用于制造燃料电池的膜-电极组件的装置和方法与流程

用于制造燃料电池的膜
‑
电极组件的装置和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年4月17日提交的韩国专利申请第10
‑
2020
‑
0046617号的优先权和权益，该专利申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
3.本公开涉及用于制造燃料电池堆的零件的系统。更具体地，本公开涉及用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置和方法。


背景技术：

4.该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
5.众所周知，燃料电池通过氢和氧之间的电化学反应产生电力。即使没有单独的充电过程，燃料电池也可以在从外部接收化学反应物后连续地产生电力。
6.燃料电池可以通过将隔板(或双极板)设置在介于其间的膜
‑
电极组件(mea)的两侧来形成。多个燃料电池可以连续地布置以形成燃料电池堆。
7.在此，作为燃料电池的核心部件的示例的膜
‑
电极组件是三层结构。该三层结构包括其中传递氢离子的电解膜、形成在电解膜的一个表面上的阳极催化剂电极层和形成在电解膜的另一表面上的阴极催化剂电极层。作为制造三层结构膜
‑
电极组件的方法，示例可以有直接涂布法和贴花法。
8.其中，在贴花法的情况下，将涂有各催化剂电极层的电极膜沉积在电解质膜的两个表面上，催化剂电极层转移到要接合的电解质膜的两个表面，然后去除电极膜，从而制造三层结构的膜
‑
电极组件。
9.也就是说，在使用贴花法的膜
‑
电极组件的制造工艺中，涂有各催化剂电极层的辊型的电极膜和辊型的电解质膜经过高温高压的结合辊以被层压(热压缩)，并且去除电极膜以制造三层结构的膜
‑
电极组件。
10.如上所述，因为可以提高制造速度，所以通过使用辊层压工艺的贴花方法制造三层结构的膜
‑
电极组件在批量生产中可能具有优势。
11.然而，在使用辊层压工艺的贴花法中，隔着插置于其间的电解质膜，涂有各催化剂电极层的电极膜的两侧经过高温高压的结合辊之间，并且催化剂电极层和电解质膜沿彼此接触的方向被层压。我们发现，难以使阴极催化剂电极层和阳极催化剂电极层的层压位置对准。
12.也就是说，电极膜和电解质膜连续地经过始终被按压的高温高压的结合辊之间，并且催化剂电极层被层压在电解质膜的两个表面上。在辊层压连续工艺中，我们发现，由于电极膜的进给速度差而难以正确地使催化剂电极层的层压位置一致。
13.另外，我们发现，由于在通过将催化剂浆料涂布到电极膜来制造连续图案的催化剂电极层的过程中催化剂电极层之间的间距不是恒定的，因此阴极催化剂电极层和阳极催化剂电极层的层压位置难以对准。
14.在背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景的理解，因此，其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

15.本公开提供了用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置和方法，其可以以简单的配置使电解质膜的两侧的阴极电极层和阳极电极层的传送位置对准。
16.根据本公开的示例性形式，一种用于燃料电池的膜
‑
电极组件的制造装置，该制造装置可以包括：电极膜片退绕机，其被配置成沿着预定传送路径供应分别具有上电极膜和下电极膜的上电极膜片和下电极膜片，其中上电极膜和下电极膜分别包括以预定间隔连续地施加的阳极层和阴极层；电解质膜片退绕机，其被配置成沿着传送路径将电解质膜片供应在上电极膜片和下电极膜片之间；驱动结合辊，其在传送路径上沿一个方向可旋转地驱动并且具有在外周表面上连续地形成的雕刻部和凸出部；从动结合辊，其被配置成沿竖直方向朝向驱动结合辊移动并与驱动结合辊紧密接触，其中电解质膜片以及上电极膜片和下电极膜片插置于其间，并且沿另一方向旋转驱动；膜重绕机，其从驱动结合辊和从动结合辊的后部安装在传送路径的上侧和下侧，并且分别卷绕回收上电极膜和下电极膜；和位置对准单元，其分别设置在电极膜片退绕机和膜重绕机的侧面上，并且在切换上电极膜片和下电极膜片以及上电极膜和下电极膜的运行方向时，使阳极层和阴极层的位置对准。
17.该制造装置还可以包括：分离刀片，其分别从膜重绕机侧安装在传送路径的上侧和下侧，并且分别分离上电极膜和阳极层以及下电极膜和阴极层；和电极层重绕机，其卷绕膜
‑
电极组件，其中通过在传送路径的末端的驱动结合辊和驱动结合辊，分别将阳极层和阴极层转移到电解质膜片的上表面和下表面。
18.在本公开的另一形式中，一种用于燃料电池的膜
‑
电极组件的制造装置可以包括：电极膜片退绕机，用于沿着预定传送路径供应具有以预定间隔连续地施加到上电极膜和下电极膜中的每一个的阳极层和阴极层的上电极膜片和下电极膜片；电解质膜片退绕机，其沿着传送路径将电解质膜片供应在上电极膜片和下电极膜片之间；驱动结合辊，其通过在传送路径上的第一驱动器沿一个方向可旋转地驱动并且具有在外周表面上连续地形成的雕刻部和凸出部；从动结合辊，其安装成可通过第二驱动器沿竖直方向朝向驱动结合辊移动并与驱动结合辊紧密接触，其中电解质膜片以及上电极膜片和下电极膜片插置于其间，并沿另一个方向旋转；膜重绕机，其从驱动结合辊和从动结合辊的后部安装在传送路径的上侧和下侧，并分别卷绕回收上电极膜和下电极膜；第一转向辊组，其安装在电极膜片退绕机侧的电极膜片供应路径中，并且通过第三驱动器和第四驱动器沿着电极膜片供应路径选择性地切换上电极膜片和下电极膜片的驱动方向；第二转向辊组，其安装在膜重绕机侧的电极膜回收路径中，并且通过第五驱动器和第六驱动器沿着电极膜回收路径选择性地切换上电极膜和下电极膜的驱动方向；第一位置传感器，其安装在驱动结合辊和从动结合辊的前方并检测阳极层和阴极层的边缘位置；第二位置传感器，其安装在驱动结合辊侧并检测凸出部的边缘位置；和控制器，其分析从第一位置传感器和第二位置传感器提供的检测信号，并根据凸出部的边缘位置以及阳极层和阴极层的边缘位置，控制第一驱动器至第六驱动器的驱动。
19.该制造装置还可以包括：分离刀片，其分别从膜重绕机侧安装在传送路径的上侧
和下侧，并且分别分离上电极膜和阴极层以及下电极膜和阳极层；电极层重绕机，其卷绕膜
‑
电极组件，其中通过在传送路径的末端的驱动结合辊和驱动结合辊，分别将阳极层和阴极层转移到电解质膜片的上表面和下表面；和缓冲部，其设置在分离刀片和电极层重绕机之间并补偿电解质膜片的反向运行长度。
20.第一位置传感器和第二位置传感器可以包括：视觉传感器，其分别同时拍摄阳极层和阴极层的边缘以及凸出部的边缘，并且将视觉数据输出到控制器；并且第一驱动器可以包括伺服电动机，并且第二驱动器可以包括驱动缸。
21.第一转向辊组可以包括：第一从动辊，其设置成可自由地旋转并与沿着供应路径运行的上电极膜片和下电极膜片接触；和第一驱动辊，其安装成使得能够通过第三驱动器沿远离或更靠近第一从动辊移动的方向往复移动，并通过第四驱动器沿与第一从动辊的旋转方向相反的方向可旋转地安装。
22.第三驱动器可以包括驱动缸，并且第四驱动器可以包括伺服电动机。
23.第二转向辊组可以包括：第二从动辊，其设置成可自由地旋转并与沿着回收路径运行的上电极膜和下电极膜接触；和第二驱动辊，其安装成使得能够通过第五驱动器沿远离或朝向第二从动辊移动的方向往复移动，并且通过第六驱动器沿与第二从动辊的旋转方向相反的方向可旋转地安装。
24.第五驱动器可以包括驱动缸，并且第六驱动器可以包括伺服电动机。
25.控制器可以包括：信号处理单元，其被配置成分析第一位置传感器的检测信号并检测阳极层和阴极层的边缘位置值并且与凸出部进行匹配，并且信号处理单元被配置成为分析第二位置传感器的检测信号并检测凸出部的边缘位置值以与阳极层和阴极层的边缘位置值进行匹配；运算单元，其被配置成计算阳极层和阴极层的边缘位置值与凸出部的边缘位置值之间的位置差值；和信号施加单元，其被配置成根据位置差值向将控制信号施加到第一驱动器至第六驱动器。
26.缓冲部可以包括：一对引导辊，其被配置成沿着传送路径沿两个方向引导电解质膜片的传送；和缓冲辊，其被配置成通过第七驱动器沿竖直方向在引导辊之间移动并控制电解质膜片的运行长度。
27.一种使用用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置的用于燃料电池的膜
‑
电极组件的制造方法，根据本公开的示例性形式的制造方法可以包括：(a)通过电解质膜片退绕机，将电解质膜片供应到预定传送路径；(b)通过电极膜片退绕机沿着传送路径将上电极膜片和下电极膜片供应到电解质膜片的上侧和下侧，所述上电极膜片和下电极膜片具有以预定间隔施加到上电极膜和下电极膜中的每一个膜的阳极层和阴极层；(c)使电解质膜片以及上电极膜片和下电极膜片经过驱动结合辊和从动结合辊之间，并且将上电极膜片的阳极层和下电极膜片的阴极层分别结合到电解质膜片的上表面和下表面；(d)通过膜重绕机，分别从驱动结合辊和从动结合辊的后侧回收上电极膜片的上电极膜和下电极膜片的下电极膜；(e)通过第一位置传感器在驱动结合辊和从动结合辊的前侧检测阳极层和阴极层的边缘位置，并且通过第二传感器检测驱动结合辊的凸出部的边缘位置；和(f)根据第一位置传感器和第二位置传感器的检测信号，分别通过第一转向辊组和第二转向辊组切换电极膜片退绕机中的上电极膜片和下电极膜片的运行方向以及膜重绕机中的上电极膜和下电极膜的运行方向，并且使阳极层和阴极层的传送位置对准。
28.在(a)
‑
(d)过程中，从动结合辊可以被抬起，驱动结合辊可以被驱动和旋转，并且第一转向辊组的第一驱动辊可以与第一从动辊分离，并且第二转向辊组的第二驱动辊可以与第二从动辊紧密接触，并且可以沿着上电极膜和下电极膜的回收方向驱动第二驱动辊。
29.在(a)
‑
(d)过程中，分离刀片可以分别分离上电极膜和下电极膜以及上电极膜片的阳极层和下电极膜片的阴极层，并且在缓冲部的缓冲辊下降的情况下，具有转移到电解质膜片的上表面和下表面的阳极层和阴极层的膜
‑
电极组件可以沿正方向传送，并卷绕到电极层重绕机。
30.在(f)过程中，通过控制器分析第一位置传感器的检测信号，可以检测要与凸出部的边缘位置值进行匹配的阳极层和阴极层的边缘位置值。通过控制器分析第二位置传感器的检测信号，可以检测要与阳极层和阴极层的边缘进行匹配的凸出部的边缘位置值，并且控制器可以计算阳极层和阴极层的边缘位置值与凸出部的边缘位置值之间的位置差值。
31.当控制器确定位置差值满足预定参考值时，可以执行(a)
‑
(d)过程。
32.当控制器确定位置差值不满足预定参考值时，可以执行(a)
‑
(d)过程作为电极位置对准模式，可以通过驱动结合辊和从动结合辊将先前的阳极层和阴极层分别结合到电解质膜片的上表面和下表面。当感测目标的阳极层和阴极层之间的空白部分位于驱动结合辊的凸出部的边缘时，可以停止上电极膜片、下电极膜片和电解质膜片的传送。
33.在电极位置对准模式下，在停止电解质膜片的传送之后，从动结合辊可以下降，第一转向辊组的第一驱动辊可以与第一从动辊分离，第二转向辊组的第二驱动辊可以与第二从动辊紧密接触，并且第二驱动辊可以沿着上电极膜和下电极膜的回收方向被驱动和旋转。上电极膜片和下电极膜片可以通过电极膜片退绕机和膜重绕机沿着传送路径沿正方向传送，并且作为检测目标的阳极层和阴极层可被传送到分离刀片，并且上电极膜和下电极膜可以通过分离刀片与结合到电解质膜片的阳极层和阴极层分离。
34.在电极位置对准模式下，在分离上电极膜和下电极膜之后，第一转向辊组的第一驱动辊可以与第一从动辊紧密接触，第一驱动辊可以沿上电极膜片和下电极膜片的供应相反方向旋转，并且可以沿供应相反方向驱动上电极膜片和下电极膜片，第二转向辊组的第二驱动辊可以与第二从动辊分离，并且可以沿相反方向驱动上电极膜和下电极膜，并且缓冲部的缓冲辊可以沿向上方向移动，并且具有转移到上表面和下表面的阳极层和阴极层的电解质膜片可以沿反向方向传送。
35.在电极位置对准模式下，检测目标的阳极层和阴极层可以位于驱动结合辊和从动结合辊的前方，结合到电解质膜片的阳极层和阴极层可以位于驱动结合辊和从动结合辊之间，检测目标的阳极层和阴极层可以在预定匹配位置对准，驱动结合辊可以对应于空白部分的区段沿反向方向被驱动和旋转，并且凸出部可以在预定匹配位置对准，并且可以通过第一位置传感器和第二位置传感器重新检测检测目标的阳极层和阴极层以及凸出部的位置，并且可以将检测信号输出到控制器。
36.本公开的示例性形式自动对准阳极层和阴极层的传送位置并制造膜
‑
电极组件，从而可以改进阳极层和阴极层的传送均匀性，并且可以改进膜
‑
电极组件的质量。
37.另外，将在本公开的示例性形式的详细描述中直接或隐含地公开通过本公开的示例性形式获得或预测的效果。也就是说，将在稍后描述的详细描述中公开根据本公开的示例性形式预测的各种效果。
38.根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅旨在说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
39.为了可以使本公开易于理解，现在将描述通过示例的方式给出的其各种形式，并参考附图，其中：
40.图1是示出根据本公开的示例性形式的用于燃料电池的膜
‑
电极组件的制造装置的图；
41.图2是示出应用于根据本公开的示例性形式的用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置的第一转向辊组的图；
42.图3是示出应用于根据本公开的示例性形式的用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置的第二转向辊组的图；
43.图4是示出根据本公开的示例性形式的用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的方法的流程图；和
44.图5至图10是示出根据本公开的示例性形式的用于制造膜
‑
电极组件的装置的操作以及使用该装置的用于制造燃料电池的膜
‑
电极组件的制造方法的图。
45.本文描述的附图仅出于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
46.<附图标记说明>
47.1：膜
‑
电极组件
48.2：上电极膜片
49.3：电解质膜
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
4：下电极膜片
50.5：阳极层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5a、7a：空白部分
51.6：上电极膜
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
7：阴极层
52.8：下电极膜
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9：电解质膜片
53.10：电极膜片退绕机
54.20：电解质膜片退绕机
55.30：驱动结合辊
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
31：第一驱动器
56.33、124a、136a：伺服电动机
ꢀꢀꢀ
35：雕刻(engraved)部分
57.37：凸出(embossing)部分
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40：从动结合辊
58.41：第二驱动器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
43、123a、135a：驱动缸
59.50：分离刀片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
60：膜重绕机
60.70：电极层重绕机
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
100：制造装置
61.110：位置对准单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
120：第一转向辊组
62.121：第一从动辊
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
122：第一驱动辊
63.123：第三驱动器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
124：第四驱动器
64.130：第二转向辊组
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
131：第二从动辊
65.132：第二驱动辊
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
135：第五驱动器
66.136：第六驱动器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
140：缓冲部
67.141：引导辊
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
143：缓冲辊
68.147：第七驱动器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
150：第一位置传感器
69.151、161：视觉传感器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
160：第二位置传感器
70.170：控制器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
171：信号处理单元
71.173：运算单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
175：信号施加单元。
具体实施方式
72.在下文中将参考附图更全面地描述本公开，在附图中示出了本公开的示例性形式。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式修改所描述的形式，而全部不脱离本公开的精神或范围。
73.为了清楚地说明本公开，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中，相同或相似的部件由相同的附图标记表示。
74.为了便于解释，附图中所示的相应部件的尺寸和厚度是任意示出的。因此，本公开不必限于附图，并且可以相应地放大厚度。
75.在下面的详细描述中，部件的名称被分类为第一、第二等，以便以相同的关系将部件彼此区分，并且不必限于以下描述中的顺序。
76.另外，除非明确地相反地描述，否则词语“包括”和诸如“包含”的变化型式将被理解为暗示包括陈述的要素，而不是排除任何其他要素。
77.另外，说明书中描述的术语“单元”、“装置”、“部分”和“构件”指示用于执行至少一个功能或操作的综合组成元件的单元。
78.图1是示出根据本公开的示例性形式的用于燃料电池的膜
‑
电极组件的制造装置的图。
79.参考图1，用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置100可以应用于自动化系统，用于自动且连续地制造构成燃料电池堆的单元燃料电池的部件。
80.例如，装置100可以应用于制造包括电解质膜3的膜
‑
电极组件1，其中阳极电极层5和阴极电极层7结合到其两个表面。
81.将阳极电极层5结合到电解质膜3的上表面，并且以预定间隙将阴极电极层7结合到电解质膜3的下表面，以制造膜电极组件1。
82.同时，用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置100可以作为辊对辊系统自动且连续地制造膜
‑
电极组件1。
83.辊对辊方法是指施加涂层、印刷或执行其他过程的任何过程，其以柔性材料的辊开始并且在该过程之后重新收卷以创建输出辊。
84.辊对辊型的装置100具有这样的结构，其中通过辊层压法和贴花法，将阳极电极层5转移到电解质膜3的上表面并且将阴极层7转移到电解质膜3的下表面，并且可以制造具有三层结构的膜
‑
电极组件1。
85.另外，装置100包括这样的结构，其中将如上所述制造的膜
‑
电极组件1卷绕成辊形状。并且，尽管未在附图中示出，但是如上所述，将卷绕成辊形状的膜
‑
电极组件1退绕，并且将膜
‑
电极组件1切割成包括阳极层5和阴极层7的单元，并且可以制造作为最终燃料电池部件组件的膜
‑
电极。
86.如上所述的用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置100包括电极膜片退绕
机10、电解质膜片退绕机20、驱动结合辊30、从动结合辊40、分离刀片50、膜重绕机60和电极层重绕机70。
87.这些部件和稍后将描述的其他部件中的每一个都可以被配置在辊对辊进给设施的主框架200中。主框架200支撑每个部件，并且可以由一个框架或被分成两个或更多个框架的框架构成。
88.主框架200可以包括各种额外的部件，诸如支架、棒、杆、板、壳体、外壳、块等，用于支撑装置100的部件。
89.然而，由于提供了上述各种子元件用于将下面将要描述的本装置100的部件安装在主框架200中，因此框架200是统称。
90.在下文中，基于组成元件的安装位置，将上、上端、上表面和上部定义为上部，并且将下、下端、下表面和下部定义为下部。
91.电极膜片退绕机10分别沿着预定传送路径供应卷绕成辊形式的第一电极膜片2和卷绕成辊形式的第二电极膜片4。
92.为了更好地理解，将安装在上部的第一电极膜片2称为上电极膜片2，并且将第二电极膜片4称为下电极膜片4。然而，第一电极膜片2和第二电极膜片4的安装位置不限于此。
93.基于该图，以预定间隔将阳极层5施加在上电极膜片2的上电极膜6的下表面上。基于该图，以预定间隔将阴极层7施加在下电极膜片4的下电极膜8的上表面上。与阳极层5和阴极层7之间的间隔对应的间隔可以被定义为空白部分5a、7a。
94.电极膜片退绕机10可旋转地安装在辊对辊进给设施的主框架200上。该电极膜片退绕机10可以沿着传送路径供应上电极膜6和下电极膜8。
95.电解质膜片退绕机20用于沿着传送路径将卷绕成辊形式的电解质膜片9供应在上电极膜片2的阳极层5和下电极膜片4的阴极层7之间。
96.电解质膜片退绕机20可旋转地安装在辊对辊进给设施的主框架200上。
97.驱动结合辊30通过第一驱动器31沿一个方向(例如，图的逆时针方向)可旋转地安装在电解质膜片9以及上电极膜片2和下电极膜片4的传送路径的上侧。
98.驱动结合辊30可旋转地安装在辊对辊进给设施的主框架200上。驱动结合辊30不限于仅沿一个方向旋转，而是可以沿两个方向旋转。
99.第一驱动器31施加驱动力以使驱动结合辊30旋转，并且安装在辊对辊进给设施的主框架200中。例如，第一驱动器31可以包括能够对旋转方向和速度进行伺服控制的已知技术伺服电动机33。
100.在驱动结合辊30中，在外周表面上沿着外周连续地形成雕刻部35和凸出部37。在驱动结合辊30的外周表面上沿着外周以预定间隔形成雕刻部35，并且在雕刻部35之间形成凸出部37。
101.在与下电极膜片4中的阴极层7之间的间隔对应的区段中形成雕刻部35，并且在对应于阴极层7的区段中形成凸出部37。
102.也就是说，雕刻部35是不按与阴极层7之间的间隔对应的间隔压缩上电极膜片2的阳极层5的部分。并且凸出部37是按对应于阴极层7的区段压缩上电极膜片2的阳极层5的部分。
103.从动结合辊40被安装成使得能够从驱动结合辊30的下侧通过第二驱动器41沿竖
直方向往复移动。从动结合辊40安装在辊对辊进给设施的主框架200上，以使得能够沿竖直方向往复移动。
104.从动结合辊40与驱动结合辊30紧密接触，其中电解质膜片9以及上电极膜片2和下电极膜片4插置在其间，并且可以通过驱动结合辊30的驱动旋转，沿另一方向(例如，基于图的顺时针方向)被驱动。从动结合辊40可旋转地安装在辊对辊进给设施的主框架200上。在说明书和权利要求书中，“紧密接触”的意思是从动结合辊朝向驱动结合辊移动以进行传送。
105.第二驱动器41将驱动力施加到从动结合辊40，使得从动结合辊40沿竖直方向往复运动，并且安装在辊对辊进给设施的主框架200上。
106.例如，第二驱动器41可以包括已知技术的驱动缸43，其向驱动结合辊40提供沿竖直方向的操作力。驱动缸43以预定冲程沿着竖直方向前和向后运行，并且使从动结合辊40沿竖直方向往复运动。
107.电解质膜片9以及上电极膜片2和下电极膜片4经过驱动结合辊30和从动结合辊40之间并被压制，可以通过辊层压和贴花法，将上电极膜6的阳极层5和下电极膜8的阴极层7转移到电解质膜片9的上表面和下表面。
108.在驱动结合辊30和从动结合辊40的后侧，分离刀片50将阳极层5与上电极膜片2的上电极膜6分离，并将阴极层7与下电极膜片4的下电极膜8分离。
109.分离刀片50被设置为分层刀片，并且分别安装在驱动路径辊30和从动路径辊40的后侧的传送路径的上侧和下侧。
110.膜重绕机60安装在驱动结合辊30和从动结合辊40的后侧，以回收由分离刀片50分离的上电极膜6和下电极膜8。
111.膜重绕机60从分离刮板50安装在传送路径的上侧和下侧，以卷绕回收上电极膜6和下电极膜8。膜重绕机60可旋转地安装在辊对辊进给设施的主框架200上。
112.通过驱动结合辊30和从动结合辊40分别将阳极层5和阴极层7转移到电解质膜片9的上表面和下表面，以形成膜
‑
电极组件1，并且膜
‑
电极组件1在传送路径的末端回收。回收膜
‑
电极组件1的电极层重绕机70可旋转地安装在辊对辊进给设施的主框架200上。
113.根据上述用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置100，电解质膜片9通过电解质膜片退绕机20供应到预定传送路径。
114.卷绕成辊形式的上电极膜片2和下电极膜片4分别通过电极膜片退绕机10供应，并且与插置于其间的电解质膜片9通过传送路径供应。
115.在此，上电极膜片2由于位于电解质膜片9的下侧而位于电解质的上侧，但不限于此。也就是说，相反的配置也是可能的。阳极层5以预定间隔连续地施加在上电极膜片2的上电极膜6的下表面上，并且阴极层7以预定间隔连续地施加在下电极膜片4的下电极膜8的上表面上。
116.在该过程中，驱动结合辊30通过第一驱动器31沿着逆时针方向以预定旋转速度旋转，并且从动结合辊40通过第二驱动器41沿向上方向移动。
117.在这种状态下，上电极膜片2和下电极膜片4与插置于其间的电解质膜片9进入驱动结合辊30和从动结合辊40之间。
118.然后，随着驱动结合辊30沿逆时针方向旋转，从动结合辊40被动地旋转并且在将
电解质膜片9以及上电极膜片2和下电极膜片4插置于其间的状态下与驱动结合辊30紧密接触。
119.因此，在驱动结合辊30和从动结合辊40按压电解质膜片9以及上电极膜片2和下电极膜片4时，上电极膜片2的阳极层5附接到电解质膜片9的上表面，并且下电极膜片4的阴极层7附接到电解质膜片9的下表面。
120.通过驱动结合辊30和从动结合辊40，通过辊层压和贴花法，分别将上电极膜片2的阳极层5和下电极膜片4的阴极层7转移到电解质膜片9的上表面和下表面。因此，阳极电极层5和阴极电极层7分别结合到电解质膜织物9的上表面和下表面。
121.驱动结合辊30的雕刻部35没有按与阴极层7之间的间隔对应的间隔压缩上电极膜片2的阳极层5，并且凸出部37按与阴极层7对应的区段压缩上电极膜片2的阳极层5，并将其转移到电解质膜片9的上表面。
122.在这种状态下，上电极膜6和下电极膜8分别通过在驱动结合辊30和从动结合辊40后侧的分离刀片50与上电极膜片2和下电极膜片4分离。如上所述分离的上电极膜6和下电极膜8通过被膜重绕机60卷绕通过回收路径而回收。
123.并且，分别通过驱动结合辊30和从动结合辊40将阳极层5和阴极层7结合到电解质膜片9的上表面和下表面而形成的膜
‑
电极组件1被卷绕在传送路径的末端的电极层重绕机70上。
124.同时，由于沿着传送路径传送的上电极膜片2和下电极膜片4之间的进给速度差异以及施加到上电极膜片2和下电极膜片4的上电极膜6和下电极膜8的阳极层5和阴极层7之间的间距(间隔)分布，用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置100可能难以准确地将阳极层5和阴极层7的传送位置相对于电解质膜片9进行匹配。
125.在本公开的示例性形式中，提供了用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置100，其能够以简单的配置使阳极层5和阴极层7在电解质膜片9的上表面和下表面上的传送位置自动对准。
126.燃料电池膜
‑
电极组件制造装置100还包括位置对准单元110、缓冲部140、第一位置传感器150、第二位置传感器160和控制器170。
127.位置对准单元110可以在切换上电极膜片2和下电极膜片4以及上电极膜6和下电极膜8的驱动方向时使阳极层5和阴极层7的位置对准。位置对准单元110分别设置在电极膜片退绕机10和膜重绕机60的附近。
128.在下文中，当将要结合到电解质膜片9的阳极层5和阴极层7的位置彼此对准(匹配)时，这称为匹配，并且它们彼此不对准的状态称为不匹配。
129.也就是说，位置对准单元110是当沿着传送路径传送的上电极膜片2和下电极膜片4中的阳极层5和阴极层7的位置是不匹配位置时，用于将阳极层5和阴极层7的位置校正(对准)成匹配位置的配置。
130.该位置对准单元110包括第一转向辊组120和第二转向辊组130。
131.第一转向辊组120安装在供应路径上，以将上电极膜片2和下电极膜片4从电极膜片退绕机10供应到传送路径。
132.图2是示出应用于根据本公开的示例性形式的用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置的第一转向辊组的图。
133.参考图1和图2，第一转向辊组120可以通过第三驱动器123和第四驱动器124沿着供应路径选择性地切换上电极膜片2和下电极膜片4的驱动方向。
134.第一转向辊组120包括第一从动辊121和第一驱动辊122。第一从动辊121和第一驱动辊122可旋转地安装在辊对辊进给设施的主框架200上。第一从动辊121接触沿着供应路径运行的上电极膜片2和下电极膜片4，并且可自由地(被动)旋转。
135.第一驱动辊122被设置成使得能够通过第三驱动器123沿远离或朝向第一从动辊121移动的方向往复移动。第一驱动辊122被设置成通过第四驱动器124沿与第一驱动辊122的旋转方向相反的方向旋转。并且，第一驱动辊122被设置成通过第四驱动器124旋转，以沿上电极膜片2和下电极膜片4的供应的相反方向驱动。
136.第一驱动辊122可以通过第三驱动器123沿远离第一从动辊121的方向移动。在这种情况下，第一驱动辊122不通过第四驱动器124提供驱动力，并且第一从动辊121接触上电极膜片2和下电极膜片4，并沿着上电极膜片2和下电极膜片4的移动方向旋转。
137.另外，第一驱动辊122可以通过第三驱动器123沿更靠近第一从动辊121的方向移动。在这种情况下，第一驱动辊122通过第四驱动器124接收驱动力并旋转。该第一驱动辊122与第一从动辊121紧密接触，并沿与第一从动辊121相反的方向(上电极膜片2和下电极膜片4的供应相反方向)旋转，并且然后第一驱动辊122可以沿上电极膜片2和下电极膜片4的供应的相反方向反向驱动上电极膜片2和下电极膜片4。
138.第三驱动器123可以包括连接到第一驱动辊122的已知技术驱动缸123a，并且向第一驱动辊122提供动力以相对于第一从动辊121向前和向后移动。另外，第四驱动器124可以包括能够对旋转方向和速度进行伺服控制的已知技术伺服电动机124a。
139.图3是示出应用于根据本公开的示例性形式的用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的装置的第二转向辊组的图。
140.参考图3，第二转向辊组130安装在回收路径中，以回收由膜重绕机60侧的分离刀片50与上电极膜片2和下电极膜片4分离的上电极膜6和下电极膜8。
141.第二转向辊组130可以通过第五驱动器135和第六驱动器136沿着回收路径选择性地切换上电极膜6和下电极膜8的驱动方向。
142.该第二转向辊组130包括第二从动辊131和第二驱动辊132。第二从动辊131和第二驱动辊132可旋转地安装在辊对辊进给设施的主框架200上。第二从动辊131接触沿着回收路径运行的上电极膜6和下电极膜8，并且可自由地(被动)旋转。
143.第二驱动辊132被设置成使得能够通过第五驱动器135沿远离或朝向第二从动辊131移动的方向往复移动。第二驱动辊132被设置成可通过第六驱动器136沿与第二从动辊131的旋转反向相反的方向旋转。也就是说，第二驱动辊132被设置成通过第六驱动器136按上电极膜6和下电极膜8的回收方向旋转。
144.第二驱动辊132可以通过第五驱动器135沿更靠近第二从动辊131的方向移动。在这种情况下，第二驱动辊132通过第六驱动器136接收驱动力并旋转。该第二驱动辊132与第二从动辊131紧密接触，并且沿与第二从动辊131相反的方向(上电极膜6和下电极膜8的回收方向)旋转，以回收上电极膜6和下电极膜8。
145.并且，第二驱动辊132可以通过第五驱动器135沿远离第二从动辊131的方向移动。在这种情况下，第二驱动辊132不通过第六驱动器136接收驱动力，并且第二从动辊131接触
沿回收的相反方向运行的上电极膜6和下电极膜8，并且可以沿上电极膜6和下电极膜8的回收的相反的方向被动地旋转。
146.第五驱动器135可以包括连接到第二驱动辊132的已知技术驱动缸135a，并且向第二驱动辊132提供动力以相对于第二从动辊131向前和向后移动。另外，第六驱动器136可以包括能够对旋转方向和速度进行伺服控制的已知技术伺服电动机136a。
147.参考图1，缓冲部140用于补偿电解质膜片9的反向运行长度。缓冲部140用于在电解质膜片9沿着传送路径向后运行时抑制电极层重绕机70的退绕。
148.缓冲部140在传送路径上设置在分离刀片50与电极层重绕机70之间。缓冲部140包括引导辊141和缓冲辊143。
149.引导辊141可以成对地可旋转地安装在传送路径上。引导辊141沿着传送路径沿两个方向引导电解质膜片9的传送。引导辊141与电解质膜片9接触，并且可以通过电解质膜片9的张力而旋转。
150.缓冲辊143用于调节电解质膜片9的运行长度，并且被安装成可通过第七驱动器147在引导辊141之间沿竖直方向移动。缓冲辊143与电解质膜片9接触，并且可以通过电解质膜片9的张力而旋转。
151.第七驱动器147连接到缓冲辊143，并且可以包括已知技术的驱动缸，其向缓冲辊143提供沿竖直方向的操作力。
152.第一位置传感器150从驱动结合辊30和从动结合辊40的前侧安装在辊对辊进给设施的主框架200中。第一位置传感器150分别安装在传送路径在它们之间的驱动结合辊30和从动结合辊40的上侧和下侧。
153.第一位置传感器150分别检测沿着传送路径通过电极膜片退绕机10供应的上电极膜片2和下电极膜片4的阳极层5和阴极层7的边缘位置，并将检测到的信号输出到控制器170。
154.例如，第一位置传感器150包括已知技术视觉传感器151，其拍摄阳极层5和阴极层7的边缘并将视觉数据输出到控制器170。
155.第二位置传感器160从驱动结合辊30的前侧安装在辊对辊进给设施的主框架200中。第二位置传感器160检测驱动结合辊30的凸出部37的边缘位置，并将检测信号输出到控制器170。
156.例如，第二位置传感器160包括已知技术视觉传感器161，其拍摄凸出部37的边缘并将视觉数据输出到控制器170。
157.第一位置传感器150和第二位置传感器160可以分别同时拍摄阳极层5和阴极层7的边缘以及凸出部37的边缘，并且可以通过控制器170控制视觉拍摄的操作。
158.在第一位置传感器150侧，可以安装颜色传感器，该颜色传感器检测以上提及的阳极层5和阴极层7以及空白部分5a、7a的颜色并将检测信号输出到控制器170。
159.控制器170是控制装置100的整体操作的控制器，并且可以被实现为由预定程序操作的至少一个控制处理器，并且控制器170可以包括用于执行根据本公开的示例性形式的内容的一系列命令。
160.控制器170可以分析从第一位置传感器150和第二位置传感器160提供的检测信号，并且可以根据凸出部37的边缘位置以及阳极层5和阴极层7的边缘位置来控制第一驱动
器至第七驱动器31、41、123、124、135、136和147的驱动。
161.控制器170可以包括信号处理单元171、运算单元173和信号施加单元175。
162.信号处理单元171分析第一位置传感器150的检测信号，并检测阳极层5和阴极层7的边缘位置值以与凸出部37进行匹配。并且，信号处理单元171分析第二位置传感器160的检测信号，并检测凸出部37的边缘位置值以与阳极层5和阴极层7的边缘进行匹配。
163.运算单元173计算阳极层5和阴极层7的边缘位置值与凸出部37的边缘位置值之间的位置差。信号施加单元175可以根据位置差值将控制信号施加到第一驱动器至第七驱动器(31、41、123、124、135、136、147)。
164.在下文中，参考附图描述如上所述配置的根据本公开的示例性形式的用于燃料电池的膜
‑
电极组件的制造装置100的操作以及使用该制造装置100的用于燃料电池的膜
‑
电极组件的制造方法。
165.图4是示出根据本公开的示例性形式的用于制造用于燃料电池的膜
‑
电极组件的方法的流程图，并且图5至图10是示出根据本公开的示例性形式的用于制造膜
‑
电极组件的装置的操作以及使用该装置的用于制造燃料电池的膜
‑
电极组件的制造方法的图。
166.参考图1、图4和图5，在步骤s11，卷绕成辊形式的电解质膜片9通过电解质膜片退绕机20供应到预定传送路径。
167.同时，在步骤s12，上电极膜片2和下电极膜片4(其中阳极层5和阴极层7以预定间隔连续地施加到上电极膜6和下电极膜8中的每一个)分别通过电极膜片退绕机10沿着传送路径供应到电解质膜片9的上侧和下侧。
168.在此，从动结合辊40处于由第二驱动器41抬起的状态，并且从动结合辊30处于由第一驱动器31驱动和旋转的状态。驱动结合辊30和从动结合辊40沿着传送路径沿相反方向旋转，并且从动结合辊40通过驱动结合辊30被动地旋转。
169.第一转向辊组120的第一驱动辊122通过第三驱动器123与第一从动辊121分离。并且，第二转向辊组130的第二驱动辊132通过第五驱动器135与第二从动辊131紧密接触，并通过第六驱动器136沿着上电极膜6和下电极膜8的回收方向旋转。缓冲部140的缓冲辊143通过第七驱动器147向下移动。
170.在这种状态下，电解质膜片9以及上电极膜片2和下电极膜片4被供应在驱动接合辊30和从动接合辊40之间，并且在步骤s13，上电极膜片2和下电极膜片4的阳极层5和阴极层7分别转移到电解质膜片9的上表面和下表面。
171.然后，上电极膜6和下电极膜8分别通过在驱动结合辊30和从动结合辊40的后侧的分离刀片50与上电极膜片2和下电极膜片4分离。
172.接下来，在步骤s14，由分离刀片50分离的上电极膜6和下电极膜8通过膜重绕机60沿着回收路径被驱动到回收方向，并且被回收。
173.此时，由于第一转向辊组120的第一驱动辊122与第一从动辊121分离，因此上电极膜片2和下电极膜片4沿着供应路径行进通过第一从动辊121。并且，第二转向辊组130的第二驱动辊132与第二从动辊131紧密接触，并且沿着上电极膜6和下电极膜8的回收方向旋转。因此，上电极6膜和下电极膜8经过沿相反方向旋转的第二从动辊131和第二驱动辊132之间通过，并卷绕在膜重绕机60上并回收。
174.由于已经在用于燃料电池的膜
‑
电极组件制造装置100的操作中描述了s11、s12、
s13和s14的过程，因此将省略更详细的描述。
175.同时，在上电极膜6和下电极膜8分离的情况下，膜
‑
电极组件1(其中阳极层5和阴极层7转移到电解质膜片9的上表面和下表面)沿着传送路径传送。并且，在步骤s15，将膜
‑
电极组件1卷绕在电极层重绕机70上。
176.在该过程中，膜
‑
电极组件1通过缓冲部140的引导辊141和缓冲辊143沿正方向传送，并且膜
‑
电极组件1可以通过电极层重绕机70卷绕。
177.在此，由于缓冲部140的缓冲辊143通过第七驱动器147向下方移动，因此电解质膜片9的运行长度(或缓冲长度)增加，并且电解质膜片9经由导辊141传送到电极层重绕机70。
178.另一方面，在进行如上所述的过程时，在驱动结合辊30和从动结合辊40前方的第一位置传感器150检测阳极层5和阴极层7的边缘位置，作为进入驱动结合辊30和从动结合辊40之间的检测目标，并将检测信号输出到控制器170。然后，在步骤s16，在驱动结合辊30中，通过第二位置传感器160检测驱动结合辊30的凸出部37的边缘位置，并将检测信号输出到控制器170。
179.在此，第一位置传感器150和第二位置传感器160同时拍摄阳极层5和阴极层7的边缘以及凸出部37的边缘，并将视觉数据传送输到控制器170。
180.控制器170的信号处理单元171分析第一位置传感器150的检测信号并且检测阳极层5和阴极层7的边缘位置值以匹配凸出部37的边缘。并且，在步骤s17，控制器170的信号处理单元171分析第二位置传感器160的检测信号以检测凸出部37的边缘位置值以与阳极层5和阴极层7的边缘进行匹配。
181.另外，在步骤s18，控制器170的运算单元173计算阳极层5和阴极层7的边缘位置值与凸出部37的边缘位置值之间的位置差值。然后，在步骤s19，控制器170确定阳极层5和阴极层7的边缘位置值与凸出部37的边缘位置值之间的位置差值是否满足预定参考值。
182.阳极层5和阴极层7的边缘位置值与凸出部37的边缘位置值之间的位置差值是否满足预定参考值取决于位置差值是否在容许误差范围内。
183.如果在过程s19中确定位置差值满足参考值，则执行如上所述的一系列过程s11至s15。
184.然而，在步骤s19中，如果确定位置差值不满足预定参考值，则执行电极位置对准模式。
185.在该过程中，如图6所示，要检测的阳极层5和阴极层7(a)的先前的其他阳极层5和阴极层7(b)经历过程s11
‑
s15。也就是说，在步骤s21，先前的其他阳极层5和阴极层7(b)通过驱动结合辊30和从动结合辊40结合(转移)到电解质膜片9的上表面和下表面。
186.当执行电极位置对准模式时，在要检测的阳极层5和阴极层7(a)之间的空白部分5a、7a位于驱动结合辊30的凸出部37的边缘处的时刻，停止电解质膜片9的传送。
187.之后，如图7所示，在步骤s23，第一驱动器31停止驱动驱动结合辊30，并且第二驱动器41使从动结合辊40下降。
188.接下来，第三驱动器123分离第一转向辊组120的第一驱动辊122与第一从动辊121，并且第五驱动器135将第二转向辊组130的第二驱动辊132附接到第二从动辊131，并且第六驱动器136保持第二驱动辊132沿着上电极膜6和下电极膜8的回收方向被驱动和旋转的状态。
189.因此，上电极膜片2和下电极膜片4通过电极膜片退绕机10和膜重绕机60沿着传送路径沿正方向传送，并且检测目标的阳极层5和阴极层7(a)朝向分离刀片50传送。此时，在传送路径中通过第一从动辊121驱动上电极膜片2和下电极膜片4。
190.之后，在步骤s24，通过分离刀片50将上电极膜6和下电极膜8与结合到电解质膜片9的阳极层5和阴极层7分离。
191.分离的上电极膜6和下电极膜8可通过第一转向辊组120和第二转向辊组130单独校正。
192.如上分离的上电极膜6和下电极膜8经过沿相反方向旋转的第二从动辊131和第二驱动辊132之间，并在沿着回收方向驱动时卷绕在膜重绕机60上。
193.在进行该过程后，如图8所示，第三驱动器123使第一转向辊组120的第一驱动辊122与第一从动辊121紧密接触，并且第四驱动器124使第一驱动辊122沿上电极膜片2和下电极膜片4的供应的相反方向旋转。然后，第一从动辊121和第一驱动辊122沿相反方向旋转，反向地驱动上电极膜片2和下电极膜片4。
194.同时，第二转向辊组130的第二驱动辊132通过第五驱动器135与第二从动辊131分离。然后，在步骤s25，释放卷绕在膜重绕机60上的上电极膜6和下电极膜8，并且通过第二从动辊131沿着回收路径反向地驱动上电极膜6和下电极膜8。
195.在以上过程中，通过缓冲部140的第七驱动器147使缓冲辊143沿向上方向移动，并且具有传送在顶表面和底表面上的阳极层5和阴极层7的电解质膜片9通过导辊141沿反向方向传送。
196.如上所述，当缓冲辊143从底部移动到顶部时，补偿电解质膜片9沿反向方向的运行长度，以抑制电极层重绕机70的退绕，并且电解质膜片9可以通过导辊141而反转。
197.因此，要检测的阳极层5和阴极层7(a)位于驱动结合辊30和从动结合辊40的前方(原始位置)，而其它阳极层5和阴极层7(b)位于驱动结合辊30和从动结合辊40之间。
198.在这种状态下，如图9所示，上电极膜片2和下电极膜片4反向运行多达位置差值，并且检测目标的阳极层5和阴极层7在预定匹配位置对准。同时，在步骤s26，只要空白部分5a、7a和驱动结合辊30的凸出部37对准到预定匹配位置，就沿反向方向驱动驱动结合辊30。
199.然后，在步骤s27，第一位置传感器150和第二位置传感器160重新检测检测目标的阳极层5和阴极层7以及凸出部37的位置，并且将检测信号输出到控制器170。
200.在此，分离的上电极膜6和下电极膜8可以分别通过第一转向辊组120和第二转向辊组130来单独校正其位置。
201.也就是说，控制器170可以根据上下第一位置传感器150和第二位置传感器160中的每一个的检测信号，通过将对应的信号输出到第一转向辊组120和第二转向辊组130，来校正分离的上电极膜6和下电极膜8的每个位置。
202.如果在步骤s28确定位置差值满足预定参考值，如图10所示，则上电极膜片2和下电极膜片4以及电解质膜片9沿正方向传送，并且在匹配位置对准的阳极层5和阴极层7被放置在驱动结合辊30和从动结合辊40之间。
203.这是为了抑制驱动结合辊30和从动结合辊40对结合到电解质膜片9的其他阳极层5和阴极层7的重叠压缩。
204.接下来，执行如上所述的s11
‑
s15的过程，诸如，使从动结合辊40下降，并且将阳极
层5和阴极层7转移到电解质膜片9的上表面和下表面。
205.并且，如果在步骤s28确定位置差值不满足预定参考值，则执行如上所述的s25
‑
s27的过程。
206.根据如目前所述的根据本公开的示例性形式的用于燃料电池的膜
‑
电极组件的制造装置100和方法，通过切换上电极膜片2和下电极膜片4以及上电极膜6和下电极膜8的运行方向，阳极层5和阴极层7的传送位置可以自动地对准。
207.因此，在本公开的示例性形式中，可以抑制由于施加到上电极膜6和下电极膜8的阳极层5和阴极层7之间的间距分布而导致的阳极层5和阴极层7的传送均匀性的降低。另外，可以提供良好质量的膜
‑
电极组件1，并且可以提高膜
‑
电极组件1的生产率。
208.虽然已经结合当前被认为是实际示例性形式的内容描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的形式。相反，其旨在覆盖所附权利要求书的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。