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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von Komponenten einer Brennstoffzelle mit einem Rahmen und/oder untereinander, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Verfahrens in der in den Ansprüchen 11 und 12 angegebenen Art.
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Das Verkleben von Komponenten einer PEM-Brennstoffzelle untereinander oder mit einem Rahmen mittels UV-härtbarem Kleber ist soweit aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die
US 2018/0159160 A1 einen Rahmen, welcher für ultraviolettes Licht vollständig durchlässig ist, um die Verklebung durch den Rahmen aushärten zu können. Der Rahmen wird dabei mit einer Membran mit katalytischer Beschichtung entsprechend verklebt, wobei auch Gasdiffusionslagen in den Verbund einbezogen sind. Der Aufbau hat dabei den Nachteil, dass er einerseits einen für UV-Strahlung weitgehend transparenten Rahmen erforderlich macht, was bei den typischerweise eingesetzten Rahmen aus Polyethylennaphthalat (PEN) so nicht der Fall ist. Die
DE 10 2015 117 077 A1 beschreibt ebenfalls das Verkleben von Komponenten einer PEM-Brennstoffzelle innerhalb der sogenannten Membranelektrodenanordnung (MEA). Auch hier kommt ein UV-härtbarer Kleber zum Einsatz, welcher dort und in der ähnlich gelagerten
JP 2016-201183 A1 zuerst aktiviert wird, um dann die entsprechenden Komponenten miteinander zu verbinden und so einen endgültige Aushärtung des Klebers erst dann zu erreichen, wenn die Komponenten zueinander platziert sind, und der Kleber die Komponenten, auf die er ursprünglich nicht aufgetragen worden war, entsprechen benetzt hat. Dabei werden sowohl die Komponenten untereinander verklebt, beispielsweise die Gasdiffusionslagen auf die Membran, als auch mit dem Rahmen, beispielsweise die Membran mit dem Rahmen und eine der Gasdiffusionslagen mit dem Rahmen.
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Ein typischer Aspekt bei einem derartigen Verfahren besteht darin, dass zuerst die Aktivierung des UV-härtbaren Klebers durch eine geringe Menge an UV-Strahlung erfolgt. Der Kleber härtet dann von diesem Zeitpunkt an aus. Die Aktivierung ohne ihn auszuhärten bewirkt eine schleichende Aushärtung des Klebers, sodass dieser während des Prozesses immer stärker aushärtet und immer viskoser wird, sodass eine Benetzung aller zu verklebender Flächen mit dem Kleber entsprechend schwierig ist.
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Auch das Verkleben von katalytisch beschichteten Membranen, sogenannten CCMs (Catalyst Coated Membrane) mit Rahmen ist für die Abdichtung von Brennstoffzellen von entscheidender Bedeutung. Typischerweise ist es so, dass beim Verkleben einer vollflächig beschichteten Membran lediglich die Oberfläche des Katalysators mit der Oberfläche des Rahmens verklebt wird. Durch eine mangelhafte Anhaftung des Katalysators an der eigentlichen Membran bzw. ihrem lonomer kommt es nun sehr häufig zu Leckagen, welche für eine Vermischung von Wasserstoff und Sauerstoff und damit für eine schadhafte Brennstoffzelle sorgen, was bei entsprechend hohen Leckageraten bis zum Ausfall des gesamten Brennstoffzellenstapels führen kann. In der Praxis ist es daher üblich und verbreitet, das Material der Membranen nur in dem Bereich mit Katalysator zu beschichten, in dem dieser auch notwendig ist. Die Ränder der Membranen, welche mit den Rahmen verklebt werden, sind dann frei von Katalysator. Sie lassen sich dementsprechend gut mit dem Rahmen verkleben, sodass es zu einer innigen Anhaftung des Membranmaterials am Rahmen, ohne dazwischenliegenden Katalysator, kommt.
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Dieser Aufbau hat jedoch den gravierenden Nachteil, dass die mit dem Katalysator nur teilweise beschichteten Membranen sehr exakt positioniert werden müssen. Typischerweise ist außerdem das Membranmaterial im nicht beschichteten Bereich relativ großflächig bemessen, um ein sicheres Verkleben zu gewährleisten. Das überschüssige Material wird dann abgeschnitten und entsorgt, sodass ein unverhältnismäßig hoher Materialeinsatz bei der Herstellung entsteht.
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Außerdem ist es so, dass die Beschichtung von Ausschnitten sehr schwierig ist und spezielle Ausrüstung und tintenbasierte Katalysatoren benötigt, welche für das direkte Beschichten der Membran geeignet sind, was ein weiterer Nachteil ist.
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Wünschenswert wäre es deshalb, eine vollflächig mit Katalysator beschichtete Membran einzusetzen, sodass das gesamte Material, welches beispielsweise über eine Rolle abgerollt wird, auch beim Aufbau der Brennstoffzelle Verwendung finden kann. Darüber hinaus ist die erforderliche Positionier-Genauigkeit bei einer vollflächig mit Katalysator beschichteten Membran sehr viel unkritischer, als dies bei nur partiell beschichteten Membranen der Fall ist.
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Die
US 9,831,504 B2 versucht sich daran. Um die eingangs genannten Nachteile der schlechten Anhaftung zu minimieren, wird dabei ein Kleber eingesetzt, welcher einerseits thermisch aushärtbare Komponenten und andererseits UV-härtbaren Komponenten umfasst. Über die UV-härtbaren Komponenten wird erreicht, dass der einmal an Ort und Stelle angeordnete Kleber an dieser Stelle verbleibt und nicht mehr fließt, wie es in der Schrift ausgeführt ist. Anschließend wird der Rahmen und die Membran verbunden, wobei letztlich das Aushärten des zuvor positionsgenau platzierten Klebers durch thermische Effekte erfolgt, indem Wärme eingetragen wird, beispielsweise mit einer UV-Bestrahlung eines Rahmens aus Polyethylennaphthalat (PEN), welcher an sich für UV-Strahlen in der zum Aushärten von Kleber notwendigen Wellenlänge von typischerweise 365 nm nicht oder nur sehr gering durchlässig ist, so dass über die UV-Strahlen vorwiegend Wärme freigesetzt wird.
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Die Erfinder der hier vorliegenden Erfindung haben bei Versuchen mit derartigen Verfahren jedoch keine gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik nennenswert besseren Eigenschaften der Verklebung feststellen können.
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Zum weiteren Stand der Technik kann außerdem auf die
US 2008/0118802 A1 hingewiesen werden.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Verfahren zum Verkleben von Komponenten einer PEM-Brennstoffzelle mit einem Rahmen und/oder untereinander anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Vorteilhafte Verwendungen sind in den Ansprüchen 11 und 12 angegeben. Auch hier ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Die Erfinder haben bei ihren Versuchen erkannt, dass eine elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise durch Licht oder UV, härtbaren Kleber, welcher auf die Komponenten und/oder den Rahmen aufgebracht wird, sich ideal für eine derartige Verklebung eignet. Die entscheidende Erkenntnis der Erfinder ist es dann, dass über einen Wärmeeintrag nach der Aktivierung des Klebers dieser in seiner Viskosität verringert wird, also dünnflüssiger wird. Dadurch kann einerseits der zunehmend einsetzenden Aushärtung entgegengewirkt werden und andererseits kann durch die so erzielbaren sehr dünnflüssigen Eigenschaften des Klebers eine gute Penetration von insbesondere porösen oder mikroporösen Oberflächen auf den Komponenten erreicht werden. Der die porösen Oberflächen durchdringende Kleber, welcher aufgrund der durch die Erwärmung sehr stark verringerten Viskosität auch in feinste Poren einzieht, erlaubt ein komplettes oder weitgehend komplettes Durchdringen der porösen Oberfläche. Damit ist eine viel höhere Haftkraft der Verklebung zu erreichen, da der Kleber in Kontakt mit dem Basismaterial der Komponente gelangt, beispielsweise im Falle der Membran mit dem lonomer.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung bietet zwei unterschiedliche Ansätze, um diesen großen Vorteil zu erreichen. Im ersten Fall wird der Kleber mit Licht oder bevorzugt UV aktiviert, bevor die Komponenten und der Rahmen und/oder die Komponenten miteinander in Kontakt gebracht werden. Danach wird Wärme zugeführt. Im anderen Fall werden die Komponenten und der Rahmen und/oder die Komponenten miteinander in Kontakt gebracht. Der Kleber wird danach in einem Zug aktiviert und erwärmt, entweder durch UV oder bevorzugt durch Licht.
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In beiden Fällen kommt es zu einer sehr guten Durchdringung der porösen oder mikroporösen Oberfläche oder Schicht auf der Komponente, mit den entsprechenden Vorteilen im Hinblick auf die Qualität und die Lebensdauer der entsprechenden Brennstoffzelle bzw. ihrer Membranelektrodenanordnung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch charakterisiert, dass die Komponenten der PEM-Brennstoffzelle mikroporöse Oberflächen an zumindest einer Oberfläche haben, welche mit einer anderen Komponente und/oder dem Rahmen verklebt wird. Vor allem bei Komponenten mit solchen mikroporösen Oberflächenschichten, wie der Katalysator auf der CCM oder die mikroporöse Schicht (MPL - Micro Porous Layer) auf der Gasdiffusionslage (GDL), profitieren von dem erfindungsgemäßen Klebeverfahren, welches vorzugsweise ein direktes Verkleben mit dem Basismaterial unter der mikroporösen Oberflächenschicht ermöglicht, ohne dass diese in den Kleberegionen entfernt oder ausgespart werden muss.
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Gemäß einer bevorzugten weiteren Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wärme in der Komponente durch die Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise im Bereich des sichtbaren Lichts oder UVs, erzeugt. Solch eine Erwärmung mit elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise sichtbarem Licht oder UV, erlaubt einen sehr direkten Eintrag der Wärme in genau die Region, in welcher die Wärme benötigt wird, beispielsweise in die mikroporöse Oberflächenschicht. Die Wärme entsteht typischerweise an der Schicht mit der geringsten Transparenz, was im Allgemeinen die mikroporöse katalytische Beschichtung der Membran oder die MPL der Gasdiffusionslage ist. Typischerweise kann man diese annähernd mit den Eigenschaften eines schwarzen Körpers gleichsetzen, welcher das gesamte Licht absorbiert und in Wärme umwandelt. Der Wärmeeintrag wird so durch die Bestrahlung von der Seite des Rahmens oder von der Rückseite der Komponente aus erreicht, vor allem in der Region, in welcher der Kleber bis auf eine sehr geringe Viskosität verflüssigt werden soll, sodass er über Kapillarkräfte durch die Poren des sehr stark erwärmten Katalysators gelangt, welcher sich außerdem aufgrund seiner sehr geringen thermischen Masse sehr schnell erwärmt.
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Die Erwärmung wird über zwei verschiedene Methoden oder durch eine Kombination hieraus erreicht. Die erste ist die Produktion der Wärme in der mikroporösen Oberflächenschicht selbst. Die mikroporöse Oberflächenschicht, beispielsweise die katalytische Schicht der CCM oder der MTL der GDL, ist typischerweise sehr dunkel. Er agiert damit als eine Art schwarzer Körper, in welchem die Wärme durch die Einwirkung des Lichts oder UVs entsteht. Weil dies gleichzeitig die Oberfläche oder Schicht ist, welche mit dem Kleber, wenn dieser seine Viskosität verringert, getränkt werden soll, ist dies ideal. Außerdem ist die Erwärmung des Klebers auf die Region begrenzt, welche der Strahlung ausgesetzt ist. Dadurch wird die Gefahr, dass der Kleber in Regionen fließt, in denen der nicht gewünscht ist, reduziert. Die zweite ist die Erzeugung der Wärme in oder durch den Rahmen. Typischerweise ist der Rahmen transparent. Aber obwohl er transparent ist, beispielsweise aus PEN hergestellt, lässt er nur wenig oder gar keine UV-Strahlung in der Wellenlänge von beispielsweise 365 nm durch. Dennoch kommt es zu einer korrespondierenden Erwärmung aufgrund der Strahlung, welche teilweise in dem PEN-Rahmen in Wärme umgewandelt wird und teilweise durch eine Verschiebung in der Wellenlänge. Diese in der Wellenlänge verschobene Strahlung kann dann den PEN-Rahmen passieren und verursacht den schwarzen Körper Effekt in der mikroporösen Oberflächenschicht. Das bedeutet, dass die erste und die zweite Methode hier in einer Art Mischung zueinander auftreten. Für die Verwendung von Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts, beispielsweise bei 430 nm, ist der PEN-Rahmen transparent. Dadurch kommt dabei die erste Methode alleine zum Tragen.
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Der zuvor aktivierte Kleber kann in die Poren der mikroporösen Oberflächenschicht eindringen, bevor er endgültig aushärtet. Diese Struktur hat dabei den Vorteil, dass die Wärme sehr zielgerichtet und annähernd exklusiv in der Region des Katalysators oder der Gasdiffusionslage und des Klebers eingetragen wird. Ein Durchdringen von benachbarten Komponenten mit dem Kleber, speziell von elektrochemisch aktiven Regionen in dem späteren Aufbau der PEM-Brennstoffzelle, der katalytisch beschichteten Membran und/oder der Gasdiffusionslage, welche dazu jeweils benachbart angeordnet sind, kann als Ergebnis hiervon verhindert werden.
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Die Verwendung von elektromagnetischer Strahlung, bevorzugt im Bereich des sichtbaren Lichts oder UVs, um den Kleber zu erwärmen, hat einen weiteren Vorteil. Die Verwendung von Licht oder UV erlaubt eine hohe Anstiegsrate der Wärme. Die Erwärmung kann in der Region, in welcher sie benötigt wird, in typischerweise weniger als 5 Sekunden erzielt werden. Dies erlaubt eine Durchdringung der mikroporösen Oberflächenschicht und einen sehr schnellen und effizienten Klebeprozess. Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform ist daher ideal für eine effizienten industrielle Produktion.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kleber dabei frei von sich thermisch vernetzenden Bestandteilen und unterscheidet sich somit von dem Ansatz im oben genannten Stand der Technik deutlich. Anders als in diesem Stand der Technik ist es nicht die Absicht der Erfinder, den Kleber an Ort und Stelle zu halten. Vielmehr wird der einmal über UV-Strahlung, beispielsweise einen kurzen Puls von UV-Strahlung, aktivierte aber noch flüssige Kleber zwischen die katalytisch beschichtete Membran oder andere Komponenten und den Rahmen eingebracht und erwärmt. Durch das Erwärmen des Klebers wird, anders als im Stand der Technik, keine sofortige Aushärtung initiiert. Vielmehr wird der Kleber durch die Erwärmung sehr viel dünnflüssiger, sodass seine Viskosität sich also verringert. Der Kleber ist zu diesem Zeitpunkt bereits im Wesentlichen an dem Ort, an dem er sein soll. Der Kleber wird durch Kapillarkräfte in die oder durch die mikroporöse katalytische Oberfläche oder Schicht auf der Membran oder der MPL der Gasdiffusionsschicht fließen, wobei der weitere Fluss innerhalb der Ebene durch das schnelle Aushärten limitiert ist. Die katalytische Schicht ist nur für Flüssigkeiten mit sehr geringer Viskosität porös, sodass ein sehr dünnflüssiger Kleber mit sehr geringer Viskosität durch die Kapillarkräfte die Poren passieren kann. Hierdurch wird, so haben es Versuche mit Untersuchungen der Querschnittsfläche unter dem Elektronenmikroskop und entsprechende Versuche zum Auseinanderziehen der verklebten Schichten gezeigt, eine sehr viel höhere Verklebekraft erreicht.
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Die Erfinder gehen davon aus, dass der durch die Erwärmung sehr dünnflüssig gewordene Kleber die gesamte Schicht des Katalysators oder der Gasdiffusionslage in ihrer Dicke in dem Bereich, in dem der Kleber aufgetragen ist, durchdringt, sodass trotz der vorhandenen katalytischen Beschichtung letzten Endes eine Verklebung zwischen dem Material des Rahmens einerseits und dem lonomer, also dem eigentlichen Membranmaterial der katalytisch beschichteten Membran andererseits, zustande kommt. Entsprechende Schnittbilder, welche elektronenmikroskopisch untersucht worden sind, belegen dies. Vergleichbares gilt für eine Gasdiffusionslage. Diese wird ebenfalls aufgrund ihrer Porosität von dem sehr dünnflüssig gewordenen Kleber bis weit in das Material hinein durchdrungen, sodass durch die Verklebung eine ideale Anhaftung beispielsweise ebenfalls an dem Rahmen oder auf der katalytisch beschichteten Membran, deren Beschichtungsmaterial ebenfalls durchdrungen worden ist, erfolgt
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung sieht es darüber hinaus vor, dass der Kleber ein kationisches Epoxid ist. Das kationische Epoxid erlaubt die Aktivierung mit UV Licht ebenso wie mit blauem sichtbarem Licht, wie die Erfinder herausgefunden haben. Es ist daher ideal für einen der beiden Fälle der beiden Methoden (vorherige Aktivierung und „in einem Zug“) gemäß der Erfindung. In einer außerordentlich günstigen Weiterbildung hiervon hat das kationische Epoxid einen Wassergehalt beispielsweise zwischen 100 ppm und bis 1,5 Gew.-%, welcher jedoch nicht auf diese Werte limitiert ist. Dieser kleine Gehalt an Wasser, welcher dadurch erreicht werden kann, dass mit dem Kleber bei atmosphärischen Bedingungen gearbeitet wird, verursacht den Kleber verzögert auszuhärten. Diese Verzögerung in der Aushärtung nach der Aktivierung mit Licht oder UV im Vergleich zu einem sehr viel schnelleren Start der Aushärtung bei einem wasserfreien kationischen Epoxid ist ideal für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Außerdem erlaubt der geringe Gehalt an Wasser eine schnellere Aushärtung, nachdem diese verzögert gestartet ist, im Vergleich zu einem wasserfreien kationischen Epoxid. Dies ist ebenfalls ein Vorteil für die erfindungsgemäßen Verfahren, weil die schnelle Aushärtung nach dem verzögerten Start den Fluss des Klebers in unerwünschte Regionen verringert.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es außerdem vor, dass die Komponenten und/oder der Rahmen durch einen Niederhalter aufeinander gehalten oder gegeneinander gepresst werden, wobei die Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung durch wenigstens ein für die Strahlung transparentes Fenster in dem Niederhalter erfolgt. Ein solcher Niederhalter oder auch ein Presswerkzeug mit geeigneten typischerweise nicht allzu großen Presskräften, kann also eingesetzt werden, um die Komponenten und/oder den Rahmen gegeneinander zu positionieren. An entsprechenden Stellen können nun für die Strahlung transparente Fenster vorgesehen sein, sodass durch die Fenster hindurch die Strahlung beispielsweise bis zu den Komponenten, insbesondere den Gasdiffusionslagen, vordringen kann und somit die erforderliche Wärme eingetragen werden kann, bevor der durch die Strahlung aktivierte Kleber endgültig aushärtet.
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Wie bereits erwähnt ist es so, dass der Wärmeeintrag über die Strahlung, welche letztlich für eine Erwärmung der Komponente selbst bzw. der katalytischen Beschichtung der Komponente sorgt, sehr gezielt und punktgenau erfolgen kann. Dennoch kann es in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen sein, dass wenigstens ein dem transparenten Fenster in dem Niederhalter benachbarter Bereich gekühlt wird, insbesondere aktiv gekühlt wird. Hierdurch kann der Wärmeeintrag sehr gezielt auf den dem transparenten Fenster entsprechenden Abschnitt beschränkt werden, sodass die Membran und/oder die Gasdiffusionslagen sowie der Rahmen als die zu verklebenden Komponenten nicht über die Klebestelle hinaus unnötig thermisch belastet wird. Die Kühlung bzw. aktive Kühlung, welche passiv beispielsweise über Kühlrippen oder aktiv über ein Kühlmedium, welches beispielsweise entlang von Kühlrippen oder durch Kühlleitungen in den Bereichen bewegt wird, realisiert sein kann, trägt außerdem dazu bei, dass Wärme in den Randbereichen abgeführt wird und nicht in den Bereich der Verklebung zurückgelangt. Damit lässt sich letzten Endes die Taktzeit zur Realisierung der Verklebungen verkürzen, was wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt.
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Für den Fall einer Verklebung des Rahmens mit einer Komponente, wie der katalytisch beschichteten Membran, kann gemäß einer verbesserten Ausgestaltung der Erfindung die Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung zumindest zum Erwärmen von der Seite des Rahmens aus durch diesen erfolgen. Dies erlaubt eine sehr einfache Handhabung und ermöglicht es, dass Verfahren in idealerweise in einer industriellen Produktionslinie zu nutzen, ohne dass ein komplexes Wenden der noch nicht miteinander verklebten Materialien oder eine zweite Strahlenquelle notwendig ist.
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In dem Szenario der Erfindung, welche oben als „in einem Zug“ bezeichnet ist, kann es eine Weiterbildung vorsehen, den Rahmen und/oder die Komponenten in Kontakt zu bringen und den Kleber mit elektromagnetischer Strahlung zu erwärmen. Die Aktivierung und Erwärmung wird durch die elektromagnetische Strahlung in derselben einzigen Bestrahlung des Klebers mit der elektromagnetischen Strahlung erreicht. Dies kann vorzugsweise mit sichtbarem blauem Licht im Bereich von 430 nm durchgeführt werden, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Eine besonders bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es, wie bereits angedeutet, vor, eine vollflächig katalytisch beschichtete Membran mit einem Rahmen zu verkleben. Die vollständig katalytisch beschichtete Membran als eine der Komponenten lässt sich über die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens so sicher und zuverlässig mit einem Rahmen verkleben, wie es ansonsten nur eine Membran erlauben würde, welche im Bereich der Verklebung von der katalytischen Beschichtung befreit ist, was aber die oben genannten Nachteile mit sich brächte.
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Eine alternative aber ebenso geeignete Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dieses zum Verkleben wenigstens einer Gasdiffusionslage als Komponente mit einer katalytisch beschichteten Membran als weitere Komponente und/oder dem Rahmen zu realisieren. Eine Gasdiffusionslage, wobei eine MEA typischerweise zwei solche Gasdiffusionslagen, eine auf der Anodenseite und eine auf der Kathodenseite, aufweist, ist zumindest auf der der Membran zugewandten Seite mikroporös, um die ankommenden Gase möglichst gleichmäßig auf die verfügbare Fläche der Membran zu verteilen. Das beschriebene Verfahren zum Verkleben eignet sich deshalb insbesondere auch zum Verkleben einer derartigen Gasdiffusionslage, welche insbesondere direkt mit der jeweiligen Seite der Membran sowie gegebenenfalls mit dem Rahmen verklebt wird.
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Eine besonders günstige Kombination dieser Verwendungen sieht es nun vor, dass wenigstens eine, vorzugsweise jedoch zwei Gasdiffusionslagen mit einem zuvor verklebten und ausgehärteten Verbund aus der vollflächig katalytisch beschichteten Membran und dem Rahmen verklebt werden. Diese besonders günstige Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es also vor, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine katalytisch beschichtete Membran (CCM) mit einem diese umgebenden Rahmen entsprechend verklebt wird. Hierzu kann der Kleber vorzugsweise auf den Randbereich der katalytisch beschichteten Membran aufgetragen und entsprechend aktiviert werden. Anschließend wird der Rahmen aufgelegt und die Bestrahlung wird durch den Rahmen hindurch fortgesetzt., Abhängig von der verwendeten Wellenlänge erwärmt die Strahlung entweder den PEN Film und erwärmet infolgedessen den Kleber und/oder erwärmt die katalytische Schicht direkt und damit auch den Kleber, mit dem oben beschriebenen Effekt, dass sich der Kleber sehr stark verflüssigt und die katalytische Beschichtung komplett durchdringt, sodass im Randbereich auf das Entfernen der katalytischen Beschichtung von der Membran verzichtet werden kann. Dieser Verbund aus der vollflächig katalytisch beschichteten Membran und dem Rahmen wird dann entsprechend ausgehärtet und beispielsweise als eine Art „Halbzeug“ vorgehalten. Dieser Verbund wird dann mit einer oder vorzugsweise zwei Gasdiffusionslagen verklebt. Die eine Gasdiffusionslage, beispielsweise die der Anodenseite, wird dann innerhalb des Rahmens auf der katalytisch beschichteten Membran positioniert und im Randbereich mit Kleber versehen, welcher zwischen der Gasdiffusionslage und der Membran zu liegen kommt, während die andere Gasdiffusionslage die komplette Membran überlappt und vorzugsweise minimal über diese übersteht. Sie ist im Randbereich ebenfalls mit Kleber beschichtet. Auch hier wird der Kleber wieder über Strahlung aktiviert. Dann werden die Komponenten entsprechend zusammengefügt und beispielsweise über einen Niederhalter oder eine Pressvorrichtung gegeneinander in Position gehalten und, vorzugsweise durch transparente Fenster des Niederhalters hindurch, mit Strahlung bestrahlt, um den Kleber entsprechend zu erwärmen und somit eine ideale Verklebung des Verbunds mit den beiden Gasdiffusionslagen zu erreichen, sodass insgesamt aus den Komponenten ein in sich dichter und stabil verklebter Aufbau für die Membranelektrodenanordnung entsteht.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
- 1 einen ersten Schritt des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 ein Diagramm der Energie von UV-Strahlung einer UV-Quelle über der Wellenlänge;
- 3 einen zweiten Schritt des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 4 einen dritten Schritt des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 5 einen vierten Schritt des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 6 ein Diagramm der Energie der den Rahmen durchdringenden Strahlung der Strahlungsquelle gemäß 2;
- 7 eine schematische Darstellung einer elektronenmikroskopischen Aufnahme eines Querschnitts durch einen Aufbau mit einer Verklebung gemäß dem Stand der Technik;
- 8 eine schematische Darstellung einer elektronenmikroskopischen Aufnahme eines Querschnitts durch einen Aufbau mit einer Verklebung gemäß der Erfindung;
- 9 einen Schritt des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 10eine schematische Darstellung einer Beaufschlagung und Aktivierung des Klebers auf zwei Gasdiffusionslagen;
- 11 eine Anordnung der Komponenten und eines Niederhalters zum Positionieren der mit aktiviertem Kleber versehenen Komponenten vor der Verklebung;
- 12eine Darstellung analog zu der in 11 mit einem zusätzlichen Niederhalter zur Positionierung der Komponenten während der Verklebung;
- 13eine schematische Darstellung des verklebten Aufbaus aus Gasdiffusionslagen, katalytisch beschichteter Membran und Rahmen; und
- 14 ein schematisches Diagramm, welches den Effekt des Wassergehalts eines kationischen Epoxids beim Aushärten zeigt.
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Die Erfindung benutzt zur Herstellung eines Verbunds aus Rahmen und katalytisch beschichteter Membran (CCM) für eine PEM-Brennstoffzelle eine vollflächig mit Katalysator beschichtete Membran, bei welcher keine für die Verklebung vorgesehenen Abschnitte vorhanden sind, in denen die Membran nicht mit dem Katalysator beschichtet oder die katalytische Beschichtung entfernt worden ist. Um den Verbund herzustellen, wird die katalytisch beschichtete Membran mit dem Rahmen verklebt. Außerdem wird dieser Verbund anschließend mit zwei Gasdiffusionslagen verklebt, um dann den Kern der Membranelektrodenanordnung (MEA) zu bilden. Das Verfahren lässt sich jedoch auch für andere Klebeaufgaben oder nur einen Teil der beschriebenen Verklebungen entsprechend einsetzen.
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In der Darstellung der 1 ist ein Teil dieses Rahmens dargestellt und mit 1 bezeichnet. Auf dem Rahmen 1 wird ein durch UV-Strahlung aktivierbarer Kleber 2 angebracht, beispielsweise über Siebdruck oder Tintenstrahldruck in einem vorgesehenen Bereich aufgetragen. Der aufgebrachte Kleber 2 wird dann über eine UV-Quelle 3 kurzzeitig mit UV-Strahlung bestrahlt, um ihn zu aktivieren. Der Kleber 2 bleibt dabei flüssig, die Länge und/oder eingetragene Energie der Aktivierung über die UV-Quelle 3 muss also entsprechend angepasst sein. In der Darstellung der 2 ist in einem Diagramm die spektrale Einstrahlung E beispielsweise in mW/cm2/nm auf der y-Achse aufgetragen, während auf der x-Achse die Wellenlänge in nm aufgetragen ist. Die UV-Quelle 3 gibt unter normalen Bedingungen die UV-Strahlen bei dem in 1 gezeigten Aufbau direkt auf den Kleber 2 ab. Ihr Peak liegt bei 365 nm. Wie bereits angesprochen, wird der UV-härtbare Kleber 2, welcher frei von thermisch aushärtenden Bestandteilen ist, somit lediglich aktiviert, bleibt aber in dem Bereich, in dem er aufgetragen wurde, flüssig. Anstelle der UV Strahlung, z.B. bei der genannten Wellenlänge und den genannten Parametern ist eine Bestrahlung auch mit einer Wellenlänge von ca. 430 nm denkbar, also im Bereich des sichtbaren Lichts. Auch hierzu gilt das Gesagte und nachfolgend noch Beschriebene analog.
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In der Darstellung der 3 ist zu erkennen, wie nun auf den Rahmen 1 und den Kleber 2 die katalytisch beschichtete Membran 4 positionsgenau aufgelegt wird. In der Darstellung der 4 ist dann zu erkennen, dass der bisherige Aufbau aus dem Rahmen 1, dem Kleber 2 und der katalytisch beschichteten Membran 4 umgedreht wird. Der Rahmen 1 ist aus transparentem Material, vorzugsweise aus Polyethylennaphthalat (PEN). PEN hat nun die Eigenschaft, die UV-Strahlung nicht oder nur zu einem sehr geringen Anteil durch das Material hindurchgelangt, sodass bei der in 5 dargestellten erneuten Bestrahlung des Aufbaus mit der UV-Quelle 3 nur eine sehr geringe Menge an UVin den Kleber 2 eingetragen wird, welche nicht der hauptsächliche Bestandteil zum Aushärten des Klebers, welcher bereits durch den in 1 gezeigten Prozess aktiviert ist, darstellt. Aber die UV-Strahlung wird in dem PEN-Rahmen 1 in Wärme umgewandelt, welche dazu führt, dass der Kleber 2 in direktem Kontakt damit erwärmt wird.
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Der bisher beschriebene Ablauf verließe sich selbstverständlich auch anders realisieren, als er hier dargestellt und beschrieben worden ist. So könnte der Kleber 2 beispielsweise auch direkt auf die vollflächig katalytisch beschichtete Membran 4 aufgetragen werden. Die Aktivierung des Klebers 2 mit UV-Strahlung durch die UV-Quelle 3 kann dann entsprechend von oben erfolgen. Anschließend kann der Rahmen 1 über dem aufgebrachten und aktivierten Kleber 3 positioniert werden, und ohne dass der Aufbau umgedreht oder bewegt werden muss. Nun kann über die selbe UV-Quelle 3 die UV-Strahlung zur Erwärmung der katalytischen Beschichtung der Membran 4 durch den Rahmen 1 hindurch Verwendung finden. Dieser Aufbau ist hinsichtlich der Handhabung nochmals einfacher.
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In der Darstellung der 6 ist in einem Diagramm analog zu dem in 2 aufgezeigt, welche Energiemengen und welche Wellenlängen den Rahmen 1 aus PEN durchdringen. Es fällt auf, dass quasi keine UV-Strahlung unterhalb von 375 nm auftritt. Der Peak der UV-Strahlung liegt nun bei ca. 385 nm, was viel niedriger als bei der Bestrahlung gemäß 2 ist. Dafür tritt im Bereich oberhalb von 400 nm ein Teil des Lichts auch als sichtbares Licht im Violett- und Blaubereich auf.
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Dies bedeutet, dass für die Wellenlänge von 365 nm, dass PEN eine Wellenlängenverschiebung verursacht, wobei ein geringer Anteil an UV-Strahlung und sichtbarem Licht durch den Rahmen 1 aus PEN hindurchdringt, wobei die meiste UV-Energie in Wärme umgewandelt wird, welche den transparenten Kleber 2 erwärmt. Für eine Wellenlänge von 430 nm gelangt die meiste UV-Strahlung durch den Rahmen 1 und durch den weitgehend transparenten Kleber 2 zur katalytisch beschichteten Membran 4. Dort trifft er auf die katalytische Beschichtung der Membran 4, welche relativ dunkel ist und letzten Endes in der Art eines schwarzen Körpers wirkt. Sie absorbiert also die Lichtenergie und setzt diese weitgehend in Wärme um. Aufgrund der relativ geringen thermischen Masse kommt es zu einer vergleichsweise starken Erwärmung des Klebers. Der Kleber wird dadurch dünnflüssig, erhält also eine sehr geringe Viskosität, da seine Viskosität mit zunehmender Wärme abfällt. Der sehr dünnflüssige Kleber 2, welcher zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausgehärtet ist, da das Aushärten über die UV-Bestrahlung in 1 zwar aktiviert wurde aber noch nicht abgeschlossen ist, kann so also durch seine wärmeverursachte Verflüssigung sehr leicht in die Poren der katalytischen Schicht 8 auf der Membran 4 eindringen. Er durchdringt damit im Wesentlichen die poröse katalytische Schicht 8 und verbindet sich direkt mit dem lonomer der katalytisch beschichteten Membran 4, sodass es zu einer sehr innigen und stabilen Verbindung kommt, obwohl im Bereich der Verklebung die katalytische Beschichtung 5,8 nicht entfernt worden ist.
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Untersuchungen der Erfinder in Querschnitten, welche elektronenmikroskopisch untersucht worden sind, bestätigen dies. In der Darstellung der 7 ist rein beispielhaft ein solches Bild schematisch angedeutet. Ein Ausschnitt mit einer Dicke von ca. 30 µm zeigt von unten nach oben im rechten Bereich den Kleber 2, die katalytische Beschichtung auf der Kathodenseite, welche hier mit 5 bezeichnet ist. Dann folgt mit 6 bezeichnet das lonomer der Membran 4 und eingeschlossen zwischen dieser und einer zwei Schicht dses lonomers 6 eine mit 7 bezeichnete Verstärkungslage. Auf der anderen lonomerschicht 6 ist die katalytische Beschichtung 5 des Anodenkatalysators dargestellt und mit 8 bezeichnet. Die katalytischen Beschichtungen 5, 8 bilden mikroporöse Oberflächen oder Schichten auf dem lonomer 6. Auch auf diese folgt wieder eine Schicht des Klebers 2. Ein Abrisstest mit einer Verklebung gemäß dem Stand der Technik hat nun das in der 7 links gezeigte Bild ergeben, nämlich dass die Verklebung so erfolgt, dass der Kleber 2 mit der katalytischen Oberflächenbeschichtung, hier der katalytischen Beschichtung 8 der Anodenseite, oberflächlich mit eingeschränkter Durchdringung des Klebers verklebt ist, und daher bei Belastung innerhalb der katalytischen Beschichtung aufreißt. Dies entspricht der Problematik gemäß dem Stand der Technik.
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In der Darstellung der 8 ist nun dasselbe Bild nochmals mit der hier beschriebenen Art der Verklebung gezeigt. In der 8 links ist wiederum der Aufbau gezeigt, bei welchem durch Einsichtnahme über die elektronenmikroskopische Auswertung erkannt worden ist, dass der Katalysator sich in diesem Bereich etwas verändert hat und offensichtlich von dem Kleber 2 gänzlich durchdrungen ist. Aufgrund der beschränkten Darstellungsmöglichkeiten bei der Strichzeichnung ist auf diese Darstellung hier verzichtet worden. Entscheidend ist aber, das im rechten Bereich der 8 dargestellte Ergebnis eines Abrisstests. Es ist zu erkennen, dass, anders als im Stand der Technik, das lonomer 6 entlang der Verstärkungslage 7 aufreißt und fest mit der katalytischen Beschichtung 8 der Anodenseite und dem Kleber 2 verbunden bleibt. Die Festigkeit der Klebestelle ist also offensichtlich höher als die Festigkeit der eigentlichen Membran 4, sodass durch das erfindungsgemäße Verfahren ein besonders fester und dicht zu realisierender Aufbau erreicht werden konnte.
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Ein alternatives Verfahren kann ebenfalls verwendet werden, vorzugsweise mit sichtbarem Licht. Wie es in 9, welche faktisch dasselbe zeigt wie 5, dargestellt ist, kann der Kleber 2 auf den Rahmen 1 und/oder die Membran 4 aufgetragen werden. Der zuvor beschriebene Schritt der Aktivierung des Klebers mit einer ersten Bestrahlung durch elektromagnetische Strahlung ist verzichtbar. Stattdessen erfolgt die Aktivierung und die Erwärmung in derselben Bestrahlung durch die elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise mit blauem sichtbaren Licht mit einer Wellenlänge von etwa 430 nm. Die Erfinder haben herausgefunden, dass Licht mit in etwa dieser Wellenlänge die Aktivierung und zeitverzögerte Aushärtung des Klebers ermöglicht, beispielsweise eines kationischen Epoxids mit einem geringen Wassergehalt, und ebenso die Erwärmung ermöglicht, bevor der Kleber endgültig ausgehärtet ist. Solch eine einzige Bestrahlung oder ein „Schuss“ mit dem Licht erlaubt eine sehr schnelle Durchführung der Verklebung.
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Dieser in den bisherigen Figuren beschriebene Verbund aus dem Rahmen 1 und der Membran 4 kann nun als eine Art Halbzeug vorgehalten werden. Ein nächster Schritt kann es dann vorsehen, dass zwei Gasdiffusionslagen (GDL) 9 in ihren Randbereichen mit dem Kleber 2 beschichtet werden, beispielsweise über ein Beschichtungsverfahren, wie Siebdruck oder Tintenstrahldruck, wie zuvor bei dem Rahmen 1 oder der Membran 4. Dies ist in der Darstellung der 9 am Beispiel zweier Gasdiffusionslagen 9 näher beschrieben. Als beispielhafter Aufbau und als beispielhaftes Verfahren, nicht jedoch darauf eingeschränkt, wird eine der Gasdiffusionslagen 9 dabei im Randbereich in einem relativ großen Abschnitt beschichtet, die andere in einem entsprechend kleineren Abschnitt. Die beiden Gasdiffusionslagen 9 sollen dabei links die Gasdiffusionslage 9 für die Kathode der Brennstoffzelle und rechts die für die Anode der Brennstoffzelle sein. Jede der Gasdiffusionslagen 9 ist mit einer mikroporösen Lage MPL 10 auf der Seite versehen, welche später der Membran 4 zugewandt wird. Auf diese MPL 10 der jeweiligen Gasdiffusionslage 9 wird der Kleber 2 aufgetragen und, wie es in der Darstellung der 9 durch die Pfeile und die UV- oder Lichtquelle 3 angedeutet ist, zur Aktivierung des Klebers 2 kurzzeitig mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt.
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In der Darstellung der 11 ist dann der vorbereitete Aufbau zum Verkleben der beiden Gasdiffusionslagen 9 mit dem Verbund aus dem Rahmen 1 und der Membran 4, welcher bereits ausgehärtet ist, zu erkennen. Der Rahmen 1 mit der Membran 4 wird dabei zwischen die beiden Gasdiffusionslagen 9 mit dem jeweiligen Kleber 2 eingebracht. Die Gasdiffusionslage 9 für die Anode der Brennstoffzelle, welche hier oben dargestellt ist, liegt dabei innerhalb des Rahmens 1 auf der Membran 4 auf und ist im Randbereich mit dem Kleber 2 beschichtet. Die unterhalb des Verbunds aus Rahmen 1 und Membran 4 dargestellte Gasdiffusionslage 9 der Kathode hat eine entsprechend breitere Beschichtung mit Kleber, sodass sie im selben Abschnitt, in dem die andere der Gasdiffusionslagen mit der Membran 4 verklebt wird, ebenfalls mit der Membran 4 verklebt wird und gleichzeitig dafür sorgt, dass auch der bereits mit dem Rahmen 1 verklebte Bereich der Membran 4 mit dieser Gasdiffusionslage verklebt wird. Außerdem ist die Breite des aufgebrachten Klebers 2 so groß, dass im Randbereich auch ein Verkleben zwischen der hier unten dargestellten Gasdiffusionslage 9 der Kathode und dem Rahmen 1 realisiert wird. Die passgenau zueinander aber noch beabstandet voneinander dargestellten Komponenten werden nun mit einem Niederhalter 100 oder einem Presswerkzeug gegeneinander positioniert und mit leichtem Druck gegeneinander gehalten. Dies ist in der Darstellung der 12 entsprechend angedeutet. Der Niederhalter weist dabei ein Unterteil 11 sowie ein Oberteil 12 auf, welche mit leichtem Druck gegeneinander gedrückt werden, um den Rahmen 1 sowie die Membran 4 und die beiden Gasdiffusionslagen 9 als zu verklebende Komponenten zuverlässig gegeneinander zu positionieren. Der bereits aktivierte UV-aushärtbare Kleber wird dann durch zwei angedeutete transparente Fenster 13 in den beiden Teilen 11, 12 des Niederhalters 100 über jeweils eine UV-Quelle 3, als Beispiel, ohne dies hierauf zu beschränken, entsprechend erwärmt. Das transparente Fenster 13 ist dabei vorzugsweise UV-transparent, beispielsweise aus Glas, Quarz oder ähnlichem. Die UV-Strahlung durchdringt also diese transparente Fenster 13 und erwärmt damit die jeweilige Gasdiffusionslage 9 durch den schwarzen Körper Effekt in dem Bereich, in dem das transparente Fenster 13 ausgebildet ist, also insbesondere in dem Bereich, in dem auch der Kleber 2 aufgetragen wurde. Damit wird letztlich der Kleber 2 erwärmt, um wieder hochviskos zu werden und einerseits die mikroporöse Lage 10 der jeweiligen Gasdiffusionslage 9 zu durchdringen und andererseits die katalytische Beschichtung 5,8 der Membran 4 in der zuvor bereits beschriebenen Art und Weise.
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Gleichzeitig kommt es zu einem Anhaften des Klebers 2 an der Stirnseite des Rahmens 1 auf der Anodenseite des Aufbaus sowie zu einem Anhaften der GDL bzw. ihrer von dem Kleber 2 durchdrungenen MPL 10 an dem Rahmen 1 seitlich neben der Membran 4, sodass insgesamt ein sehr dichter Aufbau entsteht, welcher in der Darstellung der 13 nochmals gezeigt ist. Dabei zeigt der mit I bezeichnete Bereich die Verbindung zwischen der katalytisch beschichteten Membran 4 und dem Rahmen 1, wobei die katalytische Beschichtung 8 der Anodenseite der Membran 4 von dem Kleber 2 durchdrungen ist. Die beiden mit II bezeichneten Bereiche zeigen die Verklebung zwischen der Gasdiffusionslage 9 bzw. ihrer MPL 10 und der Membran 4. Auch hier ist der Kleber 2 in die jeweilige MPL 10 und die jeweilige katalytische Beschichtung 5,8 eingedrungen. Der mit III bezeichnete Bereich zeigt die Verklebung zwischen der unteren der Kathode der Brennstoffzelle zugeordneten Gasdiffusionslage 9 bzw. ihrer MPL 10 und dem Rahmen 1. Auch die Stirnseite des Rahmens 1 im Bereich der anderen Gasdiffusionslage 9 wird in dem mit IV bezeichneten Bereich mit Kleber 2 benetzt, sodass auch hier eine Abdichtung des Aufbaus stattfindet. In der Darstellung der 12 rechts neben dem Kleber 2 beginnt dann der für die aktive Umsetzung der Stoffe in der Brennstoffzelle nutzbare aktive Bereich aus Membran 4 und Gasdiffusionslagen 9.
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Um diesen elektrochemisch aktiven Bereich einerseits zu schützen und den Wärmeeintrag zur Verflüssigung des Klebers 2 gezielt im gewünschten Bereich zu halten, kann es vorgesehen sein, dass in dem Oberteil 12 und/oder Unterteil 11 des Niederhalters 100 ein gekühlter Bereich vorgesehen ist. In der Darstellung der 12 sind zwei gekühlte Bereiche jeweils rechts neben den transparenten Fenstern 13 vorgesehen und beide mit 14 bezeichnet. Darüber hinaus können andere Bereiche in der mehr oder weniger direkten Nachbarschaft der Fenster 13 ebenfalls gekühlt sein. Diese gekühlten Bereiche 14 sorgen dafür, dass die Wärme gezielt nur im Bereich des Klebers 2 entsteht bzw. in diesen eingeleitet wird, und dass der später elektrochemisch aktive Bereich nicht durch einen Wärmeeintrag beeinträchtigt werden kann. Außerdem erlaubt die Kühlung in den Bereichen 14 einen sehr gezielten Wärmeeintrag und eine sehr gezielte Zeit, zu welcher der Wärmeeintrag beendet werden kann, ohne dass in den neben den transparenten Fenstern 13 liegenden Bereichen der Gasdiffusionslagen 9 gespeicherte Wärme zurück in den Bereich des Klebers 2 gelangen kann. Ein dritter vorteilhafter Effekt ergibt sich dadurch, dass in den den gekühlten Bereichen 14 benachbarten Abschnitten der Gasdiffusionslagen 9 und der katalytisch beschichteten Membran 4 die Temperatur absinkt. Der Kleber 2 steigert in diesen Bereichen also seine Viskosität, sodass durch die, vorzugsweise aktive, Kühlung der Bereiche 14 auch die räumliche Ausbreitung des Klebers 2 in vorteilhafter Weise beeinflusst bzw. begrenzt werden kann.
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Alles in allem erlaubt dieser Aufbau eine ideale Verklebung der wesentlichen Bestandteile der Membranelektrodenanordnung, also insbesondere des Rahmens 1 und der Membran 4 und Gasdiffusionslagen 9, welche zusammen als die Komponenten bezeichnet werden.
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Wie oben bereits erwähnt, kann der Kleber 2 ein kationisches Epoxid sein. Vorzugsweise enthält dieses kationische Epoxid einen geringen Wassergehalt. Das Diagramm in 14 zeigt den Einfluss des Wassers in dem kationischen Epoxid. Die horizontale Achse ist die Zeit. Die vertikale Achse zeigt die Epoxidumsetzung. Die durchgezogene Linie ist die Referenz mit einem kationischen Epoxid, welches gänzlich frei von Wasser ist. Die gestrichelten und gepunkteten Linien zeigen die Aushärtung des Epoxids, wenn dieses einen Gehalt an Wasser hat, beispielsweise zwischen einigen 100 ppm und bis zu 1,5 Gew.-%. Der Gehalt an Wasser steigt mit dem sich ändernden Muster der Linien, wie es in der Legende des Diagramms gezeigt ist. Solch ein geringer Wassergehalt hat den Effekt, dass die Aushärtung nach der initialen Aktivierung im Vergleich zu dem kationischen Epoxid ohne Wassergehalt verzögert ist. Nach einer solchen zeitlichen Verzögerung erfolgt die Aushärtung des kationischen Epoxids mit Wasser dann sogar schneller als bei dem kationischen Epoxid, welches keinen Wassergehalt hat. Deshalb reicht ein sehr geringer Wassergehalt aus. Dieser kann in das Epoxid eingetragen werden, indem dieses in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit verwendet wird.
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Die Verzögerung in der Aushärtungszeit t ist ideal für das Verfahren gemäß der Erfindung, da die zeitliche Verzögerung für die Erwärmung genutzt werden kann und hilft, eine gute Durchdringung der mikroporösen Oberfläche mit dem verdünnten Kleber 2 zu erreichen. Das schnellere Aushärten danach stellt außerdem sicher, dass die Aushärtung abgeschlossen ist, bevor der verdünnte Kleber 2 in Regionen fließen kann, in denen er unerwünscht ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2018/0159160 A1 [0002]
- DE 102015117077 A1 [0002]
- JP 2016201183 A1 [0002]
- US 9831504 B2 [0008]
- US 2008/0118802 A1 [0010]
