KR20230042881A - 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 및 이를 이용한 셀 프레임 제조 방법 - Google Patents

접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 및 이를 이용한 셀 프레임 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전해질막의 양면에 각각 제1 전극과 제2 전극이 접합된 3층-막전극접합체의 제1 전극에 제1 기체확산층을 미리 접합시킨 다음, 상면과 하면에 각각 상부 보호필름과 하부 보호필름이 부착된 접착 필름을 준비하고, 하부 보호필름을 제거하여 제2 전극을 포함하는 막전극접합체 외곽 영역에 접착 필름을 부착시킨다.
상부 보호필름은 커팅 라인에 의해 내측의 제1 상부 보호필름과 상기 제1 상부 보호필름 외측의 제2 상부 보호필름으로 구성되며, 제 1 상부 보호필름을 제거하여 제2 기체확산층과 접착하여 셀 프레임용 인서트를 제작한다.
해당 셀 프레임용 인서트의 제 2 상부 보호필름을 제거하여 탄성체 프레임과 부착한 후, 핫 프레스 공정을 통해 접합 시켜 탄성체 프레임과 인서트의 전해질막 및 전극과의 긴밀한 접착이 가능토록하는 접착 필름 일체형 연료전지용 셀 프레임을 제작하는 기술이 소개된다.

Description

접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 및 이를 이용한 셀 프레임 제조 방법 {INSERT FOR CELL FRAME WITH ADHESIVE FILM AND MEHTOD FOR MANUFACTURING CELL FRAME USING THE SAME}
본 발명은 연료전지용 셀 프레임 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지 단위 셀을 구성하기 위해 제공되는 막전극접합체를 포함하는 셀 프레임용 인서트와 그 제조 방법 및 이러한 셀 프레임용 인서트를 이용하여 제작되는 셀 프레임 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 스택 내에서 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지로 변환하는 일종의 발전장치이다.
일반적인 연료전지의 단위셀은 가장 안쪽에 막전극접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치하는데, 이 막전극접합체는 수소 양이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 애노드(Anode) 및 캐소드(Cathode)로 구성되어 있다.
또한, 상기 막전극접합체의 바깥 부분, 즉 애노드 및 캐소드가 위치한 바깥 부분에는 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)이 적층되고, 상기 기체확산층의 바깥 쪽에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판이 위치한다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 단위셀은 연료전지에서 원하는 수준의 출력을 발생시키기 위하여 다수개를 직렬로 적층시켜서 연료전지 스택을 구성한다. 연료전지 스택에는 다수개의 단위셀을 지지 및 고정시키기 위하여 단위셀들의 가장 바깥쪽에 엔드 플레이트가 결합된다.
한편, 종래에는 단위셀의 기밀 유지 및 적층 공정에서의 편의를 위하여 막전극접합체와 가스켓을 일체화시킨 막-전극-가스켓 접합체(Membrane-Electrode-Gasket Assembly, MEGA)를 제작하여 사용하기도 하였다.
또한, 최근에는 막전극접합체에 기체확산층을 접합한 인서트와 가스켓을 일체화시킨 일체형 프레임이 제안되기도 하였다.
하지만, 종래의 일체형 프레임은 탄성체 프레임과 인서트를 접착제를 사용하여 접합시켰다. 다만 이러한 일체화 공정은 수작업에 이루어지고 있어, 연속 생산을 통해 양산화 가능한 인서트 구조 및 이를 이용한 공정이 필요하다.
JP 5638508 B2 KR 10-2019-0080051 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 막전극접합체 제작 공정 내에서 셀 프레임용 인서트의 제작이 가능하고, 연속적인 공정 내에서 필요한 영역에만 접착 필름을 부착함으로써, 셀 프레임용 인서트를 대량으로 생산할 수 있는 기술을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체 제조 방법은 전해질막의 양면에 각각 제1 전극과 제2 전극이 접합된 3층-막전극접합체를 준비하고, 제1 전극에 제1 기체확산층을 접합시키는 단계; 및 상면과 하면에 각각 상부 보호필름과 하부 보호필름이 부착된 접착 필름을 준비하고, 하부 보호필름을 제거하여 접착 필름을 제2 전극을 포함하고 막전극접합체 외곽영역에 부착하는 접착 필름 부착 단계;를 포함하고, 접착 필름은 내측의 비접착 영역과 비접착 영역 외측의 접착 영역을 포함하고, 상부 보호필름은 커팅 라인에 의해 내측의 제1 상부 보호필름과 제1 상부 보호필름 외측의 제2 상부 보호필름으로 구분 형성된다.
제1 기체확산층을 접합시키는 단계는, 3층-막전극접합체 원단이 감겨진 제1 언와인더로부터 3층-막전극접합체를 공급하고, 제1 기체확산층 원단이 감겨진 제2 언와인더로부터 제1 기체확산층을 공급하는 과정; 제2 언와인더로부터 공급되는 제1 기체확산층에 바인더를 도포하는 과정; 및 제1 압축 롤러에 의해 제1 기체확산층과 3층-막전극접합체를 접합시키는 과정;을 포함할 수 있다.
접착 필름 부착 단계는, 접착 필름 원단이 감겨진 제3 언와인더에 의해 접착 필름을 공급하는 과정; 제3 언와인더에 의해 공급되는 접착 필름 원단의 하부 보호필름을 제거하여 제2 압축 롤러 측으로 이송시키는 과정; 및 제2 압축 롤러에 의해 하부 보호필름이 제거된 접착 필름을 제2 전극을 포함하는 막전극접합체 외곽 측에 부착하는 과정;을 포함할 수 있다.
제1 리와인더의 회전에 의해, 접착 필름 부착 단계를 거쳐 제작된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 제1 리와인더에 감아서 회수하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
제1 상부 보호필름의 제거 시, 비접착 영역과 접착 영역의 일부가 노출되도록 구성되며, 접착 필름 원단은 상부 보호필름이 내측에 숨겨지도록 하부 보호필름이 제3 언와인더의 외측으로 노출되어 감겨져 준비되고, 하부 보호필름은 제2 압축 롤러 측으로 접착 필름이 이송되기 전, 보호필름 회수용 리와인더에 의해 회수됨에 따라 접착 필름으로부터 제거될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 제작 방법에서는, 전해질막의 양면에 각각 제1전극과 제2전극이 접합된 3층-막전극접합체를 준비하고, 제1 전극에 제1 기체확산층을 접합시키는 단계; 커팅 라인에 의해 내측의 제1 상부 보호필름과 제1 상부 보호필름 외측의 제2 상부 보호필름으로 구분 형성되는 상부 보호필름이 상면에 부착되며, 하면에는 하부 보호필름이 부착된 접착 필름으로, 내측의 비접착 영역과 비접착 영역 외측의 접착 영역을 포함하는 접착 필름을 준비하고, 하부 보호필름을 제거하여 접착 필름을 제2 전극을 포함하는 막전극접합체 외곽에 부착하는 접착 필름 부착 단계; 접착 필름 부착 단계를 거쳐 제작된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 회수하는 단계; 회수된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 인서트 제조 장치로 공급하고, 제1 상부 보호필름을 제거하여 접착 영역의 일부를 노출시키는 단계; 노출된 일부의 접착 영역에 제2 기체확산층을 접합시키는 단계; 및 미리 설정된 크기로 펀칭하여 셀 프레임용 인서트를 제작하는 단계;를 포함한다.
제1 기체확산층을 접합시키는 단계는, 3층-막전극접합체 원단이 감겨진 제1 언와인더로부터 3층-막전극접합체를 공급하고, 제1 기체확산층 원단이 감겨진 제2 언와인더로부터 제1 기체확산층을 공급하는 과정; 제2 언와인더로부터 공급되는 제1 기체확산층에 바인더를 도포하는 과정; 및 제1 압축 롤러에 의해 제1 기체확산층과 3층-막전극접합체를 접합시키는 과정;을 포함할 수 있다.
접착 필름 부착 단계는, 접착 필름 원단이 감겨진 제3 언와인더에 의해 접착 필름을 공급하는 과정; 제3 언와인더에 의해 공급되는 접착 필름의 하부 보호필름을 제거하여 제2 압축 롤러 측으로 이송시키는 과정; 및 제2 압축 롤러에 의해 하부 보호필름이 제거된 접착 필름을 제2 전극을 포함하는 막전극접합체 외곽 측에 부착하는 과정;을 포함하여 이루어지고, 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 회수하는 단계는, 제1 리와인더의 회전에 의해, 접착 필름 부착 단계를 거쳐 제작된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 제1 리와인더에 감아서 회수하는 단계일 수 있다.
접착 필름 원단은 상부 보호필름이 내측에 숨겨지도록 하부 보호필름이 제3 언와인더의 외측으로 노출되어 감겨져 준비되고, 하부 보호필름은 제2 압축 롤러 측으로 접착 필름이 이송되기 전, 보호필름 회수용 리와인더에 의해 회수됨에 따라 접착 필름으로부터 제거될 수 있다.
제2 기체확산층을 접합시키는 단계에서는, 비접착 영역 및 노출된 일부의 접착 영역의 크기에 따라 미리 타발된 제2 기체확산층을 준비하는 과정; 및 제2 기체확산층의 외주부를 노출된 일부의 접착 영역에 부착시키는 과정;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 앞서의 과정들을 통해 제작된 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트와 탄성체 프레임을 준비하는 단계; 셀 프레임용 인서트로부터 제2 상부 보호필름을 제거하여, 잔여 접착 영역을 노출시키는 단계; 및 탄성체 프레임과 셀 프레임용 인서트를 접합시키는 단계;를 포함하는 연료전지용 셀 프레임 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체에서는 전해질막; 전해질막의 하면에 형성된 제1 전극; 전해질막의 상면에 형성된 제2 전극; 제1 전극에 접합되는 제1 기체확산층; 및 제2 전극에 접합되며, 그 상면에 상부 보호필름이 부착된 접착 필름;을 포함하며, 접착 필름은 내측의 비접착 영역과 비접착 영역 외측의 접착 영역을 포함하고, 상부 보호필름은 커팅 라인에 의해 내측의 제1 상부 보호필름과 제1 상부 보호필름 외측의 제2 상부 보호필름으로 구분되고, 제1 상부 보호필름의 제거 시, 접착 필름의 비접착 영역 및 접착 영역의 일부가 노출되도록 구성된다.
접착 필름의 접착 영역은 비접착 영역의 외부 둘레를 따라 연장 형성되는 폐쇄된 영역이고, 접착 영역은 제1 상부 보호필름에 의해 커버되는 제1 접착 영역과, 제2 상부 보호필름에 의해 커버되는 제2 접착 영역으로 구분될 수 있다.
하부 보호필름에 대한 접착력은 상부 보호필름에 대한 접착력에 비해 더 낮은 접착력을 갖도록 구성될 수 있다.
제2 상부 보호필름의 폭은 대응되는 위치에서의 접착 영역의 폭에 비해 더 좁은 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 바람직한 일실시예에 따르면, 앞서의 구성을 갖는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체의 제1 상부 보호필름을 제거한 상태에서, 노출된 일부의 접착 영역에 제2 기체확산층을 접합시켜 제작한 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트를 제공한다.
한편, 본 발명의 또 다른 바람직한 일실시예에 따르면, 앞서의 구성을 갖는 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트로부터 제2 상부 보호필름을 제거하고, 노출된 잔여 접착 영역에 탄성체 프레임을 접합시켜 제작한 연료전지용 셀 프레임을 제공한다.
본 발명의 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 및 이를 이용한 셀 프레임 제조 방법에 따르면, 막전극접합체 롤 라미네이션 제조 공정 내에서 접착 필름 연속 부착 공정을 도입함으로써, 접착 필름 일체형 인서트를 하나의 공정 내에서 효과적으로 생산 가능하므로, 셀 프레임용 인서트의 양산성을 확보 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 종래 인서트(5-Layer MEA)를 제조하기 위해서는 바인더가 도포된 기체확산층(GDL)을 3층-막전극접합체(MEA)의 양면에 부착하던 방식 대신, 접착 필름이 미리 부착된 인서트를 사용할 수 있으므로, 상부 기체확산층(GDL)에 대한 바인더 도포 없이 5층 타입의 인서트를 제작할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 셀 프레임 공정을 모두 자동화할 수 있으므로, 수작업으로 탄성체 프레임에 접착 필름을 부착할 경우 발생하는 기포, 주름, 들뜸 등의 문제를 해결하고, 탄성체 프레임과 인서트 간 접착력을 강건히 하여 기밀성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 접착 필름 일체형 인서트는 상부의 보호필름을 가짐으로써 접착 필름의 외부 노출을 차단시켜 보관 및 운반이 편리하며 생산 재고 확보가 용이한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 셀 프레임 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위해 제공되는 흐름도.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 접착 필름 일체형 막전극접합체 인서트에 사용되는 접착 필름의 예를 도시한 것으로, 도 2a는 접착 필름 원단의 평면도이고, 도 2b는 접착 필름 원단의 A-A' 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 셀 프레임 제조 방법에서 각 단계 별 인서트의 단면 구조들을 도시한 것.
도 4는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 셀 프레임 제조 방법 중 접착 필름이 부착된 4층 구조의 막전극접합체 인서트를 제작하는 공정을 설명하기 위한 롤 라미네이션 장치에 대한 개념도.
도 5는 도 4에 따른 장치에 의해 제작된 4층 구조의 막전극접합체 인서트를 이용하여 5층 구조의 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트를 제작하는 장치에 대한 개념도.
도 6은 도 5에 따른 장치에 의해 제작된 5층 구조의 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트를 이용하여 최종 셀 프레임을 제작하는 장치에 대한 개념도.
본 발명의 바람직한 구현예들을 설명하기에 앞서, 먼저, 셀 프레임이 적용되는 단위셀에 대하여 설명한다.
셀 프레임은 전해질막, 애노드 전극 및 캐소드 전극으로 이루어지는 3층의 막전극접합체와 그 양면에 배치되는 한 쌍의 기체확산층이 접합된 셀 프레임용 인서트를 포함한다. 또한, 셀 프레임은 셀 프레임용 인서트의 외곽영역에 열융착 등에 의해 일체로 접합되는 탄성체 프레임을 포함한다. 그리고, 3층-막전극접합체 및 한 쌍의 기체확산층과 일체로 형성된 탄성체 프레임의 양면으로 반응가스를 공급하고 반응에 의해 발생된 생성수를 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 한 쌍의 분리판이 위치할 수 있다.
인서트는 3층-막전극접합체와 한 쌍의 기체확산층을 적층시킨 접합체로서, 바람직하게는 막전극접합체의 일면 및 타면에 기체확산층이 각각 배치된 5층 구조로 이루어진다.
탄성체 프레임은 인서트의 기밀 유지 및 적층 공정에서의 편의를 위하여 인서트의 외곽영역에 일체로 형성되는 수단으로서, 탄성체 프레임은 소정의 형상을 유지하면서 접합될 수 있도록 열가소성 탄성체(TPE; Thermo Plastic Elastomer)와 같은 소재로 형성될 수 있다.
또한, 탄성체 프레임은 인서트의 외곽영역을 둘러싸도록 배치된다. 특히, 탄성체 프레임은 인서트의 전해질막 및 전극과의 긴밀한 접착을 통해 기밀 성능을 제공할 수 있도록 상호 부착된다.
한편, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 접착 필름이 일체로 형성된 셀 프레임용 인서트를 제작하고, 단일한 적층 공정 내에서 이러한 접착 필름의 부착 및 접착 필름에 의한 기체확산층 및 셀 프레임 부착 공정이 연속적으로 이루어질 수 있도록 구성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체, 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 및 이를 이용한 셀 프레임의 구조 및 각각의 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 셀 프레임 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 접착 필름 일체형 막전극접합체 인서트에 사용되는 접착 필름의 예를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 셀 프레임 제조 방법에서 각 단계 별 인서트의 단면 구조들을 도시한 것이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 셀 프레임 제조 방법은 크게, 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 제작하는 과정(도 1의 S110~S140), 접착 필름 일체형 5층-막전극접합체로 이루어지는 셀 프레임용 인서트를 제작하는 과정(도 1의 S150~S170), 셀 프레임용 인서트와 탄성체 프레임을 접합하여 셀 프레임을 제작하는 과정(도 1의 S180~S190)으로 구분할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에서는 기체확산층과 탄성체 프레임을 부착시키기 위해 도 2에서와 같은 구조를 갖는 접착 필름을 이용한다. 특히, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 셀 프레임용 인서트에 적용되는 접착 필름은 연속적인 롤투롤 방식을 이용한 롤 라미네이션 공정을 통해 인서트 제작이 가능하도록 구현하는 것에 특징이 있다.
이와 관련, 도 2(a)에서는 단일 셀을 구성하는 데 이용될 수 있는 접착 필름원단의 구성을 개략적으로 도시하고 있는 평면도이고, 도 2(b)는 도 2(a)에서의 A-A' 단면도이다.
도 2의 접착 필름은 4층-막전극접합체(제1 기체확산층 - 제1 전극 - 전해질막 - 제2 전극)의 제2 전극(13) 상에 일측면이 부착되며, 타측면에는 제2 기체확산층(16)과 탄성체 프레임(20)이 부착되도록 제공된다. 도 2(a), (b)에 도시된 바와 같이, 접착 필름(15c)은 내측의 비접착 영역(Y)과 비접착 영역(Y) 외측의 접착 영역(X1, X2)을 포함할 수 있다. 또한, 접착 필름에 부착되는 상부 보호필름(15a, 15b)은 커팅 라인(CL)에 의해 내측의 제1 상부 보호필름(15a)과 제1 상부 보호필름(15a) 외측의 제2 상부 보호필름(15b)으로 구분되고, 제1 상부 보호필름(15a)의 제거 시, 접착 필름(15c)의 비접착 영역(Y) 및 접착 영역(X2)가 노출되도록 구성될 수 있다. 상부 보호필름 상의 커팅 라인(CL)은 반 타발 등을 통해 미리 형성될 수 있으며, 상부 보호필름을 내측부와 외측부로 구분하여, 필요에 따라 순차적으로 제거될 수 있도록 한다. 이와 관련, 상부 보호필름의 외측부, 즉 제2 상부 보호필름(15b)의 폭은 접착 필름(15c)의 폭 보다 작게 설정함으로써, 기체확산층의 접합 시 외곽 일부의 접착 영역(X2)에 의해 기체확산층이 접착 필름(15c) 상에 부착될 수 있도록 한다.
도 2(a), 도 2(b)에서와 같이, 접착 필름(15c)의 비접착 영역(Y)은 중앙 내측으로 제2 기체확산층(16)이 안착될 수 있는 내부의 공백 영역이며, 접착 영역(X1, X2)은 비접착 영역(Y)의 외측부에 위치하는 영역으로, 실질적인 접착 필름의 영역이다.
도 2(a)에서와 같이, 접착 영역은 비접착 영역의 외부 둘레를 따라 연장 형성되는 폐쇄된 영역일 수 있으며, 도 2(b)에서와 같이, 접착 영역은 제1 상부 보호필름(15a)에 의해 커버되는 제1 접착 영역(X2)과, 제2 상부 보호필름(15b)에 의해 커버되는 제 2접착 영역(X1)으로 구분될 수 있다.
또한, 단일 셀 기준으로, 하부 보호필름(15d)은 단일한 이형 필름으로 이루어질 수 있으며, 하부 보호필름(15d)이 제거됨에 따라 접착 필름(15c)의 하부 접착면을 노출하게 된다.
한편, 보호필름의 제거 순서에 따라, 보호 필름과 접착 필름 간 접착력을 상이하게 구성할 수 있다. 예를 들어, 하부 보호필름(15d)에 대한 접착력은 상부 보호필름에 대한 접착력에 비해 더 낮은 접착력을 갖도록 구성될 수 있다. 이 경우, 하부 보호필름(15d)을 제거하는 공정에서 상부 보호필름과 접착 필름 간의 들뜸이 발생하지 않도록 구성할 수 있다.
마찬가지로, 제2 상부 보호필름(15b)의 폭은 대응되는 위치에서의 접착 영역의 폭에 비해 더 좁은 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
이와 같이 제2 상부 보호필름(15b)의 폭을 좁게 구성하는 경우, 제1 상부 보호필름(15a)을 제거함에 따라 접착 필름(15c)의 접착 영역 일부가 노출되게 되고, 따라서 노출된 일부의 접착 영역을 통해 제2 기체확산층(16)이 접합될 수 있다.
한편, 도 3에서는 본 발명의 일실시예에 따른 셀 프레임 제조 방법에서 각 단계 별 인서트의 단면 구조들을 도시한 것으로, 이하에서는 도 1 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 셀 프레임 제조 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3(a)는 전해질막(12)의 양면에 각각 제1 전극(11)과 제2 전극(13)이 접합된 3층-막전극접합체의 단면이다. 이와 같은 단면 구조를 갖는 3층-막전극접합체 및 제1 기체확산층(14)이 준비된 상태에서, 제1 기체확산층(14)의 일측면에 바인더를 도포하고(S110), 제1 전극(11)에 제1 기체확산층(14)을 접합시켜 4층-막전극접합체(3 Layer MEA + 제 1 GDL를 제작한다(S120). 도 3(b)는 이와 같은 과정을 통해 제작된 4층-막전극접합체의 단면을 도시하고 있다. 본 실시예에서는 제1 전극(11)을 캐소드로, 제2 전극(13)을 애노드로 하고, 제1 기체확산층(14)을 캐소드 측 기체확산층으로 제2 기체확산층(16)을 애노드 측 기체확산층으로 구성하였으나, 이는 하나의 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 예에서는 애노드와 캐소드를 반대로 구성할 수도 있다.
한편, 도 2에서와 같이 상부 보호필름과 하부 보호필름이 부착된 접착 필름이 준비되고, 이 중 하부보호필름이 제거된 접착 필름이 생산 설비 내로 공급된다(S130).
앞서, 단계 S120을 통해 제작된 4층-막전극접합체에 하부 보호필름이 제거된 접착 필름이 부착됨에 따라 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체가 제작된다(S140). 이와 관련, 도 3(c)에서는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체의 단면 구조를 도시하고 있다. 본 단계 S140에서의 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체는 하부 보호필름만이 제거된 상태이므로, 상부 보호필름은 여전히 접착 필름 상에 부착된 상태로 접착 필름의 접착 영역을 보호하게 된다. 따라서, 본 단계에서 제작된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체는 보관 및 운반이 용이하다.
이후, 상부 보호필름 중 내측부의 제1 상부 보호필름을 제거하는 단계가 실시되며(S150), 이 때의 단면 구조는 도 3(d)에서와 같으며, 중앙 내측부에 제2 기체확산층을 수용하기 위한 내부 공간이 노출된다.
다음으로, 제1 상부 보호필름의 크기에 맞추어 재단된, 즉 노출된 접착 필름의 접착 영역에 맞추어 접합될 수 있는 크기로 타발된 제2 기체확산층이 제공되며(S160), 접착 필름이 부차된 4층-막전극접합체의 반응 영역을 포함하는 면에 제2기체확산층을 부착하는 단계가 실시된다(S170). 이와 같은 단계 S170을 통해 제작된 5층-막전극접합체에 해당되는 셀 프레임용 인서트(10)는 도 3(e)에서와 같다. 이 때 제작된 5층-막전극접합체(제1 기체확산층 - 제1 전극 - 전해질막 - 제2 전극 - 제2 기체확산층 - 접착 필름)인 셀 프레임용 인서트(10)는 그 외곽 가장자리 부근에는 여전히 제2 상부 보호필름(15b)이 부착된 상태이며, 따라서 탄성체 프레임(20)을 부착하기 위한 접착 필름 영역은 여전히 보호된다. 또한, 본 단계에서는, 셀 프레임용 인서트를 규격에 맞게 펀칭하여 절단하는 과정을 포함할 수 있으며, 규격에 따라 펀칭된 복수의 인서트들은 인서트 적층 카트리지(508) 내에 수납된 채, 탄성체 프레임(20)과의 접합을 위해 공정 내에서 이동될 수 있다.
이 후, 제2 상부 보호필름이 제거되고(S180), 노출된 접착 필름이 탄성체 프레임과 맞닿도록 탄성체 프레임 위에 적층시킨 다음, 탄성체 프레임(20)과 인서트(10)를 핫 프레스와 같은 같은 공정 등을 통해 일체로 접합시켜 셀 프레임을 제작할 수 있다(S190). 도 3(f)에서는 단계 S180에 따라 제2 상부 보호필름이 제거된 인서트의 단면 구조를 나타내고 있으며, 도 3(g)에서는 탄성체 프레임(20)과 셀 프레임용 인서트(10)가 일체로 적층된 셀 프레임의 단면 구조를 도시하고 있다. 또한, 도 3(h)에서는 탄성체 프레임(20)과 셀 프레임용 인서트(10)가 핫 프레스로 접합된 최종 셀 프레임의 단면 구조를 도시하고 있다. 도 3(h)에서는 압축롤러 및 핫 프레스로 접합하면서 5층-전해질막접합체의 제2 전극을 포함하는 막전극접합체 외곽 영역과 접착 필름 간 긴밀한 접착이 이루어져 단면 구조의 공극이 사라진다. 따라서, 압축롤러 및 핫 프레스 공정을 통해 셀 프레임용 인서트(10)가 압착되어 공극없이 접착 필름과 접합될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 셀 프레임 제작 방법의 바람직한 구현예와 관련, 도 4 및 도 5에서는 롤투롤 방식의 롤 라미네이션 공정을 통해 4층-막전극접합체 및 5층-막전극접합체(셀 프레임용 인서트)를 제작하는 연속적인 공정의 예를 도시하고 있다.
앞서 도 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 셀 프레임 제조 방법은 크게 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 제작하는 과정(도 1의 S110~S140), 접착 필름 일체형 5층-막전극접합체로 이루어지는 셀 프레임용 인서트를 제작하는 과정(도 1의 S150~S170), 셀 프레임용 인서트와 탄성체 프레임을 접합하여 셀 프레임을 제작하는 과정(도 1의 S180~S190)으로 구분할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 셀 프레임을 제조하기 위한 장비는 기본적으로 롤투롤 방식의 롤 라미네이션 장비가 활용될 수 있다. 즉, 적층을 위한 원단들이 감겨져 있는 언와인더들이 미리 준비되고, 압축 롤러와 같은 서브 롤러들을 지나면서 각 층들의 부착이 이루진 이후, 최종적으로 리와인더를 통해 제작된 원단이 회수될 수 있다. 이러한 리와인더는 적층되는 각 원단에 적절한 장력을 제공할 수 있도록 제어될 수 있다. 롤투롤 방식의 롤 라미네이션 장비의 구동 방식등은 공지된 기술에 해당되므로, 본 명세서에서는 설비 내의 각 구성들의 구체적인 기능 및 동작에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이와 관련, 도 4에서는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 제작하는 과정(도 1의 S110~S140)을 도시하고 있고, 도 5는 접착 필름 일체형 5층-막전극접합체로 이루어지는 셀 프레임용 인서트를 제작하는 과정(도 1의 S150~S170)을 도시하고 있다.
먼저, 도 4를 참조하면, 셀 프레임을 제작하기 위해 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 우선 제작하기 위해, 전해질막(12)의 양면에 각각 제1 전극(11)과 제2 전극(13)이 접합된 3층-막전극접합체가 준비된다. 도 4에서와 같이, 3층-막전극접합체 원단이 감겨진 제1 언와인더(401)가 설비 내에 제공되며, 상기 제1 언와인더(401)로부터 3층-막전극접합체가 적층을 위해 공급된다.
설비의 다른 일측에는 제1 기체확산층(14) 원단이 감겨진 제2 언와인더(402)가 준비되고, 제2 언와인더(402)의 회동에 따라 제1 기체확산층(14) 원단이 설비 내로 공급된다.
또한, 제1 기체확산층의 공급 라인 상에는 바인더를 도포하기 위한 바인더 도포장치(403)가 설치되고, 건조기(404)를 통해 도포된 바인더를 건조한 다음, 3층-막전극접합체와 접합될 수 있는 위치로 이동된다.
도 4에서와 같이, 바인더가 도포된 제1 기체확산층은 제1 압축 롤러(405)에 의해 3층-막전극접합체와 합지될 수 있다. 제1 압축 롤러(405)는 서로 반대 방향으로 회동하는 한 쌍의 롤러들로 구성될 수 있으며, 도 4에서와 같이 회전하면서 제1 기체확산층과 3층-막전극접합체를 일체로 접합시키게 된다.
한편, 설비 내에는 접착 필름 일체형 막전극접합체를 제작하기 위해 부착되는 것으로, 보호필름이 부착된 접착 필름이 제공된다. 이를 위해, 도 4에서와 같이, 접착 필름 원단이 감겨진 제3 언와인더(406)가 준비된다. 제3 언와인더(406)에 감겨진 접착 필름 원단은 상면과 하면에 각각 상부보호필름과 하부보호필름이 부착된 상태로 제공된다. 앞서 설명한 바와 같이, 접착 필름은 내측의 비접착 영역과 비접착 영역 외측의 접착 영역을 포함하고, 상부 보호필름은 커팅 라인(CL)에 의해 내측의 제1 상부 보호필름과 제1 상부 보호필름 외측의 제2 상부 보호필름으로 구분 형성된다. 또한, 접착 필름 원단은 상부 보호필름이 내측에 숨겨지도록 하부 보호필름이 제3 언와인더(406)의 외측으로 노출되어 감겨져 준비될 수 있다.
제3 언와인더(406)의 하류에는 하부 보호필름을 제거하기 위한 하부 보호필름 제거장치가 구비된다. 이러한 장치는 도 4에서와 같이, 하부 보호필름을 감아서 제거하기 위한 보호필름 회수용 리와인더(407) 및 하부 보호필름을 가이드하기 위한 가이드 롤러가 포함될 수 있다. 또한, 하부 보호필름을 접착 필름으로부터 제거하기 위한 하부 보호필름 제거장치(408)가 포함될 수 있다. 따라서, 하부 보호필름은 제2 압축 롤러(409) 측으로 접착 필름이 이송되기 전, 하부 보호필름 제거장치(408)에 의해 제거되고 보호필름 회수용 리와인더(407)에 의해 회수됨에 따라 접착 필름으로부터 제거될 수 있다.
이러한 하부 보호필름 제거장치에 의해 하부 보호필름만이 선택적으로 제거된 접착 필름은 제2 압축 롤러(409) 측으로 이송되며, 제2 압축 롤러(409)에 의해 하부 보호필름이 제거된 접착 필름이 앞서 단계들에서 제작된 제1 기체확산층이 부착된 4층-막전극접합체의 제2 전극(13) 측에 부착될 수 있다.
제2 압축 롤러(409)를 통과하면서 접착 필름이 일체로 부착된 4층-막전극접합체는, 제1 리와인더의 회전에 따라 제1 리와인더에 감겨져 회수될 수 있다.
따라서, 도 4에서와 같은 장비를 통해 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체가 제작되며, 이 때 제작된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체의 접착 필름은 여전히 상부 보호필름에 의해 접착 영역이 보호되고 있는 상태이므로, 권취된 상태로 이동이 가능하다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 제작 방법에서는, 앞서 도 4의 장비를 통해 제작된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 이용하여 5층의 적층 구조를 갖는 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트를 제작할 수 있다.
도 5를 참조하면, 회수된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체가 와인딩된 권취롤은 도 5의 장비에서는 언와인더로 동작한다. 설명의 편의를 위해, 도 5의 언와인더를 제4 언와인더(501)로 표기하고 명명한다. 또한, 설비 하부에는 막전극접합체에 대한 이송력을 제공하고, 접합 및 펀칭을 보조하기 위한 접합/펀칭 보조 필름(503)과 지지대 및 이에 대한 이송 롤러들(502)이 설치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제4 언와인더(501)로부터 공급되는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체는, 제1 상부 보호필름 제거장치(504)에 의해, 내측부의 제1 상부 보호필름이 제거될 수 있다. 이러한 제1 상부 보호필름 제거 장치는 제1 상부 보호필름만을 선택적으로 제거될 수 있는 장치이면 충분하고, 예를 들어 보호필름을 흡착가능한 로봇 암일 수도 있다.
제1 상부 보호필름 제거 장치에 의해 제1 상부 보호필름이 제거됨에 따라 접착 영역의 일부를 노출되고, 노출된 일부의 접착 영역에 제2 기체확산층이 접합될 수 있다. 이를 위해, 요구되는 크기로 미리 타발된 제2 기체확산층을 설비 내로 제공하기 위한 제2 기체확산층 공급장치(505)가 구비될 수 있다. 제2 기체확산층 공급장치(505)는 연속적으로 타발된 제2 기체확산층을 순차 공급하고, 공급장치의 승강 이동에 따라 정해진 위치에 제2 기체확산층을 부착시킬 수 있다.
제2 기체확산층이 부착되어 5층 구조를 갖는 막전극접합체가 제작되면, 이를 미리 설정된 크기로 재단하기 위해, 펀칭 장치(506) 측으로 이송시킨다.
펀칭 장치(506)에서는 5층-막전극접합체를 미리 설정된 크기로 펀칭하여 각 단위 셀에 사용가능한 형태의 셀 프레임용 인서트가 제작될 수 있다. 설비 마지막 구간에는 취출 장치(507)가 설치되고, 이 취출 장치(507)를 통해 각각의 셀 프레임용 인서트는 회수되어 인서트 적층 카트리지(508) 측으로 이동되어 적층 수납될 수 있다. 이와 관련, 각각의 인서트에는 여전히 제2 상부 보호필름이 부착된 상태이며, 따라서, 탄성체 프레임을 접착 고정시키기 위한 접착 필름의 잔여 접착 영역은 여전히 제2 상부 보호필름에 의해 보호되고 있는 상태이다.
