CN110556556B - 膜电极组件的制造装置以及使用其的制造方法 - Google Patents

膜电极组件的制造装置以及使用其的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于制造提供优异的传质特性和耐久性的膜电极组件的装置以及使用该装置的制造方法。可以在厚度方向上对膜电极组件的电极连续地赋予孔隙率梯度，从而改善与外部气体的反应性和内部离子的迁移。

Description

膜电极组件的制造装置以及使用其的制造方法
技术领域
本发明涉及制造膜电极组件的装置和使用其的制造方法。通过在厚度方向上向电极连续地赋予孔隙率梯度，该膜电极组件可具有优异的传质特性和耐久性以及改善的反应性和物质传递。
背景技术
燃料电池堆通常产生大量电力并且具有其中堆叠数十或数百个包含膜电极组件(MEA)和隔板的单元电池的结构。
膜电极组件包含聚合物电解质膜以及介于之间布置聚合物电解质膜的阳极和阴极。通常通过在由碳纸或碳布形成的电极基板上吸附包含纳米级催化剂颗粒的催化剂层来形成阳极(也称为氢电极、燃料电极或氧化电极)和阴极(也称为空气电极、氧电极或还原电极)。
例如，如图1所示，在现有技术中，通过电极供应辊1和电解质膜供应辊2供应的电极和电解质膜经热压辊4压缩，从而形成膜电极组件。在通过上述方法制造的膜电极组件中，可以根据催化剂的类型或催化剂颗粒的尺寸或通过后处理来调节电极的孔隙率，然而，可能不能局部调节电极的孔隙率，由此引起下面将提到的问题。
图2A示出其中电极孔隙率较大的膜电极组件。在这种情况下，电极(k、l)的与氢气和氧气反应并进行传质的外部可以具有高效率，但电极(k、l)的内部的孔隙率也过度增加，因此膜电极组件的耐久性和刚性可能降低。此外，氢离子沿其而有效移动的通道的连续性可能降低。
图2B示出其中电极(k、l)的孔隙率较小的膜电极组件。在这种情况下，电极(k、l)的内部的密度高，因此膜电极组件的耐久性和刚性提高，且氢离子有效移动。然而，电极(k、l)的外部的孔隙率也过度降低，由此传质可能不能正常进行，因此膜电极组件的反应性可能降低。
通过常规制造方法制造的膜电极组件可能不能够对电极的孔隙率进行局部调整，使用该膜电极组件的燃料电池可能不能提供在增加外部对氢气和氧气反应性的同时具有耐久性并增加内部氢离子迁移的电极。
发明内容
在优选的方面，本发明提供制造膜电极组件的装置，该膜电极组件在电极外部可具有提高的气体反应性并在电极内部具有提高的电极耐久性和离子迁移。
在一方面，提供的是一种制造具有改善的传质特性的膜电极组件的装置。该装置可包括：供应部、延伸部、热压部和卷绕部。优选地，供应部可包括：阴极供应辊，其可配置成供应粘附有阴极材料的第一剥离纸；阳极供应辊，其配置成供应粘附有阳极材料的第二剥离纸；和介于阴极供应辊和阳极供应辊之间的电解质膜供应辊，其配置成供应电解质膜。优选地，延伸部可包括：一对第一阴极延伸辊，其配置成从供应部的阴极供应辊接收第一剥离纸；一对第二阴极延伸辊，其配置成从上述的一对第一阴极延伸辊接收第一剥离纸；一对第一阳极延伸辊，其配置成从供应部的阳极供应辊接收第二剥离纸；和一对第二阳极延伸辊，其配置成从上述的一对第一阳极延伸辊接收第二剥离纸。优选地，热压部可包括：一对热压辊，其配置成通过将粘附在从第二阴极延伸辊接收的第一剥离纸上的阴极材料、粘附在从第二阳极延伸辊接收的第二剥离纸上的阳极材料以及从电解质膜供应辊供应的电解质膜热压，来形成膜电极组件。优选地，卷绕部可包括：阴极卷绕辊，其配置成从接收自热压部的膜电极组件移除第一剥离纸；阳极卷绕辊，其配置成从接收自热压部的膜电极组件移除第二剥离纸；和膜电极组件卷绕辊，其配置成对第一剥离纸和第二剥离纸已被移除的膜电极组件进行卷绕。
供应部的阴极材料可粘附到第一剥离纸的面向电解质膜的面，且阳极材料可粘附到第二剥离纸的面向电解质膜的面。
在另一优选的实施方式中，供应部的第一剥离纸可以是多孔剥离膜，且供应部的第二剥离纸可以是多孔剥离膜。第一多孔剥离膜和第二多孔剥离膜可以相同或者不同。
延伸部中上述的一对第一阴极延伸辊和上述的一对第一阳极延伸辊可以以转速V1驱动，且上述的一对第二阴极延伸辊和上述的一对第二阳极延伸辊可以以转速V2驱动。
优选地，转速V1与转速V2的速度比(V1/V2)可以适当为约1/1.2至1/10.0。
在另一方面，提供了一种制造膜电极组件的方法，该方法可包括：通过延伸辊对与其上粘附的电极一起提供的剥离纸进行拉伸，以提高电极的孔隙率；通过在将电解质膜定位成面向粘附到剥离纸的电极之后压缩电极和电解质膜，将电极转移到电解质膜；和通过从电极移除剥离纸，形成具有在厚度方向上具有孔隙率梯度的电极的膜电极组件，其中在电极转移到电解质膜的过程中电解质膜与电极之间界面处的电极的孔隙率降低。优选地，可在压缩电极和电解质膜时施加热量。
术语“厚度方向”是指物体(例如电极)的截面方向，其可以与物体的面(例如具有最大面积的面)垂直或基本上垂直。
剥离纸可以适当地包括选自聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)和聚甲醛(POM)中的一种或多种。
优选地，在剥离纸的拉伸中，剥离纸可以在长度方向(机械方向(MD))上拉伸。
优选地，在剥离纸的拉伸中，剥离纸可以通过以转速V1驱动的延伸辊和以转速V2驱动的延伸辊拉伸。
优选地，转速V1与转速V2的速度比(V1/V2)可以为约1/1.2至1/10.0。
优选地，在剥离纸的拉伸中，剥离纸的拉伸比可以为约1:1.2至1:10.0。
优选地，在膜电极组件的形成中，电极的剥离纸被移除的外表面的孔隙率可以大于电极的接触电解质膜的内表面的孔隙率。
优选地，在膜电极组件的形成中，电极的剥离纸被移除的外表面的平均孔径可以为约40nm至200nm，且电极的接触电解质膜的内表面的平均孔径可以为约1nm至60nm。
优选地，在膜电极组件的形成中，电极可以在厚度方向上具有连续的孔隙率梯度。
优选地，在将电极转移到电解质膜的过程中，电极的接触剥离纸的区域的孔隙率可以保持在较大的状态。
优选地，制造方法还包括将电极转移到电解质膜之前，对电解质膜的表面涂覆催化剂浆料。
优选地，所涂覆的催化剂浆料的催化剂材料可以与电极的催化剂材料相同。
优选地，在将电极转移到电解质膜的过程中，电极的孔隙率在从电极的接触电解质膜的区域到电极的接触剥离纸的区域的方向上增大。
还提供了一种膜电极组件，其通过本文所述的方法制造。
本发明的其他方面在下文中讨论。
附图说明
现在将参考在附图中图示的某些示例性实施方式对本发明的以上和其它特征进行详细说明，下文给出的这些实施方式仅仅用于示例说明，因此不是对本发明的限制，其中：
图1显示常规的制造膜电极组件的装置；
图2A和2B显示常规膜电极组件的技术难点；
图3显示根据本发明示例性实施方式的示例性的膜电极组件制造装置以及其操作部(P1-P4)；
图4显示根据本发明示例性实施方式在厚度方向上对电极赋予孔隙率梯度的工序的示例性操作；并且
图5显示在根据本发明示例性实施方式的示例性膜电极组件中的孔隙率差异。
应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明的基本原理的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。
在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
下面将详细地参照本发明的各个示例性实施方式，其实施例在附图中图示，并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。
在以下对实施方式的描述中，诸如“包括”、“具有”等等的术语将被解释为表示在说明书中所述特征、数字、步骤、操作、元件或部件或者其组合的存在，并且不排除存在一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元素、部分或者其组合，或增加其的可能性。另外，应当理解，当诸如层、膜、区域或板的部件被称为在另一部件“上”时，该部件可以位于该另一部件的“正上方”或其他部件可以介于两部件之间。以相同的方式，应当理解，当诸如层、膜、区域或板的部件被称为在另一部件“下”时，该部件可以位于另一部件的“正下方”，或者其他一个或多个部件可以介于两部件之间。
本文使用的术语仅仅是出于说明具体实施方式的目的，而不是意在是限制性的。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该(a、an、the)”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是指存在所述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
除非具体说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准差范围内。“约”可以理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语包括技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，诸如在常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关领域和本公开的语境中的含义一致的含义，除非本文有明确定义，否则不应以理想化或者过于正式的意义来加以解释。
提供了一种制造膜电极组件的装置，其可在膜和电极粘合过程中提供在厚度方向上具有连续孔隙率梯度的电极。为此目的，图3示出了制造根据本发明示例性实施方式的示例性膜电极组件的示例性装置。例如，示例性制造装置可包括供应部P1、延伸部P2、热压部P3和卷绕部P4。供应部P1可包括：阴极供应辊a，其配置成供应粘附有阴极材料的第一剥离纸(first release paper)h；阳极供应辊a'，其配置成供应粘附有阳极材料的第二剥离纸i；以及介于阴极供应辊a和阳极供应辊a'之间的电解质膜供应辊f，其配置成供应电解质膜j。延伸部P2可包括：一对第一阴极延伸辊b，其配置成从阴极供应辊a接收第一剥离纸h；一对第二阴极延伸辊c，其配置成从上述一对第一阴极延伸辊b接收第一剥离纸h；一对第一阳极延伸辊b'，其配置成从阳极供应辊a'接收第二剥离纸i；和一对第二阳极延伸辊c'，其配置成从上述一对第一阳极延伸辊b'接收第二剥离纸i。热压部P3可以包括一对热压辊d，其配置成通过将粘附在从第二阴极延伸辊c接收的第一剥离纸h上的阴极材料k、粘附在从第二阳极延伸辊c'接收的第二剥离纸i上的阳极材料l以及从电解质膜供应辊f供应的电解质膜j压缩，来形成膜电极组件。优选地，在对粘附在从第二阴极延伸辊c接收的第一剥离纸h上的阴极材料k压缩的过程中可以施加热量。卷绕部P4可包括：阴极卷绕辊e，其配置成从接收自热压部P3的膜电极组件移除第一剥离纸；和阳极卷绕辊d'，其配置成从膜电极组件移除第二剥离纸；以及膜电极组件卷绕辊g，其配置成对第一剥离纸和第二剥离纸已被移除的膜电极组件进行卷绕。优选地，多孔剥离膜可以包含在第一剥离纸和第二剥离纸(在下文中称为剥离纸)中。此外，可使用具有柔性的柔性膜作为剥离纸。剥离纸的多孔性可促进拉伸操作期间剥离纸与电极(或电极材料)的粘合，并且柔性膜的柔性可促进剥离纸的拉伸，从而将电极与剥离纸一起拉伸。
具有上述特征的剥离纸可适当地包括选自聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)和聚甲醛(POM)中的一种或多种。例如，多孔剥离膜或剥离纸可以包括彼此粘附的两种或更多种选自上组的材料。
来自供应部的阴极材料可粘附到第一剥离纸的面向电解质膜的面，阳极材料可粘附到第二剥离纸的面向电解质膜的面。延伸部中的一对第一阴极延伸辊和一对第一阳极延伸辊可以以转速V1驱动，并且一对第二阴极延伸辊和一对第二阳极延伸辊可以以转速V2驱动。
在本发明中，转速V2可以大于转速V1。
进一步提供的是制造膜电极组件的方法。
在根据本发明示例性实施方式的制造膜电极组件的方法中，可以在厚度方向上对电极连续地赋予孔隙率梯度，以便改善与外部气体的反应性和内部离子传递。
优选地，制造方法可包括：通过延伸辊(例如，第一和第二阴极延伸辊或第一和第二阳极延伸辊)对与其上粘附的电极一起提供的剥离纸(例如，第一剥离纸或第二剥离纸)进行拉伸，以提高电极的孔隙率；通过在电解质膜定位成面向粘附到剥离纸的电极之后压缩电极(例如阴极材料或阳极材料)和电解质膜，将电极转移到电解质膜，从而形成膜电极组件。优选地，通过从电极移除剥离纸，膜电极组件的电极可以在厚度方向上具有孔隙率梯度，并且在将电极转移到电解质膜的过程中电解质膜与电极之间界面处的电极孔隙率可较小。优选地，可以在压缩期间施加热量。
图3示出根据本发明示例性实施方式的制造方法的示例性操作。尽管图3示出了常规的辊对辊转压法(roll-to-roll decal method)和常规的辊压法，但本发明的制造方法不限于此，并且除了辊对辊转压法以外，可以根据各片材通过平板压制法来制造膜电极组件。
例如，如图3所示，制造方法的各操作可包括提供电极和电解质膜(操作S1)，拉伸电极(操作S2)，将电极转移到电解质膜(操作S3)，从电极移除剥离纸(操作S4)，以及卷绕所获得的膜电极组件(操作S5)。
在下文中，将基于图3中所示的工序流程和图4中所示的各操作中电极孔隙率的变化来更详细地描述根据本发明示例性实施方式的制造方法的各操作。
提供电极和电解质膜(操作S1)
可通过电极供应辊(阴极供应辊或阳极供应辊)a和a’提供粘附到剥离纸(第一剥离纸或第二剥离纸)h和i的电极(阴极材料或阳极材料)k和l，并通过电解质膜供应辊f供应电解质膜j。如图4所示，在此操作中，可以没有人工改变施加到电极k和l的孔上，并且电极可根据构成电极的催化剂颗粒尺寸而具有均一的孔径。此外，此时电极k和l可粘附到剥离纸h和i的面对电解质膜j的面上，通过热压而粘附到各个剥离纸h和i的电极k和l之后可以粘结并压缩到电解质膜j。
电极拉伸(操作S2)
粘附在剥离纸h和i上的电极k和l可以通过延伸辊b、c、b'和c'，拉伸由电极供应辊a和a'提供的剥离纸h和i而进行拉伸。如图3所示，将提供阴极延伸的实例。提供的实例不限于阴极，并且可以在阳极中进行相同的工序。从阴极供应辊a供应到转速为V1的一对上下第一阴极延伸辊b的第一剥离纸h可以经由转速为V2的一对上下第二阴极延伸辊c拉伸。此处，利用转速V1和V2之间的差异来进行对剥离纸的拉伸。
具体地，转速V1与转速V2的速度比(V1/V2)可以为约1/1.2至1/10.0。此处，当V2小于或等于V1时，可能无法在第一剥离纸h的供应方向(即，剥离纸的长度方向或机器方向(MD))上拉伸剥离纸。
第一剥离纸h的拉伸比例可以与第一阴极延伸辊b同第二阴极延伸辊c的速度比(V1/V2)成正比。优选地，拉伸比可以是1:1.2至1:10.0。
另外，转速为V1的第一阴极延伸辊b和转速为V2的第二阴极延伸辊c之间的距离可以是约5cm至100cm。
粘附到第一剥离纸h的阴极材料k可以通过拉伸第一剥离纸h而进行拉伸。
由于阴极材料k的拉伸，因催化剂粒径产生的阴极材料k的孔径可以增大。例如，由于可以拉伸阴极材料k，因此可以增大阴极材料k的孔隙率。
由于电极拉伸而增加的电极孔径可以在约40nm至200nm的范围内，或具体地在约100nm至200nm的范围内。
如图4所示，由于剥离纸h和i的拉伸，电极k和l被拉伸，并且随着构成电极k和l的催化剂颗粒之间的间隔增加，孔隙率增加。由于电极k和l粘附在剥离纸h和i上，所以电极的孔隙率可能不会再降低到其原始状态。
将电极转移到电解质膜(操作S3)
在操作S2中经过拉伸的粘附到剥离纸h和i的电极k和l以及电解质膜j可以被供应到热压辊d并且通过热压辊d进行热压。
粘附到第一剥离纸h并面向电解质膜j的一个面的阴极材料k，以及粘附到第二剥离纸并面向电解质膜j的另一个面的阳极材料l可以彼此面对地进行热压缩。
例如，从制造装置的第二阴极延伸辊c供应的阴极材料k和从制造装置的第二阳极延伸辊c'供应的阳极材料1可以在电解质膜j可以插在阴极和阳极材料之间的条件下被输入到热压辊d之间的空间。
具体地，热压辊d可以施加热量，并压缩拉伸状态下的粘附到剥离纸上的电极k和l以及从电解质膜供应辊f供应的电解质膜j，从而形成膜电极组件。
如图4所示，位于与电解质膜j接触的电极表面上的催化剂颗粒的结构可能因热压缩而坍塌，因此电极的孔隙率可能减小。
例如，电极的粘附到剥离纸h和i的面可以保持因电极拉伸而孔隙较大的状态，但电极的与电解质膜j接触的面的孔隙率可能减小。
电极的具有降低的孔隙率的表面(内表面)的平均孔径可以在约1nm至约60nm的范围内，或具体地，约1nm至约40nm。
在通过热压辊d对电极k和l以及电解质膜j进行热压之前，可以将催化剂浆料涂覆到电解质膜j的表面上从而形成涂层。
构成催化剂浆料的催化剂材料可以与构成电极k和l的催化剂材料相同。
优选地，在电解质膜的表面上形成的涂层的孔径可以在约1nm至约50nm的范围内，或具体地，约1nm至约40nm。
移除剥离纸(操作S4)
拉伸状态下的粘附到剥离纸h和i上的电极k和l以及从电解质膜供应辊f供应的电解质膜j可以经过热压，从而使粘附到剥离纸h和i上的电极k和l可转移到电解质膜j，以便形成膜电极组件，同时移除剥离纸h和i。
在本发明中，除去的剥离纸h和i可以通过卷绕辊(阴极卷绕辊或阳极卷绕辊)e和d'收集。
即使剥离纸h和i被移除，电极k和l的与剥离纸h和i接触的外表面的催化剂颗粒的结构也可得到保持。优选地，在移除剥离纸h和i之后，电极k和l的外表面的孔隙率可以保持较大的状态。
移除了剥离纸h和i的电极k和l的外表面的孔隙率可以大于电极k和l的接触电解质膜j的内表面的孔隙率。
例如，可以通过在操作S2中拉伸剥离纸h和i来增大电极k和l整体的孔隙率，此后，可以通过操作S3中的热压来减小电极k和l的与电解质膜j接触的内表面的孔隙率，但电极k和l的接触剥离纸h和i的外表面的孔隙率由于二者之间的粘合力可能不会降低。在热压之后，膜电极组件的表面的孔隙率可以保持较大的状态。
优选地，电极k和l的外表面的平均孔径可以在约40nm至约200nm的范围内，并且电极k和l的内表面的平均孔径可以在约1nm至约60nm的范围内。具体地，电极k和l的外表面的平均孔径可以在约100nm至约200nm的范围内，并且电极k和l的内表面的平均孔径可以在约1nm至约40nm的范围内。
如图4所示，通过去除剥离纸h和i而暴露于外部的电极k和l的外表面的孔隙率可以得到保持而不降低。
优选地，电极k和l可以在厚度方向上具有连续的孔隙率梯度。
如图5所示，电极k和l的与电解质膜j接触的内表面区域A和电极k和l的通过去除剥离纸而暴露于外部的外表面区域B具有不同的孔隙率。
优选地，可以增加构成电极k和l的内表面区域A的催化剂颗粒的密度，由此使得从燃料电池的阴极供应的氢离子可以通过电解质膜j并且有效地移动到阳极，从而抑制了渗透(cross-over)现象。
此外，由于构成电极k和l的内表面区域A的催化剂颗粒的密度增加，所以电解质膜j与电极k和l之间的界面可以具有致密化结构，从而可以使界面的耐久性增加。
另一方面，构成电极k和l的外表面区域B的催化剂颗粒的密度可以减小，因此，外表面区域B可以具有比内表面区域A更大的孔隙率。因此，燃料电池与从燃料电池外部供应的气体(氢气和氧气)的交换和反应可以增加，因此，膜电极组件在传质方面可以是有利的。具体地，可以降低高输出范围(1A/cm2)中的传质损失。
膜电极组件的卷绕(操作S5)
通过去除剥离纸h和i而具有三层结构的包括电极k和l以及电解质膜j的膜电极组件可以通过卷绕辊g收集。
尽管本发明描述了具有三层结构的各种示例性膜电极组件，但是根据需要，通过在电极k和l与电解质膜j之间另外形成催化剂层，膜电极组件可以具有五层或更多层的结构。
从以上描述显而易见，在根据本发明的各种示例性实施方式的膜电极组件的制造装置和使用其的膜电极组件的制造方法中，电极和电解质膜之间的界面可以致密化并因此可以增加界面的耐久性。此外，可以对电极的外表面和内表面连续地赋予孔隙率梯度，因此，可以增加电极的外表面与诸如氧气、氢气等物质的反应性，并且电极内表面中氢气等物质的传递可以有效地进行。
已经参考本发明的示例性实施方式详细描述了本发明。然而，本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在这些实施方式中进行改变，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (18)

1.一种制造膜电极组件的装置，所述装置包括：
供应部、延伸部、热压部和卷绕部；
其中所述供应部包括：
阴极供应辊，其配置成供应粘附有阴极材料的第一剥离纸；
阳极供应辊，其配置成供应粘附有阳极材料的第二剥离纸；和
介于所述阴极供应辊和所述阳极供应辊之间的电解质膜供应辊，其配置成供应电解质膜，
其中所述延伸部包括：
一对第一阴极延伸辊，其配置成从所述供应部的所述阴极供应辊接收第一剥离纸；
一对第二阴极延伸辊，其配置成从所述一对第一阴极延伸辊接收第一剥离纸；
一对第一阳极延伸辊，其配置成从所述供应部的所述阳极供应辊接收第二剥离纸；和
一对第二阳极延伸辊，其配置成从所述一对第一阳极延伸辊接收第二剥离纸，
其中所述热压部包括：
一对热压辊，其配置成通过将粘附在从所述第二阴极延伸辊接收的第一剥离纸上的阴极材料、粘附在从所述第二阳极延伸辊接收的第二剥离纸上的阳极材料以及从所述电解质膜供应辊供应的电解质膜热压，来形成所述膜电极组件，
其中所述卷绕部包括：
阴极卷绕辊，其配置成从接收自所述热压部的膜电极组件移除第一剥离纸，
阳极卷绕辊，其配置成从接收自所述热压部的膜电极组件移除第二剥离纸；和
膜电极组件卷绕辊，其配置成对第一剥离纸和第二剥离纸已被移除的膜电极组件进行卷绕，
