KR20210051212A - 전해질막의 소비량을 저감할 수 있는 막-전극 접합체의 제조방법 - Google Patents

전해질막의 소비량을 저감할 수 있는 막-전극 접합체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전해질막의 소비량을 저감할 수 있는 막-전극 접합체의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 종래의 전해질막의 비반응부에 해당되는 부분을 고분자 필름으로 대체함으로써 고가의 전해질막이 낭비되는 것을 막아 막-전극 접합체의 생산의 경제성을 크게 향상시킨 것을 특징으로 한다.

Description

전해질막의 소비량을 저감할 수 있는 막-전극 접합체의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING A MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY CAPABLE OF REDUCING THE USAGE OF ELETROLYTE MEMBRANE}
본 발명은 전해질막의 소비량을 저감할 수 있는 막-전극 접합체의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 연료전지 스택의 주요 구성 부품인 막-전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)에 있어서, 전해질막을 중심으로 그 양면에 촉매를 포함하는 한 쌍의 전극이 각각 결합된 상태를 3-레이어(layer) 막-전극 접합체라 한다.
한편, 막-전극 접합체의 취급을 용이하게 하면서 물리적 내구성을 확보하기 위하여 막-전극 접합체의 양면 테두리 영역에 전극의 면적과 같거나 다소 작은 전극창을 갖는 서브가스켓을 포함하는 경우에는 5-레이어(layer) 막-전극 접합체라 한다.
도 1은 종래의 5-레이어 막-전극 접합체를 개략적으로 도시한 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 막-전극 접합체는 전해질막(91), 상기 전해질막(91)의 양면에 형성된 한 쌍의 전극(92) 및 상기 전극(92)의 주변으로 상기 전해질막(91)에 접합된 서브가스켓(93)을 포함한다.
이때 상기 전해질막(91)은 상기 전극(92)과 접하는 반응부(91a)와 그 외의 비반응부(91b)로 구분된다. 상기 서브가스켓(93)과 접하는 상기 비반응부(91b)는 전극 반응인 산화 및 환원반응에 참여하지 않는 부분이다. 즉, 실질적으로 낭비되는 부분이다.
상기 전해질막(91)은 상당히 고가의 제품이므로 전술한 비반응부(91b)는 막-전극 접합체의 가격 상승의 원인이 될 수 있다.
한국공개특허 제10-2018-0071618호
본 발명은 낭비되는 전해질막을 최소화함으로써 제품 생산의 경제성을 확보할 수 있는 막-전극 접합체의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 생산성을 높여 제품의 가격 경쟁력을 한층 더 향상시킬 수 있는 막-전극 접합체의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 막-전극 접합체의 제조방법은 소정의 길이 및 소정의 폭을 갖는 전해질 시트를 준비하고; 상기 전해질 시트 상에 그 폭 방향을 따라 전극군을 다열로 형성하되, 상기 전극군은 상기 전해질 시트의 길이 방향을 따라 복수 개의 전극이 일정 거리 이격되어 배치된 것이며; 상기 전극군 사이의 전해질 시트를 절단하여 서로 다른 평면에 위치하는 복수 개의 적층체를 얻고; 상기 각 적층체의 양면에 서브가스켓을 접합하는 것일 수 있다.
상기 제조방법은 상기 전해질 시트의 양면에 전극군을 형성하는 것일 수 있다.
상기 제조방법은 상기 전극의 폭(A)에 대한 상기 다열로 형성된 전극군 간의 거리(B)의 비율(B/A)이 0.1 내지 0.5가 되도록 상기 전극군을 형성하는 것일 수 있다.
상기 제조방법은 상기 복수 개의 적층체 각각은 인접한 적층체와 서로 다른 평면에 위치하도록 분리되는 것일 수 있다.
상기 제조방법은 상기 전극군 사이의 전해질 시트를 절단하여 얻은 각 적층체를 상기 전해질 시트를 기준으로 다른 각도로 이동시켜 상기 전해질 시트가 존재하는 평면과 평행한 다른 평면에 위치하도록 분리하는 것일 수 있다.
상기 복수 개의 적층체는 2n-1열의 전극군(여기서, n은 1 이상의 정수임)을 포함하는 제1 적층체 및 2n열의 전극군(여기서, n은 1 이상의 정수임)을 포함하는 제2 적층체를 포함하는 것일 수 있다.
상기 복수 개의 적층체는 3m+1열의 전극군(여기서, m은 0 이상의 정수임)을 포함하는 제1 적층체, 3m+2열의 전극군(여기서, m은 0 이상의 정수임)을 포함하는 제2 적층체 및 3m+3열의 전극군(여기서, m은 0 이상의 정수임)을 포함하는 제3 적층체를 포함하는 것일 수 있다.
상기 복수 개의 적층체는 4x+1열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제1 적층체, 4x+2열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제2 적층체, 4x+3열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제3 적층체 및 4x+4열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제4 적층체를 포함하는 것일 수 있다.
상기 적층체는 상기 각 열의 전극군 및 상기 각 열의 전극군이 부착되어 있는 전해질막을 포함하고, 상기 전해질막은 일정 거리 이격되어 있는 것일 수 있다.
상기 전해질막은 그 폭이 상기 전극군의 폭에 비해 넓은 것일 수 있다.
상기 서브가스켓은 상기 전극군과 대응되는 위치에 관통 형성되어 상기 전극군이 수용되는 전극창을 포함하고, 상기 적층체의 양면에 접합되는 서브가스켓 중 적어도 어느 하나는 상기 전극창 사이의 공간에 위치하고, 그 공간에 비해 좁은 폭으로 형성되되 어느 한 전해질막과 이에 인접한 다른 한 전해질막 사이의 거리에 상응하는 폭으로 형성되며, 소정의 두께를 갖는 고분자 필름을 포함하는 것일 수 있다.
상기 고분자 필름은 상기 전해질막의 두께에 상응하는 두께를 갖는 것일 수 있다.
상기 적층체의 양면에 서브가스켓을 접합하면 상기 고분자 필름과 상기 전해질막이 동일 평면을 형성할 수 있다.
상기 제조방법은 상기 서브가스켓을 접합하여 얻은 막-전극 접합체의 전해질막 사이를 절단하되, 상기 서브가스켓 및 고분자 필름을 절단하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면 전해질막의 비반응부가 최소화되므로 제품 생산의 경제성을 확보할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 복수 개의 막-전극 접합체를 동시에 제조할 수 있으므로 제품의 가격 경쟁력을 한층 더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 5-레이어 막-전극 접합체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전해질 시트를 도시한 평면도이다.
도 3은 상기 전해질 시트 상에 전극군을 형성한 결과물을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 a-a' 선의 단면도이다.
도 5는 전극군 사이를 절단하여 제1 적층체와 제2 적층체를 얻는 것을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6a는 상기 제1 적층체를 도시한 평면도이고, 도 6b는 상기 제2 적층체를 도시한 평면도이다.
도 7은 상기 제1 적층체에 서브가스켓을 접합하는 것을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 본 발명에 따른 상부 서브가스켓의 평면도이다.
도 9는 상기 도 8의 b-b' 선의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 하부 서브가스켓의 평면도이다.
도 11은 상기 도 10의 c-c' 선의 단면도이다.
도 12는 제1 적층체의 양면으로 서브가스켓을 접합한 막-전극 접합체의 단면도이다.
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.
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.
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.
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.
본 발명에 따른 막-전극 접합체의 제조방법은 소정의 길이 및 소정의 폭을 갖는 전해질 시트를 준비하고, 상기 전해질 시트 상에 그 폭 방향을 따라 전극군을 다열로 형성하며, 상기 전극군 사이의 전해질 시트를 절단하여 서로 다른 평면에 위치하는 복수 개의 적층체를 얻고, 상기 각 적층체의 양면에 서브가스켓을 접합하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 막-전극 접합체의 제조방법의 위 각 단계는 서로 연속적으로 수행될 수 있고, 그 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 전해질 시트를 롤투롤(Roll-to-roll)로 연속적으로 공급하면서 그 양면에 전극군을 전사하고, 전극군 사이를 절단한 뒤, 각 적층체를 공간적으로 분리하고, 각 적층체에 서브가스켓을 제공하여 접합할 수 있다.
도 2는 상기 전해질 시트(10)를 도시한 평면도이다. 이를 참조하면, 상기 전해질 시트(10)는 소정의 길이(L) 및 소정의 폭(W)으로 형성된 것일 수 있다. 상기 전해질 시트의 길이(L), 폭(W) 및 두께는 특별히 제한되지 않고, 목적하는 바에 따라 적절히 조절할 수 있다.
상기 전해질 시트(10)는 나피온(Nafion) 등의 과불소술폰산 이오노머(Perfluorosulfonic acid ionomer)를 포함할 수 있다.
도 3은 상기 전해질 시트(10) 상에 전극군(20)을 형성한 결과물을 도시한 평면도이다. 이를 참조하면, 상기 전극군(20)은 상기 전해질 시트(10)의 길이(L) 방향을 따라 복수 개의 전극(20a)이 일정 거리 이격되어 배치된 것일 수 있다.
본 발명에 따르면 상기 전해질 시트(10) 상에 상기 전극군(20)을 그 폭(W) 방향을 따라 다열로 형성하므로 한 번에 여러 개의 막-전극 접합체를 얻을 수 있다. 그에 따라 막-전극 접합체의 생산성이 크게 향상된다.
도 4는 도 3의 a-a' 선의 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 전극(20a)은 상기 전해질 시트(10)의 양면에 형성될 수 있다.
상기 전극(20a)의 폭(A)에 대한 상기 다열로 형성된 전극군(20) 간의 거리(B)의 비율은 0.1 내지 0.5일 수 있다. 위 비율이 0.1 미만이면 상기 전극군(20) 간의 거리가 너무 가까워 절단하기가 어렵고, 0.5를 초과하면 전해질 시트(10)가 낭비되는 양을 줄이는 효과가 미미할 수 있다.
상기 전극(20a)의 두께는 특별히 제한되지 않고, 목적하는 바에 따라 적절히 조절할 수 있다.
이후 도 5와 같이 상기 전극군(20) 사이를 절단(C)하여 상기 복수 개의 적층체 각각이 인접한 적층체와 서로 다른 평면에 위치하도록 분리할 수 있다. 도 5는 상기 적층체가 2n-1열의 전극군(여기서, n은 1 이상의 정수임)을 포함하는 제1 적층체(30) 및 2n열의 전극군(여기서, n은 1 이상의 정수임)을 포함하는 제2 적층체(40)를 포함하는 것인 경우를 상정한 것이다.
여기서 "2n-1열의 전극군"은 상기 전해질 시트(10)의 폭 방향의 어느 한 쪽으로부터 2n-1번째(홀수)에 해당하는 전극군들을 의미하고, "2n열의 전극군"은 위와 동일한 기준으로부터 2n번째(짝수)에 해당하는 전극군들을 의미한다.
예를 들면, 상기 2n-1열의 전극군은 상기 전해질 시트(10)의 폭 방향의 어느 한 쪽으로부터 1번째, 3번째, 5번째 등의 전극군들을 의미하고, 상기 2n열의 전극군은 위와 동일한 쪽으로부터 2번째, 4번째, 6번째 등의 전극군들을 의미한다.
다만 본 발명의 적층체가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 적층체는 3m+1열의 전극군(여기서, m은 0 이상의 정수임)을 포함하는 제1 적층체, 3m+2열의 전극군(여기서, m은 0 이상의 정수임)을 포함하는 제2 적층체 및 3m+3열의 전극군(여기서, m은 0 이상의 정수임)을 포함하는 제3 적층체를 포함하는 것일 수 있다.
또한 상기 적층체는 4x+1열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제1 적층체, 4x+2열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제2 적층체, 4x+3열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제3 적층체 및 4x+4열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제4 적층체를 포함하는 것일 수도 있다.
또한 상기 적층체를 전술한 바와 같은 계차 수열의 형식을 갖는 것이 아닌 무작위한 방식으로 분리하여 각 적층체가 인접한 적층체와 서로 다른 평면에 위치하도록 분리할 수도 있다.
다만 하기에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 적층체가 도 5에 도시된 바와 같은 것일 경우를 상정하기로 한다.
상기 전극군 사이를 절단한 뒤, 상기 제1 적층체(30)와 제2 적층체(40)가 서로 다른 평면에 위치하도록 상기 제1 적층체(30)와 제2 적층체(40)를 분리할 수 있다. 여기서 "다른 평면에 위치하도록 한다"는 것은 두 적층체(30, 40)가 겹쳐지지 않도록 공간적으로 분리한다는 것이다. 다만 도 5를 참조하면 위 두 적층체(30, 40)의 끝단은 아직 절단되지 않아 붙어있는 상태이므로 아예 동떨어진 공간으로 이동시키는 것은 아니고 상하로 분리하는 것일 수 있다. 구체적으로 도 5와 같이 상기 제1 적층체(30)는 상측으로, 상기 제2 적층체(40)는 하측으로 이동시킬 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 어느 한 적층체만을 이동시켜 상기 제1 적층체(30)와 제2 적층체(40)를 서로 다른 평면에 위치시킬 수 있다.
도 6a는 상기 제1 적층체(30)를 도시한 평면도이고, 도 6b는 상기 제2 적층체(40)를 도시한 평면도이다.
도 6a를 참조하면, 상기 제1 적층체(30)는 전극군(20) 및 상기 각 열의 전극군(20)이 부착되어 있는 전해질막(31)을 포함할 수 있다. 이때 상기 전해질막(31)은 그 폭이 상기 전극군(20), 자세히는 전극(20a)의 폭에 비해 넓은 것일 수 있다.
상기 전해질막(31)은 인접한 다른 전해질막(31)과 공간적으로 떨어져 있을 수 있다. 그 간격에 후술할 서브가스켓에 부착된 고분자 필름이 삽입될 수 있다. 그에 따라 상기 전해질막(31)에 있어서, 전극(20a)과 접하지 않는 비반응부가 종래에 비해 훨씬 적어지므로 막-전극 접합체 생산의 경제성을 확보할 수 있다. 이는 후술할 제2 적층체(40)도 마찬가지이다.
도 6b를 참조하면, 상기 제2 적층체(40)는 전극군(20) 및 상기 각 열의 전극군(20)이 부착되어 있는 전해질막(41)을 포함할 수 있다. 이때 상기 전해질막(41)은 그 폭이 상기 전극군(20), 자세히는 전극(20a)의 폭에 비해 넓은 것일 수 있다.
위와 같이 얻은 상기 제1 적층체(30)의 양면에 서브가스켓을 접합하여 막-전극 접합체를 얻을 수 있다.
도 7은 상기 제1 적층체(30)에 서브가스켓을 접합하는 것을 설명하기 위한 참고도이다. 이를 참조하면, 상기 제1 적층체(30)의 양면으로 상부 서브가스켓(50a) 및 하부 서브가스켓(50b)을 적층시켜 접합할 수 있다.
도 8은 상기 상부 서브가스켓(50a)의 평면도이다. 이를 참조하면, 상기 상부 서브가스켓(50a)은 상기 전극군(20)과 대응되는 위치에 관통 형성되어 상기 전극군(20)을 수용하는 전극창(51)을 포함할 수 있다.
도 9는 상기 도 8의 b-b' 선의 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 상부 서브가스켓(50a)은 상기 전극창(51) 사이의 공간에 위치하고, 그 공간에 비해 좁은 폭으로 형성되되 상기 제1 적층체(30)의 어느 한 전해질막(31)과 이에 인접한 다른 전해질막(31) 사이의 거리에 상응하는 폭으로 형성되며, 소정의 두께는 갖는 고분자 필름(60)을 더 포함할 수 있다. 참고로 도 8에서 상기 고분자 필름(60)은 상기 상부 서브가스켓(50a)의 저면에 위치하므로 점선으로 표시하였다.
상기 고분자 필름(60)의 폭을 상기 제1 적층체(30)의 전해질막(31) 간의 거리와 동일하게 형성해야 후술할 바와 같이 상기 서브가스켓(50)과 제1 적층체(30)을 결합하였을 때 상기 전해질막(31) 사이에 상기 고분자 필름(60)이 동일 평면을 형성할 수 있다.
상기 고분자 필름(60)의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 상기 전해질막(31)의 두께와 동일하거나 그 보다 2배 이하의 두께로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 고분자 필름(60)의 두께가 전해질막(31)의 두께보다 얇거나, 2배를 초과하는 정도로 두꺼우면 단차가 생겨서 기밀을 유지하기 어려울 수 있다.
상기 고분자 필름(60)은 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름(60)은 상기 상부 서브가스켓(50a)의 저면에 접착제로 부착하거나, 상기 상부 서브가스켓(50a)을 상기 제1 적층체(30)에 접합할 때, 그 사이에 적절한 위치에 정렬될 수 있도록 필름 형태로 제공하여 적용할 수도 있다.
도 10은 상기 하부 서브가스켓(50b)의 평면도이고, 도 11은 상기 도 10의 c-c' 선의 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 하부 서브가스켓(50b)은 상기 전극군(20)과 대응되는 위치에 관통 형성되어 상기 전극군(20)을 수용하는 전극창(51)을 포함할 수 있다.
도 8 내지 도 11을 통해 고분자 필름(60)을 포함하는 서브가스켓(50)을 설명하였으나, 그 실시예는 이에 한정되는 것이 아니고, 상기 고분자 필름(60)을 적절한 두께로 형성하여 상기 상부 서브가스켓(50a) 및 상기 하부 서브가스켓(50b)에 모두 적용할 수도 있다.
도 12는 도 7와 같이 제1 적층체(30)의 양면으로 서브가스켓(50)을 접합한 막-전극 접합체의 단면도이다. 이를 참조하면, 전극(20a)이 서브가스켓(50a, 50b)의 전극창에 삽입되어 있음을 알 수 있다. 이때 전해질막(31) 간의 공간에는 고분자 필름(60)이 삽입되어 상기 전해질막(31)과 상기 고분자 필름(60)이 동일한 평면을 형성하고 있음을 알 수 있다.
이후 상기 막-전극 접합체의 전해질막(31) 사이를 절단(d-d')하여 각 열의 전극군(20a)을 포함하는 막-전극 접합체를 얻을 수 있다. 이때, 상기 서브가스켓(50a, 50b) 및 고분자 필름(60)을 함께 절단(d-d')할 수 있다.
도 6b의 상기 제2 적층체(40) 역시 상기 제1 적층체(30)와 동일한 방법으로 그 양면에 서브가스켓(50)이 접합될 수 있다. 그 내용은 상기 제1 적층체(30)에 대한 것과 실질적으로 동일하므로 이하 생략한다.
