KR20230137740A - Membrane-electrode assembly automated coating device for PEMFC and PEMEC - Google Patents

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KR20230137740A
KR20230137740A KR1020220035563A KR20220035563A KR20230137740A KR 20230137740 A KR20230137740 A KR 20230137740A KR 1020220035563 A KR1020220035563 A KR 1020220035563A KR 20220035563 A KR20220035563 A KR 20220035563A KR 20230137740 A KR20230137740 A KR 20230137740A
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임동하
박경열
유평강
남희일
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 고분자 전해질 연료전지 및 수전해 스택의 핵심소재인 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly; MEA) 제조에 있어 고분자 전해질 막 표면상에 촉매 슬러리를 균일하게 코팅하고 전해질 막의 변형을 제어하여 막-전극 접합체의 성능을 극대화할 수 있는 자동화 코팅 장치에 관한 것으로, 내부에 공간부가 구비되는 본체부, 상기 공간부에 구비되며 고분자 전해질 막에 촉매 슬러리를 분사하는 노즐부, 상기 노즐부를 3축 방향으로 이동가능하게 하는 이동부 및 상기 촉매 슬러리가 분사되는 고분자 전해질 막을 진공을 통해 흡착 고정하는 흡착가열부를 포함한다.The present invention uniformly coats a catalyst slurry on the surface of a polymer electrolyte membrane and controls the deformation of the electrolyte membrane in the manufacture of a membrane-electrode assembly (MEA), a core material of polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis stacks. It relates to an automated coating device capable of maximizing the performance of an electrode assembly, comprising a main body having a space therein, a nozzle part provided in the space and spraying a catalyst slurry on a polymer electrolyte membrane, and the nozzle part being oriented in three axes. It includes a moving part that enables movement and an adsorption heating part that adsorbs and fixes the polymer electrolyte membrane onto which the catalyst slurry is sprayed through vacuum.

Description

고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치{Membrane-electrode assembly automated coating device for PEMFC and PEMEC}Membrane-electrode assembly automated coating device for PEMFC and PEMEC}

본 발명은 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고분자 전해질 연료전지 및 수전해 스택용 핵심소재인 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly; MEA) 제조에 있어 전기화학 촉매를 슬러리로 만들어 고분자 전해질 막 표면상에 균일하게 분산 코팅하여 막-전극 접합체의 성능을 극대화할 수 있는 자동화 코팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an automated membrane-electrode assembly coating device, and more specifically, to the production of membrane-electrode assembly (MEA), a core material for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis stacks, by using an electrochemical catalyst as a slurry. It relates to an automated coating device that can maximize the performance of a membrane-electrode assembly by uniformly dispersing coating on the surface of a polymer electrolyte membrane.

연료전지(Fuel Cell; FC)는 연료극에서 공급되는 수소, 메탄올, 에탄올 등의 탄화수소 계열의 연료물질과 공기극에서 공급되는 산소, 공기 등의 산화제와의 전기화학적 반응에 의해 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전 시스템으로, 기존 기계 연소식 발전과는 달리 발전효율이 높으며, 오염물질을 배출하지 않는 미래 친환경 에너지 발생 장치로 각광을 받고 있다.A fuel cell (FC) converts chemical energy directly into electrical energy through an electrochemical reaction between hydrocarbon-based fuel materials such as hydrogen, methanol, and ethanol supplied from the anode and oxidants such as oxygen and air supplied from the air electrode. It is a power generation system that converts, and unlike existing mechanical combustion-type power generation, it has high power generation efficiency and is attracting attention as a future eco-friendly energy generation device that does not emit pollutants.

이러한 연료전지의 발전 효율은 40%~60% 정도로 매우 높은 편이며, 화학적 반응 과정에서 발생하는 열을 이용하면 전체 연료물질의 최대 80%까지 에너지로 활용할 수 있는 고효율 발전 시스템이다. 또한 액화천연가스, 액화석유가스, 합성가스, 메탄올, 에탄올 등 다양한 연료물질을 사용할 수 있기 때문에 에너지 자원 확보가 용이하며, 이러한 연료물질을 연소시키지 않고 화학적 반응을 통해 전기를 생산하기 때문에 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 입자상물질(PM), 이산화탄소(CO2) 등을 거의 배출하지 않아 친환경적 에너지 발전 장치이다.The power generation efficiency of these fuel cells is very high, around 40% to 60%, and it is a highly efficient power generation system that can utilize up to 80% of the total fuel material as energy by using the heat generated during the chemical reaction process. In addition, it is easy to secure energy resources because various fuel materials such as liquefied natural gas, liquefied petroleum gas, synthetic gas, methanol, and ethanol can be used, and because electricity is produced through a chemical reaction without burning these fuel materials, nitrogen oxides ( It is an eco-friendly energy generation device as it emits almost no emissions such as NOx), sulfur oxides (SOx), particulate matter (PM), and carbon dioxide (CO 2 ).

연료전지는 전해질의 종류 및 작동온도에 따라 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell; DMFC), 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC), 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell; PAFC), 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell; MCFC), 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell; SOFC) 등으로 구분되며, 이들은 각각의 특성에 따라 휴대용, 수송용, 가정/건물용, 발전용 등으로 분류된다.Depending on the type of electrolyte and operating temperature, fuel cells can be divided into Direct Methanol Fuel Cell (DMFC), Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), and Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC). It is divided into molten carbonate fuel cell (MCFC), solid oxide fuel cell (SOFC), etc., and these are portable, transportation, home/building, power generation, etc. depending on their characteristics. It is classified as

특히, 고분자 전해질 연료전지는 현재 가장 널리 쓰이는 연료전지로써 다른 형태의 연료전지에 비해 효율이 높고 전류밀도 및 출력밀도가 크며, 시동시간이 짧은 동시에 부하변화에 대한 응답특성이 빨라 연료전지차, 소규모 현지 설치형 발전, 이동용 전원, 군사용 전원 등으로 사용되고 있다.In particular, polymer electrolyte fuel cells are currently the most widely used fuel cells. Compared to other types of fuel cells, they have higher efficiency, higher current density and power density, and have a short starting time and fast response to load changes, making them suitable for use in fuel cell vehicles and small-scale local applications. It is used for installed power generation, mobile power, and military power.

고분자 전해질 연료전지는 기본적으로 고분자로 이루어진 막을 전해질로 사용하며, 촉매가 포함된 전극과 고분자 전해질 막으로 구성된 막-전극 접합체(Membrane-Electrode Assembly; MEA)를 사이에 두고 이의 양측에 분리판이 위치하는 단위전지(Single Cell)로 구성되며, 이러한 단위전지 형태가 다수 매로서 연속적으로 배열되어 연료전지 스택(Stack)으로 구성될 수 있다.A polymer electrolyte fuel cell basically uses a membrane made of polymer as an electrolyte, and has separators located on both sides of a membrane-electrode assembly (MEA) consisting of an electrode containing a catalyst and a polymer electrolyte membrane. It is composed of a single cell, and a plurality of these unit cells can be arranged sequentially to form a fuel cell stack.