其中，从所述阴极供应辊供应到转速为V1的所述一对第一阴极延伸辊的所述第一剥离纸经由转速为V2的所述一对第二阴极延伸辊拉伸，和/或从所述阳极供应辊供应到转速为V1的所述一对第一阳极延伸辊的所述第二剥离纸经由转速为V2的所述一对第二阳极延伸辊拉伸，所述转速V2大于所述转速V1。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述供应部中的所述阴极材料粘附到所述第一剥离纸的面向所述电解质膜的面，且所述阳极材料粘附到所述第二剥离纸的面向所述电解质膜的面。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述供应部中的所述第一剥离纸包括第一多孔剥离膜，且所述供应部中的所述第二剥离纸包括第二多孔剥离膜。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述转速V1与所述转速V2的速度比V1/V2为1/1.2至1/10.0。
5.一种制造膜电极组件的方法，所述方法包括以下步骤：
通过延伸辊对与其上粘附的电极一起提供的剥离纸进行拉伸，以提高所述电极的孔隙率；
通过在将电解质膜定位成面向粘附到所述剥离纸的所述电极之后压缩所述电极和所述电解质膜，将所述电极转移到所述电解质膜；和
通过从所述电极移除所述剥离纸，形成具有在厚度方向上具有孔隙率梯度的电极的膜电极组件，
其中在将电极转移到电解质膜的步骤中，通过热压使得所述电解质膜与所述电极之间界面处的电极的孔隙率降低，并且
其中在拉伸剥离纸的步骤中，所述剥离纸通过以转速V1驱动的延伸辊和以转速V2驱动的延伸辊拉伸，所述转速V2大于所述转速V1。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在压缩所述电极和所述电解质膜时施加热量。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述剥离纸包括选自聚四氟乙烯、膨体聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和聚甲醛中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，在拉伸剥离纸的步骤中，所述剥离纸在长度方向上拉伸。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述转速V1与所述转速V2的速度比V1/V2为1/1.2至1/10.0。
10.根据权利要求5所述的方法，其中，在拉伸剥离纸的步骤中，所述剥离纸的拉伸比为1:1.2至1:10.0。
11.根据权利要求5所述的方法，其中，在形成膜电极组件的步骤中，所述电极的剥离纸被移除的外表面的孔隙率大于所述电极的接触电解质膜的内表面的孔隙率。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在形成膜电极组件的步骤中，所述电极的剥离纸被移除的外表面的平均孔径为40nm至200nm，且所述电极的接触电解质膜的内表面的平均孔径为1nm至60nm。
13.根据权利要求5所述的方法，其中，在形成膜电极组件的步骤中，所述电极在厚度方向上具有连续的孔隙率梯度。
14.根据权利要求5所述的方法，其中在将电极转移到电解质膜的步骤中，所述电极的接触剥离纸的区域的孔隙率保持在提高后的孔隙率状态。
15.根据权利要求5所述的方法，其还包括在将电极转移到电解质膜的步骤之前，对所述电解质膜的表面涂覆催化剂浆料的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所涂覆的催化剂浆料的催化剂材料与所述电极的催化剂材料相同。
17.根据权利要求5所述的方法，其中在将电极转移到电解质膜的步骤中，所述电极的孔隙率在从所述电极的接触电解质膜的区域到所述电极的接触剥离纸的区域的方向上增大。
18.一种膜电极组件，其通过权利要求5所述的方法制造。
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