WO2020052926A1 - Verfahren zum herstellen einer gasdiffusionslage für eine brennstoffzelle - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer gasdiffusionslage für eine brennstoffzelle Download PDF

Info

Publication number
WO2020052926A1
WO2020052926A1 PCT/EP2019/072360 EP2019072360W WO2020052926A1 WO 2020052926 A1 WO2020052926 A1 WO 2020052926A1 EP 2019072360 W EP2019072360 W EP 2019072360W WO 2020052926 A1 WO2020052926 A1 WO 2020052926A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
particles
diffusion layer
gas diffusion
gdl
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/072360
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Bauer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN201980059914.6A priority Critical patent/CN112689920A/zh
Publication of WO2020052926A1 publication Critical patent/WO2020052926A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • H01M4/8652—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites as mixture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8636—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells with a gradient in another property than porosity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/8668—Binders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8807—Gas diffusion layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/8864—Extrusion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8875—Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
    • 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
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a gas diffusion layer for a fuel cell according to the independent method claim. Furthermore, the invention relates to a corresponding gas diffusion layer according to the independent device claim. In addition, the invention relates to a corresponding
  • Fuel cells are electrochemical energy converters.
  • PEM fuel cells are constructed as a stack of repeat units, comprising a cathode region, a bipolar plate, an anode region and a membrane electrode unit.
  • the bipolar plate is electrically conductive, but is impermeable to gases and ions.
  • the bipolar plate is distributed in the anode area z. B. hydrogen gas and in the cathode region z. B. oxygen gas or air.
  • a porous gas diffusion layer is used as an electrode unit.
  • Fuel cells are becoming increasingly popular
  • the invention provides a method for producing a gas diffusion layer for a fuel cell according to the independent method claim. Furthermore, the invention provides a corresponding gas diffusion layer according to the independent device claim. In addition, the invention provides a corresponding fuel cell according to the independent independent device claim. Further advantages and details of the invention result from the
  • the present invention provides a method of making a
  • Gas diffusion layer for a fuel cell comprising the following steps:
  • a gas diffusion layer in the context of the invention can be understood to be a porous, in particular microporous, electrode unit which
  • the electrode unit in the context of the invention has a pore structure in the
  • the idea of the invention is that when producing a
  • Gas diffusion layer different components or precursors, for example in the form of conglomerates, are used, the different
  • the different components can each have conductive particles, for example in the form of carbon and / or graphite granulate particles, which by means of a binder, for example a polytetrafluoroethylene granulate (PTFE) and / or a polyvinylidene fluoride granulate (PVDF) , preferably in different proportions, at least partially granulated and / or held together.
  • a binder for example a polytetrafluoroethylene granulate (PTFE) and / or a polyvinylidene fluoride granulate (PVDF)
  • PTFE polytetrafluoroethylene granulate
  • PVDF polyvinylidene fluoride granulate
  • the different components can advantageously be provided with the aid of different production processes, for example comprising spray granulation or fluidized bed granulation or a mechanical shear process.
  • the components can differ by the following features, such as particle size, particle shape, particle type, particle composition, auxiliaries, type
  • the different components or precursors are mixed without destroying the components by more than 50%, for example without dissolving the conglomerates by more than 50%. In this way, an inhomogeneous mixture can be obtained which differs at different points
  • the gas diffusion layer is finally produced from this mixture, for example by means of rolling or extrusion, which has different wetting properties at different points.
  • paths and / or fault zones for the product water can be alternately formed at statistically regular intervals within the gas diffusion layer. This eliminates local fault points with a
  • the invention can be applied to a method for producing a
  • volume ratio 2: 8 to 4: 6, in particular 3: 7, are provided.
  • the first component can be provided with a smaller wetting angle in relation to the second component.
  • Components (with a larger wetting angle) can thus be provided at sufficient and regular intervals for improved transport of the product water.
  • the invention can be used in a method for producing a
  • Provide gas diffusion layer for a fuel cell that particles of the first component differ from particles of the second component by at least one feature from the following features:
  • the characteristics such as particle size, particle shape and particle type are simple sizes that can be determined by the choice of particles.
  • Particle composition the choice of excipients, especially the type of solvent and / or type of binder, the choice of the amount of excipient, amount of solvent,
  • the amount of binder and / or its distribution in the particles are properties which can advantageously be set during the production of the components. These features can further increase the flexibility in setting the wetting properties.
  • the invention can provide in a method for producing a gas diffusion layer for a fuel cell that particles of the first component and / or particles of the second component are provided as conglomerates, the conductive particles, for example in the form of carbon and / or graphite granules Particles, which are at least partially granulated and / or held together by means of a binder, for example a polymer granulate, for example a polytetrafluoroethylene granulate (PTFE) and / or a polyvinylidene fluoride granulate (PVDF).
  • the components can thus be provided in the form of dry or almost dry premixes which are mixed in step 2) and which can be processed into a strip material in step 3).
  • the size, shape and composition of the conglomerates can not only determine certain wetting properties within the particles, but also influence the size of the paths and / or fault zones for the product water within the gas diffusion layer.
  • the material thickness of the band-shaped material can be determined by the size of the conglomerates.
  • binders Have polytetrafluoroethylene granules and / or a polyvinylidene fluoride granules, preferably in different proportions by mass, as binders.
  • Such binders have different wetting properties.
  • such binders create particles of different sizes and / or conglomerates of different sizes as particles.
  • the ratio of the mass fractions from 0: 1 to 1: 0 means the flexibility in setting the
  • Wetting properties can be increased in a simple manner.
  • particles of the first component and / or particles of the second component are the conductive particles and have the binder in a mass ratio of 7: 3 to 9: 1, in particular 8: 2.
  • the electrical conductivity of the components is ensured by the sufficient mass fraction of the conductive particles.
  • the proportion of the binder ensures a coherent mixture that can be processed into a strip material in step 3).
  • step 4 it is conceivable within the scope of the invention that in step 4)
  • Gas diffusion layer with a material thickness of 20 to 400 pm is provided.
  • the gas diffusion layer can thus be designed for use in a fuel cell and in a fuel cell stack.
  • particles of the first component and / or particles of the second component have a medium one
  • gas diffusion layer for a fuel cell that particles of the first component are produced using a first method, wherein particles of the second component are produced using a second method, and wherein the first method differs from the second method. This can advantageously ensure that paths and / or fault zones for the product water are alternately formed within the gas diffusion layer at regular intervals.
  • the invention can provide that the first method and / or the second method comprises granulating at least part of conductive particles and / or fibrillating at least part of a binder.
  • the conductive particles within the particles can on the one hand be provided with a hydrophobic coating and on the other hand a cohesion within the mixture can be ensured.
  • the first method comprises fluidized bed granulation and / or that the second method comprises a mechanical shear process.
  • the invention can provide that in step 2) a solvent and / or water with a respective mass fraction within the mixture of 1 to 10% by weight is added.
  • the solvent can help that the respective binder can be liquefied or at least suspended within the mixture.
  • the solvent and / or water can also ensure that the conductive particles are not damaged when mixing in step 2).
  • the mixture obtained or finished in step 2) is a coherent mixture which is neither liquid nor pasty, but which apparently remains dry, since the water only wets the particle surfaces but does not fluidize the mixture due to the small amount.
  • the solvent and / or water can largely evaporate in step 3).
  • a separate step for drying the band-shaped material can be provided.
  • the invention can provide that in step 2) mixing takes place without breaking up the particles of the components by more than 50%.
  • the invention can provide that in step 3) the strip-like material is produced with the help of rolling or extrusion.
  • the band-shaped material can be produced as a thin film by means of processes become known from plastics processing. Such methods are advantageously suitable for highly optimizable production combined with high quality and a low reject rate.
  • the invention can provide that in step 3) at least one roller or one extruder screw is heated to a temperature of 50 ° C. to 400 ° C.
  • the temperature can depend on the mixing ratio between and on the characteristics of the first component a) and the second component b).
  • the solvent and / or water can depend on the mixing ratio between and on the characteristics of the first component a) and the second component b).
  • the present invention provides a gas diffusion layer which can be produced using a method which can be carried out as described above.
  • the same advantages are achieved that were described above in connection with the method according to the invention. These advantages are referred to in full in the present case.
  • the present invention further provides a fuel cell with a
  • Gas diffusion layer which can be produced using a method which can be carried out as described above.
  • the fuel cell according to the invention also achieves the same advantages that were described above in connection with the method according to the invention. These advantages are referred to in full in the present case.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a known
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of a gas diffusion layer in the
  • Fig. 3 is a schematic representation of a gas diffusion layer in the sense of
  • FIG. 4 shows an enlarged schematic illustration of a gas diffusion layer in the sense of the invention in a top view
  • Fig. 6 is a schematic representation of water paths through a
  • FIG. 1 shows a known gas diffusion layer GDL * which rests on a membrane M.
  • the gas diffusion layer GDL * and the membrane M are electrically connected to one another.
  • the gas diffusion layer GDL * and the membrane M together form a membrane electrode assembly MEA for a fuel cell 100 *.
  • FIG. 2 shows a gas diffusion layer GDL in the sense of the invention, which also rests on a membrane M.
  • the gas diffusion layer GDL and the membrane M are electrically connected to one another in the context of the invention.
  • the gas diffusion layer GDL and the membrane M together form a membrane electrode assembly MEA for a fuel cell 100.
  • the gas diffusion layer GDL in the sense of the invention has different components M1, M2 or different precursors, for example in the form of conglomerates, which according to the invention have different wetting properties (cf. later FIG. 6).
  • the gas diffusion layer GDL in the sense of the invention is using a
  • the different components M1, M2 can have several, preferably conductive, particles, for example in the form of carbon and / or graphite granulate particles. These particles can by means of a binder, for example
  • PTFE Polytetrafluoroethylene granules
  • PVDF polyvinylidene fluoride granules
  • Different manufacturing processes are advantageously used, for example comprising spray granulation or fluidized bed granulation or a mechanical shear process.
  • Amount of excipient, amount of solvent, amount of binder and / or their distribution in the particles is amount of excipient, amount of solvent, amount of binder and / or their distribution in the particles.
  • step 2) mixed without destroying the components M1, M2 by more than 50%, for example without dissolving the conglomerates by more than 50%.
  • an inhomogeneous mixture can be obtained in step 2) which differs at different points
  • a gas diffusion layer GDL in the sense of the invention can be produced from this mixture in step 3), for example by means of rolling or extrusion, which has different wetting properties at different points.
  • paths and / or fault zones for the product water can be alternately formed within the gas diffusion layer GDL.
  • local fault points with reduced oxygen transport are reduced and evenly distributed. This increases the local and averaged current density and the
  • particles of the first component M1 and / or particles of the second component M2 can be provided in a volume ratio of 2: 8 to 4: 6, in particular 3: 7. Due to the mass fraction of the second component M2 (with a larger one Wetting angles) can thus be provided at adequate and regular intervals for improved removal of the product water.
  • Conductive particles and the binder in a mass ratio of 7: 3 to 9: 1, in particular 8: 2 can be provided within the particles of the different components M1, M2 in order to obtain an electrically conductive and at the same time coherent gas diffusion layer GDL.
  • Material thickness from 20 to 400 pm can be provided. Furthermore, it is conceivable within the scope of the invention that particles of the first component M1 and / or particles of the second component M2 can have an average diameter of 10% to 500%, in particular 50 to 200%, of this material thickness.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gasdiffusionslage (GDL) für eine Brennstoffzelle (100), aufweisend folgende Schritte: 1) Bereitstellen von partikelförmigen Komponenten (M1, M2): a) einer ersten Komponente (M1) mit einem ersten Benetzungswinkel, und b) einer zweiten Komponente (M2) mit einem zweiten Benetzungswinkel, der sich von dem ersten Benetzungswinkel unterscheidet, 2) Vermischen der ersten Komponente (M1) mit der zweiten Komponente (M2) zu einer inhomogenen Mischung, 3) Herstellen eines bandförmigen Materials aus der inhomogenen Mischung, 4) Zuschneiden einer Gasdiffusionslage (GDL) auf dem bandförmigen Material.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen einer Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Gasdiffusionslage nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. Zudem betrifft die Erfindung eine entsprechende
Brennstoffzelle nach dem nebengeordneten unabhängigen
Vorrichtungsanspruch.
Stand der Technik
Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler. Bei Polymerelektrolyt- Membran- Brennstoffzellen oder einfach kurz PEM-Brennstoffzellen werden die Reaktanten Wasserstoff und Sauerstoff zur Energiegewinnung in Wasser, elektrische Energie und Wärme umgewandelt. Nach dem Stand der Technik werden PEM-Brennstoffzellen als Stapel aus Wiederholeinheiten, umfassend einen Kathodenbereich, eine Bipolarplatte, einen Anodenbereich und eine Membran- Elektrodeneinheit, aufgebaut. Die Bipolarplatte ist elektrisch leitfähig, aber für Gase und Ionen undurchlässig. Die Bipolarplatte verteilt mittels einer Stegstruktur im Millimeterbereich im Anodenbereich z. B. Wasserstoffgas und im Kathodenbereich z. B. Sauerstoffgas oder Luft. Um den Übergang und die Verteilung der Gase aus der Millimeterstrukturierung der Bipolarplatte auf die nanoskaligen Katalysatorpartikel der Membran- Elektrodeneinheit zu erleichtern, wird sowohl auf einer Kathodenseite der Membran, als auch auf einer
Anodenseite der Membran jeweils eine poröse Gasdiffusionslage als eine Elektrodeneinheit eingesetzt. Zunehmend werden in Brennstoffzellen
partikelbasierte Gasdiffusionslagen eingesetzt. Auf der Kathodenseite der Membran muss das infolge der chemischen Reaktion gebildete Produktwasser durch die Poren der Gasdiffusionslage abtransportiert werden. Es hat sich gezeigt, dass beim Abtransport des Produktwassers sich„willkürliche“
Wasserpfade innerhalb der Gasdiffusionslage bilden. Im Bereich der lokalen Flutung der porösen Struktur der Gasdiffusionslage ist der Transport des sauerstoffhaltigen Reaktanten behindert, sodass die lokale Performance der Brennstoffzelle schwankt. Dies kann sich wiederum auf die Gesamtperformance der Brennstoffzelle auswirken.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen einer Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch vor. Ferner sieht die Erfindung eine entsprechende Gasdiffusionslage nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch vor. Zudem sieht die Erfindung eine entsprechende Brennstoffzelle nach dem nebengeordneten unabhängigen Vorrichtungsanspruch vor. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Vorteile, Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Membran- Elektrodeneinheit sowie der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen einer
Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle vor, aufweisend folgende Schritte:
1) Bereitstellen von partikelförmigen Komponenten:
a) einer ersten Komponente mit einem ersten Benetzungswinkel, und b) einer zweiten Komponente mit einem zweiten Benetzungswinkel, der sich von dem ersten Benetzungswinkel unterscheidet,
2) Vermischen der ersten Komponente mit der zweiten Komponente zu einer inhomogenen Mischung,
3) Herstellen eines bandförmigen Materials aus der inhomogenen Mischung,
4) Zuschneiden einer Gasdiffusionslage auf dem bandförmigen Material. Als eine Gasdiffusionslage im Rahmen der Erfindung kann eine poröse, insbesondere mikroporöse, Elektrodeneinheit verstanden werden, die
Katalysatormaterial für die elektrochemische Reaktion, bspw. Platin, aufweisen kann und die mit einer ionenleitfähigen Membran beschichtet werden kann. Die Elektrodeneinheit im Rahmen der Erfindung weist eine Porenstruktur im
Nanometerbereich und eine Materialstärke von 20 bis 100 mhh auf.
Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass beim Herstellen einer
Gasdiffusionslage unterschiedliche Komponenten bzw. Precurser, bspw. in Form von Konglomeraten, verwendet werden, die unterschiedliche
Benetzungseigenschaften aufweisen. Die unterschiedlichen Komponenten können jeweils leitfähige Teilchen, bspw. in Form von Kohlenstoff- und/oder Graphit-Granulat-Teilchen, aufweisen, die mittels eines Binders, bspw. eines Polytetrafluorethylen-Granulats (PTFE) und/oder eines Polyvinylidenfluorid- Granulats (PVDF), vorzugsweise in unterschiedlichen Massenanteilen, zumindest zum Teil granuliert und/oder zusammengehalten werden. Die unterschiedlichen Komponenten können vorteilhafterweise mithilfe von unterschiedlichen Herstellungsverfahren bereitgestellt werden, bspw. umfassend eine Sprühgranulation bzw. eine Wirbelschichtgranulierung oder einen mechanischen Scherprozess. Zudem ist es denkbar, dass die Komponenten sich durch folgende Merkmale unterscheiden können, wie Partikelgröße, Partikelform, Partikelart, Partikelzusammensetzung, Hilfsstoffe, Lösemittelart,
Lösemittelmenge, Bindermenge oder deren Verteilung im Precurser, um unterschiedliche Benetzungseigenschaften gegenüber dem in der Brennstoffzelle gebildetem Produktwasser bereitzustellen.
Die unterschiedlichen Komponenten bzw. Precurser werden vermischt, ohne die Komponenten zu mehr als 50% zu zerstören, bspw. ohne die Konglomerate zu mehr als 50% aufzulösen. Somit kann eine inhomogene Mischung erhalten werden, die an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche
Benetzungseigenschaften aufweist. Aus dieser Mischung wird schließlich die Gasdiffusionslage hergestellt, bspw. mittels Auswalzen oder Extrudieren, die an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Benetzungseigenschaften aufweist. Somit können innerhalb der Gasdiffusionslage in statistisch regelmäßigen Abständen abwechselnd Pfade und/oder Störzonen für das Produktwasser ausbildet werden. Dadurch werden lokale Störungsstellen mit einem
verminderten Sauerstofftransport gemindert und besser verteilt. Dadurch wird die lokale sowie gemittelte Stromdichte erhöht und die Performance der
Brennstoffzelle verbessert.
Ferner kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer
Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass Partikel der ersten Komponente und/oder Partikel der zweiten Komponente in einem
Volumenverhältnis 2:8 bis 4:6, insbesondere 3:7, bereitgestellt werden. Die erste Komponente kann dabei im Verhältnis zu der zweiten Komponente mit einem geringeren Benetzungswinkel bereitgestellt werden. Durch die zweite
Komponente (mit einem größeren Benetzungswinkel) können somit in ausreichenden und regelmäßigen Abständen Pfade für einen verbesserten Abtransport des Produktwassers bereitgestellt werden.
Weiterhin kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer
Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass Partikel der ersten Komponente sich von Partikeln der zweiten Komponente durch mindestens ein Merkmal von den folgenden Merkmalen unterscheiden:
- Partikelgröße,
- Partikelform,
- Partikelart,
- Partikelzusammensetzung,
- Hilfsstoffe, insbesondere Lösemittelart und/oder Binderart,
- Hilfsstoffmenge, Lösemittelmenge, Bindermenge und/oder deren Verteilung in den Partikeln.
All diese Merkmale ermöglichen eine flexible Einstellung der
Benetzungseigenschaften und somit eine bestimmbare, vergleichmäßigte Verteilung von Wasserpfaden in der Gasdiffusionslage. Die Merkmale, wie Partikelgröße, Partikelform und Partikelart sind einfache Größen, die durch die Wahl von Partikel bestimmt werden können. Die Merkmale wie
Partikelzusammensetzung, die Wahl der Hilfsstoffe, insbesondere Lösemittelart und/oder Binderart, die Wahl der Hilfsstoffmenge, Lösemittelmenge,
Bindermenge und/oder deren Verteilung in den Partikeln sind Eigenschaften die vorteilhafterweise während der Herstellung der Komponenten eingestellt werden können. Durch diese Merkmale kann die Flexibilität bei der Einstellung der Benetzungseigenschaften noch weiter erhöht werden.
Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass Partikel der ersten Komponente und/oder Partikel der zweiten Komponente als Konglomerate bereitgestellt werden, die leitfähige Teilchen, bspw. in Form von Kohlenstoff und/oder Graphit-Granulat-Teilchen, aufweisen, die mittels eines Binders, bspw. eines Polymers-Granulats, bspw. eines Polytetrafluorethylen-Granulats (PTFE) und/oder eines Polyvinylidenfluorid-Granulats (PVDF), zumindest zum Teil granuliert und/oder zusammengehalten werden. Somit können die Komponenten in Form von trockenen oder fast trockenen Vormischungen bereitgestellt werden, die im Schritt 2) vermischt werden und die im Schritt 3) zu einem Bandmaterial verarbeitet werden können. Durch die Größe, Form und Zusammensetzung der Konglomerate können nicht nur bestimmte Benetzungseigenschaften innerhalb der Partikel bestimmt werden, sondern auch die Größe der Pfade und/oder Störzonen für das Produktwasser innerhalb der Gasdiffusionslage beeinflusst werden. Zudem kann durch die Größe der Konglomerate die Materialstärke des bandförmigen Materials bestimmt werden.
Zudem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass Partikel der ersten Komponente und/oder Partikel der zweiten Komponente ein
Polytetrafluorethylen-Granulat und/oder ein Polyvinylidenfluorid-Granulat, vorzugsweise in unterschiedlichen Massenanteilen, als Binder aufweisen. Solche Binder weisen unterschiedliche Benetzungseigenschaften auf. Zudem schaffen solche Binder unterschiedlich große Partikel und/oder unterschiedlich große Konglomerate als Partikel. Dazu kommt noch, dass durch das Verhältnis der Massenanteile von 0:1 bis 1:0 die Flexibilität bei der Einstellung der
Benetzungseigenschaften auf eine einfache Art und Weise erhöht werden kann.