특히, 고분자 전해질 연료전지의 핵심부품인 막-전극 접합체는, 통상적으로 3중(3-layer) 구조로서, 고분자 전해질 막을 사이에 두고 그 고분자 전해질 막의 일면에 연료극(Anode) 촉매 전극층이, 다른 일면에 공기극(Cathode) 촉매 전극층이 이루어져 있다. 연료극으로 수소가 공급되었을 때 수소가 수소이온과 전자로 분리되면 수소이온은 고분자 전해질 막을 통과하여 공기극으로 이동하고 전자는 막이 아닌 도선을 따라 이동하면서 전류가 흐르게 된다. In particular, the membrane-electrode assembly, which is a core component of a polymer electrolyte fuel cell, typically has a three-layer structure, with an anode catalyst electrode layer on one side of the polymer electrolyte membrane with a polymer electrolyte membrane in between, and an anode catalyst electrode layer on the other side. A cathode catalyst electrode layer is formed. When hydrogen is supplied to the fuel electrode, the hydrogen is separated into hydrogen ions and electrons, the hydrogen ions pass through the polymer electrolyte membrane and move to the air electrode, and the electrons move along the conductor rather than the membrane, causing current to flow.

이러한 3중 구조의 막-전극 접합체는 전기화학 촉매, 분산제, 결합제, 이오노머 등을 혼합하여 슬러리를 만든 후, 이를 고분자 전해질 막 표면상에 코팅하여 제조되어 지며, 제조방식으로는 이형 필름(Release Film or Separate Film)과 같은 지지체 위에 촉매 슬러리를 먼저 도포한 후 생성된 촉매층을 고분자 전해질 막으로 전사시키는 데칼 전사법(Decal Transfer Method)과 고분자 전해질 막에 촉매 층을 직접 도포시키는 직접 코팅법(Direct Coating Method)과 을 예로 들 수 있다.This triple-structured membrane-electrode assembly is manufactured by mixing an electrochemical catalyst, dispersant, binder, ionomer, etc. to create a slurry and then coating it on the surface of the polymer electrolyte membrane. The manufacturing method is a release film. Decal Transfer Method, which first applies catalyst slurry on a support such as Separate Film and then transfers the resulting catalyst layer to a polymer electrolyte membrane, and Direct Coating, which directly applies the catalyst layer to the polymer electrolyte membrane. Examples include Method) and .

우선, 데칼 전사법은, 이형 필름의 표면에 제조된 촉매 슬러리를 코팅 후 건조하여 촉매 전극 층을 형성하고, 고분자 전해질 막의 양면으로 각각의 촉매 전극 층이 형성된 이형 필름을 적층한 다음, 롤 라미네이팅 공법(고온 및 고압의 열 압착)을 이용하여 촉매 전극 층을 고분자 전해질 막의 양면에 전사시켜 접합(합지)하고, 이형 필름을 촉매 전극 층으로부터 박리하여 3중 구조의 막-전극 접합체를 제조한다. 즉, 데칼 전사법은 연료극, 공기극 및 고분자 전해질 막 각각을 제조한 후에 최종적으로 열 압착하여 접합하여 막-전극 접합체를 제조하는 방식이다.First, the decal transfer method involves coating the prepared catalyst slurry on the surface of the release film and drying it to form a catalyst electrode layer, laminating the release film with each catalyst electrode layer on both sides of the polymer electrolyte membrane, and then using the roll laminating method. Using (high-temperature and high-pressure thermal compression), the catalyst electrode layer is transferred to both sides of the polymer electrolyte membrane and bonded (laminated), and the release film is peeled from the catalyst electrode layer to produce a triple-structured membrane-electrode assembly. That is, the decal transfer method is a method of manufacturing a membrane-electrode assembly by manufacturing each of the fuel electrode, air electrode, and polymer electrolyte membrane and then finally joining them by heat compression.

이와 같은 데칼 전사법은, 각 요소마다 부자재 사용이 많고, 각 공정별 수율이 다르기 때문에 원가가 높은 단점이 있다. 또한, 각 요소(연료극, 공기극, 고분자 전해질 막) 계면이 발생하여 저항이 발생하고, 이는 연료전지 성능과 내구를 감소시키는 단점이 있다. 특히, 원가 절감과 성능 개선을 위해 고분자 전해질 막의 박막화에 따라, 고분자 전해질 막에 전극을 접합하는 것에 한계를 보이고 있다.This decal transfer method has the disadvantage of being expensive because it requires a lot of subsidiary materials for each element and has different yields for each process. In addition, resistance is generated at the interface of each element (fuel electrode, air electrode, polymer electrolyte membrane), which has the disadvantage of reducing fuel cell performance and durability. In particular, as polymer electrolyte membranes become thinner to reduce costs and improve performance, there are limitations in joining electrodes to polymer electrolyte membranes.

한편, 직접 코팅법은, 제조된 촉매 슬러리를 고분자 전해질 막 표면 위에 직접 코팅 및 건조하여 연료극를 형성한 후, 고분자 전해질 막 반대면에 이형 필름을 제거하고 공기극을 직접 코팅 및 건조한다. 즉, 직접 코팅법은 고분자 전해질 막 양면에 연료극과 공기극을 직접 발라서 막-전극 접합체를 제조하는 방식이다.Meanwhile, in the direct coating method, the prepared catalyst slurry is directly coated and dried on the surface of the polymer electrolyte membrane to form an anode, then the release film is removed from the opposite side of the polymer electrolyte membrane and the air electrode is directly coated and dried. In other words, the direct coating method is a method of manufacturing a membrane-electrode assembly by directly applying the fuel electrode and air electrode to both sides of the polymer electrolyte membrane.

직접 코팅법의 경우 고분자 전해질 막과 전극이 접합될 때 고온/고압의 조건이 아니므로 전극의 기공도가 데칼 방법에 비해 상대적으로 높으며, 플로딩 현상(전극에 물이 차서 공급 가스가 원활하게 공급되는 것을 막는 현상)이 적어지는 경향이 있다. 또한, 막-전극 접합 공정이 없으므로 공정이 단순해지는 장점이 있다.In the case of the direct coating method, the porosity of the electrode is relatively high compared to the decal method because the conditions of high temperature/high pressure are not applied when the polymer electrolyte membrane and the electrode are bonded, and the flooding phenomenon (water is filled in the electrode to ensure smooth supply of supply gas) phenomena that prevent it from happening) tend to decrease. Additionally, since there is no membrane-electrode bonding process, the process has the advantage of being simplified.

그러나 고분자 전해질 막의 특성상 촉매 슬러리 용매에 접촉되면 팽창과 함께 우는 현상이 발생하게 되므로 제조가 매우 까다롭고 성능이 떨어지는 문제점이 있으며, 대량생산을 위한 양산화 공정으로 스케일-업하기에 어려움이 있어 이와 같은 직접 코팅법 역시 코팅되는 촉매 슬러리의 코팅 균일성을 확보하여 촉매 성능을 극대화할 수 있는 촉매 슬러리 자동화 코팅 장치에 대한 기술이 부족한 것이 현실이다. However, due to the nature of the polymer electrolyte membrane, when it comes in contact with the catalyst slurry solvent, it expands and causes crying, which makes manufacturing very difficult and has poor performance, and it is difficult to scale up to the mass production process for mass production. The reality is that there is a lack of technology for automated catalyst slurry coating equipment that can maximize catalyst performance by ensuring coating uniformity of the coated catalyst slurry.

한국등록특허 제10-1071766호(연료전지용 촉매슬러리의 제조방법 및 장치)Korean Patent No. 10-1071766 (Method and device for manufacturing catalyst slurry for fuel cells) 한국공개특허 제2021-0132342호(막-전극 접합체용 전극 및 이의 제조방법)Korean Patent Publication No. 2021-0132342 (Electrode for membrane-electrode assembly and manufacturing method thereof)

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명은 고분자 전해질 막 표면에 코팅되는 촉매 슬러리의 코팅 균일성 및 고분자 전해질 막의 무변형을 통해 저항성을 최소화하여 촉매 성능이 극대화된 막-전극 접합체의 균일한 제품 신뢰성을 확보할 수 있는 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention was proposed in consideration of the above matters, and the present invention is a membrane that maximizes catalytic performance by minimizing resistance through coating uniformity of the catalyst slurry coated on the surface of the polymer electrolyte membrane and non-deformation of the polymer electrolyte membrane. -The goal is to provide an automated coating device for membrane-electrode assemblies for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis that can ensure uniform product reliability of the electrode assemblies.

여기서 다루기 어려운 고분자 전해질 막 표면상에 촉매 슬러리를 구김 없이 균일하게 코팅하기 위하여 진공흡착가열판을 통해 고분자 전해질 막을 진공 흡착하여 밀착 고정하고, 자성을 띠는 고정마스크를 통해 고분자 막 전해질 막이 움직이지 않도록 고정하는 것을 특징으로 한다.Here, in order to coat the catalyst slurry evenly and without wrinkles on the surface of the polymer electrolyte membrane, which is difficult to handle, the polymer electrolyte membrane is vacuum-adsorbed and fixed closely through a vacuum adsorption heating plate, and the polymer electrolyte membrane is fixed so that it does not move through a magnetic fixing mask. It is characterized by:

또한, 자성을 띠는 고정마스크에는 원하는 전극 면적으로 촉매 슬러리를 코팅할 수 있도록 일정 면적의 개방 홀이 형성되어 있어 값 비싼 촉매 슬러리를 필요 양 만큼 사용하여 정확한 전극 면적 크기로 촉매 슬러리를 코팅할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic fixed mask has open holes of a certain area formed so that the catalyst slurry can be coated with the desired electrode area, so the catalyst slurry can be coated with the exact electrode area size by using the required amount of expensive catalyst slurry. It is characterized by having

또한, 상기 촉매 슬러리를 고분자 전해질 막 표면상에 균일하기 도포하기 위하여 촉매 슬러리를 미세 조절 및 분사가 가능한 스프레이 노즐을 사용하고, 노즐에 인공지능 센서 장착을 통해 스프레이 노즐 높낮이, 코팅범위, 코팅방향, 코팅량 등을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to uniformly apply the catalyst slurry on the surface of the polymer electrolyte membrane, a spray nozzle capable of finely controlling and spraying the catalyst slurry is used, and an artificial intelligence sensor is installed on the nozzle to control the spray nozzle height, coating range, coating direction, and spray nozzle height. It is characterized by being able to adjust the coating amount, etc.

또한, 촉매 슬러리가 연속적으로 고분자 전해질 막 표면에 코팅이 되도록 하기 위하여 촉매 슬러리 카트리지를 복수로 구비되며, 이를 교체형으로 구비해 줌으로써 다양한 형태의 촉매를 사용자 선택에 따라 자유롭게 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다. In addition, in order to ensure that the catalyst slurry is continuously coated on the surface of the polymer electrolyte membrane, a plurality of catalyst slurry cartridges are provided, and by providing them in a replaceable form, various types of catalysts can be freely used according to the user's choice. .

본 발명의 일실시예에 따른 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치는 내부에 공간부가 구비되는 본체부, 상기 공간부에 안착되는 고분자 전해질 막에 촉매 슬러리를 분사하는 노즐부 및 상기 촉매 슬러리가 분사되는 고분자 전해질 막을 진공 흡착 및 자성을 띠는 고정용 마스크를 통해 고정하는 흡착가열부를 포함한다.An automated coating device for polymer electrolyte fuel cells and membrane-electrode assemblies for water electrolysis according to an embodiment of the present invention includes a main body having a space therein, a nozzle part for spraying catalyst slurry on a polymer electrolyte membrane seated in the space, and It includes an adsorption heating unit that fixes the polymer electrolyte membrane onto which the catalyst slurry is sprayed through vacuum adsorption and a magnetic fixing mask.

여기서 상기 흡착가열부는 상기 촉매 슬러리가 분사되는 고분자 전해질 막을 진공을 통해 부착하고 자성을 띠는 고정마스크를 통해 움직이지 않도록 고정한다.Here, the adsorption heating unit attaches the polymer electrolyte membrane onto which the catalyst slurry is sprayed through a vacuum and fixes it so that it does not move through a magnetic fixing mask.

그리고 흡착가열부는 상기 도포된 촉매 슬러리를 건조 및 경화시키고 팽창 및 변형을 막기 위하여 발열 가능하도록 구비된다.In addition, the adsorption heating unit is provided to generate heat in order to dry and harden the applied catalyst slurry and prevent expansion and deformation.

그리고 상기 노즐부는 상기 노즐부를 3축 방향으로 이동 가능하게 하는 이동부를 더 포함한다.And the nozzle unit further includes a moving part that allows the nozzle unit to move in three axes.

그리고 상기 본체부 내측에 구비되는 센서부를 통해 상기 촉매 슬러리의 코팅범위, 코팅방향, 코팅량, 건조 및 경화상태 중 하나 이상의 정보를 측정한다.And, one or more information among the coating range, coating direction, coating amount, drying and curing state of the catalyst slurry is measured through a sensor unit provided inside the main body.

