DE112004002695T5 - Production method for a polymer electrolyte fuel cell - Google Patents

Production method for a polymer electrolyte fuel cell Download PDF

Info

Publication number
DE112004002695T5
DE112004002695T5 DE112004002695T DE112004002695T DE112004002695T5 DE 112004002695 T5 DE112004002695 T5 DE 112004002695T5 DE 112004002695 T DE112004002695 T DE 112004002695T DE 112004002695 T DE112004002695 T DE 112004002695T DE 112004002695 T5 DE112004002695 T5 DE 112004002695T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
separator
gas diffusion
diffusion layer
polymer electrolyte
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112004002695T
Other languages
German (de)
Inventor
Akira Yokohama Fujiki
Yukihiro Yokohama Maekawa
Takeshi Shimizu
Takayuki Yokohama Hirao
Masanori Yokohama Iwamoto
Miki Kawasaki Sadao
Haruhiko Zama Suzuki
Hiroshi Yokohama Saitou
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of DE112004002695T5 publication Critical patent/DE112004002695T5/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Herstellungsverfahren für eine Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle, die durch Laminieren einer ersten Gas-Diffusionsschicht (6A) und eines ersten Separators (7A) auf eine Oberfläche einer Polymerelektrolyt-Membran (5), und Laminieren einer zweiten Gas-Diffusionsschicht (6B) und eines zweiten Separators (7B) auf die andere Oberfläche der Polymerelektrolyt-Membran (5) ausgebildet ist, wobei das Verfahren aufweist:
Aufbringen eines Klebemittels auf eine Oberfläche des ersten Separators (7A), der die erste Gas-Diffusionsschicht (6A) kontaktiert;
Aufbringen des Klebemittels auf eine Oberfläche des zweiten Separators (7B), der die zweite Gas-Diffusionsschicht (6B) kontaktiert;
Anordnen des ersten Separators (7A), der ersten Gas-Diffusionsschicht (6A), der Polymerelektrolyt-Membran (5), der zweiten Gas-Diffusionsschicht (6B) und des zweiten Separators (7B) zwischen einem Paar von Anpress-Spannvorrichtungen (113, 123), um in der beschriebenen Reihenfolge geschichtet zu werden; und
Erhalten einer integrierten Brennstoffzelle unter Verwendung der Anpress-Spannvorrichtungen (113, 123) durch Aufbringen von Wärme und Druck auf den ersten Separator (7A) und den zweiten Separator (7B).A manufacturing method of a polymer electrolyte fuel cell obtained by laminating a first gas diffusion layer (6A) and a first separator (7A) on a surface of a polymer electrolyte membrane (5), and laminating a second gas diffusion layer (6B) and a second separator (7B) is formed on the other surface of the polymer electrolyte membrane (5), the method comprising:
Applying an adhesive to a surface of the first separator (7A) contacting the first gas diffusion layer (6A);
Applying the adhesive to a surface of the second separator (7B) contacting the second gas diffusion layer (6B);
Arranging the first separator (7A), the first gas diffusion layer (6A), the polymer electrolyte membrane (5), the second gas diffusion layer (6B), and the second separator (7B) between a pair of pressing jigs (113, 123) to be layered in the order described; and
Obtaining an integrated fuel cell using the press-fit jigs (113, 123) by applying heat and pressure to the first separator (7A) and the second separator (7B).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

TECHNISCHES FELDTECHNICAL FIELD

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle.These The invention relates to a manufacturing method for a polymer electrolyte fuel cell.

STAND DER TECHNIKSTATE OF TECHNOLOGY

JP2001-236971A, die im Jahre 2001 vom japanischen Patentamt veröffentlicht wurde, offenbart ein Herstellungsverfahren für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle.JP2001-236971A, which was published in 2001 by the Japanese Patent Office, discloses a Manufacturing process for a polymer electrolyte fuel cell.

Gemäß diesem Herstellungsverfahren wird ein Katalysator auf beiden Flächen einer Polymerelektrolyt-Membran beschichtet und danach getrocknet, um eine Membran-Elektrodeneinheit (MEA) auszubilden. Unterdessen werden zwei zuvor vorbereitete Gas-Diffusionsschichten (GDL) mit einer Polymerelektrolyt-Lösung beschichtet und die Membran-Elektrodeneinheit wird zwischen die zwei GDL's sandwichartig eingeschoben, sodass die beschichteten Flächen die MEA berühren. Die MEA und die GDL's werden danach unter Verwendung einer Heißwalze vereinigt. Die daraus resultierende Einheit wird erste Einheit bezeichnet.According to this Manufacturing process becomes a catalyst on both surfaces of a Polymer electrolyte membrane coated and then dried to to form a membrane electrode assembly (MEA). Meanwhile, be two previously prepared gas diffusion layers (GDL) coated with a polymer electrolyte solution and the membrane electrode assembly gets sandwiched between the two GDLs inserted so that the coated surfaces touch the MEA. The MEA and the GDL's are then combined using a hot roller. The result resulting unit is called first unit.

Unterdessen werden Zell-Rahmen entsprechend auf zwei Separatoren geklebt und eine Heißwalze darauf angesetzt, um zwei zweite Einheiten auszubilden.meanwhile Cell frames are glued accordingly on two separators and a hot roller set to form two second units.

Schließlich wird die erste Einheit zwischen die zwei zweiten Einheiten sandwichartig eingeschoben und eine Heißwalze darauf angesetzt, um die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle fertig zu stellen.Finally will sandwiching the first unit between the two second units pushed in and a hot roller set to complete the polymer electrolyte fuel cell to deliver.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGEPIPHANY THE INVENTION

Gemäß dem Stand der Technik werden ein Vorgang, um die erste Einheit durch Vereinigung der Gas-Diffusionsschichten mit der Membran-Elektrodeneinheit zu erhalten, und ein Vorgang, um die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle durch Vereinigung der ersten Einheit und den zweiten Einheiten zu erhalten, nacheinander durchgeführt, und daher verlängert sich der Herstellungsvorgang.According to the state The technique becomes a process to unify the first unit the gas diffusion layers with the membrane-electrode unit to received, and a process to the polymer electrolyte fuel cell by uniting the first unit and the second units obtained, performed one after another, and therefore lengthens the manufacturing process.

Ist daher Aufgabe dieser Erfindung, den Herstellungsvorgang für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle zu verkürzen.is Therefore object of this invention, the manufacturing process for a polymer electrolyte fuel cell To shorten.

Um die oben beschriebene Aufgabe zu erreichen, stellt diese Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle bereit, die durch Schichten einer ersten Gas-Diffusionsschicht und eines ersten Separators auf eine Oberfläche einer Polymerelektrolyt-Membran und Schichten einer zweiten Gas-Diffusionsschicht und eines zweiten Separators auf die andere Oberfläche der Polymerelektrolyt-Membran ausgebildet wird.Around To achieve the object described above, this invention provides a manufacturing process for a polymer electrolyte fuel cell prepared by layers a first gas diffusion layer and a first separator a surface a polymer electrolyte membrane and layers of a second gas diffusion layer and a second separator on the other surface of the Polymer electrolyte membrane is formed.

Das Herstellungsverfahren weist das Auftragen eines Klebstoffes auf eine Oberfläche des ersten Separators, der die erste Gas-Diffusionsschicht berührt, das Auftragen des Klebstoffes auf eine Oberfläche des zweiten Separators, der die zweite Gas-Diffusionsschicht berührt, das Anordnen des ersten Separators, der ersten Gas-Diffusionsschicht, der Polymerelektrolyt-Membran, der zweiten Gas-Diffusionsschicht und des zweiten Separators zwischen einem Paar von Anpress-Spannvorrichtungen, um dadurch in der beschriebenen Reihenfolge geschichtet zu werden, und den Erhalt einer vereinigten Brennstoffzelle durch Aufbringen von Hitze und Druck auf den ersten Separator und zweiten Separator unter Verwendung der Anpress-Spannvorrichtungen auf.The Manufacturing method comprises applying an adhesive a surface of the first separator contacting the first gas diffusion layer; Applying the adhesive to a surface of the second separator, contacting the second gas diffusion layer, arranging the first one Separators, the first gas diffusion layer, the polymer electrolyte membrane, the second gas diffusion layer and the second separator between a pair of pressing jigs, to be layered in the order described, and obtaining a combined fuel cell by applying of heat and pressure on the first separator and second separator using the Anpress-tensioning devices on.

Die Details sowie weitere Merkmale und Vorzüge dieser Erfindung werden im Rest der Beschreibung dargelegt und sind in der anliegenden Zeichnung dargestellt.The Details as well as other features and advantages of this invention will become apparent in the remainder of the description and are shown in the accompanying drawings shown.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

1 ist ein Blockschaubild einer Herstellungsvorrichtung, die einen Herstellungsvorgang einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle gemäß dieser Erfindung zeigt. 1 Fig. 10 is a block diagram of a manufacturing apparatus showing a manufacturing process of a polymer electrolyte fuel cell according to this invention.

2 ist eine schematische Grundrissansicht eines Zuführungsmechanismus, der eine Zuführungsanordnung zur Zuführung eines Separators zur Herstellungsvorrichtung zeigt. 2 Fig. 10 is a schematic plan view of a feed mechanism showing a supply arrangement for feeding a separator to the manufacturing apparatus.

3 ist ein Blockschaubild einer Herstellungsvorrichtung, die einen Heißpressvorgang gemäß dieser Erfindung zeigt. 3 Fig. 12 is a block diagram of a manufacturing apparatus showing a hot press process according to this invention.

4 ist eine auseinander gezogene vertikale Schnittansicht einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle und einer Anpress-Spannvorrichtung. 4 Fig. 10 is an exploded vertical sectional view of a polymer electrolyte fuel cell and a pressing jig.

5 ähnelt 4, zeigt jedoch eine weitere Ausführungsform der Anpress-Spannvorrichtung. 5 similar 4 however, shows another embodiment of the pressing jig.

6 ähnelt 4, zeigt jedoch eine weitere Ausführungsform der Anpress-Spannvorrichtung. 6 similar 4 however, shows another embodiment of the pressing jig.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGBEST EMBODIMENT THE INVENTION

Mit Bezug auf 3 der Zeichnung wird eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle durch Integrieren einer Membran-Elektrodeneinheit 9 (MEA), einer ersten Gas-Diffusionsschicht 6A (GDL), einer zweiten Gas-Diffusionsschicht 6B (GDL), eines ersten Separators 7A und eines zweiten Separators 7B unter Verwendung eines Paars von Anpress-Spannvorrichtungen 113 und 123 hergestellt. Die MEA 9, die Gas-Diffusionsschichten 6A, 6B und die Separatoren 7A, 7B weisen alle eine rechteckige plane Form auf.Regarding 3 In the drawing, a polymer electrolyte fuel cell is constructed by integrating a membrane-electrode unit 9 (MEA), a first gas diffusion layer 6A (GDL), a second gas diffusion layer 6B (GDL), a first separator 7A and a second separator 7B using a pair of nip tensioners gene 113 and 123 produced. The MEA 9 , the gas diffusion layers 6A . 6B and the separators 7A . 7B all have a rectangular plane shape.

Die MEA 9 wird durch Ausbilden einer ersten Katalysatorschicht 8A und einer zweiten Katalysatorschicht 8B an festgelegten Abständen der entsprechenden Oberflächen einer Polymerelektrolyt-Membran 5 gefertigt, die aus Perfluorethylen-Sulfonsäure-Harz hergestellt ist. Die Katalysatorschichten 8A, 8B werden durch Beschichten der Polymerelektrolyt-Membran 5 im Voraus mit einer Polymer-Elektrolytflüssigkeit ausgebildet, die Platin als Katalysator enthält.The MEA 9 is achieved by forming a first catalyst layer 8A and a second catalyst layer 8B at fixed intervals of the respective surfaces of a polymer electrolyte membrane 5 made of perfluoroethylene-sulfonic acid resin. The catalyst layers 8A . 8B be by coating the polymer electrolyte membrane 5 formed in advance with a polymer electrolyte liquid containing platinum as a catalyst.

Eine der Katalysatorschichten 8A, 8B bildet eine Anode der Brennstoffzelle, während die andere eine Kathode der Brennstoffzelle bildet. Die erste Katalysatorschicht 8A, die erste GDL 6A und der erste Separator 7A sind unterhalb der Polymerelektrolyt-Membran 5 angeordnet, während die zweite Katalysatorschicht 8B, die GDL 6B und der zweite Separator 7B unterhalb der Polymerelektrolyt-Membran 5 angeordnet sind. Die Anpress-Spannvorrichtung 123 berührt den ersten Separator 7A von unten, während die Anpress-Spannvorrichtung 113 den zweiten Separator 7b von oben berührt.One of the catalyst layers 8A . 8B forms an anode of the fuel cell, while the other forms a cathode of the fuel cell. The first catalyst layer 8A , the first GDL 6A and the first separator 7A are below the polymer electrolyte membrane 5 while the second catalyst layer 8B , the GDL 6B and the second separator 7B below the polymer electrolyte membrane 5 are arranged. The clamping device 123 touches the first separator 7A from below, while the pressure-clamping device 113 the second separator 7b touched from above.

Wie in 1 gezeigt, wird die MEA 9 in Form einer Rolle 100 zugeführt. Um die Katalysatorschichten 8A, 8B zu schützen, ist die MEA 9 mit einem Schutzfilm auf eine Rolle gewickelt, der ihre Oberfläche bedeckt.As in 1 shown, the MEA 9 in the form of a roll 100 fed. To the catalyst layers 8A . 8B to protect is the MEA 9 wrapped with a protective film on a roll covering its surface.

Die GDL's 6A, 6B werden ausgebildet, indem Karbongewebe oder Kohlepapier einer Wasser abstoßenden Verarbeitung unterzogen wird und dazu dient, das von den Separatoren 7A, 7B zugeführte Anoden-Gas und Kathoden-Gas zu den Katalysatorschichten 8A, 8B weiterzuleiten und zu diffundieren. Jede GDL 6A, 6B wird zugeführt, nachdem sie zuvor in einem Rahmen 6C montiert wurde, der aus einem elektrischen Isolierstoff zusammengesetzt ist.The GDL's 6A . 6B are formed by subjecting carbon cloth or carbon paper to water-repellent processing and serving that of the separators 7A . 7B supplied anode gas and cathode gas to the catalyst layers 8A . 8B forward and diffuse. Every GDL 6A . 6B is fed after being previously in a frame 6C was mounted, which is composed of an electrical insulating material.

Der erste Separator 7A weist einen nutförmigen Gasdurchgang 7C in einer der GDL 6A zugewandten Oberfläche auf. Um ein Gasleck bei den Gasdurchgängen 7C zu verhindern, ist eine mit einer Dichtung 10 ausgefüllte Dichtungsnut 7E um den äußeren Umfang des ersten Separators 7A ausgebildet. Die nutförmigen Kühlflüssigkeitsdurchgänge 7D und die mit der Dichtung 10 ausgefüllte Dichtungsnut 7E sind auch in der anderen Oberfläche des ersten Separators 7A ausgebildet.The first separator 7A has a groove-shaped gas passage 7C in one of the GDL 6A facing surface. To a gas leak at the gas passages 7C To prevent is one with a seal 10 filled sealing groove 7E around the outer periphery of the first separator 7A educated. The groove-shaped coolant passages 7D and those with the seal 10 filled sealing groove 7E are also in the other surface of the first separator 7A educated.

Der zweite Separator 7B weist die nutförmigen Gasdurchgänge 7C in einer der zweiten GDL 6B zugewandten Fläche auf. Um ein Gasleck bei den Gasdurchgängen 7C zu verhindern, ist die mit der Dichtung 10 ausgefüllte Dichtungsnut 7E um den äußeren Umfang des zweiten Separators 7A ausgebildet. Die andere Oberfläche des zweiten Separators 7B ist eben ausgebildet.The second separator 7B has the groove-shaped gas passages 7C in one of the second GDL 6B facing surface on. To a gas leak at the gas passages 7C To prevent that is with the seal 10 filled sealing groove 7E around the outer periphery of the second separator 7A educated. The other surface of the second separator 7B is just trained.

Abhängig von den Spezifikationen der herzustellenden Brennstoffzelle müssen die Kühlflüssigkeitsdurchgänge 7D im ersten Separator 7A nicht immer ausgebildet sein. Wenn die Kühlflüssigkeitsdurchgänge 7D nicht vorgesehen sind, können der erste Separator 7B und der zweite Separator 7B mit identischen Spezifikationen ausgebildet werden. Abhängig von den Spezifikationen der Brennstoffzelle können die Gasdurchgänge für eine benachbarte Brennstoffzelle anstelle der Kühlflüssigkeitsdurchgänge 7D ausgebildet werden.Depending on the specifications of the fuel cell to be manufactured, the coolant passages must 7D in the first separator 7A not always be trained. When the coolant passages 7D are not provided, the first separator 7B and the second separator 7B be formed with identical specifications. Depending on the specifications of the fuel cell, the gas passages for an adjacent fuel cell may be used instead of the coolant passages 7D be formed.

Die Separatoren 7A, 7B werden ausgebildet, indem Graphitpulver und Kunststoffpulver vermischt werden und die Mischung einem Formpressen unter Verwendung eines Heißpress-Vorgangs unterzogen wird, der eine Pressform verwendet. Alternativ können die Separatoren 7A, 7B ausgebildet werden, indem ein expandiertes Graphitblatt dem Formpressen unterzogen wird. Die Separatoren 7A, 7B können auch unter Verwendung von Metall ausgebildet werden.The separators 7A . 7B are formed by mixing graphite powder and plastic powder, and subjecting the mixture to compression molding using a hot pressing process using a die. Alternatively, the separators 7A . 7B be formed by an expanded graphite sheet is subjected to the compression molding. The separators 7A . 7B can also be formed using metal.

Die gewünschten charakteristischen Merkmale der Separatoren 7A, 7B sind ein niedriger elektrischer Widerstand und eine geringe Gasdurchlässigkeit. Eine exzellente mechanische Festigkeit ist ebenso wünschenswert, sodass die Dicke der Separatoren 7A, 7B verringert werden kann. Metallische Separatoren sind in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen, aber da die Separatoren 7A, 7B sowohl einer oxidierenden Atmosphäre als auch einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt sind, wird vorzugsweise ein korrosionsbeständiges Metall oder ein Material verwendet, das einer Oberflächenbearbeitung durch Metallgalvanisierung unterzogen wurde.The desired characteristic features of the separators 7A . 7B are a low electrical resistance and a low gas permeability. Excellent mechanical strength is also desirable, so the thickness of the separators 7A . 7B can be reduced. Metallic separators are able to meet these requirements, but because the separators 7A . 7B are subjected to both an oxidizing atmosphere and a reducing atmosphere, it is preferable to use a corrosion-resistant metal or a material which has been subjected to metal galvanizing surface treatment.

Mit Bezug auf 1 werden bei dieser Erfindung die MEA 1, die GDL's 6A, 6B und die Separatoren 7A, 7B, die wie oben beschrieben aufgebaut sind, unter Verwendung einer Pressmaschine 101 zusammengesetzt, die die Anpress-Spannvorrichtungen 113, 123 aufweist.Regarding 1 become the MEA in this invention 1 , the GDL's 6A . 6B and the separators 7A . 7B , which are constructed as described above, using a pressing machine 101 composed of the pressure-clamping devices 113 . 123 having.

Die MEA wird von der Rolle 100 der Pressmaschine 101 in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung durch einen Transportmechanismus zugeführt, der aus einer Förderwalze 102, einer Riemenfördervorrichtung 103 und einer Ausstoßwalze 104 aufgebaut ist. Vorzugsweise sind in festgelegten Abständen auf den beiden Seitenbereichen der MEA 9 Transportlöcher ausgebildet und Vorsprünge in gleichen Winkelabständen auf der Förderwalze 102 und der Ausstoßwalze 104 ausgebildet, die mit den Transportlöchern im Eingriff stehen. Durch diesen Aufbau kann ein Spiel bei der MEA 9 während des Transports verhindert werden und die MEA 9 kann der Pressmaschine 101 in festgelegten Längen präzise zugeführt werden, die den Formungsabständen der Katalysatorschichten 8 entsprechen. Es ist außerdem vorteilhaft, dass auf der MEA 9 Markierungen ausgebildet sind, die der auf der MEA 9 ausgebildeten Position der Katalysatorschichten 8A, 8B entsprechen, und dass ein Sensor zum Lesen der Markierungen auf der Pressmaschine 101 angeordnet ist. Durch die Zuführung der MEA 9 auf der Basis der vom Sensor gelesenen Markierungen können die Katalysatorschichten 8A, 8B an einer vorgegebenen Bearbeitungsposition in der Pressmaschine 101 exakt positioniert werden.The MEA gets off the roll 100 the pressing machine 101 fed in a substantially horizontal direction by a transport mechanism consisting of a feed roller 102 , a belt conveyor 103 and a discharge roller 104 is constructed. Preferably, at fixed intervals on the two side regions of the MEA 9 Transport holes formed and projections at equal angular intervals on the conveyor roller 102 and the ejection roller 104 formed, which are engaged with the sprocket holes. This setup can be a game at the MEA 9 during the Transports are prevented and the MEA 9 can the press machine 101 can be precisely supplied in fixed lengths, the forming distances of the catalyst layers 8th correspond. It is also beneficial that on the MEA 9 Markers are formed on the MEA 9 formed position of the catalyst layers 8A . 8B correspond, and that a sensor for reading the marks on the press machine 101 is arranged. By feeding the MEA 9 based on the read by the sensor markers, the catalyst layers 8A . 8B at a predetermined processing position in the press machine 101 be positioned exactly.

Der die Oberfläche der MEA 9 abdeckende Schutzfilm wird durch eine Schutzfilm-Aufrollwalze 105 aufgewickelt, wenn die MEA 1 von der Rolle 100 zugeführt wird.The the surface of the MEA 9 Covering protective film is covered by a protective film roll 105 wound up when the MEA 1 from the role 100 is supplied.

Die erste GDL 6A wird von der Unterseite der MEA 9 der Pressmaschine 101 durch einen Transportmechanismus zugeführt, der aus einer Transportwalze 106A, einer Riementransportvorrichtung 107 und einer Ausstoßwalze 108 aufgebaut ist. Die zweite GDL 6B wird der Pressmaschine 101 von der Oberseite der MEA 9 durch einen identisch aufgebauten Transportmechanismus zugeführt.The first GDL 6A gets from the bottom of the MEA 9 the pressing machine 101 fed by a transport mechanism which consists of a transport roller 106A , a belt transport device 107 and a discharge roller 108 is constructed. The second GDL 6B becomes the pressing machine 101 from the top of the MEA 9 fed by an identically constructed transport mechanism.

Die Anfangs-Transportpositionen der ersten GDL 6A und der zweiten GDL 6fB sind Positionen, die beiderseits der jeweiligen Transportwalzen 106 und Riementransportvorrichtungen 107 liegen. Die GDL's 6A, 6B werden durch einen in 2 gezeigten Zuführungsmechanismus 200 zu diesen Anfangspositionen befördert.The initial transport positions of the first GDL 6A and the second GDL 6FB are positions on either side of the respective transport rollers 106 and belt transport devices 107 lie. The GDL's 6A . 6B be through an in 2 shown feeding mechanism 200 promoted to these initial positions.

Mit Bezug auf 2 ist der Zuführungsmechanismus 200 an der Seite der Transportwalze 106 und der Riemen-Transportvorrichtung 107 angeordnet. Der Zuführungsmechanismus 200 weist eine Transportbühne 201 und einen Roboter 203 auf. Der Roboter 203 weist einen schwenkbaren Roboterarm 202 auf. Die auf die Transportbühne 201 beförderte GDL 6A, 6B wird vom schwenkbaren Roboterarm 202 erfasst und in die Anfangsposition gesetzt. Der Roboter 203 ist strukturiert, um die GDL 6A, 6B der MEA 1 sowohl in die Anfangsposition der ersten GDL 6A als auch die Anfangsposition der zweiten GDL 6B setzen zu können.Regarding 2 is the feeding mechanism 200 on the side of the transport roller 106 and the belt transporter 107 arranged. The feeding mechanism 200 has a transport platform 201 and a robot 203 on. The robot 203 has a pivoting robot arm 202 on. The on the transport platform 201 promoted GDL 6A . 6B is from the pivoting robot arm 202 recorded and set to the starting position. The robot 203 is structured to the GDL 6A . 6B the MEA 1 both to the initial position of the first GDL 6A as well as the starting position of the second GDL 6B to be able to sit down.

Mit nochmaligem Bezug auf 1 wird der erste Separator 7A der Pressmaschine 101 durch einen Transportmechanismus zugeführt, der aus einer Förderwalze 109, einer Riemenfördervorrichtung 110 und einer Ausstoßwalze 111 aufgebaut ist. Der zweite Separator 7B der Pressmaschine 101 wird von einem getrennten Transportmechanismus zugeführt, der einen identischen Aufbau aufweist.With another reference to 1 becomes the first separator 7A the pressing machine 101 supplied by a transport mechanism consisting of a conveyor roller 109 , a belt conveyor 110 and a discharge roller 111 is constructed. The second separator 7B the pressing machine 101 is supplied from a separate transport mechanism having an identical structure.

Der Transportmechanismus für den ersten Separator 7A ist unter dem Transportmechanismus für die erste GDL 6A angeordnet. Der Transportmechanismus für den zweiten Separator 7B ist über den Transportmechanismus für die zweite GDL 6B angeordnet.The transport mechanism for the first separator 7A is under the transport mechanism for the first GDL 6A arranged. The transport mechanism for the second separator 7B is about the transport mechanism for the second GDL 6B arranged.

Die Anfangs-Transportpositionen des ersten Separators 7A und des zweiten Separators 7B sind Positionen, die beiderseits der entsprechenden Transportwalzen 109 und Riemen-Transportvorrichtungen 110 liegen. Die Separatoren 7A, 7B werden von einem Zuführungsmechanismus, der ähnlich wie der Zuführungsmechanismus für die GDL's 6A, 6B aufgebaut ist, zu diesen Anfangspositionen transportiert. Der Zuführungsmechanismus für die Separatoren 7A, 7B ist vorzugsweise an der gegenüberliegenden Seite des Transportmechanismus zum Zuführungsmechanismus für die GDL's 6A, 6B angeordnet, um eine Behinderung mit dem Zuführungsmechanismus für die GDL's 6A, 6B zu verhindern.The initial transport positions of the first separator 7A and the second separator 7B are positions on either side of the corresponding transport rollers 109 and belt transporters 110 lie. The separators 7A . 7B be from a feed mechanism similar to the feed mechanism for the GDL's 6A . 6B is constructed, transported to these initial positions. The feeding mechanism for the separators 7A . 7B is preferably on the opposite side of the transport mechanism to the feed mechanism for the GDL's 6A . 6B arranged to interfere with the feeding mechanism for the GDL's 6A . 6B to prevent.

Durch die oben beschriebenen Anordnungen werden der erste Separator 7A, die erste GDL 6A, die MEA 9, die zweite GDL 6B und der zweite Separator 7B in dieser Reihenfolge der Pressmaschine 101 zugeführt.By the arrangements described above, the first separator 7A , the first GDL 6A , the MEA 9 , the second GDL 6B and the second separator 7B in this order of the pressing machine 101 fed.

Die Pressmaschine 101 ist aus einem sich Hubtisch 112 und einer darüber befestigten Halterung 120 aufgebaut.The pressing machine 101 is from a lift table 112 and a bracket attached thereto 120 built up.

Der Hubtisch 112 weist die Anpress-Spannvorrichtung 113 auf, die den ersten Separator 7A, die erste GDL 6A, die MEA 9, die zweite GDL 6B und den zweiten Separator 7B und eine vertikale Welle 113A aufnimmt, die die Anpress-Spannvorrichtung 113 lagert. Eine Zahnstange 114 ist in der Welle 113A ausgebildet. Der Hubtisch 112 weist ferner ein Ritzel 115, das mit der Zahnstange 114 im Eingriff steht, einen Servomotor 116, die das Ritzel drehend antreibt, und ein Lager 117 auf, das die Vertikalbewegung der Welle 113A führt.The lift table 112 has the pressure-clamping device 113 on that the first separator 7A , the first GDL 6A , the MEA 9 , the second GDL 6B and the second separator 7B and a vertical wave 113A picks up the pressure-clamping device 113 outsourced. A rack 114 is in the wave 113A educated. The lift table 112 also has a pinion 115 that with the rack 114 engaged, a servomotor 116 which rotates the pinion and a bearing 117 on that the vertical movement of the shaft 113A leads.

Die Halterung 120 weist die Anpress-Spannvorrichtung 123 auf, die die grundlegenden Elemente der Brennstoffzelle abstützt, die vom Hubtisch 112 in einer nach unten zugewandten Art und Weise angehoben wurden. Ein Heizgerät 121 ist im Innern der Anpress-Spannvorrichtung 123 eingelassen. Ein Paar von Messern 122 zum Schneiden der MEA 9 sind an der Vorderseite und an der Rückseite der Halterung 120 in der Transportrichtung der MEA 9 befestigt.The holder 120 has the pressure-clamping device 123 which supports the basic elements of the fuel cell, that of the lift table 112 were raised in a downward facing manner. A heater 121 is inside the clamping device 123 admitted. A pair of knives 122 for cutting the MEA 9 are at the front and at the back of the bracket 120 in the transport direction of the MEA 9 attached.

Als Nächstes wird mit Bezug auf 3 ein von der Pressmaschine 101 durchgeführter Heißpressvorgang beschrieben.Next, referring to 3 one from the press machine 101 performed hot pressing process described.

Ein Klebstoff, der Phenol oder wärmehärtendes Epoxydharz enthält, wird im Voraus auf begrenzte vorgegebene Positionen auf den jeweiligen Flächen der beiden GDL's 6A und 6B aufgetragen, die der MEA 9 zugewandt sind. Der Klebstoff wird entweder im Zuführungsmechanismus 200 oder während des Transports der GD1's 6A, 6B durch den Transportmechanismus aufgetragen.An adhesive that is phenolic or thermosetting containing epoxy resin is limited in advance to limited predetermined positions on the respective surfaces of the two GDLs 6A and 6B applied to the MEA 9 are facing. The glue is either in the feed mechanism 200 or during transport of the GD1's 6A . 6B applied by the transport mechanism.

Der Klebstoff wird auf die Unterseite der zweiten GDL 6B aufgetragen und daher ist die Klebstoff-Auftragposition so festgelegt, um die Transportwalze 102, die Riemen-Transportvorrichtung 103 und die Ausstoßwalze 104 nicht störend zu beeinflussen.The glue gets on the bottom of the second GDL 6B applied and therefore the adhesive application position is set to the transport roller 102 , the belt transporter 103 and the ejection roller 104 not disturbing to influence.

Ein Klebstoff, der Phenol oder wärmehärtendes Epoxydharz enthält, wird im Voraus auf die jeweiligen Flächen der beiden Separatoren 7A, 7B aufgebracht, die den GDL's 6A, 6B zugewandt sind. Insbesondere wird der Klebstoff auf Zwischenwandbereiche 7F aufgetragen, die zwischen den Gasdurchgängen 7C der Separatoren 7A, 7B in 3 positioniert sind. Der Klebstoff wird entweder im Zuführungsmechanismus für die Separatoren 7A, 7B oder während des Transports der Separatoren 7A, 7B durch den Transportmechanismus aufgetragen. Der Klebstoff wird auf die Unterseite des Separators 7A aufgetragen und dadurch ist die Klebstoff-Auftragposition so festgelegt, um die Transportwalze 109, die Riemen-Transportvorrichtung 110 und die Ausstoßwalze 111 nicht störend zu beeinflussen.An adhesive containing phenol or thermosetting epoxy resin is applied in advance to the respective surfaces of the two separators 7A . 7B applied to the GDL's 6A . 6B are facing. In particular, the adhesive is applied to intermediate wall areas 7F applied between the gas passages 7C the separators 7A . 7B in 3 are positioned. The adhesive is either in the feed mechanism for the separators 7A . 7B or during the transport of the separators 7A . 7B applied by the transport mechanism. The adhesive is applied to the bottom of the separator 7A applied and thereby the adhesive application position is set to the transport roller 109 , the belt transporter 110 and the ejection roller 111 not disturbing to influence.

