KR20210158510A - A method of manufacturing a membrane-electrode assembly using a novel evaluation method for heat treatment - Google Patents

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KR20210158510A
KR20210158510A KR1020200076916A KR20200076916A KR20210158510A KR 20210158510 A KR20210158510 A KR 20210158510A KR 1020200076916 A KR1020200076916 A KR 1020200076916A KR 20200076916 A KR20200076916 A KR 20200076916A KR 20210158510 A KR20210158510 A KR 20210158510A
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김선일
이기섭
김민진
박영준
이한형
유승아
고재준
김유석
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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a membrane-electrode assembly using a novel evaluation method for heat treatment. More specifically, the present invention can provide a method capable of evaluating the quality and effectiveness of heat treatment through a hot press device by providing a pigment material that changes a state according to temperature to a sub-gasket or the surface of the sub-gasket.

Description

신규한 열처리 평가방법을 적용한 막-전극 접합체 제조방법{A method of manufacturing a membrane-electrode assembly using a novel evaluation method for heat treatment}A method of manufacturing a membrane-electrode assembly using a novel evaluation method for heat treatment

본 발명은 열처리에 대한 신규한 평가방법을 적용한 막-전극 접합체 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 온도에 따라 상태를 변형하는 안료물질을 서브가스켓 또는 서브가스켓의 표면에 제공함으로써 핫프레스 장치를 통한 열처리의 품질 및 유효성 등을 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것이 특징이다.The present invention relates to a method for manufacturing a membrane-electrode assembly to which a novel evaluation method for heat treatment is applied, and more particularly, the present invention relates to a sub-gasket or a surface of a sub-gasket by providing a pigment material that changes state according to temperature to the surface of the sub-gasket. It is characterized by providing a method for evaluating the quality and effectiveness of heat treatment through the device.

고분자 전해질 연료전지(PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)는 수소 이온 교환 기능을 갖는 고분자막 을 전해질로 사용하는 연료전지로서, 다른 형태의 연료전지에 비하여 작동온도가 낮고, 효율이 높으며, 전류밀 도 및 출력밀도가 크고, 시동시간이 짧은 동시에 부하변화에 대한 응답특성이 빠른 장점을 가져, 수소전기차용 연료전지에 사용되고 있다.Polymer electrolyte fuel cell (PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell) is a fuel cell that uses a polymer membrane with hydrogen ion exchange function as an electrolyte. It has the advantages of high power density, short starting time, and fast response characteristics to load changes, so it is used in fuel cells for hydrogen electric vehicles.

고분자 전해질 연료전지용 스택(Stack)은 일반적으로 수백 개의 단위 셀(Unit Cell)로 구성되는데, 단위 셀은 전해질막 및 상기 전해질막의 양면에 형성된 전극층을 포함하는 3-레이어 막-전극 접합체를 포함하고, 상기 3-레이어 막-전극 접합체에서 전해질막의 양면 가장자리 부분에 접합된 서브가스켓을 포함한다.A stack for a polymer electrolyte fuel cell is generally composed of hundreds of unit cells, wherein the unit cell includes an electrolyte membrane and a 3-layer membrane-electrode assembly including electrode layers formed on both sides of the electrolyte membrane, In the three-layer membrane-electrode assembly, a sub-gasket bonded to both sides of the electrolyte membrane is included.

일반적으로 상기 서브가스켓은 3-레이어 막-전극 접합체에 접착제를 통해 1차적으로 부착되고, 이후 핫프레스 장치를 통해 열처리되게 된다. 하지만, 일반적으로 상기 열처리가 제대로 진행되었는지는 공정 중 확인하는 것이 불가하며 오로지 셀을 제조하고 상기 셀에 대한 성능 테스트를 통해서만 확인할 수 있다. 즉, 막-전극 접합체를 제조하는 공정 중 열처리 불량이 발생하더라도 이를 감지하거나 혹은 제어할 수 있는 방법이 없다는 문제가 있다.In general, the sub-gasket is first attached to the 3-layer membrane-electrode assembly through an adhesive, and then heat-treated through a hot press device. However, in general, it is impossible to confirm whether the heat treatment has been performed properly during the process, and it can be confirmed only by manufacturing a cell and performing a performance test on the cell. That is, there is a problem in that there is no way to detect or control a heat treatment failure occurring during the process of manufacturing the membrane-electrode assembly.

현재까지도 상기 셀을 분해하지 않는 비파괴적인 방법으로 열처리가 원활하게 진행되었는지 알 수 있는 방법이 없으며, 이에 대한 많은 연구가 이뤄지고 있는 실정이다.Until now, there is no way to know whether the heat treatment has proceeded smoothly by a non-destructive method that does not disassemble the cell, and many studies are being made on this.

한국공개특허 제10-2015-0045071호는 막전극접합체 제조 장치에 관한 것으로 전사롤의 온도 제어 이상 유무를 확인하기 위해 고분자 전해질막에 시온안료를 도포하는 구성이 개시되어 있다. 하지만, 상기 특허는 3-레이어 막-전극 접합체를 형성하는 전해질막과 전극층의 전사 공정을 제어할 뿐 서브가스켓 내부에 고정된 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓의 열처리 상태 품질을 제어할 순 없다.Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0045071 relates to an apparatus for manufacturing a membrane electrode assembly, and discloses a configuration in which Zion pigment is applied to a polymer electrolyte membrane in order to check whether the temperature control of the transfer roll is abnormal. However, the above patent only controls the transfer process of the electrolyte membrane and the electrode layer forming the 3-layer membrane-electrode assembly, but only controls the quality of the heat treatment state of the 3-layer membrane-electrode assembly and the subgasket fixed inside the subgasket. none.

한국공개특허 제10-2015-0045071호Korean Patent Publication No. 10-2015-0045071

본 발명에 의하면, 막-전극 접합체를 제조하는 공정 중에 열처리의 품질 및 유무 등을 확인 할 수 있는 방법을 제공할 목적이 있다.According to the present invention, an object of the present invention is to provide a method capable of confirming the quality and presence or absence of heat treatment during a process of manufacturing a membrane-electrode assembly.