그리고 상기 노즐부는 상기 분사되는 촉매 슬러리를 탈부착 가능한 촉매 슬러리 카트지리에 담지하여 한다.And the nozzle part supports the injected catalyst slurry on a detachable catalyst slurry cartridge.

그리고 상기 촉매 슬러리 카트지리는 복수로 구비 가능하며 사용자는 복수의 촉매 슬러리 카트리지 중 선택하여 촉매 슬러리를 분사한다.Additionally, a plurality of catalyst slurry cartridges may be provided, and the user may select one of the plurality of catalyst slurry cartridges to inject the catalyst slurry.

그리고 상기 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치는 외부와 통신이 가능한 무선 통신부를 구비한다.And the membrane-electrode assembly automated coating device has a wireless communication unit capable of communicating with the outside.

본 발명에 의한 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치는 고분자 전해질 막 표면에 촉매 슬러리의 균일한 분포 및 도포, 높은 수율 등 경제성 향상이 가능하다.The automated coating device for membrane-electrode assemblies for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis according to the present invention is capable of improving economic efficiency, such as uniform distribution and application of catalyst slurry on the surface of the polymer electrolyte membrane and high yield.

그리고 본 발명에 의한 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치는 대량생산을 위한 제조공정 기반 구축 및 최적화를 통해 고분자 전해질 연료전지 및 수전해 스택 성능에 대한 신뢰성 증대가 가능하다.In addition, the automated coating device for membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis according to the present invention can increase the reliability of the performance of polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis stacks by establishing and optimizing the manufacturing process for mass production.

그리고 본 발명에 의한 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치는 각종 금속지지체 촉매 코팅, 세라믹 코팅 등 다양한 응용분야에 적용 가능하다.And the automated coating device for polymer electrolyte fuel cells and membrane-electrode assemblies for water electrolysis according to the present invention can be applied to various application fields such as various metal support catalyst coatings and ceramic coatings.

이를 통해 본 발명은 막-전극 접합체 코팅 자동화 기술을 바탕으로 고분자 전해질 연료전지 및 수전해 시스템의 대형화 및 양산화를 위한 원천기술을 확보하며, 이후 수소경제에서의 고분자 전해질 연료전지 및 수전해 산업 생태계를 형성할 수 있는 중요한 연결고리 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.Through this, the present invention secures the source technology for the enlargement and mass production of polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis systems based on membrane-electrode assembly coating automation technology, and subsequently establishes the polymer electrolyte fuel cell and water electrolysis industrial ecosystem in the hydrogen economy. It is expected that it will be able to serve as an important link that can be formed.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치의 내부 구조 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치의 내부 구조 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치의 내부 구조 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치에 사용되는 내부 구성품의 사시도이다.
Figure 1 is a perspective view of an automated coating device for membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the internal structure of an automated coating device for membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a front view of the internal structure of an automated coating device for a polymer electrolyte fuel cell and a membrane-electrode assembly for water electrolysis according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a plan view of the internal structure of an automated coating device for a polymer electrolyte fuel cell and a membrane-electrode assembly for water electrolysis according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view of internal components used in an automated coating device for a polymer electrolyte fuel cell and a membrane-electrode assembly for water electrolysis according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명 또는 첨부 도면에 도시된 구성에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 사용되거나 수행될 수 있다. Before describing embodiments according to the present invention in detail, it is to be noted that the present invention is not limited to the configuration shown in the following detailed description or the accompanying drawings and may be used or performed in various ways.

또한, 본 명세서에 사용되는 표현이나 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다. Also, it is to be understood that the phraseology and terminology used herein is for the purpose of description only and should not be regarded as limiting.

즉, 본 명세서에 사용되는, "장착된", "설치된", "접속된", "연결된", "지지된", "결합된" 등의 표현은, 다른 것을 나타내는 것으로 지시하거나 한정하고 있는 않는 한, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 설치, 접속, 연결, 지지, 및 결합을 모두 포함하는 광범위한 표현으로 사용되고 있다. "접속된", "연결된", "결합된"이라고 하는 표현은, 물리적인 또는 기계적인 접속, 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.That is, as used in this specification, expressions such as “mounted,” “installed,” “connected,” “connected,” “supported,” and “coupled” do not indicate or limit other things. It is used as a broad expression that includes both direct and indirect mounting, installation, connection, connection, support, and coupling. The expressions “connected,” “connected,” and “coupled” are not limited to physical or mechanical connections, connections, or combinations.

그리고 본 명세서에서, 상부, 하부, 하향, 상향, 후방, 바닥, 전방, 후부 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 도면을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 이러한 용어는, 편의를 위해 도면에 대해 상대적인 방향(정상적으로 봤을 때)을 나타내는 것이다. 이러한 방향을 나타내는 용어는, 어떠한 형태로든 본 발명을 그 문자대로 한정하거나 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다. And in this specification, terms indicating directions such as top, bottom, downward, upward, rear, bottom, front, rear, etc. are used to describe the drawings, but for convenience, these terms are used in directions relative to the drawings (normally viewed). It represents (when). These directional terms should not be taken to literally limit or limit the invention in any way.

또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 상대적인 중요도를 의미하는 것으로 고려되어서는 안 된다. Additionally, terms such as “first,” “second,” and “third” used in this specification are for descriptive purposes only and should not be considered to indicate relative importance.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치(10)(이하 "자동화 코팅 장치"로 칭한다.)의 사시도로서, 자동화 코팅 장치(10)는 본체부(100)를 포함하며 본체부(100)는 프레임부(110), 도어부(300), 제어부(200), 표시부(400) 및 환기정화부(500)를 포함한다.Figure 1 is a perspective view of an automated coating device 10 for a membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis (hereinafter referred to as “automated coating device”) according to an embodiment of the present invention. The automated coating device 10 is It includes a main body unit 100, and the main body unit 100 includes a frame unit 110, a door unit 300, a control unit 200, a display unit 400, and a ventilation purification unit 500.

프레임부(110)는 본체부(100)를 구성하는 프레임부로 사각형태로 이루어지며 금속 및 플라스틱 재질 등 사용자의 선택에 따라 자유롭게 실시 가능하다.The frame part 110 is a frame part constituting the main body 100 and is made in a rectangular shape and can be freely implemented according to the user's choice, such as metal or plastic material.

그리고 도어부(300)는 본체부(100) 일측에 구비되어 본체부(100) 일측을 개폐하며 본체부(100) 내부 공간부로 작업 대상물을 넣거나 빼는 것이 가능하도록 하며 상기 작업 대상물의 작업 상태를 사용자가 확인할 수 있도록 일부는 투명한 유리로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the door unit 300 is provided on one side of the main body 100 to open and close one side of the main body 100, allows insertion or removal of work objects into the internal space of the main body 100, and allows the user to monitor the work status of the work object. It is desirable that part of it is made of transparent glass so that it can be seen.

그리고 도어부(300)는 사용자가 손쉽게 개폐할 수 있도록 손잡이부(320)가 구비되며 작업 시 개폐되지 않도록 잠금장치를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the door part 300 is provided with a handle part 320 so that the user can easily open and close it, and it is desirable to have a locking device to prevent it from opening and closing during work.

또는 사용자의 선택에 따라서는 작업 시 자동으로 상기 잠금장치가 작동하도록 설정하여 줄 수 있다.Alternatively, depending on the user's selection, the lock can be set to operate automatically during work.

다음으로 제어부(200)는 사용자가 자동화 코팅 장치(10)의 작동을 제어할 수 있도록 구비되며 자동화 코팅 장치(10)의 코팅범위, 코팅방향, 코팅량, 작동온도, 시간, 잠금설정 및 배기 등을 작동 및 제어할 수 있도록 버튼형태, 다이얼 또는 터치 패널 등 다양한 형태로 사용자가 구비하여 줄 수 있다.Next, the control unit 200 is provided so that the user can control the operation of the automated coating device 10, including the coating range, coating direction, coating amount, operating temperature, time, lock setting, and exhaust, etc. of the automated coating device 10. Users can provide it in various forms such as buttons, dials, or touch panels to operate and control it.

다음으로 표시부(400)는 자동화 코팅 장치(10)를 사용자에게 안내하기 위한 장치로서 디스플레이 패널 형태로 구비되어 자동화 코팅 장치(10)의 코팅범위, 코팅방향, 작동시간, 온도 등을 사용자에게 안내하여 줄 수 있다.Next, the display unit 400 is a device for guiding the user about the automated coating device 10 and is provided in the form of a display panel to guide the user to the coating range, coating direction, operating time, temperature, etc. of the automated coating device 10. I can give it.

다음으로 환기정화부(500)는 본체부(100) 일측에 구비되며 본체부(100) 내측과 외부와 연통되도록 구성되며 팬, 오염물질 처리설비 등이 구비되어 본체부(100) 내측 공간부의 공기를 외부로 배출하면서 촉매 슬러리에 포함된 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있도록 구성될 수 있다.Next, the ventilation purification unit 500 is provided on one side of the main body 100 and is configured to communicate with the inside and outside of the main body 100. It is equipped with a fan, pollutant treatment equipment, etc. to air the inner space of the main body 100. It can be configured to treat volatile organic compounds contained in the catalyst slurry while discharging them to the outside.

이를 위하여 환기정화부(500)에는 촉매 슬러리에 포함된 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 광촉매 반응기 또는 플라즈마 촉매 반응기를 포함하는 촉매 시스템(530)을 포함할 수 있다.To this end, the ventilation purification unit 500 may include a catalyst system 530 including a photocatalyst reactor or a plasma catalyst reactor capable of treating volatile organic compounds contained in the catalyst slurry.

상기 광촉매 반응기 또는 플라즈마 촉매 반응기는 환기정화부(500)에 포함되는 환기 유로(520) 상에 구비되는 것이 바람직하다.The photocatalytic reactor or plasma catalytic reactor is preferably provided on the ventilation passage 520 included in the ventilation purification unit 500.

따라서 자동화 코팅 장치(10) 내부 흡입구(540)에서 흡입된 공기는 촉매 시스템(530)을 거쳐 정화되어 외부 배출구(510)를 통해 외부로 배출된다.Therefore, the air sucked from the internal intake port 540 of the automated coating device 10 is purified through the catalyst system 530 and discharged to the outside through the external outlet 510.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동화 코팅 장치(10)는 이와 같은 환기정화부(500)를 구성하여 환경오염을 줄이고 사용자의 안전한 사용 환경을 제공할 수 있는 이점이 있다.The automated coating device 10 according to a preferred embodiment of the present invention has the advantage of reducing environmental pollution and providing a safe usage environment for users by configuring the ventilation purification unit 500 as described above.

사용자의 선택에 따라서 본체부(100)에는 본체부(100)의 이동을 위한 바퀴 형태의 이동부, 전원을 공급하기 위한 전원부, 데이터를 외부로 송신하거나 외부에서 제어 신호를 송신하기 위한 무선 통신부 등을 추가로 구성하여 줄 수 있다.Depending on the user's selection, the main body 100 may include a wheel-shaped moving part for moving the main body 100, a power source for supplying power, a wireless communication unit for transmitting data to the outside or a control signal from the outside, etc. can be configured additionally.

즉, 사용자는 상기 무선 통신부를 통해 휴대폰과 같은 개인 휴대 단말을 이용하여 자동화 코팅 장치(10)의 작동 데이터를 송신받거나 자동화 코팅 장치(10)의 작동을 제어할 수 있다. That is, the user can receive operation data of the automated coating device 10 or control the operation of the automated coating device 10 using a personal portable terminal such as a mobile phone through the wireless communication unit.

본 발명의 일실시예에 따른 자동화 코팅 장치(10)는 이와 같은 구성을 통하여 사용자가 간편하고 신속하게 자동화 코팅 장치(10)를 작동시키거나 제어할 수 있는 효과가 있다.The automated coating device 10 according to an embodiment of the present invention has the effect of allowing the user to operate or control the automated coating device 10 simply and quickly through this configuration.

이하에서는 도 2 내지 도 3을 참고하여 자동화 코팅 장치(10)의 내부 작동에 대하여 자세히 설명하기로 한다. 도 2는 자동화 코팅 장치(10)의 내부 구조 사시도이고, 도 3은 자동화 코팅 장치(10)의 내부 구조 정면도이며, 도 4는 자동화 코팅 장치(10)의 내부 구조 평면도이다.Hereinafter, the internal operation of the automated coating device 10 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a perspective view of the internal structure of the automated coating device 10, FIG. 3 is a front view of the internal structure of the automated coating device 10, and FIG. 4 is a plan view of the internal structure of the automated coating device 10.

본 발명의 일실시예에 따른 자동화 코팅 장치(10)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 고분자 전해질 막(850) 표면상에 촉매 슬러리를 균일하게 도포 및 코팅하기 위한 공간부가 본체부(100) 내측에 구비되며 상기 공간부에는 노즐부(700), 이동부(600) 및 흡착가열부(800)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 to 5, the automated coating device 10 according to an embodiment of the present invention has a main body portion 100 with a space for uniformly applying and coating the catalyst slurry on the surface of the polymer electrolyte membrane 850. ) is provided on the inside, and the space includes a nozzle unit 700, a moving unit 600, and an adsorption heating unit 800.

먼저 노즐부(700)는 촉매 슬러리를 고분자 전해질 막(850) 표면상에 균일하게 도포하기 위한 장치로서 촉매 슬러리를 미세하게 조절 및 분사하기 위하여 스프레이 노즐(710), 스프레이 노즐 지지부(730), 촉매 슬러리 카트지리(620) 및 유압라인(720)을 포함한다.First, the nozzle unit 700 is a device for uniformly applying the catalyst slurry on the surface of the polymer electrolyte membrane 850. In order to finely control and spray the catalyst slurry, the nozzle unit 700 includes a spray nozzle 710, a spray nozzle support unit 730, and a catalyst. Includes a slurry cartridge 620 and a hydraulic line 720.

그리고 노즐부(700)에는 고분자 전해질 막(850)의 코팅부위, 범위, 스프레이 노즐(710)의 높낮이, 촉매 슬러리 도포량 및 도포 높이 등을 측정할 수 있는 센서부(712)를 구비하여 주며 상기 센서부를 통해 측정된 값을 사용자에게 안내하여 주는 형태로 실시 가능하다.In addition, the nozzle unit 700 is provided with a sensor unit 712 that can measure the coating area and range of the polymer electrolyte membrane 850, the height of the spray nozzle 710, the catalyst slurry application amount and application height, etc. It can be implemented in the form of guiding the user to the measured value.

즉, 상기 센서부(712)는 거리센서, 온도센서, 압력센서, 가스센서, 열화상센서 및 영상카메라 등 다양한 형태의 센서 조합이 가능하며 이를 통해 고분자 전해질 막(850)의 코팅부위 또는 범위, 스프레이 노즐(710)의 높낮이 또는 상기 촉매 슬러리의 코팅범위, 코팅방향, 코팅량, 건조 및 경화상태 등을 측정한다.That is, the sensor unit 712 can be combined with various types of sensors such as distance sensors, temperature sensors, pressure sensors, gas sensors, thermal imaging sensors, and video cameras, and can be used to determine the coating area or range of the polymer electrolyte membrane 850, Measure the height of the spray nozzle 710 or the coating range, coating direction, coating amount, drying and curing state of the catalyst slurry.

그리고 자동화 코팅 장치(10) 내부의 온도, 압력, 휘발성 유기화합물을 포함하는 유해가스 종류, 작업 진행 상태 및 속도 등의 데이터 수집이 가능하다.In addition, it is possible to collect data such as temperature, pressure, type of harmful gas including volatile organic compounds, work progress status, and speed inside the automated coating device 10.

본 발명의 일실시예에 따른 자동화 코팅 장치(10)는 이와 같이 수집된 데이터를 사용자에게 전송하며 별도의 데이터 서버에 상기 수집된 데이터를 저장한 후 저장된 데이터를 활용하여 자동화 코팅 장치(10)에 포함되는 제어부를 머신러닝을 통해 학습 가능하도록 구성하여 줄 수 있다.The automated coating device 10 according to an embodiment of the present invention transmits the collected data to the user, stores the collected data in a separate data server, and then uses the stored data to provide the automated coating device 10. The included control unit can be configured to enable learning through machine learning.

따라서 상기와 같이 머신러닝을 통해 학습된 상기 제어부는 자동화 코팅 장치(10)를 작동 상태 또는 작업 대상물의 상태에 따라 인공지능 형태로 작동 가능하도록 구성하여 줄 수 있다.Therefore, the control unit learned through machine learning as described above can configure the automated coating device 10 to operate in the form of artificial intelligence depending on the operating state or the state of the work object.

다음으로 본 발명의 일실시예에 따른 자동화 코팅 장치(10)는 상기 촉매 슬러리 카트리지를 교체형으로 구비하여 줌으로써 다양한 형태의 촉매를 사용자의 선택에 따라 자유롭게 장착하여 사용할 수 있는 효과가 있다.Next, the automated coating device 10 according to an embodiment of the present invention is provided with a replaceable catalyst slurry cartridge, so that various types of catalysts can be freely installed and used according to the user's choice.

사용자의 선택에 따라 상기 촉매 슬러리 카트리지는 복수로 구비되어 서로 다른 촉매 슬러리를 구비하여 주며 사용자는 선택에 따라 선택하여 촉매 슬러리를 분사하도록 구성할 수 있다.Depending on the user's selection, the catalyst slurry cartridge is provided in plurality to provide different catalyst slurries, and the user can configure it to spray the catalyst slurry by selecting it according to the user's selection.

그리고 사용자의 선택에 따라 스프레이 노즐(710)도 하나 이상 복수로 구비하여 줄 수 있어 스프레이 노즐(710)이 막히거나 고장이 발생한 경우 대체하여 사용하여 줄 수 있으며 별도로 스프레이 노즐(710)을 물 등으로 세척 가능한 세척부를 구비하여 줄 수 있다.In addition, one or more spray nozzles 710 can be provided depending on the user's selection, so if the spray nozzle 710 is clogged or malfunctions, it can be used as a replacement. Separately, the spray nozzle 710 can be sprayed with water, etc. A washing part that can be washed can be provided.

다음으로 이동부(600)는 노즐부(700)를 이동시키기 위한 장치로서 본 발명의 일실시예에 다른 자동화 코팅 장치(10)는 이동부(600)가 3축으로 이동 가능하게 구비된다.Next, the moving unit 600 is a device for moving the nozzle unit 700, and the automated coating device 10 according to one embodiment of the present invention is equipped with the moving unit 600 capable of moving in three axes.

즉, 이동부(600)는 전후 방향으로 이동 가능한 전후축(610), 좌우 방향으로 이동 가능한 좌우축(620) 및 상하 방향으로 이동 가능한 상하축(도시하지 않음)을 포함한다.That is, the moving unit 600 includes a front-to-back axis 610 that can move in the front-to-back direction, a left-right axis 620 that can move in the left-right direction, and a vertical axis (not shown) that can move in the up-and-down direction.

따라서 노즐부(700)는 이동부(600)를 통해 3축 방향으로 자유롭게 이동 가능하며 사용자는 이와 같은 3축 방향으로 자유롭게 이동 가능한 노즐부(700)를 통해 노즐부(700)와 고분자 전해질 막(850)과의 거리를 자유롭게 조절하며 상기 촉매 슬러리를 분사할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the nozzle unit 700 can be freely moved in three axes through the moving unit 600, and the user can use the nozzle unit 700 and the polymer electrolyte membrane ( 850), the catalyst slurry can be sprayed while freely adjusting the distance.

다음으로 흡착가열부(800)는 고분자 전해질 막(850)을 진공 흡착하고 자성을 띠는 고정마스크를 통해 고정한 상태에서 상기 촉매 슬러리를 분사하여 고분자 전해질 막(850)의 구김 없이 균일하게 촉매 슬러리가 코팅되도록 하며 진공흡착가열판(820) 가열을 통해 상기 촉매 슬러리에 포함된 휘발성 유기용매를 증발 및 건조시킨다.Next, the adsorption heating unit 800 vacuum-adsorbs the polymer electrolyte membrane 850 and sprays the catalyst slurry while fixing it through a magnetic fixing mask so that the catalyst slurry is evenly distributed without wrinkles in the polymer electrolyte membrane 850. It is coated, and the volatile organic solvent contained in the catalyst slurry is evaporated and dried by heating with a vacuum adsorption heating plate (820).

본 발명의 일실시예에 따른 자동화 코팅 장치(10)는 다양한 고분자 전해질 막(850)의 고정 방법 중 알맞은 진공 압력을 이용하여 고분자 전해질 막(850)을 진공흡착가열판(820)에 흡착한 후 자성을 띠는 고정마스크(840)를 이용하여 고정한다. The automated coating device 10 according to an embodiment of the present invention uses an appropriate vacuum pressure among various fixing methods for the polymer electrolyte membrane 850 to adsorb the polymer electrolyte membrane 850 to the vacuum adsorption heating plate 820 and then magnetically It is fixed using a fixing mask (840).

상기 진공 및 자성 흡착은 같이 실시할 수 있으며 사용자의 선택에 따라서는 진공 또는 자성 중 어느 하나 선택에 따라 자유롭게 실시가 가능하다.The vacuum and magnetic adsorption can be performed together, and depending on the user's choice, either vacuum or magnetic adsorption can be freely performed.

고정 지그와 같은 고정 장치를 이용하여 고분자 전해질 막(850)을 고정하는 경우 상기 고정 장치로 인하여 고분자 전해질 막(850)의 표면에 손상이 가해질 수 있으며 고정 위치를 제어하는데 어려움이 있을 수 있다.When fixing the polymer electrolyte membrane 850 using a fixing device such as a fixing jig, the surface of the polymer electrolyte membrane 850 may be damaged by the fixing device and it may be difficult to control the fixing position.

그러나 본 발명의 일실시예에 따른 자동화 코팅 장치(10)는 진공을 이용하여 고분자 전해질 막(850)을 흡착하고 자성을 띠는 고정마스크(840)로 고정함으로써 이와 같은 고분자 전해질 막(850)의 표면 손상 없이 밀착 고정하여 상기 촉매 슬러리를 분사할 수 있는 효과가 있다.However, the automated coating device 10 according to an embodiment of the present invention adsorbs the polymer electrolyte membrane 850 using a vacuum and fixes it with a magnetic fixing mask 840, thereby forming the polymer electrolyte membrane 850. There is an effect in that the catalyst slurry can be sprayed by tightly fixing it without damaging the surface.

이를 위하여 흡착가열부(800)는 진공라인(810), 진공흡착가열판(820) 및 고정마스크(840)를 포함한다.For this purpose, the adsorption heating unit 800 includes a vacuum line 810, a vacuum adsorption heating plate 820, and a fixed mask 840.

진공라인(810)에 진공압을 제공하며 진공흡착가열판(820)에는 진공라인(810)과 연결되며 미세한 기공이 형성된 흡착부(830)가 형성되어 있어 흡착부(830)를 통해 진공으로 고분자 전해질 막(850)을 흡착한 후 자성을 띠는 고정마스크(840)를 이용하여 고정한다.Vacuum pressure is provided to the vacuum line 810, and the vacuum adsorption heating plate 820 is connected to the vacuum line 810 and has an adsorption unit 830 with fine pores formed, so that the polymer electrolyte is absorbed into the vacuum through the adsorption unit 830. After adsorbing the film 850, it is fixed using a magnetic fixing mask 840.

이를 위해 진공흡착가열판(820)은 금속 재질로 이루어지며 고정마스크(840)는 자성을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.For this purpose, it is preferable that the vacuum adsorption heating plate 820 is made of a metal material and the fixing mask 840 is made of a magnetic material.

사용자의 선택에 따라서는 진공흡착가열판(820)을 자성을 가지는 재질로 형성하여 주며 고정마스크(840)를 자성을 가지는 재질 또는 금속 재질로 이루어지도록 형성할 수 있다.Depending on the user's choice, the vacuum adsorption heating plate 820 can be made of a magnetic material and the fixing mask 840 can be made of a magnetic material or a metal material.

또는 사용자의 선택에 따라서는 진공흡착가열판(820)을 전기가 공급되면 자성을 가지는 전자기 형태로 구성하여 사용자의 선택에 따라 선택적으로 자성을 가지게 함으로써 진공흡착가열판(820)과 고정마스크(840)의 탈부착을 더욱 용이하게 할 수 있다.Alternatively, depending on the user's selection, the vacuum adsorption heating plate 820 may be configured in an electromagnetic form that has magnetism when electricity is supplied, thereby making it selectively magnetic according to the user's selection, thereby forming the vacuum adsorption heating plate 820 and the fixed mask 840. Attachment and detachment can be made easier.

즉, 진공흡착가열판(820)과 고정마스크(840) 사이 정위치에 고분자 전해질 막(850)이 안착되면 전기를 공급하여 전자기력으로 진공흡착가열판(820)과 고정마스크(840)를 고정하며 상기 촉매 슬러리의 도포가 완료되면 전자기력을 해제하여 용이하게 진공흡착가열판(820)과 고정마스크(840) 사이에서 고분자 전해질 막(850)을 분리할 수 있다. That is, when the polymer electrolyte membrane 850 is seated in the correct position between the vacuum adsorption heating plate 820 and the fixing mask 840, electricity is supplied to fix the vacuum adsorption heating plate 820 and the fixing mask 840 with electromagnetic force and the catalyst When application of the slurry is completed, the electromagnetic force can be released to easily separate the polymer electrolyte membrane 850 between the vacuum adsorption heating plate 820 and the fixing mask 840.

그리고 상기 고정마스크(840)에는 촉매 슬러리가 코팅되는 일정 면적 크기의 개방 홀(Hole)(842)이 형성되어 있어 정확한 전극 면적 크기의 촉매 슬러리를 코팅할 수 있다.In addition, the fixed mask 840 is formed with an open hole 842 of a certain area where the catalyst slurry is coated, so that the catalyst slurry with the exact electrode area size can be coated.

그리고 진공흡착가열판(820)에는 열선 등이 구비되어 발열 가능하도록 구비된다.Additionally, the vacuum adsorption heating plate 820 is equipped with a heating wire, etc. to generate heat.

따라서 고분자 전해질 막(850)을 흡착 고정한 후 상기 촉매 슬러리가 분사되며 가열을 통해 상기 촉매 슬러리에 포함된 휘발성 유기용매를 증발시킨다.Therefore, after adsorbing and fixing the polymer electrolyte membrane 850, the catalyst slurry is sprayed and the volatile organic solvent contained in the catalyst slurry is evaporated through heating.

