CN117642892A - 用于由多个电化学电池制造堆的方法以及用于制造这种堆的装置 - Google Patents

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CN117642892A CN202280050260.2A CN202280050260A CN117642892A CN 117642892 A CN117642892 A CN 117642892A CN 202280050260 A CN202280050260 A CN 202280050260A CN 117642892 A CN117642892 A CN 117642892A
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U·鲍赫
J·里奇诺
R·谢默
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Abstract

本发明涉及一种用于由多个电化学电池制造堆(2)的方法,所述电池分别由至少一个膜部件(10)和双极板(3)作为构成部件形成,该方法包括如下步骤:a)将部件竖立在其棱边(11)上;b)将竖立在其棱边(11)上的部件供应到振动悬臂(6)以使其对准;c)由经对准的部件形成堆(2)。此外,本发明涉及一种用于制造这种堆(2)的装置(19)。

Description

用于由多个电化学电池制造堆的方法以及用于制造这种堆的 装置
技术领域
本发明涉及一种用于由多个电化学电池制造堆的方法,所述电池分别由至少一个膜部件和双极板作为构成部件形成,该方法包括如下步骤:
a)将部件竖立在其棱边上;
b)将竖立在其棱边上的部件供应到振动悬臂以使其对准;
c)由经对准的部件形成堆。
此外,本发明涉及一种用于制造这种堆的装置。
背景技术
燃料电池用于通过电化学反应提供电能,其中,为了增加可用功率,可以将多个燃料电池串联地联合成堆。在电解装置-电池中实现使用电能进行电解,其中,同样可以形成堆以提高功率。膜部件、尤其是膜-电极组件作为堆的部件中的一个包括阳极、阴极以及将阳极与阴极分离的能传导质子的膜。此外,在堆中在每个膜的两侧提供双极板作为另外的部件,以引入反应物和必要时冷却剂。
在形成堆时,即在制造堆时,位置精度和速度对于质量和成本来说是重要的,其中,高位置精度和高速度形成目标冲突,并且通常,目标只能以牺牲互补目标为代价来改善。
电化学电池通常在使用抓取器的情况下以“拾取和放置”方法联合成堆,其中,部件借助于静态参考点、例如以工件载体的形式的静态参考点进行定位。通过例如借助于激光器将部件膜-电极组件和双极板连接成单元电池(其然后进一步进行堆叠以形成堆),也可以实现位置精度的改善。“拾取和放置”方法以及机械连接成本高昂,并且无法实现针对大规模生产所需的速度,其中,位置精度也是不足的。
DE 10 2018 116 057 A1中描述了一种用于装配燃料电池堆的装配设备,其中将燃料电池堆的交替地布置在传送带上的部件从传送带经由滑道引导到高度可调整的堆容纳部上,其中,存在气体供应设备,以在滑道的区域中产生气体垫。滑道可以由驱动的传送皮带形成。堆容纳部具有振动功能(Rüttelfunktion),以进行更可靠且更准确的对准。由DE29 42 855 A1和DE 10 2019 206 610 B3已知印刷机所用的用于堆叠纸张的堆叠设备中的振动设备。
发明内容
本发明的任务是说明一种方法,利用该方法可以降低用于制造堆的投资成本和制造成本。此外,任务是提供一种用于执行该方法的装置。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求9的特征的装置来解决。在从属权利要求中说明了具有本发明的适宜的改进方案的有利设计方案。
通过根据本发明的方法得出如下优点:各个部件安放在其棱边上,并且因此向下仅存在线接触,因此没有具有增加摩擦的面型接触使定位和对准变得困难。与在现有技术中不同,堆不是在质量(其增加到接触面上的力)不断增长的情况下向上进行层叠。而是,在通过振动悬臂对准时,对于每个部件来说无论部件在堆内的位置如何都存在相同的情况。因此,堆形成可以快得多地进行,并且可省去抓取器,从而降低了针对堆的成本。
为了正确地形成堆,可以将部件以其平坦侧放置在传送带的上主干(Trumm)上,其中尤其是,可以将部件交替地布置在第一传送带上。备选地,也存在如下可行性:将部件中的一个从第一供料站放置在第一传送带上,并且将部件中的另一个从第二供料站层叠到放置在第一传送带上的部件上,由此层叠到彼此上的第一部件和第二部件形成未连接的单元电池。
在没有进一步的设备耗费的情况下,存在竖立部件的可行性,其方式为,使第一部件和第二部件以必要时联合为单元电池的方式在经过第一传送带的转向辊时竖立,使得它们以简单的方式仅通过在第一传送带上的连续运输从其具有面型支承的平躺位置转变成竖直定向,其中棱边作为支承线向下指向。由于棱边上的支撑,可以以简单的方式以低阻力引起振动悬臂中的期望位置,其中,然后将部件从振动悬臂递送到第二传送带处。
在此优选的是,振动悬臂在部件的周向方向上在其侧棱边和上棱边处在多个振动点处振动,以及经竖立的部件支承在棱边的至少两个支承点上。支承点上的支承而不是整个棱边上的支承在此再次使具有所期望的位置精度的位置的调整变得容易。
一种有利的用于由多个电化学电池制造堆的装置,所述电池分别由至少一个膜部件和双极板作为构成部件形成,其特征在于,设置有用于容纳竖立在其棱边上的部件的振动悬臂,并且后置于振动悬臂布置有用于运输待由经竖立的部件形成的堆的第二传送带,其中,设置有第一传送带,电化学电池的部件能够以其平坦侧放置在第一传送带的上主干上,并且振动悬臂布置在第一传送带的置于下游的转向辊和第二传送带的置于上游的转向辊之间。
上述优点、尤其是在成本方面的优点在具有根据上述方法制造的堆的燃料电池装置和具有这种燃料电池装置的机动车中也起作用,从而可以更成本适宜地提供电动移动工具。
在不脱离本发明的范围的情况下,在说明书中提到的上述特征和特征组合以及下面在附图描述中提到的和/或单独在附图中示出的特征和特征组合,不仅可以在相应说明的组合中使用,而且还可以在其他组合中使用或单独使用。因此,在附图中没有明确示出或解释但通过单独的特征组合从所解释的实施方案中产生且可生成的实施方案也应视为由本发明包括和公开。
附图说明
本发明的另外的优点、特征和细节由权利要求书、优选实施形式的以下描述以及依据附图得出。其中:
图1示出了用于由电化学电池制造堆2的装置的示意图,
图2示出了竖立在棱边11上的部件的振动的效果的示意图,以及
图3示出了从现有技术中已知的用于由电化学电池制造堆2的装置,该装置具有用于执行“拾取和放置”方法的抓取器4。
具体实施方式
为了解释本发明,下面示例性地参考燃料电池1和由其形成的燃料电池堆,其中,但这适宜地也适用于其它电化学电池,以及将其联合成堆2以提高功率。针对其它电化学电池,示例性地可以参考电解装置。
由燃料电池1组成的堆2由串联连接的且布置在两个端板之间的多个燃料电池1组成,其中,燃料电池1中的每个具有阳极和阴极以及将阳极与阴极分离的能传导质子的膜。膜由离聚物构成。阳极和/或阴极可以附加地混合有催化剂,其中,膜优选在其第一侧上和/或在其第二侧上涂覆有由贵金属或包括贵金属(如铂、钯、钌等)的混合物构成的催化剂层,其在相应的燃料电池1的反应中用作反应促进剂。阳极和阴极以及膜形成膜-电极组件10。在每个燃料电池中也可以布置多个膜部件。
经由也可以在堆2的内部中作为双极板3实施的极板,燃料(例如氢气)被供应到阳极且阴极气体(例如氧气或含氧气的空气)被供应到阴极,其中,使用用于均匀分布反应物的气体扩散层。在聚合物电解质膜燃料电池(PEM燃料电池)中,燃料或燃料分子在阳极处分裂成质子和电子。膜允许质子(例如H+)通过,但对电子(e-)是不可渗透的。在此,在阳极处发生如下反应:2H2→4H++4e-(氧化/电子释放)。当质子穿过膜到阴极时,电子经由外部电路传导到阴极或能量存储器处。在阴极侧发生如下反应:O2+4H++4e-→2H2O(还原/电子吸收)。
图1中示出了用于由多个电化学电池制造电池堆2的装置19,其不同于在图3中示出的、从现有技术中已知的装置在没有用于“拾取和放置”方法的抓取器4的情况下且在没有用于竖直构建堆2的激光器20的站的情况下也能够起作用。在该装置中,也需要在后置的站中借助于激光器20固定双极板3和膜-电极组件10。
根据图1的装置19在所示的实施例中包括第一传送带5、振动悬臂6以及第二传送带7,其中,振动悬臂6布置在第一传送带5的置于下游的转向辊9和第二传送带7的置于上游的转向辊9之间。利用该装置19可行的是,根据如下方法由多个电化学电池制造堆2,所述电化学电池分别由至少一个膜部件10和双极板3作为构成部件形成,所述方法包括如下步骤:
a)将部件竖立在其棱边11上;
b)将竖立在其棱边11上的部件供应到振动悬臂6以使其对准;
c)由经对准的部件形成堆2。
在此,可以将部件(即膜-电极组件10和双极板3)以其平坦侧放置在第一传送带5的上主干上,并且尤其是交替地布置在第一传送带5上。然而也可行的是,可以备选地进行至振动悬臂6的供应,只要确保部件是竖立的。例如,可以利用抽吸头、供料井道、抓取器将部件递送到振动悬臂6处。图1中示出了一个实施形式,其中将部件中的一个从第一供料站12放置在第一传送带5上,并且将部件中的另一个从第二供料站13层叠到放置在第一传送带5上的部件上。由此,形成单元电池14,其中部件无须连接,但这也不是决不可能的。因此,层叠到彼此上的第一部件和第二部件形成未连接的单元电池14,然后通过将单元电池14供应到振动悬臂6来由其构建堆2。
存在如下简单的可行性:使第一部件和第二部件单独地或必要时作为单元电池14在经过第一传送带5的转向辊9时竖立。为此,可以使第一传送带5配属有抽吸开口,以使部件位置固定,或者备选地亦或补充地配属有引导杆。也存在如下可行性:第二传送带7以尤其是偏移了部件的宽度的方式比第一传送带5更低,以便能够将在经过转向辊9时竖立的部件或单元电池14在其棱边11上递送到振动悬臂6处和到第二传送带7上。
图2指出:振动悬臂6在部件的周向方向上在其侧棱边15和上棱边16处在多个振动点17处振动,而经竖立的部件支承在棱边11的至少两个支承点18上。
以这种方式,在第二传送带7上连续地构建堆2,其中单元电池14或部件位置正确地定向。利用第二传送带7,然后可以运走完成的堆2。
附图标记列表
1 燃料电池
2 堆
3 双极板
4 抓取器
5 第一传送带
6 悬臂
7 第二传送带
9 转向辊
10膜部件/膜-电极组件
11 棱边
12 第一供料站
13 第二供料站
14 单元电池
15 侧棱边
16 上棱边
17 振动点
18 支承点
19 装置
20 激光器。

Claims (10)

1.一种用于由多个电化学电池制造堆(2)的方法,所述电池分别由至少一个膜部件(10)和双极板(3)作为构成部件形成,所述方法包括如下步骤:
a)将所述部件竖立在其棱边(11)上;
b)将竖立在其棱边(11)上的部件供应到振动悬臂(6)以使其对准;
c)由经对准的部件形成所述堆(2)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将所述部件以其平坦侧放置在第一传送带(5)的上主干上。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,将所述部件中的一个从第一供料站(12)放置在所述第一传送带(5)上,并且将所述部件中的另一个从第二供料站(13)层叠到放置在所述第一传送带(5)上的部件上。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,层叠到彼此上的部件和第二部件形成未连接的单元电池(14)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法,其特征在于,使所述部件在经过所述第一传送带(5)的转向辊(9)时竖立。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,将所述部件从所述振动悬臂(6)递送到第二传送带(7)处。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,所述振动悬臂(6)在所述部件的周向方向上在其侧棱边(15)和上棱边(16)处在多个振动点(17)处振动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其特征在于,经竖立的部件支承在所述棱边(11)的至少两个支承点(18)上。
9.一种用于由多个电化学电池制造堆(2)的装置(19),所述电池分别由至少一个膜部件(10)和双极板(3)作为构成部件形成,其特征在于,设置有用于容纳竖立在其棱边(11)上的部件的振动悬臂(17),并且后置于所述振动悬臂(6)布置有用于运输待由经竖立的部件形成的堆(2)的第二传送带(7)。
10.根据权利要求9所述的装置(19),其特征在于,设置有第一传送带(5),所述电化学电池的部件能够以其平坦侧放置在所述第一传送带的上主干上,并且所述振动悬臂(6)布置在所述第一传送带(5)的置于下游的转向辊(9)和所述第二传送带(7)的置于上游的转向辊(9)之间。
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