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Die
Erfindung betrifft eine Technologie zur Durchführung einer Elektroabscheidungsbeschichtung,
wobei eine Spannung an ein Objekt angelegt wird.
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Als
bekannte Verfahren zur Ausbildung einer Beschichtung auf einer Oberfläche eines
Elementes sind beispielsweise ein Eintauchverfahren, ein Sprühverfahren,
und ein Elektroabscheidungsbeschichtungsverfahren bekannt. Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichungsschrift
Nr.
JP 09-262519 A offenbart
beispielsweise eine Technologie, bei der eine Beschichtung nur auf
einem vorbestimmten Abschnitt ausgebildet wird, indem eine Elektroabscheidungsbeschichtung
durchgeführt wird,
nachdem der andere Abschnitt unter Verwendung eines unter UV-Strahlen ausgehärteten Harzes maskiert
wurde.
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Ferner
offenbart die US-Patentschrift
US 3,476,661 A ein Verfahren, bei dem die
mit einer Oxidschicht beschichtete Kante eines Halbleiterelementes
einer elektrolytischen Behandlung unterzogen wird. Dabei wird eine
dem Halbleiterelement entsprechende Siliziumscheibe in ein elektrolytisches Bad
eingetaucht und von zwei Stützelementen
festgehalten. Zwei Versiegelungsringe beschränken die elektrolytische Behandlung
auf den Kantenabschnitt der Scheibe.
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Wenn
eine Beschichtung durch das Eintauchverfahren oder das Sprühverfahren
durchgeführt
wird, ist es schwierig, eine Beschichtung mit einer homogenen Dicke
auf den Seitenoberflächen
eines flachen Elementes sowie auf Abschnitten einer ersten Oberfläche und
einer zweiten Oberfläche
(eine Oberfläche
auf der zu der ersten Oberfläche
gegenüberliegenden
Seite) des flachen Elementes auszubilden, die nahe an einem Endabschnitt
des flachen Elementes liegen. Im Gegensatz dazu wird die Dicke einer
Beschichtung wahrscheinlich homogen ausgebildet, wenn die Beschichtung
durch das Elektroabscheidungsbeschichtungsverfahren durchgeführt wird.
Es ist jedoch schwierig, eine Beschichtung nur auf einem Teil eines
Elementes auszubilden. Daher wird ein Abschnitt, auf dem keine Beschichtung
durchzuführen
ist, im Voraus maskiert, und die Maske wird entfernt, nachdem die
Beschichtung ausgebildet ist. Diese Schritte verkomplizieren den
Herstellungsvorgang.
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Demzufolge
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrund, eine Technologie
zur Ausbildung einer Beschichtung mit einer homogenen Dicke auf
einem Teil eines Elementes mit einem einfachen Herstellungsvorgang
bereitzustellen.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das nachstehend
angeführte
Verfahren zur Herstellung eines Separators einer Brennstoffzelle
bereitgestellt. Ein Substrat eines Separators (das nachstehend als „Separatorsubstrat" in Bezug genommen
ist) wird in eine Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung eingesetzt,
und eine versiegelte Elektroabscheidungskammer wird durch die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung und
das Separatorsubstrat ausgebildet. Dann wird eine Elektroabscheidungsbeschichtung
auf dem Separatorsubstrat in der Elektroabscheidungskammer durchgeführt. Wenn
das Separatorsubstrat in die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung
eingesetzt wird, wird das Separatorsubstrat derart angeordnet, dass
ein Abschnitt des Separatorsubstrates in der Elektroabscheidungskammer
angeordnet ist, und der andere Abschnitt des Separatorsubstrates außerhalb
der Elektroabscheidungskammer angeordnet ist.
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Gemäß dieser
Ausgestaltung kann eine Beschichtung auf dem Abschnitt des Separatorsubstrates
ausgebildet werden, der in der Elektroabscheidungskammer angeordnet
ist, indem eine Elektroabscheidungsbeschichtung mit einem einfachen
Herstellungsvorgang durchgeführt
wird. Dabei kann eine Beschichtung mit einer homogenen Dicke leicht
ausgebildet werden, da die Beschichtung durch Elektroabscheidungsbeschichtung
ausgebildet wird. Außerdem
ist es möglich,
auf dem anderen Abschnitt des Separatorsubstrates keine Beschichtung
auszubilden, der außerhalb
der Elektroabscheidungskammer angeordnet ist.
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Wenn
eine Elektroabscheidungsbeschichtung durchgeführt wird, kann eine Spannung
an den Abschnitt des Separatorsubstrates angelegt werden, der in
der Elektroabscheidungskammer angeordnet ist, während eine Elektroabscheidungslösung der Elektroabscheidungskammer
zugeführt
wird.
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Zudem
kann die Elektroabscheidungslösung aus
der Elektroabscheidungskammer abgezogen werden, nachdem die Elektroabscheidungsbeschichtung
beendet ist. Dieser Schritt ermöglicht
eine Herausnahme des Separatorsubstrates aus der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung
ohne einen Bereich um die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung
mit der Elektroabscheidungslösung zu
verunreinigen.
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Außerdem kann
nach Abziehen der Elektroabscheidungslösung aus der Elektroabscheidungskammer
eine Reinigungsflüssigkeit
in der Elektroabscheidungskammer zirkulieren, so dass der Abschnitt
des Separatorsubstrates, der in der Elektroabscheidungskammer angeordnet
ist, gereinigt wird. Dieser Schritt ermöglicht eine Herausnahme des
Separatorsubstrates aus der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung
ohne die Hände
eines Arbeiters sowie einer Handhabungsvorrichtung mit der Elektroabscheidungslösung zu
verunreinigen.
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Ferner
kann in der Elektroabscheidungskammer erwärmte Luft zirkulieren, so dass
die Elektroabscheidungskammer ausbildende innere Wände sowie
der Abschnitt des Separatorsubstrates, der in der Elektroabscheidungskammer
angeordnet ist, getrocknet werden. Dieser Schritt ermöglicht eine
Herausnahme des Separatorsubstrates aus der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung, ohne
die Hände
eines Arbeiters, eine Handhabungsvorrichtung und das Separatorsubstrat
mit der Elektroabscheidungslösung
zu verunreinigen.
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Wenn
das Separatorsubstrat in die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung
eingesetzt wird, kann das Separatorsubstrat zwischen einem ersten
Rahmenkörper
und einem zweiten Rahmenkörper
der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung sandwichartig eingesetzt
sein, wodurch die Elektroabscheidungskammer durch den ersten Rahmenkörper, den
zweiten Rahmenkörper und
das Separatorsubstrat ausgebildet ist. Somit kann eine Elektroabscheidungsbeschichtung
auf einem Abschnitt mit einer gewünschten Form auf einer ersten
Oberfläche
des Separatorsubstrates unter Verwendung des in einer gewünschten
Form ausgebildeten ersten Rahmenkörpers durchgeführt werden.
In ähnlicher
Weise kann die Elektroabscheidungsbeschichtung auf einem Abschnitt
mit einer gewünschten
Form auf einer zweiten Oberfläche
(einer Oberfläche
auf der zu der ersten Oberfläche
gegenüberliegenden
Seite) des Separatorsubstrates unter Verwendung des in einer gewünschten
Form ausgebildeten zweiten Rahmenkörpers durchgeführt werden.
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Bei
der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausgestaltung kann der
erste Rahmenkörper und
der zweite Rahmenkörper
voneinander entfernt werden, so dass das Separatorsubstrat aus der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung
herausgenommen wird.
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Das
Separatorsubstrat kann aus Metall ausgebildet sein. Eine auf dem
Separatorsubstrat durch Elektroabscheidungsbeschichtung ausgebildete Elektroabscheidungsbeschichtungsschicht
kann eine Grundierungsschicht zur Bereitstellung einer Anhaftung
zwischen einem auf dem Separatorsubstrat ausgebildeten Harz- oder
Gummiversiegelungselement und dem Separatorsubstrat sein. Außerdem kann
die Elektroabscheidungsbeschichtungsschicht eine Grundierung zur
Bereitstellung einer Anhaftung zwischen einem auf dem äußeren Endabschnitt
des Separatorsubstrates bereitgestellten Harz- oder Gummirahmen
und dem Separatorsubstrat sein. Somit kann das Separatorsubstrat
durch die ausgebildete Grundierung fest mit dem Versiegelungselement
und dem Rahmen verbunden werden, so dass eine homogene Dicke durch
die Elektroabscheidungsbeschichtung erhalten wird.
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Wenn
das Separatorsubstrat aus Metall ausgebildet ist, kann die durch
Elektroabscheidungsbeschichtung ausgebildete Elektroabscheidungsbeschichtungsschicht
eine isolierende Eigenschaft aufweisen. Somit kann die Elektroabscheidungsbeschichtungsschicht
das Auftreten einer Situation vermeiden, bei der die Separatorsubstrate
in gestapelter Form einander kontaktieren und ein Kurzschluss auftritt.
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Jedes
der vorstehend beschriebenen Verfahren kann unter Verwendung einer
nachstehend aufgeführten
Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung durchgeführt werden.
Die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung beinhaltet einen
ersten Rahmenkörper
und einen zweiten Rahmenkörper,
die ein zur Elektroabscheidungsbeschichtung vorgesehenes erstes
Objekt sandwichartig umgeben, wodurch gemeinsam mit dem ersten Objekt
eine Elektroabscheidungskammer ausgebildet wird, die eine Elektroabscheidungslösung darin
aufnimmt. Der erste Rahmenkörper
und der zweite Rahmenkörper bilden
die versiegelte Elektroabscheidungskammer aus, während ein Abschnitt des ersten
Objekts in der Elektroabscheidungskammer angeordnet ist, und der andere
Abschnitt des ersten Objekts außerhalb
der Elektroabscheidungskammer angeordnet ist.
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Mit
einer derartigen Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung kann
eine Beschichtung nur auf einem Abschnitt eines Objektes ausgebildet
werden, ohne eine Beschichtung auf dem anderen Abschnitt des Objektes
auszubilden. Eine Beschichtung mit einer homogenen Dicke kann nämlich nur
auf einem Abschnitt eines Elementes mit einem einfachen Herstellungsvorgang
ausgebildet werden.
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Der
andere Abschnitt des ersten Objektes kann ein zentraler Abschnitt
des ersten Objektes sein, und der Abschnitt des ersten Objektes
kann ein äußerer Endabschnitt
des ersten Objektes sein, der um den zentralen Abschnitt angeordnet
ist. Der erste Rahmenkörper
und der zweite Rahmenkörper
können
eine ringförmige
Elektroabscheidungskammer ausbilden. Somit kann eine Beschichtung
mit einer homogenen Dicke auf der Oberfläche des ersten Objektes ausgebildet
werden, wobei der zentrale Abschnitt unbeschichtet bleibt, ohne
dass der zentrale Abschnitt maskiert wird.
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Die
Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung kann den ersten Rahmenkörper und
den zweiten Rahmenkörper
beinhalten, welche viele Objekte sandwichartig umgeben, die zur
Elektroabscheidungsbeschichtung gedacht sind, und die mit einem
zwischen ihnen gehaltenen Abstand angeordnet sind, sowie einen dritten
Rahmenkörper,
der zwischen den vielen Objekten bereitgestellt ist. Dabei können der
erste Rahmenkörper,
der zweite Rahmenkörper
und der dritte Rahmenkörper
zusammen mit den vielen Objekten die Elektroabscheidungskammer ausbilden,
welche die Elektroabscheidungslösung
darin aufnimmt. Der erste Rahmenkörper, der zweite Rahmenkörper und
der dritte Rahmenkörper können die
ringförmige
Elektroabscheidungskammer ausbilden, während ein zentraler Abschnitt
jedes Objektes außerhalb
der Elektroabscheidungskammer angeordnet ist, und ein äußerer Endabschnitt
jedes Objekts, der sich um den zentralen Abschnitt befindet, in
der Elektroabscheidungskammer angeordnet ist. Somit können Beschichtungen
mit einer jeweils homogenen Dicke auf den vielen Objekten gleichzeitig
ausgebildet werden.
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Die
Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung kann einen Reinigungsabschnitt
beinhalten, in dem eine Reinigungsflüssigkeit in der Elektroabscheidungskammer
zirkuliert, wodurch der Abschnitt des Objekts, der in der Elektroabscheidungskammer angeordnet
ist, gereinigt wird.
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Somit
kann sowohl der Elektroabscheidungsbeschichtungsschritt als auch
der Reinigungsschritt durch eine Vorrichtung durchgeführt werden.
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Die
Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung kann einen Trocknungsabschnitt
beinhalten, der erwärmte
Luft in der Elektroabscheidungskammer zirkuliert, wodurch die inneren
Wände der
Rahmenkörper,
welche die Elektroabscheidungskammer ausbilden, und der Abschnitt
des Objektes getrocknet werden, der in der Elektroabscheidungskammer angeordnet
ist. Somit können
der Elektroabscheidungsbeschichtungsschritt, der Reinigungsschritt und
der Trocknungsschritt durch eine Vorrichtung durchgeführt werden.
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Die
Erfindung kann in verschiedenen Ausgestaltungen verwirklicht werden.
Die Erfindung kann beispielsweise auf ein Verfahren und die Verwendung
einer Vorrichtung zur Ausbildung einer Beschichtung, ein Verfahren
und die Verwendung einer Vorrichtung zur Durchführung einer Elektroabscheidungsbeschichtung
sowie ein Verfahren und die Verwendung einer Vorrichtung zur Herstellung
eines Separators einer Brennstoffzelle angewendet werden.
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Die
vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher ersichtlich,
wobei dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung von gleichen Elementen
verwendet werden, und wobei:
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Die 1A, 1B und 1C Ansichten von
Schritten zur Herstellung eines Separators einer Brennstoffzelle
zeigen;
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2A eine
Draufsicht und 2B eine Schnittansicht einer
Struktur des Separators einer Brennstoffzelle zeigen;
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3A eine
Schnittansicht und 3B eine Draufsicht einer Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung
zeigen;
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4 ein
Flussdiagramm zur Darstellung von Schritten eines Elektroabscheidungsbeschichtungsvorgangs
zeigt; und
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5 eine
Schnittansicht einer gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
zu verwendenden Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung zeigt.
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A: Erstes Ausführungsbeispiel
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Nachstehend
ist ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Die Figuren 1A, 1B und 1C zeigen
Ansichten von Schritten zur Herstellung eines Separators 1 einer Brennstoffzelle.
Bei der Erzeugung des Separators 1 einer Brennstoffzelle
wird zunächst
ein rechteckiges Substrat 11 aus einer rostfreien Legierung
gemäß 1A hergestellt.
Die Dicke des Substrates 11 beträgt ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 0,5 mm.
Die Dicke des Substrates 11 kann beispielsweise ungefähr 0,3 mm
betragen. In dem Substrat 11 werden erste Öffnungen 13i, 13o,
durch die Brennstoffgas der Brennstoffzelle fließt, zweite Öffnungen 14i, 14o, durch
die ein Kühlmittel
fließt,
und dritte Öffnungen 15i, 15o,
durch die Luft strömt,
in eine Richtung senkrecht zu der Richtung, zu der sich der Separator 1 erstreckt
(das heißt
eine Richtung senkrecht zu der Zeichnungsebene der 1A, 1B und 1C), ausgebildet.
