DE102010049548A1 - Diaphragm assembly manufacturing method, involves mounting frame elements on inner area of section surfaces such that electrolyte membrane and/or catalyst layers completely cover section surfaces and/or project into section surfaces - Google Patents

Diaphragm assembly manufacturing method, involves mounting frame elements on inner area of section surfaces such that electrolyte membrane and/or catalyst layers completely cover section surfaces and/or project into section surfaces Download PDF

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Dipl.-Ing. Berger Klaus
Dr.-Ing. Keuerleber Martin
Dr.rer.nat. Scolari Matteo
Dipl.-Ing. Tober Harald
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Abstract

The method involves mounting frame elements (5) on an inner area of section surfaces (5.1) such that an electrolyte membrane (2) and/or catalyst layers (3, 4) of the frame elements completely cover the section surfaces and/or project into the section surfaces. The catalyst layers are arranged at the electrolyte membrane. A common contact surface of the electrolyte membrane and the frame elements completely surrounds the section surfaces. The frame elements enable magnification of a diaphragm assembly (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Membrananordnung mit einer Elektrolytmembran für eine Brennstoffzelle.The invention relates to a method for producing a membrane arrangement with an electrolyte membrane for a fuel cell.

Aus der JP 2006 286 430 A ist eine mit einem Katalysator beschichtete Elektrolytmembran für eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle und ein Verfahren zur Herstellung der Elektrolytmembran bekannt, welche mit einer Dichtung verbunden ist. Die Elektrolytmembran umfasst eine Katalysator-Elektrode, welche aus einer Katalysatorschicht und einem Elektrodenmaterial gebildet ist. Die Katalysatorschicht und das Elektrodenmaterial sind beidseitig auf eine protonenleitfähige Elektrolytmembran aufgebracht. Die Dichtung ist ebenfalls jeweils beidseitig auf die Elektrolytmembran aufgebracht und umgibt die Katalysatorschicht rahmenförmig. Die Katalysatorschicht wird zumindest auf einer Seite der Elektrolytmembran durch eine innere Ausschnittsfläche der Dichtung auf der Oberfläche der Elektrolytmembran gebildet, wobei die Dichtung auf die Elektrolytmembran aufgeklebt wird.From the JP 2006 286 430 A For example, a catalyst-coated electrolyte membrane for a polymer electrolyte fuel cell and a method of manufacturing the electrolyte membrane, which is connected to a gasket, are known. The electrolyte membrane comprises a catalyst electrode formed of a catalyst layer and an electrode material. The catalyst layer and the electrode material are applied on both sides to a proton-conductive electrolyte membrane. The seal is likewise applied in each case to the electrolyte membrane on both sides and surrounds the catalyst layer in the form of a frame. The catalyst layer is formed on at least one side of the electrolyte membrane by an inner cut surface of the gasket on the surface of the electrolyte membrane, and the gasket is adhered to the electrolyte membrane.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Membrananordnung mit einer Elektrolytmembran für eine Brennstoffzelle anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved method for producing a membrane assembly with an electrolyte membrane for a fuel cell.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved by a method having the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In dem Verfahren zur Herstellung einer Membrananordnung mit einer Elektrolytmembran für eine Brennstoffzelle wird erfindungsgemäß die Elektrolytmembran und/oder zumindest eine an der Elektrolytmembran angeordnete Katalysatorschicht an zumindest einem eine innere Ausschnittsfläche aufweisenden Rahmenelement derart befestigt, dass die Elektrolytmembran und/oder die zumindest eine Katalysatorschicht die innere Ausschnittsfläche vollständig überdecken und/oder in die Ausschnittsfläche hineinragen.In the method for producing a membrane arrangement having an electrolyte membrane for a fuel cell, according to the invention, the electrolyte membrane and / or at least one catalyst layer arranged on the electrolyte membrane are fastened to at least one frame element having an inner cutout surface in such a way that the electrolyte membrane and / or the at least one catalyst layer is the inner one Cover completely cut surface and / or protrude into the cut surface.

