DE102016220173A1 - Montagevorrichtung für das Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels - Google Patents

Montagevorrichtung für das Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels Download PDF

Info

Publication number
DE102016220173A1
DE102016220173A1 DE102016220173.5A DE102016220173A DE102016220173A1 DE 102016220173 A1 DE102016220173 A1 DE 102016220173A1 DE 102016220173 A DE102016220173 A DE 102016220173A DE 102016220173 A1 DE102016220173 A1 DE 102016220173A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mounting device
fuel cell
strips
cell stack
cover plate
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
Application number
DE102016220173.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp System Engineering GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
Priority to DE102016220173.5A priority Critical patent/DE102016220173A1/de
Priority to CA3034558A priority patent/CA3034558C/en
Priority to US16/339,762 priority patent/US11024864B2/en
Priority to CN201780053466.XA priority patent/CN109643819A/zh
Priority to PCT/EP2017/076096 priority patent/WO2018069461A1/de
Priority to EP17783510.5A priority patent/EP3526850A1/de
Publication of DE102016220173A1 publication Critical patent/DE102016220173A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of 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

Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung für das Aufstapeln in einer vertikalen Richtung eines aus Membran-Elektroden-Einheiten und Bipolarplatten abwechselnd aufgebauten Brennstoffzellenstapels .

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung für das Aufstapeln in einer vertikalen Richtung eines aus Membran-Elektroden-Einheiten und Bipolarplatten abwechselnd aufgebauten Brennstoffzellenstapels.
  • Ein Brennstoffzellenstapel, der auch mit dem englischen Begriff „stack“ bezeichnet wird, besteht vereinfacht beschrieben aus mehreren aufeinander gestapelten Brennstoffzellen, einer oberen Deckplatte und einer unteren Deckplatte. Zwischen der oberen und unteren Deckplatte werden abwechselnd Membran-Elektroden-Einheiten - abgekürzt MEA - und Bipolarplatten - abgekürzt BPP - aufgestapelt. Die Anzahl der gestapelten Brennstoffzellen ist abhängig von der zu erbringenden Leistung des „Stacks“ und kann in einer Größenordnung von 600 Teilen, bei etwa einer Bauhöhe von 680mm betragen.
  • Die Herstellung von Brennstoffzellenstapeln kann herkömmlich über zwei unterschiedliche Prozesse erfolgen. So kann zum einen in einer Vorrichtung ein Aufstapeln, ein Pressen und eine abschließende Zugelementemontage erfolgen. Anschließend wird der Brennstoffzellenstapel aus der Vorrichtung entnommen und zur Restmontage transportiert. Zum anderen können die Brennstoffzellenstapel in einer Vorrichtung aufgestapelt werden. Anschließend werden die Brennstoffzellenstapel an eine Presse übergeben, die an einem Handhabungsgerät wie beispielsweise einem Roboter befestigt ist. Anschließend werden die Stapel einschließlich der Presse einer Vorrichtung für die Zugelementemontage übergeben. Hiernach erfolgt der Transport in die Restmontage. Beiden Prozessen ist gemeinsam, dass Vorkehrung dafür getroffen werden müssen, die einzelnen Lagen des Brennstoffzellenstapels während des Aufstapelns in Form und Lage zu halten, was insbesondere vor dem Hintergrund zu gewährleisten ist, dass das die MEA abdichtende Material aus einem hochelastischen Material besteht, das nur eine äußerst geringen Eigenstabilität aufweist. Insgesamt sind die skizzierten Prozesse nicht integriert gestaltet, sondern es müssen die verschiedenen Fertigungsstationen über einen erheblichen logistischen Zusatzaufwand miteinander verbunden werden. Dies führt zu eher langen Taktzeiten.
  • Ausgehend hiervon wäre es wünschenswert für die Herstellung von Brennstoffzellenstapeln eine Montagehilfe bereitstellen zu können, die eine Taktzeitreduzierung erlaubt. Weiterhin muss die Montaghilfe die Brennstoffzellenstapel, die aufgrund der baulichen Höhe und der unterschiedlichen Materialien der Einzelteile sehr instabil sind, während des gesamten Prozesses in einer definierten Form und Lage halten können. Erschwerend kommt an dieser Stelle hinzu, dass die obere und die untere Deckplatte seitlich über die Brennstoffzellen hinaus stehen, so dass spezielle bauliche Vorkehrungen getroffen sein müssen, seitliche Anlageflächen für die Lagen der Brennstoffzellen bereitzustellen, die nicht durch die Deckplatte behindert werden. Schließlich muss gewährleistet sein, dass nach dem Pressen und vor der Zugelementemontage Isolierelemente um den Brennstoffzellenstapel montierbar sind. Anschließend müssen die Zugelemente montierbar sein. Schließlich wäre es vorteilhaft, wenn der Herstellungsprozess, der mit der Montagehilfe durchzuführen ist, sowohl in einer Roboterzelle als auch in einem herkömmlichen Transportsystem durchführbar ist.
  • Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Montagehilfe bereitzustellen, die die oben dargestellten Anforderungen erfüllt.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Montagevorrichtung für das Aufstapeln in einer vertikalen Richtung eines aus Membran-Elektroden-Einheiten und Bipolarplatten abwechselnd aufgebauten Brennstoffzellenstapels, mit einer Grundplatte, einer Deckplatte und zumindest jeweils einem an jeder der beiden Stirnseiten angeordneten Steg, wobei ein im Wesentlichen quaderförmiger Montageraum innerhalb der Montagevorrichtung von einer Mehrzahl vertikal orientierter Anlageleisten begrenzt wird, um über die Anlageleisten die Membran-Elektroden-Einheiten und Bipolarplatten während des Aufstapelns gegeneinander zu positionieren.
  • Mit der erfindungsgemäßen Montagevorrichtung wird eine Montagehilfe bereitgestellt, die alle Schritte des Herstellungsprozesses durchläuft, während die einzelnen aufgestapelten Bauteile in der Montagevorrichtung verbleiben. Das heißt, zunächst werden die erforderlichen Bauteil, u.a. die MEA, die BPP, die untere und die obere Deckplatte in der Montagevorrichtung aufgestapelt, anschließend die gestapelten Bauteile mit samt der Montagevorrichtung zur Presse transportiert, um dort gepresst und mit den Isolierelementen und den Zugelementen versehen zu werden, und schließlich der gepresste Brennstoffzellenstapel aus der Montagevorrichtung entnommen und der Restmontage zugeführt. Die nun leere Montagevorrichtung kann nun erneut einem Herstellungsprozess zur Verfügung gestellt werden. In vorteilhafter Weise gewährleisten die Anlageleisten, dass die aufgestapelten Bauteile während des Aufstapelns in Position bleiben, da die Anlageleisten permanent mit den MEA- und den BPP-Schichten in Kontakt bleiben.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Antrieb zum synchronen Verfahren der Anlageleisten vorgesehen ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass der Montageraum in seinen Abmessungen variiert werden kann und an unterschiedliche Geometrien des zu erstellenden Brennstoffzellenstapels angepasst werden kann. In konkreter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Anlageleisten in einer horizontalen Richtung verfahrbar sind. Dies ist vorteilhaft, da die untere Deckplatte des herzustellenden Brennstoffzellenstapels umfänglich größer ist als die auf der unteren Deckplatte aufzustapelnden Brennstoffzellen - bestehend aus MEA und BPP - und durch ein Verfahren der Anlageleisten zunächst der Raum freigegeben wird, um die untere Deckplatte in die Montagevorrichtung einlegen zu können. Hiernach werden die Anlageleisten wieder zurückverfahren und zwar in eine Position, in der der horizontale Abstand zwischen den Anlageleisten genau den Maßen der aufzustapelnden Brennstoffzellen entspricht. Dies gewährleistet, dass während des Vorgangs des Aufstapelns der einzelnen Brennstoffzellen die Bauteile - MEA, BPP, Dichtungen etc. - jederzeit in Anlage zu den Anlageleisten sind und hierdurch sicher positioniert und gehalten werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Antrieb jeweils in den Stegen angeordnete Übertragungsmechanismen auf die Anlageleisten umfasst. Dies ist vorteilhaft, da in den Stegen ausreichend Platz vorgesehen ist, um die Übertragungsmechanismen dort unterzubringen. Auch kann vorgesehen sein, dass sich die Übertragungsmechanismen bis in die Grundplatte und in die Deckplatte der Montagevorrichtung erstrecken.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Antrieb über eine Schnittstelle verfügt, über die eine mechanische, elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebsenergie einsteuerbar ist. Dies ist vorteilhaft, da in einer Produktions- oder Werkstattumgebung regelmäßig eines dieser Antriebsenergieformen in unmittelbarer Reichweite verfügbar ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anlageleisten jeweils einen in vertikaler Richtung feststehenden ersten Leistenabschnitt und einen in vertikaler Richtung beweglichen zweiten Leistenabschnitt aufweisen. Hierdurch ist gewährleistet, dass die unterschiedlichen Bauteile des Brennstoffzellenstapels je nach vertikaler Anordnung bezüglich des ersten und zweiten Leistenabschnitts eine vertikaler Relativbewegung beim Pressen des Brennstoffzellenstapels ausführen können. In vorteilhafter Weise kann hierüber die Ausrichtfunktion der Montagevorrichtung während des Pressens sichergestellt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beweglichen Leistenabschnitte in einem oberen Bereich der Anlageleiste angeordnet sind. Dies ist insofern vorteilhaft, da die Brennstoffzellen von unten nach oben aufgestapelt werden und anschließen von oben nach unten gepresst werden, so dass der obere Bereich des Brennstoffzellenstapels, der beim Pressen einen größeren Weg macht, keine Relativbewegung bezüglich der Leistenabschnitte macht, sondern sich mit den beweglichen oberen Leistenabschnitten nach unten bewegt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beweglichen Leistenabschnitte über Federmittel in eine vertikal obere Grundstellung bezüglich des feststehenden Leistenabschnitts beaufschlagt werden. Hierdurch nehmen die beweglichen Leistenabschnitte unbelastet immer eine definierte Stellung. Vorteilhaft entspricht die vertikale Höhe der beiden Leistenabschnitte, wenn die beweglichen Leistenabschnitte in der Grundstellung sind, im Wesentlichen der maximal aufzustapelnden Höhe eines Brennstoffzellenstapels.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anlageleisten jeweils an den Stegen und zwischen der Grundplatte und der Deckplatte verlaufend angeordnet sind. Hiermit ist sichergestellt, dass die Anlageleisten den aufzustapelnden Brennstoffzellenstapel möglichst gleichmäßig umgeben, so dass die Ausrichtfunktion der Montagevorrichtung gewährleistet ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an jedem der Stege eine Anlageleiste angeordnet ist und zwischen der Grundplatte und der Deckplatte an jeder die Stege verbindenden Flanke der Montagevorrichtung zwei Anlageleisten angeordnet sind. Die Ausgestaltung ist dann vorteilhaft, wenn die Stege an der schmalen Seite und die Flanken an der langen Seite der Montagevorrichtung angeordnet sind. Hierdurch ist eine ausreichende Ausrichtung der Brennstoffzellen während des Aufstapelns zu allen Seiten gewährleistet.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf der Grundplatte eine vertikal verstellbare Bauteilaufnahme zur Aufnahme eines Brennstoffzellenstapels angeordnet ist. Die vertikal verstellbare Bauteilaufnahme gewährleistet, dass Brennstoffzellenstapel unterschiedlicher Höhe in der Montagevorrichtung hergestellt werden können.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Kontaktplatte vorgesehen ist, über die ein Handhabungsgerät, insbesondere ein Roboter, zum Transport der Montagevorrichtung ankoppelbar ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Montagevorrichtung alle Schritte des Montageprozesses durchlaufen kann, das heißt Aufstapeln, Pressen, Montieren der Isolier- und Zugelemente und Restmontage.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Hierin zeigen
    • 1 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung;
    • 2 eine weitere Darstellung der Montagevorrichtung gemäß 1;
    • 3 eine weitere Darstellung der Montagevorrichtung gemäß 1 mit einem Brennstoffzellenstapel;
    • 4 eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung und
    • 5 eine weitere Darstellung der Montagevorrichtung gemäß 1 mit einem Brennstoffzellenstapel in Entnahmeposition.
  • Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Montagevorrichtung 10, die eine Montagehilfe für die Herstellung von Brennstoffzellenstapeln darstellt. Die Montagevorrichtung 10 besteht aus einer Grundplatte 12, einer Deckplatte 14 und zu beiden Seiten zwischen Grundplatte 12 und Deckplatte 14 verlaufenden Stegen 161 und 162. Die Grundplatte 12 umfasst eine Bauteilaufnahme 24, auf dem der aufzustapelnde Brennstoffzellenstapel aufgenommen ist. Die Bauteilaufnahme 24 ist vertikal in ihrer Höhe innerhalb der Montagevorrichtung 10 verstellbar. Zumindest einer der Stege 161, 162 kann eine Kontaktplatte 26 aufweisen, über die die Montagevorrichtung 10 von einem nicht dargestellten Handhabungsgerät, beispielsweise einem Roboter, gehalten und bewegt werden kann. In der 1 ist zwecks einer Beschreibung von Richtung ein Koordinatenkreuz mit einer x-Richtung, einer y-Richtung und einer z-Richtung eingezeichnet. Ausgehend hiervon wird die z-Richtung als vertikale Richtung und die x-Richtung und die y-Richtung als horizontale Richtungen bezeichnet.
  • Die Montagevorrichtung 10 bildet in ihrem Inneren einen im Wesentlichen quaderförmigen Montageraum 18 für die Herstellung eines Brennstoffzellenstapels aus. Der Montageraum 18 kann auch andere Formen aufweisen. Der Montageraum 18 wird von mehreren vertikal verlaufenden Anlageleisten 40 umfänglich begrenzt. Vorliegend sind insgesamt sechs Anlageleisten 401 bis 406 vorgesehen, wobei auch eine hiervon abweichende Anzahl Anlageleisten denkbar ist. Von den sechs Anlageleisten 401 bis 406 sind zwei Anlageleisten 401, 402 an der jeweiligen Innenseite der Stege 161, 162 angeordnet und jeweils zwei Anlageleisten 403, 404 und 405, 406 an jeder die Stege 161 ,162 verbindenden Flanke der Montagevorrichtung 10.
  • Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 2 werden im Folgenden die Anlageleisten 401 bis 406 und ihre Funktion in einer ersten möglichen Ausgestaltung erläutert. Diese erste Ausgestaltung geht von einer Variante aus, bei der in der oberen Deckplatte und der unteren Deckplatte des Brennstoffzellenstapels keine sogenannten Montagenuten vorgesehen sind. Im Gegensatz hierzu ist eine Variante mit Montagenuten in der oberen Deckplatte und der unteren Deckplatte des Brennstoffzellenstapels versehen, wobei eine Montagenut eine am Umfang der Deckplatte angebrachte Einbuchtung darstellt. Hierbei fluchtet eine Montagenut der unteren Deckplatte vertikal mit einer Montagenut der oberen Deckplatte. Über den Umfang können mehrere Montagenute vorgesehen sein, beispielsweise kann deren Anzahl mit der Anzahl der Anlageleisten der Montagevorrichtung korrespondieren.
  • Bei der ersten Ausgestaltung der Montagevorrichtung 10 für die Variante eines Brennstoffzellenstapels ohne Montagenuten umfasst jede der Anlageleisten 401 bis 406 einen in vertikaler Richtung feststehenden unteren Leistenabschnitt 42 und einen in vertikaler Richtung beweglichen oberen Leistenabschnitt 44. Der bewegliche obere Leistenabschnitt 44 wird über Federmittel 46, die sich an einem Grundkörper der jeweiligen Anlageleiste 40 abstützen, in eine vertikal obere Grundstellung beaufschlagt. Die oberen Leistenabschnitte 44 können gegen die Federkraft der Federmittel 46 vertikal nach unten bewegt werden.
  • Weiterhin sind die Anlageleisten 401 bis 406 in einer horizontalen Richtung verfahrbar. Insbesondere ist vorgesehen, dass die stegseitigen Anlageleisten 401, 402 in x-Richtung und die flankenseitigen Anlageleisten 403 bis 406 in y-Richtung verfahrbar sind. Zum Verfahren der Anlageleisten 401 bis 406 ist ein Antrieb 20 vorgesehen, der in den Stegen 161, 162 angeordneten Übertragungsmechanismen 22 und flankenseitig im Bereich der Grundplatte 12 und Deckplatte 14 angeordnete Stellschienen 281 bis 284 umfasst. Die Anlageleisten 403 bis 406 sind über die Stellschienen 281 bis 284 an der Grundplatte 12 beziehungsweise an der Deckplatte 14 gehalten und können über die Übertragungsmechanismen 22 in y-Richtung verfahren werden. Die stegseitigen Anlageschienen 401, 402 können beispielsweise unmittelbar über die Übertragungsmechanismen 22 in x-Richtung verfahren werden.
  • Um das Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels zu beginnen, werden zunächst die Anlageleisten 401 bis 406 in ihrer jeweiligen horizontalen Richtung bezogen auf den Montageraum 18 nach Außen verfahren, das heißt der Montageraum 18 wird vergrößert. Dann wird die untere Deckplatte eines aufzustapelnden Brennstoffzellenstapels auf die Bauteilaufnahme 24 in die Montagevorrichtung 10 eingelegt. Die Bauteilaufnahme 24 befindet sich hierzu in der unteren vertikalen Position. Anschließend werden die Anlageleisten 401 bis 406 wieder horizontal nach Innen verfahren, bis sie die eingelegte untere Deckplatte des aufzustapelnden Brennstoffzellenstapels seitlich berühren. Anschließend wird der Brennstoffzellenstapel durch abwechselndes Aufstapeln von BPP- und MEA-Schichten aufgestapelt. Diese aufgestapelten BPP- und MEA-Schichten kommen während des Aufstapelns nach und nach in Berührung mit dem in vertikaler Richtung feststehenden unteren Leistenabschnitte 42 der Anlageleisten 401 bis 406 und im weiteren Verlauf mit den oberen vertikal beweglichen Leistenabschnitten 44. Die BPP- und MEA-Schichten werden hierüber gleichmäßig positioniert und im weiteren Verlauf in dieser Position gehalten. Der letzte Schritt des Aufstapelprozesses besteht darin, dass die obere Deckplatte des Brennstoffzellenstapeis aufgelegt wird. Hierbei kommt die obere Deckplatte des Brennstoffzellenstapels mit den beweglichen oberen Leistenabschnitten 44 der Anlageleisten 401 bis 406 in Berührung. Wie weiter unten noch beschrieben wird, sorgt dieser Kontakt zwischen der oberen Deckplatte des Brennstoffzellenstapels dafür, dass beim späteren Pressen des Brennstoffzellenstapels, die beweglichen oberen Leistenabschnitt 44 über den gesamten Presshub entgegen der Federkraftbeaufschlagung nach unten verschoben werden und die Ausrichtfunktion der oberen Leistenabschnitte 44 und der unteren Leistenabschnitte 42 erhalten bleibt. Einen fertig aufgestapelten Brennstoffzellenstapel 32 in einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung 10 zeigt die 4. Bei der Variante eines Brennstoffzellenstapels mit Montagenuten kann eine weitere Ausgestaltung der Montagevorrichtung 10 zum Einsatz kommen, bei der auf das beschriebene horizontale Verfahren der Anlageleisten 401 bis 406 verzichtet wird. In diesem Fall ist es möglich, das Aufstapeln der BPP- und MEA-Schichten sowohl in der unteren Position der Bauteilaufnahme 24 als auch in deren oberer Position zu beginnen. Bei dieser Ausgestaltung der Montagevorrichtung 10 kann auch auf die beweglichen oberen Leistenabschnitte 44 der Anlageleisten 401 bis 406 verzichtet werden. Wenn das Aufstapeln in der oberen Position der Bauteilaufnahme 24 begonnen wurde, wird diese während des Aufstapelns der BPP- und MEA-Schichten sukzessive abgesenkt. Die 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Montagevorrichtung 10, bei der die Stege 161, 162 horizontal zweigeteilt ausgeführt ist, wobei der jeweils obere Teil gegenüber dem jeweils unteren Teil teleskopierbar ist. Weiterhin ist ein fertig gepresster Brennstoffzellenstapel 24 in der Montagevorrichtung aufgenommen. Über diese Teleskopierbarkeit lässt sich die Funktion der beweglichen oberen Leistenabschnitte 44 abbilden, so dass diese hier nicht notwendig sind. Dadurch wird nach dem Pressen der Zugang zum Montieren weiterer Elemente erleichtert. Insofern kann auf die Höhenverstellbarkeit der Bauteilaufnahme 24 verzichtet werden. Um eine Relativbewegung zwischen den Anlageleisten 401 bis 406 und der Grundplatte 12 oder der Deckplatte 14 zu ermöglichen, können die Anlageleisten 401 bis 406 beispielsweise durch die Grundplatte 12 durch Durchbrüche 30 hindurchgeführt sein.
  • Die Montagevorrichtung 10 kann mit Hilfe eines Roboters oder eines herkömmlichen Transportsystems von einen Station zur nächsten befördert werden. Für den Transport mit einem Roboter ist die Kontaktplatte 26 vorgesehen. An dem Roboter ist ein Niederhalter zur Stabilisierung des in der Montagevorrichtung 10 einsitzenden Brennstoffzellenstapels Stacks vorgesehen. Um die Montagevorrichtung 10 mit einem Transportsystem zu befördern kann ein separater Werkstückträger genutzt werden. Auch hier muss ein Niederhalter zur Stabilisierung des in der Montagevorrichtung 10 einsitzenden Brennstoffzellenstapels Stacks vorgesehen sein. Falls kein separater Werkstückträger vorgesehen ist, kann die Montagehilfe auch direkt auf einem Transportsystem befördert werden. Dafür müssen für das Transportsystem entsprechende Elemente an der Montagevorrichtung (Laufleisten und ähnliches) vorgesehen sein. Zum manuellen Transport können entsprechende Anschlagpunkte an der Montagevorrichtung vorgesehen sein.
  • Beim Pressen kommt ein Presswerkzeug mit der Deckplatte 14 der Montagevorrichtung 10 in Kontakt und presst den fertig aufgestapelten Brennstoffzellenstapel in vertikaler Richtung auf das endgültige Maß. Hierbei gewährleisten die Anlageleisten 401 bis 406, die während des gesamten Pressvorgangs mit den BPP- und MEA-Schichten in einem Kontakt bleiben, dass die BPP- und MEA-Schichten sicher positioniert bleiben. Dabei entspricht der Hub der oberen Leistenabschnitte 44 dem Presshub. Während des Pressvorgangs können die BPP- und MEA-Schichten an den Anlageleisten 401 bis 406 und relativ zu den unteren Leistenabschnitten 42 in vertikaler Richtung entlanggleiten. Da die Deckplatte 14 des Brennstoffzellenstapels umfänglich größer ist als die BPP- und MEA-Schichten und keine Montagenuten vorgesehen sind, kommt die Deckplatte 14 auf der oberen Kante der Anlageleisten 401 bis 406 zur Auflage. Da diese verfahrbar ist, kann sich der obere Leistenabschnitt nach unten bewegen ohne die Führung der BPP- und MEA-Schichten zu verlieren. Nach dem Pressvorgang wird die Position durch die Presse gehalten und es kann die Isolierung um die BPP- und MEA-Schichten montiert werden. Danach werden die Zugelemente und eventuell weitere Komponenten montiert. Für beide Vorgänge gibt die erfindungsgemäße Montagevorrichtung 10 genügend Freiraum.
  • Nach Montage der Zugelemente wird die Montagevorrichtung 10 mit dem fertigen Brennstoffzellenstapel aus der Presse entnommen. Die Entnahme kann an der Kontaktplatte 26 für den Roboter erfolgen oder an separaten Anschlagpunkten. Um den Brennstoffzellenstapel aus der Montagevorrichtung 10 zu entnehmen werden die Anlageleisten 401 bis 406 zurückgefahren und die Bauteilaufnahme 24 mittels einer externen Hubeinheit in Entnahmeposition angehoben, wie dies in der 5 dargestellt ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Montagevorrichtung
    12
    Grundplatte
    14
    Deckplatte
    16
    Steg
    18
    Montageraum
    20
    Antrieb
    22
    Übertragungsmechanismen
    24
    Bauteilaufnahme
    26
    Kontaktplatte
    28
    Stellschienen
    30
    Durchbruch
    32
    Brennstoffzellenstapel
    40
    Anlageleisten
    42
    Leistenabschnitt
    44
    Leistenabschnitt
    46
    Federmittel

Claims (12)

  1. Montagevorrichtung (10) für das Aufstapeln in einer vertikalen Richtung eines aus Membran-Elektroden-Einheiten und Bipolarplatten abwechselnd aufgebauten Brennstoffzellenstapels, mit einer Grundplatte (12), einer Deckplatte (14) und zumindest jeweils einem an jeder der beiden Stirnseiten angeordneten Steg (16), wobei ein im Wesentlichen quaderförmiger Montageraum (18) innerhalb der Montagevorrichtung (10) von einer Mehrzahl vertikal orientierter Anlageleisten (40) begrenzt wird, um über die Anlageleisten (40) die Membran-Elektroden-Einheiten und Bipolarplatten während des Aufstapelns gegeneinander zu positionieren.
  2. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (20) zum synchronen Verfahren der Anlageleisten (40) vorgesehen ist.
  3. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageleisten (40) in einer horizontalen Richtung verfahrbar sind.
  4. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (20) jeweils in den Stegen (40), der Grundplatte (12) und der Deckplatte (14) angeordnete Übertragungsmechanismen (22) auf die Anlageleisten (40) umfasst.
  5. Montagevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (20) über eine Schnittstelle verfügt, über die eine mechanische, elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebsenergie einsteuerbar ist.
  6. Montagevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageleisten (40) jeweils einen in vertikaler Richtung feststehenden ersten Leistenabschnitt (42) und einen in vertikaler Richtung beweglichen zweiten Leistenabschnitt (44) aufweisen.
  7. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Leistenabschnitte (44) in einem oberen Bereich der Anlageleiste (40) angeordnet sind.
  8. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Leistenabschnitte (44) über Federmittel (46) in eine vertikal obere Grundstellung bezüglich des feststehenden Leistenabschnitts (42) beaufschlagt werden.
  9. Montagevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageleisten (40) jeweils an den Stegen (16) und zwischen der Grundplatte (12) und der Deckplatte (14) verlaufend angeordnet sind.
  10. Montagevorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der Stege (16) eine Anlageleiste (30) angeordnet ist und zwischen der Grundplatte (12) und der Deckplatte (14) an jeder die Stege (16) verbindenden Flanke der Montagevorrichtung (10) zwei Anlageleisten (40) angeordnet sind.
  11. Montagevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundplatte (12) eine vertikal verstellbare Bauteilaufnahme (24) zur Aufnahme eines Brennstoffzellenstapels angeordnet ist.
  12. Montagevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktplatte (26) vorgesehen ist, über die ein Handhabungsgerät, insbesondere ein Roboter, zum Transport der Montagevorrichtung (10) ankoppelbar ist.
DE102016220173.5A 2016-10-14 2016-10-14 Montagevorrichtung für das Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels Pending DE102016220173A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016220173.5A DE102016220173A1 (de) 2016-10-14 2016-10-14 Montagevorrichtung für das Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels
CA3034558A CA3034558C (en) 2016-10-14 2017-10-12 Assembly device for stacking a fuel cell stack
US16/339,762 US11024864B2 (en) 2016-10-14 2017-10-12 Assembly device for stacking a fuel cell stack
CN201780053466.XA CN109643819A (zh) 2016-10-14 2017-10-12 用于堆叠燃料电池堆的组装装置
PCT/EP2017/076096 WO2018069461A1 (de) 2016-10-14 2017-10-12 Montagevorrichtung für das aufstapeln eines brennstoffzellenstapels
EP17783510.5A EP3526850A1 (de) 2016-10-14 2017-10-12 Montagevorrichtung für das aufstapeln eines brennstoffzellenstapels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016220173.5A DE102016220173A1 (de) 2016-10-14 2016-10-14 Montagevorrichtung für das Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016220173A1 true DE102016220173A1 (de) 2018-04-19

Family

ID=60080836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016220173.5A Pending DE102016220173A1 (de) 2016-10-14 2016-10-14 Montagevorrichtung für das Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11024864B2 (de)
EP (1) EP3526850A1 (de)
CN (1) CN109643819A (de)
CA (1) CA3034558C (de)
DE (1) DE102016220173A1 (de)
WO (1) WO2018069461A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113881957A (zh) * 2021-11-02 2022-01-04 合肥工业大学 一种二氧化碳电解制甲酸用电堆

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115832382B (zh) * 2023-02-21 2023-05-16 盛世盈创氢能科技(陕西)有限公司 一种氢燃料电池电堆的快速装堆装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015223193A1 (de) * 2015-07-31 2017-02-02 Hyundai Motor Company Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels
DE102016213266A1 (de) * 2015-09-25 2017-03-30 Hyundai Motor Company Brennstoffzellenstapel-montagevorrichtung und steuerverfahren

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060006155A1 (en) * 2004-07-08 2006-01-12 Hill Graham E Device for assembling a banded fuel cell stack
CN201038242Y (zh) * 2007-04-27 2008-03-19 新源动力股份有限公司 燃料电池堆批量生产用组装装置
KR100837904B1 (ko) 2007-05-25 2008-06-13 현대자동차주식회사 자동차용 연료전지스택의 자동조립장치 및 방법
JP2009140858A (ja) 2007-12-10 2009-06-25 Toyota Motor Corp 燃料電池スタックの製造方法及び製造設備
KR100962897B1 (ko) 2007-12-13 2010-06-10 현대자동차주식회사 연료전지 스택 조립장치용 이송기
KR101294584B1 (ko) 2007-12-13 2013-08-07 현대자동차주식회사 연료전지용 스택 조립장치
US8236067B2 (en) * 2008-08-11 2012-08-07 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for fuel cell stack assembly
KR101047666B1 (ko) 2009-10-27 2011-07-08 현대하이스코 주식회사 연료전지용 분리판과 고상가스켓 접착장치
CN201699084U (zh) * 2010-06-18 2011-01-05 余青霖 一种新型燃料电池堆工装夹具
US8722275B2 (en) * 2010-07-09 2014-05-13 Oorja Protonics Inc. Apparatus comprising assembly jig and method for stacking fuel cells
KR101299630B1 (ko) 2012-01-11 2013-08-23 지에스칼텍스 주식회사 연료전지 스택 조립 장치 및 연료전지 스택 조립 방법
CN102800885B (zh) * 2012-08-20 2015-09-30 武汉理工大学 一种燃料电池电堆组装用装置
KR101509908B1 (ko) 2013-08-13 2015-04-14 현대자동차주식회사 연료전지 스택 적층 장치 및 방법
JP6168071B2 (ja) * 2014-02-05 2017-07-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の製造方法および燃料電池用ガスセパレータ
JP2015207501A (ja) 2014-04-22 2015-11-19 日産自動車株式会社 燃料電池、燃料電池の製造方法、及び燃料電池の製造装置
KR101619269B1 (ko) * 2014-10-21 2016-05-10 현대자동차 주식회사 연료전지용 막-전극 어셈블리의 활성화 장치
CN204632832U (zh) * 2015-05-08 2015-09-09 俞旭辉 一种电池固定架
CN105428688B (zh) * 2015-12-09 2018-06-26 武汉理工新能源有限公司 一种燃料电池电堆的组装方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015223193A1 (de) * 2015-07-31 2017-02-02 Hyundai Motor Company Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels
DE102016213266A1 (de) * 2015-09-25 2017-03-30 Hyundai Motor Company Brennstoffzellenstapel-montagevorrichtung und steuerverfahren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113881957A (zh) * 2021-11-02 2022-01-04 合肥工业大学 一种二氧化碳电解制甲酸用电堆
CN113881957B (zh) * 2021-11-02 2024-04-02 合肥工业大学 一种二氧化碳电解制甲酸用电堆的装堆装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11024864B2 (en) 2021-06-01
CN109643819A (zh) 2019-04-16
CA3034558A1 (en) 2018-04-19
CA3034558C (en) 2020-12-01
US20200036026A1 (en) 2020-01-30
EP3526850A1 (de) 2019-08-21
WO2018069461A1 (de) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2616197A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung von zumindest teilweise geschlossenen hohlprofilen mit drehbaren gesenkhälften und geringer taktzeit
DE2822826A1 (de) Werkzeug zum ausbrechen von in einer stanzpresse vorgestanzten nutzen
EP2658708B1 (de) Pulverpresse oder pulverpressenadapter sowie verfahren zum betrieb einer pulverpresse
DE102016220173A1 (de) Montagevorrichtung für das Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels
EP2828061B1 (de) Thermoformeinrichtung
EP3995267A1 (de) Greifeinrichtung für eine handlingsvorrichtung einer bearbeitungsmaschine
EP3093078A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abführen eines werkstücks mit einem unebenen oder konturierten flächenabschnitt aus einer bearbeitungsmaschine
EP1702692B1 (de) Bördelvorrichtung
WO2019162510A1 (de) Presseneinrichtung für eine pulverpresse und ein werkzeugwechselsystem
WO2012153232A2 (de) Substrattransportmodul, belade- und entladesystem und transportverfahren für substrate in einer substratbearbeitungsanlage
EP2616198B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung zumindest teilweise geschlossener hohlprofile mit geringer taktzeit
EP3787866B1 (de) System und verfahren zum flexiblen ausbilden einer gussform zum herstellen eines gussmodells
DE102008032909B4 (de) Verfahren und Fertigungseinrichtung zum Fertigen von Rohkarosserien von Fahrzeugen
EP1402968B1 (de) Bördelvorrichtung
EP3319118B1 (de) Anlage zur prozessierung von halbleiterbauelementen sowie hebeeinrichtung
EP2651797B1 (de) Anlage und verfahren zum auswechseln und fördern von pressblechen für veredlungspressen für paneele
DE102011105518A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Formteils
EP2783795B1 (de) Spannbacke
DE102019206175B3 (de) Brennstoffzellenanordnung
EP1935527B1 (de) Verfahren und System zum Herstellen von Umformteilen geometrisch beliebiger Form aus Band- oder Streifenmaterial
DD154473A1 (de) Vorrichtung zum justieren von ober-und unterteil eines umform-und/oder schneidwerkzeuges
EP4383975A1 (de) Bauteilmagazin und anlage zur montage von bauteilen auf einer tragschiene
WO2024115021A1 (de) Verfahren zur montage einer zellstack-anordnung
DE102023123181A1 (de) Vorrichtung zum Herstellen von Formlingen, insbesondere Steinformlinge für Mauerwerksteine und Verfahren zum Ändern eines Formats von herzustellenden Formlingen
WO2020098875A1 (de) Greifkörper, greifvorrichtung und verfahren zum greifen eines transportmittels

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed