The separation distances GL1 and GL2 between the electrode layers 6 and 11 are also set to be equal to each other. The lengths CV1 and CV2 in the circumferential direction of the rollers 65 and 75 of the upper and lower roller pressing surfaces 67 and 77 are equal to the lengths EL1 and EL2 of the electrode layers 6 and 11, The widths PW1 and PW2 in the direction parallel to the Y axis of the pressing surfaces 67 and 77 are equal to the widths EW1 and EW2 of the electrode layers 6 and 11. [ The distances CC1 and CC2 in the circumferential direction of the rollers 65 and 75 of the upper and lower roller center dents 69 and 79 are set to be equal to the distances GL1 and GL2 between the pair of adjacent electrode layers 6 and 11 same. The distances GW1 and GW2 in the direction parallel to the Y axis of the upper and lower roller side dents 71 and 81 are, for example, 5 mm or more.

상부 및 하부 롤러(65, 75)는 각각, 롤러(65, 75) 내부를 관통하는 열매체 유로를 구비한다. 상기 열매체 유로는 상부 및 하부 롤러(65, 75)의 회전 중심(RC1, RC2)에서 서로 같은 거리만큼 이격되고 서로 같은 각도 간격으로 배열되며, Y축과 평행한 방향으로 연장된 복수의 직선 파이프(pipe)(66, 76)를 구비한다. 열매체 유로의 직선 파이프(66, 76)를 따라 고온의 열매체가 롤러(65, 75)의 일측으로 유입되어 타측으로 유출되면서 내부에서 유동(流動)하여 롤러(65, 75)의 외주면 온도를 상승시킨다. The upper and lower rollers 65 and 75 each have a heat medium flow path penetrating the inside of the rollers 65 and 75. The heat medium flow paths are arranged at the same angular intervals and spaced by the same distance from each other at the rotation centers RC1 and RC2 of the upper and lower rollers 65 and 75, pipe (66, 76). The high temperature heating medium flows into the one side of the rollers 65 and 75 along the straight pipe 66 and 76 of the heating medium flow path and flows out from the other side to increase the temperature of the outer circumferential surface of the rollers 65 and 75 .

상기 열매체는 70 내지 150℃ 온도의 오일(oil)이 사용될 수 있다. 전극층(6, 11)을 가열하는 수단으로 압착면(67, 77)에서 일정한 거리만큼 이격되어 롤러(65, 75)를 통과하는 열매체을 사용함에 따라, 압착면(67, 77)의 표면에 매설된 전기 열선을 사용하는 경우보다, 전극층(6, 11)을 전(全) 면적에 걸쳐 균일한 온도 분포로 가열할 수 있다. 따라서, 전극 가열 압착 유닛(60)(도 1 참조)을 통과하는 막-전극 조립체(16)의 품질이 향상된다. The heating medium may be oil at a temperature of 70 to 150 ° C. The heating medium which is spaced from the pressing surfaces 67 and 77 by a certain distance and passes through the rollers 65 and 75 is used as means for heating the electrode layers 6 and 11, The electrode layers 6 and 11 can be heated to a uniform temperature distribution over the entire area, as compared with the case of using the electric hot wire. Therefore, the quality of the membrane-electrode assembly 16 passing through the electrode heating compression unit 60 (see Fig. 1) is improved.

막-전극 조립체 원단(15)이 상부 롤러(65)와 하부 롤러(75) 사이로 투입될 때, 제1 및 제2 전극체(6, 11)의 전단(前端)이 압착면(67, 77)의 롤러(65, 75) 원주 방향 전단과 정확히 정렬되고, 제1 및 제2 전극체(6, 11)의 양 측단(側端)이 압착면(67, 77)의 양 측단과 정확히 정렬되도록, 상부 롤러(65) 및 하부 롤러(75)의 회전 속도와, 막-전극 조립체 원단(15)의 급지 속도가 제어된다. The front ends of the first and second electrode bodies 6 and 11 are pressed against the pressing surfaces 67 and 77 when the membrane-electrode assembly fabric 15 is inserted between the upper roller 65 and the lower roller 75, The first and second electrode bodies 6 and 11 are accurately aligned with the circumferential front ends of the rollers 65 and 75 of the first and second electrode bodies 6 and 11 so that both side edges of the first and second electrode bodies 6 and 11 are accurately aligned with the both side ends of the pressing surfaces 67 and 77, The rotational speeds of the upper roller 65 and the lower roller 75 and the feeding speed of the membrane-electrode assembly 15 are controlled.

이와 같은 구성에 의해 상부 및 하부 롤러(65, 75) 사이를 통과하면서 제1 및 제2 전극층(6, 11)은 전극층(6, 11)의 크기에 맞게 설정된 영역에만 압착면(67, 77)의 가압력이 작용하여 전해질막(2)에 압착되고, 상기 설정된 영역을 벗어난 부분들(EA1, EA2)(도 5 참조)은 가압되지 않는다. 부연하면, 상기 설정 영역을 벗어난 부분들(EA1, EA2) 중 EA1은 압착면(67, 77)을 벗어나 중앙 덴트(69, 79)와 겹쳐져 가압되지 않게 된 부분이고, EA2는 압착면(67, 77)을 벗어나 사이드 덴트(71)와 겹쳐져 가압되지 않게 된 부분이다. 다만, 도 5의 EA1 및 EA2는 전극층(6, 11)으로 설정된 영역을 벗어난 부분의 예시에 불과하고 다양한 형태의 다른 예가 존재할 수 있다. The first and second electrode layers 6 and 11 are pressed against the pressing surfaces 67 and 77 only in the regions set to match the sizes of the electrode layers 6 and 11 while passing between the upper and lower rollers 65 and 75. [ So that the portions EA1 and EA2 (see FIG. 5) which are out of the set region are not pressed. EA1 of the portions EA1 and EA2 deviating from the setting area overlaps the central dents 69 and 79 beyond the pressing surfaces 67 and 77 and is not pressed. 77) and overlapped with the side dent 71, so that it is not pressed. However, EA1 and EA2 in FIG. 5 are merely examples of a portion deviating from the region set as the electrode layers 6 and 11, and other examples of various forms may exist.

도 1을 다시 참조하면, 막-전극 조립체 원단(15)이 전극 가열 압착 유닛(60)를 통과하여, 제1 및 제2 전극층 보호 필름(7, 12)(도 2 참조) 내부의 전해질막(2)과 제1 및 제2 전극층(6, 11)은 막-전극 조립체(16)가 된다. 막-전극 조립체(16)를 에워싼 제1 전극층 보호 필름(7)은 분리 웨지(wedge)(93)에 의해 막-전극 조립체(16)와 분리되어 제1 전극층 보호 필름 회수 롤러(94)에 회수 권취된다. 또한, 막-전극 조립체(16)를 에워싼 제2 전극층 보호 필름(12)은 분리 웨지(wedge)(91)에 의해 막-전극 조립체(16)와 분리되어 제2 전극층 보호 필름 회수 롤러(92)에 각각 회수 권취된다. 연이어서, 막-전극 조립체(16)의 일 측면에는 막-전극 조립체 보호 필름 공급 롤러(95)에서 풀려 공급된 막-전극 조립체 보호 필름(17)이 부착된다. 막-전극 조립체 보호 필름(17)이 부착된 막-전극 조립체(16)는 막-전극 조립체 권취 롤러(98)에 권취된다. Referring again to FIG. 1, the membrane-electrode assembly fabric 15 passes through the electrode heating crimping unit 60 to form an electrolyte membrane (not shown) within the first and second electrode layer protective films 7 and 12 2 and the first and second electrode layers 6, 11 become the membrane-electrode assembly 16. The first electrode layer protective film 7 surrounding the membrane-electrode assembly 16 is separated from the membrane-electrode assembly 16 by a separating wedge 93 and is separated into a first electrode layer protective film recovery roller 94 And is recovered and wound. The second electrode layer protective film 12 surrounding the membrane-electrode assembly 16 is also separated from the membrane-electrode assembly 16 by a separation wedge 91 to form a second electrode layer protective film collection roller 92 Respectively. Next, on one side of the membrane-electrode assembly 16, the film-electrode assembly protective film 17 fed by the film-electrode assembly protective film feed roller 95 is attached. The membrane-electrode assembly 16 to which the membrane-electrode assembly protection film 17 is attached is wound on the membrane-electrode assembly take-up roller 98.

한편, 상부 및 하부 롤러(65, 75)의 압착면(67, 77)에 의해 전해질막(2) 측으로 가압되지 않은 전극층의 부분(EA1, EA2)(도 5 참조)은, 제1 전극층 보호 필름(7) 및 제2 전극층 보호 필름(12)이 막-전극 조립체(16)에서 분리될 때 제1 전극층 보호 필름(7)이나 제2 전극층 보호 필름(12)에 붙어서 전해질막(2)에서 분리된다. 이에 따라, 제1 및 제2 전극층(6, 11)의 주변부를 트리밍(trimming)하는 추가 작업이 없이도 미리 설정된 형태와 크기에 일치하는 제1 및 제2 전극층(6, 11)을 갖는 막-전극 조립체(16)를 생산할 수 있어, 생산 속도가 향상되고, 생산 원가가 절감된다.On the other hand, the portions EA1 and EA2 (see Fig. 5) of the electrode layer which are not pressed toward the electrolyte membrane 2 side by the contact surfaces 67 and 77 of the upper and lower rollers 65 and 75, When the first electrode layer protective film 7 and the second electrode layer protective film 12 are separated from the membrane-electrode assembly 16, the first electrode layer protective film 7 and the second electrode layer protective film 12 are separated from the electrolyte membrane 2 do. Thereby, even if there is no additional operation for trimming the peripheral portions of the first and second electrode layers 6 and 11, the film-electrode having the first and second electrode layers 6 and 11 conforming to the predetermined shape and size The assembly 16 can be produced, the production speed is improved, and the production cost is reduced.

전극 가열 압착 유닛(60)은 한 쌍의 롤러(65, 75)의 외주면에서 돌출된 압착면(67, 77)으로 전극층(6, 11)을 가압하므로 균일한 압력으로 전극층(6. 11)이 가압되고, 전기 열선에 의하지 않고 한 쌍의 롤러(65, 75)를 관통하는 열매체를 통해 전극층(6, 11)을 가열하므로 전극층(6, 11)이 균일한 온도 분포로 가열된다. 따라서, 롤투롤 방식으로 제조되는 막-전극 조립체(16)의 품질이 향상되고 불량율이 저감된다.The electrode heating and pressing unit 60 presses the electrode layers 6 and 11 with the pressing surfaces 67 and 77 protruding from the outer circumferential surfaces of the pair of rollers 65 and 75 so that the electrode layer 6. 11 And the electrode layers 6 and 11 are heated by the heating medium passing through the pair of rollers 65 and 75 without being subjected to the electric heating line so that the electrode layers 6 and 11 are heated to a uniform temperature distribution. Therefore, the quality of the membrane-electrode assembly 16 manufactured by the roll-to-roll method is improved and the defect rate is reduced.

이하에서, 도 1에 도시된 막-전극 조립체 형성 장치(20)를 이용한 막-전극 조립체(16) 형성 방법을 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 조립체(16) 형성 방법은, 제1 전극 웹(5)을 풀어 공급하는 제1 전극 웹 공급 단계, 제2 전극 웹(10)을 풀어 공급하는 제2 전극 웹 공급 단계, 전해질막(2)을 풀어 공급하는 전해질막 공급 단계, 상기 제1 전극층(6)과 상기 제2 전극층(11)이 상기 전해질막(2)을 사이에 두고 정확하게 겹쳐지도록 제1 전극 웹(5)과 제2 전극 웹(10)을 정렬하고, 제1 전극층 보호 필름(7)과 제2 전극층 보호 필름(12)을 가접착하여 막-전극 조립체 원단(15)을 형성하는 전극 정렬 단계, 상기 막-전극 조립체 원단(15)을 상부 롤러(65)와 하부 롤러(75) 사이로 통과시켜 제1 전극층(6) 및 제2 전극층(11)을 전해질막(2)에 가열 압착시킴으로써 막-전극 조립체(16)를 형성하는 전극 가열 압착 단계, 제1 전극층 보호 필름(7)을 막-전극 조립체(16)와 분리하는 제1 전극층 보호 필름 분리 단계, 제2 전극층 보호 필름(12)을 막-전극 조립체(16)와 분리하는 제2 전극층 보호 필름 분리 단계, 및 막-전극 조립체(16)를 권취 및 수거하는 막-전극 조립체 권취 단계를 구비한다. Hereinafter, a method of forming the membrane-electrode assembly 16 using the membrane-electrode assembly forming apparatus 20 shown in FIG. 1 will be described. Referring to FIG. 1, a method of forming a membrane-electrode assembly 16 according to an embodiment of the present invention includes a first electrode web supplying step for discharging and supplying a first electrode web 5, Supplying the electrolyte membrane 2 with the first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 between the electrolyte membrane 2 and the electrolyte membrane 2; The first electrode web 5 and the second electrode web 10 are aligned so that the first electrode web 5 and the second electrode web 10 are accurately overlapped and the first electrode layer protective film 7 and the second electrode layer protective film 12 are adhered to each other, Electrode assemblies 15 are passed between an upper roller 65 and a lower roller 75 to form a first electrode layer 6 and a second electrode layer 11 on the electrolyte membrane 2 Electrode assembly 16 by thermocompression bonding the first electrode layer protective film 7 to the membrane-electrode assembly 16, and separating the first electrode layer protective film 7 from the membrane- A second electrode layer protective film separating step of separating the second electrode layer protective film 12 from the membrane electrode assembly 16 and a membrane-electrode assembly 16 for winding and collecting the membrane- And an electrode assembly winding step.

상기 전극 정렬 단계는, 제1 전극 웹(5)의 감지부를 감지하는 제1 감지 센서(57) 및 제2 전극 웹(10)의 감지부를 감지하는 제2 감지 센서(58)를 통해 제1 전극층(6) 및 제2 전극층(11)이 정렬된 상태인지 판단하는 정렬 여부 확인 단계, 제1 전극층(6) 및 제2 전극층(11)이 서로 정렬되지 않은 경우에 제1 전극층 보호 필름(7)과 제2 전극층 보호 필름(12)이 가접착될 지점에서 상기 제1 전극층(6) 및 상기 제2 전극층(11)이 정렬되도록, 제1 전극 웹(5)의 급지 속도 및 제2 전극 웹(10)의 급지 속도 중 적어도 하나의 급지 속도를 변경하여 제1 전극 웹(5) 및 제2 전극 웹(10)을 급지하는 급지 속도 조정 단계, 및 상기 제1 전극층 보호 필름(7)과 상기 제2 전극층 보호 필름(12)을 그들이 가접착될 지점에서 가접착하는 가접착 단계를 구비한다. 여기서 상기 감지부는 제1 전극층 보호 필름(7) 및 제2 전극층 보호 필름(12)에 동일하게 형성된 패턴(pattern)(PA1, PA2)(도 3 참조)일 수 있다. The electrode alignment step may include a first sensing sensor 57 sensing the sensing portion of the first electrode web 5 and a second sensing sensor 58 sensing the sensing portion of the second electrode web 10, (6) and the second electrode layer (11) are aligned, and when the first electrode layer (6) and the second electrode layer (11) are not aligned with each other, The feed speed of the first electrode web 5 and the feed speed of the second electrode web 5 are adjusted so that the first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 are aligned at a position where the second electrode layer protective film 12 and the second electrode layer protective film 12 are bonded. 10) by feeding at least one of the first electrode web (5) and the second electrode web (10) by feeding at least one of the first electrode layer protective film (7) and the second electrode web And an adhering step of adhering the two-electrode-layer protective film 12 at a position where they are to be adhered. The sensing unit may be a pattern PA1 or PA2 (see FIG. 3) formed in the first electrode layer protection film 7 and the second electrode layer protection film 12 in the same manner.

여기서, 제1 전극층 보호 필름(7) 및 제2 전극층 보호 필름(12)의 폭(WD1)(도 5 참조)이 전해질막(2)의 폭(WD2)(도 5 참조)보다 크고, 전해질막(2)은 제1 전극층 보호 필름(7) 및 제2 전극층 보호 필름(12)의 폭(WD1) 방향으로 중앙에 배치되어, 상기 가접착 단계에서 제1 전극층 보호 필름(7)과 제2 전극층 보호 필름(12)의 폭(WD1) 방향으로 양측 단부가 서로 초음파 융착된다. 5) of the first electrode layer protection film 7 and the second electrode layer protection film 12 is larger than the width WD2 (see Fig. 5) of the electrolyte membrane 2, and the width WD1 The first electrode layer protective film 7 and the second electrode layer protective film 12 are disposed at the center in the direction of the width WD1 of the first electrode layer protective film 7 and the second electrode layer protective film 12, Both end portions in the direction of the width WD1 of the protective film 12 are ultrasonic welded to each other.

상기 전극 가열 압착 단계에서, 제1 전극층(6) 및 제2 전극층(11)은 미리 설정된 영역, 즉 상부 롤러(65) 및 하부 롤러(75)의 압착면(67, 77)(도 6 및 도 7 참조)과 접촉되는 부분에만 가압력이 작용하여 전해질막(2)에 압착되고, 상기 미리 설정된 영역을 벗어난, 제1 전극층(6) 및 제2 전극층(11)의 부분은 상기 제1 전극층 보호 필름 분리 단계 또는 상기 제2 전극층 보호 필름 분리 단계에서 전해질막(2)에서 분리된다. In the electrode heating and pressing step, the first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 are pressed against the pressing surfaces 67 and 77 of the upper roller 65 and the lower roller 75 The first electrode layer 6 and the second electrode layer 11 are separated from the predetermined region by the pressing force exerted only on the portion of the first electrode layer protective film And is separated from the electrolyte membrane (2) in the separation step or the second electrode layer protective film separation step.

여기서, 상기 제1 전극 웹 공급 단계는 제1 전극 웹 공급 롤러(23)에 의해 수행되고, 제2 전극 웹 공급 단계는 제2 전극 웹 공급 롤러(25)에 의해 수행되고, 상기 전해질막 공급 단계는 전해질막 공급 롤러(21)에 의해 수행되고, 상기 전극 정렬 단계는 전극 정렬 유닛(30)에 의해 수행되고, 상기 전극 가열 압착 단계는 전극 가열 압착 유닛(60)에 의해 수행되고, 상기 제1 전극층 보호 필름 분리 단계는 분리 웨지(93)와 제1 전극층 보호 필름 회수 롤러(94)에 의해 수행되고, 상기 제2 전극층 보호 필름 분리 단계는 분리 웨지(91)와 제2 전극층 보호 필름 회수 롤러(92)에 의해 수행되고, 상기 막-전극 조립체 권취 단계는 막-전극 조립체 권취 롤러(98)에 의해 수행된다. 상기 롤러들과 유닛들의 상세한 작동은 본 발명의 실시예에 따른 막-전극 조립체 형성 장치(20)에 대한 설명에서 이미 언급하였으므로, 중복된 설명은 생략한다. Here, the first electrode web supply step is performed by the first electrode web supply roller 23, the second electrode web supply step is performed by the second electrode web supply roller 25, and the electrolyte membrane supply step Is performed by the electrolyte membrane feed roller (21), the electrode aligning step is performed by the electrode aligning unit (30), the electrode heating pressing step is performed by the electrode heating pressing unit (60) The electrode layer protection film separation step is performed by the separation wedge 93 and the first electrode layer protective film recovery roller 94 and the second electrode layer protection film separation step is performed by the separation wedge 91 and the second electrode layer protective film recovery roller 92, and the membrane-electrode assembly winding step is performed by the membrane-electrode assembly take-up roller 98. The detailed operation of the rollers and the units has already been mentioned in the description of the membrane-electrode assembly forming apparatus 20 according to the embodiment of the present invention, and thus redundant description will be omitted.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

1: 전해질막 웹 2: 전해질막
5,10: 전극 웹 6,11: 전극층
20: 막-전극 조립체 형성 장치 30: 전극 정렬 유닛
35,41: 피딩 롤러 53: 가접착기
57,58: 감지 센서 60: 전극 가압 압착 유닛
65,75: 상부 및 하부 롤러 98: 막-전극 조립체 권취 롤러1: electrolyte membrane web 2: electrolyte membrane
5, 10: electrode web 6, 11: electrode layer
20: membrane-electrode assembly forming apparatus 30: electrode aligning unit
35, 41: feeding roller 53:
57, 58: Detection sensor 60: Electrode pressure-
65, 75: upper and lower rollers 98: membrane-electrode assembly take-up roller

Claims (21)

제1 전극층을 구비한 제1 전극 웹을 풀어 공급하는 제1 전극 웹 공급 롤러; 제2 전극층을 구비한 제2 전극 웹을 풀어 공급하는 제2 전극 웹 공급 롤러; 전해질막을 풀어 공급하는 전해질막 공급 롤러; 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층이 상기 전해질막을 사이에 두고 정확하게 겹쳐지도록 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹을 정렬하고 가접착하여 막-전극 조립체 원단을 형성하는 전극 정렬 유닛; 상기 막-전극 조립체 원단을 상부 롤러와 하부 롤러 사이로 통과시켜 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층을 상기 전해질막에 가열 압착시킴으로써 막-전극 조립체를 형성하는 전극 가열 압착 유닛; 및, 상기 막-전극 조립체를 권취 및 수거하는 막-전극 조립체 권취 롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. A first electrode web supply roller for discharging and supplying a first electrode web having a first electrode layer; A second electrode web supply roller for releasing and supplying a second electrode web having a second electrode layer; An electrolyte membrane feed roller for releasing and feeding the electrolyte membrane; An electrode alignment unit aligning and bonding the first electrode web and the second electrode web so that the first electrode layer and the second electrode layer overlap precisely with the electrolyte membrane interposed therebetween to form a membrane-electrode assembly body; An electrode heating and pressing unit for forming the membrane-electrode assembly by passing the membrane-electrode assembly through an upper roller and a lower roller to heat-press the first electrode layer and the second electrode layer to the electrolyte membrane; And a membrane-electrode assembly take-up roller for winding and collecting the membrane-electrode assembly. 제1 항에 있어서,
상기 전해질막 공급 롤러는 상기 전해질막의 일 측면에 전해질막 보호 필름이 부착된 전해질막 웹을 풀어 공급하며,
상기 막-전극 조립체 형성 장치는, 상기 전해질막 웹이 상기 전극 정렬 유닛으로 진입하기에 앞서서 상기 전해질막 보호 필름을 상기 전해질막과 분리하여 회수하는 전해질막 보호 필름 회수 롤러;를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 막-전극 조립체 형성 장치. The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte membrane feed roller uncovers and feeds an electrolyte membrane web having an electrolyte membrane protection film on one side of the electrolyte membrane,
The apparatus for forming a membrane-electrode assembly further includes an electrolyte membrane protection film recovery roller separating the electrolyte membrane protection film from the electrolyte membrane prior to the electrolyte membrane web entering the electrode alignment unit Wherein said membrane-electrode assembly forming apparatus comprises: 제1 항에 있어서,
상기 막-전극 조립체 형성 장치는, 상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름이 상기 막-전극 조립체와 분리되고 상기 막-전극 조립체 권취 롤러에 권취되기에 앞서서, 막-전극 조립체 보호 필름을 상기 막-전극 조립체의 일 측면에 부착되도록 공급하는 막-전극 조립체 보호 필름 공급 롤러;를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 막-전극 조립체 형성 장치. The method according to claim 1,
The assembly for forming a membrane-electrode assembly is characterized in that before the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film are separated from the membrane-electrode assembly and wound on the membrane-electrode assembly take-up roller, Further comprising a membrane-electrode assembly protective film supply roller for supplying the membrane-electrode assembly to one side of the membrane-electrode assembly. 제1 항에 있어서,
상기 제1 전극 웹은 상기 제1 전극층이 일 측면에 적층된 제1 전극층 보호 필름을 더 구비하고, 상기 제2 전극 웹은 상기 제2 전극층이 일 측면에 적층된 제2 전극층 보호 필름을 더 구비하고,
상기 전극 정렬 유닛은, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 가접착하여 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹을 가접착하며,
상기 막-전극 조립체 형성 장치는, 상기 전극 가열 압착 유닛을 통과한 막-전극 조립체 원단에서 상기 제1 전극층 보호 필름을 상기 막-전극 조립체와 분리하여 회수하는 제1 전극층 보호 필름 회수 롤러; 및, 상기 전극 가열 압착 유닛을 통과한 막-전극 조립체 원단에서 상기 제2 전극층 보호 필름을 상기 막-전극 조립체와 분리하여 회수하는 제2 전극층 보호 필름 회수 롤러;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. The method according to claim 1,
The first electrode web may further include a first electrode layer protective film having the first electrode layer laminated on one side thereof and the second electrode web may further include a second electrode layer protective film having the second electrode layer laminated on one side thereof and,
Wherein the electrode alignment unit adheres the first electrode web and the second electrode web by adhering the first electrode layer protection film and the second electrode layer protection film,
The apparatus for forming a membrane-electrode assembly includes a first electrode layer protective film recovery roller for separating and recovering the first electrode layer protective film from the membrane-electrode assembly through a membrane-electrode assembly having passed through the electrode heating and compression unit; And a second electrode layer protective film recovery roller for separating and recovering the second electrode layer protective film from the membrane-electrode assembly at a membrane-electrode assembly end that has passed through the electrode heating and compression unit. - an electrode assembly forming device. 제4 항에 있어서,
상기 전극 정렬 유닛은:
상기 제1 전극 웹을 급지하는 제1 피딩 롤러; 상기 제2 전극 웹을 급지하는 제2 피딩 롤러; 상기 제1 전극 웹이 상기 제1 피딩 롤러를 통과하기에 앞서서 상기 제1 전극 웹의 감지부를 감지하는 제1 감지 센서; 상기 제2 전극 웹이 상기 제2 피딩 롤러를 통과하기에 앞서서 상기 제2 전극 웹의 감지부를 감지하는 제2 감지 센서; 상기 제1 피딩 롤러를 통과한 제1 전극 웹과 상기 제2 피딩 롤러를 통과한 제2 전극 웹 사이에 상기 전해질막을 개재하고, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 가접착(假接着)하는 가접착기; 및, 상기 제1 감지 센서 및 상기 제2 감지 센서로부터 전달된 감지 신호에 기초하여 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 정렬된 상태인지 판단하고, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 서로 정렬되지 않았다고 판단하는 경우 상기 제1 피딩 롤러와 상기 제2 피딩 롤러 중 적어도 하나의 급지 속도를 변경하여 상기 가접착기에 정렬된 상태로 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹이 공급되도록 하는 콘트롤러(controller);를 구비하는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치.5. The method of claim 4,
The electrode alignment unit comprises:
A first feeding roller for feeding the first electrode web; A second feeding roller for feeding the second electrode web; A first sensing sensor sensing the sensing portion of the first electrode web prior to the first electrode web passing through the first feeding roller; A second sensing sensor sensing the sensing portion of the second electrode web prior to the second electrode web passing through the second feeding roller; The electrolyte film is sandwiched between the first electrode web passing through the first feeding roller and the second electrode web passing through the second feeding roller, and the first electrode layer protecting film and the second electrode layer protecting film are adhered to each other Adhesive); And determining whether the first electrode layer and the second electrode layer are in an aligned state based on the sensing signal transmitted from the first sensing sensor and the second sensing sensor, and if the first electrode layer and the second electrode layer are aligned A controller for changing the feeding speed of at least one of the first feeding roller and the second feeding roller to supply the first electrode web and the second electrode web in a state of being aligned with the adhesive machine wherein the membrane-electrode assembly forming apparatus comprises: 제5 항에 있어서,
상기 가접착기에 의해 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름이 가접착될 때, 상기 제1 전극 웹에서는 상기 제1 전극층이 상기 제1 전극층 보호 필름보다 아래에 배치되어 상기 전해질막의 상측면에 접촉되고, 상기 제2 전극 웹에서는 상기 제2 전극층이 상기 제2 전극층 보호 필름보다 위에 배치되어 상기 전해질막의 하측면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. 6. The method of claim 5,
Wherein when the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film are adhered by the adhesive machine, the first electrode layer is disposed below the first electrode layer protective film in the first electrode web, Wherein the second electrode layer is disposed on the second electrode layer protective film and is in contact with the lower surface of the electrolyte membrane in the second electrode web. 제6 항에 있어서,
상기 가접착기는 초음파 주파수 영역으로 진동하여 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 초음파 융착하는 융착 돌기를 구비하여, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름의 길이 방향을 따라 이격된 지점을 연속적으로 융착하는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. The method according to claim 6,
Wherein the adhesive device has a fused protrusion that vibrates in an ultrasonic frequency range to ultrasonically fuse the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film, and the longitudinal direction of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film is And the fused points are continuously fused to each other. 제7 항에 있어서
상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭이 상기 전해질막의 폭보다 크고, 상기 전해질막은 상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭 방향으로 중앙에 배치되어,
상기 가접착기에 의해 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭 방향으로 양측 단부가 서로 초음파 융착되는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. The method of claim 7, wherein
Wherein the width of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film is larger than the width of the electrolyte membrane and the electrolyte membrane is disposed at the center in the width direction of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film,
Wherein the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film are ultrasonic welded to each other at both side ends in the width direction by the adhesive machine. 제7 항에 있어서,
상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름이 접착되도록 상기 가접착기 아래에서 상기 제1 전극 웹, 상기 제2 전극 웹, 및 상기 전해질막을 지지하는 지지 롤러를 더 구비하고,
상기 지지 롤러의 급지 속도가 상기 제2 피딩 롤러의 급지 속도와 같은 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. 8. The method of claim 7,
Further comprising: a support roller for supporting the first electrode web, the second electrode web, and the electrolyte membrane under the adhesive bonding unit so that the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film are bonded,
Wherein the feeding speed of the supporting roller is the same as the feeding speed of the second feeding roller. 제9 항에 있어서,
상기 지지 롤러와 상기 제2 피딩 롤러를 동력 전달 가능하게 연결하는 타이밍 벨트(timing belt)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. 10. The method of claim 9,
Further comprising a timing belt for power-transmitting the support roller and the second feeding roller. 제5 항에 있어서,
상기 제1 전극 웹의 감지부 및 상기 제2 전극 웹의 감지부는, 상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름에 동일하게 형성된 패턴(pattern)인 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the sensing unit of the first electrode web and the sensing unit of the second electrode web are the same pattern formed in the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film. . 제1 항에 있어서,
상기 전극 가열 압착 유닛의 상부 롤러 및 하부 롤러는 각각, 상기 제1 전극층 및 제2 전극층의 평면 형상과 크기에 대응되게 외주면에서 돌출된 복수의 압착면과, 서로 인접한 한 쌍의 전극층 사이의 이격 거리에 대응되게 서로 인접한 한 쌍의 압착면 사이에 오목하게 형성된 복수의 중앙 덴트(dent)와, 상기 상부 롤러 및 하부 롤러의 내부를 관통하는 것으로, 상기 상부 롤러 및 상기 하부 롤러의 외주면 온도를 상승시키는 열매체가 유동(流動)하는 열매체 유로를 구비한 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. The method according to claim 1,
The upper roller and the lower roller of the electrode heating and compression unit each have a plurality of pressing surfaces protruding from the outer circumferential surface in correspondence with the planar shape and size of the first and second electrode layers and a pair of electrode layers A plurality of center dents formed concavely between a pair of pressing surfaces adjacent to each other corresponding to the upper and lower rollers, and a plurality of central dents extending through the inside of the upper and lower rollers, And a heating medium flow path through which the heating medium flows. 제12 항에 있어서,
상기 상부 롤러 및 상기 하부 롤러는 상기 압착면의 양 측 경계와 접하여 오목하게 형성된 사이드 덴트(side dent)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the upper roller and the lower roller further comprise a side dent formed to be in contact with both side edges of the pressing surface. 제12 항에 있어서,
상기 열매체는 70 내지 150℃ 온도의 오일(oil)인 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the heating medium is oil at a temperature of 70 to 150 占 폚. 제12 항에 있어서,
상기 막-전극 조립체 원단이 상기 상부 롤러 및 상기 하부 롤러 사이를 통과할 때 상기 압착면에 의해 상기 전해질막 측으로 가압되지 않은 전극층의 부분은, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름이 상기 막-전극 조립체와 분리될 때 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름에 붙어 상기 전해질막에서 분리되는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. 13. The method of claim 12,
The portion of the electrode layer that is not pressed toward the electrolyte membrane by the pressing surface when the membrane-electrode assembly fabric passes between the upper roller and the lower roller is a portion of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film Wherein the first electrode layer protection film and the second electrode layer protection film are separated from the electrolyte membrane when they are separated from the membrane-electrode assembly. 제1 항에 있어서,
상기 전극 가열 압착 유닛은, 상기 원단이 상기 한 쌍의 롤러 사이를 통과하기에 앞서서 상기 제1 전극층 및 제2 전극층을 가열하는 예열기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 장치. The method according to claim 1,
Wherein the electrode heating pressing unit further comprises a preheater for heating the first electrode layer and the second electrode layer before the raw material passes between the pair of rollers. 제1 전극층을 구비한 제1 전극 웹을 풀어 공급하는 제1 전극 웹 공급 단계; 제2 전극층을 구비한 제2 전극 웹을 풀어 공급하는 제2 전극 웹 공급 단계; 전해질막을 풀어 공급하는 전해질막 공급 단계; 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층이 상기 전해질막을 사이에 두고 정확하게 겹쳐지도록 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹을 정렬하고 가접착하여 막-전극 조립체 원단을 형성하는 전극 정렬 단계; 상기 막-전극 조립체 원단을 상부 롤러와 하부 롤러 사이로 통과시켜 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층을 상기 전해질막에 가열 압착시킴으로써 막-전극 조립체를 형성하는 전극 가열 압착 단계; 및, 상기 막-전극 조립체를 권취 및 수거하는 막-전극 조립체 권취 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 방법. A first electrode web supplying step of supplying and discharging a first electrode web having a first electrode layer; A second electrode web supplying step of supplying and discharging a second electrode web having a second electrode layer; An electrolyte membrane supplying step of supplying and discharging the electrolyte membrane; Aligning and bonding the first electrode web and the second electrode web so that the first electrode layer and the second electrode layer overlap the electrolyte membrane precisely; and forming a membrane-electrode assembly body; An electrode heating and pressing step of forming the membrane-electrode assembly by passing the raw material of the membrane-electrode assembly between an upper roller and a lower roller, thereby hot-pressing the first electrode layer and the second electrode layer to the electrolyte membrane; And a film-electrode assembly winding step of winding and collecting the membrane-electrode assembly. 제17 항에 있어서,
상기 제1 전극 웹은 상기 제1 전극층이 일 측면에 적층된 제1 전극층 보호 필름을 더 구비하고, 상기 제2 전극 웹은 상기 제2 전극층이 일 측면에 적층된 제2 전극층 보호 필름을 더 구비하고,
상기 전극 정렬 단계는, 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 가접착하여 상기 제1 전극 웹과 상기 제2 전극 웹을 가접착하는 단계를 구비하며,
상기 막-전극 조립체 형성 방법은, 상기 전극 가열 압착 단계 이후에 상기 막-전극 조립체 원단에서 상기 제1 전극층 보호 필름을 상기 막-전극 조립체와 분리하는 제1 전극층 보호 필름 분리 단계; 및, 상기 전극 가열 압착 단계 이후에 상기 막-전극 조립체 원단에서 상기 제2 전극층 보호 필름을 상기 막-전극 조립체와 분리하는 제2 전극층 보호 필름 분리 단계;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 방법. 18. The method of claim 17,
The first electrode web may further include a first electrode layer protective film having the first electrode layer laminated on one side thereof and the second electrode web may further include a second electrode layer protective film having the second electrode layer laminated on one side thereof and,
Wherein the electrode aligning step comprises adhering the first electrode web and the second electrode web by adhering the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film,
The method for forming a membrane-electrode assembly includes: a first electrode layer protective film separating step of separating the first electrode layer protective film from the membrane-electrode assembly at the membrane-electrode assembly after the electrode heating and pressing step; And a second electrode layer protective film separating step of separating the second electrode layer protective film from the membrane electrode assembly at the membrane electrode assembly after the electrode heating and pressing step. Assembly. 제18 항에 있어서,
상기 전극 정렬 단계는:
상기 제1 전극 웹의 감지부를 감지하는 제1 감지 센서 및 상기 제2 전극 웹의 감지부를 감지하는 제2 감지 센서를 통해 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 정렬된 상태인지 판단하는 정렬 여부 확인 단계; 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 서로 정렬되지 않은 경우에 상기 가접착될 지점에서 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층이 정렬되도록, 제1 전극 웹의 급지 속도 및 상기 제2 전극 웹의 급지 속도 중 적어도 하나의 급지 속도를 변경하여 상기 제1 전극 웹 및 상기 제2 전극 웹을 급지하는 급지 속도 조정 단계; 및, 상기 가접착될 지점에서 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름을 가접착하는 가접착 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 방법. 19. The method of claim 18,
The electrode alignment step comprises:
A first sensing sensor for sensing the sensing portion of the first electrode web and a second sensing sensor for sensing the sensing portion of the second electrode web to determine whether the first electrode layer and the second electrode layer are aligned, step; The first electrode layer and the second electrode layer are aligned so that the first electrode layer and the second electrode layer are aligned at a position where the first electrode layer and the second electrode layer are not aligned with each other, A feeding speed adjusting step of feeding at least one of the first electrode web and the second electrode web by changing at least one feeding speed of the feeding speed; And an adhesion step of adhering the first electrode layer protection film and the second electrode layer protection film to each other at a position where the first electrode layer protection film and the second electrode layer protection film are to be adhered. 제19 항에 있어서,
상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭이 상기 전해질막의 폭보다 크고, 상기 전해질막은 상기 제1 전극층 보호 필름 및 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭 방향으로 중앙에 배치되어,
상기 가접착 단계에서 상기 제1 전극층 보호 필름과 상기 제2 전극층 보호 필름의 폭 방향으로 양측 단부가 서로 초음파 융착되는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 방법. 20. The method of claim 19,
Wherein the width of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film is larger than the width of the electrolyte membrane and the electrolyte membrane is disposed at the center in the width direction of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film,
Wherein the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film are ultrasonically fused to each other in the transverse direction of the first electrode layer protective film and the second electrode layer protective film in the adhesion step. 제18 항에 있어서,
상기 전극 가열 압착 단계에서, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 미리 설정된 영역에만 가압력이 작용하여 상기 전해질막에 압착되고,
상기 미리 설정된 영역을 벗어난, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층의 부분은 상기 제1 전극층 보호 필름 분리 단계 또는 상기 제2 전극층 보호 필름 분리 단계에서 상기 전해질막에서 분리되는 것을 특징으로 하는 막-전극 조립체 형성 방법.19. The method of claim 18,
In the electrode heating and pressing step, the first electrode layer and the second electrode layer are pressed onto the electrolyte membrane by applying a pressing force only to a predetermined region,
Wherein portions of the first electrode layer and the second electrode layer outside the predetermined region are separated from the electrolyte membrane in the first electrode layer protective film separating step or the second electrode layer protective film separating step. Assembly.
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