(57)【要約】【課題】  種類が異なる一つ以上の触媒スラリーを混流して吐出することができるようになることにより、電極の部位別に種類が異なる触媒スラリーをコーティングすることができ、これによって電極の耐久性を大きく向上させることができるようなるに伴い燃料電池システムの性能向上及び寿命を延長させることができる膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置を提供する。【解決手段】  膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置は、種類が異なる一つ以上の触媒スラリーの供給を受けて混流した状態で吐出することができるように構成されたスロットダイコーターヘッドと、このスロットダイコーターヘッドに種類が異なる一つ以上の触媒スラリーをそれぞれ供給することができるように構成された触媒スラリー供給モジュールと、を含んでなる。【選択図】図５
2014130795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
種類が異なる一つ以上の触媒スラリーの供給を受けて混流した状態で吐出することができるように構成されたスロットダイコーターヘッドと、
前記スロットダイコーターヘッドに種類が異なる一つ以上の触媒スラリーをそれぞれ供給することができるように構成された触媒スラリー供給モジュールと、を含むことを特徴とする膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置。
【請求項２】
前記スロットダイコーターヘッドは、種類が異なる触媒スラリーの供給をそれぞれ受けることができるように形成された多数個の入口通路と、
触媒スラリーを保存する所として隔壁によって多数個のチャンバに分割され、分割されたチャンバごとに一つずつの入口通路が連結されたキャビティと、
種類が異なる触媒スラリーを混流して吐出することができるように前記分割されたチャンバを一つの通路に連結することができるように形成された吐出口と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置。
【請求項３】
前記触媒スラリー供給モジュールは、
種類が異なる触媒スラリーをそれぞれ供給することができるように分割されたチャンバごとに一つずつ連結された多数個の供給ラインと、
前記供給ラインごとにそれぞれ個別的に設置されて前記チャンバへの触媒スラリーの供給及び遮断のために開閉動作するアウトレットバルブと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置。
【請求項４】
前記供給ラインごとにそれぞれ連結されて設置されて触媒スラリーを保管タンクにリターンさせるリターンラインと、
前記リターンラインごとにそれぞれ個別的に設置されて前記リターンラインを開閉させるように動作するリターンバルブと、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置。
【請求項５】
前記リターンラインと連結された保管タンクが、それぞれ個別的に構成されたことを特徴とする請求項４に記載の膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置（ＳＬＯＴ  ＤＩＥ  ＣＯＡＴＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ  ＭＥＭＢＲＡＮＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ）に係り、より詳しくは、離型紙に触媒スラリーをコーティングする時に電極の部位別に異種仕様の触媒スラリーを混合してコーティングすることができる膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池システムで使用する膜電極組立体（ＭＥＡ）は、図１に図示されたように、離型紙に触媒スラリーをコーティングした後、これを高分子膜に転写して高分子膜と離型紙と触媒層が結合した組立体を作り、上記組立体から離型紙を除去した後にガス拡散層と接合して製作する方式が使用されている。
【０００３】
上記のような製作方式は、電極を望む形態にコーティングしやすく、大量製造が可能な長所があって現在主に使用している。
【０００４】
一方、離型紙に電極触媒スラリーをコーティングする方法としては、バーコーティング（ｂａｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）、コンマコーティング（ｃｏｍｍａ  ｃｏａｔｉｎｇ）、スロットダイコーティング（ｓｌｏｔ  ｄｉｅ  ｃｏａｔｉｎｇ）、グラビアコーティング（ｇｒａｖｕｒｅ  ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（ｓｐｒａｙ  ｃｏａｔｉｎｇ）等がある。
【０００５】
バーコーティングまたはスプレーコーティングは、少量の電極を製造するのに使用する方法で、大量量産工程には適用し難い短所があり、コンマコーティングとグラビアコーティングは電極の寸法が制御し難く、触媒スラリーの性状が変わりやすいため量産工程に適用し難い短所がある。
【０００６】
一方で、スロットダイコーティングは、電極の寸法を制御しやすく、触媒スラリーを閉回路システムでコーティングするので触媒スラリーの性状が変わらないように維持することができる長所があり、離型紙に電極触媒スラリーをコーティングする装置として広く使用している。
【０００７】
しかし、従来のスロットダイコーティング装置は、単一種類の触媒スラリーのみを離型紙にコーティングすることができるものであって、電極の部位別に種類が異なる異種仕様の触媒スラリーをコーティングすることができない短所がある。
【０００８】
すなわち、従来のスロットダイコーティング装置は、図２ないし図４に図示されたように、コーティングロール１に巻かれた離型紙２の表面に触媒スラリー３を吐出するスロットダイコーターヘッド４、上記スロットダイコーターヘッド４に触媒スラリーを供給することができるように連結された供給ライン５、上記供給ライン５に設置されてスロットダイコーターヘッド４への触媒スラリーの供給及び遮断のために開閉動作するアウトレットバルブ６、触媒スラリーを保管タンクにリターンさせることができるように上記供給ライン５と連結されたリターンライン７、上記リターンライン７に設置されて上記リターンライン７を開閉させるように動作するリターンバルブ８を含んだ構成になっている。
【０００９】
そして、上記スロットダイコーターヘッド４は、供給ライン５と連結された入口通路４ａ、上記入口通路４ａと連結されたもので触媒スラリーを保存するキャビティ４ｂ、上記キャビティ４ｂと連結され触媒スラリー３を吐出する吐出口４ｃを備えた構成からなっている。
【００１０】
したがって、従来のスロットダイコーティング装置は、スロットダイコーターヘッド４に触媒スラリーを供給する供給ライン５が一つで、またスロットダイコーターヘッド４も触媒スラリーの供給を受ける入口通路４ａが一つである構成であるところ、これによりスロットダイコーターヘッド４は、一つの供給ライン５を通じて単一種類の触媒スラリーのみの供給を受けて離型紙２にコーティングするしかなかったし、その結果、電極の部位別に種類が異なる異種仕様の触媒スラリーをコーティングすることができない短所があったのである。
【００１１】
参考に、膜電極組立体は、燃料電池運転中に電極の位置別に水の量が異なり、気体の圧力と温度等が異なるため、部位別に劣化度が異なって現われるが、劣化度が高い部分は劣化が進行していない部位まで使用することができないように電極の損傷を早く進行させて全体の燃料電池システムの性能低下を誘発し、結局は全体システムが停止する原因となる。
【００１２】
したがって、電極の部位別に劣化度が高い部位には触媒の劣化を防ぐために高耐久触媒（合金触媒または高耐久担持体触媒）スラリーをコーティングするか、または触媒の量を多くコーティングすることが望ましく、このためには異種仕様の触媒スラリーを混合してコーティングすることができなくてはならないが、従来のスロットダイコーティング装置は異種仕様の触媒スラリーをコーティングすることができない短所がある。
【００１３】
また、水素出口端部位には水の排出が円滑ではなくて液滴の量が多く、また膜電極組立体の下端部も液滴が量が多い部分で、上記のように液滴の量が多い部位には撥水性の高い電極が必要であり、このためにバインダー含量が低いか電極の部位別に撥水剤が含まれている触媒スラリーをコーティングすることが望ましいが、従来のスロットダイコーティング装置は異種仕様の触媒スラリーをコーティングすることができない短所がある。
【００１４】
以上の背景技術として説明した事項は、本発明の背景についての理解増進のためのものであり、この技術分野で通常の知識を有した者にすでに知られた従来技術に該当することを認めるものとして受け入れられてはならないものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】韓国公開特許第２００７−０１１１１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記した短所を解消するためになされたものであって、電極の部位別に異種仕様の触媒スラリーを混合してコーティングすることができる膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置を提供することにより、電極の耐久性を大きく向上させることができるようにし、それによって燃料電池システムの性能向上を図ることができるようにするところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置は、種類が異なる一つ以上の触媒スラリーの供給を受けて混流した状態で吐出することができるように構成されたスロットダイコーターヘッドと、前記スロットダイコーターヘッドに種類が異なる一つ以上の触媒スラリーをそれぞれ供給することができるように構成された触媒スラリー供給モジュールと、を含むことを特徴とする。
【００１８】
前記スロットダイコーターヘッドは、種類が異なる触媒スラリーの供給をそれぞれ受けることができるように形成された多数個の入口通路と、触媒スラリーを保存する所として隔壁によって多数個のチャンバに分割され、分割されたチャンバごとに一つずつの入口通路が連結されたキャビティと、種類が異なる触媒スラリーを混流して吐出することができるように前記分割されたチャンバを一つの通路に連結することができるように形成された吐出口と、を含むことが好ましい。
【００１９】
前記触媒スラリー供給モジュールは、種類が異なる触媒スラリーをそれぞれ供給することができるように分割されたチャンバごとに一つずつ連結された多数個の供給ラインと、前記供給ラインごとにそれぞれ個別的に設置されて上記チャンバへの触媒スラリーの供給及び遮断のために開閉動作するアウトレットバルブと、を含むことが好ましい。
【００２０】
また、前記供給ラインごとにそれぞれ連結されて設置されて触媒スラリーを保管タンクにリターンさせるリターンラインと、前記リターンラインごとにそれぞれ個別的に設置されて上記リターンラインを開閉させるように動作するリターンバルブと、をさらに含むことが好ましい。
【００２１】
