DE102017203160A1

DE102017203160A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von streifen- oder plattenförmigen Filzelementen

Info

Publication number: DE102017203160A1
Application number: DE102017203160.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Greese; Petra Dotzauer
Original assignee: ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Current assignee: ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: DE102017203160B4

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Schneiden von streifen- oder plattenförmigen Filzelementen, zur Verwendung als Elektroden in Brennstoffzellen oder Redox-Flow-Batterien angegeben. Für diesen Einsatz werden die Filze mit einem leitfähigen Material, z. B. Kohlenstoff, versetzt. Derartige für Elektroden geeignete Filzplatten oder porige Strukturen werden üblicherweise im Dickenbereich zwischen 10 und 50 mm hergestellt. Für den Einsatz als Elektroden in Brennstoffzellen oder Redox-Flow-Batterien sind jedoch Plattendicken im Bereich bis zu 5 mm gewünscht und erforderlich. Hersteller können natürlich diese Sonderdicken liefern, jedoch ist der Preis dann genauso hoch wie bei dickeren Platten. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und Vorrichtung anzugeben um derartige Elektroden für Redox-Flow-Batterien und Brennstoffzellen günstiger herzustellen. Gemäß der Erfindung werden Filzelemente mit Standarddicke im Bereich von 10 bis 50 mm durch eine Schneideinrichtung auf die gewünschte Breite von z. B. 5 mm geschnitten. Die Schneideinrichtung kann wenigstens einen Schneidedraht oder wenigstens ein Schneideblatt umfassen. Bei einer Mehrzahl von Schneidedrähten bzw. Sägeblättern verlaufen diese parallel zueinander in unterschiedlichen Dicken des zu schneidenden Filzelements.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Schneiden von streifen- oder plattenförmigen Filzelementen, zur Verwendung als als Elektroden in Brennstoffzellen oder Redox-Flow-Batterien.
Hierzu werden die Filze mit einem leitfähigen Material, z. B. Kohlenstoff, versetzt. Derartige Elektroden aus einem tragfähigen Material in Form von Filz oder porösen Strukturen sind beispielsweise aus der DE 101 26 865 A1 , der DE 199 38 822 A1 , der DE 10 2004 060 261 A1 und der DE 10 2007 002 594 A1 bekannt. Derartige für Elektroden geeignete Filzplatten oder porige Strukturen werden üblicherweise im Dickenbereich zwischen 10 und 50 mm hergestellt. Für den Einsatz als Elektroden in Brennstoffzellen oder Redox-Flow-Batterien sind jedoch Plattendicken im Bereich bis zu 5 mm gewünscht und erforderlich. Hersteller können natürlich diese Sonderdicken liefern, jedoch ist der Preis dann genauso hoch wie bei dickeren Platten.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und Vorrichtung anzugeben um derartige Elektroden für Redox-Flow-Batterien und Brennstoffzellen günstiger herzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 8.
Gemäß der Erfindung werden Filzelemente mit Standarddicke im Bereich von 10 bis 50 mm durch eine Schneideinrichtung auf die gewünschte Breite von z. B. 5 mm geschnitten. Die Schneideinrichtung kann wenigstens einen Schneidedraht oder wenigstens ein Schneideblatt umfassen. Bei einer Mehrzahl von Schneidedrähten bzw. Sägeblättern verlaufen diese parallel zueinander in unterschiedlichen Dicken des zu schneidenden Filzelements.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Filzelement vor dem Schneiden mittels eines geeigneten chemischen Verfahrens stabilisiert, so dass es sich leichter schneiden lässt.
Die Schneidelemente der Schneideinrichtung können geordnet sein, d.h., die Zacken sind gleichmäßig entlang der Schneidkante verteilt oder ungeordnet, d. h. die Schneidelemente sind ungleichmäßig entlang der Schneidkante verteilt. Auch können die Schneidelemente fest mit der Schneideinrichtung verbunden sein, d.h., fest mit der Schneidkante verbunden oder ungebunden, d. h. in Form von Schneidkristallen oder Körnern in einer Lösung, die durch die Schneideinrichtung mitgerissen werden und dadurch die Schneidwirkung entfalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das zu schneidende Filzelement in der Führungseinrichtung gehalten und die Schneideinrichtung bewegt sich durch das stationäre Filzelement. Alternativ ist die Schneideinrichtung stationär und die Führungseinrichtung mit dem zu schneidenden Filzelement wird bewegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schneideinrichtung in Form von einer Mehrzahl von umlaufenden Schneiddrähten ausgeführt, die parallel entlang der Schneidrichtung des zu schneidenden Filzelements verlaufen. Hierbei werden die Schneiddrähte vorzugsweise über drei Rollen umgelenkt und über unterschiedliche Durchmesser der zwei einander gegenüberliegenden Rollen, zwischen denen der Schnitt erfolgt, wird erreicht, dass die Schneiddrähte parallel verlaufen.
Alternativ kann dies bei einem gleichmäßigen Durchmesser der Rollen auch durch höhenverstellbare Lager erreicht werden.
Die übrigen Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung.
Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit umlaufenden Schneiddrähten, und
2 ein vergrößertes Detail der Darstellung in 1.

1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Schneiden streif- oder plattenförmigen Filzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung umfasst eine Schneideinrichtung 2 mit vier umlaufenden Schneiddrähten 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4. Jeder der Schneiddrähte 6-i ist jeweils auf einer ersten, zweiten, dritten und vierten Führungsrollen 11-i, 12-i, 13-i und 14-i geführt, die an den Eckpunkten eines Vierecks angeordnet sind und jeweils eine gemeinsame Drehachse 8-1, 8-2, 8-3 und 8-4 aufweisen. Zwischen den ersten und zweiten Führungsrollen 11-i und 12-i wird das zu schneidende Filzelement 15 in einer Führungseinrichtung 16 geführt. Die Führungseinrichtung umfasst eine obere und eine untere Platte 17, 18 zwischen denen das Filzelement 15 gehalten und geführt wird siehe 2. Die dritte Achse 8-3 wir durch einen Motor 20 angetrieben. Der Durchmesser der dritten und vierten Führungsrollen 13-i und 14-i ist gleich. Der Durchmesser der ersten und zweiten Führungsrollen 11-i und 12-i unterscheidet sich von Schneiddraht 6-i zu Schneiddraht 6-(i+1). Die ersten und zweiten Führungsrollen 11-i, 12-i für einen gemeinsamen Schneiddraht 6-i weisen einen gleichen Durchmesser auf. Auf diese Weise verlaufen die vier Schneiddrähte 6-i zwischen den ersten und zweiten Führungsrollen parallel mit konstantem Abstand zueinander.
Alternativ - nicht dargestellt - können anstelle von ersten und zweiten Führungsrollen 11-i, 12-i mit unterschiedlichem Durchmesser können auch erste und zweite Führungsrollen mit gleichem Durchmesser verwendet werden, die auf unterschiedlichen Drehachsen in unterschiedlicher Höhe gelagert sind.
Bezugszeichenliste

2: Schneideinrichtung
6-i: Schneiddrähte
8-i: Drehachsen
11-i: erste Führungskrollen
12-i: zweite Führungskrollen
13-i: dritte Führungskrollen
14-i: vierte Führungskrollen
15: zu schneidendes Filzelement
16: Führungseinrichtung
17: ober Platte von 16
18: untere Platte von 16
20: Motor

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

DE 10126865 A1 [0002]
DE 19938822 A1 [0002]
DE 102004060261 A1 [0002]
DE 102007002594 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Schneiden eines streifen- oder plattenförmigen Filzelements (15) mit einer Länge L, einer Breite B und einer Dicke D in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Dicke D, mit den Verfahrensschritten: a) Einführen des Filzelements (15) in eine Führungseinrichtung (16); und b) Schneiden des Filzelements (15) in einer Richtung parallel zur Längen- oder Breitenrichtung mit einer Schneideinrichtung (2), die eine geradlinig verlaufende Schneide aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (2) wenigstens einen Schneidedraht (6-i) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide der Schneideinrichtung (2) geordnet verteilte oder ungeordnet verteilte Schneidelemente aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (2) stationär ist und dass das Filzelement (15) durch die Führungseinrichtung (16) in Schneiderichtung bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine Schneidedraht (6-i) während des Schneidens in einer Richtung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Schneidedrähten (6-i) parallel zueinander verlaufen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filzelement (15) mittels eines Syntheseprozesses vor dem Schneiden formstabilisiert wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, mit - einer Führungseinrichtung (16) zum Führen des Filzelements (15) in Schneidrichtung, und - eine Schneideinrichtung (2) mit wenigstens einem Schneiddraht (6-i).
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schneiddraht (6-i) über Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i, 14-i) umlaufend geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Schneidedrähten (6-i) parallel zueinander umlaufend geführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (2) für jeden Schneidedraht (6-i) wenigstens zwei Führungsrollen (11-i, 12-i) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideeinrichtung (2) eine Mehrzahl von Schneiddrähten (6-i) umfasst, dass für jeden Schneidedraht (6-i) wenigstens eine erste, eine zweite und eine dritte Führungsrolle (11-i, 12-i, 13-i) vorgesehen sind, dass die wenigstens drei Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i) an den Ecken eines Dreiecks angeordnet sind, dass die ersten, zweiten und dritten Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i) eines jeden Schneiddrahtes (6-i) jeweils auf einer gemeinsamen Drehachse (8-i) angeordnet sind, dass die Durchmesser der ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i), zwischen denen das Filzelement (15) während des Schneidens durch die Führungseinrichtung (16) geführt ist, für jeden Schneiddraht (6-i) einen anderen Durchmesser aufweist, so dass die Mehrzahl der Schneiddrähte (6-i) zwischen den ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i) parallel im Abstand zueinander geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideeinrichtung (2) eine Mehrzahl von Schneiddrähten (6-i) umfasst, dass für jeden Schneidedraht (6-i) wenigstens eine erste, eine zweite und eine dritte Führungsrolle (11-i, 12-i, 13-i) vorgesehen sind, dass die wenigstens drei Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i) an den Ecken eines Dreiecks angeordnet sind, dass die dritten und vierten Führungsrollen (13-i, 14-i) eines jeden Führungsdrahtes (6.i) auf einer gemeinsamen Drehachse (8-3, 8-4) angeordnet sind, dass die Durchmesser der ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i), zwischen denen das Filzelement (15) während des Schneidens durch die Führungseinrichtung (16) geführt ist, für jeden Schneiddraht (6-i) gleich sind und ihre Drehachse in Richtung der Dicke D des Filzelements höhenverstellbar ist, so dass die Mehrzahl der Schneiddrähte (6-i) zwischen den ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i) parallel im Abstand zueinander geführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (16) eine obere und eine untere Führungsplatten (17, 18) umfasst, zwischen denen das Filzelement (15) nach Art eines Sandwich angeordnet ist.