Mittels des Rahmenelements wird eine Abdichtung der Elektrolytmembran und/oder der Katalysatorschicht gegenüber einer Bipolarplatte, d. h. zwischen der Wasserstoffseite und der Sauerstoffseite innerhalb der Brennstoffzelle in einfacher Weise realisiert. In besonders vorteilhafter Weise wird die Elektrolytmembran oder die gesamte Membrananordnung im Randbereich mit dem Rahmenelement vergrößert. Das Rahmenelement ist dabei aus einem besonders kostengünstigen Material gebildet, so dass die Vergrößerung mit geringen Kosten realisierbar ist. Weiterhin resultiert aus der erfindungsgemäßen Ausbildung des Verfahrens die Möglichkeit einer besonders einfachen Herstellbarkeit der Membrananordnung und einer vereinfachten Handhabung der Elektrolytmembran während ihrer Herstellung, da nur wenige Bauteile und Werkstoffe verarbeitet werden. Auch können weitere Komponenten in einfacher Weise mit dem Rahmenelement verbunden, insbesondere verklebt werden. Die weiteren Komponenten umfassen beispielsweise ein oder mehrere Gasdiffusionslagen.By means of the frame member, a sealing of the electrolyte membrane and / or the catalyst layer with respect to a bipolar plate, d. H. realized between the hydrogen side and the oxygen side within the fuel cell in a simple manner. In a particularly advantageous manner, the electrolyte membrane or the entire membrane arrangement is enlarged in the edge region with the frame element. The frame element is formed from a particularly cost-effective material, so that the enlargement can be realized at low cost. Furthermore, from the inventive design of the method results in the possibility of a particularly simple manufacturability of the membrane assembly and a simplified handling of the electrolyte membrane during its production, since only a few components and materials are processed. Also, other components can be easily connected to the frame member, in particular glued. The other components include, for example, one or more gas diffusion layers.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1A schematisch einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Membrananordnung für eine Brennstoffzelle, 1A FIG. 2 schematically a cross section of a first exemplary embodiment of a membrane arrangement for a fuel cell, FIG.

1B schematisch eine Draufsicht der Membrananordnung gemäß 1A, 1B schematically a plan view of the membrane assembly according to 1A .

2A schematisch einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Membrananordnung für eine Brennstoffzelle, 2A FIG. 2 schematically a cross section of a second embodiment of a membrane arrangement for a fuel cell, FIG.

2B schematisch eine Draufsicht der Membrananordnung gemäß 2A, 2 B schematically a plan view of the membrane assembly according to 2A .

3A schematisch einen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer Membrananordnung für eine Brennstoffzelle, 3A FIG. 2 schematically a cross section of a third exemplary embodiment of a membrane arrangement for a fuel cell, FIG.

3B schematisch eine Draufsicht der Membrananordnung gemäß 3A, 3B schematically a plan view of the membrane assembly according to 3A .

4A schematisch einen Querschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels einer Membrananordnung für eine Brennstoffzelle, 4A FIG. 2 schematically a cross section of a fourth exemplary embodiment of a membrane arrangement for a fuel cell, FIG.

4B schematisch eine Draufsicht der Membrananordnung gemäß 4A, 4B schematically a plan view of the membrane assembly according to 4A .

5A schematisch einen Querschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels einer Membrananordnung für eine Brennstoffzelle, 5A FIG. 2 schematically a cross section of a fifth exemplary embodiment of a membrane arrangement for a fuel cell, FIG.

5B schematisch eine Draufsicht der Membrananordnung gemäß 5A, 5B schematically a plan view of the membrane assembly according to 5A .

6A schematisch einen Querschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels einer Membrananordnung für eine Brennstoffzelle, 6A FIG. 2 schematically a cross section of a sixth exemplary embodiment of a membrane arrangement for a fuel cell, FIG.

6B schematisch eine Draufsicht der Membrananordnung gemäß 6A, 6B schematically a plan view of the membrane assembly according to 6A .

