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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität von der am 29T Dezember 2009 eingereichten
taiwanesischen Patentanmeldung Nr. 098145462 , auf die hierin in ihrer Gesamtheit durch Verweis Bezug genommen wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Direkt-Methanol-Brennstoffzelle und insbesondere eine 7-schichtige Membran-Elektroden-Einheit (MEA7) einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Neu entwickelte 3C (Computer-, Kommunikations- und Verbraucherelektronik (Consumer Electronic)) produkte verbrauchen immer mehr Leistung, um verbesserte Funktionen zu erfüllen. Außer dass sie leichtgewichtig sein sollen, wird von Batterien auch gefordert, dass sie hochgradig sicher, bequem und zweckdienlich sein sollen. Die Größe und das Gewicht von Batterien beeinflussen direkt ihre Lebensdauer sowie die Größe und das Gewicht von 3C-Produkten. Daher spielen Brennstoffzellen in 3C-Produkten eine wichtige Rolle.
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Eine Direkt-Methanol-Brennstoffzelle (DMFC), die Methanol als Brennstoff verwendet, hat eine hohe Leistungsdichte von 5000 Wh/l. Die DMFC verwendet Methanol, um Wasserstoff als Brennstoff zu ersetzen. Protonen und Elektronen, die durch chemische Reaktionen an der Anode der DMFC erzeugt werden, erreichen die Kathode, indem sie eine Membran durch dringen und externe Schaltungen durchlaufen. Die Membran einer herkömmlichen DMFC steht für eine lange Zeitdauer mit dem Methanol in Kontakt, so dass Methanol an der Anode die Membran durchdringt und mit der Kathode in Kontakt kommt. Dadurch wird die durch den Katalysator gebildete Kathode vergiftet und der Wirkungsgrad der DMFC herabgesetzt. Herkömmliche Verfahren verwenden dicke (z. B. 0,127 mm (5 Mil) und 0,178 mm (7 Mil) dicke) Membranen, um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen.
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Der herkömmliche DMFC-Stack besteht allgemein aus zehn bis zwanzig Membran-Elektroden-Einheiten (MEAs), entsprechenden Gasdiffusionsschichten (GDLs) und Strömungsplatten. Um einen sich aufgrund einer Fehlausrichtung während des Montageprozesses ergebenden DMFC-Stack-Leckverlust zu vermindern, werden zunächst eine 5-schichtige Membran-Elektroden-Einheit (MEA5) montiert, die aus der MEA und GDLs besteht, wodurch die nachfolgenden Montageprozesse vereinfacht werden. Dickere Membranen vermindern Vergiftungen der Kathode, dickere Membranen schrumpfen oder dehnen sich jedoch leichter (ändern ihre Größe), wenn sie die flüssige Methanollösung absorbieren. Daher ist eine hermetische Abdichtung zwischen der MEA5-Einheit und den Strömungsplatten schwierig. Durch Fluorkohlenstoffmaterialien hergestellte Membranen haben chemisch stabile Eigenschaften, so dass eine Verbindung mit Epoxid, Silikonkautschuk oder Acrylklebstoff schwierig ist. Daher ist es bei der Herstellung eines Moduls unter Verwendung herkömmlicher Verfahren schwierig, die MEA, die GDLs und die Strömungsplatten oder Gehäusematerialien zu montieren.
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Infolgedessen sind eine neuartige Direkt-Methanol-Brennstoffzelle und ein Verfahren zu ihrer Herstellung erwünscht.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine Direkt-Methanol-Brennstoffzelle bereitgestellt. Eine exemplarische Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle weist eine Membran mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche auf. Die Membran ist zwischen einem Paar Elektroden sandwichartig angeordnet, wobei zwei Stirn- oder Endabschnitte der Membran und ein den beiden Endabschnitten benachbarter Teil der ersten und der zweiten Oberfläche von dem Elektrodenpaar freiliegen. Ein Paar Gasdiffusionsschichten sind auf den jeweiligen Elektroden des Elektrodenpaars angeordnet. Mehrere erste Begrenzungsmaterialschichten mit mehreren Löchern sind auf der ersten bzw. der zweiten Oberfläche physikalisch eingebettet. Mehrere Haftmaterialien sind auf den jeweiligen Begrenzungsmaterialschichten montiert und erstrecken sich durch die Löcher, um mit der ersten und der zweiten Oberfläche der Membran in Kontakt zu kommen.
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Die vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf die folgenden Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und von Beispielen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht: es zeigen:
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1a–1d Querschnittansichten verschiedener exemplarischer Ausführungsformen erfindungsgemäßer Direkt-Methanol-Brennstoffzellen;
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2–6 Querschnittansichten zum Darstellen der Herstellung einer exemplarischen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Direkt-Methanol-Brennstoffzelle;
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7–9 Querschnittansichten zum Darstellen der Herstellung einer anderen exemplarischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Direkt-Methanol-Brennstoffzelle; und
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10 eine Vorbehandlung für eine exemplarische Ausführungsform von Haftmaterialien und einer ersten Begrenzungsmaterialschicht.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nachstehend wird eine Technik zum Implementieren der Erfindung beschrieben. Die Beschreibung dient zum Darstellen der allgemeinen Prinzipien der Erfindung und sollte nicht im einschränkenden Sinne verstanden werden. Der Schutzumfang der Erfindung ist durch die beigefügten Patentansprüche definiert. Wann immer dies möglich ist, werden in den Zeichnungen und in der Beschreibung die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen gleicher oder ähnlicher Teile verwendet.
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Die vorliegende Erfindung wird bezüglich spezifischen Ausführungsformen und unter Bezug auf bestimmte Zeichnungen beschrieben, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern lediglich durch die Patentansprüche. Die beschriebenen Zeichnungen sind lediglich schematisch und nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. In den Zeichnungen kann die Größe einiger der Elemente für Erläuterungszwecke übertrieben dargestellt sein und ist daher nicht maßstabsgetreu. Die Abmessungen und die relativen Abmessungen entsprechen nicht unbedingt den tatsächlichen Abmessungen für eine Umsetzung der Erfindung in die Praxis.
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Die 1a–1d zeigen Querschnittansichten verschiedener exemplarischer Ausführungsformen erfindungsgemäßer Direkt-Methanol-Brennstoffzellen 500a–500d. Wie in 1a dargestellt ist, weist eine exemplarische Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a eine Membran 200 mit einer ersten Oberfläche 202 und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 204 auf. Die Membran 200 ist zwischen einem Paar Elektroden 206 und 208 sandwichartig angeordnet, wobei zwei Endabschnitte 222a und 222b der Membran 200 und ein den beiden Endabschnitten 222a und 222b benachbarter Teil der ersten und der zweiten Oberfläche 202 und 204 von dem Paar Elektroden 206 und 208 freiliegen. Ein Paar Gasdiffusionsschichten 210 und 212 ist auf dem Paar Elektroden 206 bzw. 208 angeordnet. Mehrere erste Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d sind durch ein Verfahren, wie beispielsweise Heißpressen, auf den freiliegenden ersten und zweiten Oberflächen 202 bzw. 204 der Membran 200 physikalisch eingebettet, wobei die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d mehrere Löcher 250 aufweisen. Es wird darauf hingewiesen, dass durch die auf der Membran 200 ein gebetteten ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d veranlasst wird, dass ein Teil der Membran 200 in die Löcher 250 der ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d hineingepresst wird, wodurch die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d auf der Membran 200 gehalten werden. Die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a weist ferner mehrere Haftmaterialien 218a–218d auf, die auf den jeweiligen ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d angeordnet sind und die Löcher 250 durchdringen und so mit der ersten und der zweiten Oberfläche 202 und 204 der Membran 200 verbunden sind. Außerdem stehen die Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d und die Haftmaterialien 218a–218d der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a nicht mit den Gasdiffusionsschichten 210 und 212 in Kontakt.
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Wie in 1b dargestellt ist, besteht der Unterschied zwischen einer exemplarischen Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500b und der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a darin, dass die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500b einen Abschnitt der ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d und einen Abschnitt der Haftmaterialien 218a1–218d1 aufweist, die zwischen den Gasdiffusionsschichten 210 und 212 sandwichartig angeordnet sind. Die Haftmaterialien 218a1–218d1 sind mit den ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d und den Gasdiffusionsschichten 210 und 212 verbunden.
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Wie in 1c dargestellt ist, besteht der Unterschied zwischen einer exemplarischen Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500c und der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a darin, dass die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500c ferner mehrere zweite Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d aufweist, die auf mehreren Haftmaterialien 218a–218d angeordnet sind. Wie in 1c dargestellt ist, sind die Haftmaterialien 218a–218d der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500c mit den ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d und den zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d verbunden. Außerdem stehen die Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d, die Haftmaterialien 218a–218d und die zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a nicht mit den Gasdiffusionsschichten 210 und 212 in Kontakt.
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Wie in 1d dargestellt ist, besteht der Unterschied zwischen einer exemplarischen Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500d und der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a darin, dass die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500d ferner mehrere Pufferschichten 230a–230d aufweist, die auf mehreren zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d angeordnet sind. Wie in 1d dargestellt ist, werden die Pufferschichten 230a–230d dazu verwendet, den Grad der Abdichtung bezüglich äußeren Strömungsplatten zu erhöhen. Außerdem stehen die Haftmaterialien 218a–218d, die zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d und die Pufferschichten 230a–230d der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500d mit den Gasdiffusionsschichten 210 und 212 nicht in Kontakt.
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In den Direkt-Methanol-Brennstoffzellen 500a–500d können die Elektroden 206 und 208 eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode aufweisen, die durch einen elektrochemischen Anodenkatalysator bzw. einen elektrochemischen Kathodenkatalysator ausgebildet werden. Die Membran 200 und die Elektroden 206 und 208 bestehen aus dreischichtigen Membran-Elektroden-Einheiten (MEA3) mit Funktionen für eine elektrochemische Reaktion und eine Protonentransmission. Die Gasdiffusionsschichten 210 und 212 können für eine Kraftstoff- und Reaktionsproduktdiffusion und eine Elektronentransmission verantwortlich sein. Die Gasdiffusionsschichten 210 und 212 können Kohlenstoff-Webstoff oder Vliesstoff oder Kohlenstoffpapiermaterialien aufweisen. Die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d weisen Löcher auf, um ihre Oberflächenrauhigkeit zu erhöhen, wodurch die Montage auf der Membran 200 durch physikalisches Einbetten erleichtert wird. Die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d können Glasfaser-Textilmaterialien, Kunstfaser-Textilmaterialien oder ein aufgerauhtes Metallblechmaterial aufweisen. Die Haftmaterialien 218a–218d oder 218a1–218d1 können warmschmelzbare oder aushärtende Polymerfilme oder flüssige Klebstoffe aufweisen, wie beispielsweise Epoxidharz oder Linear-Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE), mit der Funktion zum Füllen der Löcher 250 der ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d, wodurch ein bei der herkömmlichen DMFC auftretender Brennstoff-Leckverlust vermieden und die Anhaftung und Montage der zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d unterstützt wird. In einigen Ausführungsformen können die zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d eine derartige Steifigkeit aufweisen, dass das durch Pressen erzeugte Endprodukt leicht transportierbar und in geringerem Maße verformbar ist. Die zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d können Polyethylenterephthalat (PET), FR5-Glasfaser-Polymermaterialien, thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polyethylen (PE), biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP) oder Polypropylen (PP) aufweisen. Die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d und die zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d können die Eigenschaft haben, dass sie für den Brennstoff korrosionsbeständig sind. Die Pufferschichten 230a–230d können Silikonkautschuke oder fluoriertes Ethylenpropylen (FEP) aufweisen.
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Die 2–6 zeigen Querschnittansichten zum Darstellen der Herstellung einer exemplarischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a. Gemäß 2 wird eine hergestellte dreischichtige Membran-Elektroden-Einheit (MEA3) 260 bereitgestellt. In einer Ausführungsform kann die MEA3 260 ein Paar Elektroden 206 und 208 und eine dazwischen sandwichartig angeordnete Membran 200 aufweisen, wobei zwei Endabschnitte 222a und 222b der Membran 200 und ein den beiden Endabschnitten 222a und 222b benachbarter Teil einer ersten und einer zweiten Oberfläche 202 und 204 von dem Paar Elektroden 206 und 208 freiliegen. Gemäß einer Ausführungsform kann die MEA3 260 durch Ausrichtungs- und Heißpressprozesse ausgebildet werden.
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Gemäß 3 können die MEA3 260 und ein Paar Gasdiffusionsschichten in einer Pressmaschine angeordnet werden, wobei die MEA3 260 zwischen dem Paar Gasdiffusionsschichten 210 und 212 angeordnet wird, so dass ein erster Montageprozess ausgeführt wird, der einen Press- oder einen Schichtverbindungs(Film Sticking)prozess beinhaltet, um ein Paar Gasdiffusionsschichten 210 und 212 auf den Elektroden 206 bzw. 208 zu montieren. Dadurch wird eine 5-schichtige Membran-Elektroden-Einheit (MEA5) 264 ausgebildet, die die MEA3 260 und ein Paar Gasdiffusionsschichten 210 und 212 aufweist.
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10 zeigt eine Vorbehandlung für eine exemplarische Ausführungsform der Haftmaterialien und einer ersten Begrenzungsmaterialschicht. Die Haftmaterialien und die erste Begrenzungsmaterialschicht sind aufgrund ihrer geringen Dicke kaum transportierbar. Um die Ausrichtungsprobleme zu vermindern, werden zunächst durch Montageprozesse, z. B. Pressen, Anhaften (Sticking), Beschichten, Siebdruck oder Sprühprozesse, mehrere Haftmaterialien 218a–218d auf mehreren ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d mit Löchern 250 montiert, wobei ein Teil der Haftmaterialien 218a–218d in die Löcher 250 der ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a 214d eindringen und diese füllen kann. Gemäß 4 werden die MEA5 264 und die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d mit den darauf montierten Haftmaterialien 218a–218d in einer Pressmaschine angeordnet, wobei die Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d mit den darauf montierten Haftmaterialien 218a–2 auf der ersten und der zweiten Oberfläche 202 und 204 angeordnet werden.
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Dann wird gemäß 5 ein zweiter Montageprozess ausgeführt, der beispielsweise einen Press- oder Schichtverbindungs(Film Sticking)schritt beinhaltet, um mehrere der ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d auf den freiliegenden ersten und zweiten Oberflächen 202 und 204 physikalisch einzubetten, wobei die Haftmaterialien 218a–218d die Löcher 250 der ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d durchdringen können, um mit den freiliegenden ersten und zweiten Oberflächen 202 und 204 der Membran 200 in Kontakt zu kommen. Nachdem die vorstehend erwähnten Prozesse ausgeführt wurden, ist eine exemplarische Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a, die auch als siebenschichtige Membran-Elektroden-Einheit (MEA7) 500a bezeichnet wird, vollständig ausgebildet.
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Dann kann gemäß 6 die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a zwischen zwei Strömungsplatten 270 angeordnet werden, um einen Direkt-Methanol-Brennstoffzellen-Stack herzustellen.
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Eine exemplarische Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a weist mehrere erste Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d mit Löchern 250 auf. Die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d werden durch eine physikalische Eigenschaft der Oberflächenrauhigkeit auf der Membran 200 physikalisch eingebettet, wodurch die Haftfestigkeit dazwischen erhöht wird. Die hergestellte MEA7 500a kann in einfachen nachfolgenden Laminierprozessen verwendet werden, die das Stapeln mit den Strömungsplatten oder das Aufeinanderstapeln verschiedener MEAs beinhalten. Außerdem ist, weil die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d in der Membran 200 physikalisch eingebettet sind, die Membran 200 steifer (so dass sie ihre Form kaum ändert). Daher wird ein durch Schrumpfen oder Dehnen der herkömmlichen Membran verursachtes Auslaufen der Batterie vermindert.
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Alternativ kann gemäß einer anderen Ausführungsform ein einzelner Montageprozess ausgeführt werden, um die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d mit den darauf montierten Haftmaterialien 218a–218d auf den freiliegenden ersten und zweiten Oberflächen 202 bzw. 204 physikalisch einzubetten. Ein Paar Gasdiffusionsschichten 210 und 212 wird auf den Elektroden 206 und 208 der MEA3 260 montiert, wodurch eine andere exemplarische Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500b ausgebildet wird, die auch als MEA7 500b bezeichnet wird, wie in 1b dargestellt ist. Wie in 1b dargestellt ist, sind ein Teil der ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d und ein Teil der Haftmaterialien 218a1–218d1 der Direkt-Methanol--Brennstoffzelle 500b zwischen den Gasdiffusionsschichten 210 und 212 sandwichartig angeordnet, wobei die Haftmaterialien 218a1–218d1 während des Montageprozesses mit den ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d verbunden werden. Daher haftet in der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500b die Membran 200 der MEA3 260 durch die Haftmaterialien 218a–218d an den Gasdiffusionsschichten 210 und 212 an. Im Vergleich mit der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500a kann die MEA7 der anderen exemplarischen Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500b unter Verwendung nur eines Montageprozesses ausgebildet werden.
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Die 7–9 zeigen Querschnittansichten zum Darstellen der Herstellung einer noch anderen exemplarischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500c. Elemente der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen, die denjenigen der vorstehend unter Bezug auf die 2–6 beschriebenen Ausführungsformen gleichen oder ähnlich sind, werden zur Vereinfachung nicht erneut beschrieben.
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Nachstehend wird zunächst auf 7 Bezug genommen. Nachdem die MEA5 264 ausgebildet wurde, werden die MEA5 264, die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d mit den darauf montierten Haftmaterialien 218a–218d und mehrere zweite Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d in einer Pressmaschine angeordnet, wobei die ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d mit den darauf montierten Haftmaterialien 218a–218d auf den freiliegenden ersten und zweiten Oberflächen 202 und 204 angeordnet werden. Außerdem werden mehrere der zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d auf den jeweiligen ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d angeordnet.
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Dann wird gemäß 8 ein zweiter Montageprozess ausgeführt, der beispielsweise einen Press- oder Schichtverbindungsschritt beeinhaltet, um die mehreren ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d auf den jeweiligen freiliegenden ersten und zweiten Oberflächen 202 und 204 physikalisch einzubetten und die zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d physikalisch auf den jeweiligen Haftmaterialien 218a–218d physikalisch einzubetten. Wie in 7 dargestellt ist, können sich die Haftmaterialien 218a–218d durch die Löcher 250 der ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d erstrecken und mit der ersten und der zweiten Oberfläche 202 und 204 der Membran 200 in Kontakt kommen. Nachdem die vorstehend erwähnten Prozesse ausgeführt wurden, ist die exemplarische Ausführungsform einer Direkt Methanol-Brennstoffzelle 500c, die auch als 7-schichtige Membran-Elektroden-Einheit (MEA7) 500c bezeichnet wird, vollständig ausgebildet. Die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500c weist ferner die auf den ersten Begrenzungsmaterialschichten 214a–214d angeordneten steifen zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d auf, so dass die erhaltene MEA7 leicht transportierbar und in geringerem Maße verformbar ist. Außerdem kann die erhaltene MEA7 mit den Strömungsplatten enganliegend verbunden werden, wodurch ein bei einer herkömmlichen DMFC auftretender Brennstoffverlust vermieden wird.
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Dann kann gemäß 9 die Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500c zwischen zwei Strömungsplatten 270 angeordnet werden, um einen anderen Direkt-Methanol-Brennstoffzellen-Stack zu erhalten.
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Alternativ werden in einer anderen Ausführungsform während des zweiten Montageprozesses mehrere Pufferschichten 230a–230d auf den mehreren zweiten Begrenzungsmaterialschichten 226a–226d angeordnet. Nachdem die vorstehend erwähnten Prozesse ausgeführt wurden, ist die in 1d dargestellte exemplarische Ausführungsform einer Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500d, die auch als 7-schichtige Membran-Elektroden-Einheit (MEA7) 500d bezeichnet wird, vollständig ausgebildet. Die Pufferschichten 230a–230d der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle 500d können den Grad der Abdichtung bezüglich den außenseitigen Strömungsplatten erhöhen.
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Durch die exemplarischen Ausführungsformen werden eine Direkt-Methanol-Brennstoffzelle und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitgestellt, wobei die der Membran benachbarten ersten Begrenzungsmaterialschichten Löcher aufweisen. Die ersten Begrenzungsmaterialschichten werden auf der Membran aufgrund ihrer Oberflächenrauhigkeit enganliegend und physikalisch eingebettet, wodurch die Haftfestigkeit dazwischen erhöht wird. Das Verfahren zum Herstellen der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle ist einfacher als das herkömmliche Verfahren, wobei Fehlausrichtungen während der Montage vermieden werden. In einigen Ausführungsformen können die steifen zweiten Begrenzungsmaterialschichten auf den ersten Begrenzungsmaterialschichten angeordnet werden, so dass die erhaltene MEA7 leicht transportierbar und in geringerem Maße verformbar ist. Außerdem kann die erhaltene MEA7 mit den Strömungsplatten enganliegend verbunden werden, wodurch das bei der herkömmlichen DMFC auftretende Entweichen von Brennstoff vermieden wird. Alternativ können mehrere Pufferschichten auf den mehreren zweiten Begrenzungsmaterialschichten angeordnet werden, um den Grad der Abdichtung bezüglich den außenseitigen Strömungsplatten zu erhöhen.
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Obwohl die Erfindung anhand eines Beispiels und unter Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Für Fachleute ist ersichtlich, dass innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen realisierbar sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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