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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von Brennstoffzellenstapelmaterial und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zuführen einer festen Menge an Brennstoffzellenstapelmaterial.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen gibt ein Brennstoffzellenstapel eine elektrische Energieerzeugungsvorrichtung an, in der Elementarzellen mehrfach gestapelt sind. Die Elementarzelle stellt eine minimale Brennstoffzellenkomponente zum Erzeugen von elektrischer Energie durch eine Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff dar. Die Elementarzelle umfasst einen Separator, eine Gasdiffusionsschicht (gas diffusion layer – GDL), einen Elektrodenkatalysator und eine Protonenaustauschmembran, die der Reihe nach/sequenziell von dem äußersten Abschnitt derselben zu der Mitte derselben gestapelt sind.
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Insbesondere diffundiert die Gasdiffusionsschicht (GDL) ein von dem Separator zugeführtes Reaktionsgas gleichmäßig zu einer 3-Schicht-Membranelektrodenanordnung (MEA) und stellt bereit eine Funktion zum wirksamen Entfernen von Reaktionsprodukten Wasser und feuchtem befeuchtetem Wasser und eine elektrische Leitungsfunktion einer Elektronenbewegung zwischen dem Separator und der 3-Schicht-MEA. Die 3-Schicht-MEA, die Elektrizität durch Erzeugen einer Reaktion von Reaktionsgasen (Wasserstoff und Luft) und Bewegen von Wasserstoffionen in einer Brennstoffzelle erzeugt, umfasst zwei Elektrodenkatalysatorschichten und eine Protonenaustauschmembran.
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Darüber hinaus wird eine Kombination der 3-Schicht-MEA und der Gasdiffusionsschicht (GDL) als eine 5-Schicht-MEA bezeichnet. Zum automatischen Herstellen des oben beschriebenen Brennstoffzellenstapels werden der Separator und die 5-Schicht-MEA, die Komponenten des Brennstoffzellenstapels darstellen, unter Verwendung eines Roboters für kartesische Koordinaten automatisch gestapelt, und eine Vorrichtung zum Zusammenbauen/Montieren und Zuführen des Brennstoffzellenstapels ist ausgerüstet, um eine Ausführung einer Luftdichtigkeitsprüfung des Brennstoffzellenstapels zu ermöglichen, bei dem das Stapeln abgeschlossen ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt bereit eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials, die in der Lage ist, einen Fehler, bei dem Gasdiffusionsschichten verloren gehen oder eine Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten angesaugt/angesaugt werden, auf der Grundlage der Materialien der Gasdiffusionsschichten beim Übertragen/Weiterleiten der Gasdiffusionsschichten unter Verwendung eines Unterdruckadsorptionsgreifers/Vakuumadsorptionsgreifers zu reduzieren. Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben genannten Ausgestaltungen beschränkt. Das heißt, andere/weitere Ausgestaltungen, die nicht erwähnt sind, können von einem Fachmann aus der Beschreibung offensichtlich nachvollzogen werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials umfassen: ein bewegliches Teil, in/an dem eine Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten (gas diffusion layers – GDLs), die einen Gasbrennstoff diffundieren/verbreiten und eine Katalysatorschicht tragen/lagern, gestapelt sind; eine das bewegliche Teil aufweisende Kassette/Kartusche, wobei das bewegliche Teil darin beweglich angeordnet ist; ein Ansaug-Pad, das über der Kassette angeordnet ist, um die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten anzusaugen; und ein Düsenteil, das eingerichtet ist, um Luft oberhalb der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten zu sprühen, um einen Auftrieb (Hochheben) der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten zu erzeugen.
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Die Kassette kann umfassen: einen Rahmen, in dem das bewegliche Teil angeordnet ist; und eine Mehrzahl von Führungsteilen, die sich von dem Rahmen in einer Richtung, in der die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten gestapelt ist, erstrecken, und wobei das Düsenteil an einem der Mehrzahl von Führungsteilen angebracht sein kann, um die Luft in einer Längsrichtung der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten zu sprühen. Das Düsenteil kann senkrecht zu senkrecht zu der Mehrzahl von Führungsteilen angeordnet sein. Das Düsenteil kann zwischen einer oberen Seite/Oberseite der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten und dem Ansaug-Pad/Aufnahme-Pad angeordnet sein. Zusätzlich kann das Düsenteil umfassen: eine an der Mehrzahl von Führungsteilen angebrachte Halterung; und Luftzufuhröffnungen, die an beiden Seiten der Halterung gebildet sind und die Luft sprühen. Das bewegliche Teil kann umfassen: eine Trägerplatte, an/auf der die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten gestapelt sein kann; und einen Servomotor, der mit der Trägerplatte verbunden ist und eingerichtet ist, um die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten einzustellen/anzupassen, um einen konstanten Abstand von dem Düsenteil beizubehalten.
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Die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials kann ferner umfassen eine Position bestätigende Sensorteile (Positionsbestätigungssensorteile), die mit dem Servomotor verbunden sind und eingerichtet sind, um eine Position der Trägerplatte abzutasten/zu erfassen. Die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials kann ferner umfassen ein Magnetventil, das eingerichtet ist, um einen Sprühdruck des Düsenteils auf der Grundlage eines Gewichts der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten einzustellen/anzupassen. Die Kassette kann umfassen: Einen Rahmen, in dem das bewegliche Teil angebracht sein kann; und eine Mehrzahl von Führungsteilen, die sich von dem Rahmen in einer Richtung, in der die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten gestapelt sind, erstrecken, und das Düsenteil kann umfassen: eine erste Düse, die an einem der Mehrzahl von Führungsteilen angebracht ist; und eine zweite Düse, die an einer Führungsschiene in einer der ersten Düse zugewandten Richtung angebracht ist.
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Die erste Düse kann umfassen eine erste Halterung, in der erste die Luft sprühende Luftzufuhröffnungen gebildet sein können, und die erste Halterung kann an einer zweiten Führungsschiene der Mehrzahl von Führungsteilen angebracht sein und kann umfassen die ersten Luftzufuhröffnungen, die benachbart/angrenzend zu der zweiten Führungsschiene gebildet sind. Die ersten Luftzufuhröffnungen können in der ersten Halterung gebildet sein und können an beiden Seiten der zweiten Führungsschiene gebildet sein. Die zweite Düse kann umfassen eine zweite Halterung, in der die Luft sprühende zweite Luftzufuhröffnungen gebildet sein können, und die zweite Halterung kann an einer der zweiten Führungsschiene zugewandten dritten Führungsschiene angebracht sein und kann eingerichtet sein, um die Luft in Richtung der ersten Luftzufuhröffnungen zu sprühen. Die zweiten Luftzufuhröffnungen können an beiden Seitenenden der zweiten Halterung gebildet sein, um zu bewirken, dass sich die von den zweiten Luftzufuhröffnungen gesprühte Luft und die von den ersten Luftzufuhröffnungen gesprühte Luft kreuzen/überkreuzen.
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Detaillierte Inhalte von weiteren Ausführungsbeispielen werden in einer ausführlichen Beschreibung beschrieben und sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer verständlich.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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2A und 2B zeigen jeweils eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellen;
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3 zeigt eine Draufsicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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5A und 5B zeigen jeweils eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 4 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellen;
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6 zeigt eine Draufsicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 4 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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7 zeigt eine Ansicht, die einen Prozess zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials durch die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
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8 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials durch die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Obwohl das Ausführungsbeispiel derart beschrieben wird, dass es eine Mehrzahl von Einheiten verwendet, um den beispielhaften Prozess durchzuführen, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse ebenfalls durch ein oder eine Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Darüber hinaus versteht es sich, dass sich der Ausdruck Steuerung/Steuereinheit auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist eingerichtet, um die Module zu speichern, und der Prozessor ist insbesondere eingerichtet, um die besagten Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden.
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Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
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Verschiedene Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung, die sie umsetzen, gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die unten beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in verschiedenen Formen realisier/implementiert werden, wobei diese Ausführungsbeispiele lediglich dazu vorgesehen sind, um die vorliegende Offenbarung zu vervollständigen und um es einem Fachmann zu ermöglichen, den Umfang der vorliegenden Offenbarung vollständig zu erkennen, und wobei die vorliegende Offenbarung durch den Umfang der Ansprüche definiert wird. In der gesamten Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleich Elemente.
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Im Folgenden wird eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt, 2A und 2B zeigen jeweils eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 1 darstellen, 3 zeigt eine Draufsicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 1, 4 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt, 5A und 5B zeigen jeweils eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 4 darstellen, 6 zeigt eine Draufsicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 4 darstellt, 7 zeigt eine Ansicht, die einen Prozess zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials durch die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt, und 8 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials durch die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel kann durch einen Fachmann modifiziert werden und das vorliegende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt, 2A und 2B zeigen jeweils eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 1 darstellen, und 3 zeigt eine Draufsicht, die die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials von 1 darstellt.
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Die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. Die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann umfassen ein bewegliches Teil 30, in dem eine Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten (gas diffusion layers – GDLs), die einen Gasbrennstoff diffundieren und eine Katalysatorschicht tragen, gestapelt sein kann, eine das bewegliche Teil aufweisende Kassette/Kartusche 10, wobei das bewegliche Teil darin beweglich angeordnet ist; ein Ansaug-Pad 40, das über der Kassette 10 angeordnet ist, um die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 anzusaugen; und ein Düsenteil 50, das eingerichtet ist, um Luft oberhalb der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 zu sprühen, um einen Auftrieb (Hochheben) der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten zu erzeugen, und Positionsbestätigungssensorteile 60, die mit einem Servomotor 34 des beweglichen Teils 30 verbunden sind und eingerichtet sind, um eine Position einer Trägerplatte 36 abzutasten/zu erfassen.
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Die Kassette 10 kann umfassen das bewegliche Teil 30, das darin beweglich angeordnet ist. Ferner kann die Kassette 10 umfassen einen Rahmen 12, in dem das bewegliche Teil 30 angebracht ist, und eine Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b, die sich von dem Rahmen 12 in einer Richtung, in der die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 gestapelt sind, erstrecken. Das Düsenteil 50 kann an einem der Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b der Kassette 10 angebracht sein, um die Luft in einer Längsrichtung der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 zu sprühen. Die Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b können voneinander beabstandet angeordnet sein, um die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 und das bewegliche Teil 30 außerhalb der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 und des beweglichen Teils 30 zu umschließen/umgeben, um die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 und das bewegliche Teil 30 vertikal zu führen.
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Die Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b kann umfassen erste Führungsschienen 15, die voneinander beabstandet in einer Richtung einer langen Seite/Längsseitenrichtung (z. B. die lange Seite) einer Längsrichtung des beweglichen Teils 30 gebildet sind. Zusätzlich kann die Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b umfassen eine zweite Führungsschiene 15a, die in einer Richtung einer kurzen Seite (z. B. die breite Seite; eine Seite senkrecht zu der Richtung einer langen Seite) gebildet ist und senkrecht zu den ersten Führungsschienen 15 angeordnet ist. Eine dritte Führungsschiene 15b kann der zweiten Führungsschiene 15a zugewandt angeordnet sein. Das Düsenteil 50 kann an der zweiten Führungsschiene 15a angebracht sein und kann eingerichtet sein, um Luft in Richtung der dritten Führungsschiene 15a zu sprühen. Insbesondere kann die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 die Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b nicht linienkontaktieren (z. B. kann davon beabstandet sein) und kann die Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b aufgrund der spröden Eigenschaften eines Materials der Gasdiffusionsschicht 20 oberflächenkontaktieren.
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Die Gasdiffusionsschicht (GDL) 20 kann aus einem Material mit einer hohen Permeabilität, das ein poröses Material ist, gebildet sein. Genauer gesagt kann die Gasdiffusionsschicht 20 aus porösem Kohlenstoff-Filz oder porösem Kohlenstoff-Tuch gebildet sein. Die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 kann auf der Trägerplatte 36 gestapelt sein. Die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 kann auch durch die Mehrzahl von Führungsteilen 15 gelagert/getragen werden, um eine Trennung derselben zu verhindern.
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Weiterhin, wenn das Düsenteil 50 die Luft an die oberste Seite sprüht, kann ein Auftrieb zwischen einer obersten Gasdiffusionsschicht der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten und einer zweitobersten Gasdiffusionsschicht der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten, ... kann durch die Schwerkraft beeinflusst werden, und somit können die oberste Gasdiffusionsschicht und die zweitoberste Gasdiffusionsschicht voneinander getrennt werden. Die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials kann ferner umfassen ein Magnetventil (nicht dargestellt), das eingerichtet ist, um einen Sprühdruck des Düsenteils 50 auf der Grundlage eines Gewichts der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 einzustellen. Demzufolge kann die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß der vorliegenden Offenbarung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen den Materialien angewendet werden.
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Das bewegliche Teil 30 kann umfassen die Trägerplatte 36, auf der die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 gestapelt werden kann, und den Servomotor 34, der mit der Trägerplatte 36 verbunden ist und eingerichtet ist, um die Trägerplatte 36 zu bewegen. Zusätzlich kann das bewegliche Teil 30 umfassen die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20, die auf der Trägerplatte 36 desselben gestapelt sind, und kann in der Kassette 10 angeordnet sein. Das bewegliche Teil 30 kann in einer Längsrichtung der Führungsteile 15, 15a und 15b bewegt oder übertragen/umgesetzt werden. Das bewegliche Teil 30 kann ferner eingerichtet sein, um die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 einzustellen, um einen im Wesentlichen konstanten Abstand von dem Düsenteil 50 durch den Servomotor 34 beizubehalten. Das bewegliche Teil 30 kann eingerichtet sein, um ein Gewicht der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 zu messen, um einen im Wesentlichen konstanten Abstand zwischen dem Düsenteil 50 und der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 beizubehalten.
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Die Positionsbestätigungssensorteile 60 können an dem beweglichen Teil 30 angebracht sein, um den obersten Teil der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 auf der Grundlage einer veränderten Höhe der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 abzutasten/zu erfassen. Die Positionsbestätigungssensorteile 60 können umfassen Sensoren zum Bestimmen einer oberen Position, die an oberen Enden der ersten Führungsschienen 15 angebracht sind, und Sensoren zum Bestimmen einer unteren Position, die durch einen im Wesentlichen konstanten Abstand von den Sensoren zum Bestimmen einer oberen Position beabstandet angebracht sind.
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Die Sensoren zum Bestimmen einer oberen Position und die Sensoren zum Bestimmen einer unteren Position können paarweise an auf beiden Seiten der Trägerplatte angebrachten Sensorachsen gebildet sein, und der Sensor, der an der Sensorachse, die an einer ersten Seite angebracht ist, gebildet ist, kann eingerichtet sein, um Licht an den Sensor, der an der Sensorachse, die an einer zweiten Seite angebracht ist, gebildet ist, zu emittieren, um zu bestimmen, ob die Gasdiffusionsschicht zwischen den Sensoren positioniert ist. Demzufolge kann die Trägerplatte 36 durch einen Betrieb des mit den Positionsbestätigungssensorteilen 60 verbundenen Servomotors 34 vertikal bewegt werden, um eine Höhe der auf der Trägerplatte 36 gestapelten Gasdiffusionsschichten auf eine Höhe einzustellen, die geeignet ist, dass die Gasdiffusionsschichten angesaugt werden.
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Das Ansaug-Pad 40 kann oberhalb der Kassette 10 angeordnet sein, um die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 anzusaugen. Das Ansaug-Pad 40 kann oberhalb der Kassette 10 durch einen Roboterarm (nicht dargestellt) oder dergleichen bewegt werden. Darüber hinaus kann das Ansaug-Pad 40 oberhalb der Kassette 10 angeordnet sein, um oberhalb der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 angeordnet zu werden, nachdem ein Gewicht oder dergleichen der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 gemessen ist. Das Ansaug-Pad 40 kann eingerichtet sein, um Gasdiffusionsschichten, die durch die Luft, die durch das Düsenteil 50 gesprüht wird, getrennt werden, anzusaugen.
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Das Düsenteil 50 kann eingerichtet sein, um die Luft über der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 zu sprühen, um einen Auftrieb der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 zu erzeugen. Das Düsenteil 50 kann senkrecht zu der Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b angeordnet sein und kann eingerichtet sein, um die Luft oberhalb der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 zu sprühen. Ferner kann das Düsenteil 50 eingerichtet sein, um die Luft in einer Richtung einer langen Seite zu sprühen, um die Erzeugung des Auftriebs in den Gasdiffusionsschichten zu maximieren. Da ein größerer Auftrieb an einer langen Seite als an einer kurzen Seite durch die von dem Düsenteil 50 gesprühte Luft erzeugt werden kann, kann die Luft in Richtung der langen Seite gesprüht werden. Insbesondere gibt die kurze Seite eine Seite an, deren Durchmesserentfernung kürzer ist, von zwei Seiten, die durch das Zentrum der Gasdiffusionsschichten verlaufen, und die lange Seite gibt an eine Seite, deren Durchmesserentfernung größer ist, der beiden Seiten, die durch das Zentrum der Gasdiffusionsschichten verlaufen.
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Zusätzlich kann das Düsenteil 50 zwischen einer oberen Seite der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 und dem Ansaug-Pad 40 angeordnet sein. Das Düsenteil 50 kann umfassen eine Halterung 54, die an der Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b angebracht ist, und Luftzufuhröffnungen 56, die an beiden Seiten der Halterung 54 gebildet sind und eingerichtet sind, um die Luft zu sprühen. Insbesondere kann das Düsenteil 50 an der kurzen Seite der Gasdiffusionsschichten angebracht sein, um an einer Höhe b positioniert zu werden, die um ungefähr 2 mm oder mehr bis ungefähr 15 mm oder weniger höher als eine Position des obersten Endes der Gasdiffusionsschichten ist.
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Wenn das Düsenteil 50 an einer Höhe angeordnet wird, die um 2 mm oder weniger höher als die Position des obersten Endes der Gasdiffusionsschichten ist, können ein Luftwiderstand und auch ein Aufrieb stark erzeugt werden, und somit tritt ein Problem auf, dass die Gasdiffusionsschichten in eine Luftsprührichtung gedrückt werden. Darüber hinaus, wenn das Düsenteil 50 an/in einer Höhe angeordnet wird, die um ungefähr 15 mm oder mehr höher als die Position des obersten Endes der Gasdiffusionsschichten ist, kann eine Erzeugung des Auftriebs geschwächt werden, und somit wird der Auftrieb nicht in der obersten Gasdiffusionsschicht erzeugt.
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Eine Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 4 bis 6 beschrieben. Wenn sich die Gasdiffusionsschichten durch einen Auftrieb erheben, der durch eine Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird, die durch von einem Düsenteil 50 gesprühte Luft erzeugt wird, kann ein Luftwiderstand zusammen mit dem Auftrieb erzeugt werden, und somit können die Gasdiffusionsschichten in eine Luftsprührichtung auf der Grundlage einer Steifigkeit eines Materials gedrückt werden. Um ein Phänomen zu verhindern, dass die Gasdiffusionsschichten gedrückt werden, kann Luft auch in einer entgegengesetzten Richtung ausgerichtet werden, um den erzeugten Luftwiderstand zu kompensieren/auszugleichen. Während der Herstellung der Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials in dieser Form kann der Auftrieb verdoppelt werden.
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Mit anderen Worten kann eine Kassette 10 umfassen einen Rahmen 112, in dem ein bewegliches Teil 130 angebracht sein kann, und eine Mehrzahl von Führungsteilen 115, 115a und 115b, die sich von dem Rahmen 112 in einer Richtung erstrecken, in der eine Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 120 gestapelt sind, und das Düsenteil 150 und 155 kann umfassen eine erste Düse 150, die an einem der Mehrzahl von Führungsteilen 115, 115a und 115b angebracht ist, und eine zweite Düse 155, die an einer Führungsschiene in einer der ersten Düse 150 zugewandten Richtung angebracht ist.
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Die erste Düse 150 und die zweite Düse 155 können so angeordnet sein, dass eine Behinderung zwischen ihnen nicht erzeugt wird. Die erste Düse 150 und die zweite Düse 155 können so angeordnet sein, dass ein Abstand zwischen der von der ersten Düse 150 gesprühten Luft und der von der zweiten Düse 155 gesprühten Luft im Wesentlichen konstant ist, um einen Aufrieb ins Gelichgewicht zu bringen. Die Düse einer Seite kann angebracht sein, um einem zentralen Abschnitt der Gasdiffusionsschichten gegenüber zu liegen. Ferner kann die erste Düse 150 umfassen eine erste Halterung 150a, in der Luftzufuhröffnungen 150b, die zum Sprühen der Luft eingerichtet sind, gebildet sind. Die erste Halterung 150a kann an einer zweiten Führungsschiene 115a der Mehrzahl von Führungsteilen 115, 115a und 115b angebracht sein und die ersten Luftzufuhröffnungen 150b können benachbart/angrenzend zu der zweiten Führungsschiene 115b gebildet sein. Die ersten Luftzufuhröffnungen 150b können in der Mehrzahl in der ersten Halterung 150a an beiden Seiten der zweiten Führungsschiene 115a gebildet sein.
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Zusätzlich kann das zweite Düsenteil 155 umfassen eine zweite Halterung 155a, in der zweite Luftzufuhröffnungen 155b, die zum Sprühen der Luft eingerichtet sind, gebildet sein können. Die zweite Halterung 155a kann an einer der zweiten Führungsschiene 115a zugewandten dritten Führungsschiene 115b angebracht sein, um die Luft in Richtung der ersten Luftzufuhröffnungen 150b zu sprühen. Die zweiten Luftzufuhröffnungen 155b können an beiden Seitenenden der zweiten Halterung 155a gebildet sein, um zu bewirken, dass sich die von den zweiten Luftzufuhröffnungen 155b gesprühte Luft und die von den ersten Luftzufuhröffnungen 150b gesprühte Luft überkreuzt und eine Behinderung untereinander verhindert. Demzufolge kann ein Abstand, durch welchen die zweiten Luftzufuhröffnungen 155b voneinander getrennt sind, größer oder kleiner als ein Abstand sein, durch welchen die ersten Luftzufuhröffnungen 150b voneinander getrennt sind, um eine Behinderung zwischen der von den ersten Luftzufuhröffnungen 150b gesprühten Luft und der von den zweiten Luftzufuhröffnungen 155b gesprühten Luft zu verhindern.
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Darüber hinaus können die ersten Luftzufuhröffnungen 150b und die zweiten Luftzufuhröffnungen 155b durch im Wesentlichen konstante Abstände voneinander beabstandet angeordnet sein, um eine Erzeugung des Luftwiderstandes zu reduzieren. Die von den ersten Luftzufuhröffnungen 150b gesprühte Luft und die von den zweiten Luftzufuhröffnungen 155b gesprühte Luft kann in einander gegenüberliegende Richtungen gesprüht werden, um den die Gasdiffusionsschichten drückenden Luftwiderstand zu reduzieren. Ferner können Positionsbestätigungssensorteile 160 an dem beweglichen Teil 130 angebracht sein, um den obersten Teil der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 120 auf der Grundlage einer eingestellten Höhe des beweglichen Teils 130 abzutasten/zu erfassen. Die Positionsbestätigungssensorteile 160 können umfassen Sensoren zum Bestimmen einer oberen Position, die an oberen Enden der ersten Führungsschienen 115 angebracht sind, und Sensoren zum Bestimmen einer unteren Position, die durch einen konstanten Abstand von den Sensoren zum Bestimmen einer oberen Position beabstandet angeordnet sind.
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Der Sensor zum Bestimmen einer oberen Position und der Sensor zum Bestimmen einer unteren Position können paarweise (in einem Paar) an auf beiden Seiten der Trägerplatte angebrachten Sensorachsen gebildet sein, und der Sensor, der an der Sensorachse, die an einer ersten Seite angebracht ist, gebildet ist, kann eingerichtet sein, um Licht an den Sensor, der an der Sensorachse, die an einer zweiten Seite angebracht ist, gebildet ist, zu emittieren, um zu bestimmen, ob die Gasdiffusionsschicht zwischen den Sensoren positioniert ist. Demzufolge kann die Trägerplatte 136 durch einen Betrieb des mit den Positionsbestätigungssensorteilen 160 verbundenen Servomotors 134 vertikal bewegt werden, um eine Höhe der auf der Trägerplatte 136 gestapelten Gasdiffusionsschichten auf eine Höhe einzustellen, die geeignet ist, dass die Gasdiffusionsschichten angesaugt werden.
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Ein Betrieb der Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, die wie oben beschrieben eingerichtet ist, wird beschrieben. Ein Betrieb der Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben.
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Die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten (GDLs) 20 kann in der Kassette mit dem beweglichen Teil 30, das vertikal verschiebbar ist, gestapelt werden (S10). Ein Gewicht der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten kann gemessen werden, um eine Höhe des beweglichen Teils einzustellen (S20). Das bewegliche Teil 30 kann eingestellt werden, um einen im Wesentlichen konstanten Abstand zwischen dem die Luft sprühenden Düsenteil 50 und der Oberseite der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 beizubehalten (S30). Insbesondere kann das bewegliche Teil 30 in einer vertikalen Richtung entlang der Mehrzahl von Führungsteilen 15, 15a und 15b bewegt werden. Nachdem die Höhe des beweglichen Teils 30 eingestellt ist, kann das Ansaug-Pad 40, das zum Ansaugen der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 eingerichtet ist, oberhalb der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 bewegt werden (S40). Nachdem das Ansaug-Pad 40 bewegt wird, kann die Luft in der Längsrichtung der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 oberhalb der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 gesprüht werden (S50).
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Die Luft kann oberhalb der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 gesprüht werden und somit kann der Auftrieb zwischen der Gasdiffusionsschicht, die an dem obersten Ende unter der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 angeordnet ist, und der nächsten Gasdiffusionsschicht durch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft erzeugt werden, um die an dem obersten Ende angeordnete Gasdiffusionsschicht von der nächsten Gasdiffusionsschicht zu trennen (S60). Die getrennte Gasdiffusionsschicht G kann an dem Ansaug-Pad 40 angesaugt werden (S70). Wenn die Gasdiffusionsschicht G an dem Ansaug-Pad 40 angesaugt wird, kann eine Steuerung (nicht dargestellt) eingerichtet sein, um ein Ansaugsignal/Adsorptionssignal der Gasdiffusionsschicht G zu empfangen (S80). Wenn die Gasdiffusionsschicht G nicht an dem Ansaug-Pad 40 angesaugt wird, kann ein Prozess zu dem nächsten Schritt eines Schrittes (S40) zurückkehren, um die Luft erneut zu versprühen.
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Ferner kann die Steuerung eingerichtet sein, um das Ansaug-Pad 40 zu übergeben/umzusetzen (S90). Der Prozess kann zu einem Schritt (S20) zum Messen eines Gewichts der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 zurückkehren, um das Gewicht der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 zu messen. Insbesondere in einem Prozess zum Einstellen der Höhe des beweglichen Teils 30 kann der Druck der von dem Düsenteil 50 gesprühten/versprühten Luft auf der Grundlage eines Abstandes zwischen dem Düsenteil 50 und der Oberseite der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 eingestellt werden. Darüber hinaus kann ein Magnetventil (nicht dargestellt) mit dem Düsenteil 50 verbunden werden und somit kann der Auftrieb an der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 auf der Grundlage des Gewichts der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten 20 erzeugt werden, wodurch es möglich wird, den Druck der Luft einzustellen.
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In der Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung werden die Anordnung/Konfiguration und das Verfahren, wie oben beschrieben, nicht einschränkend angewendet. Vielmehr können alle oder einige der Ausführungsbeispiele wahlweise miteinander kombiniert werden, so dass die Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise miteinander kombiniert werden können.
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Wie oben beschrieben, weist gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung die Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials die folgenden ein oder mehreren Effekte/Wirkungen auf.
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Erstens kann in der Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine Position der Gasdiffusionsschichten eingestellt werden, um einige getrennte Gasdiffusionsschichten der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten an das Ansaug-Pad zuzuführen, wodurch es möglich wird, eine Fehlerrate, die aufgrund der Trennung der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten auftritt, zu reduzieren.
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Zweitens kann in der Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein getrenntes Material der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten, gestapelten Membranelektrodenanordnungen (MEAs) oder dergleichen an dem Ansaug-Pad angesaugt werden, um eine Fehlerrate und eine Verzögerungszeit basierend auf einem Auftreten eines Defekts zu reduzieren, wodurch es möglich wird, eine Produktionsrate zu verbessern.
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Drittens kann in Vorrichtung zum Zuführen eines Brennstoffzellenstapelmaterials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung der Druck der gesprühten Luft auf der Grundlage von Materialien der Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten, MEAs oder dergleichen eingestellt werden, wodurch es möglich wird, eine Trennung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen den Materialien durchzuführen.
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Die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf oben erwähnten Wirkungen beschränkt. Das heißt, andere/weitere Wirkungen, die nicht erwähnt sind, können durch einen Fachmann aus den Ansprüchen offenbar verstanden werden. Vorstehend, obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele und die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise durch einen Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, modifiziert und verändert werden, ohne von der Lehre und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung, die in den folgenden Ansprüchen beansprucht wird, abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- die Kassette
- 20
- die Mehrzahl von Gasdiffusionsschichten
- 30
- das bewegliche Teil
- 40
- das Ansaug-Pad
- 50
- das Düsenteil
- 60
- die Positionsbestimmungssensorteile