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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Produktes aus mindestens zwei mittels eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Produkt aus mindestens zwei mittels eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 11 2005 002 440 B4 beschrieben, ein Verfahren zur Herstellung einer modularen Elektrodenanordnung für PEM-Brennstoffzellen bekannt. Es werden ein Gasdiffusionsmedium und eine Membranelektrodenanordnung, die eine Ionomermembran umfasst, welche auf entgegengesetzten Seiten mit Katalysatorschichten beschichtet ist, vorgesehen. Es wird ein Klebstoff auf das Gasdiffusionsmedium gedruckt. Das Gasdiffusionsmedium wird relativ zu der Membranelektrodenanordnung angeordnet und mit dem Klebstoff an eine der Katalysatorschichten der Membranelektrodenanordnung gepresst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Produktes aus mindestens zwei mittels eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Produkt aus mindestens zwei mittels eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Produktes aus mindestens zwei mittels eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Produkt aus mindestens zwei mittels eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einem Verfahren zur Herstellung eines Produktes aus mindestens zwei mittels mindestens eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten, wobei eine erste Klebstoffmenge auf eine erste Komponente aufgebracht wird, wird erfindungsgemäß vor dem Aufbringen, während des Aufbringens und/oder nach dem Aufbringen zumindest einer mit der ersten Komponente zumindest mittels der ersten Klebstoffmenge zu verbindenden zweiten Komponente eine zweite Klebstoffmenge zumindest bereichsweise auf die erste Klebstoffmenge aufgebracht.
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Die beiden Klebstoffmengen können aus dem gleichen Klebstoff oder aus unterschiedlichen Klebstoffen gebildet sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine optimierte Herstellung des Produkts und optimierte Produkteigenschaften, beispielsweise eine verbesserte Haftung der Komponenten aneinander und/oder eine durch das Verfahren erreichte oder optimierte Abdichtwirkung des Klebstoffs. Insbesondere können mittels des Verfahrens Lufteinschlüsse zwischen den Komponenten vermieden oder zumindest reduziert werden und dadurch die Dichtheit verbessert werden. Des Weiteren ermöglicht das Verfahren mehr Gestaltungsspielräume bezüglich des Produkts und eine Erhöhung des Freiheitsgrades in der Herstellung des Produkts, da durch das Verfahren eine freiere Prozessreihenfolge ermöglicht wird. D. h. insbesondere wenn mehr als zwei Komponenten mittels Klebstoff miteinander verbunden werden sollen, sind mittels des Verfahrens unterschiedliche Verfahrensschrittreihenfolgen bezüglich der nacheinander durchzuführenden Verbindung der einzelnen Komponenten möglich. Dadurch wird es ermöglicht, eine beispielsweise bezüglich eines Produktionsablaufs optimierte Reihenfolge auszuwählen, bei welcher beispielsweise eine Anlieferung, eine Handhabung und/oder eine Ausrichtung und/oder Bewegung der einzelnen zum Produkt zusammenzufügenden Komponenten optimiert ist.
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Als Produkt wird mittels des Verfahrens vorzugsweise eine Brennstoffzelle, eine Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle, eine Membran-Elektroden-Anordnung für eine Brennstoffzelle oder ein Verbund von mindestens zwei mittels eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten für eine Brennstoffzelle hergestellt, beispielsweise ein Verbund zumindest einer Bipolarplatte mit mindestens einer weiteren Komponente, zum Beispiel einer Membran-Elektroden-Anordnung oder einer Membran-Elektroden-Einheit. Dabei umfasst eine Membran-Elektroden-Einheit beispielsweise eine, zweckmäßigerweise mittels mindestens eines Klebstoffs, an einem Rahmen befestigte Membran-Elektroden-Anordnung. Bei der Herstellung der Membran-Elektroden-Einheit oder der Membran-Elektroden-Anordnung können beispielsweise eine oder mehrere Komponenten in ein Klebstoffbett der auf die erste Komponente aufgebrachten ersten Klebstoffmenge abgelegt werden und anschließend wird durch den Auftrag der zweiten Klebstoffmenge die sichere Verbindung zwischen den Komponenten ausgebildet und sichergestellt. Durch die Vernetzung des Klebstoffs der ersten und/oder zweiten Klebstoffmenge kann zudem die Dichtheit verbessert werden, da durch das Verfahren Lufteinschlüsse zwischen den Komponenten reduziert werden. Wie oben bereits anhand des allgemeinen Produktes beschrieben, werden durch das Verfahren auch bei der Herstellung der Membran-Elektroden-Einheit oder der Membran-Elektroden-Anordnung größere Gestaltungsspielräume bei einem Design und/oder einem Aufbau der Membran-Elektroden-Einheit bzw. der Membran-Elektroden-Anordnung erreicht und es wird ein höherer Freiheitsgrad in der Produktion durch die Ermöglichung einer freieren Prozessreihenfolge erreicht.
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In einer möglichen Ausführungsform wird die zweite Klebstoffmenge nicht nur auf die erste Klebstoffmenge, sondern zudem auch zumindest bereichsweise auf die zweite Komponente aufgebracht. Dadurch wird die Haftung der Komponenten und vorteilhafterweise zudem die Dichtheit verbessert.
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In einer möglichen Ausführungsform wird die zweite Klebstoffmenge zumindest bereichsweise auf die noch feuchte erste Klebstoffmenge aufgebracht. In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite Klebstoffmenge zumindest bereichsweise auf die zumindest bereichsweise bereits getrocknete erste Klebstoffmenge aufgebracht. Ist die erste Klebstoffmenge nicht vollständig, sondern nur bereichsweise bereits getrocknet, wird die zweite Klebstoffmenge dann zweckmäßigerweise auf den bereits getrockneten Bereich der ersten Klebstoffmenge aufgebracht.
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Das Verfahren ermöglicht somit einen entsprechend jeweiliger Erfordernisse optimierten Klebstoffauftrag und zudem den Einsatz eines jeweils optimalen Klebstoffs. Für das Verfahren kann beispielsweise ein flüssiger Klebstoff oder ein pastöser Klebstoff verwendet werden, wobei für beide Klebstoffmengen der gleiche Klebstoff verwendet werden kann oder unterschiedliche Klebstoffe für die beiden Klebstoffmengen. Als Klebstoff können für die erste Klebstoffmenge und/oder für die zweite Klebstoffmenge beispielsweise jeweils ein Kaltklebstoff und/oder ein Heißklebestoff verwendet werden, wie zum Beispiel Acrylat, Cyanacrylat, Epoxidharz, Polyethylen und/oder Polypropylen.
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Zweckmäßigerweise werden/wird die erste Klebstoffmenge und/oder die zweite Klebstoffmenge jeweils mittels eines Druckverfahrens aufgebracht. Dadurch wird ein gezielter Klebstoffauftrag auf einen vorgegebenen Bereich in einer vorgegebenen Menge sichergestellt. Ein zum Klebstoffauftrag geeignetes Druckverfahren ist beispielsweise Siebdruck.
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Vorteilhafterweise werden/wird die erste Klebstoffmenge und/oder die zweite Klebstoffmenge jeweils mittels eines berührungslosen Druckverfahrens aufgebracht, beispielsweise mittels eines Sprühdruckverfahrens, zum Beispiel mittels eines Druckverfahrens, welches analog dem Tintenstrahldruckverfahren, auch als Inkjetverfahren bezeichnet, arbeitet, wobei hier anstatt Tinte Klebstoff gedruckt wird. Insbesondere wenn die zweite Klebstoffmenge auf die noch feuchte erste Klebstoffmenge aufgebracht wird, wird die zweite Klebstoffmenge bevorzugt auf diese Weise, d. h. mittels eines berührungslosen Druckverfahrens, aufgebracht, um eine Veränderung der bereits aufgetragenen ersten Klebstoffmenge, zum Beispiel ein Verschmieren oder teilweises Abtragen, zu vermeiden.
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Vorteilhafterweise wird zumindest mittels der zweiten Klebstoffmenge zumindest eine dritte Komponente mit der ersten Komponente und/oder mit der zweiten Komponente verbunden. Das Verfahren ermöglicht somit insbesondere auch die Herstellung eines Produktes, welches mehr als zwei Komponenten aufweist. Zweckmäßigerweise wird hierbei, wie oben bereits beschrieben, die zweite Klebstoffmenge nicht nur auf die erste Klebstoffmenge, sondern zumindest bereichsweise auch auf die zweite Komponente aufgebracht. Dadurch wird die dritte Komponente nicht nur über die beiden Klebstoffmengen mit der ersten Komponente verbunden, sondern zumindest über die zweite Klebstoffmenge auch mit der zweiten Komponente verbunden.
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Ein insbesondere mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestelltes Produkt ist aus mindestens zwei mittels eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten ausgebildet, wobei zumindest die beiden Komponenten zumindest mittels einer ersten Klebstoffmenge miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist auf der ersten Klebstoffmenge zumindest bereichsweise eine zweite Klebstoffmenge angeordnet. Für das Produkt gelten somit die oben bereits geschilderten Vorteile, welche auch für das bevorzugte Herstellungsverfahren zur Herstellung des Produktes gelten. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Produkts ermöglicht insbesondere eine im Vergleich zum Stand der Technik einfachere und kostengünstigere Herstellung des Produkts, eine verbesserte Haftung der mittels Klebstoff verbundenen Komponenten und eine verbesserte Dichtheit.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die zweite Klebstoffmenge nicht nur auf der ersten Klebstoffmenge, sondern zudem auch zumindest bereichsweise auf der zweiten Komponente angeordnet. Dadurch wird die Haftung der Komponenten und vorteilhafterweise zudem die Dichtheit verbessert.
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Zweckmäßigerweise ist zumindest mittels der zweiten Klebstoffmenge eine dritte Komponente mit der ersten Komponente und/oder mit der zweiten Komponente verbunden. Bei dieser Ausführungsform besteht das Produkt somit aus mehr als zwei mittels Klebstoff miteinander verbundenen Komponenten, wobei die oben geschilderten Vorteile der einfacheren und kostengünstigeren Herstellung sowie der verbesserten Haftung und Dichtheit auch hier gelten. Zweckmäßigerweise ist hierbei, wie oben bereits beschrieben, die zweite Klebstoffmenge nicht nur auf der ersten Klebstoffmenge, sondern zumindest bereichsweise auch auf der zweiten Komponente angeordnet. Dadurch ist die dritte Komponente nicht nur über die beiden Klebstoffmengen mit der ersten Komponente verbunden, sondern zumindest über die zweite Klebstoffmenge auch mit der zweiten Komponente verbunden.
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Das Produkt ist vorzugsweise als eine Brennstoffzelle, als eine Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle, als eine Membran-Elektroden-Anordnung für eine Brennstoffzelle oder als ein Verbund von mindestens zwei mittels eines Klebstoffs miteinander verbundenen Komponenten für eine Brennstoffzelle ausgebildet. Es gelten für diese Produkte die bereits oben zum Verfahren geschilderten Vorteile.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Produktes aus mittels Klebstoff miteinander verbundenen Komponenten,
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2 schematisch eine Schnittdarstellung der zum Produkt aus 1 mittels Klebstoff zu verbindenden Komponenten während einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des Produktes,
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3 schematisch eine Schnittdarstellung der zum Produkt aus 1 mittels Klebstoff zu verbindenden Komponenten während einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des Produktes,
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4 schematisch eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Produktes aus mittels Klebstoff miteinander verbundenen Komponenten,
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5 schematisch eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Produktes aus mittels Klebstoff miteinander verbundenen Komponenten, und
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6 schematisch eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Produktes aus mittels Klebstoff miteinander verbundenen Komponenten.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines Produktes 1 aus mittels Klebstoff 2 miteinander verbundenen Komponenten 1.1, 1.2, 1.3, wobei die 2 und 3 die Komponenten 1.1, 1.2, 1.3 während der Herstellung des Produkts 1 zeigen. Die Komponenten 1.1, 1.2, 1.3 bzw. das Produkt 1 sind in allen Figuren in einem Querschnitt dargestellt, um auf diese Weise einen Schichtaufbau des Produkts 1 zu verdeutlichen.
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Das Produkt 1 wird in einem Verfahren hergestellt, in welchem eine erste Klebstoffmenge 2.1 auf eine erste Komponente 1.1 aufgebracht wird und vor dem Aufbringen, während des Aufbringens und/oder nach dem Aufbringen zumindest einer mit der ersten Komponente 1.1 zumindest mittels der ersten Klebstoffmenge 2.1 zu verbindenden zweiten Komponente 1.2 eine zweite Klebstoffmenge 2.2 zumindest bereichsweise auf die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht wird. Das Produkt 1 weist entsprechend zumindest zwei Komponenten 1.1, 1.2 auf, welche zumindest mittels der ersten Klebstoffmenge 2.1 miteinander verbunden sind, wobei auf der ersten Klebstoffmenge 2.1 zumindest bereichsweise die zweite Klebstoffmenge 2.2 angeordnet ist.
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In den hier dargestellten Ausführungsbeispielen wird als Produkt 1 jeweils eine Membran-Elektroden-Einheit MEE für eine Brennstoffzelle ausgebildet, wobei die Membran-Elektroden-Einheit MEE in den dargestellten Figuren neben einer Membran-Elektroden-Anordnung MEA jeweils einen oder mehrere weitere Bestandteile der Brennstoffzelle umfasst, die mittels Klebstoff 2 miteinander verbunden sind. Die Membran-Elektroden-Anordnung MEA, umfassend eine Membran PEM, eine Anodenelektrode A und eine Kathodenelektrode K, ist in den hier dargestellten Beispielen als eine katalysatorbeschichtete Membran CCM ausgebildet, auch als catalyst coated membrane bezeichnet.
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In den 1 bis 3 weist das als Membran-Elektroden-Einheit MEE ausgebildete Produkt 1 als Bestandteile die Membran-Elektroden-Anordnung MEA, eine Bipolarplatte BIP und zwei Gasdiffusionsschichten GDLA, GDLK auf. Die 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung des Produktes 1 aus 1, wobei in den 2 und 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Teil der Bipolarplatte BIP und nur die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA gezeigt ist. Des Weiteren ist in den 2 und 3 ein Schichtaufbau der als katalysatorbeschichteten Membran CCM ausgebildeten Membran-Elektroden-Anordnung MEA gezeigt, bestehend aus der als Protonenaustauschmembran ausgebildeten Membran PEM, auch als proton exchange membrane bezeichnet, der Kathodenelektrode K und einer Anodenelektrode A.
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Im Verfahren zur Herstellung des Produkts 1 gemäß 1 wird, wie in den 2 und 3 gezeigt, die erste Klebstoffmenge 2.1 auf die erste Komponente 1.1 aufgebracht, welche hier als Bipolarplatte BIP ausgebildet ist. Anschließend wird die zweite Komponente 1.2, welche hier als anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA ausgebildet ist, auf die erste Komponente 1.1 und die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht und somit mittels der ersten Klebstoffmenge 2.1 mit der ersten Komponente 1.1 verbunden. Zweckmäßigerweise wird die erste Klebstoffmenge 2.1 derart auf die als Bipolarplatte BIP ausgebildete erste Komponente 1.1 aufgebracht, dass die als anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA ausgebildete zweite Komponente 1.2 randseitig vollumfänglich umlaufend mittels der ersten Klebstoffmenge 2.1 mit der ersten Komponente 1.1 verbunden wird. Des Weiteren wird die zweite Komponente 1.2 in die erste Klebstoffmenge 2.1 abgesenkt, so dass die erste Klebstoffmenge 2.1 eine Seitenwand der zweiten Komponente 1.2 zumindest teilweise bedeckt. Nach dem Anordnen der zweiten Komponente 1.2 wird die zweite Klebstoffmenge 2.2 zumindest bereichsweise auf die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht.
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Dabei wird die zweite Klebstoffmenge 2.2 im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ausschließlich auf die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht, entweder, wie hier gezeigt, beabstandet zur zweiten Komponente 1.2 oder in anderen Ausführungsformen an die zweite Komponente 1.2 seitlich anliegend. Auch bei der in 2 dargestellten Aufbringung der zweiten Klebstoffmenge 2.2 seitlich beabstandet zur zweiten Komponente 1.2 kann die zweite Klebstoffmenge 2.2 durch das Aufbringen einer dritten Komponente 1.3 und das daraus resultierende seitliche Verdrängen der zweiten Klebstoffmenge 2.2 an der zweiten Komponente 1.2 seitlich anliegen.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 wird die zweite Klebstoffmenge 2.2 nicht nur auf die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht, sondern auch auf die zweite Komponente 1.2. Dadurch wird eine Verbindung der zweiten Komponente 1.2 mit der ersten Komponente 1.1, eine Dichtwirkung des Klebstoffs 2 und zudem eine Verbindung der dritten Komponente 1.3 mit der ersten Komponente 1.1 und insbesondere mit der zweiten Komponente 1.2 verbessert. Nach dem Aufbringen der zweiten Klebstoffmenge 2.2 wird die dritte Komponente 1.3, welche hier als Membran-Elektroden-Anordnung MEA ausgebildet ist, auf den Verbund aus erster Komponente 1.1 und zweiter Komponente 1.2 und auf die zweite Klebstoffmenge 2.2 aufgebracht und somit mittels der ersten und zweiten Klebstoffmenge 2.1, 2.2 mit diesem Verbund aus erster Komponente 1.1 und zweiter Komponente 1.2 verbunden. Die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLK kann dabei bereits auf der dritten Komponente 1.3 angeordnet sein oder anschließend auf der dritten Komponente 1.3 angeordnet werden, wobei sie beispielsweise ebenfalls mittels der zweiten Klebstoffmenge 2.2 oder mittels der ersten und zweiten Klebstoffmenge 2.1, 2.2 mit den anderen Bestandteilen oder zumindest mit ein oder mehreren der anderen Bestandteile verbunden wird. So ist im Ausführungsbeispiel gemäß 1 die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLK beispielsweise über die zweite Klebstoffmenge 2.2 mit der als Membran-Elektroden-Anordnung MEA ausgebildeten dritten Komponente 1.3 und über die erste und zweite Klebstoffmenge 2.1, 2.2 mit der als anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA ausgebildeten zweiten Komponente 1.2 und mit der als Bipolarplatte BIP ausgebildeten ersten Komponente 1.1 verbunden.
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In einer hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsform des Verfahrens könnte im Beispiel gemäß 1 beispielsweise die Membran-Elektroden-Anordnung MEA die erste Komponente 1.1 bilden, auf welche die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht wird. Anschließend würde dann als zweite Komponente 1.2 die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA auf die erste Klebstoffmenge 2.1 und die Membran-Elektroden-Anordnung MEA aufgebracht und die zweite Klebstoffmenge 2.2 auf die erste Klebstoffmenge 2.1 und zweckmäßigerweise auch auf die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA aufgebracht. Dann würde in diesem Ausführungsbeispiel die Bipolarplatte BIP, welche dann die dritte Komponente 1.3 darstellen würde, auf die zweite Klebstoffmenge 2.2 und die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA aufgebracht.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines als Membran-Elektroden-Einheit MEE ausgebildeten Produktes 1 aus mittels Klebstoff 2 miteinander verbundenen Komponenten 1.1, 1.2, 1.3. Die Membran-Elektroden-Einheit MEE umfasst hier neben der Membran-Elektroden-Anordnung MEA, welche auch hier als eine katalysatorbeschichtete Membran CCM ausgebildet ist, einen Rahmen R sowie die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA und die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLK. Der Rahmen R kann in anderen Ausführungsbeispielen so genannte Portbereiche aufweisen, d. h. Öffnungen zum Durchleiten von Reaktionsmedien und eines Temperiermediums.
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Zur Herstellung des hier dargestellten als Membran-Elektroden-Einheit MEE ausgebildeten Produktes 1 wird die erste Klebstoffmenge 2.1 auf die als Rahmen R ausgebildete erste Komponente 1.1 aufgebracht. Anschließend wird die als Membran-Elektroden-Anordnung MEA ausgebildete zweite Komponente 1.2 auf den Rahmen R und die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht. Dann wird auf die zweite Komponente 1.2 und bereichsweise auf die erste Klebstoffmenge 2.1 die zweite Klebstoffmenge 2.2 aufgebracht. Danach wird die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLK als dritte Komponente 1.3 auf die zweite Komponente 1.2 und die zweite Klebstoffmenge 2.2 aufgebracht und dadurch über die zweite Klebstoffmenge 2.2 mit der zweiten Komponente 1.2 und über diese und die erste Klebstoffmenge 2.1 sowie direkt über die zweite Klebstoffmenge 2.2 und erste Klebstoffmenge 2.1 mit der ersten Komponente 1.1 verbunden.
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Zum Verbinden der als Rahmen R ausgebildeten ersten Komponente 1.1 mit der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLA wird eine weitere Klebstoffmenge 2.3 auf die von der ersten Klebstoffmenge 2.1 abgewandte Seite des Rahmens R aufgebracht und darauf die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA aufgebracht. Dieses Aufbringen der weiteren Klebstoffmenge 2.3 erfolgt zweckmäßigerweise im Wesentlichen zeitgleich mit dem Aufbringen der ersten Klebstoffmenge 2.1 auf den Rahmen R, kann in anderen Ausführungsformen jedoch auch früher oder später erfolgen. D. h. das Verbinden der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLA mit dem Rahmen R kann vor, während und/oder nach dem Aufbringen der ersten und/oder zweiten Klebstoffmenge 2.1, 2.2 und/oder der zweiten und/oder dritten Komponente 1.2, 1.3 erfolgen.
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In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform des Verfahrens kann die erste Klebstoffmenge 2.1 auch auf die dem Rahmen R zugewandte Seite, d. h. auf die Anodenseite, der Membran-Elektroden-Anordnung MEA aufgebracht werden, wobei dann die Membran-Elektroden-Anordnung MEA die erste Komponente 1.1 bilden würde. In weiteren hier nicht dargestellten Ausführungsformen kann die erste Klebstoffmenge 2.1 auch auf die der kathodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLK zugewandte Seite, d. h. auf die Kathodenseite, der Membran-Elektroden-Anordnung MEA oder auf die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLK aufgebracht werden. Der Bestandteil, auf welchen die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht wird, bildet dann jeweils die erste Komponente 1.1. Die zweite Klebstoffmenge 2.2 würde dann entsprechend auf die Anodenseite der Membran-Elektroden-Anordnung MEA und die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht werden. Insbesondere wenn beide Klebstoffmengen 2.1, 2.2 auf die Membran-Elektroden-Anordnung MEA aufgebracht werden, welche dann die erste Komponente 1.1 bilden würde, kann auch zuerst das Aufbringen beider Klebstoffmengen 2.1, 2.2 erfolgen und danach das Verbinden mit dem Rahmen R und mit der kathodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLK, welche in diesem hier nicht dargestellten Fall die zweite bzw. dritte Komponente 1.2, 1.3 bilden würden.
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Wie an diesem Beispiel und auch an den noch folgenden Beispielen deutlich wird, ermöglicht das Verfahren eine Mehrzahl von Varianten der Verfahrensschritte, d. h. mittels des Verfahrens existieren mehrere Möglichkeiten, welcher Bestandteil des Produkts 1 als erste Komponente 1.1 ausgewählt wird, auf die die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht wird, und welcher Bestandteil als zweite und dritte Komponente 1.2, 1.3 ausgewählt wird. Des Weiteren existieren mehrere Verfahrensschrittreihenfolgen des Aufbringens des Klebstoffs 2 und des Anordnens der Komponenten 1.1, 1.2, 1.3. Grundlegend für das Verfahren ist insbesondere, dass die erste Klebstoffmenge 2.1 auf die erste Komponente 1.1 und die zweite Klebstoffmenge 2.2 zumindest bereichsweise zumindest auf die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht wird. Ob die zweite Klebstoffmenge 2.2 ausschließlich auf die erste Klebstoffmenge 2.1 oder auf ein oder mehrere weitere Bestandteile des Produkts 1 aufgebracht wird, in welchem Verfahrensschritt der Auftrag der jeweiligen Klebstoffmenge 2.1, 2.2 erfolgt und in welchem Verfahrensschritt welche Bestandteile des Produkts 1 miteinander verbunden werden, ist in diesem Verfahren variabel und kann beispielsweise auf einen jeweiligen Produktionsprozess optimiert festgelegt werden.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines als Membran-Elektroden-Einheit MEE ausgebildeten Produktes 1 aus mittels Klebstoff 2 miteinander verbundenen Komponenten 1.1, 1.2, 1.3. Die Membran-Elektroden-Einheit MEE umfasst auch hier neben der Membran-Elektroden-Anordnung MEA, die als eine katalysatorbeschichtete Membran CCM ausgebildet ist, den Rahmen R sowie die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA und die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLK. Der Rahmen R kann in anderen Ausführungsbeispielen auch hier die Portbereiche aufweisen.
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Das hier dargestellte Produkt 1 ähnelt somit dem in 4 dargestellten Produkt 1, lediglich die Anordnung des Klebstoffs 2 weicht davon ab, da hier zwischen der Kathodenseite der Membran-Elektroden-Anordnung MEA und der kathodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLK kein Klebstoff 2 angeordnet ist. Das Verfahren zur Herstellung ähnelt somit ebenfalls dem zu 4 dargestellten Verfahren, nur dass die zweite Klebstoffmenge 2.2 hier nicht auf die Membran-Elektroden-Anordnung MEA aufgebracht wird, sondern ausschließlich auf die erste Klebstoffmenge 2.1. D. h. in diesem Ausführungsbeispiel wird zweckmäßigerweise die erste Klebstoffmenge 2.1 auf die als Rahmen R ausgebildete erste Komponente 1.1 aufgebracht, die als Membran-Elektroden-Anordnung MEA ausgebildete zweite Komponente 1.2 wird auf den Rahmen R und die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht, die zweite Klebstoffmenge 2.2 wird auf den nicht von der zweiten Komponente 1.2 bedeckten Bereich der ersten Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht und die als kathodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLK ausgebildete dritte Komponente 1.3 wird auf die Membran-Elektroden-Anordnung MEA und die zweite Klebstoffmenge 2.2 aufgebracht und somit über die zweite Klebstoffmenge 2.2 und die erste Klebstoffmenge 2.1 mit der ersten Komponente 1.1 verbunden.
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Auch hier wird zum Verbinden der als Rahmen R ausgebildeten ersten Komponente 1.1 mit der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLA eine weitere Klebstoffmenge 2.3 auf die von der ersten Klebstoffmenge 2.1 abgewandte Seite des Rahmens R aufgebracht und darauf die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA aufgebracht. Dieses Aufbringen der weiteren Klebstoffmenge 2.3 erfolgt auch hier zweckmäßigerweise im Wesentlichen zeitgleich mit dem Aufbringen der ersten Klebstoffmenge 2.1 auf den Rahmen R, kann in anderen Ausführungsformen jedoch auch früher oder später erfolgen. D. h. das Verbinden der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLA mit dem Rahmen R kann vor, während und/oder nach dem Aufbringen der ersten und/oder zweiten Klebstoffmenge 2.1, 2.2 und/oder der zweiten und/oder dritten Komponente 1.2, 1.3 erfolgen.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines als Membran-Elektroden-Einheit MEE ausgebildeten Produktes 1 aus mittels Klebstoff 2 miteinander verbundenen Komponenten 1.1, 1.2, 1.3. Die Membran-Elektroden-Einheit MEE umfasst auch hier neben der Membran-Elektroden-Anordnung MEA, die als eine katalysatorbeschichtete Membran CCM ausgebildet ist, den Rahmen R sowie die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA und die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLK. Der Rahmen R kann in anderen Ausführungsbeispielen auch hier die Portbereiche aufweisen.
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Das hier dargestellte Produkt 1 ähnelt dem in 4 und 5 dargestellten Produkt 1, allerdings ist hier der Rahmen R nicht, wie in 4 und 5 dargestellt, zwischen der Membran-Elektroden-Anordnung MEA und der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLA angeordnet, sondern er ist mittels des Klebstoffs 2 lediglich auf der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLA angeordnet, wobei die Membran-Elektroden-Anordnung MEA und der Rahmen R randseitig voneinander beabstandet sind und der Klebstoff 2 sich durch eine daraus resultierende Lücke zwischen Membran-Elektroden-Anordnung MEA und Rahmen R hindurch bis zur kathodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLK erstreckt. D. h. die Membran-Elektroden-Anordnung MEA und der Rahmen R sind mittels des Klebstoffs 2 an der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLA befestigt und die beiden Gasdiffusionsschichten GDLA, GDLK sind mittels des Klebstoffs 2 aneinander befestigt.
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Zur Herstellung des hier dargestellten als Membran-Elektroden-Einheit MEE ausgebildeten Produktes 1 wird die erste Klebstoffmenge 2.1 auf die als anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA ausgebildete erste Komponente 1.1 aufgebracht. Anschließend werden die Membran-Elektroden-Anordnung MEA und der Rahmen R, welche jeweils eine zweite Komponente 1.2 bilden, auf die anodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLA und die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht. Dann wird durch die Lücke zwischen Rahmen R und Membran-Elektroden-Anordnung MEA hindurch die zweite Klebstoffmenge 2.2 auf die erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht. Die zweite Klebstoffmenge 2.2 füllt dabei die Lücke vorzugsweise vollständig aus, d. h. sie berührt die einander zugewandten Seitenwände des Rahmens R und der Membran-Elektroden-Anordnung MEA. Des Weiteren wird zweckmäßigerweise die zweite Klebstoffmenge 2.2 derart aufgebracht, dass ihre Höhe zumindest mit der Kathodenseite der Membran-Elektroden-Anordnung MEA abschließt oder über diese übersteht. Anschließend wird als dritte Komponente 1.3 die kathodenseitige Gasdiffusionsschicht GDLK aufgebracht, welche somit mittels der zweiten Klebstoffmenge 2.2 und der ersten Klebstoffmenge 2.1 mit der anodenseitigen Gasdiffusionsschicht GDLA verbunden wird.
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In allen Ausführungsformen des Verfahrens kann die zweite Klebstoffmenge 2.2 entweder auf die trockene, beispielsweise auf die bereits getrocknete oder zumindest bereichsweise getrocknete, erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht werden oder auf die noch feuchte erste Klebstoffmenge 2.1. Dies ist beispielsweise abhängig vom für die jeweilige Klebstoffmenge 2.1, 2.2 verwendeten Klebstoff 2 und/oder vom verwendeten Aufbringverfahren. Als Klebstoff 2 können für die erste Klebstoffmenge 2.1 und für die zweite Klebstoffmenge 2.2 jeweils beispielsweise ein pastöser Klebstoff 2 oder ein flüssiger Klebstoff 2 verwendet werden. Es können für die erste und zweite Klebstoffmenge 2.1, 2.2 der gleiche Klebstoff 2 oder verschiedene Klebstoffe 2 verwendet werden.
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Der Auftrag der ersten Klebstoffmenge 2.1 und/oder der zweiten Klebstoffmenge 2.2 erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines Druckverfahrens. Als Druckverfahren kommen für die jeweilige Klebstoffmenge 2.1, 2.2 beispielsweise ein berührendes oder ein berührungsloses Druckverfahren in Betracht, zum Beispiel Siebdruck oder als ein berührungsloses Druckverfahren beispielsweise ein Sprühdruckverfahren. Das Sprühdruckverfahren ist zweckmäßigerweise ein Druckverfahren, welches analog dem Tintenstrahldruckverfahren, auch als Inkjetverfahren bezeichnet, arbeitet, wobei hier anstatt Tinte Klebstoff 2 gedruckt wird. Ein derartiges berührungsloses Druckverfahren bietet sich insbesondere für die zweite Klebstoffmenge 2.2 an, besonders dann, wenn die zweite Klebstoffmenge 2.2 auf die noch feuchte erste Klebstoffmenge 2.1 aufgebracht wird, da auf diese Weise die erste Klebstoffmenge 2.1 dann nicht wieder abgetragen oder verschmiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112005002440 B4 [0002]
