DE102010056016A1 - Vorrichtung zur Herstellung einer Bipolarplatte und Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellstapels - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Bipolarplatte (2) für eine Brennstoffzelle, wobei die Bipolarplatte (2) aus einer Anodenplatte und einer Kathodenplatte bildbar ist. Erfindungsgemäßist zumindest ein Werkzeug (9) mit einem oberen Werkzeugabschnitt (9O), einem mittleren Werkzeugabschnitt (9M) und einem unteren Werkzeugabschnitt (9U) vorgesehen, wobei der obere Werkzeugabschnitt (9O) oberseitig auf den mittleren Werkzeugabschnitt (9M) und der untere Werkzeugabschnitt (9U) unterseitig auf den mittleren Werkzeugabschnitt (9M) wirken, wobei dem Werkzeug (9) zwischen dem oberen Werkzeugabschnitt (9O) und dem mittleren Werkzeugabschnitt (9M) ein erstes Metallsubstratband (5) zur Erzeugung der Anodenplatte und zwischen dem unteren Werkzeugabschnitt (9U) und dem mittleren Werkzeugabschnitt (9M) ein zweites Metallsubstratband (6) zur Erzeugung der Kathodenplatte zuführbar sind, wobei die Erzeugung der Anodenplatte und der Kathodenplatte in zeitlich parallelen Arbeitsschritten (S1 bis Sm + 1) für das erste Metallsubstratband und das zweite Metallsubstratband durchführbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (14) zur Herstellung eines Brennstoffzellstapels (11), umfassend eine Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Bipolarplatte (2) und umfassend zumindest ein Stapelwerkzeug (15) zur abwechselnden Stapelung mehrere Bipolarplatten (2) und Membran-Elektroden-Einheiten (10).
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, wobei die Bipolarplatte aus einer Anodenplatte und einer Kathodenplatte bildbar ist.
- Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellstapels.
- Aus dem Stand der Technik sind allgemein Brennstoffzellen und Vorrichtungen zu deren Herstellung bekannt, wobei eine Brennstoffzelle einen Brennstoffzellenstapel, auch Brennstoffzellenstack genannt, umfasst. Dabei bilden Bipolarplatten Elektroden, welche jeweils durch eine Membran, insbesondere eine Membran-Elektroden-Einheit (im Englischen: membrane electrode assembly) oder ein Elektrolyt elektrisch voneinander getrennt sind. Die Bipolarplatten sind aus einer einzelnen Platte oder zwei miteinander verbundenen Platten, d. h. einer Anodenplatte und einer Kathodenplatte, gebildet. Die Anodenplatte und Kathodenplatte sowie den Brennstoffzellenstapel endseitig abschließende Endplatten werden mittels der Vorrichtungen in einer Einzelfertigung hergestellt, wobei die Anodenplatte, Kathodenplatte und Endplatten während dieser Einzelfertigung durch Umformung von Stahlblechen erzeugt und anschließend mittels Laserschweißen gefügt werden.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Herstellung einer Bipolarplatte und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels anzugeben, mittels welchen insbesondere ein Fertigungsaufwand, eine Fertigungszeit und daraus folgend Fertigungskosten verringerbar sind.
- Hinsichtlich der Vorrichtung zur Herstellung einer Bipolarplatte wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Mittels einer Vorrichtung zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle ist die Bipolarplatte aus einer Anodenplatte und einer Kathodenplatte bildbar. Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung zumindest ein Werkzeug mit einem oberen Werkzeugabschnitt, einem mittleren Werkzeugabschnitt und einem unteren Werkzeugabschnitt, wobei der obere Werkzeugabschnitt oberseitig auf den mittleren Werkzeugabschnitt und der untere Werkzeugabschnitt unterseitig auf den mittleren Werkzeugabschnitt wirken. Erfindungsgemäß sind dem Werkzeug weiterhin zwischen dem oberen Werkzeugabschnitt und dem mittleren Werkzeugabschnitt ein erstes Metallsubstratband zur Erzeugung der Anodenplatte und zwischen dem unteren Werkzeugabschnitt und dem mittleren Werkzeugabschnitt ein zweites Metallsubstratband zur Erzeugung der Kathodenplatte zuführbar, wobei die Erzeugung der Anodenplatte und der Kathodenplatte in zeitlich parallelen Arbeitsschritten für das erste Metallsubstratband und das zweite Metallsubstratband durchführbar ist.
- Aus der parallelen Bearbeitung der beiden Metallsubstratbänder und daraus folgend der Anodenplatte und der Kathodenplatte ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise eine Verringerung, insbesondere Halbierung der Taktzeit und des Aufwands während der Fertigung, so dass die Fertigungszeit und daraus folgend die Fertigungskosten verringert werden. Daraus resultiert wiederum eine hohe Wertschöpfung. Auch ergibt sich in zweckmäßiger Weise die Möglichkeit einer vollautomatischen Fertigung der Bipolarplatten bei hohem Automatisierungsgrad und somit geringem Personal- und Kostenaufwand, wobei eine volle Verkettung der Herstellung der Bipolarplatte in eine so genannte In-line-Prozesskette realisierbar ist.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
- Dabei zeigen:
-
1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Bipolarplatte, -
2 schematisch einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines mehrstufigen Werkzeugs der Vorrichtung gemäß1 und -
3 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels. - Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- in
1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung1 zur Herstellung einer Bipolarplatte2 dargestellt. Die Vorrichtung1 umfasst zwei Vorratsrollen3 ,4 , auf welchen jeweils ein Metallsubstratband5 ,6 aufgewickelt ist. Die Vorratsrollen3 ,4 sind insbesondere als so genannte Haspel ausgebildet. - Die Metallsubstratbänder
5 ,6 werden jeweils einer Bearbeitungseinheit7 ,8 zugeführt und in einem ersten Arbeitsschritt S1 zeitlich parallel und separat bearbeitet. Die Bearbeitungseinheiten7 ,8 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als Richteinheiten ausgebildet, mittels welchen die Metallsubstratbänder5 ,6 jeweils gerichtet werden. - Anschließend werden die gerichteten Metallsubstratbänder
5 ,6 einem Werkzeug9 zugeführt, wobei mittels des Werkzeugs9 die Metallsubstratbänder5 ,6 bearbeitet werden und aus den Metallsubstratbändern5 ,6 Anodenplatten und Kathodenplatten für die Bipolarplatten2 erzeugt werden. - Mehrere der Bipolarplatten
2 werden gemäß3 planparallel übereinander gestapelt, wobei zwischen den Bipolarplatten2 jeweils eine ebenfalls in3 näher dargestellte Membran-Elektroden-Einheit10 angeordnet ist. Somit wird ein in3 gezeigter Brennstoffzellenstapel11 gebildet. - Zur Erzeugung des Brennstoffzellenstapels
11 werden mehrere aus den Bipolarplatten2 und den Membran-Elektroden-Einheiten10 gebildete Brennstoffzellen elektrisch in Serie geschaltet und planparallel übereinander gestapelt. Dabei weist jede Brennstoffzelle als Elektroden in Form von Gasdiffusionselektroden eine Anode, eine Kathode und einen dazwischen angeordneten Elektrolyt, insbesondere eine Elektrolytmembran, auf, die zusammen die Membran-Elektroden-Einheit10 , kurz als MEA bezeichnet, bilden. - Die jeweilige zwischen zwei Membran-Elektroden-Einheiten
10 angeordnete Bipolarplatte2 dient dabei der Beabstandung der Membran-Elektroden-Einheiten10 , dem Verteilen von Reaktionsstoffen für die Brennstoffzelle, insbesondere zur Verteilung eines Brennstoffs und eines Oxidationsmittels über die angrenzenden Membran-Elektroden-Einheiten10 und dem Abführen der Reaktionsstoffe in hierfür vorgesehenen, jeweils zu den Membran-Elektroden-Einheiten10 hin offenen Kanälen, der Abfuhr der Reaktionswärme über ein in separaten Kühlmittelkanälen geführtes Kühlmittel sowie der Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Anode und der Kathode von benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten10 . - Als Reaktionsstoffe werden der Brennstoff und ein Oxidationsmittel eingesetzt. Meist werden gasförmige Reaktionsstoffe (kurz Reaktionsgase bezeichnet) eingesetzt, z. B. Wasserstoff oder ein Wasserstoff enthaltendes Gas, wie z. B. so genanntes Reformatgas, als Brennstoff und Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas, wie z. B. Luft, als Oxidationsmittel. Unter Reaktionsstoffen werden alle an der elektrochemischen Reaktion beteiligten Stoffe verstanden, einschließlich der Reaktionsprodukte, wie z. B. Wasser oder Restbrenngas.
- Die jeweilige Bipolarplatte
2 besteht dabei aus zwei planparallel miteinander verbundenen, die Anodenplatte und Kathodenplatte bildenden Formteilen. Dabei dient die Anodenplatte zur Verbindung der Bipolarplatte2 mit der Anode der Membran-Elektroden-Einheit10 und die verbleibende Kathodenplatte zur Verbindung mit der Kathode der anderen Membran-Elektroden-Einheit10 . - An der der einen Membran-Elektroden-Einheit
10 zugewandten Oberfläche der Anodenplatte sind dabei in nicht dargestellter Weise vorzugsweise Anodenkanäle zur Verteilung des Brennstoffs entlang der einen Membran-Elektroden-Einheit10 angeordnet, wobei an der der anderen Membran-Elektroden-Einheit10 zugewandten Oberfläche der Kathodenplatte in nicht dargestellter Weise Kathodenkanäle zur Verteilung des Oxidationsmittels über der anderen Membran-Elektroden-Einheit10 angeordnet sind. Die Kathodenkanäle und die Anodenkanäle haben keine Verbindung miteinander. - Die Kathoden- und Anodenkanäle werden dabei vorzugsweise von durch Erhebungen (im Weiteren Stege genannt) voneinander getrennten Vertiefungen (im Weiteren Kanäle genannt) auf den jeweils den Membran-Elektroden-Einheiten
10 zugewandten Oberflächen der Anoden- und Kathodenplatte gebildet. Die Kathoden- und Anodenplatte sind vorzugsweise geformt, insbesondere hohl geprägt. Die Stege und Kanäle werden beispielsweise diskontinuierlich durch Formrecken, Tiefziehen, Fließpressen oder dergleichen oder kontinuierlich durch Walzen oder Ziehen hergestellt. - Um eine Taktzeit während der Fertigung der Anoden- und Kathodenplatten und somit die Fertigungszeit der Bipolarplatten
2 zu verringern, werden die Anoden- und Kathodenplatte mittels des Werkzeugs9 parallel auf den Metallsubstratbändern5 ,6 erzeugt und bearbeitet. Hierbei werden ein zweiter Arbeitsschritt S2, bei welchem in die Metallsubstratbänder5 ,6 die Strukturen in Umformprozessen eingebracht werden, und weitere Arbeitsschritte S2 bis Sm, welche beispielsweise mehrere Umformprozesse, Trennprozesse, Fügeprozesse, Richtprozesse, Beschichtungsprozesse, Reinigungsprozesse, Umklappprozesse, Erwärmungsprozesse, Kühlungsprozesse und/oder weitere Prozesse umfassen, zeitlich parallel für jedes der Metallsubstratbänder5 ,6 ausgeführt, wobei zum einen Kanäle auf der den Membran-Elektroden-Einheiten10 zugewandten Oberfläche und Kanäle zur Führung eines Kühlmediums zwischen der Anodenplatte und der Kathodenplatte ausgebildet werden. - Weiterhin wird anschließend ein Fügen der Anodenplatte und der Kathodenplatte durchgeführt.
- Dieser Prozess des Fügens wird im Arbeitsschritt Sm – 1 durchgeführt, wobei die Metallsubstratbänder
5 ,6 parallel übereinander angeordnet sind und gemeinsam in einem Fügeprozess, beispielsweise mittels Laserschweißen, insbesondere stoffschlüssig gefügt werden. - Weiterhin werden die Anodenplatte und der Kathodenplatte nach dem Fügen in dem Arbeitsschritt Sm gemeinsam in einem Trennprozess aus den jeweiligen Metallsubstratbändern
5 ,6 anhand eines spanlosen oder zerspanenden Bearbeitungsverfahrens herausgetrennt. Als Bearbeitungsverfahren eignen sich insbesondere ein Stanzverfahren, ein Laserschneiden oder weitere Verfahren, mittels welchen eine genaue und für die Anodenplatte und die Kathodenplatte schonende Trennung aus den Metallsubstratbändern5 ,6 möglich ist. - Nach der Trennung der Anodenplatte und der Kathodenplatte aus den Metallsubstratbändern
5 ,6 liegt die Bipolarplatte2 als fertiges Bauteil vor und die Metallsubstratbänder5 ,6 werden nach der Vereinzelung der Anodenplatte und der Kathodenplatte, d. h. der Bipolarplatte2 aus den Metallsubstratbändern5 ,6 , als verbleibende Rest-Metallsubstratbänder auf Aufwickelrollen12 ,13 aufgewickelt. Die Aufwickelrollen12 ,13 sind insbesondere als so genannte Haspel ausgebildet. Somit ist ein vollautomatisches Konfektionieren des Blechabfalls realisierbar. - Zur Realisierung der Arbeitsschritte S1 bis Sm umfasst das Werkzeug
