CN107851818A - 制造用于燃料电池的膜电极组的方法和装置 - Google Patents

制造用于燃料电池的膜电极组的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制造用于燃料电池的膜电极组(12)的方法，其中将所述膜电极组(12)的至少一个第一组件(18)作为穿过数个加工工位的、连贯的幅面式材料的一部分提供。将所述膜电极组的至少一个第二组件(26)与所述至少一个第一组件连接。将至少一个粘合剂施覆至所述组件(18，26)中的至少一个，所述粘合剂实现所述至少一个第一组件(18)与所述至少一个第二组件(26)的连接。本发明还涉及一种用于制造膜电极组(12)的装置(10)。

Description

制造用于燃料电池的膜电极组的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种制造用于燃料电池的膜电极组的方法，其中将所述膜电极组的至少一个第一组件作为连贯的幅面式材料的一部分提供。所述幅面式材料经过多个加工工位。在此将所述膜电极组的至少一个第二组件与所述至少一个第一组件连接。本发明还涉及一种用于制造膜电极组的装置。
背景技术
在现有技术中已为人所知的是，在燃料电池的制造中对膜电极组的各组件进行单独处理。这种按所谓抓取和放置(Pick-and-Place)原理进行的制造非常复杂。因为必须对膜电极组的各特别敏感的组件进行非常谨慎的处置。这类制造还伴随较长的周期时间。此外，特别是对于大规模的生产而言，对设备、场地以及无尘室技术的投资相对产出而言非常之高。
就抓取和放置工艺而言，可以采用机械手或者设于轨道上的抓持器，其特别是能够通过门轴执行沿不同的空间方向(x、y、z)的运动，从而以所需的精度来放置膜电极组的不同组件。亦即，膜电极组和燃料电池的大批量制造是具有挑战性的，这不仅是由于物料成本方面的原因，也是由于需要对许多精细且易污染的组件进行处理。
因此力求实现膜电极组的连续制造。DE 11 2008 001 580 T5例如描述过幅面式电解质膜的连续输送，在多个加工步骤中为此幅面式电解质膜配备膜电极组的其他组件。在此，首先通过加工辊将催化剂材料施覆至膜片，随后施覆气体扩散层。为了将气体扩散层与涂布有催化剂的膜连接，在此使用热封。为此，将加工辊加热至预定的温度。在DE112008001580T5中，电解质膜穿过制造装置，且此电解质膜相对较为敏感，故在这个制造装置中设有拉力释放机构。
上述方案的缺陷在于，难以实现膜电极组的组件的足够紧密的连接。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种有所改进的本文开篇所述类型的方法以及一种对应的装置。
本发明用以达成上述目的的解决方案为一种具有权利要求1的特征的方法，以及一种具有权利要求12的特征的装置。本发明的包含优选改进的有利设计方案参阅从属权利要求。
本发明的方法用于制造用于燃料电池的膜电极组。在此将所述膜电极组的至少一个第一组件作为经过多个加工工位的、连贯的幅面式材料的一部分提供。将所述膜电极组的至少一个第二组件与所述至少一个第一组件连接。可以借助粘合、焊接或者钎焊来进行这个材料接合式连接，其也实现密封、特别是气密的密封。
优选通过使用至少一粘合剂来进行此连接。在使用粘合连接时，将至少一粘合剂施覆至组件中的至少一个上，该粘合剂实现所述至少一个第一组件与所述至少一个第二组件的连接。此外，能够非常针对性地将粘合剂施覆于需要借助其将至少两个组件连接并且实现气密性的位置。这样便能提供有所改进的方法。
通过将非连续的制造方法转变成连续的制造方法，其中幅面式材料穿过加工工位，能够特别高效地制造膜电极组。在单体化制造中将膜电极组的各组件作为单体化的单件货物提供，而通过对幅面式材料或幅面式货物的集中式连续加工则特别是能实现特别小的周期时间。在此能够将所述周期时间、即用于制造单独一个膜电极组的时间减小至低于一秒。而借助迄今为止使用的抓取和放置工艺仅能实现约60秒的周期时间。
因此，借助所述方法能够在用于制造膜电极组的装置的空间需求/面积需求相同的情况下显著提高产量。这样一来，在大批量生产中，即在大批量的膜电极组制造中，能够显著降低空间需求。直至最终加工为止，逐件地对所述连贯的幅面式材料或幅面式货物进行改良，但在最终制造完毕前不进行单体化。此外还能降低每个膜电极组的制造成本。
借助所述方法，特别是能够在产出尽可能高或膜电极组的产量特别高的情况下实现固定的参考系和窄容差。此外，例如通过在幅面式材料上设置参考标记，能够实现极佳的可重现性。故所述方法具有特别高的过程稳定性。
所述至少一个可印刷的粘合剂同时用作密封元件，特别是在所述膜电极组的膜片的阳极侧与阴极侧之间。为此，例如可以借助用于将膜电极组的至少两个组件连接的至少一粘合剂对所述膜片进行边缘包封。这样一来，在具有所述膜电极组的燃料电池的工作中，所述粘合剂防止氧化剂从阴极侧到达阳极侧，或防止燃料从阳极侧到达阴极侧。
此外，能够有利地实现施覆的可扩展性，而与装置所需的制造面积以及装置所需的投资成本无关。为此仅需要改变幅面式材料穿过加工工位的速度。
这样便能对采用抓取和放置工艺的现有系统的较长周期时间以及伴随的在施覆方面的限制加以改进。即便是在用于制造膜电极组、以秒周期实现膜电极组的制造、具有最小化的占地面积(即具有非常小的空间需求)的装置的设计中，也能实现上述改进。在采用所述方法时，能够在一个装置中，特别是在印刷机或另一辊式加工机器中对液态或糊状粘合剂以及膜电极组的所有其余组件进行处理，并且将这些组件接合成一个成品构件、即接合成所述膜电极组。
至少一粘合剂优选能够通过施加电磁辐射、特别是通过施加UV辐射和/或红外辐射固化。亦即，在所述粘合剂的分子的交联过程中，优选采用辐射引发的反应机制。在将所述粘合剂固化后，这个粘合剂优选具有有助于将膜电极组的组件之间的连接处密封的特性、特别是弹性特性。
特别是可以将液态或糊状粘合剂用作所述至少一粘合剂，例如冷粘胶和/或热粘胶，诸如丙烯酸酯、氰基丙烯酸脂、环氧树脂、聚乙烯和/或聚丙烯。
所述膜电极组用于应用在所谓的聚合物电解质膜燃料电池中。聚合物电解质膜燃料电池(简称PEMFC)的基本结构如下文所述。PEMFC包含一个膜电极组(简称MEA)，其由一个阳极、一个阴极和一个设于上述之间的聚合物电解质膜(也称作离聚物膜，简称PEM)构成。MEA自身又布置在两个隔板之间，其中一个隔板具有用于分配燃料的通道，且另一隔板具有用于分配氧化剂的通道，且其中这些通道朝向MEA。这些通道构成一个通道结构、所谓的流场或流动场(Flow Field)。这些电极，即阳极和阴极通常构建为气体扩散电极(简称GDE)。这些电极的功能是将在电化学反应(例如2H2+O2→2H2O)中产生的电流导出，并使得反应物、离析物和产物被扩散。一个GDE可以包括至少一个气体扩散层或气体扩散覆层(简称GDL)。同样可以通过GDE提供朝向PEM的催化剂层。在此催化剂层上发生电化学反应。但阳极催化剂层和阴极催化剂层也可以分别施覆至PEM的各一主表面。在此情形下通常涉及催化剂涂层膜(简称CCM)，即涂布有催化剂的膜。
此外，GDE还可以具有一个气体分配层。气体扩散层与气体分配层的区别主要在于其孔径以及针对反应物的输送机制的类型(扩散或分配)。
这种燃料电池能够在相对较低的工作温度下产生具有高功率的电流。实际的燃料电池通常堆叠成所谓的燃料电池叠堆(简称叠堆)，以实现较高的功率输出，其中用双极隔板(所谓的双极板)来替代单极隔板，且单极隔板仅构成叠堆的两个位于末端的封闭件。这些单极隔板被部分地称作端板，且其结构可以与双极板有很大的区别。
双极板通常由两个子板组成。这些子板具有大体互补并且相对一个镜像平面镜像对称的形状。但这些子板无需强制性的镜像对称。重要之处仅在于，这些子板具有至少一个共用的接触面，在该接触面上能够将这些子板连接。这些子板具有既定的表面形貌。这样便在这些子板的相互背离的表面上产生前文述及的通道结构。例如就压印的金属子板而言，在子板的朝向彼此的表面上设有与上述通道结构互补的通道结构。藉此，在将这两个子板重叠时，在子板之间在其朝向彼此的表面上产生一个空腔，其由数个相连的隧道的系统构成。所述空腔或隧道系统被将子板在边缘区域内大体环绕的接合部以液密的方式包围，其中设有用于冷却剂输入和排出的开口，从而能够将该空腔用于分配冷却剂。
因此，双极板的用途是：氧化剂和还原剂的分配；冷却剂的分配以及燃料电池的冷却(确切言之为调温)；叠堆的单电池的相互流体分隔；叠堆的相继布置的单电池的电接触以及对单电池所产生之电流的输送。
优选提供一个框架材料充当所述至少一个第一组件，该框架材料构成所述可应用在燃料电池中的膜电极组的框架。在此，所述框架将所述膜电极组的活跃区域包围。所述膜电极组的活跃区域是发生氧化剂与燃料的反应的区域。借助所述框架能够提供针对膜电极组的膜片的保持件。此外，借助所述框架特别是能够施覆密封元件，以将膜电极组与隔板或双极板隔绝。此外，能够提供具备一定特性的框架材料，借助该特性能够特别好地经过各加工工位。
优选将所述框架材料与一个承载幅面连接，其中构成一个基本幅面，该基本幅面包括与所述承载幅面连接的框架材料。但在替代性实施方式中，也可以将膜片与框架材料连接，而不设有承载幅面。亦即，所述承载幅面特别是用于在穿过加工工位期间将框架材料增强。在此情形下，承载幅面吸收幅面输送所需的所有拉应力，并藉此减小框架材料的负荷。
这样一来，也可以采用拉伸性能较弱的框架材料。故能够视情况而定选择较为廉价的材料。但优选随后将这个辅助载体移除。亦即，优选不永久地将承载幅面整合至所述可应用在燃料电池中的膜电极组。在这个设计方案中，可以借助所述至少一粘合剂将待制造的膜电极组的膜片与所述基本幅面的框架材料连接，其中所述基本幅面包括与承载幅面连接的框架材料。
为了将所述承载幅面与所述框架材料连接，特别是可以采用另一粘合剂，其可不同于用于将膜电极组的至少一个第一组件与至少一个第二组件连接的粘合剂。因为该另一粘合剂优选不留在膜电极组中，而是仅用于在膜电极组的制造期间将承载幅面与框架材料接合。因此，可以将特别简单且廉价的材料用作该另一粘合剂。
特别优选地，从所述框架材料分离出一个与所述膜电极组的活跃区域对应的区域，其中在这个区域内维持所述承载幅面的接合。这样便能在所述框架材料中产生凹口。尽管如此，仍能确保不对膜电极组的另一待与框架材料连接的组件施加过高的拉力，因为承载幅面未被削弱。
可以将一个膜片作为所述至少一个第二组件与所述框架材料连接。特别是在预先从框架材料分离出与膜电极组的活跃区域对应的区域的情况下，优选采用这个方案。因为这样一来，在将从框架材料分离出的区域移除后，能够良好地接近膜片，从而能够为膜片配设各气体扩散层。此外，框架材料赋予膜片以有所增强的负荷能力。这使以连续法进行的膜电极组的制造得到简化。
所述膜片可以已配设有相应的催化剂材料，即为催化剂涂层膜(CCM)。但作为替代方案，也可以特别是借助印刷法，或者替代性地借助转移法，在加工工位中的一个上将催化剂材料施覆至膜片并且与膜片连接。
优选将至少一粘合剂施覆至所述膜片和/或所述框架材料，其中借助所述至少一粘合剂将至少一个气体扩散元件与所述膜片连接。所述至少一个气体扩散元件可以是朝向膜片的气体扩散层。所述气体扩散层的孔径可以小于在燃料电池中朝向隔板的气体分配层的孔径。也可以在相继的步骤中将这类气体扩散元件施覆至膜片。此外，可以将已包括两个孔隙度不同的层的单元用作气体扩散元件。
特别优选地，从所述承载幅面分离出一个将所述膜电极组的活跃区域包围的区域。在此情形下，能够从所述框架元件的朝向承载幅面的一侧接近所述框架材料。这样便能将膜电极组的至少另一组件从其朝向承载幅面的一侧与框架材料连接。
在另一有利设计方案中，将所述至少一粘合剂施覆至所述框架材料，其中借助所述至少一粘合剂将至少一个气体扩散元件与所述框架材料连接。这样便能以特别简单的方式提供所述膜电极组。
除特别是涂布有催化剂的膜或气体扩散层以外，在穿过加工工位的过程中也可以将其他组件施覆至所述连贯的幅面式材料。故例如可以特别是借助印刷法将至少一个密封元件施覆至所述框架元件。这种密封元件能够在燃料电池中将所述膜电极组与隔板或双极板隔绝。通过将这个生产步骤整合至膜电极组的制造，能够将燃料电池的制造尽可能合理化。
视所述隔板或双极板的设计方案而定，也可以在膜电极组的制造中将这些隔板或双极板与膜电极组连接。为此，也可以使用所述至少一粘合剂，特别是在该粘合剂具有密封特性的情况下。此外，可以将热层合和/或焊接作为其他用于将膜电极组的各组件相连的接合法。
根据另一有利设计方案，将至少一个参考元件施覆至所述膜电极组的至少一个组件。所述参考元件用于确定将膜电极组的组件中的至少两个相连的位置。通过设置这类参考元件(其亦称作套准标记)，能够以特别高的可重现性实现膜电极组的过程稳定且公差极小的制造。此外，藉此能够在幅面式材料经过各加工工位的过程中特别好地调节幅面速度。特别是可以通过印刷将所述至少一个参考元件印刷至膜电极组的组件，该组件特别是为所述框架材料。
优选借助印刷法将所述至少一粘合剂施覆至所述至少一个组件。在此，可以使用不同的印刷法，例如凸版印刷、凹版印刷或者孔版印刷，特别是丝网印刷。此外，在使用数码印刷法的情况下，能够特别精确且轻松地满足粘合剂施覆过程中的要求。在此可以采用类似于喷墨印刷的方法，例如所谓的喷印。
在不将所述至少一粘合剂整面地施覆至待粘合组件，而是仅施覆于在成品膜电极组中确保组件的接合和/或密封性的位置上的情况下，能够实现特别节约的方案。
最后，优选沿外轮廓从所述框架材料将一个构成所述膜电极组的框架的区域分离出来。这样便能以简单的处理步骤提供成品膜电极组。
本发明的装置是专为实施本发明的方法而设计。相应地，为了制造用于燃料电池的膜电极组，所述装置具有多个加工工位，其用于加工所述膜电极组的至少一个构建为连贯的幅面式材料的一部分的组件。所述装置还具有用于将膜电极组的至少一个第二组件与至少一个第一组件连接的构件。其中借助材料接合式连接法实现这个连接。
优选地，所述加工工位中的至少一个适于将至少一粘合剂施覆至所述组件中的至少一个，该粘合剂用于将所述至少一个第一组件与所述至少一个第二组件连接。
针对本发明的方法描述的优点和优选实施方式也适用于本发明的装置。
在本发明的范围内，前文述及的特征及特征组合以及下文在附图说明中述及和/或在附图中单独展示的特征及特征组合不仅可按给出的方式组合，也可按其他方式组合或单独应用。因此，即便是未在附图中明确展示或说明的实施方案，只要是能通过分解的特征组合从述及的实施方案产生，均视作本发明所涵盖和揭示的内容。
附图说明
本发明的更多优点、特征和细节参阅权利要求书、下文对优选实施方式的描述以及附图。其中：
图1为用于在连续过程中制造膜电极组的装置的示意图；
图2为用于连续制造配设有框架的膜电极组的另一装置的示意图；
图3为所述膜电极组在借助图2所示装置制造期间在一个处理步骤中的详图；以及
图4为图3所示膜电极组在另一处理步骤中的详图。
具体实施方式
图1大幅简化地示出装置10，其用于以连续的制造方法制造具有框架14的膜电极组12。在此可采用印刷法，或替代性地采用另一辊式加工法。在此，将连贯的幅面式材料从辊筒16展开，在本发明中通过该幅面式材料提供膜电极组12的框架材料18。相应地，在成品膜电极组12中用框架材料18构成框架14。其中沿一个输送方向或进给方向输送所述幅面式材料穿过装置10。例如可以将从辊筒16展开的合成材料用作框架材料18。
图1示出在膜电极组12的制造中被穿过的各加工工位。在图1中仅通过更多指向框架材料18的幅面式材料的箭头示意性示出这些加工工位。在加工工位22上从框架材料18冲压出区域24。这个区域24在成品膜电极组12中被优选构建为涂布有催化剂的膜(CatalystCoated Membrane，CCM)的膜片26遮盖。在另一加工工位28上将粘合剂42(参阅图3)例如以丝网印刷法或这种旋转过程印刷至框架材料18。在另一加工工位上将膜片26施加30至尚且潮湿的粘合剂床。
在其他加工工位32、34上将阴极气体扩散层36和阳极气体扩散层38加入过程并与框架材料18连接。最后，在另一加工工位上从框架材料18冲压40出一个将框架14包围的部分，从而提供配设有框架14的膜电极组12。
可以预先设置的例如10米每分钟的速度使得形式为框架材料18的幅面式货物穿过装置10运动。装置10在此示范性地像印刷机、特别是辊式印刷机那样构建。作为替代方案，可以使用任何适于对幅面式货物作连续处理的装置。亦即，为框架材料18逐件地配设或配备待制造的膜电极组12的其他组件。为此采用可印刷的粘合剂42，其在随后的功能中也用作针对膜电极组12的密封材料(参阅图3和图4)。粘合剂42在此将框架材料18与膜片26连接，将膜片26与阴极气体扩散层36连接，以及将框架材料18与阳极气体扩散层38连接(参阅图4)。作为图4所示布局的替代方案，也可以将阳极气体扩散层38与阴极气体扩散层36反转或交换布置。
结合图1能够特别清楚地看出，针对在不同加工工位上发生的加工步骤特别是可以使用旋转过程。此外，在分开的加工工位上实施分离处理步骤、涂布处理步骤和接合处理步骤。
首先将框架材料18从辊筒16展开44(参阅图2)。在此可以例如通过使用与对应的齿形传送带或诸如此类共同起作用的齿轮，以链控制的方式进行展开44。为了实现一定的作用于框架材料18的拉应力，可以设有制动装置，其以与运动方向相反的方式将框架材料18制动。此外，可以通过将框架材料18与承载幅面46连接(参阅图3和图4)以及承载幅面46的对应运动来实现框架材料18从辊筒16的展开。
为了使框架材料18沿预定的路径穿过装置10运动，特别是可以采用边缘调节。在此，例如可以借助超声波传感器在穿过装置10的过程中对框架材料18的边缘对准进行监控，并进行相应的再调节。此外，如图1所示，形式例如为转向辊48的从动辊筒可用于幅面导引。此外，经驱动的辊筒50能够实现对框架材料18的正确的幅面导引。也可以设有对框架材料18作非接触式导引的辊筒，其释放压缩空气并藉此提供气垫，框架材料18在该气垫上穿过装置10运动。特别是在需要避免这类辊筒与膜电极组12的涂布有粘合剂42的组件之间的接触的情况下，上述方案特别有意义。
在另一步骤中，对框架材料18的表面中的至少一个进行加工52，用以改善借助粘合剂42进行的附著。
通过加工52对框架材料18作预处理，用以施覆粘合剂42。在此可以整面地或者仅局部地对框架材料18进行加工。整面的加工52特别简单，因为无需针对性地加工框架材料18的特定区域。而就为加工52使用的材料或为加工52使用的能量而言，局部加工52特别节约。此外，在仅局部地将框架材料18的表面活化的情况下，能够防止框架材料18在不适于施覆粘合剂42的位置上意外受损。
在另一步骤中，从框架材料18分离54出设计用于膜片26的区域24。在这种切割操作中，例如可以使用激光器、旋转式切割滚筒、或者与飞刀组合的滚刀，其沿幅面的移动方向或输送方向切割框架材料18。也可以借助水束或者被施加超声波频率的刀具从框架材料18分离出区域24。
在下一步骤中，将粘合剂42施覆56至框架材料18。在此优选采用印刷法，其用于为框架材料18整面地或局部地涂布粘合剂42。在图2所示构建为辊式印刷机的装置10中，例如可以采用凸版印刷、凹版印刷或者孔版印刷，特别是丝网印刷。作为附加或替代方案，可以借助数码印刷法或者喷印法将粘合剂42施覆至框架材料18。
在下一步骤中，将所述粘合剂材料预活化58。在此，例如可以借助UV灯60将粘合剂42预活化，从而在粘合剂42中发生第一交联反应。故可如此调节粘合剂42的粘度，使得粘合剂42尽管不再伸展，但仍具有期望的用于将框架材料18与膜片26连接的特性。
在下一步骤中，将膜片26施覆62至涂布有粘合剂42的框架材料18。在另一加工工位64上，将膜片26与框架材料18接合。在此，压板66能够将对应的压力施加至配设有膜片26的框架材料18。这个接合步骤可以是分立的，具体方式为，在将压板66压合期间，框架材料18不进一步运动。作为替代方案也可以连续施加压力，具体方式例如为，压板66随框架材料18一起运动。也可以连续施加压力，或者以一定的频率、特别是以超声波频率周期性地施加压力。此外，在接合过程中可以使用超声波作为协助。作其他接合法，可以使用热层合和/或焊接。
在本发明中，在加工工位64的区域内也将粘合剂42固化68。为此，另一UV灯70例如能够为粘合剂42施加对应的UV辐射。作为附加或替代方案，红外灯72能够通过红外辐射引发粘合剂42的固化或活化。也可以通过其他形式为粘合剂42施加热量。
可以局部地，或者在待制造的膜电极组12的整个面范围内均匀地为粘合剂42施加UV辐射、红外辐射和/或热量。借助将粘合剂42局部活化，例如能够防止膜片26的对相应辐射或热量敏感的区域也受到损害。此外，就优选为粘合剂42施加的电磁辐射而言，可以如此在光谱方面调节该电磁辐射的波长，使得这些辐射不同程度地进入粘合剂42。这样便能在整个厚度范围内实现粘合剂42的特别均匀的活化或固化。此外，可以借助超声波和/或借助电子束将粘合剂42活化。
可以连续地或者以脉冲方式将粘合剂42活化。在不连续地为粘合剂42施加辐射、超声波和/或电子束的情况下，能够实现装置10的能耗方面的优点。
在装置10的变体方案中，也可以将一个双组分粘合剂用作粘合剂42，在将两个组分聚集时该粘合剂开始固化。这样便不必设置用于将粘合剂42固化的辐射源或诸如此类。也可以采用热固化粘合剂42和/或含溶剂的粘合剂42。
在下一步骤74中，可以对膜片26进行修整，并且例如以此将突出的边缘区域去除(参阅图1)。随后在加工工位上(优选局部地)将粘合剂42施覆78至与膜片26连接的框架材料18。
在步骤82中同样将粘合剂42施覆至框架材料18。在施覆操作78或步骤82后，接着可以分别借助UV灯61进行预活化84、86。
如图1所示，可以通过对应的从另一辊筒76展开的连贯的幅面式材料提供阴极气体扩散层36。类似地，优选也将阳极气体扩散层38作为卷在另一辊筒80上的连贯的幅面式材料提供。在下一加工工位上，分别从相应的幅面式材料切割88出阴极气体扩散层36或阳极气体扩散层38。
在另一步骤90中，从相对的侧面将阴极气体扩散层36和阳极气体扩散层38施覆至框架材料18或膜片26。随后可以特别是通过用红外灯92加热和/或以前述方式中之一重新实现粘合剂42的固化，其引发气体扩散层36、38与膜电极组12的其余组件的连接。最后，在另一步骤中将成品构件、即膜电极组12从框架材料18分离40。
即便在所述幅面式材料(其被施覆阴极气体扩散层36和阳极气体扩散层38)的涂布或施加操作中，也可以采用前述方法。在此特别是也可以整面或局部地施覆粘合剂42。
图2示出另一制造膜电极组12的方法，所述方法可以借助连续工作的装置10执行。在此，在第一步骤中将用作辅助载体的承载幅面46从另一辊筒94展开。在图2通过圆96示出的步骤中，在一侧(在替代性实施方式中则是在两侧)对承载幅面46作表面处理，且随后为其印刷另一粘合剂。在图2中通过另一个圆示出对应的印刷操作98。在此使用的粘合剂特别是可以不同于用于将膜电极组12的组件相连的粘合剂42。在本发明中，在从框架材料18冲压出的制造完毕的膜电极组12中，用作辅助载体的承载幅面46不再与框架材料18连接。
从辊筒16将框架材料18展开，对其进行边缘调节和一侧(或两侧)表面处理。对应的圆100示出这些处理步骤。此外，优选将参考点或者套准标记印刷至框架材料18。图2同样示出对应的印刷操作102。在固化操作104中将这些套准标记固化。所述套准标记特别是用于对需要在后续处理步骤中与框架材料18或膜电极组12的其他组件连接的组件进行尤其是施覆位置方面的调节。
在接合操作106中，将承载幅面46与框架材料18接合，其中在此将框架材料18定位在承载幅面46上方。先前在印刷操作98期间施覆至承载幅面46的粘合剂确保承载幅面46与框架材料18之间的附著。在固化步骤108中将该粘合剂固化。在本发明中将包括框架材料18和承载幅面46的复合体称作基本幅面110(参阅图3)。在切割操作112中，在下一步骤中从上方将框架材料18从基本幅面110切开。但在此不将承载幅面46切开。图3大幅简化地示出基本幅面110的对应位置114，在该位置上，框架材料18被切开，而承载幅面46则保持接合。
在下一步骤中，从上方为框架材料18印刷粘合剂42。图4通过另一个圆116示出对应的印刷操作。作为替代方案，也可以在切割操作112前实施印刷操作116。随后将粘合剂42活化118。在下一步骤中，将膜片26从对应的辊筒120展开。在另一切割操作122中将膜片26切割，并从上方铺设至基本幅面110。图2通过另一个圆示出对应的接合操作124。
随后为膜片26印刷粘合剂42，其中图2通过另一个圆示出对应的印刷操作128。在下一步骤130中将粘合剂42活化。随后将阴极气体扩散层36从另一辊筒126展开，并且将阴极气体扩散层36切割132以及从上方铺设134至膜片26。图3示出对应的通过粘合剂42将阴极气体扩散层36与膜片26连接的处理步骤。
从图3特别是可以看出，将膜片26与气体扩散层36连接的粘合剂42以及将框架材料18与膜片26相连的粘合剂42实现对膜片26的气密的侧向包封。粘合剂42优选将膜片26的各侧边136或窄侧包围。从图3还可以看出，在这个时间点上，承载幅面46是尚且完好的。
在下一切割步骤138(参阅图2)中从下方切割基本幅面110。但在此仅将承载幅面46切开。图3示出发生切割操作138的位置140。将如此产生的载体中间部分(即承载幅面46)与框架材料18的先前(在切割操作112中)被分离并借助粘合剂42与承载幅面46连接的区域一起作为废料142朝下揭离。
这样便能从底侧接近膜片26或框架材料18。相应地，在下一步骤中为其印刷粘合剂42。图2通过另一个圆示出对应的印刷操作146。紧随这个印刷操作146，重新将粘合剂42活化148。随后将第二个阳极气体扩散层38从另一辊筒144展开。随后将针对膜电极组12的区域从在辊筒144中提供的幅面式材料切下，其用于构成膜电极组12的气体扩散层38。在图2中通过另一个圆示出对应的切割操作150。
在另一接合操作152中，将切下的气体扩散层38从下方压向现在外露的膜片26。在此，粘合剂42实现气体扩散层38与框架材料18的连接(参阅图4)。但在这个区域内，粘合剂42不需要提供密封功能，而仅是实现框架材料18与阴极气体扩散层38的接合。
在另一切割操作154中，在框架材料18的区域内将基本幅面110切开。这样便产生具有框架14的成品膜电极组12(参阅图1)。在另一步骤中将基本幅面110的其余部分作为废料156朝上揭离(参阅图2)。

Claims (13)

1.一种制造用于燃料电池的膜电极组(12)的方法，其中将所述膜电极组(12)的至少一个第一组件(18)作为穿过多个加工工位的、连贯的幅面式材料的一部分提供，其中将所述膜电极组的至少一个第二组件(26)与所述至少一个第一组件连接，其特征在于，借助材料接合式连接法将所述至少一个第一组件(18)与所述至少一个第二组件(26)连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将至少一粘合剂(42)施覆至所述组件(18，26)中的至少一个上，所述粘合剂实现所述至少一个第一组件(18)与所述至少一个第二组件(26)的材料接合式连接。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，提供框架材料(18)充当所述至少一个第一组件，所述框架材料构成可应用在燃料电池中的膜电极组(12)的框架(12)，其中所述框架(14)将所述膜电极组(12)的活跃区域包围。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，特别是借助另一粘合剂将所述框架材料(18)与承载幅面(46)连接，其中构成基本幅面(110)，该基本幅面包括所述与承载幅面(46)连接的框架材料(18)，其中从所述框架材料(18)分离出一个与所述膜电极组(12)的活跃区域对应的区域，其中在这个对应的区域内维持承载幅面(46)的接合。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，将特别是配设有相应催化剂材料的膜片(26)作为所述至少一个第二组件与所述框架材料(18)连接。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述至少一粘合剂(42)施覆至所述膜片(46)上，其中借助所述至少一粘合剂(42)将至少一个气体扩散元件(36)与膜片(26)连接。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，从所述承载幅面(46)分离出一个将所述膜电极组(12)的活跃区域包围的区域。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其特征在于，将所述至少一粘合剂(42)施覆至所述框架材料(18)上，其中借助所述至少一粘合剂(42)将至少一个气体扩散元件(38)与框架材料(18)连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，特别是通过印刷将至少一个参考元件施覆至所述膜电极组(12)的至少一个组件上，所述参考元件用于确定将膜电极组(12)的组件中的至少两个相连的位置。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其特征在于，借助印刷法将所述至少一粘合剂(42)施覆至所述至少一个组件上。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将丝网印刷法用作印刷法。
12.一种用于制造燃料电池用膜电极组(12)的装置，具有多个加工工位，所述多个加工工位用于对所述膜电极组(12)的构造为连贯的幅面式材料的一部分的至少一个第一组件(18)进行加工，其中所述装置具有用于将所述膜电极组(12)的至少一个第二组件(26)与所述至少一个第一组件(18)连接的构件，其特征在于，所述加工工位中的至少一个设计用于在所述至少一个第一组件(18)与所述至少一个第二组件(26)之间建立材料接合式连接。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述加工工位设计用于将至少一粘合剂(42)施覆至所述组件(18，26)中的至少一个上，所述粘合剂能实现所述至少一个第一组件(18)与所述至少一个第二组件(26)的连接。
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