KR20200078902A - Manufacturing device of membrane electrode assembly restraining deformation of both membrane electrode assembly and electrolyte membrane, and manufacturing method of membrane electrode assembly using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 롤투롤(roll to roll)공정에서 전해질막 및 막-전극 접합체의 변형없이 연속적으로 막-전극 접합체를 제조하는 장치 및 그 장치를 이용한 막-전극 접합체 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for continuously manufacturing a membrane-electrode assembly without deformation of an electrolyte membrane and a membrane-electrode assembly in a roll to roll process, and a method for manufacturing a membrane-electrode assembly using the apparatus.
연료전지(Fuel Cell)는 수소와 산소의 전기 화학적인 반응에 의해 전기를 생산한다. 이러한 연료전지는 별도의 충전 과정 없이 외부에서 화학 반응물을 공급받아 지속적인 발전이 가능하다.Fuel cells produce electricity by the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen. Such a fuel cell can continuously generate power by receiving a chemical reactant from outside without a separate charging process.
연료전지는 막-전극 접합체(Membrane-Electrode Assembly)를 사이에 두고 이의 양측에 세퍼레이터(분리판)를 배치하여 구성될 수 있다. 이러한 연료전지는 연속적으로 배열되며 연료전기 스택으로 구성될 수 있다.The fuel cell may be configured by disposing separators (separating plates) on both sides of the membrane-electrode assembly. These fuel cells are continuously arranged and may be composed of a fuel electric stack.
연료전지의 핵심부품인 막-전극 접합체는 수소이온이 이동하는 전해질막(membrane)을 중심으로 양쪽에 전극층(electrode)으로서의 수소극과 공기극을 형성한다. 그리고 막-전극 접합체는 전극층 및 전해질막을 보호하고, 연료전지의 조립성을 확보하기 위한 서브 가스켓을 구비하고 있다.The membrane-electrode assembly, which is a core component of the fuel cell, forms a hydrogen electrode and an air electrode as electrode layers on both sides around an electrolyte membrane through which hydrogen ions move. In addition, the membrane-electrode assembly is provided with a sub-gasket to protect the electrode layer and the electrolyte membrane, and to assemble the fuel cell.
상기 막-전극 접합체는 롤 형태로 감긴 전해질막을 풀고, 그 전해질막의 양면에 전극층을 전사키시는 데칼(decal) 방식으로 전극시트를 제조하였다.The membrane-electrode assembly prepared an electrode sheet in a decal manner by releasing the electrolyte membrane wound in a roll form and transferring the electrode layers on both sides of the electrolyte membrane.
아울러, 막-전극 접합체와 가스확산시트(GDL: gas diffusion layer)를 서로 높은 온도로 접합하고, 이와 같이 접합된 접합체를 분리판과 교대로 적층하여 연료전지 셀을 제조하게 된다.In addition, a membrane-electrode assembly and a gas diffusion layer (GDL) are bonded to each other at a high temperature, and the bonded body is alternately stacked with a separator to manufacture a fuel cell.
도 1은 roll-to-roll 방식에서 한 쌍의 가압롤러를 통한 막-전극 접합체 제조방법을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면 전해질막 공급롤러(10)를 통해 공급된 전해질막(1)의 상부면 및 하부면으로 양극이 코팅된 제1 이형지(2) 및 음극이 코팅된 제2 이형지(2')가 적층되고 한 쌍의 가압롤러(20)를 통해 전해질막(1)의 양면에 적층된 전극이 접합되어 막-전극 접합체(3)를 형성하고 회수롤러(30)에 의해 회수되게 된다.1 shows a method of manufacturing a membrane-electrode assembly through a pair of pressure rollers in a roll-to-roll method. Referring to FIG. 1, the
상기와 같은 방식은 낮은 인장강도를 갖는 전해질막의 특성으로 인해 공정속도를 높일 수 없으며, 전해질막의 두께를 박막으로 형성하는데 한계가 있다는 단점이 있다. Due to the characteristics of the electrolyte membrane having low tensile strength, the above method cannot increase the process speed, and has a disadvantage in that it has limitations in forming the thickness of the electrolyte membrane into a thin film.
또다른 방식으로 전해질막의 양면에 전극을 형성하고 핫프레스판에 열압착할 수도 있는데, 이경우 핫프레스로 인해 150 내지 600초 가량의 추가 공정시간을 요하게 되고, 연속 공정, 대량 생산 및 자동화 공정이 어렵다는 문제가 있다.Alternatively, electrodes may be formed on both sides of the electrolyte membrane and thermally compressed onto a hot press plate. In this case, an additional process time of 150 to 600 seconds is required due to the hot press, and the continuous process, mass production, and automated process are difficult. there is a problem.
또한 일반적으로 상기 회수롤러 및 전해질막 공급롤러의 장력에 차이를 발생키며 전해질막을 동일한 이송속도를 유지한 채 막-전극 접합체를 제조하는 것이 중요한데, 공정이 진행될수록 상기 전해질막 공급롤러와 회수롤러에 감겨있는 전해질막의 두께의 변화 때문에 상기 전해질막의 이송속도에 변화가 생기게 되어 결과적으로 균일한 두께, 폭 및 품질의 막-전극 접합체를 얻기가 어려워진다.In addition, in general, it is important to produce a membrane-electrode assembly while maintaining the same feed rate for the electrolyte membrane while generating a difference in tension between the recovery roller and the electrolyte membrane supply roller. As the process progresses, the electrolyte membrane supply roller and the recovery roller Due to the change in the thickness of the wound electrolyte membrane, a change occurs in the feed rate of the electrolyte membrane, and as a result, it is difficult to obtain a membrane-electrode assembly of uniform thickness, width and quality.
한국공개특허 제10-2017-0133715호는 연료전지용 전극막 접합체의 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로 전해질막 공급롤러를 통해 공급되는 전해질막의 양면에 전극을 구비시키고 열압착롤러에 의해 합지하는 제조방법에 개시되어 있습니다. 하지만 전해질막 공급롤러에서 공급되는 전해질막의 이송속도와 권취롤러에 의해 회수되는 막-전극 접합체의 이송속도의 차이 및 열압착롤러에 의한 부분적인 전해질막 및 막-전극 접합체의 신장으로 인한 두께의 변화를 원천적으로 차단하는 방법을 제공하고 있지 않다.Korean Patent Publication No. 10-2017-0133715 relates to an apparatus for manufacturing an electrode membrane assembly for a fuel cell and a method of manufacturing the electrode membrane on both sides of the electrolyte membrane supplied through the electrolyte membrane supply roller and manufactured by laminating by a thermocompression roller Method is disclosed. However, the difference between the transfer speed of the electrolyte membrane supplied from the electrolyte membrane supply roller and the transfer speed of the membrane-electrode assembly recovered by the winding roller, and the change in thickness due to partial elongation of the membrane and electrode assembly by the thermocompression roller It does not provide a way to block the source.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 구체적인 목적은 아래와 같다.The present invention is to solve the above problems, the specific purpose is as follows.
본 발명은 막-전극 접합체를 제조할 시 약한 강도의 전해질막의 변형을 최소화하여 전해질막의 치수안정성을 확보할 목적을 가지고 있다.The present invention aims to secure dimensional stability of the electrolyte membrane by minimizing deformation of the electrolyte membrane of weak strength when manufacturing the membrane-electrode assembly.
본 발명은 박막 또는 낮은 인장강도의 전해질막을 사용해도 고품질의 막-전극 접합체를 제조할 목적을 가지고 있다.The present invention aims to produce a high-quality membrane-electrode assembly even when a thin film or a low tensile strength electrolyte membrane is used.
본 발명은 막-전극 접합체를 끊김없이 연속적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공할 목적을 가지고 있다.It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of continuously producing a membrane-electrode assembly.
본 발명은 막-전극 접합체를 제조하는 공정의 속도를 향상시킬 목적을 가지고 있다.The present invention aims to improve the speed of the process of manufacturing a membrane-electrode assembly.
본 발명에 따르면, 공급부, 가압부, 회수부 및 고정부를 포함하고, 상기 공급부는 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지 및 음극이 코팅된 제2 이형지를 공급하고, 상기 가압부는 상기 공급부에서 이송된 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지 및 음극이 코팅된 제2 이형지를 가압하여 막-전극 접합체를 제조하는 한 쌍의 가압롤러를 포함하고, 상기 회수부는 상기 제조된 막-전극 접합체를 감는 회수롤러, 양극이 제거된 제1 이형지를 감는 제1 이형지 회수롤러 및 음극이 제거된 제2 이형지를 감는 제2 이형지 회수롤러를 포함하고, 상기 고정부는 상기 가압부의 전단 및 후단에서 상기 전해질막 및 막-전극 접합체의 양 측부에 구비되는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치를 제공한다.According to the present invention, a supply unit, a pressing unit, a recovery unit and a fixing unit, the supply unit supplies an electrolyte membrane, a first release paper coated with a positive electrode and a second release paper coated with a negative electrode, and the pressing unit is supplied from the supply unit. It includes a pair of pressure rollers for producing a membrane-electrode assembly by pressing the transferred electrolyte membrane, the first release paper coated with the positive electrode and the second release paper coated with the negative electrode, and the recovery part comprises the prepared membrane-electrode assembly. A recovery roller for winding, a first release paper recovery roller for winding the first release paper from which the positive electrode is removed, and a second release paper recovery roller for winding the second release paper from which the negative electrode is removed, wherein the fixing part is provided with the electrolyte membrane at the front and rear ends of the pressing part And it provides a tension-breaking membrane-electrode assembly manufacturing apparatus, characterized in that provided on both sides of the membrane-electrode assembly.
