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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung betrifft und beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2014-252401 , welche am 12. Dezember 2014 angemeldet wurde und deren gesamte Offenbarung hiermit durch Inbezugnahme mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Elektrolytmembranwalzenkörper.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Eine Membranelektrodenanordnung (MEA), welche für Brennstoffzellen verwendet wird, besitzt eine Elektrolytmembran und Anoden- und Kathoden-Katalysatorschichten (nachfolgend in einigen Fällen ebenso als die „Elektroden-Katalysatorschichten” bezeichnet), welche entsprechend mit beiden Oberflächen der Elektrolytmembran verbunden sind, wobei die Katalysatorschichten einen Katalysator zum Fördern einer Brennstoffzellenreaktion tragen.
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Eine solche Membranelektrodenanordnung wird beispielsweise durch eine Herstellungsvorrichtung hergestellt, welche in der
JP 2013-182682 A beschrieben ist, die eine Technologie zum Überlagern einer kontinuierlich beförderten bzw. zugeführten Katalysatorschichtbahn (mit einer auf einer Katalysatorschicht-Trägerbasis ausgebildeten Katalysatorschicht) auf einer kontinuierlich zugeführten bandförmigen Elektrolytmembranbahn (mit einer auf einer Elektrolytmembran-Trägerbasis ausgebildeten Elektrolytmembran) und Übertragen der Katalysatorschicht auf die Elektrolytmembran vorschlägt. Bei dieser Technologie werden die Übertragung der Katalysatorschicht auf die Elektrolytmembran und das anschließende Abziehen bzw. Ablösen der Trägerbasen (der Elektrolytmembran-Trägerbasis und der Katalysatorschicht-Trägerbasis) der Reihe nach durchgeführt.
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Bei der in der
JP 2013-182682 A beschriebenen Herstellungsvorrichtung für Membranelektrodenanordnungen ist ein Walzenkern einer Walze (nachfolgend in einigen Fällen ebenso als der „Elektrolytmembranwalzenkörper” bezeichnet), die durch Aufrollen der Elektrolytmembran ausgebildet wurde, direkt mit der Elektrolytmembran und der Elektrolytmembran-Trägerbasis verbunden. Aufgrund der direkten Verbindung zwischen dem Walzenkern der Walze und der Elektrolytmembran können die Katalysatorschichten (eine anodenseitige Katalysatorschicht und eine kathodenseitige Katalysatorschicht) nicht sequenziell auf die gesamte von der Walze abgerollte Elektrolytmembran übertragen werden. Folglich ist es möglich, dass ein gewisser Abschnitt, der nicht als ein Erzeugnis verwendet werden kann, in unvorteilhafter Art und Weise erzeugt wird.
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Beim Versuch dieses Problem zu lösen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung anstelle des direkten in Kontakt Bringens der Elektrolytmembran mit dem Walzenkern der Walze die Verwendung eines mit dem Walzenkern der Walze verbundenen Führungsfilms und das Aufrollen der Elektrolytmembran und der Elektrolytmembran-Trägerbasis, welche mit dem Führungsfilm verbunden sind, herausgefunden.
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Jedoch liegt nach wie vor ein weiteres Problem vor. Insbesondere falls der mit dem Walzenkern der Walze verbundene Führungsfilm aus einer Schicht ausgebildet ist, kann während des Abziehens bzw. Ablösens der Elektrolytmembran-Trägerbasis, welche mit dem Führungsfilm verbunden ist, diese nicht bei einem Verbindungsabschnitt zwischen der Elektrolytmembran-Trägerbasis und dem Führungsfilm abgezogen werden und das Erzeugnis kann ausgehend von diesem Punkt nicht weiter befördert bzw. geführt werden.
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Daher kann es nicht möglich sein, die in der Vorrichtung (innerhalb der Herstellungsvorrichtung) verbleibende Elektrolytmembran effektiv zu verwenden.
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KURZFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung erfolgte im Lichte der vorstehend dargelegten Probleme und Aufgabe der Erfindung ist es, einen Elektrolytmembranwalzenkörper zur Verwendung in einer Herstellungsvorrichtung für Membranelektrodenanordnungen vorzusehen, welcher eine effektive Verwendung einer Elektrolytmembran in der Herstellungsvorrichtung ermöglicht.
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Um die vorstehend dargelegten Probleme zu lösen, entspricht ein Elektrolytmembranwalzenkörper gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung einem Elektrolytmembranwalzenkörper, welcher in einer Herstellungsvorrichtung für Membranelektrodenanordnungen zu verwenden ist, die durch Übertragen einer Elektroden-Katalysatorschicht auf zumindest eine Oberfläche einer kontinuierlich übertragenen bzw. zugeführten, bandförmigen Elektrolytmembran ausgebildet werden, wobei ein erstes Ende eines Führungsfilms und ein erstes Ende einer Führungsfilm-Trägerbasis, die an dem Führungsfilm abziehbar haftet, mit einem Walzenkern verbunden sind, um welchen die Elektrolytmembran und eine Elektrolytmembran-Trägerbasis zum Tragen der Elektrolytmembran aufgerollt sind; und ein Anschlussende der Elektrolytmembran und ein Anschlussende der Elektrolytmembran-Trägerbasis mit einem zweiten Ende des Führungsfilms und einem entsprechenden zweiten Ende der Führungsfilm-Trägerbasis verbunden sind.
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Da der Führungsfilm und die Führungsfilm-Trägerbasis wie vorstehend beschrieben vorgesehen sind, kann die Führungsfilm-Trägerbasis abgezogen werden, nachdem die Elektrolytmembran-Trägerbasis abgezogen wird. Folglich kann der Führungsfilm in der Ausrüstung bzw. Vorrichtung (in der Herstellungsvorrichtung) zurückgelassen werden und die Elektrolytmembran, welche zu dem Elektrolytmembranwalzenkörper aufgerollt wurde, kann daher effektiv verwendet werden.
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Bei dem Elektrolytmembranwalzenkörper gemäß dem vorstehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Abziehfestigkeit bzw. eine Ablösekraft der Führungsfilm-Trägerbasis relativ zu dem Führungsfilm vorzugsweise kleiner oder gleich einer Abziehfestigkeit der Elektrolytmembran-Trägerbasis relativ zu der Elektrolytmembran.
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Bei dem Elektrolytmembranwalzenkörper gemäß dem vorstehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Gesamtdicke des Führungsfilms und der Führungsfilm-Trägerbasis vorzugsweise im Wesentlichen gleich einer Gesamtdicke der Elektrolytmembran und der Elektrolytmembran-Trägerbasis.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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1 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine allgemeine Konfiguration einer Herstellungsvorrichtung für Membranelektrodenanordnungen sowie die Gestaltungen von Bahnen bei jeweiligen Abschnitten während der Beförderung schematisch zeigt.
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2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel von Herstellungsschritten einer Membranelektrodenanordnung zeigt.
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3 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Gestaltungen von Bahnen bei jeweiligen Abschnitten während der Beförderung schematisch zeigt, wenn die Übertragung abgeschlossen ist.
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4 ist eine erläuternde Abbildung, welche einen Führungsfilm schematisch zeigt, der mit einem inneren Walzenende eines Elektrolytmembranwalzenkörpers verbunden ist.
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5 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine allgemeine Konfiguration eines Führungsfilms und einer Führungsfilm-Trägerbasis schematisch zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nun nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen beschrieben. Obwohl die vorliegende Erfindung mithilfe der nachfolgenden bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist, kann die vorliegende Erfindung durch verschiedene Technologien modifiziert sein, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es können andere Ausführungsformen als die nachfolgende Ausführungsform eingesetzt werden. Entsprechend sind sämtliche Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten.
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<Herstellungsvorrichtung für Membranelektrodenanordnungen>
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Zunächst ist eine Herstellungsvorrichtung für Membranelektrodenanordnungen beschrieben. 1 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine allgemeine Konfiguration einer Herstellungsvorrichtung für Membranelektrodenanordnungen sowie die Formen bzw. Gestaltungen von Bahnen bei jeweiligen Abschnitten während der Beförderung schematisch zeigt.
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1 zeigt schematisch wie die Bahnen befördert bzw. geführt und verbunden werden, sowie die Gestaltungen der Bahnen, diese spiegelt die Dicken, Breiten und Längen einer tatsächlichen Elektrolytmembranbahn 20S, einer ersten Katalysatorschichtbahn 21S und einer zweiten Katalysatorschichtbahn 22S jedoch nicht wider. Ein Führungsfilm und eine Führungsfilm-Trägerbasis der vorliegenden Erfindung sind in 1 nicht gezeigt, diese sind jedoch später mit Bezug auf 3 bis 5 beschrieben.
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Eine Herstellungsvorrichtung 1 für Membranelektrodenanordnungen entspricht einer Vorrichtung zum Erzeugen von Membranelektrodenanordnungen (MEA) durch entsprechendes Übertragen von Katalysatorschichten (Elektroden-Katalysatorschichten) auf beide Oberflächen einer Elektrolytmembran. Insbesondere wird eine Membranelektrodenanordnung durch Verbinden einer ersten Katalysatorschichtbahn 21S, welche an einer ersten Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 angebracht wurde bzw. daran haftet, auf einer Oberfläche einer bandförmigen Elektrolytmembranbahn 20S, welche an einer Rückbahn Bs angebracht wurde bzw. daran haftet, und Verbinden einer zweiten Katalysatorschichtbahn 22S, welche an einer zweiten Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds2 angebracht wurde bzw. daran haftet, auf der anderen Oberfläche der Elektrolytmembranbahn 20S erzeugt. Die erste Katalysatorschichtbahn 21S und die zweite Katalysatorschichtbahn 22S entsprechen Elektroden-Katalysatorschichtbahnen, welche Reaktionsgase aufnehmen und als eine Anode (Brennstoffelektrode) bzw. eine Kathode (Oxidationsmittel-Elektrode) dienen.
