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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung samt Abdichtung aus mindestens einem Schichtmaterial und einem Elektrodenmaterial. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung mit Abdichtung eines Brennstoffzellenstapels einer Brennstoffzelle für den Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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Die aktuelle Entwicklung ist auf die Herstellung und den Einsatz alternativer Antriebe für die Mobilität der Zukunft gerichtet. Neben batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen spielen auch die mittels einer Brennstoffzelle betriebenen Fahrzeuge eine zunehmend größere Rolle. Heutige Brennstoffzellenfahrzeuge werden lediglich in geringen Stückzahlen hergestellt, wodurch der Zusammenbau und die Konzepte für die Gewährleistung der Dichtheit der Brennstoffzelle beziehungsweise deren Komponenten nicht für eine Massenproduktion geeignet sind. Zumeist werden in Brennstoffzellenstapeln üblicherweise eingesetzte Bipolarplatten mit Elastomerdichtungen versehen, die dann beim Zusammenbau eines Brennstoffzellenstapels aus einer Anzahl von Bipolarplatten gegeneinander verpresst werden.
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Das Aufbringen von Dichtungen aus Elastomermaterial und das Dispensen von beispielsweise Silikondichtraupen ist sehr zeitaufwändig und für eine Massenproduktion nur bedingt geeignet. Eine weitere Lösung aus der aktuellen Entwicklung ist beispielsweise ein Verkleben einzelner Stufen eines Brennstoffzellenstapels aufeinander. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch der Umstand, dass ein Recyceln und die Trennung einzelner Komponenten dieser einzelnen Stufen nur sehr aufwändig darstellbar sind.
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Darstellung der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung mit Abdichtung aus mindestens einem Schichtmaterial und einem Elektrodenmaterial, mit nachfolgenden Verfahrensschritten:
- a) Bereitstellung einer bandförmigen Membran-Elektroden-Anordnung aus einem Elektrodenmaterial und mindestens einem Schichtmaterial entweder von einem gemeinsamen Rollenvorrat oder als Gelege von Einzelrollen,
- b) Einzug der gemäß a) bereitgestellten bandförmigen Membran-Elektroden-Anordnung in eine Spritzgießeinheit,
- c) Verbindung des Elektrodenmaterials mit dem mindestens einen Schichtmaterial durch einen Spritzgießprozess,
- d) Ausfüllen von Hohlräumen und Randbereichen in dem mindestens einen Schichtmaterial im Spritzgießprozess mit Spritzgießmaterial zur Erzeugung einer Abdichtung eines abzutrennenden Abschnitts der Membran-Elektroden-Anordnung.
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann in vorteilhafter Weise ein Produktionsprozess zur massentauglichen Herstellung von Membran-Elektroden-Anordnungen unter Darstellung einer Einbettung in mindestens ein Dichtungsmaterial realisiert werden. In vorteilhafter Weise kann die Verarbeitung von Rolle zu Rolle erfolgen, da bei großen Stückzahlen eine Rolle-zu-Rolle-Herstellung einen sehr effizienten Produktionsprozess ermöglicht.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß b) der Einzug der Membran-Elektroden-Anordnung in die Spritzgießeinheit vorgenommen und an einer Schnittkante ein Membran-Elektroden-Anordnungabschnitt abgetrennt. Dieser diskrete Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitt wird in der Spritzgießeinheit in Kombination mit einem Stanz- und Spritzgießprozess mit dem Spritzgießmaterial umhüllt; ferner können Stanzprozesse parallel vorgenommen werden. In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird nach der Abtrennung des Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitts das vorlaufende Ende der bandförmigen Membran-Elektroden-Anordnung zurückgezogen und ein Zwischenraum zwischen diesem und dem abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitt erzeugt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein separates Umspritzen des von der bandförmigen Membran-Elektroden-Anordnung abgetrennten diskreten Abschnitts in der Spritzgießeinheit vorgenommen werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird nach dem Schließen der Spritzgießeinheit eine Umspritzung des in diesem aufgenommenen, zuvor abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitts vorgenommen.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird durch die Umspritzung des abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitts eine Verbindung aus Spritzgießmaterial zum vorhergehenden abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitt erzeugt. Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erfolgt zunächst die Anlieferung einer Membran-Elektroden-Anordnung in Bandform auf einer Rolle. Dieser bandförmige Vorrat der Membran-Elektroden-Anordnung enthält zu diesem Zeitpunkt weder Dichtelemente noch Verbindungselemente. Am Ende des Verfahrens steht ein Verfahrensprodukt in Gestalt eines Bandes, welches aus mehreren Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitten besteht, die wiederum mit Dichtungs- beziehungsweise Verbindungselementen verbunden sind und wieder in Rollenform als Endlosmaterial und als Endprodukt bevorratet werden. Dies wird erreicht durch den Einzug des Membran-Elektroden-Anordnungs-Rollenausgangsmaterials in eine Spritzgießmaschine, eine Abtrennung eines Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitts, einer anschließenden Rückförderung des bandförmigen Ausgangsmaterials, um eine Distanz zwischen zwei abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitten zu erzielen, in die wiederum das Dichtungsmaterial eingespritzt wird. Dadurch wird der zuvor abgetrennte Membran-Elektroden-Anordnungs-Abschnitt wiederum mit dem bandförmigen Ausgangsrollenmaterial verbunden. Dadurch wird eine Verbindung zum jeweils im vorhergegangenen Schritt abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitt geschaffen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird im umspritzten Spritzgießmaterial zumindest ein gasführendes erstes Kanalsystem aus Einzelkanälen durch einen Stanz- und Schneidprozess erzeugt. Bei dem Kanalsystem, welches sich in den Randbereichen des Membran-Elektroden-Anordnungsbands befindet, handelt es sich um Kanäle, die der Medienversorgung beziehungsweise Medienentsorgung einer Brennstoffzelle im späteren Einsatz dienen. Im beschriebenen, erfindungsgemäßen, Verfahren werden diese Durchbrüche durch die Verwendung eines im Spritzgießwerkzeug integrierten Werkzeugeinsatzes direkt innerhalb des Spritzgießprozesses erzeugt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass das benötigte Kanalsystem mit seinen Kanälen nicht in einem separaten und nachgelagerten Prozessschritt hergestellt werden muss.
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In einer alternativen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Variante des Verfahrens zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung mit Abdichtung wird in einer Spritzgießeinheit eine vorlaminierte Struktur als Rollenmaterial in die Spritzgussmaschine zugeführt (ersetzt demnach das Membran-Elektroden-Anordnungs-Rollenmaterial im bereits obenstehend beschriebenen Prozess, die eigentliche Prozessführung ändert sich bei dieser Alternative nicht, sondern lediglich das zugeführte Rollenmaterial). Die vorlaminierte Struktur ist insbesondere mit einem Polyethylennaphthalat vorlaminiert. Eine die vorlaminierte Struktur abdichtende Umspritzung aus Spritzgießmaterial wird in einer Spritzgießeinheit durch eine abdichtende Umspritzung aus Spritzgießmaterial erzeugt. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf die Verwendung des Verfahrens zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung mit Abdichtung in einem Brennstoffzellenstapel einer Brennstoffzelle für den Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer endlosen Membran-Elektroden-Anordnung mit Abdichtung zur Verbesserung der Handhabung in der Massenproduktion dargestellt. Es lässt sich eine, im Vergleich zur bisherigen in der Kleinserie eine Vielzahl von händischen Operationen erfordernden Fertigung, viel effizientere Materialverarbeitung und damit eine automatisierbare Prozessführung erreichen. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erlaubt eine Verarbeitung von Rolle zu Rolle, da bei großen Stückzahlen eine Rolle-zu-Rolle-Herstellung einen sehr effizienten Herstellungsprozess ermöglicht. Die Ausgangsmaterialien werden entweder als vorlaminierte Struktur von einem Rollenvorrat genommen oder im Falle der Aufnahme der Ausgangsmaterialien auf Einzelrollen vor Verarbeitung innerhalb der Spritzgießeinheit zu einem Gelege zusammengeführt, welches in toto in Vorschubrichtung in die Spritzgießeinheit überführt wird. Es wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Stanzprozess mit einem Spritzgießprozess zusammengeführt werden kann.
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Die schlagenden Vorteile des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens sind in einer Effizienzsteigerung des Herstellungsprozesses sowie in einer damit verbundenen erheblichen Kosteneinsparung im Vergleich zu herkömmlich eingesetzten Prozessen zu erblicken. Das Dichtungsmaterial, mit welchem Hohlräume und Randbereiche der Schicht des mindestens einen Schichtungsmaterials aufgefüllt werden, kann automatisiert aufgebracht werden. Das Anspritzen der Umspritzung aus Spritzgießmaterial an die abgetrennten Abschnitte der bandförmig zugeführten Membran-Elektroden-Anordnung ermöglicht die Ausbildung einer sehr dünnen Schicht, da diese Materialien entsprechend durchdrungen werden können, was zur Abdichtung, d. h. zur Ausfüllung von Hohlräumen und Randbereichen, äußerst effektiv ist. Es kann ein Inline-Rolle-zu-Rolle-Prozess dargestellt werden, der eine einfache Prozessführung erlaubt und eine Aufnahme des erhaltenen Produkts auf einem Rollenvorrat ermöglicht. Des Weiteren kann auch bei der Ausbildung entsprechender Falze eine mäanderförmige Z-Stapel-Ausbildung zur Ablage des enthaltenen Produkts dargestellt werden. Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren ist in besonders vorteilhafter Weise eine Erzeugung eines Kanalsystems mit einer Anzahl von Kanaldurchführungen in den Spritzgießprozess integriert. Dies kann durch eine in einen Spritzgießautomaten und eine Spritzgießmaschine integrierte Stanzeinheit erreicht werden, sodass ein nach dem Spritzgießprozess andernfalls erforderlicher nachgelagerter Prozessschritt, der durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren eingespart wird, entfallen kann, da das Stanzen des Kanalsystems beispielsweise während oder kurz nach dem Spritzgießprozess in der Spritzgießeinheit durchgeführt werden kann.
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Figurenliste
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Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Fertigungseinheit zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung mit Abdichtung,
- 2 Details des Fertigungsprozesses mit einer in Bandform zugeführten Membran-Elektroden-Anordnung und deren Umspritzung durch ein Spritzgießmaterial innerhalb der Spritzgießeinheit,
- 3 vorkonfektionierte, vorlaminierte Struktur als Rollenware zur Zufuhr zu einer Spritzgießeinheit,
- 4 eine Anordnung mehrerer Einzelrollen, aus deren bandförmigen Vorräten ein Gelege entsteht, welches der Spritzgießeinheit zugeführt wird,
- 5 eine schematische Darstellung des Spritzgießens,
- 6 eine Weiterförderung des bandförmigen Materials in Vorschubrichtung,
- 7 einen Stanz- beziehungsweise Schneidevorgang, der innerhalb der Spritzgießeinrichtung erfolgt und
- 8 eine Rückförderung des bandförmigen Materials entgegen der Vorschubrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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Der Darstellung gemäß 1 ist eine Fertigungseinheit 10 zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Membran-Elektroden-Anordnung 48 mit Abdichtung zu entnehmen.
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1 zeigt eine Fertigungseinheit 10, in der aus Ausgangsmaterialien 12 ein Produktmaterial 14 hergestellt wird. Die Fertigungseinheit 10 umfasst eine Spritzgießeinheit 16, innerhalb der ein Stanz- oder Schneidprozess 58 sowie ein Spritzgießprozess 60 ablaufen. Innerhalb der Spritzgießeinheit 16 wird ein Spritzgießmaterial 18 wie zum Beispiel ein Thermoplast oder ein Elastomer verarbeitet.
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Als Ausgangsmaterialien 12 ist in der schematischen Darstellung gemäß 1 ein erstes Schichtmaterial 20, bei dem es sich beispielsweise um eine erste Gasdiffusionslage 22 handeln kann, vorgesehen. Das erste Schichtmaterial 20 ist zum Beispiel auf einer ersten Einzelrolle 24 aufgenommen. Ein bandförmiges Elektrodenmaterial 26, beispielsweise in Gestalt einer dünnen Elektrodenfolie 28, ist auf einer zweiten Einzelrolle 30 aufgenommen. Des Weiteren ist gemäß der Darstellung in 1 ein zweites Schichtmaterial 32, bei dem es sich beispielsweise um eine zweite Gasdiffusionslage 34 handeln kann, auf einer dritten Einzelrolle 36 aufgenommen. Aus diesen Materialien, d. h. aus dem ersten Schichtmaterial 20, dem Elektrodenmaterial 26 sowie dem zweiten Schichtmaterial 32 wird ein Gelege 37 aus dünnen Schichten gebildet, welches in Vorschubrichtung 42 der Spritzgießeinheit 16 zugeführt wird.
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Alternativ zur Darstellung gemäß 1 können das erste Schichtmaterial 20, das Elektrodenmaterial 26 sowie das zweite Schichtmaterial 32 auch auf einer gemeinsamen Rollenvorrat 80 aufgenommen sein (vgl. 3) und als bereits vorkonfektioniertes Gelege 37 der Spritzgießeinheit 16 in Vorschubrichtung 42 zugeführt werden.
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Innerhalb der Spritzgießeinheit 16 wird das Gelege 37 mit Spritzgießmaterial 18 umspritzt. Bei dem Spritzgießmaterial 18 handelt es sich beispielsweise um einen Thermoplasten oder um ein Elastomermaterial und dergleichen. Nach der Ausbildung der Umspritzung des Geleges 37 innerhalb der Spritzgießeinheit 16 wird das Produktmaterial 14, welches die Spritzgießeinheit 16 in Vorschubrichtung 42 verlässt, beispielsweise mit einer Falzung 40 versehen, sodass einzelne Abschnitte des Produktmaterials 14 in Form einer Stapelung 38 (Mäanderstapel) angeordnet werden. Alternativ besteht die Möglichkeit - wie in 1 schematisch dargestellt - einen Produktvorrat 44 des Produktmaterials 14, das die Spritzgießeinheit 16 verlässt, auf eine Produktrolle 46 aufzuwickeln.
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Der Darstellung gemäß 2 sind Details des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens zu entnehmen. Bei der Erläuterung von 2 wird Bezug auf die vorstehend beschriebenen Komponenten der Fertigungseinheit 10 genommen, wie sie in Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde,.
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Eine Membran-Elektroden-Anordnung 48 wird als bandförmiges Material der Spritzgießeinheit 16 zugeführt. Bei der Membran-Elektroden-Anordnung 48 handelt es sich um das Gelege 37, bereitgestellt wie in Zusammenhang mit 1 erläutert. Innerhalb der Spritzgießeinheit 16 erfolgt neben dem Spritzgießprozess 60 ein Stanz- oder Schneidprozess 58. Von der in Bandform vorliegenden Membran-Elektroden-Anordnung 48 wird an einer Schnittkante 62 ein Membran-Elektroden-Anordnungabschnitt 70 abgetrennt. Zwischen dem abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungabschnitt 70 und der Schnittkante 62 der bandförmigen Membran-Elektroden-Anordnung 48 wird ein Zwischenraum 64 erzeugt.
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Es erfolgt innerhalb der Spritzgießeinheit 16 das Umspritzen des abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungabschnitts 70 mit dem Spritzgießmaterial 18 und eine Erzeugung des ersten gasführenden Kanalsystems 50 und gegebenenfalls eines zweiten gasführenden Kanalsystems 52, jeweils eine Anzahl von Einzelkanälen 54 umfassend, mittels eines Stanz- oder Schneidprozesses 58. Nach Ausbildung der gasführenden Kanalsysteme 50, 52 an den Stirnseiten des jeweils abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungabschnitts 70 erfolgt ein Wiederherstellen 68 einer Verbindung zwischen den zuvor abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitten 70. Ein Wiederherstellen 68 einer Verbindung zwischen dem zuvor abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitt 70 und dem bandförmigen Material der Membran-Elektroden-Anordnung 48 wird durchgeführt, da dieses Material viele sehr teure Bestandteile, wie beispielsweise Edelmetalle, besonders Platin, enthält. Um diese bestmöglich zu nutzen, wird dieses Material nur in einem aktiven Bereich eingesetzt, während dieses Material im Bereich des Medieneinlaufs der Kanalführungen aus Effizienzgründen nicht verwendet werden soll. Daher ist die Erzeugung des Zwischenraums 64 zwischen dem abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitt 70 und dem vorlaufenden Ende des bandförmigen Materials erforderlich. Die Abtrennung erfolgt durch den Stanz- und Schneidprozess 58; durch ein anschließendes Rückfördern und einen erneut durchgeführten Spritzgießprozess 60 in dem Zwischenraum 64 werden die beiden Enden, d. h. die Schnittkante 62 des Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitts 70 und das vorlaufende Ende des bandförmigen Materials wieder miteinander verbunden (vgl. insbesondere die Darstellung gemäß 8).
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Nach einem Wiederherstellen 68 einer Verbindung zwischen den umspritzten abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungabschnitten 70 mit dem jeweils vorhergehenden abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungabschnitt 70 entsteht wie in 2 schematisch dargestellt ein kontinuierlicher Produktvorrat 44, ebenfalls in Bandform vorliegend, der gegebenenfalls auf der in 1 dargestellten Produktrolle 46 aufgewickelt werden kann. Alternativ zum Aufwickeln des endlosen Produktmaterials 14 auf dem Umfang der Produktrolle 46 besteht die Möglichkeit durch Falzungen 40 einzelne Abschnitte im bandförmigen Produktmaterial 14 zu erzeugen, die anschließend wie in 1 schematisch angedeutet, als Stapelung 38 in Form eines Mäanderstapels abgelegt werden können.
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Alternativ zur obenstehend dargelegten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann die Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung 48 mit einer Abdichtung durch Spritzgießmaterial 18 dadurch erreicht werden, dass eine bereits vorlaminierte Struktur 82, die insbesondere mit einer Polyethylennaphthalatschicht vorlaminiert ist, erzeugt wird. Für den Fall, dass eine vorlaminierte Struktur 82 auf einer Produktrolle 46 aufgenommen wird, können zwei der in 1 beziehungsweise 4 dargestellten Rollen entfallen. Eine die vorlaminierte Struktur 82 abdichtende Umspritzung aus Spritzgießmaterial 18 wird in einer Spritzgießeinheit 16 durch eine abdichtende Umspritzung aus Spritzgießmaterial 18 erzeugt.
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Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung 48 mit Abdichtung und auf die Verwendung des Verfahrens zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung 48 mit Abdichtung.
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3 zeigt die vorlaminierte Struktur 82, die auf einer Spule als Rollenvorrat 80 aufgenommen ist. Die vorlaminierte Struktur 82 wird der Spritzgießeinheit 16 zugeführt, in der sowohl der Spritzgießprozess 60 abläuft als auch ein Stanz- oder Schneidprozess 58 durchgeführt wird. Zunächst wird in der Spritzgießeinheit 60 in der vorlaminierten Struktur 82 eine Umspritzung aus Spritzgießmaterial 18 erzeugt, bevor es - in Vorschubrichtung 42 gesehen - zu einer Trennung eines Membran-Elektroden-Anordnungabschnitts 70 von dem fortlaufenden Bandvorrat kommt. Nach einem Herstellen 68 einer Verbindung zwischen dem abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungabschnitt 70 durch eine Bewegung der vorlaminierten Struktur 82 in Rückförderrichtung 84, wird der erhaltene Verbund auf der Produktrolle 46 aufgewickelt, was kontinuierlich erfolgt.
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Der Darstellung gemäß 4 ist zu entnehmen, dass auf der ersten Einzelrolle 24, der zweiten Einzelrolle 30 und der dritten Einzelrolle 36 analog der Darstellung gemäß 1 verschiedene Materialien aufgenommen sind, die bei einer kontinuierlichen Förderung der bandförmigen Materialien zu einem Gelege 37 zusammengefügt werden. Das aus den verschiedenen Materialien zusammengeführte Gelege 37 wird der Spritzgießeinheit 16 kontinuierlich zugeführt.
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Innerhalb der Spritzgießeinheit 16 erfolgt die Durchführung eines Spritzgießprozesses 60 sowie eines Stanz- oder Schneidprozesses 58 in einem Arbeitsschritt. An einer Schnittkante 62 wird ein Membran-Elektroden-Anordnungabschnitt 70 abgetrennt; es entsteht ein Zwischenraum 64 zwischen diesem und der Schnittkante 62. Der Zwischenraum ist durch Bezugszeichen 64 bezeichnet.
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Auch gemäß der Darstellung in 4 wird durch den Spritzgießprozess 60, der innerhalb der Spritzgießeinheit 16 stattfindet, das Gelege 37 mit einer Kunststoffumspritzung aus Spritzgießmaterial 18 umgeben. Nach einem Wiederherstellen 68 einer Verbindung zwischen dem abgetrennten Membran-Elektroden-Anordnungabschnitt 70 und der Schnittkante 62 wird das erhaltene bandförmige Material in Vorschubrichtung 42 wieder auf der Produktrolle 46 aufgewickelt, analog zur Darstellung gemäß 1.
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Der Figurensequenz der 5 bis 8 sind die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Membran-Elektroden-Anordnung 48 mit Abdichtung im Einzelnen zu entnehmen.
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5 zeigt, wie das bandförmige Material einer Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) 48 oder alternativ eine vorlaminierte Struktur 82 der Spritzgießeinheit 16 zugeführt wird. Innerhalb der Spritzgießeinheit 16 erfolgt (vergleiche Darstellung gemäß den 3 und 4) der Spritzgießprozess 60, bei dem die bandförmigen Materialien mit Spritzgießmaterial 18 umspritzt werden. Danach wird der bandförmige Produktvorrat 44, entweder die Membran-Elektroden-Anordnung 48 oder die vorlaminierte Struktur 82, wie in 6 dargestellt, in Vorschubrichtung 42 bewegt. Aus den Darstellungen gemäß den 5 und 6 geht hervor, dass nach oder während des Spritzgießprozesses 60, der innerhalb der Spritzgießeinheit 16 stattfindet, in der Kunststoffumspritzung der bandförmigen Membran-Elektroden-Anordnung 48 oder der bandförmigen vorlaminierten Struktur 82 jeweils in den Randbereichen erste gasführende Kanalsysteme 50 beziehungsweise zweite gasführende Kanalsysteme 52, jeweils eine Anzahl von Einzelkanälen 54 umfassend, ausgeführt werden. Die Einzelkanäle 54 des besagten ersten gasführenden Kanalsystems 50 sowie des zweiten gasführenden Kanalsystems 52 werden in einem Arbeitsgang hergestellt, sodass ein separater Nachbearbeitungsvorgang zur Herstellung der Einzelkanäle 54 eingespart werden kann.
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Aus der Darstellung gemäß 7 geht hervor, dass innerhalb der Spritzgießeinheit 16 ein Stanz- und Schneidprozess 58 durchgeführt wird, bei dem ein abgetrennter Membran-Elektroden-Anordnungabschnitt 70 entsteht.
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8 ist zu entnehmen, dass der abgetrennte Membran-Elektroden-Anordnungabschnitt 70 in Rückförderrichtung 84 gefördert wird, sodass das zwischen dessen Schnittkante 62 und dem Ende des eine Kunststoffumspritzung 86 aus Spritzgießmaterial 18 aufweisenden Bandmaterials 48, 82 ein Zwischenraum 64 entsteht. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der inaktive Bereich des relativ teuren bandförmigen Materials 48, 82 effektiv genutzt. Aus der Figurensequenz der 5 und 8 geht hervor, dass gemäß 5 beim Spritzgießprozess 60 im Zwischenraum 64 zwischen dem getrennten Membran-Elektroden-Anordnungsabschnitt 70 und dem vorlaufenden Ende des bandförmigen Materials 48, 82 eine Wiederherstellung 68 der Verbindung von Rolle zu Rolle erfolgt. Gemäß 6 erfolgt eine Weiterförderung des bandförmigen Materials 48, 82 da beide Rollenvorräte miteinander verbunden sind. In 7 erfolgt die Durchführung des Stanz- und Schneidprozesses 58 in der Spritzgießeinheit 16.8 zeigt eine Rückförderung in Rückförderrichtung 84 zum Erzeugen des Zwischenraums 64 und anschließend erfolgt ein Wiederherstellen 68 einer Verbindung zwischen den zuvor getrennten Komponenten durch den Spritzgießprozess 60, d. h. eine Wiederherstellung 68 eines durchgehenden bandförmigen Materials 48, 82.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