Außerdem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass Partikel der ersten Komponente und/oder Partikel der zweiten Komponente die leitfähigen Teilchen und den Binder in einem Massenverhältnis von 7:3 bis 9:1, insbesondere 8:2, aufweisen. Durch den ausreichenden Massenanteil der leitfähigen Teilchen wird die elektrische Leitfähigkeit der Komponenten sichergestellt. Durch den Anteil des Binders kann eine zusammenhängende Mischung sichergestellt werden, die im Schritt 3) zu einem Bandmaterial verarbeitet werden kann.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass im Schritt 4) die
Gasdiffusionslage mit einer Materialstärke von 20 bis 400 pm bereitgestellt wird. Somit kann die Gasdiffusionslage für den Einsatz in eine Brennstoffzelle sowie in einem Brennstoffzellenstapel ausgebildet werden.
Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass Partikel der ersten Komponente und/oder Partikel der zweiten Komponente einen mittleren
Durchmesser von 10% bis 500%, insbesondere 50 bis 200%, von einer
Materialstärke des im Schritt 3) herzustellenden bandförmigen Materials aufweisen. Somit kann sichergestellt werden, dass die Partikel je nach Größe in mehreren Lagen eine Gasdiffusionslage bilden bis zu dem Fall, wo ein Partikel die Materialstärke der Gasdiffusionslage bestimmt werden kann. In jedem Falle kann zudem vorgesehen sein, dass durch Bearbeiten der Mischung im Schritt 3), bspw. durch Auswalzen, die Oberfläche der Gasdiffusionslage geglättet werden kann.
Des Weiteren kann die Erfindung bei einem zum Herstellen einer
Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass Partikel der ersten Komponente mithilfe eines ersten Verfahrens hergestellt werden, wobei Partikel der zweiten Komponente mithilfe eines zweiten Verfahrens hergestellt werden, und wobei sich das erste Verfahren von dem zweiten Verfahren unterscheidet. Somit kann auf eine vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass innerhalb der Gasdiffusionslage in regelmäßigen Abständen abwechselnd Pfade und/oder Störzonen für das Produktwasser ausbildet werden.
Zudem kann die Erfindung bei einem zum Herstellen einer Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass das erste Verfahren und/oder das zweiten Verfahren ein Granulieren mindestens eines Teils von leitfähigen Teilchen und/oder ein Fibrillieren mindestens eines Teils eines Binders umfasst. Auf diese Weise können die leitfähigen Teilchen innerhalb der Partikel einerseits mit einer hydrophoben Beschichtung versehen und andererseits ein Zusammenhalt innerhalb der Mischung sichergestellt werden.
Außerdem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das erste Verfahren eine Wirbelschichtgranulierung umfasst, und/oder dass das zweite Verfahren einen mechanischen Scherprozess umfasst. Dies sind einfache und zuverlässige Verfahren zum Herstellen von Konglomeraten aus zumindest zum Teil granulierten leitfähigen Teilchen, die mithilfe von Fibrillen zusammengehalten werden, die durch die mechanische Beanspruchung des Binders entstehen.
Ferner kann die Erfindung bei einem zum Herstellen einer Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass im Schritt 2) ein Lösemittel und/oder Wasser mit einem jeweiligen Massenanteil innerhalb der Mischung von 1 bis 10 Gew% zugegeben wird. Das Lösemittel kann dabei helfen, dass der jeweilige Binder innerhalb der Mischung verflüssigt oder wenigstens suspendiert werden kann. Das Lösemittel und/oder Wasser kann auch bewirken, dass die leitfähigen Teilchen beim Mischen im Schritt 2) nicht beschädigt werden. Die im Schritt 2) gewonnene bzw. fertige Mischung ist eine zusammenhängende Mischung, die weder flüssig noch pastös ist, die aber augenscheinlich trocken bleibt, da das Wasser nur die Partikeloberflächen benetzt aber die Mischung aufgrund der geringen Menge nicht fluidisiert. Das Lösemittel und/oder Wasser können im Schritt 3) weitestgehend verdampfen. Grundsätzlich ist es denkbar, dass nach dem Schritt 3), insbesondere nach dem Schritt 4), ein separater Schritt zu einer Trocknung des bandförmigen Materials vorgesehen sein kann.
Vorteilhafterweise kann die Erfindung vorsehen, dass im Schritt 2) ein Mischen erfolgt, ohne die Partikel der Komponenten zu mehr als 50% aufzubrechen.
Damit können die Komponenten innerhalb der Mischung ausreichend verteilt werden und die unterschiedlichen Benetzungseigenschaften in einem
ausreichenden Maße aufrechterhalten werden.
Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass im Schritt 3) das bandförmige Material mithilfe von Auswalzen oder Extrudieren hergestellt wird. Somit kann das bandförmige Material als ein dünner Film mithilfe von Verfahren hergestellt werden, die aus der Kunststoffverarbeitung bekannt sind. Solche Verfahren eignen sich vorteilhafterweise für eine hoch optimierbare Herstellung verbunden mit einer hohen Qualität und einer niedrigen Ausschussrate.
Des Weiteren kann die Erfindung vorsehen, dass im Schritt 3) mindestens eine Walze oder eine Extruderschnecke auf eine Temperatur 50 °C bis 400 °C beheizt wird. Die Temperatur kann dabei von dem Mischverhältnis zwischen sowie von den Merkmalen der ersten Komponente a) und der zweiten Komponente b) abhängen. Somit kann im Schritt 3) das Lösemittel und/oder Wasser
weitestgehend verdampfen und das bandförmige Material zudem geglättet werden.
Zudem sieht die vorliegende Erfindung eine Gasdiffusionslage vor, die mithilfe eines Verfahrens hergestellt werden kann, welches wie oben beschrieben ausgeführt werden kann. Mithilfe der erfindungsgemäßen Gasdiffusionslage werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung eine Brennstoffzelle mit einer
Gasdiffusionslage vor, die mithilfe eines Verfahrens hergestellt werden kann, welches wie oben beschrieben ausgeführt werden kann. Mithilfe der
erfindungsgemäßen Brennstoffzelle werden ebenfalls die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele:
Die erfindungsgemäße Gasverteilerstruktur und die erfindungsgemäße
Brennstoffzelle und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch: Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer bekannten
Gasdiffusionslage,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Gasdiffusionslage im
Sinne der Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Gasdiffusionslage im Sinne der
Erfindung in einer Draufsicht,
Fig. 4 eine vergrößerte schematische Darstellung einer Gasdiffusionslage im Sinne der Erfindung in einer Draufsicht,
Fig. 5 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Gasdiffusionslage im Sinne der Erfindung, und
Fig. 6 eine schematische Darstellung von Wasserpfaden durch eine
Gasdiffusionslage im Sinne der Erfindung.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.
Die Figur 1 zeigt eine bekannte Gasdiffusionslage GDL* die auf einer Membran M aufliegt. Die Gasdiffusionslage GDL* und die Membran M sind aneinander elektrisch angeschlossen. Die Gasdiffusionslage GDL* und die Membran M bilden zusammen eine Membran- Elektrodeneinheit MEA für eine Brennstoffzelle 100*.
Die Figur 2 zeigt eine Gasdiffusionslage GDL im Sinne der Erfindung, die ebenfalls auf einer Membran M aufliegt. Die Gasdiffusionslage GDL und die Membran M sind im Rahmen der Erfindung elektrisch aneinander verbunden. Die Gasdiffusionslage GDL und die Membran M bilden zusammen eine Membran- Elektrodeneinheit MEA für eine Brennstoffzelle 100. Wie es aus der Figur 2 erkennbar ist, weist die Gasdiffusionslage GDL im Sinne der Erfindung unterschiedliche Komponenten Ml, M2 bzw. unterschiedliche Precurser, bspw. in Form von Konglomeraten, auf, die erfindungsgemäß unterschiedliche Benetzungseigenschaften aufweisen (vgl. später die Figur 6).
Die Gasdiffusionslage GDL im Sinne der Erfindung wird mithilfe eines
erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt, das folgende Schritte aufweist:
1) Bereitstellen von partikelförmigen Komponenten Ml, M2:
a) einer ersten Komponente Ml mit einem ersten Benetzungswinkel, und
b) einer zweiten Komponente M2 mit einem zweiten Benetzungswinkel, der sich von dem ersten Benetzungswinkel unterscheidet und der vorzugsweise größer als der erste Benetzungswinkel ist,
2) Vermischen der ersten Komponente Ml mit der zweiten Komponente M2 zu einer inhomogenen Mischung,
3) Herstellen eines bandförmigen Materials aus der inhomogenen Mischung,
4) Zuschneiden einer Gasdiffusionslage GDL auf dem bandförmigen Material.
Wie es ferner aus der Figur 2 sowie aus der Figur 3 erkennbar ist, können die unterschiedlichen Komponenten Ml, M2 mehrere, vorzugsweise leitfähige, Teilchen, bspw. in Form von Kohlenstoff- und/oder Graphit-Granulat-Teilchen, aufweisen. Diese Teilchen können mittels eines Binders, bspw. eines
Polytetrafluorethylen-Granulats (PTFE) und/oder eines Polyvinylidenfluorid- Granulats (PVDF), vorzugsweise in unterschiedlichen Massenanteilen, zumindest zum Teil granuliert und/oder zusammengehalten werden.
Um die unterschiedlichen Komponenten Ml, M2 zu erhalten, können
vorteilhafterweise unterschiedliche Herstellungsverfahren genutzt werden, bspw. umfassend eine Sprühgranulation bzw. eine Wirbelschichtgranulierung oder einen mechanischen Scherprozess.
Zudem ist es denkbar, dass die Komponenten Ml, M2 sich durch folgende Merkmale unterscheiden können, wie:
Partikelgröße,
Partikelform, Partikelart,
Partikelzusammensetzung,
Hilfsstoffe, insbesondere Lösemittelart und/oder Binderart,
Hilfsstoffmenge, Lösemittelmenge, Bindermenge und/oder deren Verteilung in den Partikeln.
Diese unterschiedlichen Merkmale können dazu dienen, unterschiedliche Benetzungseigenschaften gegenüber dem in der Brennstoffzelle 100 gebildeten Produktwasser bereitzustellen, wie es schematisch in der Figur 6 angedeutet ist.
Die unterschiedlichen Komponenten Ml, M2 werden im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens im Schritt 2) vermischt, ohne die Komponenten Ml, M2 zu mehr als 50% zu zerstören, bspw. ohne die Konglomerate zu mehr als 50% aufzulösen.
Vorteilhafterweise kann im Schritt 2) eine inhomogene Mischung erhalten werden, die an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche
Benetzungseigenschaften aufweist.
Aus dieser Mischung kann im Schritt 3) eine Gasdiffusionslage GDL im Sinne der Erfindung hergestellt werden, bspw. mittels Auswalzen oder Extrudieren, die an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Benetzungseigenschaften aufweist.
Wie es schematisch die Figuren 4 und 5 sowie die Figur 6 zeigen, können mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb der Gasdiffusionslage GDL in regelmäßigen Abständen abwechselnd Pfade und/oder Störzonen für das Produktwasser ausbildet werden. Dadurch werden lokale Störungsstellen mit einem verminderten Sauerstofftransport gemindert und gleichmäßig verteilt. Dadurch wird die lokale sowie gemittelte Stromdichte erhöht und die
Performance der Brennstoffzelle verbessert.
Wie es aus den Figuren 4 und 5 ungefähr erkennbar ist, können Partikel der ersten Komponente Ml und/oder Partikel der zweiten Komponente M2 in einem Volumenverhältnis 2:8 bis 4:6, insbesondere 3:7, bereitgestellt werden. Durch den Massenanteil der zweiten Komponente M2 (mit einem größeren Benetzungswinkel) können somit in ausreichenden und regelmäßigen Abständen Pfade für einen verbesserten Abtransport des Produktwassers bereitgestellt werden. Innerhalb der Partikel der unterschiedlichen Komponenten Ml, M2 können leitfähige Teilchen und der Binder in einem Massenverhältnis von 7:3 bis 9:1, insbesondere 8:2, vorgesehen sein, um eine elektrisch leitfähige und zugleich zusammenhängende Gasdiffusionslage GDL zu erhalten. Im Rahmen der Erfindung kann im Schritt 4) die Gasdiffusionslage GDL mit einer
Materialstärke von 20 bis 400 pm bereitgestellt werden. Ferner ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass Partikel der ersten Komponente Ml und/oder Partikel der zweiten Komponente M2 einen mittleren Durchmesser von 10% bis 500%, insbesondere 50 bis 200%, dieser Materialstärke aufweisen können.
Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Gasdiffusionslage (GDL) für eine
Brennstoffzelle (100), aufweisend folgende Schritte:
1) Bereitstellen von partikelförmigen Komponenten (Ml, M2):
a) einer ersten Komponente (Ml) mit einem ersten
Benetzungswinkel, und
b) einer zweiten Komponente (M2) mit einem zweiten Benetzungswinkel, der sich von dem ersten Benetzungswinkel unterscheidet,
2) Vermischen der ersten Komponente (Ml) mit der zweiten
Komponente (M2) zu einer inhomogenen Mischung,
3) Herstellen eines bandförmigen Materials aus der inhomogenen Mischung,
4) Zuschneiden einer Gasdiffusionslage (GDL) auf dem bandförmigen Material.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel der ersten Komponente (Ml) und/oder Partikel der zweiten Komponente (M2) in einem Volumenverhältnis 2:8 bis 4:6 bereitgestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel der ersten Komponente (Ml) sich von Partikeln der zweiten Komponente (M2) durch mindestens ein Merkmal von den folgenden Merkmalen unterscheiden:
- Partikelgröße,
- Partikelform,
- Partikelart,
- Partikelzusammensetzung,
- Hilfsstoffe,
- Hilfsstoffmenge.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel der ersten Komponente (Ml) und/oder Partikel der zweiten Komponente (M2) als Konglomerate bereitgestellt werden, die leitfähige Teilchen aufweisen, die mittels eines Binders zumindest zum Teil granuliert und/oder zusammengehalten werden.
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel der ersten Komponente (Ml) und/oder Partikel der zweiten Komponente (M2) ein Polytetrafluorethylen-Granulat (PTFE) und/oder ein Polyvinylidenfluorid-Granulat (PVDF) als Binder aufweisen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel der ersten Komponente (Ml) und/oder Partikel der zweiten Komponente (M2) die leitfähigen Teilchen und den Binder in einem
Massenverhältnis von 7:3 bis 9:1 aufweisen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass im Schritt 4) die Gasdiffusionslage (GDL) mit einer Materialstärke von 20 bis 400 pm bereitgestellt wird,
und/oder dass Partikel der ersten Komponente (Ml) und/oder Partikel der zweiten Komponente (M2) einen mittleren Durchmesser von 10% bis 500%, insbesondere 50 bis 200%, von einer Materialstärke des im Schritt 3) herzustellenden bandförmigen Materials aufweisen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Partikel der ersten Komponente (Ml) mithilfe eines ersten Verfahrens hergestellt werden,
wobei Partikel der zweiten Komponente (M2) mithilfe eines zweiten
Verfahrens hergestellt werden,
und wobei sich das erste Verfahren von dem zweiten Verfahren
unterscheidet.
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Verfahren und/oder das zweiten Verfahren ein Granulieren mindestens eines Teils von leitfähigen Teilchen und/oder ein Fibrillieren mindestens eines Teils eines Binders umfasst,
und/oder dass das erste Verfahren eine Wirbelschichtgranulierung umfasst, und/oder dass das zweite Verfahren einen mechanischen Scherprozess umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Schritt 2) ein Lösemittel und/oder Wasser mit einem jeweiligen Massenanteil innerhalb der Mischung von 1 bis 10 Gew% zugegeben wird, und/oder dass im Schritt 2) ein Mischen erfolgt, ohne die Partikel der Komponenten (Ml, M2) zu mehr als 50% aufzubrechen.
11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Schritt 3) das bandförmige Material mithilfe von Auswalzen oder Extrudieren hergestellt wird,
und/oder dass im Schritt 3) mindestens eine Walze oder eine
Extruderschnecke auf eine Temperatur 50 °C bis 400 °C beheizt wird.
12. Gasdiffusionslage (GDL),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gasdiffusionslage (GDL) mithilfe eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
13. Brennstoffzelle (100) mit einer Gasdiffusionslage (GDL) nach dem
vorhergehenden Anspruch.