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Die Herstellungsvorrichtung 1 für Membranelektrodenanordnungen, welche in 1 gezeigt ist, umfasst einen ersten Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 110 (erster Verbindungsteil), einen zweiten Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 120 (zweiter Verbindungsteil) und eine Steuerungsvorrichtung 400.
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Der erste Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 110 umfasst einen Mechanismus zum Übertragen der ersten Katalysatorschichtbahn 21S auf die Elektrolytmembranbahn 20S. Der erste Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 110 umfasst eine Elektrolytmembranbahnwalze 20R (Elektrolytmembranwalzenkörper), eine erste Katalysatorschicht-Trägerbahnwalze DR1, erste Übertragungswalzen 112, eine erste Ablöse- bzw. Abziehwalze 113, eine erste Förderwalze 114 und eine zweite Abziehwalze 117 in einer solchen Anordnung ausgehend von der stromaufwärtigen Seite.
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Die Elektrolytmembranbahnwalze 20R wird unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 400 rotiert, um die Elektrolytmembranbahn 20S zusammen mit der Rückbahn Bs in Richtung hin zu den ersten Übertragungswalzen 112 zu führen bzw. zu fördern. Die Elektrolytmembranbahn 20S ist auf einer Bahnoberfläche der Rückbahn Bs in einer länglichen Gestalt ausgebildet. Die Elektrolytmembran 20S entspricht einer protonenleitenden Ionenaustauschmembran, welche aus einem Festpolymermaterial, wie beispielsweise fluorbasiertem Harz, ausgebildet ist, und diese umfasst eine Elektrolytmembran mit einer guten Leitfähigkeit in einer nassen Bedingung bzw. einem nassen Zustand. Die Rückbahn Bs ist derart ausgebildet, dass diese von der Elektrolytmembranbahn 20S ablösbar bzw. abziehbar ist, und diese ist aus einem Polymer, wie einem Polyester (beispielsweise PET (Polyäthylen-Terephthalat) und PEN (Polyäthylen-Naphthalat)) und Polystyrol in einer Bahn mit im Wesentlichen der gleichen Breite wie die Elektrolytmembranbahn 20S ausgebildet. Die wie vorstehend erwähnt ausgebildete Elektrolytmembranbahn 20S ist zusammen mit der Rückbahn Bs aufgerollt, um die Elektrolytmembranbahnwalze 20R vorzubereiten bzw. bereitzustellen.
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Die erste Katalysatorschicht-Trägerbahnwalze DR1 wird unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 400 rotiert, um die erste Katalysatorschichtbahn 21S zusammen mit der ersten Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 in Richtung hin zu den ersten Übertragungswalzen 112 zu führen bzw. zu fördern. Wie in der Seiten-Schnittansicht in 1 gezeigt, ist die erste Katalysatorschicht 21S auf der ersten Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 ausgebildet. Die erste Katalysatorschichtbahn 21S entspricht einer Elektroden-Katalysatorschicht, welche durch Beschichten eines leitfähigen Trägers, wie Kohlenstoffpartikel (katalysatortragende Kohlenstoffpartikel), welche einen Katalysator, wie Platin oder eine Platinlegierung, tragen, mit einem protonenleitfähigen Ionomer ausgebildet ist. Die erste Katalysatorschichtbahn 21S ist auf der ersten Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 durch kontinuierliches Aufbringen einer Katalysatortinte mit den katalysatortragenden Kohlenstoffpartikeln und darin verteilten Ionomeren unter Verwendung einer geeigneten Anwendungsvorrichtung und anschließendes Trocknen in einer länglichen Gestalt ausgebildet. Die erste Katalysatorschichtbahn 21S ist derart ausgebildet, dass diese eine schmälere Breite besitzt als die Bahnbreite der ersten Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1, wie in der seitlichen Schnittansicht in 1 gezeigt ist. Die erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 ist von der ersten Katalysatorschichtbahn 21S ablösbar bzw. abziehbar, welche in einer durchgehenden Bahn ausgebildet wurde. Die erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 ist mit der darauf ausgebildeten ersten Katalysatorschichtbahn 21S aufgerollt und als die erste Katalysatorschicht-Trägerbahnwalze DR1 vorbereitet.
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Wenn die bei der Elektrolytmembranbahnwalze 20R und der ersten Katalysatorschicht-Trägerbahnwalze DR1 aufgerollten Bahnen entsprechend gefördert bzw. zugeführt werden, wird die Rückbahn Bs und die erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 in Richtung hin zu den ersten Übertragungswalzen 112 geführt, so dass die Elektrolytmembranbahnen 20S und die erste Katalysatorschichtbahn 21S miteinander verbunden werden.
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Die ersten Übertragungswalzen 112 umfassen eine Walze 112a und eine Walze 112b, welche einander gegenüberliegen, wobei ein Verbindungsteil zwischen diesen Walzen als ein Übertragungs-Press-Teil dient. Die Walze 112a und die Walze 112b werden unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 400 in einer gegenläufigen Art und Weise zueinander rotiert, um die Rückbahn Bs, welche die Elektrolytmembranbahn 20S trägt, und die erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1, welche die erste Katalysatorschichtbahn 21S trägt, in den Übertragungs-Press-Teil zu ziehen, um dadurch die erste Katalysatorschichtbahn 21S auf die Elektrolytmembranbahn 20S zu übertragen und ferner die resultierende Bahn in einer stromabwärtigen Richtung zu fördern. Es ist anzumerken, dass eine durch die Walze 112a auf die Walze 112b aufgebrachte Übertragungs-Presskraft, oder eine durch die Walze 112b auf die Walze 112a aufgebrachte Übertragungs-Presskraft durch die Steuerungsvorrichtung 400 gesteuert wird. In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Schichtkörper, welcher durch Laminieren bzw. Schichten einer Mehrzahl von Bahnen während des Vorgangs des Übertragens der Mehrzahl von Bahnen in einen laminierten Zustand ausgebildet wird, als „laminierte Bahnen” bezeichnet.
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Die erste Abziehwalze 113 wird unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 400 rotiert, um die erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 von den laminierten Bahnen abzuziehen und die abgezogene erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 in Richtung hin zu einer Wiederaufnahmewalze 313 zu führen. Die erste Förderwalze 114, welche stromabwärts der ersten Abziehwalze 113 angeordnet ist, wird unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 400 rotiert, um die von der ersten Abziehwalze 113 zugeführten laminierten Bahnen in Richtung hin zu der stromabwärts davon angeordneten zweiten Abziehwalze 117 zu fördern bzw. zu führen, während eine Spannung darauf aufgebracht wird.
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Die zweite Abziehwalze 117 wird unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 400 rotiert, um die Rückbahn Bs von den laminierten Bahnen (aufgebaut durch die Rückbahn Bs, die Elektrolytmembranbahn 20S und die erste Katalysatorschichtbahn 21S) abzuziehen und die abgezogene Rückbahn Bs in Richtung hin zu einer Wiederaufnahmewalze 317 zu führen. Infolge eines solchen Abziehens bzw. Ablösens der Rückbahn Bs werden laminierte Bahnen, die lediglich durch die Elektrolytmembranbahn 20S und die erste Katalysatorschichtbahn 21S aufgebaut sind, ausgehend von dem ersten Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 110 in Richtung hin zu dem zweiten Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 120 geführt.
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Der zweite Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 120 ist stromabwärts des ersten Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 110 angeordnet und besitzt einen Mechanismus zum Übertragen der zweiten Katalysatorschichtbahn 22S auf die Elektrolytmembranbahn 20S. Der zweite Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 120 umfasst eine zweite Katalysatorschicht-Trägerbahnwalze DR2, zweite Übertragungswalzen 122 und eine zweite Förderwalze 125.
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Die zweite Katalysatorschicht-Trägerbahnwalze DR2 führt die zweite Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds2 mit der darauf getragenen zweiten Katalysatorschichtbahn 22S in Richtung hin zu den zweiten Übertragungswalzen 122. Die zweite Katalysatorschichtbahn 22S wird mit der Elektrolytmembranbahn 20S der laminierten Bahnen, welche von dem ersten Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 110 vor einem Verbindungsteil der zweiten Übertragungswalzen 122 gefordert bzw. zugeführt werden, verbunden, und in einem solchen Zustand in die zweiten Übertragungswalzen 122 gezogen. Die zweite Katalysatorschichtbahn 22S entspricht einer Elektroden-Katalysatorschicht, welche durch Beschichten eines leitfähigen Trägers (katalysatortragende Kohlenstoffpartikel), der einen Katalysator, wie Platin oder eine Platinlegierung trägt, mit einem protonenleitfähigen Ionomer ausgebildet ist. Die zweite Katalysatorschichtbahn 22S wird auf der zweiten Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds2 durch Aufbringen einer Katalysatortinte mit den katalysatortragenden Kohlenstoffpartikeln und darin verteilten Ionomeren unter Verwendung einer geeigneten Anwendungsvorrichtung und anschließendes Trocknen ausgebildet. Wie aus 1 ersichtlich, ist die zweite Katalysatorschichtbahn 22S unterbrochen bzw. lückenhaft auf der zweiten Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds2 ausgebildet. Die zweite Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds2 ist von der zweiten Katalysatorschichtbahn 22S ablösbar bzw. abziehbar. Die zweite Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds2 ist mit der darauf ausgebildeten zweiten Katalysatorschichtbahn 22S aufgerollt und als die zweite Katalysatorschicht-Trägerbahnwalze DR2 vorbereitet.
