KR20170103566A - 연료전지 부품 및 이의 제조장치 - Google Patents

연료전지 부품 및 이의 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170103566A
KR20170103566A KR1020160026657A KR20160026657A KR20170103566A KR 20170103566 A KR20170103566 A KR 20170103566A KR 1020160026657 A KR1020160026657 A KR 1020160026657A KR 20160026657 A KR20160026657 A KR 20160026657A KR 20170103566 A KR20170103566 A KR 20170103566A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas diffusion
diffusion layer
adhesive layer
layer
adhesive
Prior art date
Application number
KR1020160026657A
Other languages
English (en)
Inventor
김영건
이선호
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020160026657A priority Critical patent/KR20170103566A/ko
Priority to JP2016172720A priority patent/JP6885695B2/ja
Priority to US15/256,863 priority patent/US20170256808A1/en
Priority to DE102016224852.9A priority patent/DE102016224852A1/de
Publication of KR20170103566A publication Critical patent/KR20170103566A/ko
Priority to US16/379,589 priority patent/US10741862B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0286—Processes for forming seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/18—Fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/0046—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by constructional aspects of the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B32B37/1284—Application of adhesive
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y02E60/521—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 제조장치는 가스확산층이 적재된 매거진에서 컨베이어의 입구측으로 상기 가스확산층을 로딩시키고, 상기 컨베이어의 출구측에 상기 가스확산층을 언로딩하는 이동장치, 상기 컨베이어의 설정된 위치에 배치되어 상기 가스확산층의 가장자리 설정된 위치에 접착층을 형성하는 접착층 형성장치, 상기 가스확산층에 형성된 상기 접착층을 건조시키는 건조장치, 상기 접착층이 형성된 상기 가스확산층에 대한 영상을 감지하는 검사비전, 및 상기 이동장치, 상기 접착층 형성장치, 및 상기 건조장치를 제어하고, 상기 검사비전에서 감지되는 영상정보를 통해서 상기 가스확산층에 형성된 상기 접착층의 형태를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

연료전지 부품 및 이의 제조장치{FUEL CELL COMPONENT AND MANUFACTURING DEVICE THEREOF}
본 발명은 가스확산층의 일부에 접착제를 도포하고, 이를 MEA와 서브가스켓에 부착하여 비용을 절감하고 접착제가 전극측으로 이동하는 것을 방지하여 성능을 향상시키는 연료전지 부품 및 이의 제조장치에 관한 것이다.
고분자 전해질 연료전지는 가장 안쪽에 주요 구성 부품인 막-전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치하고, 전해질막을 중심으로 그 양면에 연료극 및 공기극을 위한 촉매층이 위치된 상태를 3-레이어(layer) 막-전극 접합체라 부른다.
아울러, 상기 촉매층의 바깥쪽 부분에 가스확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)이 더 적층된 상태를 5-레이어(layer) 막-전극 접합체라 부른다.
상기 막-전극 접합체는 고분자 전해질막과, 그 양쪽에 위치되는 촉매층(전극) 이외에, 서브 가스켓을 더 포함하는데, 이 서브 가스켓은 막-전극 접합체의 핸들링(Handling)을 용이하게 하며, 고분자 전해질막의 양면 테두리 영역에 촉매층(전극)의 두께보다 두껍게 접합되며, 대개 불활성인 PE, PEN 등의 고분자 필름을 사용한다.
이렇게 구성된 막-전극 접합체의 가스확산층의 바깥 부분에 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판이 적층되면 하나의 단위전지가 되고, 이러한 단위전지를 여러 개 적층하면 원하는 규모의 연료전지 스택이 된다.
상기 막-전극 접합체를 제조하는 방법은 상기 가스확산층에 연료극 및 공기극을 위한 촉매층을 직접 도포하여 고분자 전해질막과 접합시키는 CCG(Catalyst Coated on GDL) 방법을 통해 5-레이어의 막-전극 접합체를 만드는 방법이 있고, 반면에 연료극 및 공기극을 위한 촉매층을 고분자 전해질막에 직접 도포하여 만드는 CCM(Catalyst Coated on Membrane) 방법을 통해 3-레이어의 막-전극 접합체를 만드는 방법이 있다.
촉매층을 가스확산층에 직접 도포하는 CCS(Catalyst Coated on Substrate) 혹은 CCG(Catalyst Coated on GDL) 방법에 의하면, 연료극 및 공기극을 위한 촉매층을 가스확산층에 직접 도포한 후, 열압착 과정에 의해 촉매층과 고분자 전해질막간의 접합이 이루어지도록 함으로써, 5-레이어의 막-전극 접합체를 제작할 수 있다.
반면에, 촉매층을 고분자 전해질막에 직접 도포하는 CCM(Catalyst Coated on Membrane) 방법에 의하면, 연료극 및 공기극을 위한 촉매층을 고분자 전해질막에 직접 도포하여 3-레이어의 막-전극 접합체를 제작할 수 있지만, 상기 촉매층 상에 가스확산층을 적층한 후 프레싱하여 접합시키는 별도의 공정을 필요로 한다.
즉, 상기 CCM 방법은 막-전극 접합체 즉, 고분자 전해질막에 촉매층이 직접 도포된 3-레이어의 막-전극 접합체를 제작한 후, 자동화장비를 이용하여 다수의 셀을 적층하는 스택 제조 공정에 투입될 때, 촉매층상에 가스확산층을 접합하는 공정이 필수적으로 따르게 된다.
이러한 막-전극 접합체를 제조하는 방법 중, CCM 방법은 연료전지 스택량 생산을 위한 양산성을 고려하면 다음과 같은 어려움이 있다.
상기 CCM 방법에 의하여 제작된 3-레이어의 막-전극 접합체에 가스확산층을 별도의 열압착 공정으로 임시 접합시키게 되면, 상기 촉매층과 가스확산층 간에 계면이 형성되고, 동시에 상기 서브 가스켓과 가스확산층 간에 계면이 형성된다.
이때, 상기 촉매층과 가스확산층 간의 계면은 연료전지 반응이 일어나는 계면이고, 상기 서브 가스켓과 가스확산층 간의 계면은 연료전지 반응과 상관 없는 계면이다.
그러나, 상기 촉매층과 가스확산층 또는 상기 서브 가스켓과 가스확산층은 서로 별도의 접착수단이 없이 열압착에 의하여 접합됨에 따라, 그 접합력이 약한 단점이 있고, 연료전지 스택의 대량 생산을 위한 보관(대기) 기간이 길어지면 접합력이 더욱 약화되어, 결국에는 촉매층과 가스확산층간의 박리 현상이 발생될 위험성도 있다.
이러한 점을 감안하여, 종래에는 촉매층과 가스확산층간의 접합력을 증진시키고자 가스확산층에 나피온(Nafion)과 같은 아이오노모(Ionomer)를 도포하여 촉매층에 열압착시킨 방법이 제안되었으나, 촉매층과 접하는 가스확산층의 계면 물성이 친수성(Hydrophilic)의 성질을 갖기 때문에 접합력을 증진시키기에는 미미한 점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 서브 가스켓 전체에 접착제를 도포하지 않고, 서브 가스켓과 가스확산층 사이의 설정된 영역에만 접착제를 도포하여, 접착제비용을 절감하고, 접착제가 전극과 대응하는 반응면으로 유입되는 것을 최소화하여 기밀문제를 해소하고 전지성능을 향상시킬 수 있는 연료전지 부품 및 이의 제조장치를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품에 의하면, 전해질막, 상기 전해질막의 양측면에 형성되는 전극, 상기 전해질막과 상기 전극의 측면을 커버하고, 상기 전해질막의 폭방향 또는 길이방향으로 연장되는 서브 가스켓, 상기 서브 가스켓의 일면과 상기 전극의 일면에 부착되는 가스확산층, 및 상기 서브 가스켓과 상기 가스확산층 사이에 형성되는 접착층을 포함할 수 있다.
상기 전극은 상기 전해질막의 일면에 형성되는 애노드전극, 및 상기 전해질막의 타면에 형성되는 캐소드전극을 포함할 수 있다.
상기 가스확산층은 상기 애노드전극에 부착되는 상부 가스확산층, 및 상기 캐소드전극에 부착되는 하부 가스확산층을 포함할 수 있다.
상기 접착층은 상기 전극과 대응하는 부분을 제외하고 상기 가스확산층의 설정된 가장자리영역에 형성될 수 있다.
상기 접착층은 상기 서브 가스켓과 상기 가스확산층의 외부로 노출되지 않도록 상기 가스확산층의 가장자리 영역에 형성될 수 있다.
상기 접착층은 상기 가스확산층의 가장자리를 따라서 연속적으로 형성될 수 있다.
상기 접착층은 상기 가스확산층의 가장자리를 따라서 설정된 간격을 두고 형성될 수 있다.
상기 전해질막은 상기 전극 사이에서 상기 전극의 측면에서 설정거리 돌출되고, 상기 서브 가스켓은 상기 전극의 측면, 및 상기 전해질막의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 제조장치는 가스확산층이 적재된 매거진에서 컨베이어의 입구측으로 상기 가스확산층을 로딩시키고, 상기 컨베이어의 출구측에 상기 가스확산층을 언로딩하는 이동장치, 상기 컨베이어의 설정된 위치에 배치되어 상기 가스확산층의 가장자리 설정된 위치에 접착층을 형성하는 접착층 형성장치, 상기 가스확산층에 형성된 상기 접착층을 건조시키는 건조장치, 상기 접착층이 형성된 상기 가스확산층에 대한 영상을 감지하는 검사비전, 및 상기 이동장치, 상기 접착층 형성장치, 및 상기 건조장치를 제어하고, 상기 검사비전에서 감지되는 영상정보를 통해서 상기 가스확산층에 형성된 상기 접착층의 형태를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 접착제도포장치는 상기 가스확산층의 설정된 가장자리 영역에 상기 접착층을 형성할 수 있다.
상기 접착제도포장치는, 상기 가스확산층의 가장자리를 따라서 연속적으로 상기 접착층을 형성할 수 있다.
상기 접착제도포장치는, 상기 가스확산층의 가장자리를 따라서 설정된 간격을 두고 상기 접착층을 형성할 수 있다.
상기 건조장치는 설정된 온도로 가열된 공기를 이용하여 상기 가스확산층과 상기 접착층에 열을 가할 수 있다.
상기 이동장치는 상기 가스확산층에 부착된 간지를 분리하여 설정된 위치로 이동시키고, 상기 간지가 분리된 상기 가스확산층을 상기 컨베이어의 입구측으로 로딩할 수 있다.
상기 건조장치는 설정된 온도로 가열된 가열판을 이용하여 상기 가스확산층과 상기 접착층에 열을 가할 수 있다.
상기 접착층 형성장치는, 접착재를 분사하여 상기 가스확산층의 가장자리 설정된 위치에 접착층을 형성하는 분사노즐, 및 상기 분사노즐에서 분사되는 접착재와 상기 가스확산층에 형성된 접착층에 대한 영상데이터를 감지하는 카메라를 포함할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 가스확산층에서 전극과 대응되는 반응면에는 접착제를 도포하지 않고, 서브 가스켓과 가스확산층 사이의 설정된 영역에만 접착제를 도포함으로써 접착제비용을 절감하고, 접착제가 전극과 대응하는 반응면으로 유입되는 것을 최소화하여 기밀문제를 해소하고 전지성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 제조장치에 대한 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 제조방법을 보여주는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 및 상하 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서와 위치에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 개략적인 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 연료전지부품은 MEA(100), 서브 가스켓(120), 상부 가스확산층(105a), 하부 가스확산층(105b), 및 접착층(115)을 포함한다.
상기 MEA(100)는 고분자 전해질막(200), 및 상기 전해질막(200)의 일면과 타면면에 각각 형성되는 애노드전극(202)과 캐소드전극(204)을 포함하고, 상기 서브 가스켓(120)은 상기 MEA(100)의 가장자리 측면을 커버하고 외측 방향으로 연장된다.
상기 상부 가스확산층(105a)과 상기 하부 가스확산층(105b)은 상기 MEA(100)의 상부면과 하부면에 각각 부착되고, 가장자리 면은 상기 서브 가스켓(120)과도 부착된다. 아울러, 상기 상부 가스확산층(105a)과 상기 하부 가스확산층(105b)에서 상기 서브 가스켓(120)과 마주하는 가장자리 면에는 접착층(115)이 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 상부 가스확산층과 상기 하부 가스확산층을 통칭하여 가스확산층(105)으로 부를 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 연료전지 부품은 전해질막(200), 애노드전극(202), 캐소드전극(204), 서브 가스켓(120), 및 접착층(115)을 포함한다.
상기 전해질막(200)의 일면과 타면에 상기 애노드전극(202)과 상기 캐소드전극(204)이 형성되고, 상기 전해질막(200)의 가장자리부는 상기 애노드전극(202)과 상기 캐소드전극(204)의 측면에서 설정거리 돌출된다.
상기 서브 가스켓(120)은 상기 애노드전극(202), 상기 캐소드전극(204), 및 상기 전해질막(200)의 측면을 커버하도록 측면에서 외측방향으로 연장되고, 상기 서브 가스켓(120)의 두께는 상기 애노드전극(202), 상기 전해질막(200), 및 상기 캐소드전극(204)의 전체 두께보다 더 두껍다.
본 발명의 실시예에서, 상기 상부 가스확산층(105a)과 상기 하부 가스확산층(105b)이 상기 애노드전극(202)과 상기 캐소드전극(204)에 부착되고, 상기 상부 가스확산층(105a)과 상기 하부 가스확산층(105b)의 가장자리면은 상기 서브 가스켓(120)의 외면에도 부착된다.
아울러, 상기 상부 가스확산층(105a)의 가장자리면과 상기 서브 가스켓(120)의 외면 사이 및 상기 하부 가스확산층(105b)의 가장자리면과 상기 서브 가스켓(120)의 외면 사이에는 각각 접착층(115)이 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 접착층(115)이 상기 서브 가스켓(120) 전체적으로 형성되지 않고, 상기 상부 가스확산층(105a)과 상기 서브 가스켓(120) 사이 및 상기 하부 가스확산층(105b)과 상기 서브 가스켓(120) 사이 접촉면에만 형성되기 때문에, 상기 접착층(115)의 접착재가 상기 애노드전극(202)과 상기 캐소드전극(204) 측으로 유입되지 않고, 연료전지 스택의 성능을 안정적으로 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 제조장치에 대한 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 연료전지 부품의 제조장치는 이동장치(300), 가스확산층 매거진(305), 간지 매거진(310), 가스확산층(105), 컨베이어(315), 접착층 형성장치(320), 건조장치(330), 검사비전(340), 및 제어부(333)를 포함한다.
상기 이동장치(300)는 상기 가스확산층 매거진(305)으로부터 간지를 상기 간지 매거진(310)으로 배출하고, 상기 가스확산층(105)을 상기 가스확산층 매거진(305)에서 흡착하여 상기 컨베이어(315)의 입구측으로 로딩한다.
상기 컨베이어(315)에 로딩된 상기 가스확산층(105)은 상기 접착층 형성장치(320)를 거치고, 상기 접착층 형성장치(320)는 상기 가스확산층(105)의 설정된 영역에 접착제를 도포하여 접착층(115)을 형성한다.
상기 접착층 형성장치는 접착재를 분사하여 도포하는 분사노즐(360)과 도포되는 접착재를 영상데이터로 감지하는 카메라(365)를 포함하고, 상기 제어부는 상기 카메라에서 감지되는 영상데이터를 이용하여 상기 분사노즐에서 분사되는 접착재의 양과 상기 분사노즐의 이동속도를 제어할 수 있다.
그리고, 상기 건조장치(330)는 약 100도씨의 열풍을 이용하여 상기 가스확산층(105)과 상기 접착층(115)을 전체적으로 건조시킬 수 있으며, 가열된 열판을 이용하여 상기 가스확산층과 접착층을 건조시킬 수 있다.
아울러, 상기 검사비전(340)은 상기 가스확산층(105)에 형성된 상기 접착층(115)의 형태를 감지하고, 감지데이터를 상기 제어부(333)로 송신한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제어부(333)는 상기 검사비전(340)에서 전송된 상기 접착층(115)의 형태를 감지하여 두께, 폭, 위치를 연산하여, 접착층(115)의 형태가 정상 및 비정상인지 판단한다.
아울러, 상기 제어부(333)는 상기 이동장치(300)를 제어하여 상기 가스확산층(105)을 상기 컨베이어(315)에 로딩하거나 언로딩하며, 상기 건조장치(330)와 상기 접착층 형성장치(320)를 제어한다.
상기 제어부(333)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 가스확산층(105)의 가장자리 일면에 상기 접착층(115)이 형성되고, 상기 접착층(115)은 상기 가스확산층(105)의 폭방향 가장자리 일면에 길이방향으로 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 접착층(115)은 상기 애노드전극(202) 및 상기 캐소드전극(204)과 대응하는 반응경계(400)의 외측에 형성되고, 상기 접착층(115)은 상기 가스확산층(105)의 외측면과 상기 반응경계(400) 사이의 설정된 영역에 연속적으로 형성될 수 있다.
아울러, 상기 접착층(115)은 상기 가스확산층(105)의 외측면과 상기 반응경계(400) 사이의 설정된 영역에 설정된 간격을 두고 비연속적으로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 부품의 제조방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 5를 참조하면, S500에서 상기 제어부(333)는 상기 이동장치(300)를 제어하여 상기 가스확산층(105)을 흡착하고, 이송한다. 여기서, 상기 가스확산층(105)에 부착된 간지는 설정된 위치로 배출된다.
S510에서 상기 이동장치(300)는 흡착된 상기 가스확산층(105)을 상기 컨베이어(315)의 입구측으로 로딩시킨다. 그리고, S520에서 상기 접착층 형성장치(320)는 상기 가스확산층(105)의 설정된 영역에 접착층(115)을 형성하고, S530에서 상기 건조장치(330)는 열풍을 이용하여 상기 접착층(115)을 건조시킨다.
다음, S540에서 상기 검사비전(340)은 상기 가스확산층(105)에 형성된 상기 접착층(115)의 형태를 감지하고, 이를 상기 제어부(333)로 송신하고, 상기 제어부(333)는 상기 접착층(115)의 형태가 정상인지 판단한다.
그리고, S550에서는 상기 이동장치(300)가 상기 컨베이어(315)의 출구측에서 배출되는 상기 가스확산층(105)을 흡착하여 언로딩하고, 설정된 장소에 적재한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 접착층의 폭은 약 2mm이고, 건조 후 폭은 약 3mm로 구현되며, 열풍건조 온도는 약 섭씨 100도이다. 상기 접착층이 건조된 상태에서 상기 검사비전에 의해서 감지된 형태에 따라서 상기 제어부는 정상 가스확산층과 비정상 가스확산층을 분리하여 각각 적재한다.
아울러, 상기 접착층의 도포 품질을 향상시키기 위해서 주변 온도는 섭씨 22도 ±1이내이고, 습도는 70%±10이내이며, 상기 검사비전은 레이저를 이용하여 접착층의 도포두께, 폭, 및 위치를 감지할 수 있으며, 상기 접착층 형성장치는 접착제 공급 및 토출량을 실시간으로 모니터링할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: MEA 105a: 상부 가스확산층
105b: 하부 가스확산층 115: 접착층
120: 서브 가스켓 200: 전해질막
202: 애노드전극 204: 캐소드전극
300: 이동장치 305: 가스확산층 매거진
310: 간지 매거진 315: 컨베이어
320: 접착층 형성장치 330: 건조장치
333: 제어부 340: 검사비전
400: 반응경계

Claims (16)

  1. 전해질막;
    상기 전해질막의 양측면에 형성되는 전극;
    상기 전해질막과 상기 전극의 측면을 커버하고, 상기 전해질막의 폭방향 또는 길이방향으로 연장되는 서브 가스켓;
    상기 서브 가스켓의 일면과 상기 전극의 일면에 부착되는 가스확산층; 및
    상기 서브 가스켓과 상기 가스확산층 사이에 형성되는 접착층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극은
    상기 전해질막의 일면에 형성되는 애노드전극; 및
    상기 전해질막의 타면에 형성되는 캐소드전극; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스확산층은
    상기 애노드전극에 부착되는 상부 가스확산층; 및
    상기 캐소드전극에 부착되는 하부 가스확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은
    상기 전극과 대응하는 부분을 제외하고 상기 가스확산층의 설정된 가장자리 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 서브 가스켓과 상기 가스확산층의 외부로 노출되지 않도록 상기 가스확산층의 가장자리 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 가스확산층의 가장자리를 따라서 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 가스확산층의 가장자리를 따라서 설정된 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전해질막은 상기 전극 사이에서 상기 전극의 측면에서 설정거리 돌출되고, 상기 서브 가스켓은 상기 전극의 측면, 및 상기 전해질막의 측면을 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 부품.
  9. 가스확산층이 적재된 매거진에서 컨베이어의 입구측으로 상기 가스확산층을 로딩시키고, 상기 컨베이어의 출구측에 상기 가스확산층을 언로딩하는 이동장치;
    상기 컨베이어의 설정된 위치에 배치되어 상기 가스확산층의 가장자리 설정된 위치에 접착층을 형성하는 접착층 형성장치;
    상기 가스확산층에 형성된 상기 접착층을 건조시키는 건조장치;
    상기 접착층이 형성된 상기 가스확산층에 대한 영상을 감지하는 검사비전; 및
    상기 이동장치, 상기 접착층 형성장치, 및 상기 건조장치를 제어하고, 상기 검사비전에서 감지되는 영상정보를 통해서 상기 가스확산층에 형성된 상기 접착층의 형태를 판단하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품의 제조장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접착제도포장치는
    상기 가스확산층의 설정된 가장자리 영역에 상기 접착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품의 제조장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 접착제도포장치는,
    상기 가스확산층의 가장자리를 따라서 연속적으로 상기 접착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품의 제조장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 접착제도포장치는,
    상기 가스확산층의 가장자리를 따라서 설정된 간격을 두고 상기 접착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품의 제조장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 건조장치는
    설정된 온도로 가열된 공기를 이용하여 상기 가스확산층과 상기 접착층에 열을 가하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품의 제조장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 이동장치는 상기 가스확산층에 부착된 간지를 분리하여 설정된 위치로 이동시키고,
    상기 간지가 분리된 상기 가스확산층을 상기 컨베이어의 입구측으로 로딩하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품의 제조장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 건조장치는
    설정된 온도로 가열된 가열판을 이용하여 상기 가스확산층과 상기 접착층에 열을 가하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품의 제조장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 접착층 형성장치는,
    접착재를 분사하여 상기 가스확산층의 가장자리 설정된 위치에 접착층을 형성하는 분사노즐; 및
    상기 분사노즐에서 분사되는 접착재와 상기 가스확산층에 형성된 접착층에 대한 영상데이터를 감지하는 카메라;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 부품의 제조장치.
KR1020160026657A 2016-03-04 2016-03-04 연료전지 부품 및 이의 제조장치 KR20170103566A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160026657A KR20170103566A (ko) 2016-03-04 2016-03-04 연료전지 부품 및 이의 제조장치
JP2016172720A JP6885695B2 (ja) 2016-03-04 2016-09-05 燃料電池部品の製造装置
US15/256,863 US20170256808A1 (en) 2016-03-04 2016-09-06 Fuel cell component and manufacturing device thereof
DE102016224852.9A DE102016224852A1 (de) 2016-03-04 2016-12-13 Brennstoffzellenkomponente und Herstellvorrichtung derselben
US16/379,589 US10741862B2 (en) 2016-03-04 2019-04-09 Fuel cell component and manufacturing device thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160026657A KR20170103566A (ko) 2016-03-04 2016-03-04 연료전지 부품 및 이의 제조장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170103566A true KR20170103566A (ko) 2017-09-13

Family

ID=59650955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160026657A KR20170103566A (ko) 2016-03-04 2016-03-04 연료전지 부품 및 이의 제조장치

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20170256808A1 (ko)
JP (1) JP6885695B2 (ko)
KR (1) KR20170103566A (ko)
DE (1) DE102016224852A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200027291A (ko) * 2018-09-04 2020-03-12 주식회사 노바 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치
WO2023128335A1 (ko) * 2021-12-28 2023-07-06 코오롱인더스트리 주식회사 막-전극 접합체 및 이를 포함하는 연료전지

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB202010522D0 (en) * 2020-07-09 2020-08-26 Johnson Matthey Fuel Cells Ltd Process of maufacturing a membrane electrode assembly
JP7307109B2 (ja) * 2021-03-19 2023-07-11 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス ガス拡散層付膜電極接合体およびその製造方法
DE102021118683A1 (de) 2021-07-20 2023-01-26 Mühlbauer Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Verarbeitung einer Membran-Elektroden-Anordnung
DE102021126921A1 (de) 2021-10-18 2023-04-20 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zur lageweisen Entnahme einer Komponente aus einem Magazin oder einem Behälter sowie Anordnung zur Verwendung in dem Verfahren

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5680696A (en) * 1994-09-13 1997-10-28 Axis Usa, Inc. Dynamo-electric machine component conveying systems with load/unload devices
US6756146B2 (en) * 2002-04-03 2004-06-29 3M Innovative Properties Company Apparatus and method for automatically stacking fuel cell material layers
KR100712088B1 (ko) * 2002-05-27 2007-05-02 한라공조주식회사 클러치 풀리의 마찰재 접착장치 및 방법
WO2008054264A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 Powercell Sweden Ab Method of manufacturing fuel cells
US8288059B2 (en) * 2006-12-15 2012-10-16 3M Innovative Properties Company Processing methods and systems for assembling fuel cell perimeter gaskets
KR20090088719A (ko) 2008-02-15 2009-08-20 현대자동차주식회사 자동화된 실링액 도포 장치
KR20100004495A (ko) * 2008-07-04 2010-01-13 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 막-전극 접합체와 가스확산층간의 접합방법
KR20120063574A (ko) 2010-12-08 2012-06-18 현대자동차주식회사 고분자 전해질막 연료전지용 막전극접합체의 제조방법
KR20130030116A (ko) * 2011-09-16 2013-03-26 삼성에스디아이 주식회사 막전극 조립체 및 연료전지 스택
JP5704094B2 (ja) 2012-02-29 2015-04-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池、燃料電池用ガス拡散層、および、これらの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200027291A (ko) * 2018-09-04 2020-03-12 주식회사 노바 연료전지 스택용 분리판의 친수성 검사장치
WO2023128335A1 (ko) * 2021-12-28 2023-07-06 코오롱인더스트리 주식회사 막-전극 접합체 및 이를 포함하는 연료전지

Also Published As

Publication number Publication date
US20190267654A1 (en) 2019-08-29
DE102016224852A1 (de) 2017-09-07
US10741862B2 (en) 2020-08-11
US20170256808A1 (en) 2017-09-07
JP6885695B2 (ja) 2021-06-16
JP2017157547A (ja) 2017-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170103566A (ko) 연료전지 부품 및 이의 제조장치
US20190237777A1 (en) Fuel cell and method of manufacturing fuel cell
US8399150B2 (en) Integrated fuel cell assembly and method of making
US20100000679A1 (en) Method for bonding mea and gdl of fuel cell stack
KR101776755B1 (ko) 연료전지 부품의 제조장치 및 제조방법
JP2002533904A (ja) シールを形成しｐｅｍ型電池構成要素を結合するための熱可塑性フィルムの使用
US9130206B2 (en) Method for manufacturing resin-framed membrane electrode assembly for fuel cell
US20050164072A1 (en) Durable membrane electrode assembly catalyst coated diffusion media with no lamination to membrane
JP2015537343A (ja) メンブレン電極アッセンブリ、このようなメンブレン電極アッセンブリを有する燃料電池及び燃料電池を有する自動車
CA2976351C (en) Seal for solid polymer electrolyte fuel cell
KR20120063574A (ko) 고분자 전해질막 연료전지용 막전극접합체의 제조방법
KR101173058B1 (ko) 가스켓을 갖는 연료전지용 분리판 및 이의 제조 방법
US11094947B2 (en) Resin frame equipped membrane electrode assembly for fuel cell and method of producing the same
US20150380746A1 (en) Fuel cell and method of producing the fuel cell
JP6843730B2 (ja) 燃料電池及びその運転方法
KR102507003B1 (ko) 연료전지용 막전극 접합체 및 그 제조방법
WO2018217586A1 (en) Sealing arrangement for a solid polymer electrolyte fuel cell
JP5061755B2 (ja) 燃料電池
JP2022022802A (ja) 燃料電池スタックの製造方法
JP2018153770A (ja) 塗布装置および塗布方法
KR102474506B1 (ko) 막 전극접합체와 기체확산층의 접합 방법 및 이를 이용하여 제조된 연료전지
JP5900311B2 (ja) 燃料電池とその製造方法
US10593965B2 (en) Method and apparatus for manufacturing resin-framed membrane electrode assembly
KR101304883B1 (ko) 막전극접합체 제조를 위한 핫 프레스 장치 및 이를 이용한 막전극접합체 제조 방법
KR101272513B1 (ko) 연료전지용 막-전극 어셈블리 및 그 제작 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment