DE102014215827A1

DE102014215827A1 - Brennstoffzelle mit einer integrierten Membranelektrodenanordnung und Gasdiffusionsschicht und entsprechendes Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102014215827A1
Application number: DE102014215827.3A
Authority: DE
Inventors: Byeong Heon Jeong
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: CN104795578B; US9742012B2; KR20150087731A; DE102014215827B4; CN104795578A; KR101620155B1; US20150207155A1

Abstract

ES wird eine Brennstoffzelle mit einer Membranelektrodenanordnung (MEA), aufweisend eine Elektrolytmembran, eine Anode und eine Kathode; und einer Gasdiffusionsschicht (GDL), die mit beiden Oberflächen der MEA kombiniert ist, bereitgestellt. Insbesondere umfasst die GDL eine erste Schicht mit einer ersten Oberfläche, die mit einem Reaktionsbereich der MEA in Kontakt kommt, eine zweite Schicht, die auf einer zweiten Oberfläche der ersten Schicht gebildet ist, und eine dritte Schicht, die gebildet ist entlang einem Umfangsabschnitt zwischen einem ersten Bereich, in dem sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht gebildet sind, und einem zweiten Bereich, in dem nur die zweite Schicht gebildet ist. Die erste Schicht kann eine erste mikroporöse Schicht sein, die dritte Schicht kann eine zweite mikroporöse Schicht mit einer Viskosität sein, die niedriger als die der ersten mikroporösen Schicht ist, und die zweite Schicht ist nicht die erste mikroporöse Schicht und die zweite mikroporöse Schicht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle und ein Herstellungsverfahren dafür und insbesondere eine Brennstoffzelle, aufweisend eine mit einer Gasdiffusionsschicht (gas diffusion layer – GDL) integrierte Membranelektrodenanordnung (MEA), und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
Beschreibung des Standes der Technik
In letzter Zeit, um durch die Verwendung von Erdölressourcen verursachte Umweltprobleme zu lösen und um mit der Erschöpfung der Erdölvorkommen zurechtzukommen, hat die Forschung und Entwicklung für neue und erneuerbare Energiequellen als mögliche alternative Energien zu den Erdölressourcen viel Aufmerksamkeit erhalten.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff ”Brennstoffzelle” auf eine elektrochemische Vorrichtung, die chemische Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff, der in einem Stoff auf Kohlenwasserstoffbasis, wie beispielsweise Methanol, Ethanol oder Erdgas, und Sauerstoff enthalten ist, der von außen zugeführt wird, direkt in elektrische Energie umwandelt.
Brennstoffzellen werden nach der Art des Elektrolyten in Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (molten carbonate fuel cells – MCFCs), Festoxid-Brennstoffzellen (solid oxide fuel cells – SOFCs), Phosphorsäure-Brennstoffzellen (phosphoric acid fuel cells – PAFCs), Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (polymer electrolyte membrane fuel cells – PEMFCs), Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (direct methanol fuel cells – DMFCs) und dergleichen eingeteilt.
Vornehmlich arbeiten die Brennstoffzellen für die meisten Zwecke nach dem gleichen Grundprinzip, aber werden voneinander durch die Art des Brennstoffs, den sie verwenden, ihre Betriebstemperatur, die Art des Katalysators, der angewendet wird, oder die Art des Elektrolyten, der zugeführt wird, unterschieden.
Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen haben insofern Vorteile gegenüber anderen Arten von Brennstoffzellen, dass sie eine hohe Leistungsdichte und Effizienz, niedrige Betriebstemperaturen und ein schnelles Start- und Ansprechverhalten aufweisen. Aufgrund solcher Vorteile können Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen in verschiedenen Anwendungen, einschließlich als eine Energiequelle in einem Fahrzeug, verteilter Energiequellen für Anwendungen im Wohnbereich, Energiequellen für verschiedene tragbare Vorrichtungen usw. verwendet werden.
Brennstoffzellen werden verwendet, um chemische Energie, die durch eine Oxidation erzeugt wird, direkt in elektrische Energie umzuwandeln. In der Brennstoffelektrode (Anode) der Brennstoffzelle erfolgt die Oxidationsreaktion von Wasserstoff und in der Luftelektrode (Kathode) erfolgt die Reduktionsreaktion von Sauerstoff. Die Brennstoffzellen-Gesamtreaktion ist eine Umkehrung der Wasserelektrolsye, die Elektrizität, Wärme und Wasser erzeugt.
Eine Brennstoffzelleneinheit besteht typischerweise aus einer Elektrolytmembran, Elektroden (Anode und Kathode), einer Gasdiffusionsschicht (GDL) und einem Separator. Solche Brennstoffzelleneinheiten werden zusammengesetzt, um einen Brennstoffzellenstapel zu bilden.
Eine Anordnung, die aus an einer Elektrolytmembran angebrachten Elektroden besteht, wird als eine Membranelektrodenanordnung (membrane electrode assembly – MEA) bezeichnet. Die Elektrolytmembran der MEA wird hauptsächlich aus einem ioneleitfähigen Polymer hergestellt. Es ist erforderlich, dass das Material der Elektrolytmembran eine hohe Ionenleitfähigkeit aufweist, eine hohe mechanische Festigkeit bei einer Feuchtigkeit von 100% vorweist, und eine geringe Gasdurchlässigkeit und eine hohe thermische und chemische Stabilität hat.
Auch kann die GDL als ein Durchgang/Kanal dienen, der ermöglicht, dass der Wasserstoff und die Luft, die von dem Separator eingeführt werden, fein verteilt und an die MEA zugeführt werden, während eine Katalysatorschicht aufgenommen wird, ermöglicht wird, dass sich in der Katalysatorschicht erzeugter elektrischer Strom zu dem Separator bewegt und erzeugtes Wasser aus der Katalysatorschicht fließt. Die GDLs sind typischerweise an den oberen und unteren Oberflächen der MEA vorgesehen und werden aus einem Material, wie beispielsweise Kohlenstoff-Filz, Kohlepapier oder Kohletuch hergestellt.
1 zeigt eine MEA-Struktur, die unter Verwendung einer herkömmlichen Laminierungstechnik hergestellt ist. Die in 1 gezeigt MEA-Struktur wird gebildet durch Aufbringen einer Polymerfolie 20 auf beide Oberflächen einer Elektrolytmembran 10, thermisches Komprimieren der aufgebrachten Folie 20 und Aufbringen einer Katalysatorschicht 30a auf die Oberfläche der thermisch komprimierten Folie 20, die auf beide Oberflächen der Elektrolytmembran 10 aufgebracht wird.
Jedoch ist die MEA sehr dünn (50 μm oder weniger) und kann somit während eines Transports beschädigt werden. Insbesondere, wenn die Ausrichtung zwischen der MEA und der GDL während der Laminierung mangelhaft ist, kann die Qualität der Laminierung verschlechtert werden. Derzeit werden in den meisten Fällen die GDL und die MEA einfach durch ein Thermokompressionsverfahren laminiert.
Diese Laminierung zwischen der MEA und der GDL mit niedriger Qualität führt zu der mangelhaften Leistung von Brennstoffzellen und in schweren Fällen werden die Brennstoffzellen als fehlerhafte Produkte klassifiziert und somit sind die Verwendung und Bereitstellung derselben eingeschränkt. Demzufolge besteht ein dringender Bedarf für eine Lösung zu diesem Problem.
Das Vorstehende ist lediglich dazu bestimmt, das Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung zu fördern, und soll nicht heißen, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Bereichs des Standes der Technik liegt, der einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge ist die vorliegende Offenbarung gemacht worden, um die oben beschriebenen Probleme, die im Stand der Technik auftreten, zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffzelle, die eine mit einer MEA integrierte GDL aufweist, und ein entsprechendes Herstellungsverfahren bereitzustellen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Brennstoffzelle bereit, umfassend: die MEA, aufweisend eine Elektrolytmembran, eine Anode und eine Kathode; und die GDL, die mit beiden Oberflächen der MEA verbunden oder integriert ist. Insbesondere weist die GDL auf eine erste Schicht, deren eine Oberfläche mit einem Reaktionsbereich der MEA in Kontakt kommt, eine zweite Schicht, die auf der anderen Oberfläche der ersten Schicht gebildet ist, und eine dritte Schicht, die gebildet ist entlang einem Umfangsabschnitt zwischen einem ersten Bereich, in dem sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht gebildet sind, und einem zweiten Bereich, in dem nur die zweite Schicht gebildet ist. Die erste Schicht kann eine erste mikroporöse Schicht aufweisen, die dritte Schicht kann eine zweite mikroporöse Schicht aus einem Material mit einer Viskosität aufweisen, die niedriger als die der ersten mikroporösen Schicht ist, und die zweite Schicht weist nicht die erste mikroporöse Schicht und die zweite mikroporöse Schicht auf.
Die Brennstoffzelle kann ferner einen Spritzgussrahmen umfassen, der eingerichtet ist, um die MEA mit der GDL zu integrieren. Der Rahmen kann aus einem Polymermaterial, einem Metall oder einem keramischen Material gebildet werden. Als ein besonderes Beispiel kann ein Flüssigkristallpolymer (liquid crystal polymer – LCP), das spritzfähig und isolierend ist, verwendet werden. Der Rahmen kann von der ersten Schicht isoliert/getrennt sein und kann mit der dritten Schicht in Kontakt kommen. Der Rahmen kann ebenfalls von dem ersten Bereich durch die dritte Schicht isoliert/getrennt sein.
Die Brennstoffzelle kann ferner Verteiler umfassen, wobei eine Seite des Rahmens jeweils mit der Seite der MEA mit der GDL in Kontakt kommt und die andere Seite des Rahmens mit den Verteilern in Kontakt kommt.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle bereit, das Verfahren aufweisend ein Kombinieren/Verbinden einer GDL mit beiden Oberflächen einer MEA, die eine Elektrolytmembran, eine Anode und eine Kathode aufweist, wobei die GDL aus einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dritten Schicht gebildet ist, die unterschiedliche Abstände von der MEA aufweisen, wobei die erste Schicht eine erste mikroporöse Schicht aufweist, die dritte Schicht eine zweite mikroporöse Schicht aus einem Material mit einer Viskosität, die niedriger als die der ersten mikroporösen Schicht ist, aufweist, und die die zweite Schicht nicht die erste mikroporöse Schicht und die zweite mikroporöse Schicht aufweist.
Das Verfahren kann ferner umfassen ein Spritzgießen eines Rahmens, der eingerichtet ist, um die MEA mit der GDL zu integrieren. Der Rahmen kann aus einem Polymermaterial, einem Metall oder einem keramischen Material gebildet werden. Als ein besonderes Beispiel kann ein Flüssigkristallpolymer (liquid crystal polymer – LCP), das spritzfähig und isolierend ist, verwendet werden. Der Rahmen kann jeweils mit der Seite der MEA und der GDL verbunden werden, um die MEA mit der GDL zu integrieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher zu verstehen. In den Figuren zeigen:
1 eine unter Verwendung einer herkömmlichen Laminierungstechnik hergestellte MEA-Struktur;
2A eine Draufsicht einer GDL 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2B eine Seitenansicht einer GDL 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Brennstoffzelle, aufweisend eine Kombination aus einer GDL 40, einer Elektrolytmembran 10, einer Katalysatorschicht 30a, 30b und einem Rahmen 50a gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine obere (Guss-)Form 50b und eine untere (Guss-)Form 50c, die verwendet werden, um einen Rahmen 50a durch ein Spritzgießverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bilden, und einen Spritzgussrahmen 50a; und
5A und 5B die Form und die Position eines Rahmens 50a gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen.
Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen”, ”umfassen”, ”haben”, und/oder ”aufweisend”, ”umfassend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Kombinationen von ihnen beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Kombinationen davon ausschließen.
2A und 2B zeigen eine Drauf- und eine Seitenansicht einer GDL 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einzeln betrachtet; 3 zeigt eine Brennstoffzelle, aufweisend eine Kombination aus einer GDL 40, einer Elektrolytmembran 10, einer Katalysatorschicht 30a, 30b und einem Rahmen 50a gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 4 zeigt eine obere (Guss-)Form 50b und eine untere (Guss-)Form 50c, die verwendet werden, um einen Rahmen 50a durch ein Spritzgießverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bilden, und einen Spritzgussrahmen 50a.
Unter Bezugnahme auf 2A und 2B, weist die GDL 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine erste Schicht 42 neben dem Reaktionsbereich der MEA 100, eine zweite Schicht 46 und eine dritte Schicht 44, die außerhalb der ersten Schicht 42 angeordnet ist, auf. Die erste Schicht 42 weist eine erste mikroporöse Schicht auf und die dritte Schicht 44 weist eine zweite mikroporöse Schicht aus einem Material mit einer Viskosität, die niedriger als die des Materials der ersten mikroporösen Schicht ist, auf. Die zweite Schicht 46 darf die erste mikroporöse Schicht und die zweite mikroporöse Schicht nicht aufweisen.
Auch kann die dritte Schicht 44 eine Klebstoffkomponente umfassen und die zweite Schicht 46 darf keine mikroporöse Schicht und keine Klebstoffkomponente aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 3 und 4 ist die GDL 40 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit (in) beiden Oberflächen der MEA 100 kombiniert/verbunden (eingebettet/eingelassen) und die GDL 40 und die MEA 100 kann durch einen Spritzgussrahmen 50a miteinander integriert werden. Insbesondere kann der Rahmen 50a auf/an den Seiten der MEA 100 und der GDL 40, die zwischen einer oberen (Guss-)Form 50b und einer unteren (Guss-)Form 50 eingesetzt sind, angespritzt werden, um die MEA 100 mit der GDL 40 zu integrieren. Dieser Rahmen 50a kann aus einem Polymermaterial, insbesondere einem Flüssigkristallpolymer (liquid crystal polymer – LCP), einem Metall oder einem keramischen Material sein/bestehen. Ferner kann er aus einem elektrisch isolierenden Material sein/bestehen.
Die GDL 40 kann aufweisen eine erste Schicht 42, deren eine Oberfläche neben dem Reaktionsbereich der MEA 100 liegt, eine zweite Schicht 46, die auf der anderen Oberfläche der ersten Schicht 42 gebildet ist, und eine dritte Schicht 44, die gebildet ist entlang einem Umfangsabschnitt zwischen einem ersten Bereich 52 (Reaktionsbereich), in dem sowohl die erste Schicht 42 als auch die zweite Schicht 46 gebildet sind, und einem zweiten Bereich 54, in dem nur die zweite Schicht 46 gebildet ist. Die erste Schicht 42 weist eine erste mikroporöse Schicht auf und die dritte Schicht 44 weist eine zweite mikroporöse Schicht aus einem Material mit einer Viskosität, die niedriger als die des Materials der ersten mikroporösen Schicht ist, auf. Die zweite Schicht 46 sollte die erste mikroporöse Schicht und die zweite mikroporöse Schicht nicht aufweisen.
Die dritte Schicht 44 kann auch eine Klebstoffkomponente sein. In diesem Fall weist die erste Schicht 42 eine mikroporöse Schicht auf, die dritte Schicht 44 weist eine Klebstoffkomponente auf und die zweite Schicht 46 weist keine mikroporöse Schicht und keine Klebstoffkomponente auf.
Der Rahmen 50a in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liegt vorzugsweise nicht neben der ersten Schicht 42 und liegt neben der dritten Schicht 44. Der Rahmen 50a kann von dem ersten Bereich 52 durch die dritte Schicht 44 isoliert sein. Mit anderen Worten dient die dritte Schicht dazu, um den Rahmen 50a von dem aus der ersten Schicht 42 und der zweiten Schicht 46 bestehenden ersten Bereich 52 zu isolieren. Andererseits kann der Rahmen 50a während eines Spritzgießens auf dem Abschnitt der zweiten Schicht 46, der in dem zweiten Bereich 54 gebildet ist, gebildet werden. Die zweite Schicht 46 kann aus einem Material mit einer relativ hohen Porosität sein/bestehen.
Mit anderen Worten kann das den Rahmen 50 bildende Material in den Abschnitt der zweiten Schicht 46 entsprechend dem zweiten Bereich 54 eindringen. Zum Beispiel, wenn das Material des Rahmens 50a ein Flüssigkristallpolymer ist, kommt dieses Material nicht in Kontakt mit der ersten Schicht 42 und zweiten Schicht 46 der ersten Bereichs 52 aufgrund der zwischen dem Rahmen 50a und dem ersten Bereich 52 gebildeten dritten Schicht, aber kann in den Abschnitt der zweiten Schicht 46, der in dem zweiten Bereich 54 gebildet ist, eindringen. Im Zusammenhang damit zeigt 3 eine Struktur, in der das Material des Rahmens 50a in einen Abschnitt der in dem zweiten Bereich 54 gebildeten zweiten Schicht 46 eingedrungen ist, und 4 zeigt die obere (Guss-)Form 50b, die untere (Guss-)Form 50c und den Rahmen 50a, der in der (Guss-)Form ausgebildet ist.
5A und 5B zeigen die Form und die Position eines Rahmens 50a gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 5A und 5B dargestellt, kann eine Brennstoffzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Verteiler 60 aufweisen. Eine Seite des Rahmens 50a kann in Kontakt mit jeder Seite der MEA 100 und der GDL 40 kommen und die andere Seite des Rahmens 50 kann neben dem Verteiler 60 liegen. Wie in 5B dargestellt, kann die Dicke eines Abschnitts des Rahmens 50a, der sich neben dem Verteiler 60 befindet, weniger als die Dicke eines Abschnitts des Rahmens 50a, der jeweils mit der Seite der MEA 100 und der GDL 40 in Kontakt kommt, betragen.
Wie oben beschrieben, sind gemäß der vorliegenden Erfindung die MEA und die GDL durch ein Spritzgießverfahren miteinander integriert und können somit leicht zusammengebaut und gehandhabt werden. Der Nachteil der MEA kann beseitigt werden, wodurch die Produktionskosten reduziert werden. Ferner kann die Anzahl von Prozessen zum Herstellen der Brennstoffzellen verringert werden und somit kann die Produktionslinie vereinfacht werden und die Produktivität kann erhöht werden.
Darüber hinaus kann das Spritzgießverfahren in einer automatisierten und genauen Art und Weise durchgeführt werden und somit kann die Fehlerrate des Produkts verringert werden und es wird eine Massenproduktion möglich. Auch, weil es keine Elektrolytmembran auf der Verteilerseite gibt, ist es möglich, eine Korrosion des Wandabschnitts eines Brennstoffzellenstapels zu vermindern, die durch ein Phänomen verursacht werden kann, in dem durch elektrochemische Reaktionen erzeugtes Wasser aus der Brennstoffzelle durch die Elektrolytmembran heraus fließt. Auch ist es möglich, eine stabile elektrische Isolierung zu gewährleisten.
Schließlich, da der Rahmen außerhalb des Reaktionsbereichs der MEA gebildet ist, kann verhindert werden, dass die GDL beschädigt und übermäßig komprimiert wird, wenn sie durch den Separator während der Montage komprimiert wird.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für veranschaulichende Zwecke beschrieben worden sind, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass verschiedenste Änderungen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Umfang und der Lehre der Erfindung, wie dies in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.

Claims

Brennstoffzelle, aufweisend: eine Membranelektrodenanordnung (MEA) mit einer Elektrolytmembran, einer Anode und einer Kathode; und eine Gasdiffusionsschicht (GDL), die in beide Oberflächen der Membranelektrodenanordnung integriert ist, wobei die Gasdiffusionsschicht umfasst eine erste Schicht mit einer ersten Oberfläche, die mit einem Reaktionsbereich der Membranelektrodenanordnung in Kontakt kommt, eine zweite Schicht, die auf einer zweiten Oberfläche der ersten Schicht gebildet ist, und eine dritte Schicht, die gebildet ist entlang einem Umfangsabschnitt zwischen einem ersten Bereich, in dem sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht gebildet sind, und einem zweiten Bereich, in dem nur die zweite Schicht gebildet ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht eine mikroporöse Schicht ist, die dritte Schicht eine zweite mikroporöse Schicht aus einem Material mit einer Viskosität ist, die niedriger als die der ersten mikroporösen Schicht ist, und die zweite Schicht nicht die erste mikroporöse Schicht und die zweite mikroporöse Schicht aufweist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht eine mikroporöse Schicht ist, die dritte Schicht eine Klebstoffkomponente ist und die zweite Schicht keine mikroporöse Schicht oder keine Klebstoffkomponente ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Rahmen, der eingerichtet ist, um die MEA mit der GDL zu integrieren.
Brennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei der Rahmen aus einem Polymermaterial, einem Metall oder einem keramischen Material gebildet ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei der Rahmen von der ersten Schicht isoliert ist und in Kontakt mit der dritten Schicht kommt.
Brennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei der Rahmen von dem ersten Bereich durch die dritte Schicht isoliert ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei ein den Rahmen bildendes Material in einen Abschnitt der zweiten Schicht, die in dem zweiten Bereich gebildet ist, eindringt.
Brennstoffzelle nach Anspruch 4, wobei die Brennstoffzelle ferner zumindest einen Verteiler aufweist, wobei eine Seite des Rahmens mit der MEA und der GDL in Kontakt kommt und die andere Seite des Rahmens mit dem Verteiler in Kontakt kommt.
Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle, das Verfahren aufweisend: Kombinieren einer Gasdiffusionsschicht (GDL) mit beiden Oberflächen einer Membranelektrodenanordnung (MEA) mit einer Elektrolytmembran, einer Anode und einer Kathode, die Gasdiffusionsschicht aufweisend eine erste Schicht, deren eine Oberfläche mit einem Reaktionsbereich der Membranelektrodenanordnung in Kontakt kommt, eine zweite Schicht, die auf der anderen Oberfläche der ersten Schicht gebildet ist, und eine dritte Schicht, die gebildet ist entlang einem Umfangsabschnitt zwischen einem ersten Bereich, in dem sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht gebildet sind, und einem zweiten Bereich, in dem nur die zweite Schicht gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste Schicht eine mikroporöse Schicht ist, die dritte Schicht eine zweite mikroporöse Schicht aus einem Material mit einer Viskosität ist, die niedriger als die der ersten mikroporösen Schicht ist, und die zweite Schicht nicht aus der ersten mikroporösen Schicht und der zweiten mikroporösen Schicht hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste Schicht eine mikroporöse Schicht ist, die dritte Schicht eine Klebstoffkomponente ist und die zweite Schicht keine mikroporöse Schicht oder keine Klebstoffkomponente ist.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend ein Spritzgießen eines Rahmens, der eingerichtet ist, um die MEA mit der GDL zu integrieren.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Rahmen aus einem Polymermaterial, einem Metall oder einem keramischen Material gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Rahmen jeweils mit der Seite der Membranelektrodenanordnung und der Gasdiffusionsschicht kombiniert ist, um die Membranelektrodenanordnung mit der Gasdiffusionsschicht zu integrieren.