[發明專利]用于制造膜電極組件的狹縫式模頭擠出涂布裝置和方法

無效

• 申請號: 201310149447.0
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103909043A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 李在承;金容民;黃智皙
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: B05C5/02
• 分類號: B05C5/02;B05C11/10;H01M4/88
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

相關申請的交叉引用

基于35U.S.C.§119(a)，本申請要求于2012年12月28日提交的韓國專利申請第10-2012-0156297號的權益，其全部內容通過引用的方式合并入本文。

技術領域

本發明涉及用于制造膜電極組件的狹縫式模頭擠出涂布（slot?die?coating）裝置，更具體地，涉及用于制造MEA（膜電極組件）的狹縫式模頭擠出涂布裝置，當使用催化漿料涂布離型紙（release?paper）時，該裝置能夠混合并涂布用于電極的各個部分的不同種類的催化漿料。

背景技術

通常而言，如圖1所示，通過使用催化漿料來涂布離型紙，使組件具有通過轉移涂布有催化漿料的離型紙而混合的高分子膜片、離型紙以及催化層，從組件上除去離型紙，并用氣體擴散層使組件結合，從而制造出用于燃料電池系統的MEA（膜電極組件）。該制造方法通常被使用，因為能夠根據需要以多種方式容易地涂布電極并大量制造電極。

存在一些使用電極催化漿料來涂布離型紙的方法，諸如棒式涂布、逗點式涂布、狹縫式模頭擠出涂布、凹版涂布和噴霧涂布。

棒式涂布或噴霧涂布是用于制造相當少量的電極的方法。此外，在逗點式涂布和凹版涂布中，可能難以控制電極的尺寸且催化漿料的特性可能改變，因此這些方法通常不用于規模生產。

相反，狹縫式模頭擠出涂布能夠控制電極的尺寸并且在閉合回路系統中涂布催化漿料，因此，可以保持催化漿料的成分而沒有實質改變；因此，狹縫式模頭擠出涂布通常被用于利用電極催化漿料來涂布離型紙的裝置。然而，相關技術的狹縫式模頭擠出涂布裝置僅能夠使用一個種類的催化漿料來涂布離型紙。

換言之，如圖2到4中所示，相關技術的狹縫式模頭擠出涂布裝置包括：狹縫式模頭擠出涂布機頭4，配置成將催化漿料3排放在卷繞涂布輥1的離型紙的表面上；供應管5，連接以將催化漿料供應到狹縫式模頭擠出涂布機頭4；出口閥6，布置在供應管5中并配置成打開/關閉，以向狹縫式模頭擠出涂布機頭4供應催化漿料/將其阻斷；回流管7，與供應管5連接，以使催化漿料返回儲罐；以及回流閥8，布置在回流管7中并配置成打開/關閉回流管7。

此外，狹縫式模頭擠出涂布機頭4包括與供應管5連接的入口通路4a、與入口通路4a連接并配置成存儲催化漿料的腔4b、以及與腔4b連接并配置成排出催化漿料3的出口部4c。

因此，狹縫式模頭擠出涂布裝置包括一個供應管5，其被配置成將催化漿料供應到狹縫式模頭擠出涂布機頭4，且狹縫式模頭擠出涂布機頭4包括一個入口通路4a以接收催化漿料，因此狹縫式模頭擠出涂布機頭4僅經由一個供應管5接收一個種類的催化漿料并可以使用該催化漿料涂布離型紙。因此，狹縫式模頭擠出涂布不可以用于在電極不同部上涂布多個種類的催化漿料。

作為參考，由于電極不同位置的水量不同并且燃料電池運行中的氣體壓力和溫度也不同，膜電極組件在部件上顯示出不同的劣化，而具有相當大劣化的部分會破壞電極，影響沒有劣化的部分并造成這些部分不可用，從而降低整個燃料電池系統的性能，這使得整個系統停止。

因此，高持久性催化（例如，合金催化或者高持久性載體催化）漿料或相當大量的催化劑可以用于涂布電極部件上劣化厲害的部分，因此，可能需要涂布不同種類的催化漿料的混合物，然而，相關技術中的狹縫式模頭擠出涂布裝置僅可以使用一個類型的催化漿料進行涂布。

此外，由于水的不充分排放，可能在排氫口附近出現水滴的形成，水的積聚也可能在膜電極組件的下端部發生，因此，需要具有相當高防水性的電極。因此，對于電極的各個部件，催化漿料可以與粘合劑或防水劑一起涂布。

上述作為本發明相關技術而提供的描述僅用于幫助理解本發明的背景，并且不應該被看成是包括在本領域技術人員已知的相關技術中。

發明內容

本發明提供用于制造膜電極組件的狹縫式模頭擠出涂布裝置，其可以改善電極的持久性，對電極的各個部件涂布不同種類的催化漿料的混合物，并且可以通過改善電極的持久性來改進燃料電池系統的性能。

具體地，本發明提供用于制造膜電極組件的狹縫式模頭擠出涂布裝置，包括：狹縫式模頭擠出涂布機頭，配置成接收一種或多種不同種類的催化漿料并排出催化漿料的混合物；以及催化漿料供應模塊，配置成向狹縫式模頭擠出涂布機頭供應一種或多種不同的催化漿料。