상기 고정부는 이송되는 전해질막 및 막-전극 접합체의 양 측부의 상부면 및 하부면에 압력을 가하여 고정하는 집게를 포함하는 클립부; 및 상기 클립부를 체결한 몸체부;를 포함할 수 있다.The fixing portion includes a clip portion including forceps for fixing by applying pressure to the upper and lower surfaces of both sides of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly to be transferred; And a body part with which the clip part is fastened.
상기 클립부의 전면에는 집게가 장착되어 있고, 상기 클립부의 후면은 상기 몸체부에 체결되어 있고, 상기 몸체부에는 다수의 클립부가 몸체부의 외부면을 따라 일정한 간격으로 체결되어 있고, 상기 클립부는 상기 몸체부의 외부면을 따라 이동할 수 있다.Tongs are mounted on the front surface of the clip portion, the rear side of the clip portion is fastened to the body portion, and a plurality of clip portions are fastened at regular intervals along the outer surface of the body portion, and the clip portion is the body. It can move along the outer surface of the wealth.
상기 몸체부에 체결된 다수의 클립부는 상기 몸체부를 따라 일정 속도로 이동을 하며, 상기 클립부는 상기 전해질막 또는 막-전극 접합체의 이송방향(MD방향)과 수평이 형성되는 시작점에서 상기 전해질막 또는 막-전극 접합체을 집게로 집어서 전해질막 또는 막-전극 접합체을 견인하게 되고, 상기 전해질막 또는 막-전극 접합체의 이송방향(MD방향)과 수평이 끝나는 끝점에서 상기 전해질막 또는 막-전극 접합체을 집고있는 집게를 해체할 수 있다.A plurality of clip portions fastened to the body portion move at a constant speed along the body portion, and the clip portion is the electrolyte membrane at the starting point where the transfer direction (MD direction) of the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly is horizontal. The membrane-electrode assembly is picked up with forceps to pull the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly, and the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly is picked up at the end point where the transfer direction (MD direction) of the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly ends horizontally. The tongs can be dismantled.
상기 클립부의 이동속도 및 견인속도는 서로 동일할 수 있다.The moving speed and the traction speed of the clip part may be the same.
상기 공급부는 전해질막을 공급하는 전해질막 공급롤러를 포함할 수 있다.The supply unit may include an electrolyte membrane supply roller that supplies an electrolyte membrane.
상기 전해질막은 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)을 지지체로 하고 불소계 이오노머가 함침될 수 있다.The electrolyte membrane may be expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) as a support, and a fluorine-based ionomer may be impregnated.
가압부의 전단에서 상기 전해질막의 양 측부에 구비된 고정부 및 상기 가압부의 후단에서 상기 막-전극 접합체의 양 측부에 구비된 고정부 사이의 제1 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 가압부의 가압롤러 및 상기 가압부의 후단에서 상기 막-전극 접합체의 양 측부에 구비된 고정부 사이의 제2 영역을 포함할 수 있다.A first region between a fixing portion provided at both sides of the electrolyte membrane at a front end of the pressing portion and a fixing portion provided at both sides of the membrane-electrode assembly at a rear end of the pressing portion, wherein the first region includes the pressing portion. At the rear end of the pressing roller and the pressing portion, a second region between fixing portions provided at both sides of the membrane-electrode assembly may be included.
상기 제1 영역은 회수롤러로부터 전달되는 장력을 받지 않을 수 있다.The first region may not receive the tension transmitted from the recovery roller.
상기 제2 영역이 MD방향 및 TD방향으로 연신되지 않고, MD방향 및 TD방향으로 일정한 장력을 유지할 수 있다.The second region is not stretched in the MD direction and the TD direction, and can maintain a constant tension in the MD direction and the TD direction.
상기 가압부의 한 쌍의 가압롤러는 열 및 압력을 가할 수 있다.The pair of pressurizing rollers of the pressurizing portion may apply heat and pressure.
본 발명에 따르면, 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지 및 음극이 코팅된 제2 이형지를 공급하는 공급단계; 상기 전해질막, 제1 이형지 및 제2 이형지를 이송하는 이송단계; 막-전극 접합체를 회수롤러로 감고, 양극이 제거된 제1 이형지를 제1 이형지 회수롤러로 감고, 음극이 제거된 제2 이형지를 제2 이형지 회수롤러로 감는 회수 단계;를 포함하고, 상기 이송단계는 고정부의 장력으로 전해질막을 이송하는 제1 이송단계; 고정부를 통해 전해질막 및 막-전극 접합체를 견인하는 제2 이송단계; 및 회수롤러의 장력으로 막-전극 접합체를 이송하는 제3 이송단계;를 포함하고, 상기 제2 이송단계에서 고정부는 이송되는 전해질막 및 막-전극 접합체의 양 측부의 상부면 및 하부면에 압력을 가하여 상기 전해질막 및 막-전극 접합체를 각각 고정부에 고정시키는 집게를 포함하는 클립부; 및 상기 클립부를 체결한 몸체부;를 포함하고, 상기 고정부의 클립부는 상기 전해질막 및 막-전극 접합체를 각각 고정시켜서 견인하고, 상기 제2 이송단계는 한 쌍의 가압롤러로 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지 및 음극이 코팅된 제2 이형지를 가압하여 막-전극 접합체를 제조하는 가압단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법을 제공 한다.According to the present invention, a supply step of supplying an electrolyte membrane, a first release paper coated with an anode and a second release paper coated with a cathode; A transfer step of transferring the electrolyte membrane, the first release paper and the second release paper; The recovery step of winding the membrane-electrode assembly with a recovery roller, winding the first release paper with the positive electrode removed with a first release paper recovery roller, and winding the second release paper with the negative electrode removed with a second release paper recovery roller; The step includes a first transfer step of transferring the electrolyte membrane under the tension of the fixing part; A second transfer step of pulling the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly through the fixing portion; And a third transfer step of transferring the membrane-electrode assembly with the tension of the recovery roller; and in the second transfer step, the fixing portion is pressurized on the upper and lower surfaces of both sides of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly being transferred. A clip portion including forceps for fixing the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly to a fixed portion, respectively; And a body portion with which the clip portion is fastened, and the clip portion of the fixing portion is fixed and towed by fixing the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly, respectively. It provides a method of manufacturing a tension-blocking membrane-electrode assembly further comprising a pressing step of pressing the coated first release paper and the cathode-coated second release paper to prepare a membrane-electrode assembly.
상기 제2 이송단계에서 전해질막 및 막-전극 접합체를 고정한 고정부의 견인속도(w4)는 제1 이송단계에서 전해질막 이송속도 및 제3 이송단계에서 막-전극 접합체 이송속도와 동일할 수 있다.The traction speed (w4) of the fixing part fixing the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly in the second transport step may be the same as the transport speed of the electrolyte membrane in the first transport step and the transport speed of the membrane-electrode assembly in the third transport step. .
제2 이송단계에서 상기 고정부는 상기 가압롤러의 전단에서 전해질막의 양 측부 및 상기 가압롤러의 후단에서 막-전극 접합체의 양 측부에 구비될 수 있다.In the second transfer step, the fixing part may be provided at both sides of the electrolyte membrane at the front end of the pressure roller and at both sides of the membrane-electrode assembly at the rear end of the pressure roller.
상기 가압롤러의 후단에서 막-전극 접합체의 양 측부에 구비된 고정부는 상기 견인되는 막-전극 접합체의 변형이 최소가 되는 지점에 위치할 수 있다.The fixing parts provided on both sides of the membrane-electrode assembly at the rear end of the pressure roller may be positioned at a point where deformation of the towed membrane-electrode assembly is minimized.
가압부의 전단에서 상기 전해질막의 양 측부에 구비된 고정부 및 가압부의 후단에서 상기 막-전극 접합체의 양측부에 구비된 고정부 사이의 제1 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 가압부의 가압롤러 및 상기 가압부의 후단에서 상기 막-전극 접합체의 양 측부에 구비된 고정부 사이의 제2 영역을 포함할 수 있다.A first region between a fixing portion provided at both sides of the electrolyte membrane at a front end of the pressing portion and a fixing portion provided at both sides of the membrane-electrode assembly at a rear end of the pressing portion, wherein the first region presses the pressing portion At the rear end of the roller and the pressing portion, a second region between the fixing portions provided at both sides of the membrane-electrode assembly may be included.
상기 제1 영역은 회수롤러로부터 전달되는 장력을 받지 않을 수 있다.The first region may not receive the tension transmitted from the recovery roller.
상기 제2 영역에 포함되는 전해질막 및 막-전극 접합체는 MD방향 및 TD방향으로 연신되지 않고, MD방향 및 TD방향으로 일정한 장력을 유지할 수 있다.The electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly included in the second region are not stretched in the MD direction and the TD direction, and can maintain a constant tension in the MD direction and the TD direction.
상기 제1 이송단계, 제2 이송단계 및 제3 이송단계에서 전해질막 및 막-전극 접합체의 이송속도는 모두 동일하고, 시간이 지나도 상기 전해질막 및 막-전극 접합체의 이송속도에 변화가 없을 수 있다.In the first transfer step, the second transfer step, and the third transfer step, the transfer speeds of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly are all the same, and there is no change in the transfer speed of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly over time. have.
가압단계에서 상기 한 쌍의 가압롤러는 공급되는 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지 및 음극이 코팅된 제2 이형지에 열 및 압력을 가할 수 있다.In the pressing step, the pair of pressurized rollers may apply heat and pressure to the supplied electrolyte membrane, the first release paper coated with the positive electrode, and the second release paper coated with the negative electrode.
본 발명에 따르면 막-전극 접합체를 제조할 시 전해질막 및 막-전극 접합체의 변형을 최소화 할 수 있다.According to the present invention, deformation of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly can be minimized when manufacturing the membrane-electrode assembly.
본 발명에 따르면 박막 또는 낮은 인장강도의 전해질막을 사용해도 고품질의 막-전극 접합체를 제조할 수 있다.According to the present invention, a high-quality membrane-electrode assembly can be produced even when a thin film or a low tensile strength electrolyte membrane is used.
본 발명에 따르면 박막 및 저인장강도의 전해질막을 이용하여 막-전극 접합체를 연속공정으로 만들 수 있다.According to the present invention, a membrane-electrode assembly can be made in a continuous process using a thin film and an electrolyte membrane having low tensile strength.
본 발명에 따르면 막-전극 접합체를 제조하는 공정의 속도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the speed of the process for manufacturing the membrane-electrode assembly.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above. It should be understood that the effects of the present invention include all effects that can be deduced from the following description.
도 1은 종래의 roll-to-roll 방식으로 막-전극 접합체를 제조하는 방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 막-전극 접합체 제조장치의 공정도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 일정간격으로 형성된 막-전극 접합체의 형성과정을 간략히 나타낸 것이다.
도 4은 본 발명의 고정부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 전해질막을 견인하는 고정부 및 클립부의 구동방식을 나타낸 것이다.
도 6는 고정부에 의해 견인되는 전해질막의 영역을 표현한 것이다.
도 7은 전해질막의 이송단계를 구역별로 나눠서 나타낸 것이다.
도 8은 비교예1 및 실시예1에서 제조된 전해질막을 관찰한 사진이다.1 shows a method of manufacturing a membrane-electrode assembly using a conventional roll-to-roll method.
Figure 2 schematically shows the process diagram of the membrane-electrode assembly manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 3 briefly shows a process of forming a membrane-electrode assembly formed at regular intervals.
Figure 4 schematically shows the fixing part of the present invention.
Figure 5 shows the driving method of the fixing portion and the clip portion to pull the electrolyte membrane.
6 shows the region of the electrolyte membrane to be pulled by the fixing portion.
7 shows the electrolyte membrane transport step by region.
8 is a photograph observing the electrolyte membrane prepared in Comparative Example 1 and Example 1.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments associated with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete and that the spirit of the present invention is sufficiently conveyed to those skilled in the art.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown to be enlarged than actual for clarity of the invention. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described on the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance. In addition, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly above" but also another part in the middle. Conversely, when a portion of a layer, film, region, plate, or the like is said to be “under” another portion, this includes not only the case “underneath” another portion, but also another portion in the middle.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.Unless otherwise specified, all numbers, values, and/or expressions expressing the amounts of ingredients, reaction conditions, polymer compositions and blends used herein are those numbers that occur in obtaining these values, among other things. As these are approximations that reflect the various uncertainties of the measurement, it should be understood that in all cases they are modified by the term "about". In addition, when numerical ranges are disclosed in this description, these ranges are continuous, and include all values from the minimum value in this range to the maximum value including the maximum value, unless otherwise indicated. Further, when such a range refers to an integer, all integers including the minimum value to the maximum value including the maximum value are included unless otherwise indicated.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.In the present specification, when a range is described for a variable, it will be understood that the variable includes all values within the stated range including the described endpoints of the range. For example, a range of “5 to 10” includes values of 5, 6, 7, 8, 9, and 10, as well as any subrange of 6 to 10, 7 to 10, 6 to 9, 7 to 9, and the like. It will be understood to include, and include any value between integers pertinent to the stated range of ranges such as 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 to 8.5 and 6.5 to 9, and the like. Also, for example, the range of “10% to 30%” is 10% to 15%, 12% to 10%, 11%, 12%, 13%, etc., and all integers including up to 30%. It will be understood that it includes any subranges such as 18%, 20% to 30%, etc., and also includes any value between valid integers within the scope of the stated range, such as 10.5%, 15.5%, 25.5%, and the like.
본 발명은 전해질막(1)의 변형을 억제한 막-전극 접합체 제조장치 및 이것을 이용한 막-전극 접합체 제조방법에 관한 것으로, 롤투롤(roll to roll)공정에서 고정부(A4)를 이용하여 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 변형없이 연속적으로 막-전극 접합체를 제조하는 장치 및 제조방법을 제공하는 것이 특징이다. 하기 본 발명의 도면을 이용하여 막-전극 접합체 제조장치 및 제조방법에 관해 설명하겠다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a membrane-electrode assembly in which deformation of the
막-전극 접합체 제조장치Membrane-electrode assembly manufacturing equipment
본 발명에 따르면, 공급부(A1), 가압부(A2), 회수부(A3) 및 고정부(A4)를 포함하고, 상기 공급부(A1)는 전해질막(1), 양극이 코팅된 제1 이형지(2) 및 음극이 코팅된 제2 이형지(2')를 공급하고, 상기 가압부(A2)는 상기 공급부(A1)에서 이송된 전해질막(1), 양극이 코팅된 제1 이형지(2) 및 음극이 코팅된 제2 이형지(2')를 가압하여 막-전극 접합체(3)를 제조하는 한 쌍의 가압롤러(20)를 포함하고, 상기 회수부(A3)는 상기 제조된 막-전극 접합체(3)를 감는 회수롤러(30), 양극이 제거된 제1 이형지(4)를 감는 제1 이형지 회수롤러 및 음극이 제거된 제2 이형지(4')를 감는 제2 이형지 회수롤러를 포함하고, 상기 고정부(A4)는 상기 가압부(A2)의 전단 및 후단에서 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 양 측부에 구비되는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치를 제공한다.According to the present invention, the supply unit (A1), the pressing unit (A2), the recovery unit (A3) and the fixing unit (A4), the supply unit (A1) is an electrolyte membrane (1), the first release paper coated with an anode (2) and a negative electrode coated second release paper (2') is supplied, and the pressing part (A2) is an electrolyte membrane (1) transferred from the supply part (A1), and a positive electrode coated first release paper (2) And a pair of
도 2는 본 발명의 막-전극 접합체 제조장치에 대한 구성 및 구동 방식을 평면도로 간략히 나타낸 것이다. 상기 도 1을 기본 베이스로 하고 도 2를 참조하여 본 발명의 막-전극 접합체 제조장치의 각 부 및 구성들을 설명하겠다.2 is a simplified plan view showing the configuration and driving method for the membrane-electrode assembly manufacturing apparatus of the present invention. With reference to FIG. 1 as the basic base, each part and components of the membrane-electrode assembly manufacturing apparatus of the present invention will be described.
