[发明专利]膜电极组件的制造方法及层叠体

说明书

本说明书涉及一种膜电极组件的制造方法及层叠体，该方法包括：通过在基材上形成电极催化剂层来制造电极膜；通过在具有与电极催化剂层的电极活性区域相对应的开口部的保护膜的一个表面上形成第一粘合层，在保护膜的另一表面上形成粘合强度小于第一粘合层的粘合强度的第二粘合层，来制造边缘密封膜；通过将边缘密封膜的具有第一粘合层的表面附接到电极膜的具有电极催化剂层的表面使得彼此面对，来制造层叠体；制备电解质膜；将层叠体设置在电解质膜的至少一个表面上，使得具有第二粘合层的表面面对电解质膜；在50℃以上的温度下将层叠体热粘合；以及去除基材和第一粘合层。

技术领域

本申请要求于2018年1月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0007875的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本说明书涉及一种膜电极组件的制造方法及层叠体。具体地，本说明书涉及一种如下的膜电极组件的制造方法及层叠体，该膜电极组件包括阳极、阴极以及设置在阳极与阴极之间的电解质膜，该层叠体是在膜电极组件的制造过程中被层叠的中间体。

背景技术

近来，由于预计诸如石油或煤炭的现有能源的耗尽，因此对能够替代这些能源的能量的需求正在增长，作为替代能源之一，对燃料电池、金属二次电池、液流电池等的关注已经成为焦点。

作为这些替代能源之一，由于燃料电池高效并且不排放诸如NO_x和SO_x的污染物，并且被使用的燃料充足，因此对燃料电池进行了积极的研究。

图1示意性地示出了燃料电池的电产生原理，在燃料电池中，产生电的最基本的单元是膜电极组件(MEA：membrane electrode assembly)，膜电极组件由电解质膜(M)以及在电解质膜(M)的两个表面上形成的阳极(A)和阴极(C)构成。参照示出燃料电池的电产生原理的图1，在阳极(A)中发生诸如氢或碳氢化合物(例如，甲醇和丁烷)的燃料(F)的氧化反应，其结果是，产生氢离子(H⁺)和电子(e^-)，氢离子穿过电解质膜(M)移动到阴极(C)。在阴极(C)中，穿过电解质膜(M)转移的氢离子、诸如氧气的氧化剂(O)以及电子发生反应而生成水(W)。通过该反应，电子移动到外部电路。

发明内容

技术问题

本说明书被做出旨在提供一种膜电极组件的制造方法及层叠体。具体地，本说明书被做出旨在提供一种如下的膜电极组件的制造方法及层叠体，该膜电极组件包括阳极、阴极以及设置在阳极与阴极之间的电解质膜，该层叠体是在膜电极组件的制造过程中层叠的中间体。

技术方案

本说明书提供一种膜电极组件的制造方法，该方法包括：通过在基材上形成电极催化剂层来制造电极膜；通过在具有与电极催化剂层的电极活性区域相对应的开口部的保护膜的一个表面上形成第一粘合层，并且在保护膜的另一表面上形成粘合强度小于第一粘合层的粘合强度的第二粘合层，来制造边缘密封膜；通过将边缘密封膜的形成有第一粘合层的表面附接到电极膜的形成有电极催化剂层的表面使得彼此面对，来制造层叠体；制备电解质膜；将层叠体设置在电解质膜的至少一个表面上，使得形成有第二粘合层的表面面对电解质膜；在50℃以上的温度下将层叠体热粘合；以及去除基材和第一粘合层。

此外，本说明书提供一种层叠体，包括：基材；电极催化剂层，设置在基材上；保护膜，设置在基材上并且具有与电极催化剂层的电极活性区域相对应的开口部；第一粘合层，设置在基材与保护膜之间并且在50℃以上的温度下粘合强度保持或降低；以及第二粘合层，设置在保护膜上并且在50℃以上的温度下粘合强度提高，其中，第一粘合层的粘合强度小于第二粘合层的粘合强度。

有益效果

根据本说明书的膜电极组件的制造方法通过首先制造边缘密封膜和电极膜被层叠的层叠体，并且使用该层叠体通过仅一次热压接工艺(thermal compression process)来制造膜电极组件，可以提高工艺的便利性和精确性。