前記リターンラインと連結された保管タンクは、それぞれ個別的に構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置によれば、種類が異なる一つ以上の触媒スラリーを混流して吐出することができるようになることにより、電極の部位別に種類が異なる触媒スラリーをコーティングすることができるようになり、これによって電極の耐久性を大きく向上させることができるようになるに伴い燃料電池システムの性能向上及び寿命を延長させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】膜電極組立体の製造方法を説明するための図面である。
【図２】従来の膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置を説明するための図面である。
【図３】図２の概略的な模式図である。
【図４】従来のスロットダイコーターヘッドの正面図と平面図及び側面図である。
【図５】本発明によるスロットダイコーティング装置の概略的な模式図である。
【図６】本発明によるスロットダイコーターヘッドの正面図と平面図及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態としての実施例による膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置について詳察する。
【００２５】
本実施例によるスロットダイコーティング装置は、燃料電池システムで使用する膜電極組立体（ＭＥＡ）を製作する時に離型紙に触媒スラリーをコーティングする装置であって、種類が異なる一つ以上の触媒スラリーを混流してコーティングすることができる構成を備えている。
【００２６】
すなわち、本実施例による膜電極組立体製作用スロットダイコーティング装置は、図５乃至図６に示したように、種類が異なる一つ以上の触媒スラリーの供給を受けて混流した状態で吐出することができるように構成されたスロットダイコーターヘッド１０と、スロットダイコーターヘッド１０と種類が異なる一つ以上の触媒スラリーをそれぞれ供給することができるように構成された触媒スラリー供給モジュール２０とを含む。
【００２７】
ここで、スロットダイコーターヘッド１０は、種類が異なる触媒スラリーの供給をそれぞれ受けることができるように形成された多数個の入口通路１１、１２と、触媒スラリーを保存する所として隔壁１３によって多数個のチャンバ１４ａ、１４ｂに分割され、分割されたチャンバ１４ａ、１４ｂごとに一つずつの入口通路１１、１２が連結されたキャビティ１４と、種類が異なる触媒スラリーを混流して吐出することができるように上記分割されたチャンバ１４ａ、１４ｂを一つの通路に連結することができるように形成された吐出口１５と、を含む。
【００２８】
そして、触媒スラリー供給モジュール２０は、種類が異なる触媒スラリーをそれぞれ供給することができるように分割されたチャンバ１４ａ、１４ｂごとに一つずつ連結された多数個の供給ライン２１、２２と、供給ライン２１、２２ごとにそれぞれ個別的に設置されてチャンバ１４ａ、１４ｂへの触媒スラリーの供給及び遮断のために開閉動作するアウトレットバルブ２３、２４と、供給ライン２１、２２ごとにそれぞれ連結されて設置され触媒スラリーを保管タンクにリターンさせるリターンライン２５、２６と、リターンライン２５、２６ごとにそれぞれ個別的に設置されてリターンライン２５、２６を開閉させるように動作するリターンバルブ２７、２８と、を含む。
【００２９】
一方、リターンライン２５、２６と連結された保管タンクは、それぞれ個別的に構成される。
【００３０】
したがって、この実施例では、アウトレットバルブ２３、２４の同時開閉及びリターンバルブ２７、２８の同時開閉によってスロットダイコーターヘッド１０への触媒スラリーの供給と遮断を制御することができるようになる。
【００３１】
また、この実施例では、種類が異なる一つ以上の触媒スラリーをスロットダイコーターヘッド１０に供給することができるようになり、スロットダイコーターヘッド１０は、種類が異なる触媒スラリーを混流して離型紙に吐出することができるようになり、これによって、電極の部位別に種類が異なる触媒スラリーがコーティングされた電極を製作することができるようになる。
【００３２】
すなわち、電極の部位別に劣化度が高い部位には触媒の劣化を防ぐための措置として高耐久触媒（合金触媒または高耐久担持体触媒）スラリーを混流してコーティングすることができるようになる。
【００３３】
また、水素出口端部位やまたは膜電極組立体の下端部のように液滴の量が多い部位には、電極の撥水性を高めるために撥水剤が含まれている触媒スラリーを混流してコーティングすることができるようになる。
【００３４】
上述のように電極の部位別に異種の触媒スラリーをコーティングさせることができるようになれば、電極の耐久性を大きく向上させることができるようになり、これに伴って燃料電池システムの性能向上及び寿命を延長させることができるようになり、さらには燃料電池車両の運転制御技術の自由度を高めることができるようになる。
【００３５】
本発明は、特定の実施例に関して図示して説明したが、以下の特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的思想を脱しない限度内で、本発明が多様に改良及び変更することができるということは当業界で通常の知識を有した者において自明なことである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  スロットダイコーターヘッド
１１、１２  入口通路
１３  隔壁
１４  キャビティ
１４ａ、１４ｂ  チャンバ
１５  吐出口
２０  触媒スラリー供給モジュール
２１、２２  供給ライン
２３、２４  アウトレットバルブ
２５、２６  リターンライン
２７、２８  リターンバルブ
【図１】
2014130795.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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