一种制造膜电极组件的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种通过检查转印辊的温控是否正常，有选择地驱动/停止的制造膜电极组件的设备。所述设备包括转印辊，所述转印辊的温度由温控单元控制，所述转印辊使上面形成有聚合物电解质膜和电极的转印膜通过其间，以挤压转印膜，并把电极转印到聚合物电解质膜上；热致变色颜料引入装置，所述热致变色颜料引入装置安装在转印辊的前端，以把热致变色颜料涂覆在聚合物电解质膜上；颜色信息获取单元，所述颜色信息获取单元安装在转印辊的后侧，以获得热致变色颜料的颜色变化信息；和控制器，所述控制器根据利用颜色信息获取单元获得的热致变色颜料的颜色变化信息，检查转印辊的温控是否正常。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造膜电极组件的设备，更具体地，涉及一种通过检查转印辊(transfer roll)的温度是否被适当控制，以便自动选择驱动模式和停止模式的制造膜电极组件的设备。
技术介绍
燃料电池是一种不燃烧燃料的化学能量，以把化学能量转换成热，而是通过电池组内的电化学反应，把化学能量转换成电能的发电机。燃料电池可为商业用途和为家庭供电，也可适用于小型电气/电子装置，便携式装置，以及启动车辆的电力的供给。作为用于车辆的启动的现有电源，通常研究燃料电池之中，具有最高功率密度的聚合物电解质膜燃料电池(PEMF )。PEMF包括其中发生电化学反应的催化剂电极膜被附在固体聚合物电解质膜的两侧的膜电极组件(MEA)，均匀地扩散反应气体和传送生成的电能的气体扩散层(⑶L)，和移动反应气体和冷却剂的隔板。当利用单元电池装配燃料电池组时，其主要组件(即，膜电极组件和气体扩展层的组合)被定位。膜电极组件包括包含催化剂使得氧气和氢气在聚合物电解质膜的两侧相互反应的催化剂电极层(即，阳极和阴极)，和层叠在催化剂电极层外面的气体扩散层和密封垫。在气体扩散层外部，布置隔板，以供给反应气体(作为燃料的氢气，和作为氧化剂的氧气或空气)，并通过冷却剂。其中在制造过程中，在聚合物电解质膜的两侧附加催化剂电极膜(阳极和阴极)的组件被称为3层膜电极组件，其中另外增加子密封垫的组件被称为5层膜电极组件，增加层叠在催化剂电极膜外部的气体扩散层的组件被称为7层膜电极组件。当在7层膜电极组件的气体扩散层外部，层叠其中形成反应气体和冷却剂的通道的隔板时，完成一个单元电池，通过层叠这样的数个单元电池，构成所期望的燃料电池组。与制造膜电极组件的方法相关的专利有几个，比如韩国专利N0.10-0969029(2010年7月9日)和10-1080783(2011年11月7日)，及韩国专利申请公开N0.10-2012-0117266(2012 年 10 月 24 日)和 10-2012-0115637 (2012 年 10 月 19 日)。在这些专利文献中，已知一种制造3层膜电极组件的方法，包括通过在转印膜(离型薄膜(release film))的表面上涂覆催化剂楽;料,并干燥所述催化剂衆料,形成催化剂电极膜，在聚合物电解质膜的两侧，层叠上面分别形成催化剂电极层的转印膜，把催化剂电极层转印到聚合物电解质膜的两侧，和去除转印膜。另外，应用了用于大规模地制造3层膜电极组件的辊对辊设备。在这种情况下，通过利用加热的转印棍，压制催化剂电极层并把催化剂电极层转印到电解质膜的两侧，结合催化剂电极层。图1表示制造3层膜电极组件的辊对辊设备，它是通过把催化剂电极层(阴极和阳极)3转印到电解质膜I的两侧，自动转印电极，以制造膜电极组件4的设备。如图1中图解所示，从膜进给辊11进给的电解质膜I和从膜进给辊12进给的转印膜2 (上面预先形成催化剂电极层的薄膜)在控制温度的转印辊13之间通过并被压制，从而催化剂电极层(下面，称为‘电极’)3被转印到电解质膜I的两侧。之后，在结合有电极3的3层膜电极组件4上层叠保护膜5，并绕辊15卷起，以便储存，同时绕分离辊14卷绕其上已转印电极3的转印膜2，从而使转印膜2与膜电极组件4分离。制造膜电极组件的连续设备还包括把转印辊13的温度控制在设定范围之内的温控单元(未示出)。如果温控单元未把转印辊的温度控制在适当温度之内，那么会制造低劣的膜电极组件。S卩，如果归因于温控单元的不稳定控制或者出现异常，转印辊未被控制在适当的温度范围内(特别地，超过设定的温度)，那么会制造次品。另外，归因于当连续制造膜电极组件时，设备的连续工作，当未在制造过程的适当时候检测到这种故障时，会制造大量的次品O由于作为制造成本的重要贡献因素的结果，大规模生产中的次品的增多会影响产品价格，因此需要降低制造过程中的次品的可能性。然而，尽管在设备中安装了温度传感器，以致使温度传感器适当地与加热装置关联(通过感测温度的加热装置的简单打开/关闭)，不过，现有设备不包括当温度传感器故障时，检测转印辊的温度的辅助装置。尤其是，由于制造膜电极组件的现有设备不包括这样的系统，即，监控转印辊的温控状态和检查温控是否出现异常，从而如果必要，采取即时的紧急措施的系统，因此产品劣性增大，从而需要通过检测转印辊的温控的失灵，减少次品。
技术实现思路
本专利技术提供一种通过检查转印辊的温控是否出现异常，以选择驱动模式/停止模式来制造膜电极组件的设备。更具体地，本专利技术提供一种制造膜电极组件的设备，包括监控和检查是否存在其中转印辊的温度超过制造过程中的温度极限的温控异常，以便自动选择驱动模式/停止模式，或者通过采取必要的后续措施，继续制造过程的系统。按照本专利技术的一个方面，提供一种制造膜电极组件的设备，包括:转印辊，所述转印辊的温度由温控单元控制，所述转印辊使上面形成有聚合物电解质膜和电极的转印膜通过其间，以挤压转印膜，并把电极转印到聚合物电解质膜上；热致变色颜料引入装置，所述热致变色颜料引入装置安装在转印辊的前端，以把热致变色颜料涂覆在聚合物电解质膜上；颜色信息获取单元，所述颜色信息获取单元安装在转印辊的后侧，以获得热致变色颜料的颜色变化信息；和控制器，所述控制器根据利用颜色信息获取单元获得的热致变色颜料的颜色变化信息，检查转印辊的温控是否正常。在本专利技术的一个实施例中，设置热致变色颜料引入单元，使得在聚合物电解质膜上的电极区的横向位置，涂覆热致变色颜料，并以连续线的形式或者以预定间隔间歇地，沿着聚合物电解质膜涂覆热致变色颜料。在本专利技术的另一个实施例中，所述设备还包括由控制器驱动的报警装置，控制器可被设定成当控制器根据热致变色颜料的颜色变化信息，确定其中转印辊的温度超过预定温度范围的转印辊的温控已出现异常时，驱动报警装置。在本专利技术的另一个实施例中，控制器可被设定成当根据热致变色颜料的颜色变化信息，确定其中转印辊的温度超过预定温度范围的转印辊的温控已出现异常时，停止所述设备。在本专利技术的另一个实施例中，颜色信息获取单元可包括拍摄通过转印辊之间的热致变色颜料，并把拍摄的热致变色颜料的图像传给控制器的视觉相机，控制器可根据从视觉相机传送的图像，检查热致变色颜料的颜色，从而确定转印辊的温控是否已出现异常。在本专利技术的另一个实施例中，热致变色颜料可以是在超过转印辊的预定温度的上限的温度下，其颜色变成预定颜色的热致变色颜料，控制器可通过检查热致变色颜料的颜色是否变成预定颜色，确定转印辊的异常温控。在本专利技术的另一个实施例中，热致变色颜料可以是在把转印辊的设定温度范围的上限加上余量‘ α ’而获得的‘上限+ α ’的温度下，其颜色变成预定颜色的热致变色颜料，控制器通过检查热致变色颜料的颜色是否变成预定颜色，可确定转印辊的异常温控。在本专利技术的另一个实施例中，温控单元可包括由控制器驱动，以冷却转印辊的冷却装置，当转印辊过热，超出转印辊的预定温度范围时，控制器通过根据获得的热致变色颜料的颜色变化信息，驱动冷却装置，可把转印辊的温度控制在预定温度范围内。在本专利技术的另一个实施例中，冷却装置可包括设置在转印辊中，以允许冷却剂流动的冷却通道，和按照来自控制器的控制信号被驱动，以向冷却通道供给冷却剂的冷却剂供给装置。从而，由于根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造膜电极组件的设备，包括：转印辊，所述转印辊的温度由温控单元控制，使上面形成有聚合物电解质膜和电极的转印膜通过所述转印辊之间，以挤压所述转印膜，并把所述电极转印到所述聚合物电解质膜上；热致变色颜料引入装置，所述热致变色颜料引入装置安装在所述转印辊的前端，以把热致变色颜料涂覆在所述聚合物电解质膜上；颜色信息获取单元，所述颜色信息获取单元安装在所述转印辊的后侧，以获得所述热致变色颜料的颜色变化信息；和控制器，所述控制器根据利用所述颜色信息获取单元获得的所述热致变色颜料的颜色变化信息，检查转印辊的温控是否正常。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李勋熙，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR