CN114556640B - 生产膜电极组件的方法以及用于生产膜电极组件的机器 - Google Patents

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Abstract

生产膜电极组件的方法以及用于生产膜电极组件的机器。一种生产膜电极组件MEA的方法，其中将掺杂有液体电解质的膜材料的准环形条与电极一起层压并且将所述条的边缘区域和所述电极之间的空间挤压成不含多余的电解质。

Description

生产膜电极组件的方法以及用于生产膜电极组件的机器
发明领域
本发明涉及一种用于生产膜电极组件的方法和系统。
背景技术
燃料电池的关键部分是膜电极组件(MEA)，所述MEA含有两个电极和在它们之间的质子交换膜(PEM)。一般而言，电极具有三个层，即气体扩散层、微孔层和催化层(分别为GDL、MPL和CL)。在低温PEM燃料电池中，聚合物膜(通常是Nafion)被水饱和。通常，当将电极的催化层直接涂覆到膜的表面上时，这不会造成问题。具有或不具有MPL的GDL片材被层压到涂覆催化剂的膜的卷上。在US6074692(参考文献[1])中公开了用于生产MEA的现有技术工艺，所述参考文献还讨论了其他现有技术。
不同于低温PEM燃料电池，高温PEM燃料电池使用用强电解质润湿的聚合物膜，例如掺杂正磷酸的聚苯并咪唑(H3PO4-PBI)。这种酸掺杂膜在高温下，例如在120℃至180℃下提供高电导率，其中基于NafionTM的膜的使用是不可行的，在此背景下另外参见参考文献[2]。在EP 1230705 B1和US 2010/0279197(参考文献[26]-[27])中还公开了将磷酸作为电解质液体来掺杂膜的用途。
不同于水饱和的Nafion膜，膜内部正磷酸的存在使得很难将催化剂涂覆在PBI膜的表面上，并且涂覆的CL需要严格干燥以去除溶剂，例如异丙醇和N-甲基-2-吡咯烷酮，另外参见参考文献[3]。另一方面，由于必需用酸浸渍，将CL涂覆到干燥的未掺杂的PBI膜上会产生其他难题，参见参考文献[4]。若干研究小组应用了转压方法，所述转压方法允许将干燥的CL转移到已经掺杂的膜上，在此之后将膜从衬底上剥离，从而只留下被CL覆盖的膜，参见参考文献[5–10]。然而，此类方法无法用于快速的大规模生产。
尽管现有技术中的方法提供了各种改进，但仍需要用于大规模生产的方法和系统。应当提及的是，已经尝试过实现电极和H3PO4-PBI膜的分开的卷对卷生产，参见参考文献[11，12]。然而，正如在这些参考文献中所讨论的，这些方法仍需要改进以便克服缺点，诸如不均匀性。
在US8399145、US2006/0014065和US6998149(参考文献[13–15])中公开了在侧边缘处使用保护性收紧垫圈的其他尝试。在US2018/0290441和US 2007/0116999(参考文献[24]-[25])中还公开了用于聚合物电解质膜的连续层压工艺。然而，由于此类方法在卷对卷生产工艺中会变得相对复杂，因此这些方法也具有缺点。
US 2007/0289707 A1(参考文献[23])描述了一种用于生产膜电极组件的方法，所述方法包括以下步骤：提供离聚物膜的连续条；提供用于与膜条组装的电极并且将电极附接到液体掺杂膜条；在压延层压站中通过以下方式将电极层压到条上：将条引入两个相对定位的层压辊之间并且通过两个层压辊压缩电极和条以进行层压。US2007/0289707A1中的层压辊具有连续冲洗表面，所述连续冲洗表面在电极和条的整个表面区域上挤压。因此，在压缩期间，无法将多余的电解质从条的边缘区域中去除。
因此，仍需要进一步的改进。
发明内容
因此，本发明的目的是提供对本领域的改进。特别地，一个目的是提供一种用于生产MEA的改进的方法和系统。特别地，一个目的是提供用于大规模生产MEA的方法和系统，其中生产是简单的、易于自动化的且快速的连续过程。
本文描述了一种生产膜电极组件MEA的方法，其中提供掺杂有液体电解质的膜材料的准环形条，电极被附接到所述环形条上。将掺杂膜条和电极组合，所述电极之后在压延层压站中通过以下方式层压到所述条上：将所述条引入两个相对定位的层压辊之间并且通过所述两个层压辊压缩所述电极与所述条以进行层压。
术语“准环形”在本文中用于表示来自卷的长条，所述长条在具体过程中看起来不会结束，但卷最终会在所述过程中用完。在技术领域中，有时会使用术语“环形”来代替“准环形”。
为了进行生产，提供了一种用于生产膜电极组件MEA的机器。在具体实施方案中，所述机器包括具有第一辊的膜供应站，所述膜供应站用于供应掺杂有液体电解质的膜材料的环形条。
另外，所述机器包括具有一对相对的电极供应辊的电极供应站，所述供应辊将电极放置到所述膜条的一侧上，但通常放置到两侧上。例如，所述电极供应站被配置用于将电极放置到所述膜条上，通常一次放置一个或两个电极，而在所述条上的连续电极之间具有预定纵向间距。
为了从所述膜供应站将所述条在电极供应棍之间传送通过所述电极供应站，使用第一传送带。
在一些具体实施方案中，所述电极供应站的所述电极供应辊是真空辊以用于通过吸力抵靠所述电极供应辊固定所述电极，直到所述电极被沉积到所述膜条上为止。在所述电极未被提供为环形条而是提供为片材的情况下，例如在将所述电极从环形条切割成与燃料电池中的MEA的最终尺寸匹配的片之后，此类辊是有用的。
在将所述电极放置到所述膜条上之后，将具有所述膜和电极的所述条在传送带上传送到层压站，所述层压站包括层压辊，所述层压辊用于在层压过程中任选地在升高到高于室温，例如高于100℃的温度下将所述电极挤压到所述条上。
任选地，粘合剂用于在所述层压过程中将所述电极粘合到所述膜条上。在实际实施方案中，所述粘合剂是聚合物并且具有玻璃化转变温度，并且所述层压过程的温度被调整到高于所述玻璃化转变温度的温度。例如，对于聚四氟乙烯(PTFE)，在所述层压过程中，所述温度应高于110℃。
然而，生产温度不应超过对掺杂剂有害的温度。例如，如果所述掺杂剂是H3PO4，所述温度应低于150℃以便避免电解质中产生气泡。这种掺杂剂用于聚苯并咪唑(PBI)膜，任选地用于高温PEM燃料电池中。
在所述生产方法的一些具体实施方案中，所述条具有第一宽度并且所述电极具有小于所述第一宽度的第二宽度。当所述电极与所述液体掺杂膜条组合并且附接到所述液体掺杂膜条时，所述电极定位在所述条的两个相对的侧边缘区域之间。这些边缘区域未被所述电极覆盖。
在所述层压站之后，将所述电极远离所述条的边缘的这种膜条传送通过另外的压延站，其中相对放置的压延辊在所述条的所述边缘区域上挤压而不在所述电极上挤压，或者至少在所述电极上比在所述边缘区域上挤压得更少。通过这样做，掺杂液体被从所述边缘区域，而不是从所述电极下方的区域压出来。这一点是重要的，因为它提供了对所述电极下方的电解质的正确掺杂，但防止了电解质出现在不需要所述电解质的位置，即出现在所述条的所述边缘区域处。这具有仅在需要电解质的位置提供电解质的优点并且这不会导致燃料电池的过早故障。
在具体实施方案中，所述另外的压延站设有具有平行的旋转轴线的两个压延辊，所述两个压延辊彼此相对地定位并且面向彼此，其中所述压延辊具有当附接到所述条时与所述电极的位置匹配的中心区域和当具有所述电极的所述条被引导通过所述压延区域时与所述条的所述侧边缘区域匹配的侧区域。所述压延辊中的至少一者的所述中心区域被提供为空腔，所述空腔任选地具有至少为具有所述电极的所述条的厚度一半的深度，以便供所述压延辊沿着所述条的所述侧边缘区域进行挤压，而不挤压到所述电极上，或者至少在所述电极上比在所述侧区域上挤压得更少。典型地，两个压延辊(在所述条的任一侧上都具有一个辊)都设有这种空腔。
在所述电极被提供为片材的那些情况下，将所述电极作为片定位在所述条上意味着在所述条的纵向方向上在所述电极之间提供空间，以下实施方案是有用的。例如，除了所述侧区域和所述空腔之外，所述压延辊中的所述至少一者还包括横杆，所述横杆从一个侧区域延伸到相对的侧区域。当具有所述空腔的所述至少一个压延辊的周长等于从一个电极到下一个电极的周期长度时，所述横杆在输送所述条通过所述压延站期间在所述电极之间的所述空间的位置处挤压到所述条上。应理解，所述条通过所述压延站的运动以及所述压延辊的尺寸和速度被设定大小以与条移动同步，使得所述辊的旋转会导致所述杆实际上压入所述电极之间。
在本发明的一些方面，燃料电池堆的组装也是自动的。例如，在所述层压站和所述另外的压延站之后，所述MEA条被传送到切割站以将所述条切割成单独的MEA。任选地，所述机器还包括用于自动地供应双极板BPP的双极板供应站。所述机器之后还被配置用于通过以下方式自动地组装燃料电池堆：提供用于所述燃料电池堆的端板并且将所述单独的MEA自动地插入多个随后堆叠的双极板之间。
如上文所描述，本发明提供了一种生产膜电极组件MEA的方法，其中将掺杂有液体电解质的膜材料的准环形条与电极一起层压，并且其中将所述条的边缘区域和所述电极之间的空间挤压成不含多余的电解质。
此处应注意，这种生产技术也可应用于其他装置中的膜部件以用于发电或能量存储，并且应用于具有双极设计的转换装置，例如电池、双电层电容器、电解槽以及通常应用于燃料电池。然而，当用于高温PEM燃料电池中的MEA时，它具有特殊的益处和优点。
附图说明
将参考附图更详细地解释本发明，在附图中
图1是利用卷对卷MEA制造的燃料电池堆组装过程的示意图；
图2是示出在不同温度下经由压延产生的MEA的(a)极化和(b)功率的曲线的图；
图3是H3PO4-PBI系统的吸附等温线的图，所述吸附等温线描绘了膜的(a)慢速和(b)快速酸掺杂过程；
图4是示出在MEA在不同温度和速度下通过压延层压站进行压延之后对所述MEA中的正磷酸的重新分布的测量的图；
图5是示出以下项的图：(a)在第二压延站中用于压缩仅存在膜而不存在电极的区域的辊的设计，以及(b)在层压站之后的MEA卷的一部分的图示；
图6是示出在MEA通过层压站并通过第二压延站进行压延之后对所述MEA中的正磷酸的重新分布的测量的图；
图7是示出(a)不具有和(b)具有PI垫圈的MEA的可见电极面积和有效面积的差异的图；
图8示出了具有和不具有PI垫圈的MEA的极化曲线，其中电流通过以下项来归一化：(a)可见电极面积；以及(b)有效面积。
具体实施方式
在下文中，给出了关于如何实现3层MEA的高速卷对卷制造的实例，所述3层MEA沿着其边缘区域不具有保护垫圈。这不同于如参考文献[13–15]中所公开的程序。还描述了基于MEA的潜在的燃料电池和燃料电池堆。
图1示出了包括卷对卷MEA制造的燃料电池堆组装过程的示意图。将掺杂正磷酸的聚苯并咪唑(H3PO4-PBI)准环形膜片条提供在膜片卷1上并且从其支持薄膜展开，所述支持薄膜进而被卷到支持薄膜辊3上。支持薄膜潜在地是聚酯薄膜，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。将剩余的掺杂的PBI膜片条在导辊2上进行引导并且移入两个真空辊6之间。
作为连续过程的一部分，将电极从电极卷4展开，同时将可能的保护薄膜(例如，纤维素薄膜)从辊5上移走。将展开的电极通过刀具7切割成正确的尺寸，并且通过真空保持在真空辊6上的正确的位置。由于PBI薄膜被移入真空辊6之间，由真空辊6保持并输送到膜条的切割电极在预定位置处被放置到PBI膜条表面的相对侧上。
在这些步骤之后，条构成所述条的相对侧上的连续电极片材，并且装载电极的条进一步由导辊8引导，直到所述条穿过第一压延站的层压辊9，所述第一压延站是层压站，其中电极在压力下被层压到膜片条的表面上。清洁辊11用于为层压辊9清除正磷酸。层压辊9可保持在室温或任选地加热到高温，例如加热到高于100℃，以便增强CL与PEM之间的粘附。
例如，如果PTFE用作电极粘合剂，则在110℃至130℃下进行压延层压过程是有利的，因为PTFE在这些温度下会从结晶形式转变为刚性的无定形状态，参见参考文献[16]。另一方面，高于150℃的温度是不期望的，这归因于正磷酸的增加的蒸发风险以及在其中的水泡形成，参见参考文献[17]。因此，根据表1的温度范围对于MEA制造过程是特别有用的。表1中的温度是基于上文给出的数据以及其他常用聚合物粘合剂的较高玻璃化转变温度的数据，参见参考文献[18，19]。
表1通过卷对卷工艺组装膜和电极的期望的温度范围
Figure BDA0003594025180000081
例如，对于利用PTFE粘合剂由H3PO4-PBI膜和电极制成的MEA，125±5℃的温度范围会产生比在室温下(即，在25±5℃下)产生的MEA更好的电化学性能。
特别地，在MEA的层压过程中使用高温会产生增加高达25％的功率密度。这在图2中进行说明，其中图示出了在不同温度下经由层压压延产生的MEA的(a)极化和(b)功率的曲线。可清楚地观察到，更高的温度会带来更好的性能。
在层压期间除了温度之外的MEA制造的另一个重要参数是压延机的旋转速度，因为速度定义了MEA会有多长时间处于压力下。MEA上存在压力的时间会影响MEA内正磷酸的重新分布。如果这种重新分布导致酸的不均匀分布，则这种重新分布是不期望的。这种效应为速度设定了下限，因为速度不应太慢以至于发生显著的重新分布。
另一方面，由于以下效应，速度也不应太高。图3是H3PO4-PBI系统的吸附等温线的图，所述吸附等温线描绘了膜的(a)慢速和(b)快速酸掺杂过程。如果在相对较低的温度下，掺杂过程是缓慢的，则所产生的效应主要是单分子吸附机制，而在高温下的快速掺杂过程通过从单分子吸附到多分子吸附的改变来表征，这会导致PBI膜的酸的过度掺杂，其中聚合物链之间的距离变长。反过来，这意味着膜结构从薄膜状变为凝胶状，其中PBI部分地溶解在H3PO4中。凝胶化是极度不期望的，因为膜会失去其强度和弹性，这可能会对整个燃料电池堆的寿命产生负面影响。因此，这种效应为可进行所述过程的速度设定了上限。
速度和温度不应过高，因为这会导致凝胶形成，并且速度和温度不应过低，因为这会导致重新分布和不均匀性。因此，必须通过实验为所述过程找到适当的速度范围(regimeof speed)。然而，不仅必须正确地调整速度，而且必须正确地选择用于层压过程的相关温度。这是一项复杂的任务。
为了说明速度与重新分布的相关性，对图4进行参考，其示出了80μm厚的PBI膜片上按照mg/cm2对正磷酸含量进行的测量。示出了四片PBI薄膜，每片薄膜都具有示出PBI膜片上的电极的一个灰色中心区域，所述灰色中心区域用白色边缘区域勾勒出来。在所示的PBI膜片上的不同位置进行测量，包括在角部处、在角部之间的中间处以及在电极上的三个位置处，即在电极的相对端处和其中的在它们之间的中间处进行测量。
图4中针对具有电极的四个膜片呈现的数据涉及四种不同的产生方法，即：
25℃，以20rpm进行，
125℃，以20rpm进行，
25℃，以2rpm进行，以及
125℃，以2rpm进行。
如所示，四个膜片的顶部膜片在25℃的温度和压延辊的20rpm的相对速度下层压。可看到，所述片的角部具有范围为从下边缘区域的9.7到左下角中的17.5和右侧边缘中的16.3的酸含量。这是不期望的几乎2倍的变化，因为尽管速度很高，但由于低温导致了酸的大量重新分布。
此处应注意，根据80μm厚度，PBI膜中正磷酸的最大有用水平的实例是14.5mg/cm2。然而，这个水平在很大程度上取决于：膜中使用的PBI类型，例如聚[2,5-苯并咪唑](ABPBI)、聚[2,2’-间-(亚苯基)-5,5’-双苯并咪唑](m-PBI)或聚[2,2’-对-(亚苯基)-5,5’-双苯并咪唑](p-PBI)；聚合物的摩尔质量；以及其中添加剂的存在和其他因素，这归因于膜的不同吸附能力，另外参见参考文献[20–22]。
当将在低温下制造的片与在高温下制造的片进行比较时，从图4中观察到，在低温下制造的片各自有两个位置与高于最大目标值14.5的产酸水平相关，而在高温下制造的片只有一个这样的位置超过最大设定水平。因此，从图4中的数据，可得出结论，较高的温度对于MEA的层压是优选的，因为在边缘区域上观察到了较少的临界点。特别地，对于2rpm和20rpm的速度两者，在25℃下存在2个临界点，并且在125℃下仅存在1个临界点。
预期压延机的速度的降低会导致酸重新分布。在25℃下也能观察到这种情况。然而，令人惊讶的是，当所述过程在125℃下进行时，观察到的重新分布的程度显著降低。然而，这种表现可通过吸附等温线来解释，参见图3。可得出结论，掺杂过程在125℃下迅速发生，即酸有足够的时间分布在PBI膜内部，并且所述酸更均匀地重新掺杂膜，而在室温下，酸主要填充缺陷位置，例如裂缝或孔隙。虽然增加压缩时间允许在25℃下开始重新掺杂过程，但较高温度的层压是优选的。
从这些实验中，可得出结论，在125℃下的过程比在室温下的过程更稳健。
应注意，无论压延参数如何不同，MEA中活性区域内的酸含量都相对稳定，即10-11mg/cm2。然而，在边缘区域处看到较大的变化，这需要进一步改进。
特别地，消除膜条的边缘区域处的极高酸含量是制造不含内垫圈的MEA的一项重要任务，如果这些MEA想要具有长寿命的话。这个问题通过具有压延辊10的第二压延站来解决，参见图1。这些压延辊10的特殊之处在于它们仅压缩MEA的边缘区域并且将额外的正磷酸挤出膜。为了获得最佳效果，如图5所示，特别针对这个目的设计了压延辊。
图5a示出了在这样的第二压延站中用于压缩仅存在膜而不存在电极的边缘区域处的区域的辊10的设计。图5b示出了具有电极的对应的PBI薄膜，所述电极被示出为在顶部和底部的灰色区域。图5a中的辊10具有空腔/凹口26，所述空腔/凹口在压延过程期间适应电极，而辊10的边缘区域25相对于空腔26升高，以便挤压到PBI薄膜的对应的边缘区域上。此外，辊10具有横杆24，所述横杆仅挤压在电极区域之间的膜片，而不挤压到电极区域上。
该设计中最重要的元素是用于已经被层压到膜上的电极的空腔/凹口。此类空腔/凹口保护电极免于过压缩。有利地，其深度23T不小于在MEA已经通过层压站9之后MEA的总厚度的一半。
应注意，图1中的清洁辊12用于清洁压延辊10的表面。
类似于图4中的测量点，在图6中呈现了在125℃和20rpm下通过具有相应的辊9和10的这两个压延站之后的最终酸分布。图6示出了在MEA通过具有层压辊9的层压站和具有压延辊10的第二压延站进行压延之后对所述MEA中的正磷酸的重新分布的测量。如从图6中可见，正磷酸均匀地分布在MEA的活性区域中-其平均含量为9.3mg/cm2，其中偏差不超过0.1mg/cm2。在MEA的周边上不存在过度掺杂位置，并且H3PO4的量远未达到临界水平。
参考图1，MEA卷通过刀具13切割以形成具有单一MEA 14的片材，所述片材在传送带15上移动到组装台16。组装台16具有可调整的高度。燃料电池堆的端板由料盒17提供，并且具有垫圈的双极板由料盒18提供。另外，螺栓19通过对应的传送带来运送。
燃料电池堆的堆积根据以下逐步程序来进行，其中MEA被夹在双极板(BPP)之间：例如，根据以下顺序来进行：
(I)端板
(II)双极板(BPP)
(III)通过机架切割的MEA 14
(IV)BPP
然后重复步骤III和IV，直到达到所需量的MEA和BPP为止，在此之后提供另一个端板以完成所述堆。
当螺栓和螺母被拧紧时，板20对所述堆产生正确的压缩。以此方式组装，燃料电池堆21由另外的传送带15输送到位于货物机器人22上的运载架以用于其进一步的存放。
综上所述，所提出的制造MEA和基于MEA的燃料电池堆的自动化过程具有多个优点，诸如连续性和速度快，由此实现了高生产率和低成本。可适当控制MEA中正磷酸的均匀分布以避免临界水平。使用了两个压延站，一个压延站用于层压，并且一个压延站用于通过局部压缩MEA的预定部分来控制在边缘处和在电极之间的酸水平。这使PBI膜保持处于即使在MEA周边不使用保护垫圈也不会被热浓缩的H3PO4溶解的条件。所示的MEA是膜夹在两个电极之间的3层夹层构造，与如参考文献[14]中所描述的现有技术的5层结构相比较，这是有利的。
此外，当将具有和不具有保护性聚酰亚胺(PI)垫圈的MEA的极化曲线进行比较时，已经发现，当针对实际有效面积校正值时，在这些值之间几乎没有差异。为了深入研究这一点，进行了比较研究。在下文参考图7和图8呈现并解释了比较具有和不具有PI垫圈的膜的结果。
对于图7中的两个MEA，实际电极面积是相同的，即A x B cm2。然而，不具有PI垫圈的3层MEA具有等于有效面积的可见电极面积，即A x B，而对于具有PI垫圈的5层MEA，情况并非如此。在后一种情况下，首先，观察到具有PI垫圈的5层MEA具有更小的可见电极面积，因为在周边上的2mm的电极被PI垫圈覆盖。尽管在PI垫圈下方的每一侧上的约1mm的电极不是惰性的，但这仍然导致5层MEA的有效面积为(A-0.2)x(B-0.2)cm2。这意味着，如果膜和电极在其他方面的整体尺寸相同，则具有垫圈的现有技术的5层MEA具有更小的有效面积。
观察如下。尽管具有PI垫圈的5层结构的单位面积性能略高，但在3层MEA中，这由略大的总有效面积来平衡。对于更多细节，请参考图8a，其示出了具有和不具有PI垫圈的MEA的极化曲线，其中测量的电流根据可见电极面积(a)来归一化。观察到，具有PI垫圈的MEA在实验上具有略高的性能。然而，如上文已经提及，当结果根据实际有效面积来归一化时，如相对于图7所解释，没有发现差异。因此，本发明的方法被证明提供了与现有技术同样好的结果，但是以避免了垫圈的更简单的程序进行提供。
总之，本发明提供了一种利用已经掺杂的膜进行MEA制造，尤其是用于高温PEM燃料电池的连续卷对卷工艺。3层MEA卷的仅沿着边缘区域和在电极之间进行局部压缩的特定双重压延保护电极免于不利的压力，并且避免酸含量的不希望的重新分布和过冲。总而言之，这带来了对掺杂剂含量以及其在MEA中的分布的改进的控制。
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Claims (15)

1.一种生产膜电极组件MEA的方法，所述方法包括：提供掺杂有液体电解质的膜材料的准环形条；提供用于与所述膜条组装的电极并且将所述电极附接到所述液体掺杂膜条；在压延层压站中通过以下方式将所述电极层压到所述条上：将所述条引入两个相对定位的层压辊(9)之间并且通过所述两个层压辊(9)压缩所述电极和所述条以进行层压，其中所述条具有第一宽度并且所述电极具有小于所述第一宽度的第二宽度；其中所述电极与所述液体掺杂膜条的组合意味着将所述电极定位在所述条的两个相对的侧边缘区域之间，所述相对的侧边缘区域未被所述电极覆盖；其中所述方法还包括：在所述层压站之后移动所述条通过另外的压延站，其中所述另外的压延站的相对放置的压延辊(10)具有与所述条上的所述电极的位置匹配的中心区域和当具有所述电极的所述条被引导通过所述另外的压延区域时与所述条的所述侧边缘区域匹配的侧区域(25)；其中所述压延辊(10)中的至少一者的所述中心区域被提供为空腔(26)，以便供所述压延辊(10)在所述条的所述侧边缘区域上并沿着所述侧边缘区域进行挤压，而不挤压到所述电极上；以及通过将所述压延辊(10)挤压到所述条的所述边缘区域上而将多余的电解质从所述条的所述边缘区域中去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括将所述电极提供为片块而不是环形条，并且其中将所述电极定位到所述条上意味着在所述条的纵向方向上在所述电极之间提供间距，并且其中除了所述侧区域(25)和所述空腔(26)之外，所述压延辊(10)中的所述至少一者还具有横杆(24)，所述横杆从一个侧区域(25)延伸到相对的侧区域(25)，其中具有所述空腔(26)的所述至少一个压延辊(10)的周长等于从一个电极到下一个电极的周期长度，使得所述横杆(24)到所述条上的挤压与所述间距同步，并且所述方法包括在输送所述条通过所述压延辊(10)期间将所述横杆(24)挤压到在所述条上的所述电极之间的空间上，以将多余的电解质从所述电极之间的所述空间中去除。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括将电极附接在所述条的两侧上，并且其中所述压延辊(10)两者都设有空腔(26)和升高的侧区域(25)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括在层压过程中使用粘合剂来将所述电极粘合到所述膜条上，所述粘合剂是聚合物并且具有玻璃化转变温度，所述方法包括将所述层压过程的温度调整到高于所述玻璃化转变温度但低于在所述电解质中引起气泡的温度的温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述电解质是正磷酸，并且所述层压温度低于150℃。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述粘合剂是PTFE，并且所述层压温度高于110℃。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当将所述电极定位到所述膜材料条上时，所述电极被提供为卷料并且在连续过程中切割成片以将所述电极提供为片而不是提供为环形条，其中所述电极片通过真空保持在真空辊(6)上并输送到所述膜条并且从所述真空辊(6)定位到所述条上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对具有所述附接的电极的所述膜条进行切割以提供单独的MEA片；并且其中多个此类MEA片被自动地插入双极板之间以自动化生产燃料电池堆，包括用于所述堆的端板。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法包括将所述燃料电池堆中的燃料电池提供为高温质子交换膜HT-PEM燃料电池。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括将所述掺杂膜提供为掺杂H3PO4的PBI膜。
11.一种用于生产膜电极组件MEA的生产机器，所述机器包括
-具有第一辊(1)的膜供应站，所述膜供应站用于供应掺杂有液体电解质的膜材料的环形条；
-具有一对相对的电极供应辊(4)的电极供应站，所述机器包括第一传送带，所述第一传送带用于从所述膜供应站将所述条在所述电极供应辊(4)之间传送通过所述电极供应站；其中所述电极供应站被配置用于将电极放置到所述膜条上，而在所述条上的连续电极之间具有预定的纵向间距：
-层压站，所述层压站包括层压辊(9)，所述层压辊用于在层压过程中将所述电极挤压到所述条上；
-第二传送带，所述第二传送带用于将所述条从所述电极供应站传送到所述层压站，
-具有相对的压延辊(10)的压延站，其中所述压延辊具有当附接到所述条时与所述电极的位置匹配的中心区域和当具有所述电极的所述条被引导通过所述压延区域时与所述条的侧边缘区域匹配的侧区域(25)；其中所述压延辊(10)中的至少一者的所述中心区域被提供为空腔(26)，所述空腔具有至少为具有所述电极的所述条的厚度一半的深度，以便所述压延辊(10)中的至少一者沿着所述条的所述侧边缘区域进行挤压，而不挤压到所述电极上。
12.根据权利要求11所述的机器，其中所述机器被配置用于将所述层压辊(9)加热到高于100℃的温度。
13.根据权利要求11或12所述的机器，其中除了所述侧区域(25)和所述空腔(26)之外，所述压延辊(10)中的至少一者还具有横杆(24)，所述横杆从一个侧区域延伸到相对的侧区域，其中所述横杆(24)的厚度等于当附接到所述条时所述电极之间的间距，并且其中具有所述空腔(26)的所述至少一个压延辊(10)的周长等于从一个电极到下一个电极的周期长度，以便在所述机器的操作期间将所述条传送通过所述压延站时将所述横杆(24)到所述条上的挤压同步到所述条上的连续电极之间的所述预定纵向间距中。
14.根据权利要求13所述的机器，其中所述机器包括用于将所述条切割成单独的MEA的MEA切割站；并且其中所述机器还包括用于自动地供应双极板BPP的BPP供应站，并且其中所述机器被配置用于通过以下方式自动地组装燃料电池堆：提供用于堆的端板，并且将所述单独的MEA自动地插入多个随后堆叠的双极板之间。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的机器，其中所述电极供应站的所述电极供应辊(4)是真空辊以用于抵靠所述电极供应辊(4)固定所述电极，直到所述电极被沉积到所述条上为止。
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