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In gleicher Art und Weise zu den vorstehend beschriebenen ersten Übertragungswalzen 112 umfassen die zweiten Übertragungswalzen 122 eine Walze 122a und eine Walze 122b, welche einander gegenüberliegen, wobei ein Verbindungsteil zwischen diesen Walzen als ein Übertragungs-Press-Teil dient. Diese Walzen werden unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 400 in einer gegenläufigen Art und Weise zueinander rotiert, um die zweite Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds2 von der zweiten Katalysatorschicht-Trägerbahnwalze DR2 und die laminierten Bahnen (aufgebaut durch die Elektrolytmembranbahn 20S und die erste Katalysatorschichtbahn 21S), welche von dem ersten Katalysatorschicht-Übertragungsmechanismus 110 gefördert bzw. zugeführt werden, in einem Zustand, bei welchem die zweite Katalysatorschichtbahn 22S mit der Elektrolytmembranbahn 20S verbunden ist, in den Übertragungs-Press-Teil gezogen, um dadurch die zweite Katalysatorschichtbahn 22S auf die Elektrolytmembranbahn 20S zu übertragen. In Folge einer solchen Übertragung der zweiten Katalysatorschichtbahn 22S ist es möglich, eine bahnförmige Membranelektrodenanordnung Ms zu erhalten, wobei eine Anode und eine Kathode auf bzw. mit den jeweiligen Oberflächen der Elektrolytmembranbahn 20S verbunden sind. Das Einziehen der Bahnen und die durch die zweiten Übertragungswalzen 122 hervorgerufene Übertragungs-Presskraft werden durch die Steuerungsvorrichtung 400 gesteuert. Die bahnförmige Membranelektrodenanordnung Ms mit der Anode und der Kathode, welche mit den jeweiligen Oberflächen der Elektrolytmembran verbunden sind, wird hin zu der stromabwärts der zweiten Übertragungswalzen 122 angeordneten Förderwalze 125 gefördert bzw. geführt und anschließend beispielsweise hin zu einer Brennstoffzelle-Fertigungslinie geführt.
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Die Steuerungsvorrichtung 400 ist als ein Computer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM usw. zum Durchführen von logischen Vorgängen konfiguriert. Die Steuerungsvorrichtung 400 steuert die Geschwindigkeit und die Rotation von jeder der vorstehend erwähnten Walzen und passt diese an.
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<Herstellungsschritte der Membranelektrodenanordnung>
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Die nachfolgende Beschreibung beschreibt die Herstellungsschritte einer Membranelektrodenanordnung unter Verwendung der Herstellungsvorrichtung 1 für Membranelektrodenanordnungen, wie in 1 gezeigt. 2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel der Herstellungsschritte einer Membranelektrodenanordnung zeigt.
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(Schritt S110)
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Zunächst wird die Rückbahn Bs, welche die Elektrolytmembranbahn 20S trägt, und die erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1, welche die erste Katalysatorschichtbahn 21S trägt, in den Übertragungs-Press-Teil der ersten Übertragungswalzen 112 gezogen, um die erste Katalysatorschichtbahn 21S (erste Katalysatorschicht) auf die Elektrolytmembranbahn 20S (Elektrolytmembran) zu übertragen (Schritt S110).
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(Schritt S120)
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Nachfolgend wird die erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 (erste Katalysatorschicht-Trägerbasis) durch die erste Abziehwalze 113 von den von den ersten Übertragungswalzen 112 geförderten bzw. zugeführten laminierten Bahnen abgezogen (Schritt S120). Die abgezogene bzw. gelöste erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 wird aufgerollt und durch die Wiederaufnahmewalze 313 zurückgewonnen. Die laminierten Bahnen, von welchen die erste Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds1 abgezogen wurde (das heißt, die laminierten Bahnen, welche durch die Rückbahn Bs, die Elektrolytmembranbahn 20S und die erste Katalysatorschichtbahn 21S aufgebaut sind) werden durch die stromabwärts davon angeordnete erste Förderwalze 114 in Richtung hin zu der zweiten Abziehwalze 117 befördert, wobei kontinuierlich eine Spannung darauf aufgebracht wird.