PCT/EP2019/072360 2018-09-12 2019-08-21 Verfahren zum herstellen einer gasdiffusionslage für eine brennstoffzelle WO2020052926A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980059914.6A CN112689920A (zh) 2018-09-12 2019-08-21 用于制造用于燃料电池的气体扩散层的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018215464.3 2018-09-12
DE102018215464.3A DE102018215464A1 (de) 2018-09-12 2018-09-12 Verfahren zum Herstellen einer Gasdiffusionslage für eine Brennstoffzelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020052926A1 true WO2020052926A1 (de) 2020-03-19

Family

ID=67847680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/072360 WO2020052926A1 (de) 2018-09-12 2019-08-21 Verfahren zum herstellen einer gasdiffusionslage für eine brennstoffzelle

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN112689920A (de)
DE (1) DE102018215464A1 (de)
WO (1) WO2020052926A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022200620A1 (de) 2022-01-20 2023-07-20 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Gasdiffusionslage für eine Brennstoff- oder Elektrolysezelle, Verfahren zur Herstellung einer Gasdiffusionslage

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10259383A1 (de) * 2002-09-23 2004-07-01 Proton Motor Fuel Cell Gmbh Gasdiffusionselektroden für Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
US20150303486A1 (en) * 2012-11-19 2015-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Production method of porous layer material and production method of membrane electrode and gas diffusion layer assembly including porous layer material (as amended)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057215A (ja) * 1999-08-18 2001-02-27 Toshiba Corp 固体高分子膜型燃料電池およびそのガス拡散層形成方法
NO320029B1 (no) * 2003-07-07 2005-10-10 Revolt Technology As Fremgangsmate for fremstilling av gassdiffusjonselektroder
JP2006179317A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Nissan Motor Co Ltd ガス拡散層、および、これを用いた燃料電池
CN100423338C (zh) * 2005-10-10 2008-10-01 新源动力股份有限公司 一种低温燃料电池用气体扩散层及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10259383A1 (de) * 2002-09-23 2004-07-01 Proton Motor Fuel Cell Gmbh Gasdiffusionselektroden für Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
US20150303486A1 (en) * 2012-11-19 2015-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Production method of porous layer material and production method of membrane electrode and gas diffusion layer assembly including porous layer material (as amended)

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018215464A1 (de) 2020-03-12
CN112689920A (zh) 2021-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10151458B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektrode auf einem Substrat, Verfahren zur Herstellung einer Membranelektrodensubstrat-Baugruppe und Membranelektrodensubstrat-Baugruppen
DE69829933T2 (de) Elektrode aus Festpolymerelektrolyt-Katalysator Kompositen, Elektrode für Brennstoffzellen und Verfahren zur Herstellung dieser Elektroden
DE69633379T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektrode oder einem Verbundkörper Elektrode-Elektrolytmembran und Elektrode für Brennstoffzelle
DE102008003197B4 (de) Membranelektrodeneinheit und Verfahren zum Mindern von Elektrodendegradation während Einschalt- und Abschaltzyklen
DE102015114454A1 (de) Elektrodenkonstruktion mit optimalem ionomergehalt für eine polymerelektrolytmembran-brennstoffzelle
WO2014177318A1 (de) Selbstbefeuchtende membran-elektroden-einheit und brennstoffzelle mit einer solchen
DE102007021956A1 (de) Steuerparameter zur Optimierung der MEA-Leistungsfähigkeit
DE102012220628B4 (de) Brennstoffzellenmembran mit auf Nanofaser getragenen Katalysatoren, Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung der Membran
DE102015015046A1 (de) Membran-Elektroden-Anordnung für eine Brennstoffzelle, Verfahren zum Herstellen der Membran-Elektroden-Anordnung, Brennstoffzellensystem und Fahrzeug
DE102006028256A1 (de) Polymerelektrolytbrennstoffzelle und Herstellungsverfahren
DE112004002665T5 (de) Haltbares, mit einem Katalysator einer Membranelektrodenanordnung beschichtetes Diffusionsmedium ohne Laminierung an die Membran
DE102019105413A1 (de) Verbundelektrodenschicht für eine polymerelektrolyt- brennstoffzelle
DE102014205033A1 (de) Katalysatorschicht für eine Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung einer solchen
DE102018003424A1 (de) Verbesserte katalysatorbeschichtete Membranen und Herstellungsverfahren für Brennstoffzellen
DE112020001053T5 (de) Kathodenkatalysatorschicht für eine Brennstoffzelle, und Brennstoffzelle
DE3524604C2 (de)
DE112012004623T5 (de) Membranelektrodenanordnung für eine Brennstoffzelle
DE102019131343A1 (de) Gasdiffusionslage für Brennstoffzellen
EP2129814A2 (de) Verfahren zum erzeugen einer katalysatorschicht
WO2020052926A1 (de) Verfahren zum herstellen einer gasdiffusionslage für eine brennstoffzelle
DE102011014154A1 (de) Selectively coated bipolar plates for water management and freeze start in pem fuel cells
WO2020182433A1 (de) Gasdiffusionslage für eine brennstoffzelle und brennstoffzelle
DE102015118426B4 (de) Membranelektrodenanordnung und Brennstoffzelle
DE19721952A1 (de) Gasdiffusionselektrode mit thermoplastischem Binder
DE112021004962T5 (de) Verfahren zur Herstellung einer selbsttragenden Elektrodenfolie in einem Nassprozess ohne organisches Lösungsmittel

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19762726

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19762726

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1