9 mehrere Einzelwerkzeuge9.1 bis9.n , wobei mittels der Einzelwerkzeuge9.1 bis9.n eine zeitlich aufeinanderfolgende getaktete und/oder kontinuierliche Durchführung der einzelnen zeitlich parallelen Arbeitschritte S1 bis Sm durchführbar ist. -
2 zeigt einen Ausschnitt eines möglichen Ausführungsbeispiels des Werkzeugs9 mit den Einzelwerkzeugen9.1 bis9.n , wobei das Werkzeug9 als mehrstufiges Folgeverbundwerkzeug ausgebildet ist. - Das Werkzeug
9 umfasst einen oberen Werkzeugabschnitt9O , einen mittleren Werkzeugabschnitt9M und einen unteren Werkzeugabschnitt9U . Der obere Werkzeugabschnitt9O wirkt dabei oberseitig auf den mittleren Werkzeugabschnitt9M und der untere Werkzeugabschnitt9U wirkt unterseitig auf den mittleren Werkzeugabschnitt9M . - Dem Werkzeug
9 ist zwischen dem oberen Werkzeugabschnitt9O und dem mittleren Werkzeugabschnitt9M das erste Metallsubstratband5 zur Erzeugung der Anodenplatte zuführbar. Weiterhin ist dem Werkzeug9 zwischen dem unteren Werkzeugabschnitt9U und dem mittleren Werkzeugabschnitt9M das zweite Metallsubstratband6 zur Erzeugung der Kathodenplatte zuführbar. - Der obere Werkzeugabschnitt
9O und der mittlere Werkzeugabschnitt9M sind dabei gemeinsam zur Fertigung der Anodenplatten vorgesehen. Der untere Werkzeugabschnitt9U und der mittlere Werkzeugabschnitt9M sind gemeinsam zur Fertigung der Kathodenplatten vorgesehen. Das heißt, die Werkzeugabschnitte9O ,9M ,9U arbeiten in zwei Ebenen. Der mittlere Werkzeugabschnitt9M ist insbesondere feststehend ausgebildet. Der obere Werkzeugabschnitt9O und/oder der untere Werkzeugabschnitt9U können horizontal und/oder vertikal beweglich ausgebildet sein. - Ein erstes Einzelwerkzeug
9.1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zur Durchführung eines ersten Schneidprozesses, einer so genannten ersten Schneidstufe, ein zweites Einzelwerkzeug9.2 zur Durchführung eines ersten Umformprozesses, einer so genannten ersten Umformstufe, ein drittes Einzelwerkzeug9.3 zur Durchführung eines zweiten Schneidprozesses, einer so genannten zweiten Schneidstufe und ein viertes Einzelwerkzeug9.4 zur Durchführung eines zweiten Umformprozesses, einer so genannten zweiten Umformstufe vorgesehen. Mit anderen Worten: Die Anodenplatten und Kathodenplatten werden im integrierten Zustand in den Metallsubstratbändern5 ,6 verweilend, welche auch als Stanzgitter bezeichnet werden, bei jeder Umformstufe und Schneidstufe gleichzeitig und parallel bearbeitet. - Dabei erfolgt die Bearbeitung der Metallsubstratbänder
5 ,6 für die Anodenplatten und Kathodenplatten in den zeitlich parallelen Arbeitsschritten S1 bis S4. Die Bearbeitung erfolgt während der Arbeitsschritte S1 bis S4 und in anderen Ausführungsbeispielen während der Arbeitsschritte S1 bis Sm kontinuierlich und/oder getaktet nacheinander. - Um eine besonders genaue und qualitativ hochwertige Bearbeitung der Metallsubstratbänder
5 ,6 zu erzielen und daraus folgend Bipolarplatten2 mit einer hohen Qualität herzustellen, sind in den oberen Werkzeugabschnitt9O , den mittleren Werkzeugabschnitt9M und/oder den unteren Werkzeugabschnitt9U in nicht näher dargestellter Weise vorzugsweise Blechhalter und Niederhalter zur Positionierung und Fixierung der Metallsubstratbänder5 ,6 integriert. Aufgrund dieser definierten Positionierung und Fixierung ist die während der Arbeitsschritte S1 bis Sm durchgeführte Bearbeitung der Metallsubstratbänder5 ,6 sehr exakt und mit sehr geringen Toleranzen durchführbar. -
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung14 zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels, wobei die Vorrichtung14 die beschriebene Vorrichtung1 mit dem Werkzeug9 oder weitere Ausführungsbeispiele dieser umfasst. - Nach der Vereinzelung der Bipolarplatte
2 wird diese abwechselnd mit der Membran-Elektroden-Einheit10 einem Stapelwerkzeug15 zugeführt, wobei mehrere Bipolarplatten2 und Membran-Elektroden-Einheiten10 abwechselnd zu dem Brennstoffzellenstapel11 gestapelt werden. Somit wird vollautomatisch im letzten Arbeitsschritt Sm + 1 der Brennstoffzellenstapel11 durch abwechselndes Übereinanderstapeln der Biopolarplatten2 und der Membran-Elektroden-Einheiten10 erzeugt. - Am Ende des jeweiligen Brennstoffzellenstapels
11 wird in nicht gezeigter Weise vorzugsweise jeweils eine so genannte Endplatte als Abschlusselement des Brennstoffzellenstapels11 angeordnet, wobei die Endplatten vorzugsweise in gleicher Weise wie die Bipolarplatten2 hergestellt werden. - Somit ergibt sich in zweckmäßiger Weise die Möglichkeit einer vollautomatischen Fertigung der Bipolarplatten
2 und einer ebenfalls vollautomatischen Fertigung des Brennstoffzellenstapels11 aus den Bipolarplatten2 und den Membran-Elektroden-Einheiten10 bei hohem Automatisierungsgrad und somit geringem Personal- und Kostenaufwand. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Bipolarplatte
- 3
- Vorratsrolle
- 4
- Vorratsrolle
- 5
- Metallsubstratband
- 6
- Metallsubstratband
- 7
- Bearbeitungseinheit
- 8
- Bearbeitungseinheit
- 9
- Werkzeug
- 9.1 bis 9.n
- Einzelwerkzeug
- 9M
- mittlerer Werkzeugabschnitt
- 9O
- oberer Werkzeugabschnitt
- 9U
- unterer Werkzeugabschnitt
- 10
- Membran-Elektroden-Einheit
- 11
- Brennstoffzellenstapel
- 12
- Aufwickelrolle
- 13
- Aufwickelrolle
- 14
- Vorrichtung
- 15
- Stapelwerkzeug
- S1 bis Sm
- Arbeitsschritt
- Sm + 1
- Arbeitsschritt
Claims (7)
- Vorrichtung (
1 ) zur Herstellung einer Bipolarplatte (2 ) für eine Brennstoffzelle, wobei die Bipolarplatte (2 ) aus einer Anodenplatte und einer Kathodenplatte bildbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Werkzeug (9 ) mit einem oberen Werkzeugabschnitt (9O ), einem mittleren Werkzeugabschnitt (9M ) und einem unteren Werkzeugabschnitt (9U ) vorgesehen ist, wobei der obere Werkzeugabschnitt (9O ) oberseitig auf den mittleren Werkzeugabschnitt (9M ) und der untere Werkzeugabschnitt (9U ) unterseitig auf den mittleren Werkzeugabschnitt (9M ) wirken, wobei dem Werkzeug (9 ) zwischen dem oberen Werkzeugabschnitt (9O ) und dem mittleren Werkzeugabschnitt (9M ) ein erstes Metallsubstratband (5 ) zur Erzeugung der Anodenplatte und zwischen dem unteren Werkzeugabschnitt (9U ) und dem mittleren Werkzeugabschnitt (9M ) ein zweites Metallsubstratband (6 ) zur Erzeugung der Kathodenplatte zuführbar sind, wobei die Erzeugung der Anodenplatte und der Kathodenplatte in zeitlich parallelen Arbeitsschritten (S1 bis Sm + 1) für das erste Metallsubstratband und das zweite Metallsubstratband durchführbar ist. - Vorrichtung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallsubstratbänder (5 ,6 ) mittels des Werkzeugs (9 ) in Umformprozessen, Trennprozessen, Fügeprozessen, Richtprozessen, Beschichtungsprozessen, Umklappprozessen, Erwärmungsprozessen, Kühlungsprozessen und/oder Reinigungsprozessen bearbeitbar sind. - Vorrichtung (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (9 ) mehrere Einzelwerkzeuge (9.1 bis9.n ) zur zeitlich aufeinanderfolgenden getakteten und/oder kontinuierlichen Durchführung mehrerer zeitlich paralleler Arbeitschritte (S1 bis Sm + 1) umfasst. - Vorrichtung (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den oberen Werkzeugabschnitt (9O ), den mittleren Werkzeugabschnitt (9M ) und/oder den unteren Werkzeugabschnitt (9U ) Blechhalter und/oder Niederhalter zur Positionierung und/oder Fixierung der Metallsubstratbänder (5 ,6 ) integriert sind. - Vorrichtung (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuführung der Metallsubstratbänder (5 ,6 ) zum Werkzeug (9 ) vor der Bearbeitung Vorratsrollen (3 ,4 ) vorgesehen sind. - Vorrichtung (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufwickeln der Metallsubstratbänder (5 ,6 ) nach einer Vereinzelung der Anodenplatte und der Kathodenplatte aus den Metallsubstratbändern (5 ,6 ) Aufwickelrollen (12 ,13 ) vorgesehen sind. - Vorrichtung (
14 ) zur Herstellung eines Brennstoffzellstapels (11 ), umfassend eine Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und umfassend zumindest ein Stapelwerkzeug (15 ) zur abwechselnden Stapelung mehrere Bipolarplatten (2 ) und Membran-Elektroden-Einheiten (10 ).
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DE102010056016A Withdrawn DE102010056016A1 (de) | 2010-12-23 | 2010-12-23 | Vorrichtung zur Herstellung einer Bipolarplatte und Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellstapels |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014101899A1 (de) * | 2014-02-14 | 2015-08-20 | Elringklinger Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts |
DE102016125502A1 (de) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Schuler Automation Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Bipolarplatten |
WO2019029769A1 (de) | 2017-08-11 | 2019-02-14 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verfahren zur herstellung von bauteilen sowie danach hergestellte bauteile |
DE102021202718A1 (de) | 2021-03-19 | 2022-09-22 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Prozessanordnung zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle |
DE102021203928A1 (de) | 2021-04-20 | 2022-10-20 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Herstellung von Bipolarplatten aus Blechfolien |
CN116550868A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-08 | 自贡长盈精密技术有限公司 | 一种燃料电池金属极板连续冲压装置及方法 |
-
2010
- 2010-12-23 DE DE102010056016A patent/DE102010056016A1/de not_active Withdrawn
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014101899A1 (de) * | 2014-02-14 | 2015-08-20 | Elringklinger Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines mehrlagigen Produkts |
CN110313092B (zh) * | 2016-12-22 | 2022-08-16 | 许勒压力机有限责任公司 | 用于制造双极板的装置及方法 |
DE102016125502A1 (de) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Schuler Automation Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Bipolarplatten |
WO2018114974A3 (de) * | 2016-12-22 | 2018-08-16 | Schuler Automation Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und verfahren zur herstellung von bipolarplatten |
US11695124B2 (en) | 2016-12-22 | 2023-07-04 | Schuller Pressen Gmbh | Device and method for producing flow field plates |
CN110313092A (zh) * | 2016-12-22 | 2019-10-08 | 许勒压力机有限责任公司 | 用于制造双极板的装置及方法 |
US11217795B2 (en) | 2016-12-22 | 2022-01-04 | Schuler Pressen Gmbh | Device and method for producing flow field plates |
WO2019029769A1 (de) | 2017-08-11 | 2019-02-14 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verfahren zur herstellung von bauteilen sowie danach hergestellte bauteile |
DE102017118320A1 (de) | 2017-08-11 | 2019-02-14 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen | Verfahren zur Herstellung von Bauteilen sowie danach hergestellte Bauteile |
DE102021202718A1 (de) | 2021-03-19 | 2022-09-22 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Prozessanordnung zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle |
DE102021203928A1 (de) | 2021-04-20 | 2022-10-20 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Herstellung von Bipolarplatten aus Blechfolien |
WO2022223534A1 (de) * | 2021-04-20 | 2022-10-27 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Herstellung von bipolarplatten aus blechfolien |
CN116550868A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-08 | 自贡长盈精密技术有限公司 | 一种燃料电池金属极板连续冲压装置及方法 |
CN116550868B (zh) * | 2023-07-10 | 2023-09-05 | 自贡长盈精密技术有限公司 | 一种燃料电池金属极板连续冲压装置及方法 |
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