본 발명에 의하면, 막-전극 접합체를 제조시 열처리 상태 불량 등을 실시간으로 확인할 수 있는 방법을 제공할 목적이 있다.According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a method capable of confirming in real time a poor heat treatment state when manufacturing a membrane-electrode assembly.

본 발명에 의하면, 열처리 품질에 대해 셀을 제작하여 성능 평가를 하지 않더라도, 단순한 비파괴 검사로 평가가 가능한 방법을 제공할 목적이 있다.According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a method capable of evaluating the heat treatment quality by a simple non-destructive test, even if the performance is not evaluated by manufacturing a cell.

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.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above. The object of the present invention will become clearer from the following description, and will be realized by means and combinations thereof described in the claims.

본 발명에 따르면, 전해질막 및 상기 전해질막의 양면에 구비된 전극층을 포함하는 3-레이어 막-전극 접합체를 준비하는 단계; 개구부를 포함하는 서브가스켓을 준비하는 단계; 상기 개구부를 통해 상기 전극층을 노출시키면서 상기 3-레이어 막-전극 접합체의 양면에 서브가스켓을 부착하여 5-레이어 막-전극 접합체를 얻는 단계; 및 상기 5-레이어 막-전극 접합체를 핫프레스 장치로 열처리하여 상기 3-레이어 막-전극 접합체와 상기 서브가스켓을 접합하는 단계; 를 포함하고, 상기 서브가스켓 또는 상기 서브가스켓 표면에 온도에 따라 상태가 변화하는 안료물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 막-전극 접합체의 제조방법을 제공한다.According to the present invention, a three-layer membrane-preparing electrode assembly comprising an electrolyte membrane and electrode layers provided on both sides of the electrolyte membrane; preparing a sub-gasket including an opening; obtaining a 5-layer membrane-electrode assembly by attaching sub-gaskets to both sides of the 3-layer membrane-electrode assembly while exposing the electrode layer through the opening; and bonding the three-layer membrane-electrode assembly to the sub-gasket by heat-treating the 5-layer membrane-electrode assembly with a hot press apparatus. It provides a method for manufacturing a membrane-electrode assembly, comprising: the sub-gasket or a pigment material whose state changes according to temperature on the surface of the sub-gasket.

상기 서브가스켓은 적어도 일면에 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층에 상기 안료물질이 포함될 수 있다.The sub-gasket may include a coating layer on at least one surface, and the pigment material may be included in the coating layer.

상기 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓은 상기 코팅층을 통해 접착되며,The three-layer membrane-electrode assembly and the sub-gasket are adhered through the coating layer,

상기 코팅층은 바인더, 안료물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.The coating layer may include one selected from the group consisting of a binder, a pigment material, and a combination thereof.

상기 서브가스켓은 상기 개구부의 둘레를 따라 일정 너비로 형성된 변색부를 포함하고, 상기 변색부에 상기 안료물질이 포함될 수 있다.The sub-gasket may include a color-changing part formed to have a predetermined width along the circumference of the opening, and the pigment material may be included in the color-changing part.

상기 안료물질은 온도에 따라 색이 변화하는 변색물질 및 온도에 따라 탁도가 변화하는 변탁물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The pigment material may include any one of a color change material whose color changes according to temperature and a color change material whose turbidity changes with temperature.

상기 핫프레스 장치는 상기 서브가스켓의 전부 또는 일부를 열처리할 수 있다.The hot press apparatus may heat-treat all or a part of the sub-gasket.

상기 핫프레스 장치는 상기 전극층 및 서브가스켓을 모두 열처리할 수 있는 너비를 갖는 가압부를 포함할 수 있다.The hot press apparatus may include a pressing part having a width capable of heat-treating both the electrode layer and the sub-gasket.

상기 핫프레스 장치의 가압부는 중앙의 돌출된 메인 가압부 및 상기 메인 가압부와 높이 단차가 형성된 서브 가압부를 포함할 수 있다.The pressing unit of the hot press device may include a central protruding main pressing unit and a sub pressing unit having a height difference from the main pressing unit.

상기 메인 가압부가 상기 전극층에 대응되고, 상기 서브 가압부가 상기 서브가스켓에 대응되어 핫프레스 장치가 상기 5-레이어 막-전극 접합체 상에 위치하는 것일 수 있다.The main pressing unit may correspond to the electrode layer, and the sub pressing unit may correspond to the sub gasket so that a hot press device is positioned on the five-layer membrane-electrode assembly.

상기 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓의 열처리 상태를 평가하는 단계가 더 포함될 수 있다.The step of evaluating the heat treatment state of the three-layer membrane-electrode assembly and the sub-gasket may be further included.

상기 평가하는 단계는, 열처리 평가 단계; 열처리 온도 평가 단계; 및 열처리 위치 평가 단계; 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The evaluating may include a heat treatment evaluation step; heat treatment temperature evaluation step; And heat treatment position evaluation step; may include at least one of

상기 열처리 평가 단계는 상기 안료물질의 상태 변형 유무를 통해 열처리 상태를 평가할 수 있다.In the heat treatment evaluation step, the heat treatment state may be evaluated through the presence or absence of a change in the state of the pigment material.

상기 안료물질의 상태 변형이 없으면 상기 열처리는 불량일 수 있다.If there is no state transformation of the pigment material, the heat treatment may be defective.

상기 열처리 온도 평가 단계는 상기 안료물질의 상태 변형 정도(degree)를 측정하여 열처리 상태를 평가할 수 있다.In the heat treatment temperature evaluation step, the heat treatment state may be evaluated by measuring a state transformation degree of the pigment material.

상기 열처리 위치 평가 단계는 상태가 변형된 안료물질의 유효율을 측정하여 열처리 상태를 평가할 수 있다.In the heat treatment position evaluation step, the heat treatment state may be evaluated by measuring the effective rate of the pigment material whose state is deformed.

본 발명에 따르면, 전해질막 및 상기 전해질막의 양면에 구비된 전극층을 포함하는 3-레이어 막-전극 접합체; 및 상기 3-레이어 막-전극 접합체의 양면에 제공되어 접합되는 서브가스켓; 을 포함하고, 상기 서브가스켓 또는 상기 서브가스켓 표면에 온도에 따라 상태가 변화하는 안료물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 막-전극 접합체를 제공한다.According to the present invention, a 3-layer membrane-electrode assembly comprising an electrolyte membrane and electrode layers provided on both sides of the electrolyte membrane; and a sub-gasket provided on both sides of the three-layer membrane-electrode assembly and bonded thereto. It includes, and provides a membrane-electrode assembly comprising a pigment material whose state changes according to temperature on the sub-gasket or the surface of the sub-gasket.

상기 서브가스켓은 적어도 일면에 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층에 상기 안료물질이 포함될 수 있다.The sub-gasket may include a coating layer on at least one surface, and the pigment material may be included in the coating layer.

상기 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓은 상기 코팅층을 통해 접착되며, 상기 코팅층은 바인더, 안료물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.The three-layer membrane-electrode assembly and the sub-gasket are adhered through the coating layer, and the coating layer may include one selected from the group consisting of a binder, a pigment material, and a combination thereof.

본 발명에 따르면, 막-전극 접합체를 제조하는 공정 중에 열처리의 품질 및 유무 등을 확인 할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a method for checking the quality and presence or absence of heat treatment during the process of manufacturing a membrane-electrode assembly.

본 발명에 따르면, 막-전극 접합체를 제조시 열처리 상태 불량 등을 실시간으로 확인할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a method for checking in real time a poor heat treatment state when manufacturing a membrane-electrode assembly.

본 발명에 따르면, 열처리 품질에 대해 셀을 제작하여 성능 평가를 하지 않더라도, 단순한 비파괴 검사로 평가가 가능한 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a method capable of evaluating the heat treatment quality by a simple non-destructive test, even if the performance is not evaluated by manufacturing a cell.

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 above-mentioned effects. It should be understood that the effects of the present invention include all effects that can be inferred from the following description.

도 1 에는 본 발명의 막-전극 접합체 제조방법에 대한 순서도가 나타나 있다.
도 2 에는 변색부를 포함하는 서브가스켓의 평면도가 나타나 있다.
도 3 에는 5-레이어 막-전극 접합체의 평면도 및 단면도가 나타나 있다.
도 4 에는 핫프레스 장치의 가압부 및 5-레이어 막-전극 접합체가 나타나 있다.
도 5 에는 핫프레스 장치의 실시예들이 나타나 있다.
도 6 에는 열처리 온도 평가에 대한 실시예가 나타나 있다.
도 7에는 열처리 위치 평가에 대한 실시예가 나타나 있다.
1 is a flowchart showing a method for manufacturing a membrane-electrode assembly of the present invention.
2 is a plan view of a sub-gasket including a discoloration part.
3 shows a plan view and a cross-sectional view of a five-layer membrane-electrode assembly.
4 shows a pressing part and a 5-layer membrane-electrode assembly of the hot press apparatus.
5 shows embodiments of a hot press apparatus.
6 shows an example for heat treatment temperature evaluation.
7 shows an embodiment for the evaluation of the heat treatment position.

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 easily understood through the following preferred embodiments in conjunction 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 so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be 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 figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than the actual size for clarity of the present invention. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates 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 "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, it includes not only the case where the other part is “directly on” but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part, such as a layer, film, region, plate, etc., is "under" another part, this includes not only cases where it is "directly under" another part, but also a case where another part is 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 quantities of ingredients, reaction conditions, polymer compositions and formulations used herein, contain all numbers, values and/or expressions in which such numbers essentially occur in obtaining such values, among others. Since they are approximations reflecting various uncertainties in the measurement, it should be understood as being modified by the term "about" in all cases. Also, where the disclosure discloses numerical ranges, such ranges are continuous and inclusive of all values from the minimum to the maximum inclusive of the range, unless otherwise indicated. Furthermore, when such ranges refer to integers, all integers inclusive from the minimum to the maximum inclusive 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 this specification, when a range is described for a variable, the variable will be understood to include all values within the stated range including the stated endpoints of the range. For example, a range of “5 to 10” includes the values of 5, 6, 7, 8, 9, and 10, as well as any subranges such as 6 to 10, 7 to 10, 6 to 9, 7 to 9, etc. It will be understood to include any value between integers that are appropriate for the scope of the recited range, such as 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 to 8.5 and 6.5 to 9, and the like. Also for example, ranges from "10% to 30%" include values of 10%, 11%, 12%, 13%, etc. and all integers up to and including 30%, as well as 10% to 15%, 12% to It will be understood to include any subranges such as 18%, 20% to 30%, etc., as well as any value between reasonable integers within the scope of the recited ranges, such as 10.5%, 15.5%, 25.5%, and the like.

본 발명은 열처리에 대한 신규한 평가방법을 적용한 막-전극 접합체 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 온도에 따라 상태를 변형하는 안료물질을 적용하여 셀을 직접 구동하지 않더라도 열처리의 품질을 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것이 특징이다.The present invention relates to a method for manufacturing a membrane-electrode assembly to which a novel evaluation method for heat treatment is applied. More specifically, the present invention is characterized by providing a method for evaluating the quality of heat treatment even without directly driving the cell by applying a pigment material that changes state according to temperature.

열처리에 대한 신규한 평가방법을 적용한 막-전극 접합체의 제조방법은 전해질막 및 상기 전해질막의 양면에 구비된 전극층을 포함하는 3-레이어 막-전극 접합체를 준비하는 단계, 개구부를 포함하는 서브가스켓을 준비하는 단계, 상기 개구부를 통해 상기 전극층을 노출시키면서 상기 3-레이어 막-전극 접합체의 양면에 서브가스켓을 적용하여 5-레이어 막-전극 접합체를 얻는 단계, 및 상기 5-레이어 막-전극 접합체를 핫프레스 장치로 열처리하여 상기 3-레이어 막-전극 접합체와 상기 서브가스켓을 접합하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a membrane-electrode assembly to which a novel evaluation method for heat treatment is applied includes the steps of preparing a three-layer membrane-electrode assembly including an electrolyte membrane and electrode layers provided on both sides of the electrolyte membrane, a sub-gasket including an opening preparing, applying subgaskets to both sides of the 3-layer membrane-electrode assembly while exposing the electrode layer through the opening to obtain a 5-layer membrane-electrode assembly, and preparing the 5-layer membrane-electrode assembly and bonding the three-layer membrane-electrode assembly to the sub-gasket by heat treatment using a hot press apparatus.

도 1에는 본 발명의 막-전극 접합체 제조방법에 대한 순서도가 나타나 있는데, 이를 참고하여 각 단계별로 설명하도록 하겠다.1 shows a flowchart of a method for manufacturing a membrane-electrode assembly according to the present invention, and each step will be described with reference to this.

3-레이어 막-전극 접합체 준비 단계Three-layer membrane-electrode assembly preparation steps

전해질막 및 상기 전해질막의 양면에 구비된 전극층을 포함하는 3-레이어 막-전극 접합체를 준비하는 단계이다.This is a step of preparing a 3-layer membrane-electrode assembly including an electrolyte membrane and electrode layers provided on both sides of the electrolyte membrane.

본 발명의 전해질막은 연료전지 기술분야에서 통상적으로 적용되는 것이면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다. 또한 상기 전해질막에 양면으로 제공되는 전극층은 외부에서 유입되는 수소(H2) 가스 또는 산소(O2) 가스와 반응할 수 있는 촉매를 포함하는데, 이때 사용되는 촉매에 대해서도 특별히 제한되지 않는다.The electrolyte membrane of the present invention may be used without particular limitation as long as it is commonly applied in the field of fuel cell technology. In addition, the electrode layers provided on both sides of the electrolyte membrane include a catalyst capable of reacting with hydrogen (H 2 ) gas or oxygen (O 2 ) gas introduced from the outside, and the catalyst used in this case is not particularly limited.

서브가스켓 준비 단계Subgasket preparation steps

개구부를 포함하는 서브가스켓을 준비하는 단계이다.This is a step of preparing a sub-gasket including an opening.

본 발명의 서브가스켓은 중앙에 개구(開口)를 포함하는 개구부를 포함한다.The subgasket of the present invention includes an opening including an opening in the center.

상기 서브가스켓은 준비된 3-레이어 막-전극 접합체에 부착되어 상기 3-레이어 막-전극 접합체를 고정 및 보호하기 위한 용도로 사용되게 된다.The sub-gasket is attached to the prepared 3-layer membrane-electrode assembly to be used for fixing and protecting the 3-layer membrane-electrode assembly.

본 발명의 서브가스켓은 그 내부 또는 표면에 온도에 따라 상태가 변화하는 안료물질을 포함하는 것이 특징이다. 상기 안료물질은 본 발명의 막-전극 접합체 제조과정에서 열처리의 품질을 평가하기 위한 수단으로 사용된다.The sub-gasket of the present invention is characterized in that it contains a pigment material whose state changes depending on the temperature on the inside or on the surface. The pigment material is used as a means for evaluating the quality of heat treatment in the manufacturing process of the membrane-electrode assembly of the present invention.

상기 안료물질은 바람직하게 온도에 따라 색이 변화하는 변색물질 및 온도에 따라 탁도가 변화하는 변탁물질 중 어느 하나를 포함한다.The pigment material preferably includes any one of a color change material whose color changes according to temperature and a color change material whose turbidity changes with temperature.

상기 변색물질로는 외부 온도에 따라 반응하며 색을 변형할 수 있는 물질이다.The color-changing material is a material capable of changing color by reacting with external temperature.

상기 변탁물질은 상기 변색물질과 달리 외부 온도에 따라 반응하며 탁함 정도가 변하는 물질이다.The turbidity material, unlike the discoloration material, is a material that reacts with external temperature and changes the degree of turbidity.

본 발명의 안료물질은 본 발명의 열처리 온도 이상에서도 파괴되거나 성능이 손상되지 않는 물질이면 특별히 제한되지 않고 적용할 수 있다.The pigment material of the present invention is not particularly limited and can be applied as long as it is a material that does not destroy or impair performance even at a temperature higher than the heat treatment temperature of the present invention.

본 발명의 서브가스켓의 재료로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The material of the subgasket of the present invention may be selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyimide, and polypropylene.

상기 서브가스켓의 재료는 안료물질을 추가로 더 포함할 수 있다. 상기 안료물질은 이와 같이 서브가스켓의 재료에 직접 포함될 수 있으나, 필요에 따라 서브가스켓의 일면에 포함될 수도 있다.The material of the sub-gasket may further include a pigment material. The pigment material may be directly included in the material of the sub-gasket as described above, but may also be included in one surface of the sub-gasket if necessary.

본 발명의 서브가스켓은 적어도 일면에 코팅층을 포함할 수 있는데, 상기 코팅층에는 바인더, 안료물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나가 포함된다.The subgasket of the present invention may include a coating layer on at least one surface, and the coating layer includes one selected from the group consisting of a binder, a pigment material, and combinations thereof.

본 발명의 서브가스켓의 재료에 안료물질이 포함되지 않을 경우, 바람직하게 상기 코팅층에는 필수적으로 안료물질이 포함된다. 또한 상기 코팅층에 안료물질이 포함되지 않을 경우 바람직하게 서브가스켓의 재료에는 안료물질이 필수적으로 포함되어야 한다.When the material of the sub-gasket of the present invention does not contain a pigment material, preferably, the coating layer essentially contains the pigment material. In addition, when the coating layer does not contain a pigment material, preferably, the material of the sub-gasket must include the pigment material.

상기 코팅층이 서브가스켓의 표면 중 3-레이어 막-전극 접합체와 마주보는 방향에 제공될 경우, 상기 코팅층을 통해 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓이 접착되게 된다.When the coating layer is provided on the surface of the sub-gasket in a direction facing the 3-layer membrane-electrode assembly, the 3-layer membrane-electrode assembly and the sub-gasket are adhered through the coating layer.

본 발명의 안료물질이 서브가스켓의 표면에 포함될 경우, 본 발명에서는 상기 안료물질이 분포하는 부위를 변색부로 정의하였다.When the pigment material of the present invention is included on the surface of the sub-gasket, in the present invention, a region where the pigment material is distributed is defined as a discoloration part.

도 2에는 서브가스켓의 표면에 안료물질이 포함된 변색부 범위가 나타나 있다. 이를 참고하면, 상기 변색부는 서브가스켓의 표면 전체일 수 있고, 또는 개구부의 둘레를 따라 일정 너비로 형성될 수 있다. 이는 필요에 따라 조절할 수 있는 사항이나, 공통적으로 상기 변색부가 서브가스켓의 개구부를 형성하는 모든 테두리를 포함하는 것이 바람직하다.2 shows the range of the discoloration part including the pigment material on the surface of the sub-gasket. Referring to this, the discoloration portion may be the entire surface of the sub-gasket, or may be formed to have a predetermined width along the periphery of the opening. This can be adjusted as needed, but in common, it is preferable that the discoloration part includes all edges forming the opening of the subgasket.

부착 단계Attachment step

3-레이어 막-전극 접합체의 양면에 서브가스켓을 부착하여 5-레이어 막-전극 접합체를 제조하는 단계이다. 이때 서브가스켓의 개구부를 통해 3-레어어 막-전극 접합체의 전극층이 노출되게 된다.This is a step of manufacturing a 5-layer membrane-electrode assembly by attaching sub-gaskets to both sides of the 3-layer membrane-electrode assembly. At this time, the electrode layer of the 3-layer membrane-electrode assembly is exposed through the opening of the sub-gasket.

본 발명에서 바람직하게 상기 3-레이어 막-전극 접합체의 전해질막과 서브가스켓이 맞닿는 부분에 코팅층이 개제된다.Preferably, in the present invention, a coating layer is provided at a portion where the electrolyte membrane and the sub-gasket of the three-layer membrane-electrode assembly contact each other.

도 3에는 3-레이어 막-전극 접합체에 서브가스켓이 부착되고 코팅층이 형성된 5-레이어 막-전극 접합체가 나타나 있다.3 shows a 5-layer membrane-electrode assembly in which a sub-gasket is attached to the 3-layer membrane-electrode assembly and a coating layer is formed.

도 3(A)에는 서브가스켓과 전해질막 사이에 코팅층이 형성되어 있다. 그에반해 도 3(B)에는 코팅층이 서브가스켓에서 외부로 드러난 표면에 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한 안료물질이 포함된 변색부가 서브가스켓 표면 전체 영역에 형성되어 있다. 도 3(C)에도 코팅층이 서브가스켓에서 외부로 드러난 표면에 형성되어 있음을 알 수 있는데, 다만, 변색부가 서브가스켓 표면 전체 영역이 아닌 개구부로부터 일정 간격 떨어진 거리만큼만 형성되어 있음을 알 수 있다.In FIG. 3A , a coating layer is formed between the sub-gasket and the electrolyte membrane. On the contrary, it can be seen that the coating layer is formed on the surface exposed to the outside from the sub-gasket in FIG. 3(B). In addition, a discoloration part containing the pigment material is formed on the entire surface of the sub-gasket. It can be seen from FIG. 3(C) that the coating layer is formed on the surface exposed to the outside of the sub-gasket. However, it can be seen that the discoloration part is formed only by a certain distance away from the opening, not the entire area of the surface of the sub-gasket.

접합 단계bonding step

5-레이어 막-전극 접합체를 핫프레스 장치로 열처리하여 부착되어 있는 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓을 접합시키는 단계이다.In this step, the 5-layer membrane-electrode assembly is heat-treated with a hot press device to bond the attached 3-layer membrane-electrode assembly to the sub-gasket.

본 발명의 핫프레스 장치는 열을 전달하는 가압부를 포함하는데, 상기 가압부는 전극층 및 서브가스켓을 모두 열처리할 수 있도록 개구부의 면적 보다 큰 것을 특징으로 한다.The hot press apparatus of the present invention includes a pressing unit that transfers heat, and the pressing unit is characterized in that the area of the opening is larger than that of the electrode layer and the sub-gasket to be heat-treated.

상기 가압부는 필요에 따라 열 및 압력을 동시에 전달할 수 있다.The pressurizing unit may simultaneously transmit heat and pressure, if necessary.

상기 핫프레스 장치는 상기 서브가스켓의 전부 또는 일부를 열처리하게 되는데, 상기 열처리를 통해 안료물질의 상태가 변형되게 된다. 이때 상기 열처리 온도는 200℃ 이하의 온도에서 진행될 수 있으며, 바람직하게 120℃ 내지 200℃로 열처리가 진행된다.The hot press apparatus heat-treats all or a part of the sub-gasket, and the state of the pigment material is changed through the heat treatment. In this case, the heat treatment temperature may be performed at a temperature of 200° C. or less, and the heat treatment is preferably performed at 120° C. to 200° C.

본 발명의 안료물질은 상기의 열처리 온도 범위에서 상태가 변형될 수 있는 것이어야 한다.The pigment material of the present invention should be capable of being deformed in the above heat treatment temperature range.

도 4에는 본 발명의 핫프레스 장치 및 5-레이어 막-전극 접합체가 나타나 있다. 이를 참고하면, 가압부는 중앙의 메인 가압부 및 상기 메인 가압부의 가장자리에 위치한 서브 가압부를 포함한다.4 shows a hot press apparatus and a 5-layer membrane-electrode assembly of the present invention. Referring to this, the pressing unit includes a main pressing unit in the center and a sub pressing unit located at an edge of the main pressing unit.

상기 가압부는 전극층 및 서브 가스켓을 모두 열처리할 수 있는 너비를 갖는다.The pressing part has a width capable of heat-treating both the electrode layer and the sub-gasket.

상기 메인 가압부는 전극층에 대응되는 위치에 구비되어, 상기 전극층의 면적과 동일하거나 작다. 상기 메인 가압부는 서브 가압부 대비 돌출되어있는 형상이고, 상기 서브 가압부와 메인 가압부에는 단차가 형성되어 있다.The main pressing part is provided at a position corresponding to the electrode layer, and is equal to or smaller than an area of the electrode layer. The main pressing part has a shape that protrudes compared to the sub pressing part, and a step is formed between the sub pressing part and the main pressing part.

상기 서브 가압부는 메인 가압부 보다 낮은 높이의 단차를 가지며 형성되어 있고, 메인 가압부에 연속되어 서브가스켓에 대응는 위치에 있다.The sub-pressurizing part is formed to have a step lower than that of the main-pressing part, and is continuous to the main pressing part and is located at a position corresponding to the sub-gasket.

도 5에는 종래의 핫프레스 장치와 본 발명의 핫프레스 장치의 차이가 비교되어 나타나 있다. 도 5(A)는 종래에 통상적으로 사용되는 핫프레스 장치로, 5-레이어 막-전극 접합체에서 전극층만 열처리될 수 있도록 가압부가 전극층에만 대응되는 것을 알 수 있다. 한편 도 5(B)는 본 발명의 핫프레스 장치로, 가압부가 전극층 뿐만 아니라, 서브가스켓 전체를 열처리할 수 있도록 5-레이어 막-전극 접합체 전체 표면에 대응되는 것을 알 수 있다. 도 5(C)는 서브 가압부가 서브가스켓의 일부에만 대응되는 것을 알 수 있다. 이는 열처리를 통해 상태가 변하는 안료물질이 포함된 변색부만 열처리할 수 있도록 서브 가압부의 길이를 줄여 효율을 높인 것이다.5 shows a comparison between the conventional hot press apparatus and the hot press apparatus of the present invention. FIG. 5(A) is a conventionally used hot press apparatus, and it can be seen that the pressing part corresponds only to the electrode layer so that only the electrode layer can be heat-treated in the 5-layer membrane-electrode assembly. Meanwhile, it can be seen that FIG. 5(B) is a hot press device of the present invention, and the pressurizing part corresponds to the entire surface of the 5-layer membrane-electrode assembly so that not only the electrode layer but also the entire sub-gasket can be heat-treated. 5(C), it can be seen that the sub-pressurizing part corresponds only to a part of the sub-gasket. This is to increase the efficiency by reducing the length of the sub-pressurizing part so that only the discolored part containing the pigment material whose state changes through heat treatment can be heat-treated.

평가 단계evaluation stage

본 발명의 막-전극 접합체 제조방법은 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓의 열처리 상태를 평가하는 단계가 더 포함된다. 즉, 열처리의 품질을 점검하기 위해 공정중 안료물질의 변형 상태를 확인하는 단계이다.The method for manufacturing a membrane-electrode assembly of the present invention further includes the step of evaluating the heat treatment state of the three-layer membrane-electrode assembly and the sub-gasket. That is, it is a step of checking the deformation state of the pigment material during the process to check the quality of the heat treatment.

상기 평가하는 단계는 열처리 평가 단계, 열처리 온도 평가 단계, 및 열처리 위치 평가 단계 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 특징이다. 바람직하게 본 발명의 평가 단계는 상기의 열처리 평가 단계, 열처리 온도 평가 단계 및 열처리 위치 평가 단계를 모두 포함한다. 이때 본 발명에서 상기 각 단계의 순서는 중요하지 않으며 이는 필요에 따라 제어할 수 있다.The evaluating is characterized in that it includes at least one of a heat treatment evaluation step, a heat treatment temperature evaluation step, and a heat treatment position evaluation step. Preferably, the evaluation step of the present invention includes all of the heat treatment evaluation step, the heat treatment temperature evaluation step and the heat treatment position evaluation step. At this time, in the present invention, the order of each step is not important and can be controlled as needed.

다만, 본 발명에서 상기 상태를 측정하고 평가하는 수단에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 단지 안료물질의 상태변형을 측정할 수 있으며, 상기 측정 결과를 토대로 결과물을 출력할 수 있는 것이면 충분하다.However, in the present invention, the means for measuring and evaluating the state are not particularly limited, and it is sufficient if only the state transformation of the pigment material can be measured and the result can be output based on the measurement result.

이하 상기 각 평가 단계에 대해 구분하여 설명하겠다.Hereinafter, each evaluation step will be described separately.

열처리 평가Heat treatment evaluation

안료물질의 상태 변형 유무를 통해 열처리 상태를 평가하는 단계이다. 즉, 본 발명의 안료물질은 적은 열에도 상태가 변형되는 것이 특징인데, 핫프레스 장치를 통해 열이 전달되지 않을 경우 상기와 같은 상태 변형이 진행되지 않는다. 이와 같이 열처리 이전과 이후의 안료물질 상태가 동일하다면 열처리는 불량으로 판단 난다.It is a step to evaluate the state of heat treatment through the presence or absence of change in the state of the pigment material. That is, the pigment material of the present invention is characterized in that the state is deformed even with little heat, but when heat is not transferred through the hot press device, the state change as described above does not proceed. As such, if the state of the pigment material before and after the heat treatment is the same, the heat treatment is judged to be defective.

열처리 온도 평가Heat treatment temperature evaluation

안료물질의 상태 변형 정도(degree)를 측정하여 열처리 상태를 평가하는 단계이다. 즉, 온도에 따라 변형되는 안료물질에서 제조업자가 목적하는 안료물질의 상태를 100℃ (이때 최종 허용할 수 있는 상태 범위를 98% 내지 102%이다.)라고 가정하고 사용된 안료물질이 온도에 따라 고유한 색을 제공한다고 가정할 때, 열처리에 의해 실제로 변형된 안료물질의 상태가 목적 상태의 98℃ 내지 102℃를 벗어날 경우 열처리는 불량으로 판단 난다. 이와 같은 평가를 진행하는 이유는 5-레이어 막-전극 접합체를 접합할 때 접합에 필요한 온도 범위를 벗어날 경우 예측할 수 없는 문제가 발생하기 때문에 이를 제어하기 위함이다.This is a step of evaluating the state of heat treatment by measuring the degree of state transformation of the pigment material. That is, it is assumed that the state of the pigment material desired by the manufacturer in the pigment material that is deformed according to temperature is 100°C (in this case, the final allowable state range is 98% to 102%), and the pigment material used depends on the temperature. Assuming that a unique color is provided, if the state of the pigment material actually deformed by the heat treatment is out of 98°C to 102°C of the target state, the heat treatment is judged to be defective. The reason for such evaluation is to control the 5-layer membrane-electrode assembly because unpredictable problems occur when the temperature range required for bonding is out of the bonding process.

도 6에는 서브가스켓의 표면에 포함된 안료물질의 상태 변화를 나타낸 것이다. 열처리에 의해 필요 이상의 고온이 전달될 경우, 안료물질은 회색에서 붉은색으로 변형되고 불량 결과물을 출력하며, 열처리에 적정한 온도가 전달될 경우, 안료물질은 녹색으로 변형되고 정상 결과물을 출력한다. 이때 상기 붉은색은 앞서 보인 예시에서 안료물질이 110℃를 벗어난 결과물이라 볼 수 있다.6 shows a change in the state of the pigment material included in the surface of the sub-gasket. When a higher temperature than necessary is transmitted by heat treatment, the pigment material is transformed from gray to red and a defective product is output. In this case, the red color can be seen as a result of the pigment material exceeding 110°C in the example shown above.

열처리 위치 평가Heat treatment position evaluation

상태가 변형된 안료물질의 유효율을 측정하여 열처리 상태를 평가하는 단계이다. 도 7에는 이와 관련된 열처리 과정이 불량일 경우를 나타내고 있는데 이를 참고하여 설명하겠다.It is a step to evaluate the heat treatment state by measuring the effective rate of the pigment material whose state has been changed. 7 shows a case in which the heat treatment process related thereto is defective, which will be described with reference to this.

서브가스켓의 표면 전체에 안료물질이 포함되어 있고, 5-레이어 막-전극 접합체 상으로 핫프레스 장치가 열처리를 진행하고 있으나, 핫프레스 장치 또는 5-레이어 막-전극 접합체의 틀어짐에 의해 열처리 위치가 불량이 되는 경우이다. 적정 온도에서 안료물질이 녹색을 보인다고 할 때, 상기 열처리의 온도에는 문제가 없다. 그러나 색이 변한 구역을 보면, 전극층 및 서브가스켓의 일부만 열처리가 진행되었음을 알 수 있다. 본 발명의 열처리 위치 평가 단계에서 바람직한 결과가 나오기 위해서는 전극층 및 서브가스켓의 경계면에 위치하는 변색부에서 상기 경계면을 따라 색 변화가 모두 관찰되어야 한다. 상기와 같이 전극층의 테두리에 위치하는 변색부 전체에 색변화가 관찰되면 최소한 전극층은 모두 열처리된 것으로 간주할 수 있다.The entire surface of the sub-gasket contains a pigment material, and the hot press device is performing heat treatment on the 5-layer membrane-electrode assembly. in case it is defective. When it is said that the pigment material shows green color at an appropriate temperature, there is no problem with the temperature of the heat treatment. However, looking at the area where the color has changed, it can be seen that only a part of the electrode layer and the sub-gasket has undergone heat treatment. In order to obtain a desirable result in the heat treatment position evaluation step of the present invention, all color changes along the interface should be observed in the discoloration part positioned at the interface between the electrode layer and the sub-gasket. As described above, when a color change is observed in the entire discoloration portion positioned at the edge of the electrode layer, at least the electrode layer can be considered to be all heat-treated.

막-전극 접합체Membrane-electrode assembly

본 발명의 막-전극 접합체는 전해질막 및 상기 전해질막의 양면에 구비된 전극층을 포함하는 3-레이어 막-전극 접합체, 및 상기 3-레이어 막-전극 접합체의 양면에 제공되어 접합되는 서브가스켓을 포함한다.The membrane-electrode assembly of the present invention includes a 3-layer membrane-electrode assembly including an electrolyte membrane and electrode layers provided on both surfaces of the electrolyte membrane, and a sub-gasket provided and joined to both sides of the 3-layer membrane-electrode assembly do.

본 발명의 막-전극 접합체는 상기 서브가스켓 또는 서브가스켓 표면에 온도에 따라 상태가 변화하는 안료물질을 포함하는 것이 특징이다.The membrane-electrode assembly of the present invention is characterized in that the sub-gasket or the surface of the sub-gasket contains a pigment material whose state changes according to temperature.

상기 서브가스켓은 적어도 일면에 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층에 상기 안료물질이 포함될 수 있다.The sub-gasket may include a coating layer on at least one surface, and the pigment material may be included in the coating layer.

상기 3-레이어 막-전극 접합체와 상기 서브가스켓은 상기 코팅층을 통해 접착되며, 상기 코팅층은 바인더, 안료물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함한다.The three-layer membrane-electrode assembly and the sub-gasket are adhered through the coating layer, and the coating layer includes one selected from the group consisting of a binder, a pigment material, and a combination thereof.

Claims (18)