도 5의 장비를 통해, 최종적으로 제작된 셀 프레임용 인서트들은 셀 프레임을 제작하기 위한 공정 단계 측으로 이송되고, 탄성체 프레임과 접합됨에 따라 단일 셀에 적층되기 위한 셀 프레임이 최종 제작된다. 이와 관련, 도 6에서는 도 5에 따른 장치에 의해 제작된 5층 구조의 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트를 이용하여 최종 셀 프레임을 제작하는 장치에 대한 개념도를 나타내고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 탄성체 프레임(20)은 탄성체 프레임 적층 카트리지(601) 내에 준비되고, 셀 프레임용 인서트(10) 또한 인서트 적층 카트리지(602) 내에 준비된다. 탄성체 프레임(20)은 자동화 이송 로봇(603)을 이용하여 비전 검사 장치(604)에 의해 비전 인서트 정렬 검사 후 프레스(606)에 안착될 수 있다. 셀 프레임용 인서트(10)는 비전 정렬 검사하는 과정에서, 필름 제거 장치(605)에 의해 외측부의 제2 상부 보호필름을 제거하고, 접착 필름이 탄성체 프레임과 맞닿도록 탄성체 프레임(20) 위에 적층할 수 있다. 바람직하게는, 탄성체 프레임과 셀 프레임용 인서트를 프레스(606)를 이용하여 핫 프레스 공정에 의해 접합할 수 있으며, 이러한 핫 프레스 공정을 통해 셀 프레임이 제작될 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 도 4 및 도 5에서와 같은 장비를 통해 셀 프레임 생산 장비를 구현할 경우, 연속적인 롤 라미네이션 공정을 통해 셀 프레임을 제작하기 위한 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체 및 셀 프레임용 인서트를 대량으로 생산할 수 있으므로, 탄성체 프레임이 일체로 형성되는 셀 프레임의 양산 가능성을 제시할 수 있다는 점에서 그 의의가 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 앞서의 과정들을 통해 제작된 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트와 탄성체 프레임을 준비하는 단계; 셀 프레임용 인서트로부터 제2 상부 보호필름을 제거하여, 잔여 접착 영역을 노출시키는 단계; 및 탄성체 프레임과 셀 프레임용 인서트를 접합시키는 단계;를 포함하는 연료전지용 셀 프레임 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 셀 프레임용 인서트 11: 제1 전극
12: 전해질막 13: 제2 전극
14: 제1 기체확산층 15a: 제1 상부 보호필름
15b: 제2 상부 보호필름 15c: 접착 필름
15d: 하부 보호필름 16: 제2 기체확산층
20: 탄성체 프레임
401: 제1 언와인더 402: 제2 언와인더
403: 바인더 도포장치 404: 건조기
405: 제1 압축 롤러 406: 제3 언와인더
407: 보호필름 회수용 리와인더 408: 하부 보호필름 제거장치
409: 제2 압축 롤러 410: 제1 리와인더
501: 제4 언와인더 502: 이송 롤러
503: 접합/펀칭 보조 필름 504: 제1 상부 보호필름 제거장치
505: 제2 기체확산층 공급장치 506: 펀칭 장치
507: 취출 장치 508: 인서트 적층 카트리지

Claims (17)

  1. 전해질막의 양면에 각각 제1 전극과 제2 전극이 접합된 3층-막전극접합체를 준비하고, 상기 제1 전극에 제1 기체확산층을 접합시키는 단계; 및
    상면과 하면에 각각 상부 보호필름과 하부 보호필름이 부착된 접착 필름을 준비하고, 상기 하부 보호필름을 제거하여 상기 접착 필름을 상기 제2 전극을 포함하는 막전극접합체 외곽 영역에 부착하는 접착 필름 부착 단계;를 포함하고,
    상기 접착 필름은 내측의 비접착 영역과 상기 비접착 영역 외측의 접착 영역으로 이루어지고,
    상기 상부 보호필름은 커팅 라인에 의해 내측의 제1 상부 보호필름과 상기 제1 상부 보호필름 외측의 제2 상부 보호필름으로 구분 형성되는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기체확산층을 접합시키는 단계는,
    3층-막전극접합체 원단이 감겨진 제1 언와인더로부터 상기 3층-막전극접합체를 공급하고, 제1 기체확산층 원단이 감겨진 제2 언와인더로부터 상기 제1 기체확산층을 공급하는 과정;
    상기 제2 언와인더로부터 공급되는 제1 기체확산층에 바인더를 도포하는 과정; 및
    제1 압축 롤러에 의해 상기 제1 기체확산층과 상기 3층-막전극접합체를 접합시키는 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착 필름 부착 단계는,
    접착 필름 원단이 감겨진 제3 언와인더에 의해 상기 접착 필름 원단을 공급하는 과정;
    상기 제3 언와인더에 의해 공급되는 상기 접착 필름 원단의 상기 하부 보호필름을 제거하여 제2 압축 롤러 측으로 이송시키는 과정; 및
    상기 제2 압축 롤러에 의해 상기 하부 보호필름이 제거된 상기 접착 필름을 상기 제2 전극을 포함하는 막전극접합체 외곽 영역 측에 부착하는 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체 제조 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 상부 보호필름의 제거 시, 상기 비접착 영역과 상기 접착 영역의 일부가 노출되도록 구성되며,
    상기 접착 필름 원단은 상기 상부 보호필름이 내측에 숨겨지도록 상기 하부 보호필름이 상기 제3 언와인더의 외측으로 노출되어 감겨져 준비되고,
    상기 하부 보호필름은 상기 제2 압축 롤러 측으로 상기 접착 필름이 이송되기 전, 하부 보호필름 제거장치에 의해 상기 접착 필름으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체 제조 방법.
  5. 전해질막의 양면에 각각 제1 전극과 제2 전극이 접합된 3층-막전극접합체를 준비하고, 상기 제1 전극에 제1 기체확산층을 접합시키는 단계;
    커팅 라인에 의해 내측의 제1 상부 보호필름과 상기 제1 상부 보호필름 외측의 제2 상부 보호필름으로 구분 형성되는 상부 보호필름이 상면에 부착되며, 하면에는 하부 보호필름이 부착된 접착 필름으로, 내측의 비접착 영역과 상기 비접착 영역 외측의 접착 영역을 포함하는 접착 필름을 준비하고, 상기 하부 보호필름을 제거하여 상기 접착 필름을 상기 제2 전극에 부착하는 접착 필름 부착 단계;
    상기 접착 필름 부착 단계를 거쳐 제작된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 회수하는 단계;
    회수된 상기 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 인서트 제조 장치로 공급하고, 상기 제1 상부 보호필름을 제거하여 상기 접착 영역의 일부를 노출시키는 단계;
    노출된 일부의 접착 영역에 제2 기체확산층을 접합시키는 단계; 및
    미리 설정된 크기로 펀칭하여 셀 프레임용 인서트를 제작하는 단계;를 포함하는 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 제작 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 기체확산층을 접합시키는 단계는,
    3층-막전극접합체 원단이 감겨진 제1 언와인더로부터 상기 3층-막전극접합체를 공급하고, 제1 기체확산층 원단이 감겨진 제2 언와인더로부터 상기 제1 기체확산층을 공급하는 과정;
    상기 제2 언와인더로부터 공급되는 제1 기체확산층에 바인더를 도포하는 과정; 및
    제1 압축 롤러에 의해 상기 제1 기체확산층과 상기 3층-막전극접합체를 접합시키는 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 제작 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 접착 필름 부착 단계는,
    접착 필름 원단이 감겨진 제3 언와인더에 의해 상기 접착 필름 원단을 공급하는 과정;
    상기 제3 언와인더에 의해 공급되는 상기 접착 필름 원단의 상기 하부 보호필름을 제거하여 제2 압축 롤러 측으로 이송시키는 과정; 및
    상기 제2 압축 롤러에 의해 상기 하부 보호필름이 제거된 상기 접착 필름을 상기 제2 전극을 포함하는 막전극접합체 외곽 영역 측에 부착하는 과정;을 포함하여 이루어지고,
    상기 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 회수하는 단계는,
    제1 리와인더의 회전에 의해, 상기 접착 필름 부착 단계를 거쳐 제작된 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 상기 제1 리와인더에 감아서 회수하는 단계인 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 제작 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 접착 필름 원단은 상기 상부보호필름이 내측에 숨겨지도록 상기 하부보호필름이 상기 제3 언와인더의 외측으로 노출되어 감겨져 준비되고,
    상기 하부보호필름은 상기 제2 압축 롤러 측으로 상기 접착 필름이 이송되기 전, 보호필름 회수용 리와인더에 의해 회수됨에 따라 상기 접착 필름으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 제작 방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 접착 필름 원단은 상기 상부 보호필름이 내측에 숨겨지도록 상기 하부 보호필름이 상기 제3 언와인더의 외측으로 노출되어 감겨져 준비되고,
    상기 하부 보호필름은 상기 제2 압축 롤러 측으로 상기 접착 필름이 이송되기 전, 하부 보호필름 제거장치에 의해 상기 접착 필름으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 제조 방법.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 기체확산층을 접합시키는 단계에서는,
    상기 비접착 영역 및 상기 노출된 일부의 접착 영역의 크기에 따라 미리 타발된 제2 기체확산층을 준비하는 과정; 및
    상기 제2 기체확산층의 외주부를 상기 노출된 일부의 접착 영역에 부착시키는 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트 제작 방법.
  11. 청구항 5에 따라 제작된 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트와, 탄성체 프레임을 준비하는 단계;
    상기 셀 프레임용 인서트로부터 상기 제2상부보호필름을 제거하여, 잔여 접착 영역을 노출시키는 단계; 및
    상기 탄성체 프레임과 상기 셀 프레임용 인서트를 접합시키는 단계;를 포함하는 연료전지용 셀 프레임 제조 방법.
  12. 전해질막;
    상기 전해질막의 하면에 형성된 제1 전극;
    상기 전해질막의 상면에 형성된 제2 전극;
    상기 제1전극에 접합되는 제1 기체확산층; 및
    상기 제2전극에 접합되며, 그 상면에 상부 보호필름이 부착된 접착 필름;을 포함하며,
    상기 접착 필름은 내측의 비접착 영역과 상기 비접착 영역 외측의 접착 영역을 포함하고,
    상기 상부 보호필름은 커팅 라인에 의해 내측의 제1 상부 보호필름과 상기 제1 상부 보호필름 외측의 제2 상부 보호필름으로 구분되고,
    상기 제1 상부 보호필름의 제거 시, 상기 접착 필름의 비접착 영역 및 상기 접착 영역의 일부가 노출되도록 구성되는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 접착 필름의 상기 접착 영역은 상기 비접착 영역의 외부 둘레를 따라 연장 형성되는 폐쇄된 영역이고,
    상기 접착 영역은 상기 제1 상부 보호필름에 의해 커버되는 제1 접착 영역과, 상기 제2 상부 보호필름에 의해 커버되는 제2 접착 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 접착 필름은 그 하면에 미리 부착된 하부 보호필름이 제거된 상태로, 상기 제2 전극 상에 부착되고,
    상기 접착 필름은, 상기 하부 보호필름에 대한 접착력이 상기 상부 보호필름에 대한 접착력에 비해 더 낮은 접착력을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 상부 보호필름의 폭은 대응되는 위치에서의 상기 접착 영역의 폭에 비해 더 좁은 폭을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체.
  16. 청구항 12에 따른 접착 필름 일체형 4층-막전극접합체를 포함하는 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트로,
    상기 제1 상부 보호필름을 제거한 상태에서, 노출된 일부의 접착 영역에 제2 기체확산층을 접합시켜 제작한 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트.
  17. 청구항 16에 따른 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트를 포함하는 연료전지용 셀프레임으로,
    상기 접착 필름 일체형 셀 프레임용 인서트로부터 상기 제2 상부 보호필름을 제거하고, 노출된 잔여 접착 영역에 탄성체 프레임을 접합시켜 제작한 연료전지용 셀 프레임.
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