본 발명의 막-전극 접합체 제조장치는 크게 공급부(A1), 가압부(A2) 및 회수부(A3)를 포함하고 있다. 여기에 추가로 고정부(A4)를 더 포함하는 것이 특징인데, 상기 고정부(A4)는 상기 가압부(A2)의 전단 및 후단에서 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 양 측부에 구비되게 된다. 구체적으로 상기 전단에 위치한 고정부(A4)는 상기 공급부(A1)와 상기 가압부(A2) 사이에 구비되고, 상기 후단에 위치한 고정부(A4)는 상기 가압부(A2)와 상기 회수부(A3)의 사이에 구비된다.The membrane-electrode assembly manufacturing apparatus of the present invention largely includes a supply portion (A1), a pressing portion (A2), and a recovery portion (A3). It is characterized in that it further comprises a fixing portion (A4), wherein the fixing portion (A4) is the amount of the electrolyte membrane (1) and the membrane-electrode assembly (3) at the front and rear ends of the pressing portion (A2) It will be provided on the side. Specifically, the fixing part (A4) located at the front end is provided between the supply part (A1) and the pressing part (A2), and the fixing part (A4) located at the rear end includes the pressing part (A2) and the recovery part ( A3).
공급부(A1)는 전해질막(1)을 공급하는 전해질막 공급롤러(10)를 포함한다. 통상적으로 전해질막 공급롤러(10)는 회수부(A3)의 회수롤러(30)와의 장력차이를 발생시켜 전해질막(1)이 온전히 이송되어 회수롤러(30)에 감기게 하는 역할을 한다. 통상적으로 고정부(A4)가 배제될 경우, 공급부(A1)와 가압부(A2)의 장력은 통상 10N 이상이며, 가압부(A2)와 회수부(A3)의 장력은 12N 이상이며, 상기 장력의 차이는 전해질막(1)을 통해 전달되게 된다. 하지만 본 발명에서는 상기 회수롤러(30)의 장력은 상기 가압롤러(20)의 후단에 위치한 고정부(A4)를 통과한 전해질막(1)까지 전달되고 전해질막 공급롤러(10)의 장력은 전단에 위치한 고정부(A4)까지만 전달되며, 고정부 전단(A4)과 가압부(A2)에서 전해질막(1)의 장력이 전달되지 않고, 가압부(A2)와 고정부 후단(A4)에서는 막-전극 접합체(3)의 장력은 전달되지 않는다. 상기 전해질막 공급롤러(10)는 가압롤러(20)의 전단에 위치한 고정부(A4)와의 장력차이로 전해질막(1)을 공급 및 이송시키게 된다. 상기 전해질막(1) 이송속도는 상기 장력의 차이를 일정하게 유지하며 조절할 수 있다.The supply unit A1 includes an electrolyte
본 발명에 사용될 수 있는 전해질막(1)은 연료전지에 사용될 수 있는 전해질막 소재이면 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 특성상 두께 20㎛ 이하 및 인장강도 100MPa 이하의 소재를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 전해질막(1)으로 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(expanded polytetrafluoroethylene, ePTFE)를 지지체로 사용하는 불소계 이오노머가 함침된 전해질막을 사용하였다. 통상적으로 상기 전해질막(1)은 상온의 상태로 공급된다.The
상기 공급부(A1)는 상기 전해질막(1)의 상부 및 하부에 전극을 공급할 수 있도록 양극이 코팅된 제1 이형지(2)를 공급하는 양극공급롤러(도면 생략) 및 음극이 코팅된 제2 이형지(2')를 공급하는 음극공급롤러(도면 생략)를 더 포함한다. 상기 양극공급롤러 및 음극공급롤러 사이에 상기 전해질막 공급롤러(10)를 개재하는 것이 통상적이다. 이때 상기 양극공급롤러 및 음극공급롤러는 필요에 따라 상하의 위치를 바꿀 수 있다. 때문에 양극은 상기 전해질막(1)의 상부에 부착되거나 하부에 부착될 수 있으며, 음극도 이와 동일하다.The supply part (A1) is an anode supply roller (not shown in the drawing) and a second release paper coated with a cathode to supply a
본 발명의 설명 및 도면에서는 편의상 상기 양극 및 음극이 제1 이형지(2) 및 제2 이형지(2') 상에 연속적으로 형성되어 있고, 상기 전해질막(1)의 상부 및 하부에도 이와 같이 연속적으로 부착된 형상으로 묘사하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 도 3에는 양극 및 음극이 불연속적인 일정간격을 유지하며 형성되어 있는 막-전극 접합체가 나타나 있다.In the description and drawings of the present invention, for convenience, the positive electrode and the negative electrode are continuously formed on the
상기 양극공급롤러 및 음극공급롤러는 상기 전해질막(1)의 상부 및 하부에 양극 및 음극을 부착시킬 목적으로 구동되기 때문에 상기 전해질막 공급롤러(10)와 동일한 회전 속도로 작동되는 것이 일반적이다.Since the positive electrode supply roller and the negative electrode supply roller are driven for the purpose of attaching the positive electrode and the negative electrode to the upper and lower portions of the
상기 양극공급롤러에서 공급되는 양극이 코팅된 이형지(2)의 양극물질은 상기 양극이 코팅된 이형지(2)에서 전해질막(1)을 마주보는 면에 형성되어 있고, 상기 음극공급롤러에서 공급되는 음극이 코팅된 이형지(2')의 음극물질은 상기 음극이 코팅된 이형지(2')에서 전해질막(1)을 마주보는 면에 형성되어 있다.The positive electrode material of the positive electrode coated
가압부(A2)는 상기 공급부(A1) 및 상기 회수부(A3)의 사이에 위치하는데, 전해질막(1), 양극이 코팅된 제1 이형지(2) 및 음극이 코팅된 제2 이형지(2')에 열 및 압력을 가할 수 있는 가압롤러(20)를 포함한다. 구체적으로 상기 공급부(A1)에서 공급된 전해질막(1)의 상부면 및 하부면에 이형지를 통해 각각 적층된 양극 및 음극 과 전해질막(1)을 열 및 일정 압력으로 회전하며 가압할 수 있다. 이때 상기 열 및 압력은 사용하는 전해질막(1)의 소재 및 적층 환경에 따라 달라지며, 통상적으로 80 내지 200℃의 온도 및 5 내지 100MPa의 압력을 가하게 된다. 상기 가압롤러(20)의 회전에 의해 막-전극 접합체(3)를 연속적으로 제조하는 것이 가능하게 된다.(상기 양극 및 음극의 적층 방식을 선택하는 것은 본 발명의 특징에서 벗어나기 때문에 구체적으로 명시하지는 않지만, 이는 한 쌍의 가압롤러(20)를 통해 상기 양극, 전해질막(1) 및 음극이 가압되어 접합되는 것을 배제하는 것이 아닙니다.)The pressing part (A2) is located between the supply part (A1) and the recovery part (A3), the electrolyte membrane (1), the first release paper coated with the positive electrode (2) and the second release paper coated with the negative electrode (2) ') includes a
회수부(A3)는 상기 가압부(A2)에서 제조된 막-전극 접합체(3)를 감아서 회수하는 회수롤러(30), 양극이 제거된 제1 이형지(4)를 감는 제1 이형지 회수롤러 및 음극이 제거된 제2 이형지(4')를 감는 제2 이형지 회수롤러(도면 생략)를 포함한다.The recovery part (A3) is a recovery roller (30) for winding and recovering the membrane-electrode assembly (3) manufactured in the pressing part (A2), a first release paper recovery roller for winding the first release paper (4) from which the positive electrode has been removed And a second release paper recovery roller for winding the second release paper 4'from which the negative electrode has been removed (not shown).
상기 회수롤러(30)는 회전운동을 통해 막-전극 접합체(3)에 일정한 장력을 전달하게 되고, 상기 막-전극 접합체(3)을 통해 전달된 회수롤러(30)의 장력으로 가압롤러(20) 후단의 고정부(A4)를 통과한 막-전극 접합체(3)가 온전히 이송되어 공정을 거치게 된다. 상기 장력의 차이는 일반적으로 2N 이상이다.The
상기 제1 이형지 회수롤러 및 제2 이형지 회수롤러는 상기 막-전극 접합체(3)를 회수하는 회수롤러(30)의 상부 및 하부에 구비되게 된다. 상기 제1 이형지 회수롤러 및 제2 이형지 회수롤러는 상기 가압롤러(20)에 의해 전극물질을 전해질막(1)에 부착시키고 양극 및 음극이 제거된 제1 이형지 및 제2 이형지를 감게된다.The first release paper recovery roller and the second release paper recovery roller are provided above and below the
도 4에는 본 발명의 고정부(A4)의 구성이 간략히 나타나있다. 상기 고정부(A4)는 이송되는 전해질막(1)의 양 측부(도 4에는 편의상 한쪽 측부만 나타내었다)의 상부면 및 하부면에 압력을 가하여 고정하는 집게를 포함하는 클립부(41); 및 상기 클립부(41)를 체결한 몸체부(몸체부의 구체적인 도면은 생략하였으며, 도 4에는 몸체부의 일부인 레일(42)만 나타내었다);를 포함한다. 이때 상기 집게는 집게의 끝단에서 회전축 역할을 하는 회전핀(도면 생략)을 중심 기점으로하여 열리거나 닫히게 된다. 하지만 집게의 형상이 이에 의해 특별히 한정되는 것은 아니다.4, the structure of the fixing part A4 of the present invention is briefly shown. The fixing portion (A4) is a
본 발명의 집게는 일반적인 평면의 시트를 원하는 시기에 고정할 수 있을 만큼의 압력을 상기 시트의 상부 및 하부에서 줄 수 있는 한 쌍의 가압부재를 포함한다. 이는 통상적인 집게의 형상이거나, 집게의 역할을 수행할 수 있는 형상이면 충분하고, 더불어 원하는 시기에 상기 시트의 고정을 풀거나 시트를 놓을 수 있도록 상기 한 쌍의 가압부재를 일정 간격으로 이격시키거나 해체시킬 수 있으면 충분하다.The tongs of the present invention include a pair of pressurizing members capable of applying pressure at the top and bottom of the sheet to the extent that it is possible to fix the general flat sheet at a desired time. This is the shape of a conventional tongs, or a shape capable of performing the role of a tongs is sufficient. In addition, the pair of pressing members are spaced at regular intervals to release the seat or release the sheet at a desired time. It is enough to be able to dismantle.
상기 몸체부는 기본적으로 구비된 위치에서 움직임 없이 고정되어 있다.The body part is fixed without movement in a position provided basically.
상기 집게는 클립부(41)의 전면에 장착되어 있고, 상기 집게를 장착한 클립부(41)는 상기 몸체부에 체결되게 된다. 몸체부의 측면은 벨트모양 또는 띠모양의 레일(42)이 장착될 수 있는데 상기 클립부(41)의 후면에 장착된 베어링이 상기 레일(42) 상에 접촉되어 베어링의 회전으로 상기 클립부(41)가 몸체부의 측면을 따라 이동할 수 있게 된다. 필요에 따라 상기 레일(42)은 체인형상으로 선택될 수 있는데, 상기 클립부(41)가 몸체부의 측면을 따라 이동할 수 있는 형상이면 특별히 한정되지 않는다.The forceps are mounted on the front of the
상기 몸체부의 외부면을 따라 다수의 클립부(41)가 일정한 간격으로 체결되어 있고, 상기 다수의 클립부(41)는 상기 몸체부의 외부면, 즉 측면을 따라 차례로 이동하게 된다. 이때 상기 다수의 클립부(41)는 일정한 속도(w4)를 유지하며 이동하는 것이 가능하며, 상기 클립부(41)를 이동시키는 동력원은 별도의 외부전원에서 공급된다.A plurality of
도 5에는 고정부(A4)의 구동방식이 개략적으로 나타나 있다. 이를 참조하면, 상기 클립부(41)는 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 이송방향(machine direction, MD방향)과 수평이 형성되는 시작점(B1)에서 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 집게로 집어서 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)을 견인하게 되고, 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 이송방향(MD방향)과 수평이 끝나는 끝점(B2)에서 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 집고있는 집게를 해체 및 놓게 된다. 이때 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 집고있지 않은 클립부(41)의 이동속도(w4) 또는 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 집고있는 클립부(41)의 견인속도(w4)는 전 구간에서 전해질막(1) 또는 막-전극 접합체(3)의 이송속도와 동일하다.5, the driving method of the fixing part A4 is schematically shown. Referring to this, the
몸체부에 체결된 다수의 클립부(41)는 상기 몸체부가 공급부(A1)에서 회수부(A3)를 향했을 때 이송되는 전해질막(1)(이해의 편의상 전해질막을 중심으로 설명하겠다)의 좌측부에 구비되어 있다면 시계반대방향으로 몸체부의 외부면을 따라 이동하고, 우측부에 구비되어 있다면 시계방향으로 몸체부의 외부면을 따라 이동하게 된다.The plurality of
전해질막(1)의 양 측부의 시작점(B1) 및 끝점(B2)은 다수의 클립부(41)의 집게로 고정이 되어 있는 상태로 상기 클립부(41)의 집게는 상기 구간 내에 포함된 전해질막(1)이 MD방향 및 TD방향으로 수축되는 것을 계속적으로 억제하는 역할도 수행한다.The starting point (B1) and the end point (B2) of both sides of the electrolyte membrane (1) are fixed with forceps of the plurality of clip parts (41), and the forceps of the clip part (41) are electrolytes included in the section The
도 6에는 고정부(A4)에 의해 견인되는 전해질막(1)의 영역을 나타내었다. 이를 참조하면 전해질막(1)은 가압부(A2)의 전단에서 상기 전해질막(1)의 양 측부에 구비된 고정부(A4) 및 상기 가압부(A2)의 후단에서 상기 막-전극 접합체(3)(정확히 한 쌍의 가압롤러(20)에 의해 양극 및 음극(2)이 접합되거나 또는 서브가스켓이 추가로 접합된 막-전극 접합체(3))의 양 측부에 구비된 고정부(A4) 사이의 제1 영역(P1)을 포함하고, 상기 제1 영역(P1)은 상기 가압부(A2)의 가압롤러(20) 및 상기 가압부(A2)의 후단에서 상기 막-전극 접합체(3)의 양 측부에 구비된 고정부(A4) 사이의 제2 영역(P2)을 포함한다. 이때 상기 제1 영역(P1)의 기준이 되는 가압부(A2)의 가압롤러(20) 전단에 위치한 고정부(A4)의 위치는 공정의 목적 및 편의에 따라 조절할 수 있으나, 가압롤러(20) 후단에 위치한 고정부(A4)의 위치는 막-전극 접합체(3)의 변형이 최소가 되는 지점에 위치하여야 한다. 구체적으로 가압롤러(20)로부터 열 및 압력을 받아 인장강도가 저하된 막-전극 접합체(3)가 고정부(A4)를 통과하여 회수롤러(30)의 장력을 직접적으로 받아도 막-전극 접합체(3)의 변형이 이루어지지 않는 범위에 마지막의 고정부(A4)가 구비되는 것이 바람직하다. 이는 막-전극 접합체(3)의 저하된 인장강도가 이송되면서 회복되는 시간을 주기 위함으로, 막-전극 접합체(3)에 포함되는 전해질막(1) 소재의 종류, 가압롤러(20)를 통해 전달되는 열, 압력 및 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 이송속도에 따라 달라질 수 있다.6 shows the region of the
상기 제1 영역(P1)은 회수롤러(30)로부터 전달되는 장력을 받지 않는 것이 특징이다. 구체적으로 상기 제1 영역(P1)의 구획을 형성하는 기준인 고정부(A4)에 포함되는 집게를 통해 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)가 고정되게 되는데, 이때 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)는 클립부(41)에 부착된 집게로 고정되게 되어 제1 영역(P1)이 외부의 힘으로부터 영향을 받지 않는 상태가 된다. 상기 집게로 고정된 전해질막(1)의 이송은 상기 클립부(41)의 이동을 바탕으로 진행되게 된다.The first region P1 is characterized by not receiving the tension transmitted from the
상기 제1 영역(P1)은 가압부(A2)의 가압롤러(20)를 포함하게 되는데, 제1 영역(P1)을 이동하는 전해질막(1)은 상기 가압롤러(20)에 의해 열 및 압력을 받게되어 인장강도가 저하된 상태가 되나 외부로부터 장력의 영향을 받지 않게 되어 MD방향 및 TD방향으로 연신되지 않고, 상기 가압롤러(20)에 진입하기 전의 전해질막(1)의 형상을 유지하게 된다. 도 6에서 제2 영역(P2)을 통과하는 막-전극 접합체(3)는 일정한 장력을 유지하며, 클립부(41)에의해 견인되게 된다.The first region P1 includes the
막-전극 접합체 제조방법Method for manufacturing membrane-electrode assembly
본 발명에 따르면, 전해질막(1), 양극이 코팅된 제1 이형지(2) 및 음극이 코팅된 제2 이형지(2')를 공급하는 공급단계; 전해질막(1), 양극이 코팅된 제1 이형지(2), 음극이 코팅된 제2 이형지(2') 및 막-전극 접합체(3)를 이송하는 이송단계; 상기 막-전극 접합체를 회수롤러로 감고, 양극이 제거된 제1 이형지를 제1 이형지 회수롤러로 감고, 음극이 제거된 제2 이형지를 제2 이형지 회수롤러로 감는 회수 단계;를 포함하고, 상기 이송단계는 고정부(A4)의 장력으로 전해질막(1)을 이송하는 제1 이송단계; 고정부(A4)를 통해 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 견인하는 제2 이송단계(S2); 및 회수롤러(30)의 장력으로 막-전극 접합체(3)를 이송하는 제3 이송단계(S3);를 포함하고, 상기 제2 이송단계(S2)에서 고정부(A4)는 이송되는 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 양 측부의 상부면 및 하부면에 압력을 가하여 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 각각 고정부(A4)에 고정시키는 집게를 포함하는 클립부(41); 및 상기 클립부(41)를 체결한 몸체부;를 포함하고, 상기 고정부(A4)의 클립부(41)는 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 각각 고정시켜서 견인하고, 상기 제2 이송단계(S2)는 한 쌍의 가압롤러(20)로 전해질막(1), 양극이 코팅된 제1 이형지(2) 및 음극이 코팅된 제2 이형지(2')를 가압하는 가압단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법을 제공한다.According to the present invention, the supply step of supplying the electrolyte membrane 1, the first release paper 2 coated with the positive electrode and the second release paper 2'coated with the negative electrode; A transfer step of transferring the electrolyte membrane 1, a first release paper 2 coated with an anode, a second release paper 2'with a negative electrode coated, and a membrane-electrode assembly 3; It includes; a recovery step of winding the membrane-electrode assembly with a recovery roller, winding a first release paper with the anode removed with a first release paper recovery roller, and winding a second release paper with the negative electrode removed with a second release paper recovery roller; The transfer step includes a first transfer step of transferring the electrolyte membrane 1 under the tension of the fixing portion A4; A second transfer step (S2) of pulling the electrolyte membrane 1 and the membrane-electrode assembly 3 through the fixing portion A4; And a third transfer step (S3) of transferring the membrane-electrode assembly 3 under the tension of the recovery roller 30; and the fixing part A4 in the second transfer step (S2) is the electrolyte membrane to be transferred (1) and tongs for fixing the electrolyte membrane 1 and the membrane-electrode assembly 3 to the fixing portions A4 by applying pressure to the upper and lower surfaces of both sides of the membrane-electrode assembly 3, respectively. Included
상기 막-전극 접합체 제조방법에 있어서, 상기 막-전극 접합체 제조장치에서 설명한 본 발명의 특징부와 겹치는 부분은 생략하여 설명하겠다.In the method for manufacturing the membrane-electrode assembly, portions overlapping with features of the present invention described in the apparatus for manufacturing the membrane-electrode assembly will be omitted.
본 발명의 이송단계는 고정부(A4)의 장력으로 전해질막(1)을 이송하는 제1 이송단계(S1); 고정부(A4)를 통해 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 견인하는 제2 이송단계(S2); 및 회수롤러(30)의 장력으로 막-전극 접합체(3)를 이송하는 제3 이송단계(S3);를 포함한다. 상기와 같이 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 이송하는 단계를 3단계로 구분한 것은 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 이송시키는 주체의 변경에서 기인한다.The transfer step of the present invention includes a first transfer step (S1) of transferring the
도 7에는 전해질막(1)의 이송단계에 대한 것이 구획별로 나타나있다. 제1 이송단계(S1)는 고정부(A4)의 집게에 고정되어 견인되는 전해질막(1)을 통해 전달된 장력으로 전해질막(1)이 이송되는 단계입니다. 제2 이송단계(S2)는 외부 동력원을 통해 작동하는 클립부(41)의 견인으로 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)가 이송되는 단계입니다. 제3 이송단계(S3)는 회수롤러(30)로부터 발생된 장력이 클립부(41)를 통과한 막-전극 접합체(3)에 전달되어 막-전극 접합체(3)가 이송되는 단계이다.In FIG. 7, the transport stage of the
통상적으로 공정이 진행될수록 전해질막 공급롤러에 감겨있는 전해질막의 양(정확히는 공급롤러에 감겨있는 전해질막의 전체 두께)이 줄어들고 회수롤러에 감기는 막-전극 접합체의 양(정확히는 회수롤러에 감겨있는 막-전극 접합체의 전체 두께)이 증가하게 되는데, 상기와 같은 두께의 변화로 인해 전해질막 공급롤러와 회수롤러의 회전속도에 차이가 발생하게 된다. 상기와 같은 미세한 차이로 인해 제1 이송단계(S1), 제2 이송단계(S2) 및 제3 이송단계(S3)에서 전해질막 또는 막-전극 접합체에 불균일한 장력이 발생하거나 이송 속도의 차이가 발생하게되고, 이로 인해 연속적으로 막-전극 접합체를 제조하는데 있어서 품질에 악영향(구체적으로 전해질막 또는 막-전극 접합체에 주름이 발생하거나 신장되는 영향)을 미치게 된다. 하지만 본 발명의 경우, 상기 제1 이송단계(S1)에서 전해질막(1)의 속도(v1), 상기 제2 이송단계(S2)에서 견인되는 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 속도(v2) 및 상기 제3 이송단계(S3)에서 이송되는 막-전극 접합체(3)의 속도(v3)는 모두 동일하다는 것이 특징이다.In general, as the process progresses, the amount of the electrolyte membrane wound on the electrolyte membrane supply roller (exactly the total thickness of the electrolyte membrane wound on the supply roller) decreases and the amount of membrane wound on the recovery roller-the amount of the electrode assembly (the membrane wound on the recovery roller precisely- The total thickness of the electrode assembly) is increased, but a difference in rotational speed between the electrolyte membrane supply roller and the recovery roller occurs due to the change in thickness as described above. Due to the minute difference as described above, in the first transfer step (S1), the second transfer step (S2), and the third transfer step (S3), non-uniform tension occurs in the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly or the transfer speed is different. This occurs, thereby adversely affecting the quality (specifically, the effect of wrinkles or elongation of the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly) in manufacturing the membrane-electrode assembly continuously. However, in the case of the present invention, the velocity (v1) of the
즉, 통상적으로 공정이 진행될수록 회수롤러(30)에 감기는 막-전극 접합체(3)의 두께 및 전해질막 공급롤러(10)에 감겨있는 전해질막(1)의 두께의 변화로 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 이송속도가 변할 수 있으나, 본 발명에서는 상기 회수롤러(30) 및 전해질막 공급롤러(10) 사이에서 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 견인하는 고정부(A4)의 존재로 상기 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)의 이송속도의 변화를 통제할 수 있다.That is, as the process progresses, the
상기 내용을 도 7을 통해 추가로 설명하면, 통상적으로 공정 초반은 회수롤러(30)의 회전속도(w2)가 전해질막 공급롤러(10)의 회전속도(w1) 보다 크나, 상기 회수롤로(30)에 감겨있는 막-전극 접합체(3)의 두께가 상기 전해질막 공급롤러(10)에 감겨있는 전해질막(1)의 두께보다 두꺼워진 후 부터는 상기 회수롤러(30)의 회전속도(w2)가 상기 전해질막 공급롤러(10)의 회전속도(w1) 보다 작게된다.When the above contents are further described through FIG. 7, typically, in the beginning of the process, the rotational speed w2 of the
하지만 본 발명에 의하면, 상기 제2 이송단계(S2)에서 전해질막(1) 및 막-전극 접합체(3)를 고정한 고정부(A4)(정확히 고정부(A4)에 포함된 클립부(41))의 견인속도(w4)는 상기 제1 이송단계(S1)에서 전해질막(1)의 이송속도(V1)와 동일하고, 제3 이송단계(S3)에서 막-전극 접합체(3)의 이송속도(V3)와 동일한 것이 특징입니다. 즉, 막-전극 접합체를 제조하는 공정은 일정한 속도를 유지하며 진행될 수 있다. However, according to the present invention, in the second transfer step (S2), the
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are only examples for helping the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
비교예 1Comparative Example 1
한 쌍의 가압롤러는 0.1m/min 속도로 회전하며 이송되는 전해질막을 온도 100℃, 압력 13MPa으로 가압하였다. 이때 사용된 전해질막은 두께 20㎛, 폭 160㎜인 PFSA계 이다. 전해질막 공급롤러 부위에서 10N, 회수롤러 부위에서 12N의 장력이 되도록 제어하면서 전해질막을 이송시켰다.The pair of pressurized rollers rotated at a speed of 0.1 m/min, and the electrolyte membrane transferred was pressurized at a temperature of 100°C and a pressure of 13 MPa. At this time, the electrolyte membrane used was a PFSA system having a thickness of 20 μm and a width of 160 mm. The electrolyte membrane was transferred while controlling the tension to be 10N at the electrolyte roller supply roller region and 12N at the recovery roller region.
도 8에서 좌측의 전해질막이 비교예1의 전해질막이다. 이를 보면 비 접합부의 주름이 많이 발생한 것을 볼 수 있다. 전체적으로 전해질막 폭은 160㎜ 에서 157㎜로 줄어 들었다. 이는 가압롤러에 의한 열 및 압력을 받아 인장강도가 저하된 전해질막의 비접합부가 회수롤러의 장력으로 인해 MD방향으로 연신이 되고, 그로 인해 TD방향 수축이 발생된 결과로 볼 수 있다. 또한 가압롤러에 의해 접합된 접합부와 가압롤러에 의해 접합되지 않은 비접합부의 불균등한 인장강도 형성으로 전해질막 전체적으로 변형이 일어나서 실질적인 막-전극 접합체의 품질 저하를 야기할 것으로 예상된다. 즉, 상기와 같은 비교예1의 전해질막의 주름 및 치수의 변화는 회수롤러로부터 발생된 장력 중 일부가 가압롤러에 의해 인장강도가 저하된 전해질막을 연신시키는 에너지에 사용되었기 때문으로 보인다.The electrolyte membrane on the left in FIG. 8 is the electrolyte membrane of Comparative Example 1. Looking at this, it can be seen that a lot of wrinkles occurred in the non-joined portion. Overall, the electrolyte membrane width was reduced from 160 mm to 157 mm. This can be seen as a result of the contraction of the TD direction due to the stretching in the MD direction due to the tension of the recovery roller and the non-bonding portion of the electrolyte membrane in which the tensile strength was lowered due to heat and pressure by the pressure roller. In addition, it is expected that the uneven tensile strength of the joint portion joined by the pressure roller and the non-joint portion not joined by the pressure roller may cause deformation of the entire electrolyte membrane, resulting in substantial deterioration of the membrane-electrode assembly. That is, the change in wrinkles and dimensions of the electrolyte membrane of Comparative Example 1 as described above seems to be due to the fact that some of the tension generated from the recovery roller was used for the energy of stretching the electrolyte membrane whose tensile strength was lowered by the pressure roller.
실시예 1Example 1
비교예1과 동일한 조건에서 전해질막을 이송시키되, 상기 가압롤러의 전/후의 전해질막 양 측부에 본 발명의 고정부를 구비하여 이송되는 전해질막을 고정하여 견인하였다. 이때 고정부의 견인속도(w4)는 0.1m/min이다.The electrolyte membrane was transferred under the same conditions as in Comparative Example 1, and the electrolyte membrane to be transferred was fixed and towed by providing the fixing portions of the present invention on both sides of the electrolyte membrane before and after the pressure roller. At this time, the traction speed (w4) of the fixing part is 0.1m/min.
도 8의 우측은 실시예1의 전해질막이다. 비교예1과 비교하여 비접합부의 주름이 거의 발생하지 않은 것을 육안으로 확인할 수 있는데, 실시예1의 전해질막의 폭은 159.5㎜이다. 폭 변형률을 보면 비교예1이 약 6% 인데 반해 실시예1은 약 0.3%로 0.1m/min 속도의 공정에서도 매우 고품질의 막-전극 접합체을 제조할 수 있을 것으로 기대된다. 상기와 같이 비교예1에 비해 치수의 변화없이 안정적으로 전해질막이 제조된 것은 가압롤러에 의해 인장강도가 낮아진 전해질막에 회수롤러로부터 발생된 장력의 전달을 효과적으로 배제하였기 때문으로 보인다.The right side of FIG. 8 is the electrolyte membrane of Example 1. Compared to Comparative Example 1, it can be visually confirmed that wrinkles of the non-joined portion hardly occurred. The width of the electrolyte membrane of Example 1 is 159.5 mm. Looking at the width strain, Comparative Example 1 is about 6%, while Example 1 is expected to be able to manufacture a very high quality membrane-electrode assembly even at a process of 0.1 m/min at about 0.3%. The reason why the electrolyte membrane was stably produced without changing the dimensions as compared with Comparative Example 1 is because the transfer of tension generated from the recovery roller to the electrolyte membrane having a lower tensile strength by the pressure roller was effectively excluded.
1: 전해질막
w1: 전해질막 공급롤러의 회전속도
2: 양극이 코팅된 제1 이형지
w2: 회수롤러의 회전속도
2': 음극이 코팅된 제2 이형지
w3: 가압롤러의 회전속도
3: 막-전극 접합체
w4: 클립부 이동속도(=전해질막 견인속도)
4: 양극이 제거된 제1 이형지
v1: 제1 이송단계에서 전해질막 이동속도
4': 음극이 제거된 제2 이형지
v2: 제2 이송단계에서 전해질막 이동속도
10: 전해질막 공급롤러
v3: 제3 이송단계에서 전해질막 이동속도
20: 가압롤러
P1: 제1 영역
30: 회수롤러
P2: 제2 영역
40: 클립부, 몸체부
41: 클립부
42: 몸체부의 레일
A1: 공급부
A2: 가압부
A3: 회수부
A4: 고정부
B1: 시작점
B2: 끝점1: electrolyte membrane w1: rotational speed of the electrolyte membrane supply roller
2: First release paper coated with anode w2: Rotational speed of recovery roller
2': 2nd release paper coated with a negative electrode w3: rotational speed of a pressure roller
3: Membrane-electrode assembly w4: Clip part moving speed (= electrolyte membrane traction speed)
4: First release paper with anode removed v1: Electrolyte membrane moving speed in the first transfer step
4': 2nd release paper with negative electrode removed v2: electrolyte membrane moving speed in 2nd transfer step
10: electrolyte membrane supply roller v3: electrolyte membrane movement speed in the third transfer step
20: pressure roller P1: first area
30: recovery roller P2: second zone
40: clip, body
41: clip part
42: body rail
A1: Supply section
A2: Pressing part
A3: Recovery section
A4: Fixing part
B1: starting point
B2: endpoint
Claims (20)
상기 공급부는 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지 및 음극이 코팅된 제2 이형지를 공급하고,
상기 가압부는 상기 공급부에서 이송된 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지 및 음극이 코팅된 제2 이형지를 가압하여 막-전극 접합체를 제조하는 한 쌍의 가압롤러를 포함하고,
상기 회수부는 상기 제조된 막-전극 접합체를 감는 회수롤러,
양극이 제거된 제1 이형지를 감는 제1 이형지 회수롤러 및
음극이 제거된 제2 이형지를 감는 제2 이형지 회수롤러를 포함하고,
상기 고정부는 상기 가압부의 전단 및 후단에서 상기 전해질막 및 막-전극 접합체의 양 측부에 구비되는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.It includes a supply section, a pressurization section, a recovery section and a fixing section,
The supply unit supplies an electrolyte membrane, a first release paper coated with an anode and a second release paper coated with a cathode,
The pressing portion includes a pair of pressing rollers for preparing a membrane-electrode assembly by pressing the electrolyte membrane transferred from the supply portion, a first release paper coated with an anode, and a second release paper coated with a cathode,
The recovery unit is a recovery roller for winding the prepared membrane-electrode assembly,
A first release paper recovery roller for winding the first release paper with the anode removed, and
And a second release paper recovery roller for winding the second release paper from which the cathode is removed,
The fixing part is provided on both sides of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly at the front end and the rear end of the pressurizing portion tension-breaking membrane-electrode assembly manufacturing apparatus.
상기 고정부는 이송되는 전해질막 및 막-전극 접합체의 양 측부의 상부면 및 하부면에 압력을 가하여 고정하는 집게를 포함하는 클립부; 및
상기 클립부를 체결한 몸체부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.According to claim 1,
The fixing portion includes a clip portion including forceps for fixing by applying pressure to the upper and lower surfaces of both sides of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly to be transferred; And
Tension blocking membrane-electrode assembly manufacturing apparatus comprising a; body portion with the clip portion fastened.
상기 클립부의 전면에는 집게가 장착되어 있고,
상기 클립부의 후면은 상기 몸체부에 체결되어 있고,
상기 몸체부에는 다수의 클립부가 몸체부의 외부면을 따라 일정한 간격으로 체결되어 있고,
상기 클립부는 상기 몸체부의 외부면을 따라 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.According to claim 2,
Tongs are mounted on the front of the clip portion,
The rear surface of the clip portion is fastened to the body portion,
The body portion has a plurality of clip portions are fastened at regular intervals along the outer surface of the body portion,
The clip portion can be moved along the outer surface of the body portion tension barrier membrane-electrode assembly manufacturing apparatus.
상기 몸체부에 체결된 다수의 클립부는 상기 몸체부를 따라 일정 속도로 이동을 하며,
상기 클립부는 상기 전해질막 또는 막-전극 접합체의 이송방향(MD방향)과 수평이 형성되는 시작점에서 상기 전해질막 또는 막-전극 접합체를 집게로 집어서 전해질막 또는 막-전극 접합체를 견인하게 되고,
상기 전해질막 또는 막-전극 접합체의 이송방향(MD방향)과 수평이 끝나는 끝점에서 상기 전해질막 또는 막-전극 접합체를 집고있는 집게를 해체하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.According to claim 3,
The plurality of clip portions fastened to the body portion move along the body portion at a constant speed,
The clip portion pulls the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly with forceps at a starting point where the transfer direction (MD direction) of the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly is formed to pull the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly,
Tension-breaking membrane-electrode assembly manufacturing apparatus characterized in that for disassembling the forceps holding the electrolyte membrane or membrane-electrode assembly at an end point where the transfer direction (MD direction) of the electrolyte membrane or the membrane-electrode assembly ends horizontally.
상기 클립부의 이동속도 및 견인속도는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.According to claim 4,
The moving speed and the traction speed of the clip part are the same as each other.
상기 공급부는 전해질막을 공급하는 전해질막 공급롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.According to claim 1,
The supply unit comprises an electrolyte membrane supply roller for supplying the electrolyte membrane tension blocking membrane-electrode assembly manufacturing apparatus.
상기 전해질막은 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)을 지지체로 하고 불소계 이오노머가 함침된 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.According to claim 1,
The electrolyte membrane is a tension-blocking membrane-electrode assembly manufacturing apparatus characterized in that the expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) is supported and the fluorine-based ionomer is impregnated.
가압부의 전단에서 상기 전해질막의 양 측부에 구비된 고정부 및 상기 가압부의 후단에서 상기 막-전극 접합체의 양 측부에 구비된 고정부 사이의 제1 영역을 포함하고,
상기 제1 영역은 상기 가압부의 가압롤러 및 상기 가압부의 후단에서 상기 막-전극 접합체의 양 측부에 구비된 고정부 사이의 제2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.According to claim 1,
A first region between a fixing portion provided at both sides of the electrolyte membrane at a front end of the pressing portion and a fixing portion provided at both sides of the membrane-electrode assembly at a rear end of the pressing portion,
The first region comprises a second region between the pressing roller of the pressing portion and the fixing portions provided at both sides of the membrane-electrode assembly at the rear end of the pressing portion.
상기 제1 영역은 회수롤러로부터 전달되는 장력을 받지 않는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.The method of claim 8,
The first region is a tension blocking membrane-electrode assembly manufacturing apparatus, characterized in that it does not receive the tension transmitted from the recovery roller.
상기 제2 영역이 MD방향 및 TD방향으로 연신되지 않고, MD방향 및 TD방향으로 일정한 장력을 유지하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.The method of claim 8,
The second region is not stretched in the MD direction and the TD direction, the tension blocking membrane-electrode assembly manufacturing apparatus, characterized in that maintaining a constant tension in the MD direction and the TD direction.
상기 가압부의 한 쌍의 가압롤러는 열 및 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조장치.According to claim 1,
A tension blocking membrane-electrode assembly manufacturing apparatus, characterized in that the pair of pressurizing rollers of the pressing portion applies heat and pressure.
상기 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지, 음극이 코팅된 제2 이형지 및 막-전극 접합체를 이송하는 이송단계;
막-전극 접합체를 회수롤러로 감고, 양극이 제거된 제1 이형지를 제1 이형지 회수롤러로 감고, 음극이 제거된 제2 이형지를 제2 이형지 회수롤러로 감는 회수 단계;를 포함하고,
상기 이송단계는 고정부의 장력으로 전해질막을 이송하는 제1 이송단계;
고정부를 통해 전해질막 및 막-전극 접합체를 견인하는 제2 이송단계; 및
회수롤러의 장력으로 막-전극 접합체를 이송하는 제3 이송단계;를 포함하고,
상기 제2 이송단계에서 고정부는 이송되는 전해질막 및 막-전극 접합체의 양 측부의 상부면 및 하부면에 압력을 가하여 상기 전해질막 및 막-전극 접합체를 각각 고정부에 고정시키는 집게를 포함하는 클립부; 및
상기 클립부를 체결한 몸체부;를 포함하고,
상기 고정부의 클립부는 상기 전해질막 및 막-전극 접합체를 각각 고정시켜서 견인하고,
상기 제2 이송단계는 한 쌍의 가압롤러로 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지 및 음극이 코팅된 제2 이형지를 가압하여 막-전극 접합체를 제조하는 가압단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법.A supply step of supplying an electrolyte membrane, a first release paper coated with an anode and a second release paper coated with a cathode;
A transfer step of transferring the electrolyte membrane, a first release paper coated with an anode, a second release paper coated with a cathode, and a membrane-electrode assembly;
It includes; a recovery step of winding the membrane-electrode assembly with a recovery roller, winding the first release paper with the anode removed with a first release paper recovery roller, and winding the second release paper with the negative electrode removed with a second release paper recovery roller;
The transfer step includes a first transfer step of transferring the electrolyte membrane under the tension of the fixing part;
A second transfer step of pulling the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly through the fixing portion; And
It includes; a third transfer step of transferring the membrane-electrode assembly with the tension of the recovery roller;
In the second transfer step, the fixing part includes clips for clamping the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly, respectively, by applying pressure to upper and lower surfaces of both sides of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly being transferred. part; And
Includes; body portion with which the clip portion is fastened,
The clip portion of the fixing portion is towed by fixing the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly, respectively,
The second transfer step further comprises a pressing step of manufacturing a membrane-electrode assembly by pressing the electrolyte membrane, the first release paper coated with the positive electrode, and the second release paper coated with the negative electrode with a pair of pressure rollers. Method for manufacturing a tension-breaking membrane-electrode assembly.
상기 제2 이송단계에서 전해질막 및 막-전극 접합체를 고정한 고정부의 견인속도(w4)는 제1 이송단계에서 전해질막 이송속도 및 제3 이송단계에서 막-전극 접합체 이송속도와 동일한 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법.The method of claim 12,
The traction speed (w4) of the fixing part fixing the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly in the second transfer step is the same as that of the electrolyte membrane transfer speed in the first transfer step and the membrane-electrode assembly transfer speed in the third transfer step. Method for manufacturing a tension-blocking membrane-electrode assembly.
제2 이송단계에서 상기 고정부는 상기 가압롤러의 전단에서 전해질막의 양 측부 및
상기 가압롤러의 후단에서 막-전극 접합체의 양 측부에 구비된 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법.The method of claim 12,
In the second transfer step, the fixing parts are provided at both sides of the electrolyte membrane at the front end of the pressurizing roller.
A method of manufacturing a tension blocking membrane-electrode assembly, characterized in that it is provided at both sides of the membrane-electrode assembly at the rear end of the pressure roller.
상기 가압롤러의 후단에서 막-전극 접합체의 양 측부에 구비된 고정부는 상기 견인되는 막-전극 접합체의 변형이 최소가 되는 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법.The method of claim 14,
A method of manufacturing a tension-breaking membrane-electrode assembly, characterized in that the fixing portions provided at both sides of the membrane-electrode assembly at the rear end of the pressure roller are positioned at a point where deformation of the towed membrane-electrode assembly is minimized.
가압부의 전단에서 상기 전해질막의 양 측부에 구비된 고정부 및 가압부의 후단에서 상기 막-전극 접합체의 양측부에 구비된 고정부 사이의 제1 영역을 포함하고,
상기 제1 영역은 상기 가압부의 가압롤러 및 상기 가압부의 후단에서 상기 막-전극 접합체의 양 측부에 구비된 고정부 사이의 제2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법.The method of claim 14,
A first region between a fixing portion provided at both sides of the electrolyte membrane at a front end of the pressing portion and a fixing portion provided at both side portions of the membrane-electrode assembly at a rear end of the pressing portion,
The first region comprises a second region between the pressing roller of the pressing portion and the fixing portions provided at both sides of the membrane-electrode assembly at the rear end of the pressing portion.
상기 제1 영역은 회수롤러로부터 전달되는 장력을 받지 않는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법.The method of claim 14,
The first region is a tension blocking membrane-electrode assembly manufacturing method, characterized in that it does not receive the tension transmitted from the recovery roller.
상기 제2 영역에 포함되는 전해질막 및 막-전극 접합체는 MD방향 및 TD방향으로 연신되지 않고, MD방향 및 TD방향으로 일정한 장력을 유지하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법.The method of claim 14,
The electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly included in the second region are not stretched in the MD direction and the TD direction, and the tension blocking membrane-electrode assembly manufacturing method is characterized by maintaining a constant tension in the MD direction and the TD direction.
상기 제1 이송단계, 제2 이송단계 및 제3 이송단계에서 전해질막 및 막-전극 접합체의 이송속도는 모두 동일하고,
시간이 지나도 상기 전해질막 및 막-전극 접합체의 이송속도에 변화가 없는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법.The method of claim 12,
In the first transfer step, the second transfer step, and the third transfer step, the transfer rates of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly are all the same,
A method of manufacturing a tension-blocking membrane-electrode assembly, wherein the transport speed of the electrolyte membrane and the membrane-electrode assembly does not change over time.
가압단계에서 상기 한 쌍의 가압롤러는 공급되는 전해질막, 양극이 코팅된 제1 이형지 및 음극이 코팅된 제2 이형지에 열 및 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 장력차단 막-전극 접합체 제조방법.The method of claim 12,
In the pressing step, the pair of pressurized rollers is a method for manufacturing a tension blocking membrane-electrode assembly, characterized in that heat and pressure are applied to the supplied electrolyte membrane, the first release paper coated with the positive electrode, and the second release paper coated with the negative electrode.
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