7A schematisch einen Querschnitt eines siebten Ausführungsbeispiels einer Membrananordnung für eine Brennstoffzelle und 7A schematically a cross section of a seventh embodiment of a membrane assembly for a fuel cell and

7B schematisch eine Draufsicht der Membrananordnung gemäß 7A. 7B schematically a plan view of the membrane assembly according to 7A ,

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In den 1A und 1B ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Membrananordnung 1 für eine Brennstoffzelle dargestellt. Die Membrananordnung 1 umfasst eine Elektrolytmembran 2, auf welche beidseitig jeweils eine Katalysatorschicht 3, 4 aufgebracht ist. Die Katalysatorschichten 3, 4 sind gleich groß ausgebildet, können alternativ aber auch unterschiedliche Größen aufweisen. Weiterhin sind die Katalysatorschichten 3, 4 genauso groß wie die Elektrolytmembran 2.In the 1A and 1B is a first embodiment of a membrane assembly 1 represented for a fuel cell. The membrane arrangement 1 includes an electrolyte membrane 2 , on each of which on both sides a catalyst layer 3 . 4 is applied. The catalyst layers 3 . 4 are the same size, but may alternatively have different sizes. Furthermore, the catalyst layers 3 . 4 the same size as the electrolyte membrane 2 ,

Die Katalysatorschicht 3 wird weiterhin an einem Rahmenelement 5 befestigt, wobei das Rahmenelement 5 zur Abdichtung der Katalysatorschichten 3, 4 und der Elektrolytmembran 2 gegenüber einer nicht näher dargestellten Bipolarplatte dient. Das Rahmenelement 5 weist eine Ausschnittsfläche 5.1 auf, welche vollständig von einem Rahmenbereich 5.2 umgeben ist. Das Rahmenelement 5 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als vollständiger Rahmen ausgebildet. Alternativ ist das Rahmenelement 5 als nicht dargestellter Teilrahmen ausgebildet.The catalyst layer 3 will continue on a frame element 5 attached, the frame element 5 for sealing the catalyst layers 3 . 4 and the electrolyte membrane 2 opposite a bipolar plate, not shown. The frame element 5 has a cutout area 5.1 on which completely of a frame area 5.2 is surrounded. The frame element 5 is formed in the illustrated embodiment as a complete frame. Alternatively, the frame element 5 formed as a subframe, not shown.

Das Rahmenelement 5 ist zur Vergrößerung der Membrananordnung 1 vorgesehen. Das Rahmenelement 5 weist neben der Ausschnittsfläche 5.1 weitere Ausschnittsflächen 5.3 bis 5.8 auf, wobei die Ausschnittflächen 5.3 bis 5.8 bei einer Stapelung mehrerer Membrananordnungen 1 übereinander zur Leitung der Reaktionsgase und/oder als so genannte Ports dienen.The frame element 5 is to enlarge the membrane assembly 1 intended. The frame element 5 points next to the cut-out area 5.1 further cut surfaces 5.3 to 5.8 on, with the cut surfaces 5.3 to 5.8 in a stacking multiple membrane assemblies 1 one above the other to serve the reaction gases and / or serve as so-called ports.

Die Katalysatorschicht 3 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel auf den Rahmenbereich 5.2 des Rahmenelements 5 geklebt, wobei ein Klebstoff 6 zwischen die Katalysatorschicht 3 und den Rahmenbereich 5.2 derart eingebracht wird, dass die Verbindung zwischen dem Rahmenelement 5 und der Katalysatorschicht 3 fluiddicht ausgebildet ist. Dabei umgibt eine gemeinsame Berührungsfläche der Katalysatorschicht 3 und des Rahmenelements 5 die Ausschnittsfläche 5.1 vollständig.The catalyst layer 3 is in the illustrated embodiment on the frame area 5.2 of the frame element 5 glued, taking an adhesive 6 between the catalyst layer 3 and the frame area 5.2 is introduced such that the connection between the frame element 5 and the catalyst layer 3 is formed fluid-tight. In this case, a common contact area surrounds the catalyst layer 3 and the frame element 5 the cut-out area 5.1 Completely.

