DE102007061416A1 - Heating-pressure-clamping device for the production of a 5-layer MEA - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt eine Heiz-Drück-Spanneinrichtung für die Herstellung einer 5-Schicht-Membran-Elektroden-Gruppe (MEA) zur Verfügung, in der: Metallplatten einstückig mit Heizplatten ausgebildet sind, um einer Schwierigkeit bei der Erhöhung der Temperatur der Metallplatten auf einen normalen Wert jedes Mal, wenn eine Vielzahl von 5-Schicht-MEAs hergestellt wird, vorzubeugen, eine MEA an äußeren Führungen angebracht ist, wobei sie von unteren Führungen um vorbestimmte Abstände zur Verhinderung beabstandet ist, dass die MEA durch die erhitzten Metallplatten getrocknet, zusammengezogen und deformiert wird; und die unteren bzw. die oberen Plattenabstützungen durch Federn elastisch abgestützt sind, sodass die äußeren Führungen in Echtzeit auf die Änderung der Dicke reagieren können, die verursacht ist, wenn obere und untere Gasdiffusionsschichten zusammengedrückt werden, wodurch verhindert ist, dass die MEA verbogen wird.The present invention provides a heating-pressure-chuck for manufacturing a 5-layer membrane-electrode group (MEA) in which: metal plates are integrally formed with heating plates to a difficulty in raising the temperature of the metal plates to prevent a normal value each time a plurality of 5-layer MEAs are made, an MEA is mounted on outer guides, being spaced from lower guides by predetermined distances to prevent the MEA from being dried by the heated metal plates, contracted and deformed; and the lower and upper plate supports are resiliently supported by springs so that the outer guides can react in real time to the change in thickness caused when upper and lower gas diffusion layers are compressed, thereby preventing the MEA from being bent.
Description
HINTERGRUNDBACKGROUND
(a) Technisches Gebiet(a) Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heiz-Drück-Spanneinrichtung für die Herstellung einer 5-Schicht-Membran-Elektroden-Gruppe (MEA). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Heiz-Drück-Spanneinrichtung für die Herstellung einer 5-Schicht-Membran-Elektroden-Gruppe (MEA), in der äußere Führungen vorgesehen sind, um die MEA gegenüber Heizplatten zu trennen, Metallplatten mit den Heizplatten einstückig verbunden sind, um die Temperatur der Metallplatten für eine vorbestimmte Zeitspanne aufrechtzuerhalten, und eine Federstruktur vorgesehen ist, um die Position der äußeren Führungen entsprechend der Dicke einer Gasdiffusionsschicht einzustellen.The The present invention relates to a heating-pressure-tensioning device for the preparation of a 5-layer membrane-electrode group (MEA). In particular, the present invention relates to a heating-pressure-tensioning device for the preparation of a 5-layer membrane-electrode group (MEA), provided in the outer guides are metal plates to separate the MEA from heating plates are integrally connected to the heating plates to the temperature to maintain the metal plates for a predetermined period of time, and a spring structure is provided to the position of the outer Guides according to the thickness of a gas diffusion layer adjust.
(B) Hintergrund(B) Background
Eine Brennstoffzelle weist eine aus Elektrodenkatalysatoren bestehende MEA, in der Brennstoffgase, wie beispielsweise Wasserstoff und Luft reagieren, und eine Elektrolytmembran für den Transport von Wasserstoffionen in der Brennstoffzelle auf.A Fuel cell has an existing of electrode catalysts MEA in which fuel gases such as hydrogen and air react, and an electrolyte membrane for the transport of hydrogen ions in the fuel cell.
Die Brennstoffzelle weist auch eine Gasdiffusionsschicht (GDL) auf, um das durch ein Separatorströmungsfeld hindurch zugeführte Gas gleichmäßig zu verteilen und als Folge einer elektrochemischen Reaktion erzeugtes Wasser wirksam abzuführen.The Fuel cell also has a gas diffusion layer (GDL), around the fed through a separator flow field Distribute gas evenly and as a result of a effectively dissipate water generated electrochemical reaction.
Die MEA, die GDL und der Separator werden aufeinander folgend gestapelt, um einen Brennstoffzellenstapel zu bilden. In diesem Fall kann, wenn die MEA und die GDL als Modul ausgebildet sind, die Produktivität des Brennstoffzellenstapels erhöht werden.The MEA, the GDL and the separator are stacked consecutively, to form a fuel cell stack. In this case, if the MEA and the GDL are designed as a module, the productivity of the fuel cell stack can be increased.
Eine 5-Schicht-MEA und ein Verfahren zur Herstellung derselben werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.A 5-layer MEA and a process for producing the same with reference to the accompanying drawings described.
Üblicherweise
wird eine MEA
Zur
Herstellung der 5-Schicht-MEA
Die Temperatur und der Druck variieren entsprechend den Eigenschaften des Produkts, und verschiedene Arten von Zusätzen werden für den Zweck der Verbindung der Bauteile, sofern notwendig, zugegeben.The Temperature and pressure vary according to the characteristics of the product, and different types of additives for the purpose of connecting the components, if necessary, added.
Bei
der Herstellung der 5-Schicht-MEA
Normalerweise
werden die GDL
Hierbei
besteht, wie in
Wie
in
Des
Weiteren wird, wenn die Positionen der beiden GDLs
In
Verbindung mit einer solchen Heiz-Drück-Spanneinrichtung
offenbart die
Des
Weiteren offenbart das
Die
herkömmliche Heiz-Drück-Spanneinrichtung für
die Herstellung einer 5-Schicht-MEA wird nachfolgend detailliert
unter Bezugnahme auf
Eine
GDL-Führung
In
diesem Fall ist es, da heiße Platten, nicht dargestellt,
der heißen Presse von der oberen und der unteren Metallplatte
Des
Weiteren kann, da die polymere MEA
Ferner
können während des Vorgangs des Unterdrucksetzens
mittels der Spanneinrichtung die beiden Seiten der MEA
Die an dem Abschnitt zum Hintergrund offenbarte Information dient nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und ist nicht als Anerkenntnis oder irgendeine Form eines Vorschlags anzusehen, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der dem Fachmann bereits bekannt ist.The Information disclosed at the background section is only for information to improve the understanding of the background of the Invention and is not an acknowledgment or any form of suggestion that this information forms the state of the art, which is already known to the person skilled in the art.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNGSUMMARY OF THE REVELATION
Entsprechend ist die vorliegende Erfindung in der Bemühung, die oben beschriebenen Nachteile zu lösen, gemacht worden, und ist es eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, eine Heiz-Drück-Spanneinrichtung für die Herstellung einer 5-Schicht-MEA mit einer verbesserten Struktur zur wirksamen Herstellung der 5-Schicht-MEA zur Verfügung zu stellen.Corresponding the present invention is in an effort to avoid the above has been made, and is It is one of the objects of the present invention, a heating-pressure-tensioning device for the preparation of a 5-layer MEA with an improved Structure for efficiently producing the 5-layer MEA available to deliver.
Unter einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Heiz-Drück-Spanneinrichtung für die Herstellung einer 5-Schicht-Membran-Elektroden-Gruppe zur Verfügung, wobei die Spanneinrichtung aufweist: eine untere Metallplatte, eine untere Führung, eine Führungsfeder, eine äußere Führung, eine obere Metallplatte und eine obere Plattenabstützung. Die untere Metallplatte ist auf der oberen Fläche der unteren Heizplatte installiert. Auf der unteren Metallplatte ist eine untere Gasdiffusionsschicht aufgeschichtet. Die untere Führung ist an den beiden Seiten der unteren Metallplatte zur genauen Führung der unteren Gasdiffusionsschicht zu einer vorbestimmten Position installiert. Die Führungsfeder ist unter der unteren Führung zur elastischen Abstützung der unteren Führung installiert. Die äußere Führung ist an der Oberseite der unteren Führung zur Befestigung einer Membran-Elektroden-Gruppe und einer oberen Gasdiffusionsschicht angebracht. Die obere Metallplatte ist an der unteren Fläche einer oberen Heizplatte angebracht. Die obere Metallplatte setzt die obere Gasdiffusionsschicht unter Druck, wenn die Presse nach unten bewegt wird. Die obere Plattenabstützung ist an den beiden Seiten der oberen Metallplatte installiert. Die obere Plattenabstützung kommt mit der äußeren Führung in Berührung, wenn die Presse nach unten bewegt wird.Under In one aspect, the present invention provides a heat press tensioner for the preparation of a 5-layer membrane-electrode group available, wherein the tensioning device comprises: a lower metal plate, a lower guide, a guide spring, an outer guide, an upper metal plate and an upper plate support. The lower metal plate is installed on the upper surface of the lower heating plate. On the lower metal plate is a lower gas diffusion layer piled up. The bottom guide is on both sides the lower metal plate for accurate guidance of the lower Gas diffusion layer to a predetermined position installed. The guide spring is under the lower guide for elastic support of the lower guide Installed. The outer leadership is on the top of the lower guide for attaching a Membrane electrode group and an upper gas diffusion layer appropriate. The upper metal plate is on the lower surface an upper heating plate attached. The upper metal plate is seated the upper gas diffusion layer under pressure when the press after is moved down. The upper plate support is attached to the installed on both sides of the upper metal plate. The upper plate support comes into contact with the outer leadership, though the press is moved down.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die obere Plattenabstützung durch eine obere Plattenfeder elastisch abgestützt.at a preferred embodiment is the upper plate support supported elastically by an upper plate spring.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist eine Isolationsschicht zwischen der Führungsfeder und der unteren Heizplatte angeordnet.at Another preferred embodiment is an insulating layer arranged between the guide spring and the lower heating plate.
Bei einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform ist ein Vorsprung an der Unterseite der äußeren Führung ausgebildet, und ist eine Einsetzsnut, die dem Vorsprung entspricht, an der Oberseite der unteren Führung ausgebildet.at Yet another preferred embodiment is a Tab at the bottom of the outer guide formed, and is an insertion groove that corresponds to the projection, formed at the top of the lower guide.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die in den Zeichnungen angegebenen Bezugszeichen nehmen auf die nachfolgend angegebenen Elemente, wie sie unter weiter erörtert werden, Bezug:The in the drawings, reference numbers refer to the following specified elements, as further discussed below, reference:
- 130130
- MEAMEA
- 210210
- untere Metallplattelower metal plate
- 230230
- untere Führunglower guide
- 270270
- äußere Führungouter guide
- 200200
- GDLGDL
- 220220
- Führungsfederguide spring
- 260260
- Isolationsmaterialinsulation material
- 300300
- obere Metallplatteupper metal plate
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Es wird jetzt im Detail auf die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von der Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, wobei sich gleiche Bezugszeichen durchgehend auf gleiche Elemente beziehen. Die Ausführungsformen werden nachfolgend beschrieben, um die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren zu erläutern.It will now be described in detail on the preferred embodiment of the present invention, examples of which are given in FIG the accompanying drawings are shown, wherein the same reference numerals refer to the same elements throughout. The embodiments will be described below to explain the present invention with reference to the figures.
Wie
in dieser Figur dargestellt ist, ist eine untere Führung
Die
untere Metallplatte
Die
untere Führung
In
diesem Fall ist der Abstand zwischen den beiden unteren Führungen
Des
Weiteren ist die Führungsfeder
Hierbei
ist ein Isolationsmaterial
Die äußere
Führung
In
diesem Fall ist der Abstand zwischen den Einsetzbereichen
Des
Weiteren ist ein Vorsprung
Dabei
sind die MEA
Die
obere Metallplatte
Die
Größen der oberen und der unteren Metallplatte
Des
Weiteren ist ein Befestigungskörper
Hierbei
ist eine obere Plattenfeder
Als
Nächstes wird die Arbeitsweise der Heiz-Drück-Spanneinrichtung
für die Herstellung einer 5-Schicht-MEA mit der oben angegebenen
Gestaltung unter Bezugnahme auf
Zuerst
wird die untere GDL
Anschließend
wird, wie in
Als
Nächstes werden, wenn die obere Heizplatte
Zu
diesem Zeitpunkt werden mit der Änderung der Dicke, die
dadurch verursacht ist, dass die obere und die untere GDL
Folglich
wird eine 5-Schicht-MEA, in der die obere GDL
Wie oben beschrieben weist die erfindungsgemäße Heiz-Drück-Spanneinrichtung für die Herstellung einer 5-Schicht-MEA folgende vorteilhafte Wirkungen auf:
- (1) Da die Metallplatten einstückig mit den Heizplatten ausgebildet sind, ist die Schwierigkeit, die Temperatur der Metallplatten auf einen normalen Wert jedesmal dann zu erhöhen, wenn eine Vielzahl von 5-Schicht-MEAs hergestellt wird, herabgesetzt.
- (2) Da die MEA an den äußeren Führungen angebracht ist, wobei sie von den unteren Führungen um vorbestimmte Abstände beabstandet ist, ist es möglich zu verhindern, dass die MEA infolge der erhitzten Metallplatten getrocknet, zusammengezogen und deformiert wird.
- (3) Da die unteren Führungen bzw. die oberen Plattenabstützungen durch die Federn elastisch abgestützt sind, können sich die äußeren Führungen aktiv in Echtzeit mit der Änderung der Dicke befassen, die dann verursacht ist, wenn die obere und die untere GDL zusammengedrückt werden, wodurch verhindert ist, dass die MEA verbogen wird; und
- (4) Wenn die Größen der MEA und der GDL entsprechend der Entwicklung eines neuen Fahrzeugmodells geändert werden, ist es möglich, nur einen Austausch gegen eine neu entwickelte und hergestellte Spanneinrichtung durchzuführen, wodurch die 5-Schicht-MEAs zu geringen Kosten ohne Austausch der Presse hergestellt werden.
- (1) Since the metal plates are integrally formed with the heating plates, the difficulty of raising the temperature of the metal plates to a normal value every time a plurality of 5-layer MEAs are manufactured is lowered.
- (2) Since the MEA is attached to the outer guides while being spaced from the lower guides by predetermined intervals, it is possible to prevent the MEA from being dried, contracted and deformed due to the heated metal plates.
- (3) Since the lower guides and the upper plate supports are elastically supported by the springs, the outer guide can actively deal in real time with the change in thickness that is caused when the upper and lower GDLs are compressed, thereby preventing the MEA from being bent; and
- (4) When the sizes of the MEA and the GDL are changed according to the development of a new vehicle model, it is possible to perform only replacement with a newly developed and manufactured tensioner, whereby the 5-layer MEAs at a low cost without replacement of the press getting produced.
Die Erfindung ist im Detail unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden. Es ist jedoch für den Fachmann ersichtlich, dass Änderungen bei diesen Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne die Prinzipien und den Geist der Erfindung zu verlassen, wobei der Umfang der Erfindung in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.The The invention is described in detail with reference to its preferred embodiments been described. However, it will be apparent to those skilled in the art that changes are made in these embodiments can be without the principles and spirit of the invention leaving the scope of the invention in the appended claims and their equivalents.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110701 |