Mehrere Rillenabschnitte 121 werden parallel zu einem zentralen
Abschnitt 12 des Substrates 11 in einer longitudinalen
Richtung des rechteckigen Substrates 11 ausgebildet. Die
Rillenabschnitte 121 beinhalten die Rillenabschnitte 121,
durch die Brennstoffgas fließt,
die Rillenabschnitte 121, durch die Luft strömt, und
die Rillenabschnitte 121, durch die Kühlmittel fließt. Der
Zentralschnitt 12, in dem die Rillenabschnitte 121 ausgebildet
sind, wird mit einer Goldplattierung beschichtet. Dabei können die
Rillenabschnitte 121 anstelle der Goldplattierung mit einer Kohlenstoffbeschichtung
oberflächenbehandelt
sein.
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Danach
wird eine Grundierung 16 auf einem äußeren Endabschnitt des Substrates 11 ausgebildet,
wie es in 1B durch Schraffurlinien mit
großem
Abstand angedeutet ist. Die Grundierung 16 wird zur Erhöhung des
Anhaftungsausmaßes
zwischen einem auf dem äußeren Endabschnitt
des Substrates 11 ausgebildeten Harzrahmen 17 und dem
Substrat 11 verwendet. Die Dicke der Beschichtung der Grundierung 16 beträgt ungefähr 10 μm bis ungefähr 50 μm. Die Dicke
der Beschichtung kann beispielsweise ungefähr 30 μm betragen. Das Substrat 11 ist
außer
dem Abschnitt 12c mit der Grundierung 16 bedeckt,
welcher ein Teil des zentralen Abschnitts 12 außerhalb
seines äußeren Endabschnittes
ist, und wo die Goldplattierung freigelegt ist (was nachstehend
als „nicht
beschichteter Abschnitt 12c" in Bezug genommen ist), und außer einem
(nicht gezeigten) Abschnitt auf der zweiten Oberfläche, welcher
dem nicht beschichteten Abschnitt 12c entspricht. Da das
Substrat 11 mit der Grundierung 16 bedeckt ist,
wird eine Korrosion des Abschnitts in dem Substrat 11,
der mit der Grundierung 16 bedeckt ist, während des
Betriebs der Brennstoffzelle vermieden. In 1B ist
ein äußerer Endabschnitt 16p,
der durch Schraffurlinien mit größerem Abstand
als die den nicht beschichteten Abschnitt 12c darstellenden Schraffurlinien
angedeutet ist, der Abschnitt in dem Substrat 11, der durch
die Grundierung 16 bedeckt ist.
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Der
Abschnitt, der durch die Schraffurlinien mit großem Abstand gezeigt ist, und
der innerhalb einer gestrichelten Linie in 1B angeordnet
ist, ist ein Abschnitt, der mit einer Goldplattierung beschichtet
ist, und der ebenfalls mit der Grundierung 16 bedeckt ist.
Ein Teil des Abschnitts, der mit der Goldplattierung beschichtet
ist, ist nämlich
ebenfalls mit der Grundierung 16 bedeckt. Mit einer derartigen Struktur
kann eine Korrosion durch die Grundierung 16 selbst an
dem Abschnitt vermieden werden, der nahe dem äußeren Endabschnitt der Rillenabschnitte 121 angeordnet
ist, und der nicht mit einer Goldplattierung beschichtet ist. Die
Grundierung 16 bedeckt außerdem die Seitenoberflächen des
Substrates 11 und die Endoberfläche des Substrates 11,
in der die ersten Öffnungen 13i, 13o,
die zweiten Öffnungen 14i, 14o und
die dritten Öffnungen 15i, 15o ausgebildet
sind. Folglich kann eine Korrosion dieser Oberflächen ebenfalls vermieden werden.
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Dann
wird gemäß 1C der
Harzrahmen 17 auf dem äußeren Endabschnitt
des Substrates 11 durch Einfügeformung ausgebildet. Die
Dicke des Harzrahmens 17 beträgt ungefähr 1 mm bis ungefähr 5 mm.
Die Dicke des Harzrahmens 17 kann ungefähr 2 mm betragen. Der Harzrahmen 17 weist
eine isolierende Eigenschaft auf, und vermeidet das Auftreten eines
Kurzschlusses zwischen den Separatoren 1, wenn mehrere
Separatoren 1 gestapelt werden. Auch die Grundierung 16 weist
eine isolierende Eigenschaft auf. Daher vermeidet der Harzrahmen 17 das
Auftreten einer Situation, in der der mit der Grundierung 16 bedeckte
Abschnitt einen anderen Metallbestandteil kontaktiert und ein Kurzschluss
auftritt. Der Rahmen 17 stellt außerdem eine Versiegelung bereit,
so dass die durch die dritten Öffnungen 15i, 15o strömende Luft
nicht in eine Richtung entlang der Oberfläche des Substrates 11 leckt,
wie es in 1C gezeigt ist.
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Zudem
ist ein Harzversiegelungselement 18 um jede der ersten Öffnungen 13i, 13o und
jede der zweiten Öffnungen 14i, 14o ausgebildet.
Aufgrund des Versiegelungselementes 18 fließt das durch
die ersten Öffnungen 13i, 13o fließende Brennstoffgas
in dem Separator 1 in einer Richtung senkrecht zu der Richtung,
in der sich das Substrat 11 erstreckt, ohne aus dem Separator 1 herauszulecken,
und das durch die zweiten Öffnungen 14i, 14o fließende Kühlmittel fließt in dem
Separator 1 in Richtung senkrecht zu der Richtung, in der
sich das Substrat 11 erstreckt, ohne aus dem Separator 1 herauszulecken.
Die Versiegelungselemente 18 und der Harzrahmen 17 sind mit
dem Substrat 11 fest verbunden, wobei die Grundierung 16 dazwischen
angeordnet ist.
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2A zeigt
eine Draufsicht des Separators 1 einer Brennstoffzelle. 2B zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie IIB-IIB aus 2A.
Der Harzrahmen 17 dient als eine Leitwand, die die Kommunikation
zwischen den ersten Öffnungen 13i, 13o,
den zweiten Öffnungen 14i, 14o und
den dritten Öffnungen 15i, 15o sowie
den Rillenabschnitten 121 selektiv erlaubt/unterbricht.
In 1C und 2A ist
jede der ersten Öffnungen 13i, 13o,
durch die Brennstoffgas fließt,
und der zweiten Öffnung 14i, 14o,
durch die ein Kühlmittel
fließt,
durch den Harzrahmen 17 und das Versiegelungselement 18 umgeben.
Wenn die Separatoren gestapelt werden, passiert daher das Brennstoffgas
und das Kühlmittelgas
den Separator 1 in Richtung senkrecht zu der Richtung,
in der sich das Substrat 11 erstreckt, ohne durch die Rillenabschnitte 121 des
in den 1A, 1B und 1C sowie
den 2A und 2B gezeigten
Separators 11 zu fließen.
Im Gegensatz dazu sind die dritten Öffnungen 15i, 15o,
durch die Luft strömt, nicht
durch den Harzrahmen 17 oder den Versiegelungsabschnitt 18 umgeben.
Daher ist die Kommunikation zwischen den dritten Öffnungen 15i, 15o und den
Rillenabschnitten 121 nicht unterbrochen. Folglich strömt die Luft,
die durch die dritte Öffnung 15i in die
Richtung senkrecht zu der Richtung strömte, in der sich das Substrat 11 erstreckt,
und den Separator 1 erreichte, durch die Rillenabschnitte 121,
und erreicht schließlich
die dritte Öffnung 15o,
wie es durch die Pfeile A1, A2 und A3 gezeigt ist. Dann strömt gemäß dem Pfeil
A4 die Luft durch die dritte Öffnung 15o und
strömt
erneut in Richtung senkrecht zu der Richtung, in der sich das Substrat 11 erstreckt.
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3A zeigt
eine Schnittansicht und 3B zeigt
eine Draufsicht der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2.
Die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 beinhaltet
einen oberen Rahmen 21 und einen unteren Rahmen 22.
Der obere Rahmen 21 und der untere Rahmen 22 umgeben das
Substrat 11 sandwichartig von oben bzw. unten, wodurch
eine versiegelte und ringförmige
Elektroabscheidungskammer 31 ausgebildet wird. Dabei bedeutet
vorliegend eine „ringförmige" Form eine endlose
Form. Daher beinhaltet die „ringförmige" Form nicht nur eine
Kreisform, sondern auch eine polygonale endlose Form und andere
komplizierte endlose Formen.
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Gemäß 3B weist
sowohl der obere Rahmen 21 als auch der untere Rahmen 22 der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 eine
rechteckige ringförmige
Form auf. Der durch die beiden gestrichelten Linien in 3B umgebene
Bereich ist die Elektroabscheidungskammer 31. In 3B ist
die Form des Substrates 11 durch eine abwechselnd lang
und kurz gestrichelte Linie gezeigt. Gemäß den 3A und 3B ist
das Substrat 11 in der Elektroabscheidungskammer 31 nur
am äußeren Endabschnitt 16p angeordnet,
und außerhalb
der Elektroabscheidungskammer 31 an dem nicht beschichteten
Abschnitt 12c angeordnet. Sowohl der obere Rahmen 21 als
auch der untere Rahmen 22 weist Dichtungen 30 an
einer Endoberfläche
auf, an der der obere Rahmen 21 und der untere Rahmen 22 einander
kontaktieren, sowie an einer Endoberfläche, welche das Substrat 11 kontaktiert.
Wenn das Substrat 11 zwischen dem oberen Rahmen 21 und dem
unteren Rahmen 22 sandwichartig angeordnet ist, wird folglich
die versiegelte und ringförmige
Elektroabscheidungskammer 31 ausgebildet. Da der obere
Rahmen 21 und der untere Rahmen 22 eine derartige
Struktur aufweisen, kann eine Elektroabscheidungsbeschichtung der
Grundierung 16 nur auf dem äußeren Endabschnitt 16p des
Substrates 11 durchgeführt
werden, wie es in 1B gezeigt ist.
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Die
Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 beinhaltet
ferner einen Elektroabscheidungsbeschichtungslösungsbehälter 23, der eine Elektroabscheidungslösung darin
speichert; ein Zirkulationsrohr 26, durch das die Elektroabscheidungslösung zwischen
dem Elektroabscheidungsbeschichtungslösungsbehälter 23 und der Elektroabscheidungskammer 31 zirkuliert;
und eine Zirkulationspumpe 24, welche die Elektroabscheidungsbeschichtungslösung durch
das Zirkulationsrohr 26 zirkuliert.
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Die
Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 beinhaltet
ferner eine Gleichspannungsenergiezufuhr 27, welche mehrere
10 V aufweist; eine Kathode 28, die in der Elektroabscheidungskammer 31 bereitgestellt
ist, und die mit der Gleichspannungsenergiezufuhr 27 verbunden
ist; sowie eine Anode 29, die aus einer Feder ausgebildet
ist, die den in die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 eingesetzten
Separator 1 kontaktiert.
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Die
Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 beinhaltet
ferner einen Reinigungswasserbehälter 41,
der gereinigtes Wasser zum Säubern des
Inneren der Elektroabscheidungskammer 31 speichert; ein
Reinigungswasserrohr 42, durch das Wasser zum Reinigen
von dem Reinigungswassertank 41 zu der Elektroabscheidungskammer 31 zugeführt wird;
und eine Reinigungswasserpumpe 43. Das Reinigungswasser,
das zum Reinigen des Inneren der Elektroabscheidungskammer 31 verwendet wurde,
wird in einer (nicht gezeigten) Sammelvorrichtung gesammelt. Die
Elektroabscheidungsbeschichtungslösung wird aus dem gesammelten
Reinigungswasser extrahiert, und die extrahierte Elektroabscheidungsbeschichtungslösung wird
wieder verwendet.
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Die
Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 beinhaltet
ferner ein Gebläse 51,
welches Luft zum Trocknen des Inneren der Elektroabscheidungskammer 31 zuführt; ein
Luftrohr 52; und ein Heizelement 53 zum Erwärmen der
in die Elektroabscheidungskammer 31 durch das Gebläse 51 zuzuführenden
Luft.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm von Schritten eines Elektroabscheidungsbeschichtungsvorgangs. Bei
Schritt S10 wird das Substrat 11 zwischen dem oberen Rahmen 21 und
dem unteren Rahmen 22 angeordnet, und der obere Rahmen 21 und
der untere Rahmen 22 werden zum Kontaktieren des Substrats 11 an
einem vorbestimmten Kontaktabschnitt ausgebildet. Folglich wird
die versiegelte und ringförmige Elektroabscheidungskammer 31 ausgebildet,
wie es in 3A gezeigt ist. Der äußere Endabschnitt 16p des
Substrates 11 ist in der Elektroabscheidungskammer 31 angeordnet.
Dabei steht die Anode 29 in Kontakt mit der zweiten Oberfläche des
Substrates 11.
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Bei
Schritt S20 wird die Zirkulationspumpe 24 betrieben, so
dass eine Elektroabscheidungsbeschichtungslösung 32 in der Elektroabscheidungskammer 32 zugeführt wird.
Als Elektroabscheidungsbeschichtungslösung 32 kann beispielsweise
ein Beschichtungsmedium wie etwa Polyimidharz, Epoxydharz oder Acrylharz
verwendet werden. Dann wird eine Elektroabscheidungsbeschichtungslösung 32 zwischen
dem Elektroabscheidungsbeschichtungslösungsbehälter 23 und dem Inneren
der Elektroabscheidungskammer 31 zirkuliert. Bei Schritt
S30 wird eine Spannung durch die Gleichspannungsenergiezufuhr 27 angelegt,
und eine Elektroabscheidungsbeschichtung der Grundierung 16 wird
auf dem Substrat 11 durchgeführt. Da bei dem ersten Ausführungsbeispiel
die Grundierung 16 durch eine Elektroabscheidungsbeschichtung
ausgebildet ist, kann eine Grundierung mit einer homogenen Dicke
auf der ersten Oberfläche,
der zweiten Oberfläche
und den Seitenoberflächen
des Separators 1 ausgebildet werden.
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Bei
der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Begriff „Elektroabscheidungsbeschichtung" im weiteren Sinne
ein Oberflächenbehandlungsverfahren
mit Schritten wie etwa das Trocknen durch erwärmte Luft. Bei der vorliegenden
Beschreibung bedeutet jedoch der Begriff „Elektroabscheidungsbeschichtung" in engerem Sinne
einen Vorgang, bei dem eine Spannung an ein Objekt angelegt wird,
und eine Elektroabscheidungsbeschichtung auf die Oberfläche des
Objektes aufgebracht wird. Wenn nämlich der Begriff „Elektroabscheidungsbeschichtung" verwendet wird,
um diesen Vorgang zu bezeichnen, sind Schritte wie etwa das Trocknen
durch erwärmte
Luft nicht in einer „Elektroabscheidungsbeschichtung” in engerem
Sinne beinhaltet.
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Bei
Schritt S40 wird die Zirkulationspumpe 24 gestoppt, so
dass eine Zirkulation der Elektroabscheidungsbeschichtungslösung 32 gestoppt
wird, und die Elektroabscheidungsbeschichtungslösung 32 wird in dem
Elektroabscheidungsbeschichtungslösungsbehälter 23 gesammelt.
Bei Schritt S50 wird die Reinigungswasserpumpe 43 betrieben,
so dass gereinigtes Wasser von dem Reinigungswassertank 41 in
die Elektroabscheidungskammer 31 zugeführt wird. Folglich werden die
inneren Wände
des oberen Rahmens 21 und des unteren Rahmens 22 und
das Substrat 11, auf dem die Elektroabscheidungsbeschichtung
durchgeführt
wird, gereinigt. Das Wasser, das zur Reinigung verwendet wurde,
und das die Elektroabscheidungslösung
enthält,
wird gesammelt, die Elektroabscheidungsbeschichtungslösung wird von
dem gesammelten Wasser extrahiert, und die extrahierte Elektroabscheidungsbeschichtungslösung wird
erneut verwendet.
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Bei
Schritt S60 werden das Gebläse 51 und das
Heizelement 53 betrieben, so dass erwärmte Luft in der Elektroabscheidungskammer 31 zugeführt wird,
und die inneren Wände
des oberen Rahmens 21 und des unteren Rahmens 22 und
das Substrat 11 werden getrocknet. Bei Schritt S70 werden
der obere Rahmen 21 und der untere Rahmen 22 voneinander gelöst, und
das Substrat 11, auf dem die Elektroabscheidungsbeschichtung
durchgeführt
wurde, wird aus der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 herausgenommen.
Da das Substrat 11 und die inneren Wände des oberen Rahmens 21 und
des unteren Rahmens 22 gereinigt und getrocknet wurden, tropft
die Elektroabscheidungslösung
nicht auf die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 und
Elemente nahe der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2,
wenn das Substrat 11 aus der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 herausgenommen
wird.
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Eine
Elektroabscheidungsbeschichtung kann auf den äußeren Endabschnitt 16p beschränkt aufgebracht
werden, wobei der nicht beschichtete Abschnitt 12c im zentralen
Abschnitt des Substrates 11 unbeschichtet bleibt, indem
die Elektroabscheidungsbeschichtung unter Verwendung der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
(vergleiche 1B) durchgeführt wird. Folglich kann eine
Beschichtung mit einer homogenen Dicke auf den äußeren Endabschnitt 16p des
Substrates 11 beschränkt ausgebildet
werden. Da außerdem
keine Maskierung bereitgestellt werden muss, und daher keine Entfernung
der Maskierung während
der Ausbildung einer Beschichtung durchgeführt werden muss, kann die Elektroabscheidungsbeschichtung
mit einem einfachen Herstellungsvorgang durchgeführt werden. Folglich kann die
Elektroabscheidungsbeschichtung effizient bei geringen Kosten durchgeführt werden.
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Außerdem kann
die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
den Elektroabscheidungsbeschichtungsschritt, den Reinigungsschritt
und den Trocknungsschritt alle zusammen durchführen. Folglich kann die Elektroabscheidungsbeschichtung
effizient bei geringen Kosten durchgeführt werden.
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B: Zweites Ausführungsbeispiel
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Nachstehend
ist ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. 5 zeigt
eine Schnittansicht einer gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
zu verwendenden Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2a.
Die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2a beinhaltet
zusätzlich
zu dem oberen Rahmen 21a und dem unteren Rahmen 22a einen
mittleren Rahmen 61a. Die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2a beinhaltet
Anoden 29a, 29a, die zwei Substrate 11p, 11q jeweils
kontaktieren. Mit einer derartigen Struktur kann die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2a eine
Elektroabscheidungsbeschichtung auf den beiden Substraten 11p, 11q gleichzeitig
durchführen.
Die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2a gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ist mit Ausnahme dieses Merkmals dieselbe, wie die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung 2 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
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Der
mittlere Rahmen 61a weist eine ringförmige Form entsprechend der
Gestalt eines Abschnitts um den nicht beschichteten Abschnitt 12c auf
(vergleiche 1B). Gemäß 5 wird der
mittlere Rahmen 61a zwischen den beiden Substraten 11p und 11q bereitgestellt,
wenn eine Elektroabscheidungsbeschichtung durchgeführt wird.
Wie im Falle des oberen Rahmens 21a und des unteren Rahmens 22a weist
der mittlere Rahmen 61a Dichtungen 30 an jeder
die Substrate 11p, 11q kontaktierenden Endoberflächen auf.
Wenn das Substrat 11 zwischen dem oberen Rahmen 21 und
dem unteren Rahmen 22 sandwichartig angeordnet wird, und
der mittlere Rahmen 61a zwischen den Substraten 11p und 11q sandwichartig
angeordnet wird, wird folglich eine versiegelte und ringförmige Elektroabscheidungskammer 31a ausgebildet.
Die Schritte des Elektroabscheidungsbeschichtungsvorgangs sind dieselben,
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel kann
eine Elektroabscheidungsbeschichtung auf den beiden Substraten 11p, 11q gleichzeitig
durchgeführt werden.
Folglich kann der Separator 1 effizient erzeugt werden.
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C: Abgewandelte Beispiele
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C1: Erstes abgewandeltes Beispiel
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist bei der zweiten Oberfläche
des Substrates 11 der dem nicht beschichteten Abschnitt 12c der
ersten Oberfläche
entsprechende Abschnitt nicht mit der Grundierung 16 bedeckt.
Der Abschnitt in der ersten Oberfläche des Substrates 11,
auf den die Grundierung 16 aufgebracht ist, kann jedoch
in einer gewünschten Form
ausgebildet werden, indem der Endabschnitt des oberen Rahmens 21,
der das Substrat 11 kontaktiert, in einer gewünschten
Form ausgebildet wird. Außerdem
kann durch Ausbilden des Endabschnitts des oberen Rahmens 21,
der das Substrat 11 kontaktiert, in einer von der gewünschten
Form der ersten Oberfläche
des Substrates 11 verschiedenen gewünschten Form der Abschnitt
in der zweiten Oberfläche
des Substrates 11, auf den die Grundierung 16 aufgebracht
ist, in einer verschiedenen gewünschten Form
ausgebildet werden.
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In ähnlicher
Weise kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Abschnitt in der oberen Oberfläche des Substrates 11p,
auf den die Grundierung 16 aufgebracht ist, in einer gewünschten
Form ausgebildet werden, indem der Endabschnitt des mittleren Rahmens 61a,
der das Substrat 11p kontaktiert, in einer gewünschten
Form ausgebildet wird.
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Außerdem kann
der Abschnitt in der unteren Oberfläche des Substrates 11q,
auf den die Grundierung 16 aufgebracht ist, in einer gewünschten
Form ausgebildet werden, indem der Endabschnitt des mittleren Rahmens 61a,
der das Substrat 11q kontaktiert, in einer gewünschten
Form ausgebildet wird.
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C2: Zweites abgewandeltes Beispiel
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die
oberen Rahmen 21, 21a, die unteren Rahmen 22, 22a und
der mittlere Rahmen 61a als separate Bestandteile bereitgestellt (vergleiche 3A und 3B sowie 5).
Der obere Rahmen, der untere Rahmen und der mittlere Rahmen müssen jedoch
nicht als separate Körper bereitgestellt
sein. Der obere Rahmen, der untere Rahmen und der mittlere Rahmen
können
an einem gegebenen Abschnitt miteinander verbunden sein. Die Struktur
der Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung ist nämlich nicht
beschränkt,
solange die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung den oberen
Rahmen und den unteren Rahmen beinhaltet, welche die Objekte sandwichartig
umgeben, ungeachtet dessen, ob diese Rahmenkörper als separate Körper oder
integrierte Körper
ausgebildet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel,
bei dem die Elektroabscheidungsbeschichtung auf mehreren Objekten gleichzeitig
durchgeführt
wird, kann die Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung den mittleren
Rahmen beinhalten, der zwischen den mehreren Objekten ungeachtet
dessen bereitgestellt ist, ob der mittlere Rahmen separat von dem
oberen Rahmen und dem unteren Rahmen oder integriert mit dem oberen
Rahmen und dem unteren Rahmen ausgebildet ist. Der untere Rahmen
kann als erster Rahmenkörper
gemäß der vorliegenden
Erfindung betrachtet werden. Der untere Rahmen kann gemäß der vorliegenden Erfindung
als zweiter Rahmenkörper
betrachtet werden. Der mittlere Rahmen kann gemäß der vorliegenden Erfindung
als dritter Rahmenkörper
betrachtet werden.
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C3: Drittes abgewandeltes Beispiel
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird gereinigtes
Wasser zum Säubern
des Substrates 11 und der inneren Wände der Elektroabscheidungskammer 31 verwendet,
nachdem die Elektroabscheidungsbeschichtung beendet ist. Die zum
Säubern
verwendete Flüssigkeit
ist jedoch nicht auf gereinigtes Wasser beschränkt, und ein anderes Lösungsmittel
wie etwa Methanol kann verwendet werden.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die zum
Trocknen verwendete Luft durch das Heizelement erwärmt. Eine
Einrichtung zum Erwärmen
der Luft ist jedoch nicht auf das Heizelement beschränkt. Es
kann beispielsweise ein Wärmetauscher
verwendet werden, der Luft von einer anderen Wärmequelle an die Luft überträgt.
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C4: Viertes abgewandeltes Beispiel
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind der Harzrahmen 17 und
das Versiegelungselement 18 aus Harz ausgebildet. Der Harzrahmen 17 und
das Versiegelungselement 18 können jedoch aus Gummi ausgebildet
sein. Die auf dem Substrat 11 durch Elektroabscheidungsbeschichtung
ausgebildete Grundierung kann nämlich eine
Grundierung sein, die das Ausmaß der
Anhaftung zwischen Metall und Harz oder Gummi verbessert.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die
Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtungen 2, 2a zur
Ausbildung der Grundierung verwendet, die eine Anhaftung zwischen
dem Harzrahmen und dem Substrat 11 des Separators 1 einer
Brennstoffzelle bereitstellen. Die erfindungsgemäße Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung
kann jedoch für
einen anderen Zweck verwendet werden. Die erfindungsgemäße Elektroabscheidungsbeschichtungsvorrichtung
kann nämlich
nicht nur auf den Separator einer Brennstoffzelle sondern auch auf
ein Objekt angewendet werden, auf das eine Oberflächenbeschichtung
mit einer homogenen Dicke aufgebracht wird, wobei die Oberflächenbeschichtung
zumindest auf einem Abschnitt durchgeführt wird, der einen Abschnitt
sandwichartig umgibt, der nicht zur Beschichtung gedacht ist.