사용자의 선택에 따라서는 자동화 코팅 장치(10) 내부 공간부에 가열된 적절한 온도의 공기를 공급하거나 복사열을 제공하는 등 사용자의 선택에 따라 자유롭게 실시 가능하다.Depending on the user's choice, it can be freely implemented according to the user's choice, such as supplying heated air of an appropriate temperature to the internal space of the automated coating device 10 or providing radiant heat.

그리고 환기정화부(500)에는 본체부(100) 내측과 외부와 연통되도록 구성되며 팬, 오염물질 처리설비 등이 구비되어 본체부(100) 내측 공간부의 공기를 외부로 배출하면서 촉매 슬러리에 포함된 휘발성 유기화합물을 처리하도록 할 수 있다.In addition, the ventilation purification unit 500 is configured to communicate with the inside and outside of the main body 100 and is equipped with a fan and pollutant treatment equipment to discharge air from the inner space of the main body 100 to the outside and remove the catalyst slurry contained in the catalyst slurry. Volatile organic compounds can be treated.

이를 위해 환기정화부(500)에는 촉매 슬러리에 포함된 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 광촉매 반응기 또는 플라즈마 촉매 반응기를 포함하는 촉매 시스템(530)이 구성된다.For this purpose, the ventilation purification unit 500 is configured with a catalyst system 530 including a photocatalyst reactor or a plasma catalyst reactor capable of treating volatile organic compounds contained in the catalyst slurry.

본 발명에 의한 자동화 코팅 장치(10)는 이와 같은 구성을 통하여 촉매 슬러리의 균일한 도포, 높은 수율, 높은 재현성 등 경제성 향상이 가능하다.Through this configuration, the automated coating device 10 according to the present invention can improve economic efficiency, such as uniform application of catalyst slurry, high yield, and high reproducibility.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, various changes, modifications, and equivalents may be used in the present invention. It is clear that the present invention can be equally applied by appropriately modifying the above embodiment. Accordingly, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limitations of the claims below.

10: 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치
100: 본체부 110: 프레임부 200: 제어부 300: 도어부 400: 표시부
500: 환기정화부 600: 이동부 700: 노즐부 712: 센서부
800: 흡착가열부 830: 흡착부 840: 고정마스크
10: Automated coating device for membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis
100: Body part 110: Frame part 200: Control part 300: Door part 400: Display part
500: Ventilation purification unit 600: Moving unit 700: Nozzle unit 712: Sensor unit
800: Adsorption heating unit 830: Adsorption unit 840: Fixed mask

Claims (9)

내부에 공간부가 구비되는 본체부(100);
상기 공간부에 안착되는 고분자 전해질 막(850)에 촉매 슬러리를 분사하는 노즐부(700); 및
상기 촉매 슬러리가 분사되는 고분자 전해질 막(850)을 진공 및 자성을 통해 고정하는 흡착가열부(800);를 포함하는 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치.
A main body 100 having a space therein;
a nozzle unit 700 that sprays catalyst slurry onto the polymer electrolyte membrane 850 seated in the space; and
An automated coating device for a polymer electrolyte fuel cell and a membrane-electrode assembly for water electrolysis, comprising an adsorption heating unit 800 that fixes the polymer electrolyte membrane 850 onto which the catalyst slurry is sprayed through vacuum and magnetism.
제 1항에 있어서,
상기 흡착가열부(800)는 상기 촉매 슬러리가 분사되는 고분자 전해질 막(850)을 진공 흡착 및 고정마스크 자성 부착을 통해 고정하는, 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치.
According to clause 1,
The adsorption heating unit 800 fixes the polymer electrolyte membrane 850 onto which the catalyst slurry is sprayed through vacuum adsorption and magnetic attachment to a fixed mask. An automated coating device for membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis.
제 1항에 있어서,
상기 흡착가열부(800)는 상기 도포된 촉매 슬러리를 건조 및 경화시키고 팽창 및 변형을 막기 위하여 발열 가능하도록 구비되는, 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치.
According to clause 1,
The adsorption heating unit 800 is provided to generate heat in order to dry and harden the applied catalyst slurry and prevent expansion and deformation.
제 1항에 있어서,
상기 노즐부(700)는 상기 노즐부(700)를 3축 방향으로 이동가능하게 하는 이동부(600);를 더 포함하는, 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치.
According to clause 1,
The nozzle unit 700 further includes a moving unit 600 that allows the nozzle unit 700 to move in three axes.
제 1항에 있어서,
상기 본체부(100) 내측에 구비되는 센서부(712)를 통해 상기 촉매 슬러리의 코팅범위, 코팅방향, 코팅량, 건조 및 경화상태 중 하나 이상의 정보를 측정하는, 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치.
According to clause 1,
A polymer electrolyte fuel cell and water electrolysis membrane that measures one or more of the coating range, coating direction, coating amount, drying and curing state of the catalyst slurry through the sensor unit 712 provided inside the main body 100. -Electrode assembly automated coating device.
제 1항에 있어서,
상기 노즐부(700)는 상기 분사되는 촉매 슬러리를 탈부착 가능한 촉매 슬러리 카트지리에 담지하여 구비하는, 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치.
According to clause 1,
The nozzle unit 700 is a membrane-electrode assembly automated coating device for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis, wherein the injected catalyst slurry is supported on a detachable catalyst slurry cartridge.
제 6항에 있어서,
상기 촉매 슬러리 카트지리는 복수로 구비 가능하며 사용자는 복수의 촉매 슬러리 카트리지 중 선택하여 촉매 슬러리를 분사하는, 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치.
According to clause 6,
An automated coating device for membrane-electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis, wherein the catalyst slurry cartridges can be provided in plural numbers, and the user selects from a plurality of catalyst slurry cartridges to spray the catalyst slurry.
제 1항에 있어서,
상기 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치(10)는 상기 촉매 슬러리에 포함된 휘발성 유기용매를 처리할 수 있는 촉매 시스템을 구비하는, 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치.
According to clause 1,
The membrane-electrode assembly automated coating device (10) is an automated membrane-electrode assembly coating device for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis, including a catalyst system capable of processing the volatile organic solvent contained in the catalyst slurry.
제 1항에 있어서,
상기 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치(10)는 외부와 통신이 가능한 무선 통신부를 구비하는, 고분자 전해질 연료전지 및 수전해용 막-전극 접합체 자동화 코팅 장치.
According to clause 1,
The membrane-electrode assembly automated coating device 10 is an automated membrane-electrode assembly coating device for polymer electrolyte fuel cells and water electrolysis, including a wireless communication unit capable of communicating with the outside.
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