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(Schritt S130)
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Die Rückbahn Bs (Elektrolytmembran-Trägerbasis) wird durch die zweite Abziehwalze 117 von den laminierten Bahnen (aufgebaut durch die Rückbahn Bs, die Elektrolytmembranbahn 20S und die erste Katalysatorschichtbahn 21S) abgezogen bzw. gelöst (Schritt S130). Die abgezogene Rückbahn Bs wird durch die Wiederaufnahmewalze 317 zurückgewonnen. Die laminierten Bahnen, von welchen die Rückbahn Bs durch die zweite Abziehwalze 117 abgezogen wurde, werden durch die stromabwärts davon angeordneten zweiten Übertragungswalzen 122 befördert bzw. weiter geführt.
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(Schritt S140)
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Die laminierten Bahnen (aufgebaut durch die Elektrolytmembranbahn 20S und die erste Katalysatorschichtbahn 21S), welche ausgehend von der zweite Abziehwalze 117 hin zu den zweiten Übertragungswalzen 122 geführt werden, und die zweite Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds2, welche von der zweiten Katalysatorschicht-Trägerbahnwalze DR2 abgerollt wird, werden in die zweiten Übertragungswalzen 122 gezogen, um einen Übertragungs-Pressen unterzogen zu werden. Folglich wird die zweite Katalysatorschichtbahn 22S (zweite Katalysatorschicht) auf die Elektrolytmembranbahn 20S (Elektrolytmembran), welche in den laminierten Bahnen enthalten ist, übertragen (Schritt S140). Infolge der Übertragung der zweiten Katalysatorschichtbahn 22S ist es möglich, eine bahnförmige Membranelektrodenanordnung Ms zu erhalten, wobei eine Anode und eine Kathode auf bzw. mit den jeweiligen Oberflächen der Elektrolytmembran verbunden sind. Die resultierende bahnförmige Membranelektrodenanordnung Ms wird durch die stromabwärts der zweiten Übertragungswalzen 122 angeordnete zweite Förderwalze 125 befördert, wobei kontinuierlich eine Spannung darauf aufgebracht wird.
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Es ist möglich, durch die Schritte S110 bis S140 die bahnförmige Membranelektrodenanordnung Ms zu erhalten. Die resultierende Membranelektrodenanordnung wird beispielsweise hin zu einer Brennstoffzelle-Fertigungslinie geführt.
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Nachfolgend erfolgt die Beschreibung eines Führungsfilms FL und einer Führungsfilm-Trägerbasis FS, welche bei einem inneren (innersten) Walzenende der Elektrolytmembranbahnwalze 20R (Elektrolytmembranwalzenkörper) in der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung 1 für Membranelektrodenanordnungen vorgesehen sind.
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3 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Gestaltungen der Bahnen bei jeweiligen Abschnitten während der Beförderung zu einem Zeitpunkt schematisch zeigt, nachdem die gesamte Elektrolytmembran, welche zu dem Elektrolytmembranwalzenkörper aufgerollt wurde, abgerollt wurde, das heißt, wenn die Übertragung der ersten Katalysatorschicht auf die Elektrolytmembran abgeschlossen ist (bei dem Ende der Übertragung der ersten Katalysatorschicht). 4 ist eine erläuternde Ansicht, welche den Zustand des inneren Walzenendes des Elektrolytmembranwalzenkörpers schematisch zeigt. 5 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine allgemeine Konfiguration eines Führungsfilms und einer Führungsfilm-Trägerbasis schematisch zeigt. Es ist anzumerken, dass in 5 auf den Elektrolytmembranwalzenkörper verzichtet ist.
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Wie in 4 und 5 gezeigt, ist ein zweischichtiger Führungsfilm (ein Führungsfilm FL und eine Führungsfilm-Trägerbasis FS, welche an dem Führungsfilm FL haftet bzw. mit diesem verbunden ist) mit dem Walzenkern 201 der zu der Elektrolytmembranbahnwalze 20R aufgerollten Elektrolytmembranbahn 20S verbunden. Mit anderen Worten, der zweischichtige Führungsfilm (der Führungsfilm FL und die Führungsfilm-Trägerbasis FS) wird als das innere (innerste) Walzenende der Elektrolytmembranbahnwalze 20R verwendet. Die Führungsfilm-Trägerbasis FS haftet abziehbar an dem Führungsfilm FL. Da der Führungsfilm FL und die Führungsfilm-Trägerbasis FS wie vorstehend beschrieben verwendet werden, werden, wie in 3 gezeigt ist, der Führungsfilm FL und die Führungsfilm-Trägerbasis FS ausgehend von der Elektrolytmembranbahnwalze 20R zugeführt, nachdem die gesamte zu der Elektrolytmembranbahnwalze 20R aufgerollte Elektrolytmembranbahn 20S abgerollt wurde. Der auf diese Art und Weise zugeführte Führungsfilm FL und die Führungsfilm-Trägerbasis FS werden so über die Übertragungswalzen 112, die erste Abziehwalze 113 und die erste Förderwalze 114 hin zu der zweiten Abziehwalze 117 befördert bzw. geführt, wobei die Führungsfilm-Trägerbasis FS durch die zweite Abziehwalze 113 abgezogen wird. Da die Führungsfilm-Trägerbasis FS mit einem Anschlussende der Rückbahn Bs verbunden ist, wie in 5 gezeigt ist, wird die Führungsfilm-Trägerbasis FS abgezogen, nachdem die Rückbahn Bs durch die zweite Abziehwalze 117 abgezogen wird (siehe 1).
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3 zeigt als ein Beispiel einen Zustand, bei welchem der Führungsfilm FL hin zu der stromabwärtigen Seite der zweiten Abziehwalze 117 geführt wird, wobei die Enden der laminierten Bahnen, wie durch einen stromabwärts der zweiten Abziehwalze 117 angeordneten Kreis E mit abwechselnden langen und kurzen Linien gezeigt ist, die Anschlussenden der Elektrolytmembranbahn 20S und der ersten Katalysatorschichtbahn 21S darstellen. Wie aus der Abbildungen ersichtlich ist, werden der Führungsfilm FL und die zweite Katalysatorschicht-Trägerbahn Ds2 in der Vorrichtung (in der Herstellungsvorrichtung für die Membranelektrodenanordnungen) zurückgelassen, wenn die Elektrolytmembranbahn 20S, die erste Katalysatorschichtbahn 21S und die zweite Katalysatorschichtbahn 22S aufgebracht sind.
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Die Konfigurationen des Führungsfilms FL und der Führungsfilm-Trägerbasis FS sind nun nachstehend detaillierter beschrieben. Wie in 4 und 5 gezeigt ist, sind erste Enden des Führungsfilms FL und der Führungsfilm-Trägerbasis FS mit dem Walzenkern 201 der Elektrolytmembranbahnwalze 20R verbunden, und die zweiten Enden davon sind mit der Elektrolytmembranbahn 20S bzw. der Rückbahn Bs verbunden. Insbesondere sind ein erstes Ende FLb des Führungsfilms FL und ein erstes Ende FSb der Führungsfilm-Trägerbasis FS mit dem Walzenkörper 201 der Elektrolytmembranbahnwalze 20R verbunden, während das zweite Ende FLa des Führungsfilms FL und das zweite Ende FSa der Führungsfilm-Trägerbasis FS mit einem Anschlussende (inneres Walzenende) 20Sa der Elektrolytmembranbahn 20S bzw. einem Anschlussende (inneres Walzenende) BSa der Rückbahn Bs verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt zwischen dem zweiten Ende FLa des Führungsfilms FL und dem Anschlussende 20Sa der Elektrolytmembranbahn 20S und der Verbindungsabschnitt zwischen dem zweiten Ende FSa der Führungsfilm-Trägerbasis FS und dem Anschlussende Bsa ist der Rückbahn Bs sind unter Verwendung eines abziehbaren Elements (beispielsweise eines Klebebands TA) miteinander verbunden. Da diese Verbindungsabschnitte (die Abschnitte, welche durch das Klebeband TA verbunden sind) abgezogen bzw. gelöst werden können, wenn die Rückbahn Bs abgezogen wird, kann die Führungsfilm-Trägerbasis FS nach dem Abziehen der Rückbahn Bs abgezogen werden.
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Obwohl das erste Ende FLb des Führungsfilms FL und das erste Ende FSb der Führungsfilm-Trägerbasis FS bei der vorliegenden Ausfhrungsform mit dem Walzenkern 201 verbunden sind, ist das erste Ende FLb nicht auf das Anschlussende des Führungsfilms FL beschränkt, sondern kann einen Bereich in der Umgebung des Anschlussendes des Führungsfilms FL aufweisen. Mit anderen Worten, der Bereich in der Umgebung des Anschlussendes des Führungsfilms FS kann mit dem Walzenkern 201 verbunden sein. In gleicher Art und Weise ist das erste Ende FSb der Führungsfilm-Trägerbasis FS nicht auf das Anschlussende der Führungsfilm-Trägerbasis FS beschränkt, sondern kann einen Bereich in der Umgebung des Anschlussendes der Führungsfilm-Trägerbasis FS aufweisen. Mit anderen Worten, der Bereich in der Umgebung des Anschlussendes der Führungsfilm-Trägerbasis FS kann mit dem Walzenkern 201 verbunden sein.
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Eine geeignete Abziehfestigkeit der Führungsfilm-Trägerbasis FS relativ zu dem Führungsfilm FL kann 0,01 N/25 mm oder mehr betragen, und diese kann kleiner oder gleich der Abziehfestigkeit der Rückbahn Bs relativ zu der Elektrolytmembranbahn 20S sein. Durch Einstellen einer solchen Abziehfestigkeit kann das Auftreten eines schlechten Abziehens bzw. Ablösen unterdrückt werden und das Befördern bzw. Zuführen kann in einer stabilen Art und Weise ausgeführt werden.
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Wie in 5 gezeigt, ist es unter der Annahme, dass die Summe der Dicke des Führungsfilms FL und der Dicke der Führungsfilm-Trägerbasis FS gleich D1 ist, und dass die Summe der Dicke der Elektrolytmembranbahn 20S und der Dicke der Rückbahn Bs gleich D2 ist, vorzuziehen, dass D1 und D2 im Wesentlichen gleich zueinander sind. Insbesondere liegt D1 vorzugsweise in dem Bereich von D2 +/–30 μm. Wie vorstehend beschrieben ist, kann durch Konfigurieren der Dicken des Führungsfilms FL und der Führungsfilm-Trägerbasis FS derart, dass diese in einen bestimmten Bereich fallen, die mit dem Führungsfilm FL verbundene Elektrolytmembranbahn 20S stabil befördert bzw. zugeführt werden, ohne eine Faltenbildung hervorzurufen und ohne Maßabweichungen.
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Wie vorstehend beschrieben ist, sind die Elektrolytmembranbahn 20S und die Rückbahn Bs nicht direkt mit dem Walzenkern 201 der Elektrolytmembranbahnwalze 20R verbunden, sondern die Elektrolytmembranbahn 20S und die Rückbahn Bs sind über den Führungsfilm FL und die Führungsfilm-Trägerbasis FS, welche mit dem Walzenkern 201 verbunden sind, mit dem Walzenkern 201 verbunden. Insbesondere sind das erste Ende FLb des Führungsfilms FL und das erste Ende FSb der Führungsfilm-Trägerbasis FS mit dem Walzenkern 201 verbunden, das zweite Ende FLa des Führungsfilms FL ist mit dem Anschlussende 20Sa der Elektrolytmembranbahn 20S verbunden und das zweite Ende FSa der Führungsfilm-Trägerbasis FS ist mit dem Anschlussende Bsa der Rückbahn Bs verbunden. Die Führungsfilm-Trägerbasis FS und die Rückbahn Bs sind beispielsweise durch das Klebeband TA miteinander verbunden und dieses Klebeband TA ist auf einfache Art und Weise zu entfernen. Da der Führungsfilm FL und die Führungsfilm-Trägerbasis FS wie vorstehend beschrieben vorgesehen sind, ist es möglich, wenn das Anschlussende der Rückbahn Bs abgezogen wird, dass lediglich die Rückbahn Bs bei dem Verbindungsabschnitt zwischen der Rückbahn Bs und der Führungsfilm-Trägerbasis FS abgezogen wird und anschließend die Führungsfilm-Trägerbasis FS abgezogen wird. Folglich kann der mit dem Walzenkern 201 verbundene Führungsfilm FL in der Ausrüstung bzw. Vorrichtung (in der Herstellungsvorrichtung 1 für Membranelektrodenanordnungen) zurückgelassen werden. Folglich kann die Zone, in welcher die Katalysatorschicht nicht auf die Elektrolytmembran übertragen werden kann, reduziert werden und die Elektrolytmembran in der Vorrichtung kann effektiv verwendet werden, da die Beförderung bzw. Zuführung des Erzeugnisses selbst nicht unfähig wird weiterzulaufen bzw. da diese andauert.
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Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung, wie vorhin erwähnt, nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt ist und verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
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Obwohl bei dieser Ausführungsform beispielsweise die Anodenbahn als die erste Katalysatorschichtbahn 21S verwendet wird und die Kathodenbahn als die zweite Katalysatorschichtbahn 22S verwendet wird, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Es ist lediglich erforderlich, dass die Anodenbahn auf bzw. mit einer Oberfläche der Elektrolytmembranbahn 20S verbunden ist, und dass die Kathodenbahn mit der anderen Oberfläche davon verbunden ist, und die Reihenfolge des Verbindens ist nicht in besonderer Art und Weise beschränkt. Zusätzlich sollte, obwohl die vorstehend beschriebene Membranelektrodenanordnung Elektroden-Katalysatorschichten auf beiden Oberflächen der Elektrolytmembran besitzt, eine Membranelektrodenanordnung, welche eine Gasdispersions- bzw. verteilungsschicht umfasst, selbstverständlich ebenso im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst sein. Komponenten jedes spezifischen Beispiels sowie die Anordnungen, Materialien, Zustände, Gestaltungen, Größen usw. sollen nicht auf diese beschränkt sein, welche in der vorstehenden Beschreibung dargestellt sind, und diese können geeignet verändert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen in einer Herstellungsvorrichtung für Membranelektrodenanordnungen zu verwendenden Elektrolytmembranwalzenkörper vorzusehen, welcher eine effektive Verwendung einer Elektrolytmembran in der Herstellungsvorrichtung ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-252401 [0001]
- JP 2013-182682 A [0004, 0005]