Der Klebstoff 6 wird in Abhängigkeit der Anforderungen an eine mechanische und chemische Belastbarkeit sowie in Abhängigkeit eines angewendeten Klebeverfahrens ausgewählt, wobei der Klebstoff 6 so genannter Hot-Melt-Kleber, UV-Kleber, Zwei-Komponentenkleber oder ein anderer Klebstoff ist. Dabei wird der Klebstoff 6 vorbehandelt, fixiert, aktiviert, vorgetrocknet und/oder fertig getrocknet. Weiterhin werden in einem Ausführungsbeispiel zwei oder mehr Komponenten des Klebstoffs 6 auf die vorgesehen Positionen appliziert. Ferner besteht die Möglichkeit, dass chemische Reaktionen an den vorgesehenen Positionen auf dem Werkstück und/oder während der Montage der einzelnen Komponenten erfolgen. Bei diesen chemischen Reaktionen handelt es sich beispielsweise um Polymerisations- und/oder Aushärtungsreaktionen.The adhesive 6 is selected as a function of the requirements for mechanical and chemical resistance as well as depending on an applied adhesive method, wherein the adhesive 6 so-called hot-melt adhesive, UV adhesive, two-component adhesive or another adhesive is. This is the glue 6 pretreated, fixed, activated, predried and / or dried. Furthermore, in one embodiment, two or more components of the adhesive 6 applied to the intended positions. It is also possible that chemical reactions take place at the intended positions on the workpiece and / or during assembly of the individual components. These chemical reactions are, for example, polymerization and / or curing reactions.

Der Klebstoff 6 wird in fester, flüssiger oder pastöser Form oder als Schmelze mit einem oder mehreren Applikationsverfahren auf die jeweilige Komponente, d. h. das Rahmenelement 5, eine nicht dargestellte Gasdiffusionslage, die Katalysatorschichten 3, 4, eine Anodenseite, eine Kathodenseite und/oder direkt auf die Elektrolytmembran 2 aufgebracht, wobei der Klebstoff 6 anhaftet oder in die Komponenten penetriert. Die Applikationsverfahren umfassen Spritzverfahren, Rakelverfahren, Siebdruckverfahren, Gravurwalzverfahren, Tamponklischeeverfahren und Applikationsverfahren unter Verwendung von Düsen und/oder Stempeldüsen. Dabei wird ein gemeinsamer Klebstoff 6 oder es werden mehrere unterschiedliche Klebstoffe 6 für unterschiedliche Komponenten verwendet, wobei die unterschiedlichen Klebstoffe 6 an den Einsatzort angepasst sind und somit vorzugsweise unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. In besonders vorteilhafter Weise ist eine so genannte Nass-in-Nass-Applikation möglich.The adhesive 6 is in solid, liquid or pasty form or as a melt with one or more application methods to the respective component, ie the frame member 5 , a gas diffusion layer, not shown, the catalyst layers 3 . 4 , an anode side, a cathode side and / or directly on the electrolyte membrane 2 applied, with the adhesive 6 adheres or penetrates into the components. The application methods include spraying, doctoring, screen printing, gravure rolling, tampon padding, and application methods using nozzles and / or die nozzles. This is a common adhesive 6 or there will be several different adhesives 6 used for different components, with different adhesives 6 are adapted to the site and thus preferably have different properties. In a particularly advantageous manner, a so-called wet-on-wet application is possible.

Eine vollständige oder teilweise Trocknung des Klebstoffs 6 erfolgt mittels eines oder mehrerer Trocknungsverfahren. Die Trocknungsverfahren umfassen eine Trocknung mittels Infrarotstrahlung, ultravioletter Strahlung sowie elektrische, induktive und konvektive Trocknungsverfahren und eine Trocknung durch Kühlung mittels einer oder mehreren Kühlzonen. Diese Verfahren werden einzeln oder in Kombination angewendet.A complete or partial drying of the adhesive 6 takes place by means of one or more drying methods. The drying methods include drying by means of infrared radiation, ultraviolet radiation and electrical, inductive and convective drying methods and drying by cooling by means of one or more cooling zones. These methods are used singly or in combination.

Um eine besonders gute Haftung zwischen den zu verbindenden Komponenten, hier zwischen dem Rahmenelement 5 und der Katalysatorschicht 3, zu erzielen, wird in nicht näher dargestellter Weise ein Haftvermittler bzw. Haftverbesserer zwischen die zu verbindenden Komponenten eingebracht.To a particularly good adhesion between the components to be connected, here between the frame element 5 and the catalyst layer 3 In order to achieve a bonding agent or adhesion promoter is introduced between the components to be connected in a manner not shown.

Sowohl der Auftrag des Klebstoffs 6 auf die Komponenten als auch der Auftrag anderer Werkstoffe erfolgen diskontinuierlich, getaktet und/oder kontinuierlich und/oder in beliebigen anderen Kombinationen.Both the order of the adhesive 6 the components as well as the application of other materials are carried out batchwise, clocked and / or continuously and / or in any other combinations.

Die 2A und 2B zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Membrananordnung 1, wobei zusätzlich zu dem in den 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel auf die Elektrolytmembran 2 auf einer der Ausschnittschnittsfläche 5.1 abgewandten Seite ein Dichtungsmaterial 7 aufgebracht wird, welches die Elektrolytmembran 2 und die Katalysatorschichten 3, 4 auf der Oberseite des Rahmenelements 5 fluiddicht gegen dieses abdichten.The 2A and 2 B show a second embodiment of the membrane assembly 1 , in addition to that in the 1A and 1B illustrated first embodiment of the electrolyte membrane 2 on one of the cut section surface 5.1 facing away from a sealing material 7 is applied, which is the electrolyte membrane 2 and the catalyst layers 3 . 4 on the top of the frame element 5 fluid-tight against this seal.

Als Dichtungsmaterial 7 und Klebstoff 6 werden gleiche oder unterschiedliche Materialien verwendet, wobei das Aufbringen sowie die Trocknung des Dichtungsmaterials 7 insbesondere in der gleichen Art wie das Aufbringen und die Trocknung des Klebstoffs 6 erfolgen. Dabei haftet das Dichtungsmaterial 7 an den jeweiligen Komponenten und/oder penetriert in diese.As a sealing material 7 and glue 6 are used the same or different materials, wherein the application and drying of the sealing material 7 especially in the same way as the application and drying of the adhesive 6 respectively. The sealing material adheres 7 at the respective components and / or penetrates into these.

In den 3A und 3B ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Membrananordnung 1 dargestellt, wobei im Unterschied zu dem in den 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel die Katalysatorschicht 3 in die Ausschnittsfläche 5.1 hineinragt und die Elektrolytmembran 2 direkt an dem Rahmenelement 5 mittels des Klebstoffs 6 befestigt ist.In the 3A and 3B is a third embodiment of the membrane assembly 1 represented, in contrast to that in the 1A and 1B illustrated first embodiment, the catalyst layer 3 in the cut-out area 5.1 protrudes and the electrolyte membrane 2 directly on the frame element 5 by means of the adhesive 6 is attached.

Die Katalysatorschicht 3 weist dabei die gleiche Größe und Fläche wie die Ausschnittsfläche 5.1 auf.The catalyst layer 3 has the same size and area as the cut surface 5.1 on.

Die 4A und 4B zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der Membrananordnung 1, wobei zusätzlich zu dem in den 3A und 3B dargestellten dritten Ausführungsbeispiel auf die Elektrolytmembran 2 auf der der Ausschnittschnittsfläche 5.1 abgewandten Seite das Dichtungsmaterial 7 aufgebracht wird, welches die Elektrolytmembran 2 und die Katalysatorschichten 3, 4 auf der Oberseite des Rahmenelements 5 fluiddicht gegen dieses abdichten.The 4A and 4B show a fourth embodiment of the membrane assembly 1 , in addition to that in the 3A and 3B illustrated third embodiment of the electrolyte membrane 2 on the cutting section surface 5.1 facing away from the sealing material 7 is applied, which is the electrolyte membrane 2 and the catalyst layers 3 . 4 on the top of the frame element 5 fluid-tight against this seal.

Das Dichtungsmaterial 7 und der Klebstoff 6 sind gemäß der Beschreibung zu den 1B, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B ausgebildet und werden gemäß dieser Beschreibung verarbeitet.The sealing material 7 and the glue 6 are as described in the 1B . 1B . 2A . 2 B . 3A . 3B are formed and processed according to this description.

Die 5A und 5B zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Membrananordnung 1, wobei im Unterschied zu dem in den 4A und 4B dargestellten vierten Ausführungsbeispiel die obere Katalysatorschicht 4 genauso groß wie die untere Katalysatorschicht 3 ist. In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist die obere Katalysatorschicht 4 kleiner als die untere Katalysatorschicht 3.The 5A and 5B show a fifth embodiment of the membrane assembly 1 , unlike that in the 4A and 4B illustrated fourth embodiment, the upper catalyst layer 4 the same size as the lower catalyst layer 3 is. In an embodiment not shown in detail, the upper catalyst layer 4 smaller than the lower catalyst layer 3 ,

In den 6A und 6B ist ein sechstes Ausführungsbeispiel der Membrananordnung 1 dargestellt, wobei im Unterschied zu dem in den 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ein weiteres Rahmenelement 8 mittels des Klebstoffs 6 an der oberen Katalysatorschicht 4 befestigt ist. Das weitere Rahmenelement 8 entspricht dem unterhalb der unteren Katalysatorschicht 3 angeordneten Rahmenelement 5 und weist ebenfalls eine Ausschnittsfläche 8.1 und einen Rahmenbereich 8.2 auf. In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die Rahmenelemente 5, 8 unterschiedliche Größen und/oder Formen auf und/oder sind aus unterschiedlichen Materialien gebildet.In the 6A and 6B is a sixth embodiment of the membrane assembly 1 represented, in contrast to that in the 1A and 1B illustrated first embodiment, another frame element 8th by means of the adhesive 6 at the upper catalyst layer 4 is attached. The further frame element 8th corresponds to that below the lower catalyst layer 3 arranged frame element 5 and also has a cut-out area 8.1 and a frame area 8.2 on. In non-illustrated embodiments, the frame elements 5 . 8th different sizes and / or shapes and / or are formed of different materials.

Auch die weiteren Komponenten können unterschiedliche Größen und/oder Formen aufweisen.The other components can also have different sizes and / or shapes.

Zwischen dem Klebstoff 6 und den Rahmenelementen 5, 8 ist in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich der Haftvermittler bzw. Haftverbesserer eingebracht.Between the glue 6 and the frame elements 5 . 8th is additionally introduced in a non-illustrated embodiment, the bonding agent or adhesion promoter.

Weiterhin ist zusätzlich zu dem in den 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel zwischen den Rahmenelementen 5, 8 die Elektrolytmembran 2 und die Katalysatorschichten 3, 4 stirnrandseitig vollständig umgebend das Dichtungsmaterial 7 eingebracht.Furthermore, in addition to that in the 1A and 1B illustrated first embodiment between the frame elements 5 . 8th the electrolyte membrane 2 and the catalyst layers 3 . 4 The sealing material completely surrounds the end of the edge 7 brought in.

Die 7A und 7B zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Membrananordnung 1, wobei im Unterschied zu dem in den 6A und 6B dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel die untere Katalysatorschicht 3 und die obere Katalysatorschicht 4 jeweils in die Ausschnittsflächen 5.1, 8.1 der Rahmenelemente 5, 8 hineinragen und die Elektrolytmembran 2 direkt an den Rahmenelementen 5, 8 mittels des Klebstoffs 6 befestigt ist.The 7A and 7B show a fifth embodiment of the membrane assembly 1 , unlike that in the 6A and 6B illustrated sixth embodiment, the lower catalyst layer 3 and the upper catalyst layer 4 each in the cut surfaces 5.1 . 8.1 the frame elements 5 . 8th protrude and the electrolyte membrane 2 directly on the frame elements 5 . 8th by means of the adhesive 6 is attached.

Die Katalysatorschichten 3, 4 weisen jeweils die gleiche Größe und Fläche wie die zugehörigen Ausschnittsflächen 5.1, 8.1 der Rahmenelemente 5, 8 auf.The catalyst layers 3 . 4 each have the same size and area as the associated cut surfaces 5.1 . 8.1 the frame elements 5 . 8th on.

Für alle dargestellten Ausführungsbeispiele gilt, dass die dargestellten Kombinationen der Komponenten und/oder Schichten und/oder Positionen des Klebstoffs 6 nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele festgelegt und beliebig wählbar sind. Auch ist eine Reihenfolge der Applikation und Fixierung der Komponenten beliebig, wobei die Komponenten als Einzelteile und/oder kontinuierlich, beispielweise als Rollenware, verarbeitet werden.For all exemplary embodiments illustrated, the illustrated combinations of the components and / or layers and / or positions of the adhesive 6 not set to the illustrated embodiments and are arbitrary selectable. Also, an order of application and fixation of the components is arbitrary, the components being processed as individual parts and / or continuously, for example as a roll product.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Membrananordnungdiaphragm assembly
22
Elektrolytmembranelectrolyte membrane
33
Katalysatorschichtcatalyst layer
44
Katalysatorschichtcatalyst layer
55
Rahmenelementframe element
5.15.1
Ausschnittsflächecut surface
5.25.2
Rahmenbereichframe area
5.3 bis 5.8 5.3 to 5.8
Ausschnittsflächecut surface
66
Klebstoffadhesive
77
Dichtungsmaterialsealing material
88th
Rahmenelementframe element
8.18.1
Ausschnittsflächecut surface
8.28.2
Rahmenbereichframe area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2006286430 A [0002] JP 2006286430 A [0002]

Claims (6)

Verfahren zur Herstellung einer Membrananordnung (1) mit einer Elektrolytmembran (2) für eine Brennstoffzelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytmembran (2) und/oder zumindest eine an der Elektrolytmembran (2) angeordnete Katalysatorschicht (3, 4) an zumindest einem eine innere Ausschnittsfläche (5.1, 8.1) aufweisenden Rahmenelement (5, 8) derart befestigt wird, dass die Elektrolytmembran (2) und/oder die zumindest eine Katalysatorschicht (3, 4) die innere Ausschnittsfläche (5.1, 8.1) vollständig überdecken und/oder in die Ausschnittsfläche (5.1, 8.1) hineinragen.Method for producing a membrane arrangement ( 1 ) with an electrolyte membrane ( 2 ) for a fuel cell, characterized in that the electrolyte membrane ( 2 ) and / or at least one on the electrolyte membrane ( 2 ) arranged catalyst layer ( 3 . 4 ) at least one an inner cutout surface ( 5.1 . 8.1 ) frame element ( 5 . 8th ) is fastened such that the electrolyte membrane ( 2 ) and / or the at least one catalyst layer ( 3 . 4 ) the inner cut-out surface ( 5.1 . 8.1 ) completely and / or in the cut surface ( 5.1 . 8.1 protrude). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Berührungsfläche der Elektrolytmembran (2) und des Rahmenelements (5, 8) die Ausschnittsfläche (5.1, 8.1) vollständig umgibt.A method according to claim 1, characterized in that a common contact surface of the electrolyte membrane ( 2 ) and the frame element ( 5 . 8th ) the cut-out area ( 5.1 . 8.1 ) completely surrounds. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Rahmenelemente (5, 8) auf sich gegenüberliegenden Seiten der Elektrolytmembran (2) und/oder der zumindest einen Katalysatorschicht (3, 4) angeordnet werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that two frame elements ( 5 . 8th ) on opposite sides of the electrolyte membrane ( 2 ) and / or the at least one catalyst layer ( 3 . 4 ) to be ordered. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Elektrolytmembran (2) und das Rahmenelement (5, 8) zumindest auf einer der Ausschnittschnittsflächen (5.1, 8.1) abgewandten Seite ein Dichtungsmaterial (7) aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the electrolyte membrane ( 2 ) and the frame element ( 5 . 8th ) at least on one of the cut surfaces ( 5.1 . 8.1 ) facing away from a sealing material ( 7 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Rahmenelemente (5, 8) und/oder die Katalysatorschicht (3, 4) die Elektrolytmembran (2) stirnrandseitig vollständig umgebend ein Dichtungsmaterial (7) eingebracht wird.Method according to claim 3, characterized in that between the frame elements ( 5 . 8th ) and / or the catalyst layer ( 3 . 4 ) the electrolyte membrane ( 2 ) Completely surrounding the end of a sealing material ( 7 ) is introduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytmembran (2) mit dem zumindest einen Rahmenelement (5, 8) verklebt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte membrane ( 2 ) with the at least one frame element ( 5 . 8th ) is glued.
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