[发明专利]用于制造膜电极组件的狭缝式模头挤出涂布装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

基于35U.S.C.§119(a)，本申请要求于2012年12月28日提交的韩国专利申请第10-2012-0156297号的权益，其全部内容通过引用的方式合并入本文。

技术领域

本发明涉及用于制造膜电极组件的狭缝式模头挤出涂布（slot die coating）装置，更具体地，涉及用于制造MEA（膜电极组件）的狭缝式模头挤出涂布装置，当使用催化浆料涂布离型纸（release paper）时，该装置能够混合并涂布用于电极的各个部分的不同种类的催化浆料。

背景技术

通常而言，如图1所示，通过使用催化浆料来涂布离型纸，使组件具有通过转移涂布有催化浆料的离型纸而混合的高分子膜片、离型纸以及催化层，从组件上除去离型纸，并用气体扩散层使组件结合，从而制造出用于燃料电池系统的MEA（膜电极组件）。该制造方法通常被使用，因为能够根据需要以多种方式容易地涂布电极并大量制造电极。

存在一些使用电极催化浆料来涂布离型纸的方法，诸如棒式涂布、逗点式涂布、狭缝式模头挤出涂布、凹版涂布和喷雾涂布。

棒式涂布或喷雾涂布是用于制造相当少量的电极的方法。此外，在逗点式涂布和凹版涂布中，可能难以控制电极的尺寸且催化浆料的特性可能改变，因此这些方法通常不用于规模生产。

相反，狭缝式模头挤出涂布能够控制电极的尺寸并且在闭合回路系统中涂布催化浆料，因此，可以保持催化浆料的成分而没有实质改变；因此，狭缝式模头挤出涂布通常被用于利用电极催化浆料来涂布离型纸的装置。然而，相关技术的狭缝式模头挤出涂布装置仅能够使用一个种类的催化浆料来涂布离型纸。

换言之，如图2到4中所示，相关技术的狭缝式模头挤出涂布装置包括：狭缝式模头挤出涂布机头4，配置成将催化浆料3排放在卷绕涂布辊1的离型纸的表面上；供应管5，连接以将催化浆料供应到狭缝式模头挤出涂布机头4；出口阀6，布置在供应管5中并配置成打开/关闭，以向狭缝式模头挤出涂布机头4供应催化浆料/将其阻断；回流管7，与供应管5连接，以使催化浆料返回储罐；以及回流阀8，布置在回流管7中并配置成打开/关闭回流管7。

此外，狭缝式模头挤出涂布机头4包括与供应管5连接的入口通路4a、与入口通路4a连接并配置成存储催化浆料的腔4b、以及与腔4b连接并配置成排出催化浆料3的出口部4c。

因此，狭缝式模头挤出涂布装置包括一个供应管5，其被配置成将催化浆料供应到狭缝式模头挤出涂布机头4，且狭缝式模头挤出涂布机头4包括一个入口通路4a以接收催化浆料，因此狭缝式模头挤出涂布机头4仅经由一个供应管5接收一个种类的催化浆料并可以使用该催化浆料涂布离型纸。因此，狭缝式模头挤出涂布不可以用于在电极不同部上涂布多个种类的催化浆料。

作为参考，由于电极不同位置的水量不同并且燃料电池运行中的气体压力和温度也不同，膜电极组件在部件上显示出不同的劣化，而具有相当大劣化的部分会破坏电极，影响没有劣化的部分并造成这些部分不可用，从而降低整个燃料电池系统的性能，这使得整个系统停止。

因此，高持久性催化（例如，合金催化或者高持久性载体催化）浆料或相当大量的催化剂可以用于涂布电极部件上劣化厉害的部分，因此，可能需要涂布不同种类的催化浆料的混合物，然而，相关技术中的狭缝式模头挤出涂布装置仅可以使用一个类型的催化浆料进行涂布。

此外，由于水的不充分排放，可能在排氢口附近出现水滴的形成，水的积聚也可能在膜电极组件的下端部发生，因此，需要具有相当高防水性的电极。因此，对于电极的各个部件，催化浆料可以与粘合剂或防水剂一起涂布。

上述作为本发明相关技术而提供的描述仅用于帮助理解本发明的背景，并且不应该被看成是包括在本领域技术人员已知的相关技术中。

发明内容

本发明提供用于制造膜电极组件的狭缝式模头挤出涂布装置，其可以改善电极的持久性，对电极的各个部件涂布不同种类的催化浆料的混合物，并且可以通过改善电极的持久性来改进燃料电池系统的性能。

具体地，本发明提供用于制造膜电极组件的狭缝式模头挤出涂布装置，包括：狭缝式模头挤出涂布机头，配置成接收一种或多种不同种类的催化浆料并排出催化浆料的混合物；以及催化浆料供应模块，配置成向狭缝式模头挤出涂布机头供应一种或多种不同的催化浆料。