전해질막 및 상기 전해질막의 양면에 구비된 전극층을 포함하는 3-레이어 막-전극 접합체를 준비하는 단계;
개구부를 포함하는 서브가스켓을 준비하는 단계;
상기 개구부를 통해 상기 전극층을 노출시키면서 상기 3-레이어 막-전극 접합체의 양면에 서브가스켓을 부착하여 5-레이어 막-전극 접합체를 얻는 단계; 및
상기 5-레이어 막-전극 접합체를 핫프레스 장치로 열처리하여 상기 3-레이어 막-전극 접합체와 상기 서브가스켓을 접합하는 단계; 를 포함하고,
상기 서브가스켓 또는 상기 서브가스켓 표면에 온도에 따라 상태가 변화하는 안료물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 막-전극 접합체의 제조방법.
Preparing a three-layer membrane-electrode assembly comprising an electrolyte membrane and electrode layers provided on both sides of the electrolyte membrane;
preparing a sub-gasket including an opening;
obtaining a 5-layer membrane-electrode assembly by attaching sub-gaskets to both surfaces of the 3-layer membrane-electrode assembly while exposing the electrode layer through the opening; and
bonding the three-layer membrane-electrode assembly to the sub-gasket by heat-treating the 5-layer membrane-electrode assembly with a hot press apparatus; including,
A method for manufacturing a membrane-electrode assembly, characterized in that the sub-gasket or a surface of the sub-gasket contains a pigment material whose state changes according to temperature.
제1항에 있어서,
상기 서브가스켓은 적어도 일면에 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층에 상기 안료물질이 포함된 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
The method of claim 1,
The sub gasket includes a coating layer on at least one surface,
The method of manufacturing a membrane-electrode assembly in which the pigment material is included in the coating layer.
제2항에 있어서,
상기 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓은 상기 코팅층을 통해 접착되며,
상기 코팅층은 바인더, 안료물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
3. The method of claim 2,
The three-layer membrane-electrode assembly and the sub-gasket are adhered through the coating layer,
The coating layer comprises one selected from the group consisting of a binder, a pigment material, and a combination thereof - a method of manufacturing a membrane-electrode assembly.
제1항에 있어서,
상기 서브가스켓은 상기 개구부의 둘레를 따라 일정 너비로 형성된 변색부를 포함하고,
상기 변색부에 상기 안료물질이 포함된 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
According to claim 1,
The sub-gasket includes a discoloration part formed with a predetermined width along the periphery of the opening,
The method of manufacturing a membrane-electrode assembly in which the pigment material is included in the discoloration part.
제1항에 있어서,
상기 안료물질은 온도에 따라 색이 변화하는 변색물질 및 온도에 따라 탁도가 변화하는 변탁물질 중 어느 하나를 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
According to claim 1,
The pigment material is a method for producing a membrane-electrode assembly comprising any one of a color-changing material that changes color according to temperature and a color-changing material whose turbidity changes with temperature.
제1항에 있어서,
상기 핫프레스 장치는 상기 서브가스켓의 전부 또는 일부를 열처리하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
According to claim 1,
In the hot press apparatus, all or part of the sub-gasket is heat-treated, the membrane-electrode assembly manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 핫프레스 장치는 상기 전극층 및 서브가스켓을 모두 열처리할 수 있는 너비를 갖는 가압부를 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a membrane-electrode assembly in which the hot press apparatus includes a pressing part having a width capable of heat-treating both the electrode layer and the sub-gasket.
제7항에 있어서,
상기 핫프레스 장치의 가압부는 중앙의 돌출된 메인 가압부 및 상기 메인 가압부와 높이 단차가 형성된 서브 가압부를 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The method of manufacturing a membrane-electrode assembly of the pressing unit of the hot press apparatus comprising a central protruding main pressing part and a sub pressing part having a height difference with the main pressing part.
제8항에 있어서,
상기 메인 가압부가 상기 전극층에 대응되고,
상기 서브 가압부가 상기 서브가스켓에 대응되어 핫프레스 장치가 상기 5-레이어 막-전극 접합체 상에 위치하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The main pressing part corresponds to the electrode layer,
The method of manufacturing a membrane-electrode assembly, wherein the sub-pressing part corresponds to the sub-gasket so that a hot press device is located on the 5-layer membrane-electrode assembly.
제1항에 있어서,
상기 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓의 열처리 상태를 평가하는 단계가 더 포함되는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a membrane-electrode assembly further comprising the step of evaluating the heat treatment state of the three-layer membrane-electrode assembly and the sub-gasket.
제10항에 있어서,
상기 평가하는 단계는,
열처리 평가 단계;
열처리 온도 평가 단계; 및
열처리 위치 평가 단계; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The evaluation step is
heat treatment evaluation step;
heat treatment temperature evaluation step; and
heat treatment position evaluation step; A method for producing a membrane-electrode assembly comprising at least any one of.
제11항에 있어서,
상기 열처리 평가 단계는 상기 안료물질의 상태 변형 유무를 통해 열처리 상태를 평가하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The heat treatment evaluation step is a method of manufacturing a membrane-electrode assembly to evaluate the heat treatment state through the presence or absence of a change in the state of the pigment material.
제12항에 있어서,
상기 안료물질의 상태 변형이 없으면 상기 열처리는 불량인 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
13. The method of claim 12,
If there is no change in the state of the pigment material, the heat treatment is poor. Method of manufacturing a membrane-electrode assembly.
제11항에 있어서,
상기 열처리 온도 평가 단계는 상기 안료물질의 상태 변형 정도(degree)를 측정하여 열처리 상태를 평가하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The heat treatment temperature evaluation step is a method of manufacturing a membrane-electrode assembly to evaluate the heat treatment state by measuring the state transformation degree (degree) of the pigment material.
제11항에 있어서,
상기 열처리 위치 평가 단계는 상태가 변형된 안료물질의 유효율을 측정하여 열처리 상태를 평가하는 것인 막-전극 접합체의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The heat treatment position evaluation step is a method of manufacturing a membrane-electrode assembly to evaluate the heat treatment state by measuring the effective rate of the pigment material whose state is modified.
전해질막 및 상기 전해질막의 양면에 구비된 전극층을 포함하는 3-레이어 막-전극 접합체; 및
상기 3-레이어 막-전극 접합체의 양면에 제공되어 접합되는 서브가스켓; 을 포함하고,
상기 서브가스켓 또는 상기 서브가스켓 표면에 온도에 따라 상태가 변화하는 안료물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 막-전극 접합체.
A 3-layer membrane-electrode assembly comprising an electrolyte membrane and electrode layers provided on both sides of the electrolyte membrane; and
a sub-gasket provided on both sides of the three-layer membrane-electrode assembly to be bonded; including,
A membrane-electrode assembly comprising a pigment material whose state changes according to temperature on the sub-gasket or a surface of the sub-gasket.
제16항에 있어서,
상기 서브가스켓은 적어도 일면에 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층에 상기 안료물질이 포함되는 것인 막-전극 접합체.
17. The method of claim 16,
The sub gasket includes a coating layer on at least one surface,
The membrane-electrode assembly in which the pigment material is included in the coating layer.
제17항에 있어서,
상기 3-레이어 막-전극 접합체와 서브가스켓은 상기 코팅층을 통해 접착되며,
상기 코팅층은 바인더, 안료물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 것인 막-전극 접합체.
18. The method of claim 17,
The three-layer membrane-electrode assembly and the sub-gasket are adhered through the coating layer,
The coating layer is a membrane-electrode assembly comprising one selected from the group consisting of a binder, a pigment material, and combinations thereof.
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