Beim Heißpressvorgang wird das Pressen während dem Erhitzen der MEA 9, der GDL's 6A, 6B und der Separatoren 7A, 7B durchgeführt, sodass diese Elemente durch thermische Pressung oder thermische Klebkraft vereinigt werden.In the hot pressing process, the pressing during heating of the MEA 9 , the GDL's 6A . 6B and separators 7A . 7B performed so that these elements are combined by thermal pressing or thermal bond strength.

Nachdem die entsprechenden Transportmechanismen den ersten Separator 7A, die erste GDL 6A, die MEA 9, die zweite GDL 6B und den zweiten Separator 7B auf der Anpress-Spannvorrichtung 113 in dieser Reihenfolge geschichtet haben, treibt die Pressmaschine 101 das Ritzel 115 durch Antreiben des Servomotors an, sich zu drehen, sodass die Anpress-Spannvorrichtung 113 über die Zahnstange 114 und die Welle 113A, wie in 3 gezeigt, nach oben in Richtung der Halterung 120 gedreht wird.After the appropriate transport mechanisms the first separator 7A , the first GDL 6A , the MEA 9 , the second GDL 6B and the second separator 7B on the clamping device 113 layered in this order, drives the press machine 101 the pinion 115 by driving the servo motor to turn so that the clamping jig 113 over the rack 114 and the wave 113A , as in 3 shown, pointing upwards towards the bracket 120 is turned.

Mit Bezug auf 4 kommt der auf der obersten Schicht des geschichteten Körpers positionierte zweite Separator 7B durch Anheben der an Press-Spannvorrichtung 113 in Kontakt mit der Anpress-Spannvorrichtung 123 der Halterung 120. Die Anpress-Spannvorrichtung 123 und die Anpress-Spannvorrichtung 113 werden zuvor vom Heizgerät 121 beziehungsweise vom Heizgerät 118 auf einen Bereich von 80 bis 150 Grad Celsius erwärmt. Es sollte erwähnt werden, dass die MEA 9, GDL's 6A, 6B und die Separatoren 7A, 7B in dieser Figur zur Darstellungszwecken voneinander getrennt sind, aber in Wirklichkeit heben sich diese Elemente in geschichteter Form an, wenn die Anpress-Spannvorrichtung 113 angehoben wird.Regarding 4 comes the second separator positioned on the uppermost layer of the layered body 7B by lifting the on press-clamping device 113 in contact with the clamping device 123 the holder 120 , The clamping device 123 and the pressing jig 113 beforehand from the heater 121 or from the heater 118 heated to a range of 80 to 150 degrees Celsius. It should be mentioned that the MEA 9 , GDL's 6A . 6B and the separators 7A . 7B in this figure are separated from each other for illustrative purposes, but in reality these elements cancel each other in a layered form when the pressing jig 113 is raised.

Nachdem der zweite Separator 7B in Kontakt mit der Anpress-Spannvorrichtung 123 gekommen ist, legt die Anpress-Spannvorrichtung 113 den vorgegebenen Druck und Wärme aus einer vertikalen Richtung auf die MEA 9, die GDL's 6A, 6B und die Separatoren 7A, 7B an, die zwischen der Anpress- Spannvorrichtung 113 und der Anpress-Spannvorrichtung 123 geschichtet sind. Demzufolge wird der auf die GDL's 6A, 6B aufgetragene Klebstoff thermisch auf die MEA 9 geklebt. Genauer wird das wärmehärtende Mittel, das im Klebstoff enthalten ist, durch die Wärme ausgehärtet, sodass die MEA 9 und die GDL's 6A, 6B fest aneinander geklebt werden.After the second separator 7B in contact with the clamping device 123 has come, places the Anpress-tensioning device 113 the predetermined pressure and heat from a vertical direction on the MEA 9 , the GDL's 6A . 6B and the separators 7A . 7B on, between the pressing jig 113 and the pressing jig 123 are layered. Consequently, the on the GDL's 6A . 6B applied adhesive thermally to the MEA 9 glued. Specifically, the thermosetting agent contained in the adhesive is cured by the heat, so that the MEA 9 and the GDL's 6A . 6B be stuck together.

Wie oben erwähnt wird der Klebstoff nur auf begrenzte Stellen anstatt auf die gesamten Oberflächen der GDL's 6A, 6B aufgetragen. Daher wird bei der fertig gestellten Brennstoffzelle die Gasdiffusion und Übertragung von den GDL's 6A, 6B zu den Katalysatorschichten 8A, 8B durch den Klebstoff ungehindert durchgeführt. Der Polymerelektrolyt, der die Katalysatorschichten 8A, 8B bildet, wird thermisch selbst auf Oberflächenstellen auf die GDL's 6A, 6B gepresst, die nicht mit dem Klebstoff beschichtet sind, und durch einen Ankereffekt werden die GDL's 6A, 6B und die Katalysatorschichten 8A, 8B ohne Abstände fest aneinander befestigt.As noted above, the adhesive is only applied to limited locations rather than to the entire surfaces of the GDLs 6A . 6B applied. Therefore, in the finished fuel cell, gas diffusion and transmission from the GDLs 6A . 6B to the catalyst layers 8A . 8B performed unhindered by the adhesive. The polymer electrolyte containing the catalyst layers 8A . 8B thermally forms itself on surface sites on the GDL's 6A . 6B pressed, which are not coated with the adhesive, and by an anchor effect, the GDL's 6A . 6B and the catalyst layers 8A . 8B firmly attached to each other without gaps.

Wenn das im Klebstoff enthaltene wärmehärtende Mittel aushärtet, das auf die Zwischenwandbereiche 7F der Separatoren 7A, 7B aufgetragen wird, werden die Separatoren 7A, 7B und die GDL's 6A, 6B ebenso fest aneinander geklebt.When the thermosetting agent contained in the adhesive cures, it is cured on the intermediate wall portions 7F the separators 7A . 7B is applied, the separators 7A . 7B and the GDL's 6A . 6B just as firmly stuck together.

Dadurch wird der geschichtete Körper, der durch den der Reihe nach geschichteten ersten Separator 7A, die erste GDL 6A, die MEA 9, die zweite GDL 6B und den zweiten Separator 7A gebildet wird, in einem einzigen Heißpressvorgang vereinigt, und als Folge davon wird die Brennstoffzelle innerhalb einer kurzen Zeitspanne fertig gestellt.This will cause the layered body to pass through the sequentially layered first separator 7A , the first GDL 6A , the MEA 9 , the second GDL 6B and the second separator 7A is formed in a single hot pressing operation, and as a result, the fuel cell is completed within a short period of time.

Die in der Pressmaschine 101 vereinigte Brennstoffzelle wird von einem Roboter 300 zu einer Sammelstelle transportiert, der, wie in den 1 und 3 gezeigt, einen Roboterarms 301 aufweist.The in the pressing machine 101 United fuel cell is powered by a robot 300 transported to a collection point, which, as in the 1 and 3 shown a robotic arm 301 having.

Danach werden die Zufuhr des Separators 7A, der GDL 6A, der MEA 9, der GDL 6B und des Separators 7B durch die jeweiligen Zuführungsmechanismen und Transportmechanismen zur Pressmaschine 101, die Vereinigung dieser Elemente durch die Pressmaschine 101 und der Transport der vereinigten Brennstoffzelle zur Sammelstelle vom Roboter 300 wiederholt.Thereafter, the supply of the separator 7A , the GDL 6A , the MEA 9 , the GDL 6B and the separator 7B through the respective feed mechanisms and transport mechanisms to the press machine 101 , the union of these elements by the pressing machine 101 and transporting the combined fuel cell to the collection point from the robot 300 repeated.