본 발명에 따른 막-전극 접합체의 제조방법은 종래의 전해질막의 비반응부에 해당되는 부분을 고분자 필름으로 대체함으로써 고가의 전해질막이 낭비되는 것을 막을 수 있다. 그에 따라 막-전극 접합체의 생산의 경제성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 막-전극 접합체의 제조방법은 전해질 시트 상에 전극군을 다열로 형성하므로 최종적으로 복수 개의 막-전극 접합체를 동시에 제조할 수 있다. 따라서 막-전극 접합체의 가격 경쟁력을 굉장히 향상시킬 수 있다.
10: 전해질 시트 20: 전극군 20a: 전극
30: 제1 적층체 40: 제2 적층체 31, 41: 전해질막
50: 서브가스켓 50a: 상부 서브가스켓 50b: 하부 서브가스켓
51: 전극창 60: 고분자 필름

Claims (14)

  1. 소정의 길이 및 소정의 폭을 갖는 전해질 시트를 준비하고;
    상기 전해질 시트 상에 그 폭 방향을 따라 전극군을 다열로 형성하되, 상기 전극군은 상기 전해질 시트의 길이 방향을 따라 복수 개의 전극이 일정 거리 이격되어 배치된 것이며;
    상기 전극군 사이의 전해질 시트를 절단하여 서로 다른 평면에 위치하는 복수 개의 적층체를 얻고;
    상기 각 적층체의 양면에 서브가스켓을 접합하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전해질 시트의 양면에 전극군을 형성하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극의 폭(A)에 대한 상기 다열로 형성된 전극군 간의 거리(B)의 비율(B/A)이 0.1 내지 0.5가 되도록 상기 전극군을 형성하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 적층체 각각은 인접한 적층체와 서로 다른 평면에 위치하도록 분리되는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극군 사이의 전해질 시트를 절단하여 얻은 각 적층체를 상기 전해질 시트를 기준으로 다른 각도로 이동시켜 상기 전해질 시트가 존재하는 평면과 평행한 다른 평면에 위치하도록 분리하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 적층체는
    2n-1열의 전극군(여기서, n은 1 이상의 정수임)을 포함하는 제1 적층체 및 2n열의 전극군(여기서, n은 1 이상의 정수임)을 포함하는 제2 적층체를 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 적층체는
    3m+1열의 전극군(여기서, m은 0 이상의 정수임)을 포함하는 제1 적층체, 3m+2열의 전극군(여기서, m은 0 이상의 정수임)을 포함하는 제2 적층체 및 3m+3열의 전극군(여기서, m은 0 이상의 정수임)을 포함하는 제3 적층체를 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 적층체는
    4x+1열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제1 적층체, 4x+2열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제2 적층체, 4x+3열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제3 적층체 및 4x+4열의 전극군(여기서, x는 0 이상의 정수임)을 포함하는 제4 적층체를 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적층체는 상기 각 열의 전극군 및 상기 각 열의 전극군이 부착되어 있는 전해질막을 포함하고,
    상기 전해질막은 일정 거리 이격되어 있는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전해질막은 그 폭이 상기 전극군의 폭에 비해 넓은 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 서브가스켓은 상기 전극군과 대응되는 위치에 관통 형성되어 상기 전극군이 수용되는 전극창을 포함하고,
    상기 적층체의 양면에 접합되는 서브가스켓 중 적어도 어느 하나는 상기 전극창 사이의 공간에 위치하고, 그 공간에 비해 좁은 폭으로 형성되되 어느 한 전해질막과 이에 인접한 다른 한 전해질막 사이의 거리에 상응하는 폭으로 형성되며, 소정의 두께를 갖는 고분자 필름을 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고분자 필름은 상기 전해질막의 두께에 상응하는 두께를 갖는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 적층체의 양면에 서브가스켓을 접합하면 상기 고분자 필름과 상기 전해질막이 동일 평면을 형성하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 서브가스켓을 접합하여 얻은 막-전극 접합체의 전해질막 사이를 절단하되, 상기 서브가스켓 및 고분자 필름을 절단하는 단계를 더 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
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