WO2022090114A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines brennstoffzellenstapels - Google Patents

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WO2022090114A1
WO2022090114A1 PCT/EP2021/079457 EP2021079457W WO2022090114A1 WO 2022090114 A1 WO2022090114 A1 WO 2022090114A1 EP 2021079457 W EP2021079457 W EP 2021079457W WO 2022090114 A1 WO2022090114 A1 WO 2022090114A1
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conveyor belts
fuel cell
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cell stack
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Wolfgang Beck
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Audi Ag
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    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G57/00—Stacking of articles
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    • 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 and a device for producing a fuel cell stack of a fuel cell device.
  • Fuel cell devices are used for the chemical conversion of a fuel with oxygen into water in order to generate electrical energy.
  • fuel cells contain the so-called membrane electrode assembly (MEA) as a core component, which is a composite of a proton-conducting membrane and an electrode (anode and cathode) arranged on both sides of the membrane.
  • MEA membrane electrode assembly
  • GDL gas diffusion layers
  • the fuel in particular hydrogen H2 or a hydrogen-containing gas mixture
  • the fuel is fed to the anode, where electrochemical oxidation of H2 to H + takes place with the release of electrons.
  • the protons H + are transported from the anode compartment to the cathode compartment via the electrolyte or the membrane, which separates the reaction compartments from one another in a gas-tight manner and insulates them electrically.
  • the electrons provided at the anode are fed to the cathode via an electrical line.
  • Oxygen or an oxygen-containing gas mixture is fed to the cathode, so that a reduction of O2 to O2' takes place , with the electrons being absorbed.
  • these oxygen anions react with the protons transported across the membrane to form water.
  • the reactant gases are fed to the electrodes of the fuel cells by means of bipolar plates.
  • a cooling medium is also fed through the bipolar plates due to the heat generated during the fuel cell reaction, so that three different media are fed through the bipolar plates in a very small space.
  • bipolar plates When supplying the fuel cells with the reactants, these are conducted via main channels (ports) into the bipolar plates, which are intended to distribute the reactants into an active area in order to supply the entire surface of the electrodes as evenly as possible by means of a flow field. Since several bipolar plates are stacked with the membrane-electrode units in the fuel cell stack, seals are used which seal the main channels longitudinally through the fuel cell stack. In addition, there must be a good seal against the cooling medium flowing in the coolant channels.
  • Stacking the membrane electrode assemblies and bipolar plates to make the fuel cell stack is slow, expensive, and inefficient.
  • the two fuel cell components must be aligned with one another with great accuracy, so that the supply openings provided in the components and also the active areas lie exactly one on top of the other.
  • the membrane-electrode assemblies and bipolar plates are usually sucked in, lifted and set down by appropriate handling devices such as robots or portals. The cycle times for this process are relatively long and the investment outlay for such a stacking system is very high.
  • DE 10 2018 116 057 A1 discloses an assembly system in which membrane electrode assemblies and bipolar plates are stacked alternately in an automated manner to form a fuel cell stack.
  • the membrane electrode assembly and the bipolar plate are provided alternately on a single conveyor belt, with a compressed air device being used to bring the individual layers of the fuel cell onto a height-adjustable stack receptacle.
  • An assembly plant in which the It is also known from DE 10 2015 220 399 A1 that bipolar plates and the membrane-electrode assemblies are stacked on top of one another in an alternating manner, with a suction gripper being used for this purpose for the individual stacking of the fuel cell stack.
  • a type of belt system is known from WO 2014/072 704 A2, in which the bipolar plates and the membrane electrode assemblies are placed or arranged in a common strip, which is then folded together to form a fuel cell stack.
  • the method according to the invention comprises in particular the following steps:
  • the ram is set up to accommodate a unipolar plate, which means that a unipolar plate can first be placed on the ram so that the first layers and the second layers of the fuel cell stack can only then be placed alternately on the unipolar plate held on the ram can be stacked.
  • the dynamic pressure is thus generated by the overrun stamp in cooperation with the unipolar plate, which is additionally promoted by the movement of the two pairs of conveyor belts.
  • a second unipolar plate can be applied as a finish. The two unipolar plates can then be braced against each other to form the finished fuel cell stack.
  • the conveyor belts comprise equidistantly arranged structures through which the layers provided with the overhangs are received.
  • These structures can, for example, be elevations, in which case the structures can also be actively adjustable between an expanded and a retracted position, in particular when they are in the vicinity of a run-up stamp or in the vicinity of the beginning of the stack.
  • the structures are used to push or plug the overhangs onto another guide means, so that a defined position of the individual media ports of the individual layers of the fuel cell stack can be achieved.
  • first layers and/or the second layers are provided lying flat on a conveyor belt, in which the projections protrude laterally in relation to the conveying direction over the conveyor belt, and that one of the conveyor belts in each case laterally in relation to the conveying direction of the conveyor belt is supplied, the structures arranged equidistantly receiving the layers by their projections and transporting them, in particular hanging.
  • This includes, in particular, a motor-driven, first conveyor belt pair running around a first end, the two individual conveyor belts running around the conveyor belts being spaced apart from one another such that a plurality of first layers of the fuel cell stack provided with overhangs can be transported at discrete intervals between the conveyor belts.
  • a motor-driven, second conveyor belt pair running around a second end the two individual conveyor belts running around the conveyor belts running at a distance from one another in such a way that a A plurality of second layers of the fuel cell stack provided with supernatants can be transported.
  • the first end of the first pair of conveyor belts is preferably positioned in relation to the second pair of conveyor belts in such a way that the first layers provided with overhangs are transferred to an area of the conveyor belts of the second pair of conveyor belts that lies between two of the second layers transported by the second pair of conveyor belts.
  • the second pair of conveyor belts is guided through openings in a headstock that is set up to stack the first layers and the second layers of the fuel cell stack in alternation with one another. Because of these openings, it is possible for the run-up stamp to provide dynamic pressure for the transported individual layers, with the run-up stamp also being able to be provided with appropriate guide structures in order to bring about a targeted, orderly stacking of the individual layers.
  • the headstock is also set up to hold a unipolar plate on which the first layers and the second layers of the fuel cell stack can be stacked in alternation. In this way it is not necessary to subsequently attach the unipolar plate present at one end, since this is already provided from the beginning, so that only the second unipolar plate has to be provided in order to brace it with the first unipolar plate held on the ram.
  • the conveyor belts preferably have equidistantly arranged structures that are set up to entrain and/or pick up the layers provided with overhangs, with the possibility that the Equidistantly arranged structures are also adjustably present on the individual conveyor belts, so that they can be converted into a retracted configuration at the top layer of the existing stack or in the vicinity of the casserole stamp, so that they can easily pass through the openings of the casserole stamp.
  • the structures can also be configured elastically, ie, for example, the structures can be formed from an elastomer, in particular in one piece with the respective conveyor belt.
  • the overhangs of the individual layers namely the overhangs of the bipolar plates and the overhangs of the membrane-electrode assemblies, can slip over the elastic structures when they arrive at the caliper stamp.
  • the individual layers of the membrane electrode assemblies are applied flat to substrates or produced in a decal process. It is therefore helpful and advantageous if the membrane-electrode arrangements, but also the bipolar plates, are transported and prepared flat.
  • the first layers and/or the second layers are provided lying flat on a conveyor belt, in which the projections protrude laterally with respect to the conveying direction over the conveyor belt, and that one of the conveyor belts is guided in this way laterally with respect to the conveying direction of the conveyor belt is that the structures arranged equidistantly pick up the layers by their overhangs and transport them, especially hanging.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel cell stack having a plurality of fuel cells with the bipolar plates showing the main channels
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a membrane electrode assembly as one of the layers of the fuel cell, with a detailed view of the overhang present there being attached,
  • FIG. 3 shows a schematic top view of a bipolar plate as one of the layers of the fuel cell, with a detailed view of the overhang present there being attached, and FIG
  • FIG. 4 shows a schematic view of the device for producing the fuel cell stack.
  • a fuel cell stack 1 shown in FIG. 1 consists of a plurality of fuel cells 2 connected in series.
  • Each of the fuel cells 2 comprises an anode and a cathode as well as a proton-conductive membrane separating the anode from the cathode.
  • the two electrodes together with of the membrane form a membrane-electrode assembly 7 (short: MEA).
  • MEA membrane-electrode assembly 7
  • the membrane is formed from an ionomer, preferably a sulfonated tetrafluoroethylene polymer (PTFE) or a polymer of perfluorinated sulfonic acid (PFSA).
  • PTFE sulfonated tetrafluoroethylene polymer
  • PFSA perfluorinated sulfonic acid
  • the membrane can be formed as a sulfonated hydrocarbon membrane.
  • Fuel for example hydrogen is supplied to the anodes via anode chambers within the fuel cell stack 1 .
  • PEM fuel cell polymer electrolyte membrane fuel cell
  • fuel or fuel molecules are split into protons and electrons at the anode.
  • the membrane lets the protons (e.g. H + ) through, but is impermeable to the electrons (e-).
  • the following reaction takes place at the anode: 2H2 4H + + 4e _ (oxidation/donation of electrons).
  • Cathode gas e.g. oxygen or air containing oxygen
  • Cathode gas can be supplied to the cathodes via cathode chambers within the fuel cell stack 1, so that the following reaction takes place on the cathode side:
  • Air compressed by a compressor is supplied to the fuel cell stack 1 via a cathode fresh gas line.
  • the fuel cell stack 1 is connected to a cathode exhaust gas line.
  • hydrogen that is kept ready in a hydrogen tank is fed to the fuel cell stack 1 via an anode fresh gas line in order to provide the reactants required for the electrochemical reaction in a fuel cell 2 .
  • These gases are transferred to bipolar plates 3, which have main channels 4 (ports) for the distribution of the gases to the membrane and the outlet.
  • the bipolar plates 3 have main coolant channels 5 (ports) for the passage of a coolant in a coolant channel 6, so that three different media are routed in a very small space.
  • FIG. 1 also shows the main channels 4 , 5 , each combined in pairs, of a plurality of fuel cells 2 with bipolar plates 3 forming the fuel cell stack 1 .
  • the ports are also on the membrane Electrode arrangements 7 are present, with seals being present in order to protect the operating media and the cooling medium from an undesired escape from the stack.
  • the membrane electrode assemblies 7 and the bipolar plates 3 are arranged alternately so that they are aligned as precisely as possible with one another.
  • the supply openings and the seals should be arranged in exact alignment with one another in order to form and seal the main supply channels that pass through the stack in the stacking direction.
  • the active areas catalogid electrodes and flow fields
  • FIG. 2 it can be seen that the membrane electrode assemblies 7 on which this invention is based have been supplemented by an overhang 6 which was either produced in one piece with the remaining material of the membrane electrode assembly 7 or which is attached subsequently. These overhangs 6 on the left and right of this layer of the fuel cell are used to handle the layer. Accordingly, Figure 3 also refers to the addition of the projections 6 on both sides of the bipolar plate 3.
  • FIG 4 shows a device 8 according to the invention for producing a fuel cell stack 1, which comprises a motor-driven first pair of conveyor belts 9 running around a first end 12, the two individual surrounding conveyor belts 11 running at a distance from one another in such a way that between the conveyor belts 11 in a layer 3, 7 of the fuel cell stack 1 provided with the projections 6 is transported at discrete intervals.
  • This first pair of conveyor belts 9 runs inclined with respect to a second pair of conveyor belts 10, which also runs around a second end 13 and is motor-driven. Its two individual conveyor belts 11 running around also run in this way spaced apart from each other, so that between the conveyor belts 11 a second layer 7, 3 of the fuel cell stack 1 provided with the projections 6 is transported at discrete intervals.
  • the first end 12 of the first pair of conveyor belts 9 is positioned in relation to the second pair of conveyor belts 10 in such a way that the first layers 3, 7 provided with overhangs 6 are transferred to a region of the conveyor belts 11 of the second pair of conveyor belts 10, which is between two of the second pair of conveyor belts 10 transported second layers 7, 3 is located.
  • a membrane electrode assembly 7 is always inserted from above at the first end 12 between each two bipolar plates 3 and suspended in the second pair of conveyor belts 10 .
  • Both pairs of conveyor belts 9, 10, in particular their conveyor belts 11, comprise equidistantly arranged structures 14 which are set up to entrain and/or receive the individual layers provided with overhangs 6.
  • each of the conveyor belts 11 of the second pair of conveyor belts 10 passes through openings 17 of a run-on plunger 16, which causes a dynamic pressure that presses the individual layers 3, 7 of the Fuel cell automatically stacks alternately.
  • the casserole 16 is set up to also provide and hold a unipolar plate 15 on which the individual layers 3, 7 are stacked in alternation.
  • the structures 14 of the second pair of conveyor belts 10 can be pulled back, for example, or they are formed elastically so that they can pass through the passage openings 17 .
  • a further possibility is the design of the outlet stamp 16 with a suitable (additional) guide, so that the structures 14 push the projections 6 of the individual layers onto this (additional) guide and thus a relative movement between the structures 14 and the individual layers 3, 7 enable the fuel cell. Since the bipolar plates 3 and also the membrane electrode assemblies 7 are transported lying flat during their production, i.e.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are characterized by a significant reduction in the cycle time in the production of a plurality of fuel cell stacks 1 .
  • MEA Membrane Electrode Assembly

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenstapels (1), umfassend die Schritte: - Bereitstellen und vereinzeltes Übergeben einer Mehrzahl von mit Überstän den (6) versehenen ersten Lagen (3;7) des Brennstoffzellenstapels (1) an ein um ein erstes Ende (12) umlaufendes, motorisch angetriebenes, erstes Transportbandpaar (9), dessen beiden einzelnen umlaufenden Transportbänder (11 ) derart voneinander beabstandet verlaufen, dass sie jeweils einen der Überstände (6) der ersten Lage (3;7) aufnehmen, - Bereitstellen und vereinzeltes Übergeben einer Mehrzahl von mit Überständen (6) versehenen zweiten Lagen (7;3) des Brennstoffzellenstapels (1) an ein um ein zweites Ende (13) umlaufendes, motorisch angetriebenes, zweites Transportbandpaar (10), dessen beiden einzelnen umlaufenden Transportbänder (11 ) derart voneinander beabstandet verlaufen, dass sie jeweils einen der Überstände (6) der zweiten Lage (7;3) aufnehmen, und - Übergeben der mit Überständen (6) versehenen ersten Lagen (3;7) am ersten Ende (12) des ersten Transportbandpaares (9) an einen Bereich der Transportbänder (11) des zweiten Transportbandpaares (10), der zwischen jeweils zwei der vom zweiten Transportbandpaar (10) transportierten zweiten Lagen (7;3) liegt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung (8) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels einer Brennstoffzellenvorrichtung.
Brennstoffzellenvorrichtungen werden für die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Anordnung (MEA für „membrane electrode assembly“), die ein Verbund aus einer protonenleitenden Membran und jeweils einer, beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode (Anode und Kathode) ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran- Elektroden-Einheit an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu H+ unter Abgabe von Elektronen stattfindet. Über den Elektrolyten oder die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein Transport der Protonen H+ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt, so dass eine Reduktion von O2 zu O2' unter Aufnahme der Elektronen stattfindet. Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum diese Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser. Den Elektroden der Brennstoffzellen werden mittels Bipolarplatten die Reaktantengase zugeführt. Zusätzlich zu den Reaktantengasen wird aufgrund der bei der Brennstoffzellenreaktion erzeugten Wärme auch ein Kühlmedium durch die Bipolarplatten durchgeführt, so dass auf kleinstem Raum drei verschiedene Medien durch die Bipolarplatten geführt werden.
Bei der Versorgung der Brennstoffzellen mit den Reaktanten werden diese über Hauptkanäle (Ports) in die Bipolarplatten geleitet, die eine Verteilung der Reaktanten in einen aktiven Bereich bewirken soll, um mittels eines Flussfeldes die gesamte Fläche der Elektroden möglichst gleichmäßig zu versorgen. Da in dem Brennstoffzellenstapel mehrere Bipolarplatten mit den Membran- Elektroden-Einheiten gestapelt sind, werden Dichtungen eingesetzt, die die Hauptkanäle längs durch den Brennstoffzellenstapel abdichten. Zusätzlich muss eine gute Abdichtung gegenüber dem in Kühlmittelkanälen strömenden Kühlmedium erfolgen.
Das Stapeln der Membran-Elektroden-Anordnungen und der Bipolarplatten zur Herstellung des Brennstoffzellenstapels ist langsam, teuer und uneffektiv. Insbesondere müssen die beiden Brennstoffzellen-Komponenten mit hoher Genauigkeit aufeinander ausgerichtet werden, damit die in den Komponenten vorgesehenen Versorgungsöffnungen sowie auch die aktiven Bereiche exakt aufeinanderliegen. Zur Stapelung der Komponenten werden die Membran- Elektroden-Anordnungen und Bipolarplatten in der Regel durch entsprechende Handhabungsgeräte wie Roboter oder Portale angesaugt, angehoben und abgelegt. Die Taktzeiten für diesen Vorgang sind verhältnismäßig lang und der Investitionsaufwand für eine solche Stapelanlage ist sehr hoch.
Aus der DE 10 2018 116 057 A1 ist eine Montageanlage bekannt, bei der automatisiert alternierend Membran-Elektroden-Anordnungen und Bipolarplatten zu einem Brennstoffzellenstapel gestapelt werden. Hierbei werden auf einem einzigen Förderband abwechselnd die Membran-Elektroden-Anordnung und die Bipolarplatte bereitgestellt, wobei eine Drucklufteinrichtung dazu genutzt wird, um die einzelnen Lagen der Brennstoffzelle auf eine höhenverstellbare Stapelaufnahme zu verbringen. Eine Montageanlage, bei der die Bipolarplatten und die Membran-Elektroden-Anordnungen alternierend aufeinandergestapelt werden, ist auch aus der DE 10 2015 220 399 A1 bekannt, wobei hierzu ein Sauggreifer zur vereinzelten Stapelung des Brennstoffzellenstapels genutzt wird. Aus der WO 2014 / 072 704 A2 ist eine Art Gurtsystem bekannt, wobei die Bipolarplatten und die Membran-Elektroden-Anordnungen in einem gemeinsamen Streifen platziert oder angeordnet werden, der anschließend zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefaltet wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenstapels anzugeben, bei welchem die Taktzeiten zur Herstellung des Brennstoffzellenstapels weiter reduziert werden.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst insbesondere die folgenden Schritte:
- Bereitstellen und vereinzeltes Übergeben einer Mehrzahl von mit Überständen versehenen ersten Lagen des Brennstoffzellenstapels an ein um ein erstes Ende um laufendes, motorisch angetriebenes, erstes Transportbandpaar, dessen beiden einzelnen um laufenden Transportbänder derart voneinander beabstandet verlaufen, dass sie jeweils einen der Überstände der ersten Lage aufnehmen,
- Bereitstellen und vereinzeltes Übergeben einer Mehrzahl von mit Überständen versehenen zweiten Lagen des Brennstoffzellenstapels an ein um ein zweites Ende um laufendes, motorisch angetriebenes, zweites Transportbandpaar, dessen beiden einzelnen um laufenden Transportbänder derart voneinander beabstandet verlaufen, dass sie jeweils einen der Überstände der zweiten Lage aufnehmen, und
- Übergeben der mit Überständen versehenen ersten Lagen am ersten Ende des ersten T ransportbandpaares an einen Bereich der T ransportbänder des zweiten Transportbandpaares, der zwischen jeweils zwei der vom zweiten Transportbandpaar transportierten zweiten Lagen liegt.
Auf diese Weise werden also zwei unterschiedliche Fördermimiken dafür genutzt, um jeweils eine der Lagen, nämlich entweder die Bipolarplatten oder die Membran-Elektroden-Anordnungen, zu transportieren, wobei das Eine der beiden Transportbandpaare vor dem Anderen endet und somit seine Lagen an dieses andere Transportbandpaar übergibt. Auf diese Weise werden die beiden verschiedenen Transportbandpaare dazu genutzt, um die einzelnen Lagen alternierend zu kombinieren und zum Brennstoffzellenstapel zusammenzufassen.
In diesem Zuge ist es von Vorteil, wenn die Transportbänder des zweiten Transportbandpaares durch Öffnungen eines Auflaufstempels geführt sind, und wenn die ersten Lagen und die zweiten Lagen des Brennstoffzellenstapels alternierend auf dem Auflaufstempel gestapelt werden. Ein solcher Auflaufstempel kann damit einen Staudruck erzeugen, womit die einzelnen Lagen des Brennstoffzellenstapels aufeinander auflaufen und schon teilgepresst gestapelt werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Auflaufstempel eingerichtet ist, eine Unipolarplatte aufzunehmen, wodurch zuerst eine Unipolarplatte auf dem Auf lautstem pel platziert werden kann, so dass erst anschließend die ersten Lagen und die zweiten Lagen des Brennstoffzellenstapels alternierend auf die am Auflaufstempel gehaltene Unipolarplatte gestapelt werden können. Somit wird der Staudruck also durch den Auflaufstempel in Zusammenarbeit mit der Unipolarplatte erzeugt, der durch die Fortbewegung der beiden Transportbandpaare zusätzlich begünstigt wird. Wenn eine ausreichende Anzahl der einzelnen Lagen des Brennstoffzellenstapel gestapelt wurden, so kann eine zweite Unipolarplatte als Abschluss aufgebracht werden. Die beiden Unipolarplatten können dann gegeneinander verspannt werden, um den fertigen Brennstoffzellenstapel zu bilden.
Um die gewünschten Abstände der einzelnen Lagen voneinander zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Transportbänder äquidistant angeordnete Strukturen umfassen, durch welche die mit den Überstanden versehenen Lagen aufgenommen werden. Diese Strukturen können beispielsweise Erhebungen sein, wobei die Strukturen auch aktiv zwischen einer expandierten und einer zurückgezogenen Stellung verstellbar sein können, insbesondere dann, wenn sie sich in der Nähe eines Auflaufstempels oder in der Nähe des Stapelbeginns befinden. Es besteht zudem die Möglichkeit, dass die Strukturen dazu genutzt werden, um die Überstände auf ein weiteres Führungsmittel aufzuschieben oder aufzustecken, sodass eine definierte Lage der einzelnen Medienports der einzelnen Lagen des Brennstoffzellenstapels erzielt werden kann.