Wie oben beschrieben, werden bei dieser Erfindung der Separator 7A, die GDL 6A, die MEA 9, die GDL 6B und der Separator 7B in einem einzigen Heißpressvorgang vereinigt und daher kann der Herstellungsvorgang für die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle verkürzt werden.As described above, in this invention, the separator 7A , the GDL 6A , the MEA 9 , the GDL 6B and the separator 7B in a single hot pressing operation, and therefore the manufacturing process for the polymer electrolyte fuel cell can be shortened.

Die oben beschriebene Ausführungsform verwendet die MEA 9, die aus den Katalysatorschichten 8A, 8B gebildet ist, die in bestimmten Abständen auf den zwei Oberflächen der Polymerelektrolyt-Membran 5 beschichtet ist, aber die Katalysatorschichten 8A, 8B können auf den entsprechenden Oberflächen der GDL's 6A, 6B ausgebildet werden. In diesem Fall führt der Transportmechanismus, der durch die Transportwalze 102, die Riemen-Transportvorrichtung 103 und die Ausstoßwalze 104 gebildet wird, nur die Polymerelektrolyt-Membran 5 der Pressmaschine 101 zu. Andererseits führt der Zuführungsmechanismus 200 für die GDL's 6A, 6B die GDL's 6A, 6B ihren Anfangs-Transportpositionen zu, nachdem die Katalysatorschichten 8A, 8B auf die dem Polymereelektrolyt-Membran 5 zugewandten Oberflächen der GDL's 6A, 6B aufgetragen wurden. In diesem Fall werden die Katalysatorschichten 8A, 8B in der Pressmaschine 101 durch das Heißpressen thermisch auf die Polymerelektrolyt-Membran 5 gepresst. Die Katalysatorschichten 8A, 8B können auch während des Transports der Polymerelektrolyt-Membran 5 auf vorgegebene Positionen auf der Polymerelektrolyt-Membran 5 aufgebracht werden.The embodiment described above uses the MEA 9 coming from the catalyst layers 8A . 8B is formed at certain intervals on the two surfaces of the polymer electrolyte membrane 5 coated, but the catalyst layers 8A . 8B can on the appropriate surfaces of the GDL's 6A . 6B be formed. In this case, the transport mechanism that passes through the transport roller 102 , the belt transporter 103 and the ejection roller 104 is formed, only the polymer electrolyte membrane 5 the pressing machine 101 to. On the other hand, the feeding mechanism performs 200 for the GDL's 6A . 6B the GDL's 6A . 6B their initial transport positions after the catalyst layers 8A . 8B on the polymer electrolyte membrane 5 facing surfaces of the GDL's 6A . 6B were applied. In this case, the catalyst layers become 8A . 8B in the press machine 101 by hot pressing thermally on the polymer electrolyte membrane 5 pressed. The catalyst layers 8A . 8B can also during transport of the polymer electrolyte membrane 5 to predetermined positions on the polymer electrolyte membrane 5 be applied.

Der Fokus des Brennstoffzellen-Herstellungsverfahrens gemäß dieser Erfindung ist der durch die Pressmaschine 101 durchgeführte Heißpressvorgang, und dadurch können irgendwelche Verfahren verwendet werden, um die Elemente der Pressmaschine 101 zu zuführen und die vereinigte Brennstoffzelle zu transportieren.The focus of the fuel cell manufacturing method according to this invention is that of the press machine 101 performed hot pressing process, and thereby any method can be used to the elements of the pressing machine 101 to feed and transport the combined fuel cell.

Als Nächstes wird mit Bezug auf 5 eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben, die sich auf die Form der Anpress-Spannvorrichtung 113 in der Pressmaschine 101 bezieht.Next, referring to 5 a second embodiment of this invention, which is based on the shape of the pressing jig 113 in the press machine 101 refers.

Ein Merkmal dieser Ausführungsform ist die Form der Oberseite der Anpress-Spannvorrichtung 113. Hierbei sind nach oben gerichtete streifenförmige Vorsprünge 13, die sich in die im ersten Separator 7A ausgebildeten nutförmigen Kühlflüssigkeitsdurchgänge 7D einfügen, anstelle der flachen Ausbildung der Oberseite der Anpress-Spannvorrichtung vorgesehen. Durch Ausbilden dieser streifenförmigen Vorsprünge 13 bei der Anpress-Spannvorrichtung 113, kann die Positionierung des Separators 7A exakt durchgeführt werden. Wenn der Separator 7A darüber hinaus aus Graphit ausgebildet ist, ist es für die Pressmaschine 101 wegen der Sprödigkeit des Graphits schwierig, eine ausreichende Druckkraft auf den geschichteten Körper aufzubringen. Durch Einfügen der streifenförmigen Vorsprünge 13 der Anpress-Spannvorrichtung 113 in die nutförmigen Kühldurchgänge 7D des Separators 7A wie in dieser Ausführungsform, kann eine ausreichende Druckkraft auf den geschichteten Körper aufgebracht werden, während eine Spannungskonzentration vermieden wird.A feature of this embodiment is the shape of the top of the nip chuck 113 , Here are upwardly directed strip-shaped projections 13 that are in the first separator 7A formed groove-shaped coolant passages 7D insert, provided instead of the flat design of the top of the Anpress-tensioning device. By forming these strip-shaped projections 13 at the pressure-clamping device 113 , the positioning of the separator 7A be done exactly. If the separator 7A Moreover, it is made of graphite, it is for the press machine 101 because of the brittleness of graphite, it is difficult to apply sufficient compressive force to the layered body. By inserting the strip-shaped projections 13 the clamping device 113 in the groove-shaped cooling passages 7D of the separator 7A As in this embodiment, a sufficient compressive force can be applied to the layered body while avoiding stress concentration.

Als Nächstes wird mit Bezug auf 6 eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben, die sich auf die Form der Anpress-Spannvorrichtung 123 in der Pressmaschine 101 bezieht.Next, referring to 6 A third embodiment of this invention is described, which refers to the shape of the pressing jig 123 in the press machine 101 refers.

Bei dieser Ausführungsform sind die Kühlflüssigkeitsdurchgänge 7D ebenfalls auf der Rückseite des zweiten Separators 7B ausgebildet und die streifenförmigen Vorsprünge 13 der zweiten Ausführungsform sind sowohl auf der Oberseite der Anpress-Spannvorrichtung 113 als auch der Unterseite der Anpress-Spannvorrichtung 123 ausgebildet.In this embodiment, the cooling liquid passages 7D also on the back of the second separator 7B formed and the strip-shaped projections 13 of the second embodiment are both on the top of the pressing jig 113 as well as the underside of the pressing jig 123 educated.

Gemäß dieser Ausführungsform berühren die Separatoren 7A und 7B die Anpress-Spannvorrichtung 113 bzw. die Anpress-Spannvorrichtung 123 ohne Zwischenräume und daher erreicht die Zuführungsanordnung der Separatoren 7A und 7B während dem Heißpressvorgang ein weiteres Stabilitätsniveau.According to this embodiment, the separators touch 7A and 7B the pressure-clamping device 113 or the clamping device 123 without gaps and therefore reaches the feed arrangement of the separators 7A and 7B during the hot pressing process another stability level.

Es sollte angemerkt werden, dass die zweiten und dritten Ausführungsformen auch auf Separatoren angewendet werden können, die mit Gasdurchgängen anstelle der Kühlflüssigkeitsdurchgänge ausgebildet sind.It It should be noted that the second and third embodiments can also be applied to separators using gas passages instead the cooling liquid passages formed are.

Die Inhalte von Tokugan 2004-019743, veröffentlicht am 28. Januar 2004 in Japan, werden hiermit durch Bezugnahme miteinbezogen.The Contents of Tokugan 2004-019743, published on January 28, 2004 in Japan, are hereby incorporated by reference.

Obwohl die Erfindung zuvor mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden dem Durchschnittsfachmann innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche einleuchten.Even though the invention previously with reference to certain embodiments of the invention has been described, the invention is not on those described above embodiments limited. Modifications and variations of the embodiments described above will be within the scope of the ordinary person skilled in the art Clarify claims.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY

Gemäß dieser Erfindung können geschichtete konstitutionelle Elemente einer Brennstoffzelle durch einen einzigen Heißpressvorgang vereinigt werden. Demzufolge kann ein Herstellungsvorgang für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelleneinheit verkürzt werden und ein besonders vorteilhafter Effekt erzielt werden, in dem diese Erfindung in einen Herstellungsvorgang für einen Brennstoffzellenstapel integriert wird, der eine große Anzahl von Brennstoffzellen verwendet.According to this Invention can layered constitutional elements of a fuel cell a single hot pressing process to be united. As a result, a manufacturing process for a polymer electrolyte fuel cell unit can be shortened and a particularly advantageous effect can be achieved in which these Invention integrated into a manufacturing process for a fuel cell stack that's going to be a big one Number of fuel cells used.

Die Ausführungsformen dieser Erfindung, für die ein exklusives Eigentum oder ein Vorrecht beansprucht wird, sind wie folgt definiert:The embodiments this invention, for the an exclusive property or franchise is claimed defined as follows:

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, die durch Laminieren einer ersten Gas-Diffusionsschicht (6A) und eines ersten Separators (7A) auf eine Oberfläche einer Membran-Elektrolyteinheit (9) und Laminieren einer zweiten Gas-Diffusionsschicht (6B) und eines zweiten Separators (7B) auf die andere Oberfläche der Membran-Elektrolyteinheit (9) ausgebildet wird. Ein Klebstoff wird auf eine Oberfläche des ersten Separators (7A) aufgetragen, der die erste Gas-Diffusionsschicht (6A) kontaktiert, der Klebstoff wird auf eine Oberfläche des zweiten Separators (7B) aufgetragen, der die zweite Gas-Diffusionsschicht (6B) kontaktiert, und der erste Separator (7A), die erste Gas-Diffusionsschicht (6A), die Membran-Elektrolyteinheit (9), die zweite Gas-Diffusionsschicht (6B) und der zweite Separator (7B) sind zwischen einem Paar von Anpress-Spannvorrichtungen (113, 123) angeordnet, um in der beschriebenen Reihenfolge geschichtet zu werden. Eine vereinigte Brennstoffzelle wird unter Verwendung der Anpress-Spannvorrichtungen (113, 123) durch Aufbringen von Wärme und Druck auf den ersten Separator (7A) und den zweiten Separator (7B) erzielt.This invention relates to a method of manufacturing a polymer electrolyte fuel cell obtained by laminating a first gas diffusion layer ( 6A ) and a first separator ( 7A ) on a surface of a membrane electrolyte unit ( 9 ) and laminating a second gas diffusion layer ( 6B ) and a second separator ( 7B ) to the other surface of the membrane electrolyte unit ( 9 ) is formed. An adhesive is applied to a surface of the first separator ( 7A ), the first gas diffusion layer ( 6A ), the adhesive is applied to a surface of the second separator ( 7B ), the second gas diffusion layer ( 6B ), and the first separator ( 7A ), the first gas diffusion layer ( 6A ), the membrane electrolyte unit ( 9 ), the second gas diffusion layer ( 6B ) and the second separator ( 7B ) are between a pair of pressing jigs ( 113 . 123 ) to be layered in the order described. A combined fuel cell is produced using the press-fit fixtures ( 113 . 123 ) by applying heat and pressure to the first separator ( 7A ) and the second separator ( 7B ) achieved.

Claims (7)

Herstellungsverfahren für eine Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle, die durch Laminieren einer ersten Gas-Diffusionsschicht (6A) und eines ersten Separators (7A) auf eine Oberfläche einer Polymerelektrolyt-Membran (5), und Laminieren einer zweiten Gas-Diffusionsschicht (6B) und eines zweiten Separators (7B) auf die andere Oberfläche der Polymerelektrolyt-Membran (5) ausgebildet ist, wobei das Verfahren aufweist: Aufbringen eines Klebemittels auf eine Oberfläche des ersten Separators (7A), der die erste Gas-Diffusionsschicht (6A) kontaktiert; Aufbringen des Klebemittels auf eine Oberfläche des zweiten Separators (7B), der die zweite Gas-Diffusionsschicht (6B) kontaktiert; Anordnen des ersten Separators (7A), der ersten Gas-Diffusionsschicht (6A), der Polymerelektrolyt-Membran (5), der zweiten Gas-Diffusionsschicht (6B) und des zweiten Separators (7B) zwischen einem Paar von Anpress-Spannvorrichtungen (113, 123), um in der beschriebenen Reihenfolge geschichtet zu werden; und Erhalten einer integrierten Brennstoffzelle unter Verwendung der Anpress-Spannvorrichtungen (113, 123) durch Aufbringen von Wärme und Druck auf den ersten Separator (7A) und den zweiten Separator (7B).Process for producing a polymer electrolyte fuel cell obtained by laminating a first gas diffusion layer ( 6A ) and a first separator ( 7A ) on a surface of a polymer electrolyte membrane ( 5 ), and laminating a second gas diffusion layer ( 6B ) and a second separator ( 7B ) on the other surface of the polymer electrolyte membrane ( 5 ), the method comprising: applying an adhesive to a surface of the first separator ( 7A ), the first gas diffusion layer ( 6A ) contacted; Applying the adhesive to a surface of the second separator ( 7B ), the second gas diffusion layer ( 6B ) contacted; Arranging the first separator ( 7A ), the first gas diffusion layer ( 6A ), the polymer electrolyte membrane ( 5 ), the second gas diffusion layer ( 6B ) and the second separator ( 7B ) between a pair of pressing jigs ( 113 . 123 ) to be layered in the order described; and obtaining an integrated fuel cell using the pressing jigs ( 113 . 123 ) by applying heat and pressure to the first separator ( 7A ) and the second separator ( 7B ). Herstellungsverfahren gemäß Anspruch l, wobei der erste Separator (7A) einen der ersten Gas-Diffusionsschicht (6A) zugewandten nutförmigen Gasdurchgang (7C) aufweist, das auf den ersten Separator (7A) aufgebrachte Klebemittel auf einen Trennwandbereich (7F) aufgebracht wird, der den Gasdurchgang (7C) definiert, der zweite Separator (7B) den der zweiten Gas-Diffusionsschicht (6B) zugewandten nutförmigen Gasdurchgang (7C) aufweist, und das auf den zweiten Separator (7B) aufgebrachte Klebemittel auf den Zwischenwandbereich (7F) aufgebracht wird, der den Gasdurchgang (7C) definiert.Manufacturing method according to claim 1, wherein the first separator ( 7A ) one of the first gas diffusion layer ( 6A ) facing groove-shaped gas passage ( 7C ), which is on the first separator ( 7A ) applied adhesive on a partition wall area ( 7F ) is applied, the gas passage ( 7C ), the second separator ( 7B ) of the second gas diffusion layer ( 6B ) facing groove-shaped gas passage ( 7C ), and that on the second separator ( 7B ) applied to the intermediate wall area ( 7F ) is applied, the gas passage ( 7C ) Are defined. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eine erste Katalysatorschicht (8A) und eine zweite Katalysatorschicht (8B) im voraus auf die entsprechenden Oberflächen der Polymerelektrolyt-Membran (5) aufgetragen werden, und als Ergebnis der Wärme und des Drucks, die durch die Anpress-Spannvorrichtungen (113, 123) auf den ersten Separator (7A) und den zweiten Separator (7B) aufgebracht werden, die erste Gas-Diffusionsschicht (6A) thermisch auf die erste Katalysatorschicht (8A) gepresst wird und die zweite Gas-Diffusionsschicht (6B) thermisch auf die zweite Katalysatorschicht (8B) gepresst wird.A manufacturing method according to claim 1 or claim 2, wherein a first catalyst layer ( 8A ) and a second catalyst layer ( 8B ) in advance on the corresponding surfaces of the polymer electrolyte membrane ( 5 ) and as a result of the heat and pressure generated by the press-on jigs ( 113 . 123 ) on the first separator ( 7A ) and the second separator ( 7B ), the first gas diffusion layer ( 6A ) thermally to the first catalyst layer ( 8A ) and the second gas diffusion layer ( 6B ) thermally to the second catalyst layer ( 8B ) is pressed. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 3, wobei ein Klebemittel nur auf bestimmte Stellen der der ersten Katalysatorschicht (8A) zugewandten ersten Gas-Diffusionsschicht (6A) aufgebracht wird, ein Klebemittel nur auf bestimmte Stellen der der zweiten Katalysatorschicht (8B) zugewandten zweiten Gas-Diffusionsschicht (6B) aufgebracht wird, und als Ergebnis der Wärme und des Drucks, die durch die Anpress-Spannvorrichtungen (113, 123) auf den ersten Separator (7A) und den zweiten Separator (7B) aufgebracht werden, die erste Gas-Diffusionsschicht (6A) thermisch auf die erste Katalysatorschicht (8A) geklebt wird und die zweite Gas-Diffusionsschicht (6B) thermisch auf die zweite Katalysatorschicht (8B) geklebt wird.A manufacturing method according to claim 3, wherein an adhesive is applied only to certain locations of the first catalyst layer ( 8A ) facing first gas diffusion layer ( 6A ) is applied, an adhesive only to certain locations of the second catalyst layer ( 8B ) facing the second gas diffusion layer ( 6B ) and as a result of the heat and pressure generated by the press-on jigs ( 113 . 123 ) on the first separator ( 7A ) and the second separator ( 7B ), the first gas diffusion layer ( 6A ) thermally to the first catalyst layer ( 8A ) and the second gas diffusion layer ( 6B ) thermally to the second catalyst layer ( 8B ) is glued. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Klebemittel ein wärmehärtendes Harz umfasst.The manufacturing method according to claim 1, wherein the adhesive a thermosetting one Resin includes. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei der erste Separator (7A) einen konkaven Bereich (7D) in einer der Anpress-Spannvorrichtung (113) zugewandten Fläche umfasst und die Anpress-Spannvorrichtung (113) einen konvexen Bereich (13) umfasst, der sich in den konkaven Bereich (7D) im ersten Separator (7A) einpasst.The manufacturing method according to claim 1, wherein the first separator ( 7A ) a concave area ( 7D ) in one of the pressure-clamping device ( 113 ) facing surface and the pressure-clamping device ( 113 ) a convex area ( 13 ), which extends into the concave area ( 7D ) in the first separator ( 7A ) fits. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei der konkave Bereich (7D) ein Kühlflüssigkeitsdurchgang (7D) der Brennstoffzelle ist.Manufacturing method according to claim 1, wherein the concave area ( 7D ) a coolant passage ( 7D ) of the fuel cell is.
DE112004002695T 2004-01-28 2004-12-28 Production method for a polymer electrolyte fuel cell Withdrawn DE112004002695T5 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004019743A JP2005216598A (en) 2004-01-28 2004-01-28 Solid polymer membrane type fuel cell and its manufacturing method
JP2004-019743 2004-01-28
PCT/JP2004/019845 WO2005074061A1 (en) 2004-01-28 2004-12-28 Solid polymer membrane fuel cell manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112004002695T5 true DE112004002695T5 (en) 2007-09-13

Family

ID=34823729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112004002695T Withdrawn DE112004002695T5 (en) 2004-01-28 2004-12-28 Production method for a polymer electrolyte fuel cell

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2005216598A (en)
KR (1) KR100737660B1 (en)
CN (1) CN1906787A (en)
DE (1) DE112004002695T5 (en)
WO (1) WO2005074061A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018146118A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Elementary module for a fuel cell
US11152637B2 (en) 2017-02-10 2021-10-19 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Fuel cell

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7651581B2 (en) * 2005-12-20 2010-01-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Catalyst coated diffusion media
US8431284B2 (en) * 2007-06-26 2013-04-30 GM Global Technology Operations LLC Low electrical resistance bipolar plate-diffusion media assembly
KR100957366B1 (en) * 2008-03-13 2010-05-12 현대자동차주식회사 Jig apparatus for fuel cell separator
KR100957370B1 (en) * 2008-04-29 2010-05-11 현대자동차주식회사 Auto assembly device and method of Membrane Electrode Assembly
JP5348388B2 (en) * 2008-11-12 2013-11-20 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of fuel cell
KR101047761B1 (en) 2008-12-26 2011-07-07 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor light emitting device
GB201207759D0 (en) * 2012-05-03 2012-06-13 Imp Innovations Ltd Fuel cell
KR101703617B1 (en) * 2015-09-03 2017-02-07 현대자동차 주식회사 Heat treatment device of mea for fuel cell
JP6926999B2 (en) * 2017-12-05 2021-08-25 トヨタ自動車株式会社 How to manufacture fuel cell
CN113728478B (en) * 2019-09-09 2024-05-28 Nok株式会社 Sealing structure of separator for fuel cell unit

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0878028A (en) * 1994-08-31 1996-03-22 Aqueous Res:Kk Solid polymer electrolyte fuel cell and its manufacture
JP2001236971A (en) * 2000-02-24 2001-08-31 Fuji Electric Co Ltd Method of producing solid high polymer fuel cell
JP3609016B2 (en) * 2000-10-18 2005-01-12 本田技研工業株式会社 Fuel cell seal mounting method and fuel cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018146118A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Elementary module for a fuel cell
FR3062958A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-17 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives ELEMENTARY MODULE OF A FUEL CELL
US11152637B2 (en) 2017-02-10 2021-10-19 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Fuel cell
US11158869B2 (en) 2017-02-10 2021-10-26 Commissariat A L'energie Atomicue Et Aux Energies Alternatives Elementary module for a fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005074061A1 (en) 2005-08-11
JP2005216598A (en) 2005-08-11
CN1906787A (en) 2007-01-31
KR100737660B1 (en) 2007-07-09
KR20070001104A (en) 2007-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3194168B1 (en) Device for producing a battery cell
DE102015117077B4 (en) METHOD FOR PRODUCING AN ELEMENTARY FUEL CELL
DE112014005610B4 (en) Power generating body
DE112004002350B4 (en) Method and device for producing a fuel cell
DE112004002695T5 (en) Production method for a polymer electrolyte fuel cell
DE102015010440B4 (en) Method and device for producing a membrane-electrode arrangement for a fuel cell
EP1289037B1 (en) Seal assembly for a MEA and method for manufacturing the seal assembly
DE102016000974B4 (en) Method and device for producing a membrane electrode assembly for a fuel cell
DE112012003942B4 (en) Electrolyte membrane electrode structure with resin / synthetic resin frame for fuel cells
DE112004002237B4 (en) Method and device for producing a fuel cell
DE112007000017T5 (en) A method of forming a gas diffusion layer for a fuel cell
DE112014000725B4 (en) Joining device and joining method
DE102007058497A1 (en) Laminated multilayer printed circuit board
DE102014223100A1 (en) Manufacturing method of a membrane electrode assembly for a fuel cell
DE102019215468A1 (en) Elastomer cell frame for fuel cell and manufacturing process therefor as well as unit cell with it
DE102018116057A1 (en) Assembly system for assembling a fuel cell stack
DE19956721A1 (en) Separator for a proton exchange fuel cell stack is produced by die casting of a light metal alloy, especially an aluminum or magnesium alloy
DE112008002218T5 (en) Individual fuel cell
EP1653537A1 (en) Cooling plate modul for fuel cell stack
DE102004026572A1 (en) Manufacturing method for piezoelectric layer element
DE102017000960B4 (en) Process for manufacturing a membrane electrode assembly for a fuel cell
DE102020114960A1 (en) Manufacturing process for a fuel cell
DE112006001507B4 (en) Apparatus for curing the membrane of a proton exchange fuel cell
CH451551A (en) Method and device for producing a space lattice damping filter for extraneous light
DE1596231B2 (en) METHOD OF APPLICATION OF PROJECTING SPACERS FIXED ON ELECTRODES GAL VANIC ELEMENTS AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee