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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zelllage sowie eine Zelllage für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellenaggregats bevorzugt für ein Brennstoffzellenfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung einen Brennstoffzellenstapel, eine Brennstoffzelle, ein Brennstoffzellenaggregat oder ein Brennstoffzellensystem.
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Stand der Technik
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In einer Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats, z. B. eines Brennstoffzellensystems bspw. eines Brennstoffzellenfahrzeugs, erfolgt eine elektrochemische Wandlung zweier Reaktanten zweier Betriebsmedien in elektrische Energie und Wärme. Hierbei umfasst die Brennstoffzelle zumindest eine Membran-Elektroden-Einheit (MEA: Membrane Electrode Assembly), welche einen Schichtaufbau aus einer ionen- bzw. protonenleitenden Membran und beidseitig an der Membran vorgesehener, katalytischer Elektroden aufweist, wobei der Schichtaufbau von einer Dichtmanschette (meist: Gasket-Folie) umrahmt ist. Ferner kann der Schichtaufbau beidseitig außen eine Gasdiffusionslage und/oder eine mikroporöse Partikellage umfassen.
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In der Regel ist eine Brennstoffzelle mit einer Vielzahl von in einem Stapel angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten und dazwischen angeordneter Bipolarplatten ausgebildet (Brennstoffzellenstapel). Die Bipolarplatten sind dabei mittels Polarplatten-Dichtungen gegenüber den Dichtmanschetten der Membran-Elektroden-Einheiten gedichtet.
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Aufgabenstellung
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Nach einem Aufbau eines Brennstoffzellenstapels wird dieser durch ein sogenanntes Konditionieren aktiviert. Wird hierbei ein Defekt entdeckt, z. B. aufgrund ungewöhnlich schlechter Zellleistung, wird der betroffene Brennstoffzellenstapel demontiert und eine betroffene Zelle getauscht. Allerdings lässt sich ein solcher Brennstoffzellenstapel nicht immer in einer Weise demontieren, wie er montiert worden ist. Es wird daher manuell nach Zellpaketen des Brennstoffzellenstapels gesucht, die sich problemlos trennen lassen. Hierbei müssen auch Zellen entfernt werden, die in Ordnung sind. - Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Brennstoffzellenstapel anzugeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist durch ein Verfahren zum Herstellen einer Zelllage für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellenaggregats bevorzugt für ein Brennstoffzellenfahrzeug, mittels einer Zelllage für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellenaggregats bevorzugt für ein Brennstoffzellenfahrzeug, sowie mittels eines Brennstoffzellenstapels, eine Brennstoffzelle, ein Brennstoffzellenaggregat oder ein Brennstoffzellensystem gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass sich bei einer Demontage eines bereits konditionierten Brennstoffzellenstapels manche Membran-Elektroden-Einheiten von einer betreffenden Bipolarplatte des Brennstoffzellenstapels nicht mehr zerstörungsfrei trennen lassen. Ein zunächst schnell feststellbarer Grund ist der, dass Polarplatten-Dichtungen von Polarplatten an Dichtmanschetten der Membran-Elektroden-Einheiten anhaften können.
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Nähere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich bei einem Verpressen im Rahmen einer Montage eines Brennstoffzellenstapels, Polarplatten-Dichtungen in die Dichtmanschetten (meist PEN-Folien, PEN: Polyethylennaphthalat) eindrücken. Beim Konditionieren des Brennstoffzellenstapels fließen die Materialen noch stärker ineinander, da der Brennstoffzellenstapel bei ca. 70°C betrieben wird und hierbei die beteiligten Polymere erweichen. Zwischen den Polarplatten-Dichtungen und den Dichtmanschetten kann sich beim Konditionieren mechanische Adhäsion (Verkrallen) aufbauen, die beim Öffnen des Brennstoffzellenstapels dafür sorgt, dass sich manche Membran-Elektroden-Einheiten nicht mehr zerstörungsfrei von betreffenden Polarplatten ablösen lassen.
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Gemäß der Erfindung erfolgt nun eine Designänderung der Schnittstellen zwischen den Dichtmanschetten und den Polarplatten-Dichtungen eines Brennstoffzellenstapels, um ein gegenseitiges Anheften insbesondere beim Konditionieren zu vermeiden. - Dies ist durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Zelllage für einen Brennstoffzellenstapel derart gelöst, dass zunächst eine Dichtmanschette bevorzugt als Teil einer Membran-Elektroden-Einheit, oder eine Polarplatten-Dichtung bevorzugt als Teil einer Polarplatte zur Verfügung gestellt wird, und zeitlich darauffolgend auf der Dichtmanschette oder der Polarplatten-Dichtung eine Antiadhäsions-Beschichtung vorgesehen, insbesondere abgeschieden, wird. - Eine Zelllage muss dabei keine vollständige und durchgängige Lage des Brennstoffzellenstapels bilden, sondern kann z. B. auch einen strangförmig strukturellen und/oder abschnittsweisen Charakter besitzen.
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Die Antiadhäsions-Beschichtung verhindert ein gegenseitiges Anhaften von einer Dichtmanschette und einer Polarplatten-Dichtung bzw. ein Verkleben der beiden in einer gemeinsamen Schnittstelle. Hierbei vermindert die Antiadhäsions-Beschichtung insbesondere eine mechanische Adhäsion (Formschluss) aufgrund physikalisch-mechanischer Kräfte. Ferner kann die Antiadhäsions-Beschichtung ggf. auch eine spezifische Adhäsion vermindern, deren Kräftegrundlage chemischer, physikalischer und/oder thermodynamischer Natur sein kann. Ferner verschließt die Antiadhäsions-Beschichtung ggf. vorhandene Risse in der Dichtmanschette oder der Polarplatten-Dichtung.
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Es ist natürlich möglich, beide Entitäten, also die Dichtmanschette bevorzugt als Teil der Membran-Elektroden-Einheit, und die Polarplatten-Dichtung bevorzugt als Teil der Polarplatte mit einer Antiadhäsions-Beschichtung zu versehen. - Die Membran-Elektroden-Einheit kann dabei einen Schichtaufbau aus einer Membran und beidseitigen Elektroden und ggf. ein- oder beidseitig eine Gasdiffusionslage und/oder eine mikroporöse Partikellage aufweisen, wobei der Schichtaufbau von der Dichtmanschette zum Fluiddichten gegenüber einer Polarplatte vollumlaufend gerahmt ist. Die Polarplatte kann dabei als eine ein- oder zweiteilige Monopolarplatte oder als eine ein- oder zweiteilige Bipolarplatte ausgebildet sein.
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Gemäß der Erfindung können gezielt und im Wesentlichen ausschließlich defekte Zellen aus einem Brennstoffzellenstapel entfernt werden, was die Ausschusskosten von Brennstoffzellenstapeln senkt. Ferner entfällt im Rahmen einer ggf. notwendigen Nacharbeit das manuelle Suchen nach Zellpaketen des Brennstoffzellenstapels, die sich problemlos trennen lassen. Dies verkürzt eine Zeit für die Nacharbeit eines Brennstoffzellenstapels und senkt Kosten für die Nacharbeit.
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Zeitlich nach dem zur Verfügungstellen der Membran-Elektroden-Einheit oder der Polarplatte, kann eine Membran-Elektroden-Einrichtung der Membran-Elektroden-Einheit oder wenigstens ein elektrisches Flussfeld der Polarplatte mittels einer anhaftenden Maske abgedeckt werden. D. h. beim Maskieren wird die Dichtmanschette oder die Polarplatten-Dichtung ausgespart. - Zeitlich nach dem Vorsehen der Antiadhäsions-Beschichtung auf der Dichtmanschette oder der Polarplatten-Dichtung kann die Maske wieder entfernt werden.
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Die erfindungsgemäße Zelllage umfasst eine Dichtmanschette und/oder eine Polarplatten-Dichtung, wobei die Dichtmanschette und/oder die Polarplatten-Dichtung an ihrer Oberfläche eine Antiadhäsions-Beschichtung aufweist. Ferner kann die Zelllage als eine Membran-Elektroden-Einheit ausgebildet sein, die eine von der Dichtmanschette (nun als eine untergeordnete Zelllage ausgebildet) umrahmte Membran-Elektroden-Einrichtung umfasst, oder die Zelllage kann als eine Polarplatte ausgebildet sein, welche die Polarplatten-Dichtung (nun als eine untergeordnete Zelllage ausgebildet) aufweist.
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Die Antiadhäsions-Beschichtung kann beidseitig an der Dichtmanschette der Membran-Elektroden-Einheit als Zelllage vorgesehen werden oder sein, wobei diese ferner an einer Umlaufkante der Dichtmanschette vorgesehen werden oder sein kann. Die Antiadhäsions-Beschichtung kann im Wesentlichen vollumlaufend um die Membran-Elektroden-Einrichtung vorgesehen werden oder sein, und/oder jeweils im Wesentlichen vollumlaufend um die Ausnehmungen in der Dichtmanschette für die Medien des Brennstoffzellenstapels vorgesehen werden oder sein.
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Die Antiadhäsions-Beschichtung kann einseitig an der oder vollumlaufend um die Polarplatten-Dichtung der Polarplatte als Zelllage vorgesehen werden oder sein. Die Antiadhäsions-Beschichtung kann im Wesentlichen vollumlaufend an der Polarplatte vorgesehen werden oder sein, und/oder jeweils im Wesentlichen vollumlaufend um die Ausnehmungen in der Polarplatte für die Medien des Brennstoffzellenstapels vorgesehen werden oder sein. - Die Medien sind dabei natürlich die Betriebsmedien und das Kühlmedium für den Brennstoffzellenstapel.
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Die Antiadhäsions-Beschichtung kann eine Oberfläche der Dichtmanschette oder der Polarplatten-Dichtung mechanisch versteifen. Ferner kann diese härter als ein Material der Dichtmanschette oder ein Material der Polarplatten-Dichtung sein. Insbesondere kann die Antiadhäsions-Beschichtung eine Klebefähigkeit der Dichtmanschette oder der Polarplatten-Dichtung herabsetzen, und/oder einen geringeren Mittenrauwert und/oder eine geringere gemittelte Rautiefe, also eine geringere Rauigkeit besitzen, als eine Oberfläche der Dichtmanschette oder der Polarplatten-Dichtung ohne die Antiadhäsions-Beschichtung.
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Die Antiadhäsions-Beschichtung kann in einem Vergleich mit der Dichtmanschette oder der Polarplatten-Dichtung mechanisch härter, verschleißbeständiger, chemisch widerständiger, säurebeständiger und/oder elektrisch isolierender sein. Ferner kann die Antiadhäsions-Beschichtung einen Diffusionskoeffizienten der Dichtmanschette oder der Polarplatten-Dichtung in einem Bereich der Antiadhäsions-Beschichtung senken.
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Die Antiadhäsions-Beschichtung kann als eine Oxidbeschichtung, insbesondere eine Metalloxid-Beschichtung, oder eine Nitridbeschichtung, insbesondere eine Metallnitrid-Beschichtung, ausgebildet sein. Die Metalloxid-Beschichtung kann als eine Ganzmetalloxid-Beschichtung, eine Halbmetalloxid-Beschichtung oder eine Übergangsmetalloxid-Beschichtung ausgebildet sein. Hierbei kann die Antiadhäsions-Beschichtung z. B. als eine Titandioxid-Beschichtung oder eine Siliciumdioxid-Beschichtung ausgebildet sein.
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Die Dichtmanschette selbst oder die Polarplatten-Dichtung selbst kann weich, elastisch und/oder biegeschlaff ausgebildet sein. - Die Dichtmanschette kann aus einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, einem Duroplast oder einem Thermoplast ausgebildet sein. Die Dichtmanschette kann als eine insbesondere verformungszähe Folie ausgebildet sein.
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Die Polarplatten-Dichtung kann aus einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, einem Duroplast oder einem Thermoplast ausgebildet sein. Die Polarplatten-Dichtung kann als eine Formdichtung (Gasket), Flachdichtung, Profildichtung oder eine flüssig applizierte Dichtung ausgebildet sein. Als eine flüssig applizierte Dichtung kann z. B. eine Siebdruckdichtung oder eine Dispenserdichtung zur Anwendung kommen.
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Es ist weiterhin möglich, mehr als nur eine einlagige Antiadhäsions-Beschichtung auf der Dichtmanschette oder der Polarplatten-Dichtung vorzusehen. Hierbei kann die mehrlagige Antiadhäsions-Beschichtung aus gleichen oder unterschiedlichen Schichten in Bezug auf ein Material und/oder eine Dicke aufgebaut sein (mehrlagige Antiadhäsions-Beschichtung).
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Figurenliste
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Bei der Erfindung kann ein Merkmal positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein. In dieser Spezifikation ist ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist. D. h. die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal optional ist. - In den lediglich beispielhaften und schematischen Figuren (Fig.) der Zeichnung zeigen:
- 1 in einem vereinfachten Blockschaltbild eine Ausführungsform eines Brennstoffzellenaggregats für ein Brennstoffzellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, gemäß der Erfindung,
- 2 in einer explodierten Perspektivansicht eine elektrochemische Zelllage, die eine Bipolarplatte und eine einseitig daran vorsehbare Membran-Elektroden-Einrichtung aufweist,
- 3 Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer beschichteten Dichtmanschette als Teil einer Membran-Elektroden-Einheit (Zelllage) für einen Brennstoffzellenstapel,
- 4 in einer seitlich weggebrochenen Schnittdarstellung eine erfindungsgemäß beschichtete Polarplatten-Dichtung als Teil einer Polarplatte für einen Brennstoffzellenstapel, und
- 5 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer beschichteten Zelllage für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen zweier Ausführungsformen (3 und 5: Ausführungsform ein, 4 und 5: Ausführungsform zwei) einer elektrochemische Zelllage 100 eines Brennstoffzellenstapels 10 einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats 1 für ein Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, d. h. eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Brennstoffzelle bzw. ein Brennstoffzellensystem, näher erläutert.
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In der Zeichnung sind nur diejenigen Abschnitte des Brennstoffzellensystems dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Die 1 zeigt das Brennstoffzellenaggregat 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, mit wenigstens einer, insbesondere einer Mehrzahl von zu einem Brennstoffzellenstapel 10, ebenfalls als Brennstoffzelle bezeichenbar, gebündelten Einzel-Brennstoffzellen 11 (Einzelzellen 11), die in einem bevorzugt fluiddichten Stapelgehäuse 16 untergebracht sind. Jede Einzelzelle 11 umfasst einen Anodenraum 12, bevorzugt mit einer Gasdiffusionslage und einer mikroporösen Partikellage, und einen Kathodenraum 13, bevorzugt mit einer Gasdiffusionslage und einer mikroporösen Partikellage, die von einer Membran einer Membran-Elektroden-Einheit 15 räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind.
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Zwischen zwei direkt zueinander benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten 15, 15 inkl. eines betreffenden Anodenraums 12 und Kathodenraums 13 ist jeweils eine Bipolarplatte 140; 142, 142 (Plattenbaugruppe, Strömungsfeldplatte) angeordnet, welche u. a. einer Hinführung/Abführung von Betriebsmedien 3, 5 in einen Anodenraum 12 einer ersten Einzelzelle 11 und einen Kathodenraum 13 einer direkt dazu benachbarten zweiten Einzelzelle 11 dient und darüber hinaus eine elektrisch leitende Verbindung zwischen diesen Einzelzellen 11 realisiert. - Zur Versorgung der Brennstoffzelle mit ihren eigentlichen Betriebsmedien 3 (Anoden-Betriebsmedium, eigentlicher Brennstoff), 5 (Kathoden-Betriebsmedium, meist Luft) weist das Brennstoffzellenaggregat 1 eine Anodenversorgung 20 und eine Kathodenversorgung 30 auf.
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Die Anodenversorgung 20 umfasst insbesondere: einen Brennstoffspeicher 23 für das Anoden-Betriebsmedium 3 (hinströmend); einen Anoden-Versorgungspfad 21 mit einen Ejektor 24; einen Anoden-Abgaspfad 22 für ein Anoden-Abgasmedium 4 (abströmend, meist in die Umgebung 2); bevorzugt eine Brennstoff-Rezirkulationsleitung 25 mit einer darin befindlichen Fluid-Fördereinrichtung 26 und ggf. einen Wasserabscheider.
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Die Kathodenversorgung 30 umfasst insbesondere: einen Kathoden-Versorgungspfad 31 für das Kathoden-Betriebsmedium 5 (hinströmend, meist aus der Umgebung 2), mit bevorzugt einer Fluid-Fördereinrichtung 33; einen Kathoden-Abgaspfad 32 für ein Kathoden-Abgasmedium 6 (abströmend, meist in die Umgebung 2) mit bevorzugt einer Turbine 34, ggf. der eines Abgasturboladers; bevorzugt einem Feuchteübertrager 36; ggf. einem Wastegate 35 zwischen dem Kathoden-Versorgungspfad 31 und dem Kathoden-Abgaspfad 22; und ggf. einen Wasserabscheider.
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Das Brennstoffzellenaggregat 1 umfasst ferner insbesondere eine Kühlmediumversorgung 40, durch welche hindurch die Brennstoffzelle bevorzugt mittels ihrer Bipolarplatten 140; 142, 142 (Kühlmediumpfade 42) in einen Kühlkreislauf wärmeübertragend zum Temperieren einbindbar ist. Die Kühlmediumversorgung 40 umfasst einen Kühlmedium-Zulaufpfad 41 und einen Kühlmedium-Ablaufpfad 43. Eine Förderung des in der Kühlmediumversorgung 40 zirkulierenden Kühlmediums 7 (hinströmend), 8 (abströmend) erfolgt bevorzugt mittels wenigstens einer Kühlmedium-Fördereinrichtung 44. - Das Brennstoffzellensystem umfasst neben dem Brennstoffzellenaggregat 1 periphere Systemkomponenten, wie z. B. ein Steuergerät, welches eines des Brennstoffzellenfahrzeugs selbst sein kann.
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Die 2 zeigt beispielhaft zwei einzelne Zelllagen 100, 100 des Brennstoffzellenstapels 10. - Die eine Zelllage 100, 15 umfasst eine Membran-Elektroden-Einheit 15, die eine von einer Dichtmanschette 120 umrahmte Membran-Elektroden-Einrichtung 110 mit ggf. einer Gasdiffusionslage und/oder einer mikroporösen Partikellage etc. aufweist (2 oben). Mittels der Dichtmanschette 120 und einer Polarplatten-Dichtung 130 (vgl. u.) sind ein Anodenraum 12 bzw. Kathodenraum 13 einer betreffenden Einzelzelle 11 sowie die Ausnehmungen in der Dichtmanschette 120 für die Medien des Brennstoffzellenstapels 10 fluiddichtbar. - Alternativ bildet lediglich eine einzelne Dichtmanschette 120 eine Zelllage 100 des Brennstoffzellenstapels 10.
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Die zweite Zelllage 100; 140, 130, 130 - (100); 142, 130 umfasst wenigstens eine Polarplatte 140/142 und wenigstens eine Polarplatten-Dichtung 130 (2 Mitte bis unten). Vorliegend sind bevorzugt zwei insbesondere stofflich einstückige oder integrale Monopolarplatten 142, 142 (Polarplatten 142, 142) zur zweiteiligen oder stofflich einstückigen Bipolarplatte 140 (Polarplatte 140) mit bevorzugt zwei Polarplatten-Dichtungen 130 zu einer Zelllage 100 zusammengefasst. Es ist natürlich möglich, eine einteilige Bipolarplatte 140 (Polarplatte 140) stofflich einstückig oder integral auszubilden, welche bevorzugt zwei Polarplatten-Dichtungen 130, 130 aufweist (Zelllage 100). Ferner ist die Erfindung auch mit einer einzelnen Monopolarplatte 142 (Polarplatte 142) realisierbar, die bevorzugt eine einzige Polarplatten-Dichtung 130 aufweist (Zelllage 100, 2: (100)). - Alternativ bildet lediglich eine Polarplatten-Dichtung 130 eine Zelllage 100 des Brennstoffzellenstapels 10.
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Im Folgenden ist anhand der 3 eine Beschichtung einer Dichtmanschette 120 als Teil einer Membran-Elektroden-Einheit 15 (Zelllage 100) näher erläutert (vgl. auch die 5). Zunächst (I) wird eine Membran-Elektroden-Einheit 15 zur Verfügung gestellt. In einem zeitlichen Anschluss (II) daran wird auf deren Membran-Elektroden-Einrichtung 110 eine Maske 102 aufgebracht, damit sich auf der Membran-Elektroden-Einrichtung 110 eine nachfolgend auf der Dichtmanschette 120 vorzusehende Beschichtung (124) nicht direkt abscheiden kann. Beim Vorsehen der Maske 102 wird die Dichtmanschette 120 nicht mitmaskiert. Zeitlich darauffolgend (III) wird auf einer Oberfläche der Dichtmanschette 120 eine Antiadhäsions-Beschichtung 124 (vgl. o.) vorgesehen, insbesondere abgeschieden. Danach wird die Maske 102 wieder entfernt (IV).
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Es ist natürlich möglich, die Dichtmanschette 120 als Zelllage 100 in Alleinstellung bevorzugt allseitig bzw. vollumfänglich mit der Antiadhäsions-Beschichtung 124 zu beschichten (vorzusehen, abzuscheiden) und erst in einem zeitlichen Anschluss daran die Dichtmanschette 120 und die Membran-Elektroden-Einrichtung 110 zur Membran-Elektroden-Einheit 15 als eine Zelllage, ggf. eine Zelllage 100, zu vereinen. Hierbei entfällt natürlich der Schritt II zum Vorsehen und der Schritt IV zum Entfernen der Maske 102.
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Die 4 zeigt eine mit einer Antiadhäsions-Beschichtung 134 versehene (beschichtete, abgeschiedene) Polarplatten-Dichtung 130 einer Polarplatte 140 - 140; 142, 142 - 142 (Zelllage 100). Ein dargestellter Querschnitt der Polarplatten-Dichtung 130 ist dabei natürlich beispielhaft. Hierbei kann die Antiadhäsions-Beschichtung 134 analog zur Antiadhäsions-Beschichtung 124 der Dichtmanschette 120 auf einer Oberfläche der Polarplatten-Dichtung 130 vorgesehen, insbesondere abgeschieden, werden bzw. sein.
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Es ist natürlich möglich, die Polarplatten-Dichtung 130 als Zelllage 100 in Alleinstellung bevorzugt allseitig bzw. vollumfänglich mit der Antiadhäsions-Beschichtung 134 zu beschichten (vorzusehen, abzuscheiden) und erst in einem zeitlichen Anschluss daran die Polarplatten-Dichtung 130 und die Polarplatte 140, 142 zur Zelllage 100 zu vereinen. Hierbei entfällt natürlich der Schritt II zum Vorsehen einer Maske und der Schritt IV zum Entfernen der Maske.
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Die 5 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer beschichteten Zelllage 100 z. B. als: Dichtmanschette 100, 120; Membran-Elektroden-Einheit 100, 15; Polarplatten-Dichtung 100, 130; (Bi-)Polarplatte 100, 140; 100, 142, 142 mit Polarplatten-Dichtung 130; (Mono-)Polarplatte 100, 142 mit Polarplatten-Dichtung 130; etc. Hierbei sind die Schritte II und IV optional (gestrichelte Darstellung in der 5), wobei der Schritt IV notwendig ist, wenn Schritt II angewendet wird.
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In einem (ersten) Schritt I erfolgt das Zurverfügungstellen der Zelllage 100. - In einem optionalen (zweiten) Schritt II erfolgt ein Abdecken von nicht zu beschichteten Bereichen der Zelllage 100 mit einer anhaftenden Maske 102. Hierbei sollte die Maske 102 die Eigenschaft besitzen, sich von denjenigen Bereichen der Zelllage 100, auf welche sie aufgetragen wurde, wieder einfach und bevorzugt rückstandlos entfernen zu lassen. - In einem (zweiten bzw. dritten) Schritt III erfolgt das Vorsehen (Beschichten, Abscheiden) der Antiadhäsions-Beschichtung 124, 134 auf der Zelllage 100. Dies kann insbesondere auf denjenigen Bereichen der Zelllage 100 selektiv erfolgen, auf welchen die Antiadhäsions-Beschichtung 124, 134 auch später bestehen bleiben soll. D. h. maskierte Bereiche können beim Beschichten problemlos vernachlässigt werden (falls es das angewendete Verfahren erlaubt). - In einem optionalen (vierten) Schritt IV erfolgt das Entfernen der Maske 102.
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Für den Fall, dass die Zelllage 100 lediglich als eine Dichtmanschette 100, 120 ausgebildet ist, kann die Antiadhäsions-Beschichtung 124 schon vor dem Zusammenbau der Membran-Elektroden-Einheit 15 auf der Dichtmanschette 100, 120 vorgesehen, insbesondere abgeschieden, werden. Ferner ist es möglich, die Antiadhäsions-Beschichtung 124 vor dem Herstellen der eigentlichen Dichtmanschette 100, 120 vorzusehen, insbesondere abzuscheiden. D. h. das Material, insbesondere das Folienmaterial, für die später auszubildende Dichtmanschette 100, 120 kann z. B. von einer Rolle beschichtet werden. Dies spart eine Maskierung der Membran-Elektroden-Einheit 15 ein.
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Für den Fall, dass die Zelllage 100 lediglich als eine Polarplatten-Dichtung 100, 130 ausgebildet ist, kann die Antiadhäsions-Beschichtung 134 schon vor einer Montage der Polarplatten-Dichtung 100, 130 mit der Polarplatte 140; 142, 142; 142, auf der Polarplatten-Dichtung 100, 130 vorgesehen, insbesondere abgeschieden, werden. D. h. die Polarplatten-Dichtung 100, 130 wird in Alleinstellung beschichtet. Dies spart eine Maskierung der Polarplatte 140; 142, 142; 142 ein.
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Gemäß der Erfindung wird ein Effekt der Verkrallung zwischen den Materialien der Dichtmanschette 120 und der Polarplatten-Dichtung 130 verringert, wobei eine weiche (Definition) Oberfläche der Dichtmanschette 120 und/oder der Polarplatten-Dichtung 130 versteift wird. Hierdurch wird ein gegenseitiges Eindrücken und damit insbesondere eine mechanische Adhäsion verringert. - Hierbei kann beispielsweise Siliciumdioxid oder Titandioxid ggf. lokal auf der Membran-Elektroden-Einheit 15, also der Dichtmanschette 120, oder nur der Dichtmanschette 120; und/oder lokal auf der Polarplatte 140, 142, also der Polarplatten-Dichtung 130, oder nur der Polarplatten-Dichtung 130, abgeschieden werden.
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Vorteilhaft ist, dass mit diesen und ggf. auch anderen Oxiden eine Vielzahl an Materialien beschichtet werden (z. B. Kunststoffe, Metalle) können. Das Beschichtungs- oder Abscheideverfahren für solche elektrisch isolierenden Oxide ist serientauglich und schnell, wobei unterschiedliche Schichtdicken problemlos eingestellt werden können. Das Verfahren ist designunabhängig, wobei nicht zu beschichtende Bereiche mit einer insbesondere anhaftenden Maske 102 abgedeckt werden können. Das Verfahren kann vorteilhafterweise bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden.