Es ist ferner die Möglichkeit vorhanden, dass die ersten Lagen und/oder die zweiten Lagen flach liegend auf einem Förderband bereitgestellt werden, bei dem die Überstände seitlich bezüglich der Förderrichtung über das Förderband überstehen, und dass jeweils eines der Transportbänder seitlich bezüglich der Förderrichtung des Förderbands zugeführt ist, wobei die äquidistant angeordneten Strukturen die Lagen an ihren Überständen aufnehmen und, insbesondere hängend, transportieren.
Die in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Vorteile, vorteilhaften Ausgestaltungen und Wirkungen gelten in gleicher weise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Brennstoffzellenstapels.
Diese umfasst insbesondere ein um ein erstes Ende um laufendes, motorisch angetriebenes, erstes Transportbandpaar, dessen beiden einzelnen um laufenden Transportbänder derart voneinander beabstandet verlaufen, dass zwischen den Transportbändern in diskreten Abständen eine Mehrzahl von mit Überständen versehenen ersten Lagen des Brennstoffzellenstapels transportierbar ist. Sie umfasst insbesondere ferner ein um ein zweites Ende umlaufendes, motorisch angetriebenes, zweites Transportbandpaar, dessen beiden einzelnen um laufenden Transportbänder derart voneinander beabstandet verlaufen, dass zwischen den Transportbändern in diskreten Abständen eine Mehrzahl von mit Überständen versehenen zweiten Lagen des Brennstoffzellenstapels transportierbar ist. Vorzugsweise ist das erste Ende des ersten Transportbandpaares derart bezüglich dem zweiten Transportbandpaar positioniert, dass die mit Überständen versehenen ersten Lagen an einen Bereich der Transportbänder des zweiten Transportbandpaares übergeben werden, der zwischen jeweils zwei der vom zweiten Transportbandpaar transportierten zweiten Lagen liegt.
Auch auf diese Weise ist eine besonders effiziente, alternierende Stapelung der einzelnen Lagen realisiert, nämlich der Bipolarplatten und der Membran- Elektroden-Anordnungen, mit der zugleich eine Reduzierung der Taktzeit zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels einhergeht.
In diesem Zuge ist es von Vorteil, wenn das zweite Transportbandpaar durch Öffnungen eines Auflaufstempels geführt ist, der eingerichtet ist, die ersten Lagen und die zweiten Lagen des Brennstoffzellenstapels alternierend zueinander zu stapeln. Aufgrund dieser Öffnungen ist es möglich, dass der Auflaufstempel einen Staudruck für die transportierten einzelnen Lagen bereitstellt, wobei der Auflaufstempel außerdem mit entsprechenden Führungsstrukturen versehen sein kann, um eine zielgerichtete, geordnete Stapelung der einzelnen Lagen herbeizuführen.
Es ist von Vorteil, wenn der Auflaufstempel außerdem eingerichtet ist, eine Unipolarplatte zu halten, auf die die ersten Lagen und die zweiten Lagen des Brennstoffzellenstapels alternierend gestapelt werden können. Auf diese Weise ist es nämlich nicht erforderlich, nachträglich die einenends vorhandene Unipolarplatte anzubringen, da diese bereits von Anfang an bereitgestellt ist, sodass nur die zweite Unipolarplatte zur Verfügung gestellt werden muss, um sie mit der ersten, am Auflaufstempel gehaltenen Unipolarplatte zu verspannen.
Die Transportbänder weisen vorzugsweise äquidistant angeordnete Strukturen auf, die eingerichtet sind, die mit Überständen versehenen Lagen mitzunehmen und/oder aufzunehmen, wobei die Möglichkeit gegeben ist, dass die äquidistant angeordneten Strukturen auch verstellbar an den einzelnen Transportbändern vorhanden sind, sodass sie an der obersten Lage des vorhandenen Stapels bzw. in der Nähe des Auflaufstempels in eine zurückgezogene Konfiguration überführbar sind, damit sie auf einfache Weise durch die Öffnungen des Auflaufstempels treten können.
Es ist es nicht zwingend notwendig, dass eine aktive Verstellbarkeit der Strukturen gegeben sein muss, sodass auch die elastische Ausgestaltung der Strukturen, also beispielsweise eine Bildung der Strukturen aus einem Elastomer, insbesondere einstückig mit dem jeweiligen Transportband, realisierbar ist. Auf diese Weise können die Überstände der einzelnen Lagen, nämlich die Überstände der Bipolarplatten und die Überstände der Membran-Elektroden- Anordnungen, über die elastischen Strukturen rutschen, wenn sie am Auflaufstempel angelangen.
Typischerweise werden die einzelnen Schichten der Membran-Elektroden-An- ordnungen flach auf Substrate aufgetragen oder in einem Decal-Prozess hergestellt. Somit ist es also förderlich und von Vorteil, wenn die Membran-Elekt- roden-Anordnungen, aber auch die Bipolarplatten, flach transportiert und vorbereitet werden. In diesem Zuge ist vorteilhaft, wenn die ersten Lagen und oder die zweiten Lagen flach liegend auf einem Förderband bereitgestellt werden, bei dem die Überstände seitlich bezüglich der Förderrichtung über das Förderband überstehen, und dass jeweils eines der Transportbänder seitlich bezüglich der Förderrichtung des Förderbands so geführt ist, dass die äquidistant angeordneten Strukturen die Lagen an ihren Überständen aufnehmen und, insbesondere hängend, transportieren.
Auf diese Weise wird also eine Verschwenkung der einzelnen Lagen hervorgerufen, nämlich eine 90-Grad-Drehung bzw. ein senkrechtes Aufstellen. Somit ist es möglich, die beiden Födermimiken derart zueinander auszurichten, dass sie eine der beiden Lagen in Gravitationsrichtung von oben zwischen zwei der beiden anderen Lagen einschieben. Hierzu verläuft das Eine der Transportbandpaare unter einem Winkel bezüglich dem Anderen der Transportbandpaare. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines eine Mehrzahl von Brennstoffzellen aufweisenden Brennstoffzellenstapels mit den die Hauptkanälen zeigenden Bipolarplatten,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Membran-Elektroden-An- ordnung als eine der Lagen der Brennstoffzelle, wobei eine Detailansicht auf den dort vorhandenen Überstand beigefügt ist,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine B ipolarplattte als eine der Lagen der Brennstoffzelle, wobei eine Detailansicht auf den dort vorhandenen Überstand beigefügt ist, und
Fig. 4 eine schematische Ansicht auf die Vorrichtung zur Herstellung des Brennstoffzellenstapels.
Ein in Figur 1 gezeigter Brennstoffzellenstapel 1 besteht aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteter Brennstoffzellen 2. Jede der Brennstoffzellen 2 umfasst eine Anode und eine Kathode sowie eine die Anode von der Kathode trennende protonenleitfähige Membran. Die beiden Elektroden zusammen mit der Membran bilden eine Membran-Elektroden-Anordnung 7 (kurz: MEA). Die Membran ist aus einem Ionomer, vorzugsweise einem sulfonierten Tetrafluo- rethylen-Polymer (PTFE) oder einem Polymer der perfluorierten Sulfonsäure (PFSA) gebildet. Alternativ kann die Membran als eine sulfonierte Hydrocar- bon-Membran gebildet sein.
Über Anodenräume innerhalb des Brennstoffzellenstapels 1 wird den Anoden Brennstoff (zum Beispiel Wasserstoff) zugeführt. In einer Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) werden an der Anode Brennstoff oder Brennstoffmoleküle in Protonen und Elektronen aufgespaltet. Die Membran lässt die Protonen (zum Beispiel H+) hindurch, ist aber undurchlässig für die Elektronen (e-). An der Anode erfolgt dabei die folgende Reaktion: 2H2 4H+ + 4e_ (Oxidation/Elektronenabgabe). Während die Protonen durch die Membran zur Kathode hindurchtreten, werden die Elektronen über einen externen Stromkreis an die Kathode oder an einen Energiespeicher geleitet. Über Kathodenräume innerhalb des Brennstoffzellenstapels 1 kann den Kathoden Kathodengas (zum Beispiel Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Luft) zugeführt werden, so dass kathodenseitig die folgende Reaktion stattfindet:
Figure imgf000011_0001
Dem Brennstoffzellenstapel 1 wird über eine Kathodenfrischgasleitung durch einen Verdichter komprimierte Luft zugeführt wird. Zusätzlich ist der Brennstoffzellenstapel 1 mit einer Kathodenabgasleitung verbunden. Anodenseitig wird dem Brennstoffzellenstapel 1 in einem Wasserstofftank bereitgehaltener Wasserstoff über eine Anodenfrischgasleitung zugeführt zur Bereitstellung der für die elektrochemische Reaktion in einer Brennstoffzelle 2 erforderlichen Reaktanten. Diese Gase werden an Bipolarplatten 3 übergeben, die für die Verteilung der Gase an die Membran und der Ausleitung Hauptkanäle 4 (Ports) aufweisen. Zusätzlich weisen die Bipolarplatten 3 Hauptkühlmittelkanäle 5 (Ports) für die Durchleitung eines Kühlmediums in einem Kühlmittelkanal 6 auf, so dass auf kleinstem Raum drei verschiedene Medien geführt werden. In Figur 1 sind außerdem die jeweils zu Paaren zusammengefassten Hauptkanäle 4, 5 einer Mehrzahl an den Brennstoffzellenstapel 1 bildenden Brennstoffzellen 2 mit Bipolarplatten 3 gezeigt. Die Ports sind auch bei den Membran- Elektroden-Anordnungen 7 vorhanden, wobei Dichtungen vorhanden sind, um die Betriebsmedien und das Kühlmedium vor einem ungewünschten Austritt aus dem Stapel zu bewahren.
Im Brennstoffzellenstapel 1 sind die Membran-Elektroden-Anordnungen 7 und die Bipolarplatten 3 abwechselnd so angeordnet, dass sie möglichst exakt aufeinander ausgerichtet sind. Insbesondere die Versorgungsöffnungen und sowie die Dichtungen sollten exakt fluchtend aufeinander angeordnet sein, um die den Stapel in Stapelrichtung durchsetzenden Hauptversorgungskanäle auszubilden und abzudichten. Aber auch die aktiven Bereiche (katalytische Elektroden und Strömungsfelder) sollten deckungsgleich aufeinander ausgerichtet sein, um den Kontakt zwischen den über die Bipolarplatte 3 zugeführten Betriebsmedien und den aktiven Zentren der katalytischen Elektrode herzustellen und den aktiven Bereich zu maximieren.
In Figur 2 ist zu erkennen, dass die dieser Erfindung zugrunde liegenden Membran-Elektroden-Anordnungen 7 um einen Überstand 6 ergänzt wurden, der entweder einstückig mit dem restlichen Material der Membran-Elektroden- Anordnung 7 hergestellt wurde, oder der nachträglich angebracht wird. Diese links- und rechtsseitig dieser Lage der Brennstoffzelle vorhandenen Überstände 6 werden zur Handhabung der Lage genutzt. Dementsprechend verweist auch Figur 3 auf die Ergänzung der Bipolarplatte 3 um die beidseits vorhandenen Überstände 6.
In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 8 zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels 1 gezeigt, wobei diese ein um ein erstes Ende 12 umlaufendes, motorisch angetriebenes erstes Transportbandpaar 9 umfasst, dessen beiden einzelnen um laufenden Transportbänder 11 derart voneinander beabstandet verlaufen, dass zwischen den Transportbändern 11 in diskreten Abständen jeweils eine mit den Überständen 6 versehene Lage 3, 7 des Brennstoffzellenstapels 1 transportiert wird. Dieses erste Transportbandpaar 9 verläuft geneigt bezüglich einem zweiten Transportbandpaar 10, welches ebenfalls um ein zweites Ende 13 umläuft und motorisch angetrieben ist. Auch dessen beiden einzelnen um laufenden Transportbänder 11 verlaufen derart voneinander beabstandet, dass zwischen den Transportbändern 11 in diskreten Abständen jeweils eine mit den Überstanden 6 versehene zweite Lage 7, 3 des Brennstoffzellenstapels 1 transportiert wird. Das erste Ende 12 des ersten Transportbandpaares 9 ist derart bezüglich dem zweiten Transportbandpaar 10 positioniert, dass die mit Überständen 6 versehenen ersten Lagen 3, 7 an einen Bereich der Transportbänder 11 des zweiten Transportbandpaares 10 übergeben werden, der jeweils zwischen zwei der vom zweiten Transportbandpaar 10 transportierten zweiten Lagen 7, 3 liegt.
Somit wird also im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen je zwei Bipolarplatten 3 von oben am ersten Ende 12 immer eine Membran-Elektroden-An- ordnung 7 eingefügt und in das zweite Transportbandpaar 10 eingehängt. Beide Transportbandpaare 9, 10, insbesondere deren Transportbänder 11 , umfassen äquidistant angeordnete Strukturen 14, die eingerichtet sind, die mit Überständen 6 versehenen Einzellagen mitzunehmen und/oder aufzunehmen. Nachdem die Membran-Elektroden-Anordnung 7 an das zweite Transportbandpaar 10 zwischen je zwei Bipolarplatten 3 übergeben wurde, durchläuft jedes der Transportbänder 11 des zweiten Transportbandpaares 10 Öffnungen 17 eines Auflaufstempels 16, wodurch ein Staudruck hervorgerufen wird, der die einzelnen Lagen 3, 7 der Brennstoffzelle automatisiert alternierend stapelt.
Um die Fertigung des Brennstoffzellenstapels 1 noch schneller zu gestalten und dadurch die Taktzeiten zu reduzieren, ist der Auflaufstempel 16 dazu eingerichtet, außerdem eine Unipolarplatte 15 bereitzustellen und zu halten, auf welche die einzelnen Lagen 3, 7 alternierend gestapelt werden. Die Strukturen 14 des zweiten Transportbandpaares 10 können dabei beispielsweise zurückgezogen werden oder sie sind elastisch gebildet, damit diese durch die Durchtrittsöffnungen 17 treten können. Eine weitere Möglichkeit ist die Ausgestaltung des Auslaufstempels 16 mit einer geeigneten (Zusatz-)Führung, sodass die Strukturen 14 die Überstände 6 der einzelnen Lagen auf diese (Zusatz- )Führung aufschieben und somit eine Relativbewegung zwischen den Strukturen 14 und den einzelnen Lagen 3, 7 der Brennstoffzelle ermöglichen. Da die Bipolarplatten 3 und auch die Membran-Elektroden-Anordnungen 7 bei ihrer Herstellung liegend, mithin also flach, transportiert werden, ist es von Vorteil, wenn sie mittels eines Förderbands bereitgestellt werden derart, dass die Überstände 6 seitlich bezüglich der Förderrichtung über das Förderband überstehen, und dass jeweils eines der Transportbänder 11 seitlich bezüglich der Förderrichtung des Förderbands so geführt ist, dass die äquidistant angeordneten Strukturen 14 die Lagen an ihren Überständen 6 aufnehmen und, insbesondere hängend, transportieren, wobei sie auch hängend alternierend ineinandergeschoben und alternierend am Auflaufstempel 16 gesammelt wer- den.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich im Ergebnis also durch eine deutliche Taktzeitreduzierung bei der Herstellung von mehreren Brennstoffzellenstapeln 1 aus.
BEZUGSZEICHENLISTE:
Brennstoffzellenstapel
Brennstoffzelle
Bipolarplatte
Hauptkanal für Reaktanten
Hauptkühlmittelkanal für Kühlmedium
Überstand / Aufnahmepunkt
Membran-Elektroden-Anordnung (MEA)
Vorrichtung erstes Transportbandpaar zweites Transportbandpaar
Transportband erstes Ende zweites Ende
Struktur / Einrastposition
Unipolarplatte
Auflaufstempel
Öffnung

Claims
ANSPRÜCHE: Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenstapels (1 ), umfassend die Schritte:
- Bereitstellen und vereinzeltes Übergeben einer Mehrzahl von mit Überständen (6) versehenen ersten Lagen (3;7) des Brennstoffzellenstapels (1 ) an ein um ein erstes Ende (12) umlaufendes, motorisch angetriebenes, erstes Transportbandpaar (9), dessen beiden einzelnen umlaufenden Transportbänder (11 ) derart voneinander beab- standet verlaufen, dass sie jeweils einen der Überstände (6) der ersten Lage (3;7) aufnehmen,
- Bereitstellen und vereinzeltes Übergeben einer Mehrzahl von mit Überständen (6) versehenen zweiten Lagen (7;3) des Brennstoffzellenstapels (1 ) an ein um ein zweites Ende (13) umlaufendes, motorisch angetriebenes, zweites Transportbandpaar (10), dessen beiden einzelnen umlaufenden Transportbänder (11 ) derart voneinander be- abstandet verlaufen, dass sie jeweils einen der Überstände (6) der zweiten Lage (7;3) aufnehmen, und
- Übergeben der mit Überständen (6) versehenen ersten Lagen (3;7) am ersten Ende (12) des ersten Transportbandpaares (9) an einen Bereich der Transportbänder (11 ) des zweiten Transportbandpaares (10), der zwischen jeweils zwei der vom zweiten Transportbandpaar (10) transportierten zweiten Lagen (7;3) liegt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbänder (11 ) des zweiten Transportbandpaares (10) durch Öffnungen (17) eines Auflaufstempels (16) geführt sind, und dass die ersten Lagen (3;7) und die zweiten Lagen (7;3) des Brennstoffzellenstapels (1 ) alternierend auf dem Auflaufstempel (16) gestapelt werden. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Auflaufstempel (16) zuerst eine Unipolarplatte (15) platziert wird, und dass anschließend die ersten Lagen (3;7) und die zweiten Lagen (7;3) des Brennstoffzellenstapels (1 ) alternierend auf die am Auflaufstempel (16) gehaltene Unipolarplatte (15) gestapelt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbänder (11 ) äquidistant angeordnete Strukturen (14) umfassen, von welchen die mit Überständen (6) versehenen Lagen (3,7) aufgenommen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lagen (3;7) und/oder die zweiten Lagen (7;3) flach liegend auf einem Förderband bereitgestellt werden, bei dem die Überstände (6) seitlich bezüglich der Förderrichtung über das Förderband überstehen, und dass jeweils eines der Transportbänder (11 ) seitlich bezüglich der Förderrichtung des Förderbands so geführt ist, dass die äquidistant angeordneten Strukturen (14) die Lagen (3,7) an ihren Überständen (6) aufnehmen und transportieren. Vorrichtung (8) zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels (1 ), umfassend: ein um ein erstes Ende (12) umlaufendes, motorisch angetriebenes, erstes Transportbandpaar (9), dessen beiden einzelnen um laufenden Transportbänder (11 ) derart voneinander beabstandet verlaufen, dass zwischen den Transportbändern (11 ) in diskreten Abständen eine Mehrzahl von mit Überständen (6) versehenen ersten Lagen (3;7) des Brennstoffzellenstapels (1 ) transportierbar ist; ein um ein zweites Ende (13) umlaufendes, motorisch angetriebenes, zweites Transportbandpaar (10), dessen beiden einzelnen um laufenden Transportbänder (11 ) derart voneinander beabstandet verlaufen, dass zwischen den Transportbändern (11 ) in diskreten Abständen eine Mehrzahl von mit Überständen (6) versehenen zweiten Lagen (7;3) des Brennstoffzellenstapels (1 ) transportierbar ist; wobei das erste Ende (12) des ersten Transportbandpaares (9) derart bezüglich dem zweiten Transportbandpaar (10) positioniert ist, dass die mit Überständen
(6) versehenen ersten Lagen (3;7) an einen Bereich der Transportbänder (11 ) des zweiten Transportbandpaares (10) übergeben werden, der zwischen jeweils zwei der vom zweiten Transportbandpaar (10) transportierten zweiten Lagen (7;3) liegt.
7. Vorrichtung (8) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Transportbandpaar (10) durch Öffnungen (17) eines Auflaufstempels (16) geführt ist, der eingerichtet ist, die ersten Lagen (3;7) und die zweiten Lagen (7;3) des Brennstoffzellenstapels (1 ) alternierend zu stapeln.
8. Vorrichtung (8) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflaufstempel (16) eingerichtet ist, eine Unipolarplatte (15) zu halten, auf die die ersten Lagen (3;7) und die zweiten Lagen (7;3) des Brennstoffzellenstapels (1 ) alternierend gestapelt werden.
9. Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbänder (11 ) äquidistant angeordnete Strukturen (14) umfassen, die eingerichtet sind, die mit Überständen (6) versehenen Lagen (3,7) mitzunehmen und/oder aufzunehmen.
10. Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lagen (3;7) und/oder die zweiten Lagen (7;3) flach liegend auf einem Förderband bereitgestellt sind, bei dem die Überstände (6) seitlich bezüglich der Förderrichtung über das Förderband überstehen, und dass jeweils eines der Transportbänder (11 ) seitlich bezüglich der Förderrichtung des Förderbands so geführt ist, dass die äquidistant angeordneten Strukturen (14) die Lagen an ihren Überständen (6) aufnehmen und transportieren.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080138185A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-12 Jong Ho Maing System and method for feeding fuel cell stack
WO2009006220A1 (en) * 2007-06-28 2009-01-08 Protonex Technology Corporation Fuel cell stacks and methods
EP2204343A1 (de) * 2009-01-05 2010-07-07 Ishida Co., Ltd. Verpackungsvorrichtung
WO2014072704A2 (en) 2012-11-07 2014-05-15 Intelligent Energy Limited Fuel cell components
DE102015220399A1 (de) 2015-06-09 2016-12-15 Hyundai Motor Company Vorrichtung zum automatischen stapeln eines brennstoffzellenstapels
DE102018116057A1 (de) 2018-07-03 2020-01-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Montageanlage für die Montage eines Brennstoffzellenstapels

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010113997A (ja) 2008-11-07 2010-05-20 Toyota Motor Corp 燃料電池セルの積層方法及び積層装置
DE102020106045A1 (de) 2020-03-05 2021-09-09 Aumann Limbach-Oberfrohna Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Stapeln von flächenförmigen Komponenten

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080138185A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-12 Jong Ho Maing System and method for feeding fuel cell stack
WO2009006220A1 (en) * 2007-06-28 2009-01-08 Protonex Technology Corporation Fuel cell stacks and methods
EP2204343A1 (de) * 2009-01-05 2010-07-07 Ishida Co., Ltd. Verpackungsvorrichtung
WO2014072704A2 (en) 2012-11-07 2014-05-15 Intelligent Energy Limited Fuel cell components
DE102015220399A1 (de) 2015-06-09 2016-12-15 Hyundai Motor Company Vorrichtung zum automatischen stapeln eines brennstoffzellenstapels
DE102018116057A1 (de) 2018-07-03 2020-01-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Montageanlage für die Montage eines Brennstoffzellenstapels

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