DE102015214361A1 - Method and device for producing membrane electrode assemblies for fuel cells - Google Patents
Method and device for producing membrane electrode assemblies for fuel cells Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015214361A1 DE102015214361A1 DE102015214361.9A DE102015214361A DE102015214361A1 DE 102015214361 A1 DE102015214361 A1 DE 102015214361A1 DE 102015214361 A DE102015214361 A DE 102015214361A DE 102015214361 A1 DE102015214361 A1 DE 102015214361A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- membrane
- frame material
- transport device
- transport
- composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten (1) angegeben. Dabei werden Membranmaterial (2) sowie ein erstes Rahmenmaterial (3) bereitgestellt, wobei das Membranmaterial (2) und das erste Rahmenmaterial (3) jeweils als Bandware vorliegen. Weiterhin werden zumindest eine erste Transportvorrichtung (5) und zumindest eine zweite Transportvorrichtung (6) bereitgestellt. Ein Teil des Membranmaterials (2) wird durch Ansaugen an der ersten Transportvorrichtung (5) befestigt. Anschließend wird der Teil vom Rest des Membranmaterials (2) abgetrennt, wobei der Teil eine Membran (20) der herzustellenden Membran-Elektroden-Einheit (1) bildet. Im ersten Rahmenmaterial (3) werden innenliegende Aussparungen (30) ausgebildet. Anschließend werden das erste Rahmenmaterial (3) und die auf der ersten Transportvorrichtung (5) befestigte Membran (20) zusammengeführt und das erste Rahmenmaterial (3) wird mit der Membran (20) verbunden. Danach erfolgt ein Übergeben des Verbunds aus Membran (20) und erstem Rahmenmaterial (3) an die zweite Transportvorrichtung (6), wobei das erste Rahmenmaterial (3) durch Ansaugen an der zweiten Transportvorrichtung (6) befestigt wird. Des Weiteren wird eine Vorrichtung (100) zum Durchführen des Verfahrens angegeben.A process for the production of membrane-electrode assemblies (1) is given. In this case, membrane material (2) and a first frame material (3) are provided, wherein the membrane material (2) and the first frame material (3) are present in each case as a band product. Furthermore, at least one first transport device (5) and at least one second transport device (6) are provided. A part of the membrane material (2) is attached by suction to the first transport device (5). Subsequently, the part is separated from the remainder of the membrane material (2), wherein the part forms a membrane (20) of the membrane electrode assembly (1) to be produced. In the first frame material (3) internal recesses (30) are formed. Subsequently, the first frame material (3) and the membrane (20) fixed on the first transport device (5) are brought together and the first frame material (3) is connected to the membrane (20). Thereafter, a transfer of the composite membrane (20) and first frame material (3) to the second transport device (6), wherein the first frame material (3) is attached by suction to the second transport device (6). Furthermore, a device (100) for carrying out the method is specified.
Description
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten angegeben. Bei dem Verfahren kann es sich insbesondere um ein kontinuierliches Herstellverfahren handeln. Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben.A process for the production of membrane-electrode assemblies is given. The process may in particular be a continuous production process. Furthermore, an apparatus for carrying out the method is specified.
Wasserstoffbrennstoffzellen werden zur direkten Umwandlung von chemischer in elektrische Energie eingesetzt. Die Reaktion findet an den katalytischen Schichten der Membran-Elektroden-Einheit (MEA, „membrane electrode assembly”) statt. Kern der Membran-Elektroden-Einheit ist ein membranförmiger Elektrolyt, welcher mit einem Katalysator beschichtet ist. Als membranförmiger Elektrolyt wird dabei ein dünnes Polymer verwendet. Vorzugsweise wird zur besseren Montierbarkeit der Membran im Stack und zur Abdichtung der Schnittkanten der Membran ein Rahmen an die Membran angebracht. Dieser Rahmen wird vorzugsweise aus einem steiferen Material gefertigt, welches die Membran stabilisiert. Nach dem bekannten Stand der Technik wird das Ensemble derart gefertigt, dass Membran und Rahmen ausgestanzt und anschließend die vereinzelten Elemente gefügt werden. Die Membran-Elektroden-Einheit kann in weiteren Schritten mit weiteren Teilen (z. B. Gasdiffusionslagen) komplettiert werden.Hydrogen fuel cells are used for the direct conversion of chemical into electrical energy. The reaction takes place at the catalytic layers of the membrane electrode assembly (MEA). Core of the membrane-electrode assembly is a membrane-shaped electrolyte, which is coated with a catalyst. As a membrane-shaped electrolyte while a thin polymer is used. Preferably, a frame is attached to the membrane for better mountability of the membrane in the stack and for sealing the cut edges of the membrane. This frame is preferably made of a stiffer material which stabilizes the membrane. According to the known state of the art, the ensemble is manufactured in such a way that the membrane and frame are punched out and then the separated elements are joined. The membrane-electrode unit can be completed in further steps with other parts (eg gas diffusion layers).
Aufgrund der Empfindlichkeit und Labilität der Membran sind der Stanzprozess und ein vereinzeltes Weiterverarbeiten derselben mit hohen Prozessrisiken und Ausschuss verbunden. Insbesondere die Zusammenführung mit dem Rahmen ist sehr schwierig, da sich die Membran leicht verwirft und verzieht, die vorgesehenen Montagetoleranzen dadurch überschritten werden sowie die Verbaubarkeit im Brennstoffzellenstack dadurch nicht mehr gewährleistet ist.Due to the sensitivity and lability of the membrane, the punching process and the occasional further processing are associated with high process risks and rejects. In particular, the merging with the frame is very difficult because the membrane easily discards and warps, the intended mounting tolerances are exceeded and the Verbaubarkeit in the fuel cell stack is therefore no longer guaranteed.
Es ist eine Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein Verfahren zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten anzugeben, welches sich durch eine stabile Prozessführung bei kurzen Fertigungszeiten auszeichnet. Eine weitere Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen ist es, eine Membran einer Membran-Elektroden-Einheit verzugs- und verwurffrei mit einem Rahmen zu verbinden, wobei auch bei kurzen Taktzeiten sehr gut reproduzierbare Fertigungsparameter erreicht werden sollen. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.It is an object of at least some embodiments to provide a method for the production of membrane-electrode assemblies, which is characterized by a stable process management with short production times. A further object of at least some embodiments is to connect a membrane of a membrane-electrode assembly without distortion and distortion to a frame, wherein even at short cycle times very well reproducible production parameters are to be achieved. Moreover, it is an object of at least some embodiments to provide an apparatus for carrying out the method.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.These objects are achieved by a method and an apparatus according to the independent patent claims. Advantageous embodiments and further developments will become apparent from the dependent claims, the following description and from the drawings.
Bei dem Verfahren zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten wird Membranmaterial, das in Form von Bandware vorliegt, bereitgestellt. Weiterhin wird ein erstes Rahmenmaterial, das ebenfalls in Form von Bandware vorliegt, bereitgestellt. Das Membranmaterial und das erste Rahmenmaterial können beispielsweise zunächst auf einer Rolle aufgewickelt sein. Bei dem Membranmaterial handelt es sich vorzugsweise um Membranmaterial, welches mit zumindest einer Katalysatorschicht beschichtet ist. Besonders bevorzugt ist das Membranmaterial auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer Katalysatorschicht beschichtet. Das Rahmenmaterial weist vorzugsweise einen Kunststoff auf oder besteht aus Kunststoff. Des Weiteren werden zumindest eine erste Transportvorrichtung sowie zumindest eine zweite Transportvorrichtung bereitgestellt. Die erste und die zweite Transportvorrichtung weisen vorzugsweise jeweils eine Montagevorrichtung und eine Unterdruckvorrichtung auf. Die Montagevorrichtung und die Unterdruckvorrichtung können beispielsweise mittels Verschrauben miteinander verbunden sein. Beispielsweise können die erste und zweite Transportvorrichtung als Transportpaletten bzw. Transportplatten ausgebildet sein.In the process of making membrane-electrode assemblies, membrane material which is in the form of tape is provided. Furthermore, a first frame material, which is also in the form of tape, is provided. For example, the membrane material and the first frame material may first be wound on a roll. The membrane material is preferably membrane material which is coated with at least one catalyst layer. Particularly preferably, the membrane material is coated on two opposite sides, each with a catalyst layer. The frame material preferably comprises a plastic or is made of plastic. Furthermore, at least one first transport device and at least one second transport device are provided. The first and the second transport device preferably each have a mounting device and a vacuum device. The mounting device and the vacuum device can be connected to each other, for example by means of screwing. For example, the first and second transport device may be formed as transport pallets or transport plates.
Vorzugsweise wird ein Teil des Membranmaterials mittels Ansaugen an der ersten Transportvorrichtung, insbesondere an der Montagevorrichtung der ersten Transportvorrichtung, befestigt und vorzugsweise durch das Ansaugen gespannt. Das Ansaugen kann beispielsweise durch ein Unterdrucksystem der Unterdruckvorrichtung der ersten Transportvorrichtung erfolgen. Vor dem Ansaugen an der ersten Transportvorrichtung kann das Membranmaterial von der Rolle zulaufend in einer Spannvorrichtung gespannt werden. Nach dem Ansaugen wird ein Teil des Membranmaterials, welcher später eine Membran einer herzustellenden Membran-Elektroden-Einheit bildet, vom Rest des Membranmaterials abgetrennt, beispielsweise an einer ersten Beschnittstation. Das Abtrennen kann insbesondere mittels eines Laserbeschnitts erfolgen. Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass nur sehr geringe mechanische Kräfte auf die Membran wirken, sodass die Membran beim Abtrennen nicht beschädigt wird. Alternativ kann das Abtrennen beispielsweise mittels eines Stanzprozesses erfolgen. Beim Abtrennen der Membran vom Rest des Membranmaterials kann die Membran z. B. allseitig beschnitten werden. Weiterhin kann die Membran beim Abtrennen in einer gewünschten Art und Weise konturiert werden.Preferably, a part of the membrane material is attached by suction to the first transport device, in particular to the mounting device of the first transport device, and preferably stretched by the suction. The suction can be done for example by a vacuum system of the vacuum device of the first transport device. Before sucking on the first transport device, the membrane material can be stretched from the role tapered in a jig. After aspiration, a portion of the membrane material, which later forms a membrane of a membrane-electrode assembly to be produced, is separated from the remainder of the membrane material, for example at a first trimming station. The separation can be carried out in particular by means of a laser cut. This can advantageously be achieved that only very small mechanical forces act on the membrane, so that the membrane is not damaged during separation. Alternatively, the separation can be done for example by means of a stamping process. When separating the membrane from the rest of the membrane material, the membrane z. B. be trimmed on all sides. Furthermore, the membrane can be contoured during separation in a desired manner.
Im bereitgestellten ersten Rahmenmaterial werden, z. B. in einer zweiten Beschnittstation, innenliegende Aussparungen gebildet. Beispielsweise kann das Rahmenmaterial als Bandware von einer Rolle zugeführt werden, wobei Aussparungen bzw. Fenster im Rahmen Material gebildet werden, welche später als Reaktionsfläche der einzelnen Membranen genutzt werden sollen. Ein Verbund im Band bleibt vorzugsweise erhalten, d. h. das von der Rolle zugeführte Rahmenmaterial wird in diesem Verfahrensschritt noch nicht zu einzelnen Rahmen vereinzelt. Das Ausbilden der innenliegenden Aussparungen im ersten Rahmenmaterial mittels Entfernen der Fenster erfolgt vorzugsweise mittels eines Lasers.In the provided first frame material, z. B. formed in a second Beschnittstation, internal recesses. For example, the frame material can be supplied as a band from a roll, wherein recesses or windows are formed in the frame material, which later as the reaction surface of the individual membranes should be used. A composite in the band is preferably maintained, that is, the supplied from the roll frame material is still not isolated into individual frame in this process step. The formation of the internal recesses in the first frame material by removing the windows is preferably carried out by means of a laser.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt wird das erste Rahmenmaterial mit der auf der ersten Transportvorrichtung befestigten Membran zusammengeführt und mit der Membran verbunden. Dabei werden beispielsweise Überlappungsflächen zwischen der Membran und dem Rahmenmaterial durch ein geeignetes Verfahren, wie z. B. durch Schweißen und/oder durch Kleben, miteinander verbunden. Der Verbund des Rahmenmaterials im Band bleibt dabei vorzugsweise weiterhin erhalten. Vorzugsweise ist nach dem Verbinden von Membran und erstem Rahmenmaterial der Verbund aus Membran und erstem Rahmenmaterial derart auf der ersten Transportvorrichtung angeordnet, dass die Membran zwischen der ersten Transportvorrichtung und dem ersten Rahmenmaterial angeordnet ist.In a subsequent process step, the first frame material is brought together with the membrane mounted on the first transport device and connected to the membrane. In this case, for example, overlapping surfaces between the membrane and the frame material by a suitable method, such as. B. by welding and / or by gluing, connected to each other. The composite of the frame material in the band remains preferably preserved. Preferably, after joining the membrane and the first frame material, the composite of the membrane and the first frame material is arranged on the first transport device such that the membrane is arranged between the first transport device and the first frame material.
Anschließend wird der auf der ersten Transportvorrichtung angeordnete und mittels Ansaugen auf der ersten Transportvorrichtung befestigte Verbund aus Membran und erstem Rahmenmaterial an die zweite Transportvorrichtung übergeben. Dies kann an einer Übergabestation erfolgen. Dabei wird vorzugsweise das erste Rahmenmaterial und/oder das erste Rahmenmaterial und die Membran bzw. der Verbund aus Membran und erstem Rahmenmaterial durch Ansaugen mittels der Unterdruckvorrichtung der zweiten Transportvorrichtung an der zweiten Transportvorrichtung befestigt, und im Anschluss das Unterdrucksystem der ersten Transportvorrichtung abgeschaltet, sodass die Membran bzw. der Verbund aus Membran und Rahmenmaterial von der ersten Transportvorrichtung freigegeben wird. Die erste Transportvorrichtung kann anschließend wieder zur ersten Beschnittstation des Membranmaterials zurückgeführt werden und für die Aufnahme einer weiteren Membran bereitgestellt werden. Nach dem Übergeben des Verbunds aus Membran und erstem Rahmenmaterial ist der Verbund vorzugsweise derart auf der zweiten Transportvorrichtung angeordnet, dass das erste Rahmenmaterial zwischen der zweiten Transportvorrichtung und der Membran angeordnet ist.Subsequently, the arranged on the first transport device and attached by suction on the first transport device composite membrane and first frame material is transferred to the second transport device. This can be done at a transfer station. In this case, the first frame material and / or the first frame material and the membrane or the composite of membrane and first frame material is preferably attached by suction by means of the vacuum device of the second transport device to the second transport device, and then turned off the vacuum system of the first transport device, so that the Membrane or the composite of membrane and frame material is released from the first transport device. The first transport device can subsequently be returned to the first trimming station of the membrane material and provided for receiving a further membrane. After transferring the composite of the membrane and the first frame material, the composite is preferably arranged on the second transport device such that the first frame material is arranged between the second transport device and the membrane.
Vorteilhafterweise kann durch das Übergeben des Verbunds aus Membran und erstem Rahmenmaterial an die zweite Transportvorrichtung erreicht werden, dass die Membran auf der dem ersten Rahmenmaterial abgewandten Seite frei zugänglich ist, insbesondere für das Verbinden mit einem zweiten Rahmenmaterial.Advantageously, by transferring the composite of the membrane and the first frame material to the second transport device, it can be achieved that the membrane is freely accessible on the side facing away from the first frame material, in particular for connection to a second frame material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein zweites Rahmenmaterial bereitgestellt, welches ebenfalls in Form von Bandware vorliegt. Im zweiten Rahmenmaterial werden, z. B. in einer weiteren zweiten Beschnittstation, innenliegende Aussparungen gebildet, welche später als Reaktionsfläche der einzelnen Membranen genutzt werden sollen. Die innenliegenden Aussparungen können beispielsweise wiederum durch Entfernen von Fenstern mittels eines Lasers hergestellt werden. Nach dem Ausbilden der innenliegenden Aussparungen im zweiten Rahmenmaterial wird das zweite Rahmenmaterial mit dem auf der zweiten Transportvorrichtung angeordneten Verbund aus Membran und erstem Rahmenmaterial zusammengeführt. Danach wird das zweite Rahmenmaterial mit der Membran bzw. mit dem Verbund aus Membran und erstem Rahmenmaterial verbunden, z. B. indem Überlappungsflächen zwischen dem zweiten Rahmenmaterial und dem ersten Rahmenmaterial oder zwischen dem zweiten Rahmenmaterial und dem Verbund aus Membran und erstem Rahmenmaterial verbunden werden. Das Verbinden kann wiederum mittels Kleben und oder mittels Schweißen erfolgen. Nach dem Verbinden ist die Membran vorzugsweise zwischen dem ersten Rahmenmaterial und dem zweiten Rahmenmaterial angeordnet, insbesondere innerhalb der innenliegenden Aussparungen des ersten und zweiten Rahmenmaterials. Der Verbund des ersten Rahmenmaterials im Band und der Verbund des zweiten Rahmenmaterials Band bleiben vorzugsweise jeweils erhalten. In anderen Worten liegt sowohl das erste als auch das zweite Rahmenmaterial zum Zeitpunkt des Verbindens mit der Membran weiterhin in Form von Bandware vor.According to a further embodiment, a second frame material is provided, which is also in the form of tape. In the second frame material, z. B. formed in a further second Beschnittstation, internal recesses, which are to be used later as the reaction surface of the individual membranes. The internal recesses can, for example, in turn be produced by removing windows by means of a laser. After forming the internal recesses in the second frame material, the second frame material is brought together with the arranged on the second transport device composite of the membrane and the first frame material. Thereafter, the second frame material is connected to the membrane or to the composite of membrane and first frame material, for. B. by overlapping surfaces between the second frame material and the first frame material or between the second frame material and the composite of the membrane and the first frame material are connected. The connection can in turn be done by gluing and or by welding. After bonding, the membrane is preferably disposed between the first frame material and the second frame material, in particular within the internal recesses of the first and second frame materials. The composite of the first frame material in the band and the composite of the second frame material band are preferably retained in each case. In other words, both the first and second frame materials continue to be in the form of tape at the time of bonding to the membrane.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Verbund aus Membran und erstem und zweitem Rahmenmaterial anschließend mittels der zweiten Transportvorrichtung weitertransportiert. Danach wird der Verbund von der zweiten Transportvorrichtung getrennt, beispielsweise indem das Unterdrucksystem der Unterdruckvorrichtung der zweiten Transportvorrichtung deaktiviert wird. Die zweite Transportvorrichtung kann dann zur Übergabestation zurückgeführt werden und zur Aufnahme eines weiteren Verbunds aus Membran und erstem Rahmenmaterial verwendet werden.According to a further embodiment, the composite of membrane and first and second frame material is subsequently transported by means of the second transport device. Thereafter, the composite is separated from the second transport device, for example by the vacuum system of the vacuum device of the second transport device is deactivated. The second transport device can then be returned to the transfer station and used to receive a further composite of membrane and first frame material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann nachfolgend das noch im Verbund vorliegende erste und zweite Rahmenmaterial vereinzelt werden, beispielsweise mittels Beschnitt durch einen Laser. Weiterhin kann der Verbund aus Membran und erstem und zweitem Rahmenmaterial fertig konturiert werden. Dabei können beispielsweise noch nicht gefertigte medienführende Durchbrüche eingebracht werden, wobei auch zum Konturieren ein Laser verwendet werden kann. Die nach dem Vereinzeln erhaltenen Membran-Elektroden-Einheiten können anschließend auf ihr Maß hin überprüft und danach abgestapelt werden.According to a further embodiment, the first and second frame material still present in the composite can subsequently be singulated, for example by means of trimming by a laser. Furthermore, the composite of membrane and first and second frame material can be finished contoured. In this case, for example, not yet produced media-leading openings can be introduced, wherein a laser can also be used for contouring. The membrane electrode assemblies obtained after separation can then checked for their degree and then stacked.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die erste und die zweite Transportvorrichtung jeweils eine Unterdruckvorrichtung auf, welche jeweils zumindest einen Druckanschluss umfassen. Der Druckanschluss kann beispielsweise beweglich innerhalb einer umlaufenden Schiene einer Unterdruckerzeugungsvorrichtung angeordnet sein, sodass die Transportvorrichtungen während des Transports des Verbunds aus Membran und Rahmenmaterialien einen zum Ansaugen des Verbunds benötigten Unterdruck aufrechterhalten können. Weiterhin ist es denkbar, dass die Unterdruckvorrichtungen jeweils einen Druckanschluss aufweisen, der mittels eines Verbindungselements, wie z. B. mittels eines Verbindungsschlauches, mit einem rotierenden Unterdruckerzeuger verbunden ist, durch dessen Rotation eine Unterdruckversorgung der sich bewegenden Transportvorrichtungen erreicht werden kann.According to a further embodiment, the first and the second transport device each have a vacuum device, which each comprise at least one pressure port. For example, the pressure port may be movably disposed within a circumferential rail of a vacuum generating device such that the transport devices may maintain a vacuum required to aspirate the composite during transport of the composite of membrane and frame materials. Furthermore, it is conceivable that the vacuum devices each have a pressure connection, which by means of a connecting element, such. B. by means of a connecting hose, is connected to a rotating vacuum generator, by the rotation of a vacuum supply of the moving transport devices can be achieved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden bei dem beschriebenen Verfahren eine Vielzahl von ersten Transportvorrichtungen und eine Vielzahl von zweiten Transportvorrichtungen eingesetzt. Die Transportvorrichtungen können insbesondere eines oder mehrere Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen aufweisen.According to a further embodiment, a plurality of first transport devices and a plurality of second transport devices are used in the described method. The transport devices may in particular have one or more features of the aforementioned embodiments.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens angegeben. Die mithilfe der Vorrichtung durchgeführten einzelnen Verfahrensschritte können eines oder mehrere Merkmale umfassen, welche bereits im Zusammenhang mit dem vorhergehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten genannt worden sind. Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine erste Zuführungsvorrichtung zur Zuführung von Membranmaterial in Form von Bandware und zumindest eine zweite Zuführungsvorrichtung zur Zuführung eines ersten Rahmenmaterials in Form von Bandware auf. Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung daneben eine weitere zweite Zuführungsvorrichtung zur Zuführung eines zweiten Rahmenmaterials in Form von Bandware auf. Weiterhin umfasst die Vorrichtung vorzugsweise eine erste Umlaufvorrichtung zum Fördern einer oder mehrerer erster Transportvorrichtungen sowie eine zweite Umlaufvorrichtung zum Fördern einer oder mehrerer zweiter Transportvorrichtungen. Die erste Umlaufvorrichtung und zweite Umlaufvorrichtung weisen vorzugsweise jeweils eine geschlossene Form, beispielsweise in Form eines kreisförmigen oder elliptischen Rings, auf. Weiterhin wird bevorzugt, dass die erste Umlaufvorrichtung und die zweite Umlaufvorrichtung zumindest einen Teilbereich aufweisen, in welchem sie parallel oder zumindest annähernd parallel zueinander verlaufen, wobei die Umlaufvorrichtungen beispielsweise zumindest in diesem Teilbereich einander überlappend in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein können. Der Teilbereich kann insbesondere für eine Übergabe des Verbunds aus Membran und erstem Rahmenmaterial von der ersten Transportvorrichtung zur zweiten Transportvorrichtung ausgebildet sein.Furthermore, an apparatus for carrying out the method described here is given. The individual process steps performed by the apparatus may include one or more features which have already been mentioned in connection with the previously described method for producing membrane-electrode assemblies. Preferably, the apparatus comprises a first feeding device for feeding membrane material in the form of banded goods and at least one second feeding device for feeding a first frame material in the form of banded goods. Particularly preferably, the device next to a further second feeding device for supplying a second frame material in the form of tape product. Furthermore, the device preferably comprises a first circulating device for conveying one or more first transport devices and a second circulating device for conveying one or more second transport devices. The first circulating device and the second circulating device preferably each have a closed shape, for example in the form of a circular or elliptical ring. Furthermore, it is preferred that the first circulating device and the second circulating device have at least one partial region in which they run parallel or at least approximately parallel to one another, wherein the circulating devices can be arranged overlapping each other at different heights, for example at least in this partial region. The partial area can be designed in particular for a transfer of the composite of membrane and first frame material from the first transport device to the second transport device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine erste Beschnittstation zum Abtrennen von Membranen vom Rest des Membranmaterials, eine zweite Beschnittstation zur Konturierung des ersten Rahmenmaterials, eine dritte Beschnittstation zu Konturierung des zweiten Rahmenmaterials sowie eine vierte Beschnittstation zur finalen Vereinzelung der Membran-Elektroden-Einheiten auf. Die einzelnen Beschnittstationen können beispielsweise jeweils zumindest einen Laser umfassen.According to a further embodiment, the device has a first trimming station for separating membranes from the remainder of the membrane material, a second trimming station for contouring the first frame material, a third trimming station for contouring the second frame material, and a fourth trimming station for final singling of the membrane-electrode units , For example, the individual trimming stations can each comprise at least one laser.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren und der hier beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens können Membran-Elektroden-Einheiten vorteilhafterweise in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden. Der Montageprozess wird bis zum Ende am fortlaufenden Band des Rahmenmaterials durchgeführt, wodurch eine sehr stabile Prozessführung bei kurzen Fertigungszeiten ermöglicht wird. Die Vereinzelung der Membranen erfolgt vorteilhafterweise in lateraler Richtung kraftfrei. Weiterhin ist die durch die Ansaugung in vertikaler Richtung eingebrachte Haltekraft sehr gut reproduzierbar. Dadurch wird erreicht, dass die Membran verzugs- und verwurffrei der Montage mit dem Rahmenmaterial zugeführt werden kann. Darüber hinaus sind die vorgegebenen Fertigungsparameter auch bei kurzen Taktzeiten sehr gut reproduzierbar.With the method and apparatus described herein for carrying out the method, membrane electrode assemblies can be advantageously made in a continuous process. The assembly process is carried out to the end of the continuous band of the frame material, which allows a very stable process management with short production times. The separation of the membranes is advantageously force-free in the lateral direction. Furthermore, the introduced by the suction in the vertical direction holding force is very well reproduced. It is thereby achieved that the membrane can be fed to the frame material without distortion and distortion. In addition, the given production parameters are very well reproducible even at short cycle times.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting components may each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are basically not to be considered as true to scale. Rather, individual elements can be shown exaggeratedly thick or large in size for better representability and / or better understanding.
Die
Weiterhin umfasst die Vorrichtung
Zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Einheit wird Membranmaterial
Der in der
Von einer zweiten Zuführungsstation
In den
In der
Bei der Übergabe des Verbunds aus Membran
Die zweite Transportvorrichtung
Anschließend wird ein zweites Rahmenmaterial
Der freigegebene Verbund aus erstem Rahmenmaterial
Die in den gezeigten Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert sein. Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.The features described in the embodiments shown may also be combined with each other according to further embodiments. Alternatively or additionally, the embodiments shown in the figures may have further features according to the embodiments of the general description.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Membran-Elektroden-EinheitMembrane-electrode assembly
- 22
- Membranmaterialmembrane material
- 2020
- Membranmembrane
- 33
- erstes Rahmenmaterialfirst frame material
- 3030
- Aussparungrecess
- 44
- zweites Rahmenmaterialsecond frame material
- 4040
- Aussparungrecess
- 55
- erste Transportvorrichtungfirst transport device
- 5151
- UnterdruckvorrichtungVacuum device
- 5252
- Montagevorrichtungmounter
- 5353
- Druckanschlusspressure connection
- 66
- zweite Transportvorrichtungsecond transport device
- 6161
- UnterdruckvorrichtungVacuum device
- 6262
- Montagevorrichtungmounter
- 6363
- Druckanschlusspressure connection
- 7171
- erste Zuführungsvorrichtungfirst feeding device
- 7272
- zweite Zuführungsvorrichtungsecond feeding device
- 8181
- erste Umlaufvorrichtungfirst circulating device
- 8282
- zweite Umlaufvorrichtungsecond circulating device
- 9090
- Laserbeschnitt – erste BeschnittstationLaser cutting - first trimming station
- 9191
- Laserbeschnitt – zweite BeschnittstationLaser cutting - second cutting station
- 9292
- Station zur Montage des ersten RahmenmaterialsStation for mounting the first frame material
- 9393
- Station zum TransportvorrichtungswechselStation for transport device change
- 9494
- Weitertransport mit zweiter TransportvorrichtungFurther transport with second transport device
- 9595
- Station zur Montage des zweiten RahmenmaterialsStation for mounting the second frame material
- 9696
- Vereinzelung der Membran-Elektroden-EinheitenSeparation of the membrane-electrode units
- 100100
- Vorrichtungcontraption
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015214361.9A DE102015214361A1 (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | Method and device for producing membrane electrode assemblies for fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015214361.9A DE102015214361A1 (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | Method and device for producing membrane electrode assemblies for fuel cells |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015214361A1 true DE102015214361A1 (en) | 2017-02-02 |
Family
ID=57795495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015214361.9A Pending DE102015214361A1 (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | Method and device for producing membrane electrode assemblies for fuel cells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015214361A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022105785B3 (en) | 2022-03-11 | 2023-07-06 | Mühlbauer Gmbh & Co. Kg | Process and device for producing a membrane electrode assembly |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2097943B1 (en) * | 2006-12-15 | 2013-04-17 | 3M Innovative Properties Company | Processing method for assembling fuel cell perimeter gaskets |
US8921002B2 (en) * | 2007-12-21 | 2014-12-30 | 3M Innovative Properties Company | Manufacturing of fuel cell membrane electrode assemblies incorporating photocurable cationic crosslinkable resin gasket |
-
2015
- 2015-07-29 DE DE102015214361.9A patent/DE102015214361A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2097943B1 (en) * | 2006-12-15 | 2013-04-17 | 3M Innovative Properties Company | Processing method for assembling fuel cell perimeter gaskets |
US8921002B2 (en) * | 2007-12-21 | 2014-12-30 | 3M Innovative Properties Company | Manufacturing of fuel cell membrane electrode assemblies incorporating photocurable cationic crosslinkable resin gasket |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022105785B3 (en) | 2022-03-11 | 2023-07-06 | Mühlbauer Gmbh & Co. Kg | Process and device for producing a membrane electrode assembly |
WO2023170248A1 (en) | 2022-03-11 | 2023-09-14 | Mb Atech Gmbh | Method and device for producing a membrane electrode assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3194168B1 (en) | Device for producing a battery cell | |
DE102015010440B4 (en) | Method and device for producing a membrane-electrode arrangement for a fuel cell | |
DE102016000974B4 (en) | Method and device for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell | |
DE102016007706B4 (en) | Method and device for producing at least one fuel cell stack | |
DE102005058370A1 (en) | Fuel cell and roll-to-roll process to manufacture fuel cell assembly with electrical membrane units ultrasonically welded to surrounding frame | |
DE102015214361A1 (en) | Method and device for producing membrane electrode assemblies for fuel cells | |
DE102018130467A1 (en) | Method for producing a fuel cell stack | |
DE102014101899A1 (en) | Method and device for producing a multilayer product | |
DE102016001817A1 (en) | Method and device for producing membrane-electrode assemblies for a fuel cell | |
EP4248510A1 (en) | Method for producing a membrane-electrode assembly, and membrane-electrode assembly for a fuel cell | |
WO2021122169A1 (en) | Method for producing a seal for an electrochemical unit of an electrochemical device and assembly for an electrochemical device | |
DE102017130484A1 (en) | Method for connecting strip-shaped elements together and device adapted to connect strip-shaped elements together | |
DE102021118976A1 (en) | Method for producing a stack of a plurality of electrochemical cells and device for producing such a stack | |
EP3818196A1 (en) | Method for producing an electrochemically active unit and carrier element for an assembly of an electrochemically active unit | |
DE102015118889B4 (en) | Method and device for producing a membrane electrode assembly | |
DE2357840A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR CUTTING SHEET MATERIAL | |
DE102022207518A1 (en) | Method and device for positionally precise processing of a material web | |
DE3000512A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR SHAPING PACKAGES | |
EP1528972A1 (en) | Films and compound films with an embossed pattern, particularly for producing electrochemical components | |
DE102015115647A1 (en) | Transport device for transporting coin blanks and method for producing a coin | |
DE102022114499A1 (en) | Tool device with cutting device for producing a bipolar plate and method | |
DE102015010419A1 (en) | Fuel cell, frame for a framed membrane electrode assembly and framed membrane electrode assembly | |
DE102014019320A1 (en) | Method for producing a bipolar plate | |
DE202021104225U1 (en) | Device for producing a membrane-electrode assembly for a fuel cell | |
DE102021212253A1 (en) | Process and device for processing a composite material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0008020000 Ipc: H01M0008027300 |
|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed |