DE102016124308A1

DE102016124308A1 - Herstellungsvorrichtung und Herstellungsverfahren einer Brennstoffzellenkomponente

Info

Publication number: DE102016124308A1
Application number: DE102016124308.6A
Authority: DE
Inventors: Sun Ho Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-09-07
Also published as: KR101776755B1; US10320022B2; US20190267656A1; US11038188B2; US20170256810A1

Abstract

Herstellungsvorrichtung und Herstellungsverfahren einer Brennstoffzellenkomponente, aufweisend: einen MEA-Abwickler 111, auf welchem ein Strukturpaneel aufgewickelt ist, in welchem eine MEA, die eine Elektrolyt-Membran 105 und eine Elektrode 100 aufweist, auf einer Schutzfolie 110 angeordnet ist, einen obere-Subdichtung-Abwickler 126, auf welchem eine obere Subdichtung 125 aufgewickelt ist, um an einer Fläche des Randes der MEA angebracht zu werden, eine erste Heißwalze 130, welche angeordnet ist, um die obere Subdichtung 125 zu pressen, die an eine Fläche des Randes der MEA von dem obere-Subdichtung-Abwickler 126 zugeführt ist, einen Schutzfolien-Aufwickler 112, welcher hinter der ersten Heißwalze 130 angeordnet ist und angewendet ist, um die Schutzfolie 110 von dem Strukturpaneel zu trennen, einen untere-Subdichtung-Abwickler 129, auf welchem eine untere Subdichtung 127 aufgewickelt ist, um an einer anderen Fläche des Randes der MEA angebracht zu werden, eine zweite Heißwalze 140, welche angeordnet ist, um die untere Subdichtung 127 zu pressen, die an eine andere Fläche des Randes der MEA von dem untere-Subdichtung-Abwickler 129 zugeführt wird, und einen MEA-Aufwickler 150, welcher die MEA, an welcher die obere Subdichtung 125 und die untere Subdichtung 127 angebracht sind, in einer Rollenform aufwickelt.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2016-0026658 , welche am 4. März 2016 bei dem koreanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle und insbesondere eine Herstellungsvorrichtung und ein Herstellungsverfahren einer Brennstoffzellenkomponente, welche eine untere Subdichtung (z. B. untere Unterdichtung) und eine obere Subdichtung (z. B. obere Unterdichtung) kontinuierlich abrollen (z. B. von einer Rolle abwickeln) und an ein MEA binden, welches in einem Abrollzustand (z. B. von einer Rolle abrollend) zur Verfügung gestellt ist.
(b) Beschreibung der Verwandten Technik
Eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA), die eine Hauptkomponente ist, ist an der innersten Seite in einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle angeordnet, und Katalysatorschichten für eine Anode und eine Kathode sind an beiden Seiten einer Elektrolyt-Membran, die (zwischen ihnen) ein Zentrum bildet, angeordnet, was man eine 3-Lagen-Membran-Elektroden-Anordnung nennt.
Des Weiteren wird ein Zustand (z. B. eine Vorrichtung), bei dem außerdem Gasdiffusionsschichten (GDLs) außerhalb der Katalysatorschichten geschichtet sind, eine 5-Lagen-Membran-Elektroden-Anordnung genannt.
Die Membran-Elektroden-Anordnung weist ferner auf: eine Unterdichtung, die von der Polymer-Elektrolyt-Membran verschieden ist, und die Katalysatorschichten (Elektroden), welche an beiden Seiten der Polymer-Elektrolyt-Membran angeordnet sind. Die Unterdichtung macht eine Handhabung der Membran-Elektroden-Anordnung einfach und ist dicker geschichtet / gebunden (z. B. hat eine größere Dicke) als die Dicken der Katalysatorschichten (Elektroden), und zwar in Randbereichen von beiden Seiten der Polymer-Elektrolyt-Membran. Allgemein werden Polymerfolien, wie zum Beispiel inerte PE und PEN, verwendet.
Wenn eine Trennplatte, welche Strömungsfelder aufweist zum Zuführen von Brennstoff an die Außenseite(n) der Gasdiffusionsschichten der Membran-Elektroden-Anordnung, wie oben beschrieben gestaltet ist, und ein (Prozess des) Abführen(s) von Wasser, das bei einer Reaktion erzeugt wird, geschichtet wird, wird es eine (einzige) Einheitszelle, und wenn eine Mehrzahl von Einheitszellen gestapelt ist (z. B. in einem Stapel hintereinandergeschaltet ist), wird es ein Brennstoffzellenstapel (z. B. ein Brennstoffzellenstack) mit einer wunschmäßig angepassten Größe.
Als Verfahren der Herstellung der Membran-Elektroden-Anordnung gibt es ein Verfahren des Herstellens einer 5-Lagen-Membran-Elektroden-Anordnung mittels eines CCG-Verfahrens (Katalysator-beschichtet-auf-GDL-Verfahren), welches Katalysatorschichten für eine Anode und eine Kathode direkt auf die Gasdiffusionsschicht anwendet und sie (zusammen) an eine Polymer-Elektrolyt-Membran bindet. Dementgegen gibt es ein Verfahren des Herstellens einer 3-Lagen-Membran-Elektroden-Anordnung mittels eines CCM-Verfahrens (Katalysator-beschichtet-auf-Membran-Verfahren), welches Katalysatorschichten für eine Anode und eine Kathode direkt an eine Polymer-Elektrolyt-Membran anwendet bzw. daran anbringt.
Entsprechend dem CCS-Verfahren (Katalysator-beschichtet-auf-Substrat-Verfahren) oder dem CCG-Verfahren (Katalysator-beschichtet-auf-GDL-Verfahren), welche Katalysatorschichten direkt auf eine Gasdiffusionsschicht anwenden, werden Katalysatorschichten für eine Anode und eine Kathode direkt an eine Gasdiffusionsschicht angewendet und dann die Katalysatorschicht und eine Polymer-Elektrolyt-Membran durch thermisches Druckbinden gebunden, wodurch eine 5-Lagen-Membran-Elektroden-Anordnung hergestellt werden kann.
Im Gegensatz dazu ist es entsprechend dem CCM-Verfahren (Katalysator-beschichtet-auf-Membran-Verfahren), welches Katalysatorschichten direkt auf eine Polymer-Elektrolyt-Membran anwendet, möglich, eine 3-Lagen-Membran-Elektroden-Anordnung durch direktes Anwenden von Katalysatorschichten für eine Anode und eine Kathode auf eine Polymer-Elektrolyt-Membran herzustellen, aber es gibt (dabei) einen Bedarf für einen spezifischen Prozess des Aufschichtens einer Gasdiffusionsschicht auf die Katalysatorschichten und des Bindens dieser durch Druck.
Das heißt, dass das CCM-Verfahren einen Prozess des Bindens einer Gasdiffusionsschicht an Katalysatorschichten erfordert, wenn eine 3-Lagen-Membran-Elektroden-Anordnung in einen Stapelherstellungsprozess (z. B. Stackherstellungsprozess) eingebracht wird, welcher eine Mehrzahl von Zellen durch Verwendung einer automatischen Vorrichtung stapelt nach Herstellen der 3-Lagen-Membran-Elektroden-Anordnung, in welcher Katalysatorschichten direkt auf eine Membran-Elektroden-Anordnung angewendet werden, das heißt auf eine Polymer-Elektrolyt-Membran.
Des Weiteren kann angewendet werden: ein Abrollverfahren eines Ladens (z. B. Aufbringens) einer MEA auf eine untere Subdichtungsfolie, ein Anbringen einer oberen Subdichtungsfolie daran und ein Pressen dieser, aber eine Leistungsfähigkeit kann durch einen Prozess eines Ladens einer dünnen Elektrodenmembran verringert sein.
Ferner kann ein Abrollverfahren eines Anbringens und Pressens einer unteren Subdichtungsfolie und einer oberen Subdichtungsfolie an die obere Seite und die untere Seite einer Elektrodenmembran-Folie angewendet werden, aber ein Verlust von Eingang(smaterial) einer Elektrolyt-Membran ist groß, obwohl eine Produktivität hoch ist, daher können die Herstellungskosten erhöht sein.
Die Beschreibung der Verwandten Technik wurde dargelegt, um zu helfen, den Hintergrund der vorliegenden Erfindung zu verstehen, und sie kann Gegenstände aus der verwandten Technik enthalten, die dem Fachmann bekannt sind.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde in einem Bestreben erschaffen, eine Herstellungsvorrichtung und ein Steuerverfahren (z. B. ein Herstellungsverfahren) einer Brennstoffzellenkomponente bereitzustellen, welche die Vorteile haben, in der Lage zu sein, eine Produktivität zu erhöhen durch Reduzieren eines Prozesses eines Ladens (z. B. Aufbringens) einer Elektrodenmembran und die Herstellungskosten zu reduzieren durch Verringern eines Verlustes (an) einer Elektrolyt-Membran.
Wie oben beschrieben kann eine Herstellungsvorrichtung einer Brennstoffzellenkomponente entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen: einen MEA-Abwickler (z. B. MEA-Abroller), auf welchem ein Strukturpaneel (z. B. ein auf- und abwickelbares Substrat) (auf)gewickelt ist, bei welchem eine MEA, die eine Elektrolyt-Membran und eine Elektrode (z. B. eine Elektrodenmembran) aufweist, auf einer Schutzfolie (z. B. Schutzschicht) angeordnet ist, einen obere-Subdichtung-Abwickler (z. B. obere-Unterdichtung-Abroller), auf welchem eine obere Subdichtung (z. B. eine obere Unterdichtung bzw. ein oberes Subgasket) (auf)gewickelt ist, um an einer Fläche des (z. B. seitlichen) Randes der MEA angebracht zu werden, eine erste Heißwalze, welche angeordnet ist, um die obere Subdichtung zu pressen (z. B. anzupressen), die an eine Fläche des Randes der MEA von dem obere-Subdichtung-Abwickler zugeführt wird, einen Schutzfolien-Aufwickler, welcher hinter (z. B. hinter in Bezug auf eine Flussrichtung eines Prozesses) der ersten Heißwalze angeordnet ist und angewendet ist, um die Schutzfolie von dem Strukturpaneel zu trennen, einen untere-Subdichtung-Abwickler (z. B. untere-Unterdichtung-Abroller), auf welchem eine untere Subdichtung (z. B. eine untere Unterdichtung bzw. ein unteres Subgasket) (auf)gewickelt ist, um an einer anderen (z. B. gegenüberliegenden) Fläche des (z. B. seitlichen) Randes der MEA angebracht zu werden, eine zweite Heißwalze, welche angeordnet ist, um die untere Subdichtung zu pressen (z. B. anzupressen), die an eine andere Fläche des Randes der MEA von dem untere-Subdichtung-Abwickler zugeführt wird, und einen MEA-Aufwickler, welcher die MEA, an der die obere Subdichtung und die untere Subdichtung angebracht sind, in einer Rollenform aufwickelt.
Die Vorrichtung kann ferner aufweisen: einen Elektrolyt-Membran-Rollenschneider, welcher hinter (z. B. in Bezug auf eine Flussrichtung eines Prozesses) dem MEA-Abwickler angeordnet ist und angewendet ist, um einen Randbereich der Elektrolyt-Membran von einem Strukturpaneel zu schneiden (z. B. abzuschneiden), das von dem MEA-Abwickler zugeführt wird, und einen Abfallaufwickler (z. B. Resteaufwickler), welcher einen Elektrolyt-Membran-Abfall (z. B. Elektrolyt-Membran-Rest), der von dem Elektrolyt-Membran-Rollenschneider (ab)geschnitten wird, in einer Rollenform wiedergewinnt (z. B. zurückgewinnt).
Die MEA kann aufweisen: eine Polymer-Elektrolyt-Membran und Elektrodenmembrane, welche an zentralen Abschnitten einer (z. B. oberen) Fläche und einer anderen (z. B. gegenüberliegenden bzw. unteren) Fläche der (Polymer-)Elektrolyt-Membran ausgebildet sind, und die Schutzfolie kann an der äußeren (z. B. unteren) Fläche von einer der Elektrodenmembrane angeordnet sein.
Der Elektrolyt-Membran-Rollenschneider kann einen voreingestellten Bereich des (z. B. seitlichen) Randes der Elektrolyt-Membran mit Ausnahme der Elektrodenmembrane schneiden.
Die obere Subdichtung kann an die äußere Fläche des (z. B. seitlichen) Randes von einer der Elektrodenmembrane und an eine (z. B. überwiegend obere) Fläche der Elektrolyt-Membran gepresst sein/werden, und die untere Subdichtung kann an die äußere Fläche (z. B. eines seitlichen Randes) einer anderen der Elektrodenmembrane, an eine (die) andere (z. B. überwiegend untere) Fläche der Elektrolyt-Membran und an die obere Subdichtung gepresst sein.
Die Vorrichtung kann ferner ein Zuführ-Förderband aufweisen, welches hinter (z. B. in Bezug auf eine Flussrichtung eines Prozesses) dem Elektrolyt-Membran-Rollenschneider angeordnet ist und das Strukturpaneel von dem MEA-Abwickler zu dem MEA-Aufwickler bewegt.
Rollenschneider zum Schneiden (z. B. in einem Roll-und-Schneid-Prozess) der oberen Subdichtung und der unteren Subdichtung in voreingestellte Formen können jeweils hinter (z. B. in Bezug auf eine Flussrichtung eines Prozesses) dem obere-Subdichtung-Abwickler und dem untere-Subdichtung-Abwickler angeordnet sein.
Entsprechend einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann ein Herstellungsverfahren einer Brennstoffzellenkomponente aufweisen: Zuführen eines Strukturpaneels, bei welchem eine MEA auf einer Schutzfolie ausgebildet ist, Schneiden (z. B. in einem Roll-und-Schneid-Prozess) eines voreingestellten Bereichs des Randes der Elektrolyt-Membran der MEA und Entfernen eines Schneideabfalls, Anbringen einer oberen Subdichtung an der Elektrolyt-Membran an einer der Schutzfolie gegenüberliegenden Seite und Pressen der oberen Subdichtung bei einer voreingestellten Temperatur, Entfernen der Schutzfolie nachdem die obere Subdichtung gepresst wurde und Anbringen einer unteren Subdichtung nachdem die Schutzfolie entfernt wurde, so dass sie zu der oberen Subdichtung korrespondiert, und Pressen der unteren Subdichtung bei einer voreingestellten Temperatur.
Bei dem Zuführen eines Strukturpaneels kann das Strukturpaneel, das auf einem MEA-Abwickler in einer Rollenform aufgewickelt ist, abgewickelt und zugeführt werden.
Die obere Subdichtung und die untere Subdichtung können durch Verwenden einer Heißwalze gepresst werden.
Um die obere Subdichtung und die untere Subdichtung an der Elektrolyt-Membran anzubringen, kann die obere Subdichtung, welche auf einem obere-Subdichtung-Abwickler in einer Rollenform aufgewickelt ist, abgewickelt und zugeführt werden und kann die untere Subdichtung, welche auf einem untere-Subdichtung-Abwickler in einer Rollenform aufgewickelt ist, abgewickelt und zugeführt werden.
Die obere Subdichtung, welche von dem obere-Subdichtung-Abwickler zugeführt wird, und die untere Subdichtung, welche von dem untere-Subdichtung-Abwickler zugeführt wird, können jeweils durch Verwenden von Rollenschneider in voreingestellte Formen geschnitten werden.
Ein Randbereich der Elektrolyt-Membran kann durch Verwenden eines Rollenschneiders geschnitten werden, und ein Abfall der Elektrolyt-Membran kann durch Verwenden eines Abfallaufwicklers aufgewickelt und in einer Rollenform aufbewahrt werden.
Die MEA kann aufweisen: eine Polymer-Elektrolyt-Membran und Elektrodenmembrane, welche an zentralen Abschnitten einer Fläche und einer anderen Fläche der (Polymer-)Elektrolyt-Membran ausgebildet sind, und die Schutzfolie kann an der äußeren Fläche von einer der Elektrodenmembrane angeordnet sein.
Die obere Subdichtung kann an die äußere Fläche des Randes von einer der Elektrodenmembrane und an eine Fläche der Elektrolyt-Membran gepresst werden, und die untere Subdichtung kann an die äußere Fläche einer anderen der Elektrodenmembrane, an eine (die) andere Fläche der Elektrolyt-Membran und an die obere Subdichtung gepresst werden.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein MEA-Strukturpaneel in einem Zustand kontinuierlich zugeführt, in dem eine Elektrodenmembran (z. B. eine Membran-Elektroden-Anordnung, MEA) an einer Schutzfolie (bereits) angebracht ist, so dass ein Prozess des Ladens (z. B. Aufbringens) einer MEA eingespart ist, und dementsprechend kann eine Produktivität erhöht sein.
Des Weiteren wird ein Verlust eines Abfalls, der aus einer Elektrolyt-Membran gebildet ist, minimiert und (der Abfall) zurückgewonnen, so dass die Herstellungskosten verringert werden können, und eine Herstellungseffizienz kann verbessert sein durch ein Binden einer MEA an eine obere Subdichtung und an eine untere Subdichtung mittels eines Rolle-zu-Rolle-Verfahrens.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist eine schematische Aufbaudarstellung, die eine Herstellungsvorrichtung einer Brennstoffzellenkomponente zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine MEA an einer Schutzfolie in einer Brennstoffzellenkomponente angebracht ist.
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine MEA an einer Schutzfolie angebracht ist und eine Elektrolyt-Membran in einer Brennstoffzellenkomponente geschnitten ist.
4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Schutzfolie entfernt ist und eine obere Subdichtung an einer MEA in einer Brennstoffzellenkomponente angebracht ist.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine obere Subdichtung und eine untere Subdichtung an einer MEA in einer Brennstoffzellenkomponente angebracht sind.
6 ist ein Flussablaufdiagramm, das ein Herstellungsverfahren einer Brennstoffzellenkomponente zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben mit Bezug zu den angehängten Figuren.
Die Größen und Dicken der Gestaltungen, die in den Figuren gezeigt sind, sind für die Einfachheit der Beschreibung ausgewählt bereitgestellt, so dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese, die in den Figuren gezeigt sind, beschränkt ist, und die Dicken sind übertrieben dargestellt, um einige Teile und Bereiche klarer darzustellen.
Die Teile, die ohne Bezug zu der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen sind, werden nicht gezeigt, um die Beschreibung klar darzulegen, und gleiche Bezugszeichen bezeichnen durchgängig in der Beschreibung gleiche Elemente.
Verwenden der Begriffe „die/der/das erste“ und „die/der/das zweite“ und „obere“ und „untere“ etc. dient der Unterscheidung der Komponenten, welche den gleichen Namen haben, und sie sind nicht auf die Ordnungen/Anordnungen und Positionen beschränkt.
1 ist eine schematische Aufbaudarstellung, welche eine Herstellungsvorrichtung einer Brennstoffzellenkomponente zeigt.
Bezugnehmend auf 1 weist eine Herstellungsvorrichtung einer Brennstoffzellenkomponente auf: einen MEA-Abwickler 111, einen Elektrolyt-Membran-Rollenschneider 106, einen Abfallaufwickler 116, eine Elektrodenmembran 100, eine Elektrolyt-Membran 105, eine Schutzfolie 110, einen Elektrolyt-Membran-Abfall 105a, ein Zuführ-Förderband 120, eine obere Subdichtung 125, einen obere-Subdichtung-Abwickler 126, eine erste Heißwalze 130, einen Schutzfolien-Aufwickler 112, eine untere Subdichtung 127, einen untere-Subdichtung-Abwickler 129, eine zweite Heißwalze 140 und einen MEA-Aufwickler 150.
Eine MEA ist an der Schutzfolie 110 angebracht, und die MEA weist die Elektrolyt-Membran 105 und die Elektrodenmembran 100 auf. Für die detaillierte Gestaltung wird auf 2 verwiesen.
Ein MEA-Strukturpaneel, in welchem die MEA an der Schutzfolie 110 angebracht ist, ist in einer Rollenform auf dem MEA-Abwickler 111 (auf)gewickelt, und der MEA-Abwickler 111 führt das Strukturpaneel in der Flussrichtung eines Prozesses kontinuierlich zu.
Der Elektrolyt-Membran-Rollenschneider 106 ist hinter (z. B. in Bezug auf eine Flussrichtung eines Prozesses) dem MEA-Abwickler 111 angeordnet. Der Elektrolyt-Membran-Rollenschneider 106 schneidet einen voreingestellten Randbereich der Elektrolyt-Membran 105 (ab), welche an der MEA ausgebildet ist, und der (ab)geschnittene Elektrolyt-Membran-Abfall 105a ist in einer Rollenform (auf)gewickelt und auf dem Abfallaufwickler 116 zurückgewonnen.
Das Zuführ-Förderband 120 ist hinter (z. B. in Bezug auf eine Flussrichtung eines Prozesses) dem Elektrolyt-Membran-Rollenschneider 106 angeordnet. Für eine Darstellung, wie das MEA-Strukturpaneel das Zuführ-Förderband 120 passiert, ist auf 3 verwiesen.
Die erste Heißwalze 130 ist hinter (z. B. in Bezug auf eine Flussrichtung eines Prozesses) dem Zuführ-Förderband 120 angeordnet, und die obere Subdichtung 125 ist/wird zusätzlich vor (z. B. vor in Bezug auf eine Flussrichtung eines Prozesses) der ersten Heißwalze 130 zugeführt.
Die obere Subdichtung 125 ist in einer Rollenform auf dem obere-Subdichtung-Abwickler 126 (auf)gewickelt. Der obere-Subdichtung-Abwickler 126 führt kontinuierlich die obere Subdichtung 125 an einen Zugang der ersten Heißwalze 130, und der obere-Subdichtung-Rollenschneider (Bezugszeichen ist nicht gezeigt) schneidet (z. B. in einem Prozess des Rollens und Schneidens) die obere Subdichtung 125 in eine voreingestellte Form.
Die (auf diese Weise) (zu)geschnittene obere Subdichtung 125 ist an einer gegenüberliegenden oberen Fläche der Schutzfolie 110 (z. B. einer der Schutzfolie 110 gegenüberliegenden oberen Fläche) in dem MEA-Strukturpaneel angebracht.
Die erste Heißwalze 130 presst die obere Subdichtung 125 an die MEA bei einer voreingestellten Temperatur. Für eine Darstellung des Zustandes, in dem die obere Subdichtung 125 an die obere Fläche der MEA gepresst ist, ist auf 4 verwiesen.
Des Weiteren nimmt der Schutzfolien-Aufwickler 112 die Schutzfolie 110 von dem MEA-Strukturpaneel ab und wickelt sie in einer Rollenform hinter (z. B. in Bezug auf eine Flussrichtung eines Prozesses) der ersten Heißwalze 130 (auf).
Die untere Subdichtung 127 ist in einer Rollenform auf dem untere-Subdichtung-Abwickler 129 (auf)gewickelt, und der untere-Subdichtung-Abwickler 129 führt die untere Subdichtung 127 kontinuierlich der unteren Fläche des MEA-Strukturpaneels zu, um die untere Subdichtung 127 an der unteren Fläche des MEA-Strukturpaneels, von welchem die Schutzfolie 110 getrennt ist, anzubringen.
Des Weiteren schneidet der untere-Subdichtung-Rollenschneider (Bezugszeichen ist nicht gezeigt) die untere Subdichtung 127 in eine voreingestellte Form und führt sie an einen Zugang der zweiten Heißwalze 140.
Ferner presst die zweite Heißwalze 140 die untere Subdichtung 127 an das MEA-Strukturpaneel bei einer voreingestellten Temperatur. Für eine Darstellung des Zustandes, in dem die untere Subdichtung 127 an die untere Fläche der MEA gepresst ist, ist auf 5 verwiesen.
Der MEA-Aufwickler 150 wickelt die MEA (auf), an welcher die obere Subdichtung 125 und die untere Subdichtung 127 angebracht sind, und bewahrt sie in einer Rollenform auf.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Zustand zeigt, in dem eine MEA an einer Schutzfolie in einer Brennstoffzellenkomponente angebracht ist.
Bezugnehmend auf 2 ist eine MEA an der Schutzfolie 110 angebracht, und die MEA weist die Elektrolyt-Membran 105 und die Elektrodenmembran 100 auf.
Die Elektrodenmembrane 100 sind in voreingestellten Abständen (oder mit Spielraum bzw. Abstand) auf der Schutzfolie 110 angeordnet, die Elektrolyt-Membran 105 ist darauf kontinuierlich ausgebildet und andere Elektrodenmembrane sind in voreingestellten Abständen auf der Elektrolyt-Membran 105 ausgebildet.
Dementsprechend sind die Elektrodenmembrane 100 an den zentralen Abschnitten einer Fläche und einer (der) anderen (z. B. gegenüberliegenden) Fläche der Elektrolyt-Membran 105 ausgebildet, und der Rand(bereich) der Elektrolyt-Membran 105 erstreckt sich zu einer Seite, so dass er eine (z. B. seitlich zwischen den Elektrodenmembranen 100) vorstehende Gestaltung hat.
Außerdem ist die Schutzfolie 110 an der/den unteren Fläche(n) der(jenigen) Elektrodenmembran(e) 100 angebracht, die auf der unteren Fläche (z. B. der Elektrolyt-Membran 105) angeordnet ist/sind. Wie gezeigt sind die Schutzfolie 110 und die Elektrolyt-Membran 105 im gleichen Bereich ausgebildet.
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine MEA an einer Schutzfolie angebracht ist und eine Elektrolyt-Membran in einer Brennstoffzellenkomponente (zu)geschnitten ist.
Bezugnehmend auf 3 ist die vorstehende Länge (z. B. der in Längsrichtung vorstehende Abschnitt) der Elektrolyt-Membran 105 durch Schneiden und Entfernen eines Randes (z. B. Randabschnitts, Endabschnitts) der Elektrolyt-Membran 105 gekürzt. Dabei ist die Elektrolyt-Membran 105 durch den Elektrolyt-Membran-Rollenschneider 106 geschnitten, durch den Abfallaufwickler 116 getrennt und in einer Rollenform zurückgewonnen.
4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Schutzfolie entfernt ist und eine obere Subdichtung an einer MEA in einer Brennstoffzellenkomponente angebracht ist.
Bezugnehmend auf 4 ist in einem Zustand, in dem die Schutzfolie 110 entfernt ist, die obere Subdichtung 125 an die äußeren Flächenränder und -seiten der Elektrodenmembran(e) 100 gebunden, welche an dem oberen Abschnitt und der oberen Fläche der Elektrolyt-Membran 105 angeordnet ist/sind.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine obere Dichtung (z. B. obere Subdichtung) und eine untere Subdichtung an einer MEA in einer Brennstoffzellenkomponente angebracht sind.
Bezugnehmend auf 5 ist in einem Zustand, in dem die obere Subdichtung 125 an der oberen Fläche der Ränder angebracht ist, die untere Subdichtung 127 an die äußeren Flächenränder und -seiten der(jenigen) Elektrodenmembran(e) 100 gebunden, welche an dem unteren Abschnitt und der unteren Fläche der Elektrolyt-Membran 105 angeordnet ist/sind, und die untere Subdichtung 127 ist an die obere Subdichtung 125 gebunden.
6 ist ein Flussablaufdiagramm, welches ein Herstellungsverfahren einer Brennstoffzellenkomponente zeigt.
Bezugnehmend auf 6 führt entsprechend einem Herstellungsverfahren einer Brennstoffzellenkomponente in (Schritt) S600 der MEA-Abwickler 111 ein Strukturpaneel kontinuierlich zu, bei welchem die MEA an der Schutzfolie 110 angebracht ist.
In (Schritt) S610 schneidet der Elektrolyt-Membran-Rollenschneider 106 einen voreingestellten Bereich des Randes der Elektrolyt-Membran 105 von dem Strukturpaneel, und der Abfallaufwickler 116 trennt den (ab)geschnittenen Abfall von dem Strukturpaneel dadurch, dass er an ihm zieht, und speichert ihn in einer Rollenform.
In (Schritt) S620 führt der obere-Subdichtung-Abwickler 126 die obere Subdichtung 125 an die obere Fläche des Strukturpaneels, schneidet und entfernt der Subdichtung-Rollenschneider einen überflüssigen Abschnitt und die obere Subdichtung 125, von welchem der überflüssige Abschnitt entfernt ist, wird an der oberen Fläche des Strukturpaneels angebracht.
Ferner presst in (Schritt) S630 die erste Heißwalze 130 die obere Subdichtung 125 an die obere Fläche des Strukturpaneels. Dabei wird die obere Subdichtung 125 an dem Rand einer Fläche der Elektrodenmembran 100 und an der oberen Fläche der Elektrolyt-Membran 105 angebracht.
In (Schritt) S640 trennt der Schutzfolien-Aufwickler 112 die Schutzfolie 110, welche an dem unteren Abschnitt des Strukturpaneels angebracht ist, dadurch, dass er daran zieht, und speichert sie in einer Rollenform.
In (Schritt) S650 führt der untere-Subdichtung-Abwickler 129 die untere Subdichtung 127 an die untere Fläche des Strukturpaneels, schneidet und entfernt der Subdichtung-Rollenschneider einen überflüssigen Abschnitt und die untere Subdichtung 127, von welcher der überflüssige Abschnitt entfernt ist, wird an der unteren Fläche des Strukturpaneels angebracht.
Ferner presst in (Schritt) S660 die zweite Heißwalze 140 die untere Subdichtung 127 an die untere Fläche des Strukturpaneels. Dabei wird die untere Subdichtung 127 an dem Rand einer Fläche der Elektrodenmembran 100 und an der unteren Fläche der Elektrolyt-Membran 105 angebracht, und ist auch an die obere Subdichtung 125 gebunden.
Des Weiteren wickelt in (Schritt) S670 der MEA-Aufwickler 150 die MEA, an welcher die obere Subdichtung 125 und die untere Subdichtung 127 angebracht sind, in einer Rollenform auf und bewahrt sie auf.
Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit dem, was momentan als praktische beispielhafte Ausführungsformen angesehen wird, beschrieben wurde, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu gedacht ist, vielfältige Modifikationen und abgewandelte Anordnungen, welche im Umfang der angehängten Ansprüche enthalten sind, abzudecken.
Bezugszeichenliste

100: Elektrodenmembran
106: Elektrolyt-Membran-Rollenschneider
105a: Elektrolyt-Membran-Abfall
125: obere Subdichtung
112: Schutzfolien-Aufwickler
140: zweite Heißwalze
111: MEA-Abwickler
116: Abfallaufwickler
120: Zuführ-Förderband
126: obere-Subdichtung-Abwickler
130: erste Heißwalze
127: untere Subdichtung
129: untere-Subdichtung-Abwickler
150: MEA-Aufwickler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2016-0026658 [0001]

Claims

Eine Herstellungsvorrichtung einer Brennstoffzellenkomponente, aufweisend: einen MEA-Abwickler (111), auf welchem ein Strukturpaneel aufgewickelt ist, bei welchem eine MEA, die eine Elektrolyt-Membran (105) und eine Elektrode (100) aufweist, auf einer Schutzfolie (110) angeordnet ist, einen obere-Subdichtung-Abwickler (126), auf welchem eine obere Subdichtung (125) aufgewickelt ist, um an einer Fläche des Randes der MEA angebracht zu werden, eine erste Heißwalze (130), welche angeordnet ist, um die obere Subdichtung (125), die von dem obere-Subdichtung-Abwickler (126) an eine Fläche des Randes der MEA zugeführt ist, zu pressen, einen Schutzfolien-Aufwickler (112), welcher hinter der ersten Heißwalze (130) angeordnet ist und angewendet ist, um die Schutzfolie (110) von dem Strukturpaneel zu trennen, einen untere-Subdichtung-Abwickler (129), auf welchem eine untere Subdichtung (127) aufgewickelt ist, um an einer anderen Fläche des Randes der MEA angebracht zu werden, eine zweite Heißwalze (140), welche angeordnet ist, um die untere Subdichtung (127), die von dem untere-Subdichtung-Abwickler (129) an eine andere Fläche des Randes der MEA zugeführt ist, zu pressen, und einen MEA-Aufwickler (150), welcher die MEA, an der die obere Subdichtung (125) und die untere Subdichtung (127) angebracht sind, in einer Rollenform aufwickelt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Elektrolyt-Membran-Rollenschneider (106), welcher hinter dem MEA-Abwickler (111) angeordnet ist und angewendet ist, um einen Randbereich der Elektrolyt-Membran (105) von einem Strukturpaneel, das von dem MEA-Abwickler (111) zugeführt ist, zu schneiden, und einen Abfallaufwickler (116), welcher einen Elektrolyt-Membran-Abfall (105a), der von dem Elektrolyt-Membran-Rollenschneider (106) abgeschnitten ist, in einer Rollenform zurückgewinnt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: die MEA aufweist: eine Polymer-Elektrolyt-Membran und Elektrodenmembrane (100), welche an zentralen Abschnitten einer Fläche und einer anderen Fläche der Elektrolyt-Membran (105) ausgebildet sind, und die Schutzfolie (110) an der äußeren Fläche von einer der Elektrodenmembrane (100) angeordnet ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei: der Elektrolyt-Membran-Rollenschneider (106) einen voreingestellten Bereich des Randes der Elektrolyt-Membran (105) mit Ausnahme der Elektrodenmembrane (100) schneidet.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei: die obere Subdichtung (125) an die äußere Fläche des Randes von einer der Elektrodenmembrane (100) und an eine Fläche der Elektrolyt-Membran (105) gepresst ist, und die untere Subdichtung (127) an die äußere Fläche des Randes von einer anderen der Elektrodenmembrane (100), an die andere Fläche der Elektrolyt-Membran (105) und an die obere Subdichtung gepresst ist.
Die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner aufweisend: ein Zuführ-Förderband (120), welches hinter dem Elektrolyt-Membran-Rollenschneider (106) angeordnet ist und das Strukturpaneel von dem MEA-Abwickler (111) zu dem MEA-Aufwickler (150) bewegt.
Die Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: Rollenschneider zum Schneiden der oberen Subdichtung (125) und der unteren Subdichtung (127) in voreingestellte Formen jeweils entsprechend hinter dem obere-Subdichtung-Abwickler (126) und dem untere-Subdichtung-Abwickler (129) angeordnet sind.
Ein Herstellungsverfahren einer Brennstoffzellenkomponente, aufweisend: Zuführen eines Strukturpaneels (S600), bei welchem eine MEA auf einer Schutzfolie (110) ausgebildet ist, Schneiden eines voreingestellten Bereichs des Randes der Elektrolyt-Membran (105) der MEA und Entfernen eines Schneideabfalls (S610), Anbringen einer oberen Subdichtung (125) an der Elektrolyt-Membran (105) an einer der Schutzfolie (110) gegenüberliegenden Seite (S620) und Pressen der oberen Subdichtung (125) bei einer voreingestellten Temperatur (S630), Entfernen der Schutzfolie (110) nachdem die obere Subdichtung (125) gepresst wurde (S640) und Anbringen einer unteren Subdichtung (127) nachdem die Schutzfolie (110) entfernt wurde, so dass sie zu der oberen Subdichtung (125) korrespondiert, (S650) und Pressen der unteren Subdichtung (127) bei einer voreingestellten Temperatur (S660).
Das Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei: bei dem Zuführen eines Strukturpaneels (S600) das Strukturpaneel, das auf einem MEA-Abwickler (111) in einer Rollenform aufgewickelt ist, abgewickelt und zugeführt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei: die obere Subdichtung (125) und die untere Subdichtung (127) gepresst werden (S630, S660) durch Verwenden einer Heißwalze (130, 140).
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei: um die obere Subdichtung (125) und die untere Subdichtung (127) an der Elektrolyt-Membran (105) anzubringen (S620, S650), die obere Subdichtung (125), die auf einem obere-Subdichtung-Abwickler (126) in einer Rollenform aufgewickelt ist, abgewickelt und zugeführt wird und die untere Subdichtung (127), die auf einem untere-Subdichtung-Abwickler (129) in einer Rollenform aufgewickelt ist, abgewickelt und zugeführt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei: die obere Subdichtung (125), welche von dem obere-Subdichtung-Abwickler (126) zugeführt wird, und die untere Subdichtung (127), welche von dem untere-Subdichtung-Abwickler (129) zugeführt wird, jeweils durch Verwenden von Rollenschneidern in voreingestellte Formen geschnitten werden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei (S610): ein Randbereich der Elektrolyt-Membran (105) durch Verwenden eines Rollenschneiders (106) geschnitten wird und ein Abfall der Elektrolyt-Membran (105) durch Verwenden eines Abfallaufwicklers (116) in einer Rollenform aufgewickelt und aufbewahrt wird.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13 wobei: die MEA aufweist: eine Polymer-Elektrolyt-Membran und Elektrodenmembrane (100), welche an zentralen Abschnitten einer Fläche und der anderen Fläche der Elektrolyt-Membran (105) ausgebildet sind, und die Schutzfolie (110) an der äußeren Fläche von einer der Elektrodenmembrane (100) angeordnet ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei: die obere Subdichtung (125) an die äußere Fläche des Randes von einer der Elektrodenmembrane (100) und an eine Fläche der Elektrolyt-Membran (105) gepresst wird (S620) und die untere Subdichtung (127) an die äußere Fläche des Randes von einer anderen der Elektrodenmembrane (100), an die andere Fläche der Elektrolyt-Membran (105) und an die obere Subdichtung (125) gepresst wird (S650).