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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit Rahmen ausgestattete Membranelektrodenanordnung, ein Verfahren zur Herstellung der mit Rahmen ausgestatteten Membranelektrodenanordnung sowie eine Brennstoffzelle.
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Beschreibung der verwandten Technik:
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Allgemein verwendet eine Festpolymerelektrolytbrennstoffzelle eine Festpolymerelektrolytmembran. Die Festpolymerelektrolytmembran ist eine Polymerionenaustauschermembran. In der Brennstoffzelle ist eine Anode auf einer Oberfläche der Festpolymerelektrolytmembran vorgesehen, und ist eine Kathode auf der anderen Oberfläche der Festpolymerelektrolytmembran vorgesehen, jeweils zur Bildung einer Membranelektrodenanordnung (MEA).
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Die Membranelektrodenanordnung ist zwischen Separatoren (Bipolarplatten) geschichtet, um eine Stromerzeugungszelle (Einheit-Brennstoffzelle) zu bilden. Im Gebrauch ist eine vorbestimmte Anzahl von Stromerzeugungszellen zusammengestapelt, um einen Brennstoffzellenstapel zu bilden. Zum Beispiel ist der Brennstoffzellenstapel als fahrzeugeigener Brennstoffzellenstapel in einem Fahrzeug angebracht.
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In den letzten Jahren ist beim Versuch, die Menge der relativ teuren Festpolymerelektrolytmembranen zu reduzieren, und die dünne Festpolymerelektrolytmembran, die eine geringe Festigkeit hat, zu schützen, eine mit Rahmen ausgestattete MEA angewendet worden, die in ihrem Außenumfang ein Kunststoffrahmenelement enthält.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im US-Patent Nr.
US 8,399,150 B ist eine Scheibe oder ein Abstandshalter nicht über den gesamten Umfang hinweg vorgesehen, sondern in einem Teil der einen Oberfläche eines einschichtigen Kunststoffrahmenelements. Wenn in dieser Struktur Löcher oder Brüche in dem Kunststoffrahmenelement gebildet werden, wird es unmöglich, die gewünschte Gasabschirmfähigkeit und/oder elektrische Isolierfähigkeit zu erzielen. Ferner wird das Kunststoffrahmenelement, in der Gegenwart der Druckdifferenz zwischen der Anode und der Kathode, tendenziell leicht verformt.
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In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 2013-515348 A (PCT) ist ein Kunststoffrahmenelement durch zwei Schichtlagen gebildet. Da eine Elektrolytmembran zwischen den Schichten eingefügt ist, sind die Produktionskosten nachteilig hoch.
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Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der Probleme gemacht worden, und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mit Rahmen ausgestattete Membranelektrodenanordnung, ein Verfahren zur Herstellung der mit Rahmen ausgestatteten Membranelektrodenanordnung sowie eine Brennstoffzelle anzugeben, worin es möglich wird, die Zuverlässigkeit darin, die Bildung von Löchern oder Brüchen in einem Rahmenelement zu verhindern, zu verbessern, eine Struktur zu erreichen, in der in der Gegenwart der Druckdifferenz zwischen einer Anode und einer Kathode eine Verformung nicht leicht auftritt, und eine Minderung der Produktionskosten zu erzielen.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe gibt die vorliegende Erfindung eine mit Rahmen ausgestattete Membranelektrodenanordnung an, die eine Membranelektrodenanordnung und ein Rahmenelement enthält. Die Membranelektrodenanordnung enthält eine Elektrolytmembran, eine auf einer Oberfläche der Elektrolytmembran vorgesehene erste Elektrode sowie eine auf der anderen Oberfläche der Elektrolytmembran vorgesehene zweite Elektrode. Eine Oberflächenabmessung der zweiten Elektrode ist kleiner als eine Oberflächenabmessung der ersten Elektrode. Das Rahmenelement ist über den gesamten Umfang eines Außenumfangsabschnitts der Membranelektrodenanordnung vorgesehen. Das Rahmenelement enthält eine erste rahmenförmige Schicht und eine zweite rahmenförmige Schicht. Ein Innenumfangsabschnitt der ersten rahmenförmigen Schicht ist mit dem Außenumfangsabschnitt der Membranelektrodenanordnung verbunden. Die erste rahmenförmige Schicht und die zweite rahmenförmige Schicht sind in Dickenrichtung miteinander verbunden. Der Innenumfangsabschnitt der ersten rahmenförmigen Schicht ist zwischen einem Außenumfangsabschnitt der ersten Elektrode und einem Außenumfangsabschnitt der zweiten Elektrode angeordnet. Eine Lücke ist zwischen einem Innenende der zweiten rahmenförmigen Schicht und einem Außenende der zweite Elektrode ausgebildet; und die erste rahmenförmige Schicht und die zweite rahmenförmige Schicht sind über den gesamten Umfang über eine Haftschicht direkt miteinander verbunden.
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Bevorzugt enthält der Innenumfangsabschnitt der ersten rahmenförmigen Schicht ein Überlappungsteil, das, bei Betrachtung in Dickenrichtung der Membranelektrodenanordnung, mit dem Außenumfangsabschnitt der ersten Elektrode überlappt.
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Bevorzugt ist die Haftschicht über einer gesamten Oberfläche der ersten rahmenförmigen Schicht benachbart der zweiten rahmenförmigen Schicht vorgesehen; und sind der Innenumfangsabschnitt der ersten rahmenförmigen Schicht und ein Außenumfangsabschnitt der Elektrolytmembran durch die Haftschicht miteinander verbunden.
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Bevorzugt enthält ein Innenumfangsabschnitt der zweiten rahmenförmigen Schicht ein Überlappungsteil, das, bei Betrachtung in Dickenrichtung der Membranelektrodenanordnung, mit dem Außenumfangsabschnitt der ersten Elektrode überlappt.
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Bevorzugt ist die gesamte Oberfläche der zweiten rahmenförmigen Schicht benachbart der ersten rahmenförmigen Schicht über den gesamten Umfang mit der ersten rahmenförmigen Schicht durch die Haftschicht direkt verbunden.
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Ferner gibt die vorliegende Erfindung eine Brennstoffzelle an, die eine mit Rahmen ausgestattete Membranelektrodenanordnung und Separatoren, die jeweils auf beide Seiten der mit Rahmen ausgestatteten Membranelektrodenanordnung gestapelt sind, aufweist. Die mit Rahmen ausgestattete Membranelektrodenanordnung enthält eine Membranelektrodenanordnung und ein Rahmenelement. Die Membranelektrodenanordnung enthält eine Elektrolytmembran, eine auf einer Oberfläche der Elektrolytmembran vorgesehene erste Elektrode sowie eine auf der anderen Oberfläche der Elektrolytmembran vorgesehene zweite Elektrode. Eine Oberflächenabmessung der zweiten Elektrode ist kleiner als eine Oberflächenabmessung der ersten Elektrode. Das Rahmenelement ist über den gesamten Umfang eines Außenumfangsabschnitts der Membranelektrodenanordnung vorgesehen. Das Rahmenelement enthält eine erste rahmenförmige Schicht und eine zweite rahmenförmige Schicht. Ein Innenumfangsabschnitt der ersten rahmenförmigen Schicht ist mit dem Außenumfangsabschnitt der Membranelektrodenanordnung verbunden. Die erste rahmenförmige Schicht und die zweite rahmenförmige Schicht sind in Dickenrichtung miteinander verbunden. Der Innenumfangsabschnitt der ersten rahmenförmigen Schicht ist zwischen einem Außenumfangsabschnitt der ersten Elektrode und einem Außenumfangsabschnitt der zweiten Elektrode angeordnet. Eine Lücke ist zwischen einem Innenende der zweiten rahmenförmigen Schicht und einem Außenende der zweite Elektrode ausgebildet, und die erste rahmenförmige Schicht und die zweite rahmenförmige Schicht sind über den gesamten Umfang durch eine Haftschicht direkt miteinander verbunden.
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Bevorzugt ist das Überlappungsteil, wo die erste Elektrode, die erste rahmenförmige Schicht und die zweite Elektrode einander überlappen, zwischen einer Rippe, die in einem der Separatoren vorgesehen ist und zu der ersten Elektrode vorsteht, und einer Rippe, die in dem anderen der Separatoren vorgesehen ist und zu der zweiten Elektrode hin vorsteht, gehalten.
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Bevorzugt ist eine Wulstdichtung integriert mit jedem der Separatoren ausgebildet, so dass sie zu dem Rahmenelement vorsteht, und konfiguriert, um Leckage eines Reaktionsgases zu verhindern; und wird ein Überlappungsbereich des Rahmenelements, wo die erste rahmenförmige Schicht und die zweite rahmenförmige Schicht einander überlappen, zwischen der Wulstdichtung von einem der Separatoren und der Wulstdichtung des anderen der Separatoren von beiden Seiten in Dickenrichtung gehalten.
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Bevorzugt ist eine aus einem elastischen Element hergestellte massive Dichtung für jeden der Separatoren vorgesehen und konfiguriert, um Leckage eines Reaktionsgases zu verhindern, und wird ein Überlappungsbereich des Rahmenelements, wo die erste rahmenförmige Schicht und die zweite rahmenförmige Schicht einander überlappen, zwischen der massiven Dichtung von einem der Separatoren und der massiven Dichtung des anderen der Separatoren von beiden Seiten in Dickenrichtung gehalten.
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Bevorzugt ist die erste Elektrode eine Anode und die zweite Elektrode eine Kathode.
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Bevorzugt ist die erste Elektrode eine Kathode und die zweite Elektrode eine Anode.
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Ferner gibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer mit Rahmen ausgestatteten Membranelektrodenanordnung an. Die mit Rahmen ausgestattete Membranelektrodenanordnung enthält: eine Membranelektrodenanordnung und ein Rahmenelement. Die Membranelektrodenanordnung enthält eine Elektrolytmembran, eine auf einer Oberfläche der Elektrolytmembran vorgesehene erste Elektrode sowie eine auf der anderen Oberfläche der Elektrolytmembran vorgesehene zweite Elektrode. Eine Oberflächenabmessung der zweiten Elektrode ist kleiner als eine Oberflächenabmessung der ersten Elektrode. Das Rahmenelement ist über den gesamten Umfang eines Außenumfangsabschnitts der Membranelektrodenanordnung vorgesehen. Das Rahmenelement enthält eine erste rahmenförmige Schicht und eine zweite rahmenförmige Schicht, wobei ein Innenumfangsabschnitt der ersten rahmenförmigen Schicht mit dem Außenumfangsabschnitt der Membranelektrodenanordnung verbunden ist. Die erste rahmenförmige Schicht und die zweite rahmenförmige Schicht sind in Dickenrichtung miteinander verbunden. Das Verfahren enthält die Schritte: Bereitstellen einer ersten Schicht durch Bereitstellen einer Haftschicht, die Klebstoff aufweist, der auf eine gesamte Oberfläche der ersten Schicht geschichtet ist, als die erste rahmenförmige Schicht, bevor sie in eine Rahmenform gebracht wird; Bereitstellen einer zweiten Schicht durch Bereitstellen einer zweiten rahmenförmigen Schicht als die zweite Schicht; und Laminieren der Haftschicht und der zweiten rahmenförmigen Schicht durch Verbinden der Haftschicht mit der zweiten rahmenförmigen Schicht über einen gesamten Umfang der zweiten rahmenförmigen Schicht durch den Klebstoff.
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Bevorzugt enthält das Verfahren zur Herstellung der mit Rahmen ausgestatteten Membranelektrodenanordnung ferner die Schritte: Trimmen der ersten Schicht zur einer Rahmenform durch Bildung einer Öffnung in der Haftschicht an einer Position innerhalb eines Innenendes der zweiten rahmenförmigen Schicht; und Verbinden von Komponenten einer MEA in einem Zustand, in dem eine Lücke zwischen einem Innenende der zweiten rahmenförmigen Schicht und einem Außenende der zweiten Elektrode gebildet ist, durch Anordnen des Innenumfangsabschnitts der ersten Schicht zwischen dem Außenumfangsabschnitt der ersten Elektrode und dem Außenumfangsabschnitt der zweiten Elektrode, und Verbinden der Membranelektrodenanordnung mit dem Rahmenelement.
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Bevorzugt sind eine Dicke der ersten rahmenförmigen Schicht und eine Dicke der zweiten rahmenförmigen Schicht gleich.
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Bevorzugt ist eine Dicke der zweiten rahmenförmigen Schicht größer als eine Dicke der ersten rahmenförmigen Schicht.
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich, worin eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gezeigt ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Explosionsperspektivansicht, die Hauptkomponenten einer Stromerzeugungszelle gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie II-II in 1;
- 3 ist eine Ansicht, die einen Erste-Schicht-Bereitstellungsschritt, einen Zweite-Schicht-Bereitstellungsschritt und einen Laminierschritt einer mit Rahmen ausgestatteten Membranelektrodenanordnung zeigt;
- 4A ist eine Ansicht, die einen Trimmschritt zeigt;
- 4B ist eine Ansicht, die einen MEA-Verbindungsschritt zeigt; und
- 4C ist eine Perspektivansicht, die eine erhaltene mit Rahmen ausgestattete Membranelektrodenanordnung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, enthält eine Stromerzeugungszelle (Brennstoffzelle) 12 eine mit Rahmen ausgestattete Membranelektrodenanordnung 10 (nachfolgend als „mit Rahmen ausgestattete MEA 10“ bezeichnet) sowie einen ersten Separator 14 und einen zweiten Separator 16, die jeweils an beiden Seiten der mit Rahmen ausgestatteten MEA 10 vorgesehen sind. Zum Beispiel ist die Stromerzeugungszelle 12 eine seitlich langgestreckte (oder längs langgestreckte) rechteckige Festpolymerelektrolytbrennstoffzelle. Eine Mehrzahl der Stromerzeugungszellen 12 sind in der mit Pfeil A angegebenen horizontalen Richtung oder der mit Pfeil C angegebenen Schwerkraftrichtung zusammengestapelt, um einen Brennstoffzellenstapel 11a zu bilden. Zum Beispiel ist der Brennstoffzellenstapel 11a als fahrzeugeigener Brennstoffzellenstapel in einem elektrischen Brennstoffzellenfahrzeug (nicht gezeigt) angebracht.
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In der Stromerzeugungszelle 12 ist die mit Rahmen ausgestattete MEA 10 zwischen dem ersten Separator 14 und dem zweiten Separator 16 geschichtet. Der erste Separator 14 und der zweite Separator 16 hat jeweils eine seitlich langgestreckte (oder längs langgestreckte) rechteckige Form. Zum Beispiel ist jeder des ersten Separators 14 und des zweiten Separators 16 ein Stahlblech, ein rostfreies Stahlblech, ein Aluminiumblech, ein galvanisiertes Stahlblech, ein Metallblech mit durch Oberflächenbehandlung antikorrosiver Oberfläche, ein Kohlenstoffelement oder dergleichen.
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Die rechteckige mit Rahmen ausgestattete MEA 10 enthält eine Membranelektrodenanordnung 10a (nachfolgend als die „MEA 10a“ bezeichnet). Die MEA 10a enthält eine Elektrolytmembran 18, eine Anode (erste Elektrode) 20, die auf einer Oberfläche der Elektrolytmembran 18 vorgesehen ist, sowie eine Kathode (zweite Elektrode) 22, die auf der anderen Oberfläche der Elektrolytmembran 18 vorgesehen ist.
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Zum Beispiel ist die Elektrolytmembran 18 eine Festpolymerelektrolytmembran (Kationenaustauschermembran). Die Festpolymerelektrolytmembran wird gebildet, indem zum Beispiel eine dünne Perfluorsulfonsäuremembran mit Wasser imprägniert wird. Die Elektrolytmembran 18 ist zwischen der Anode 20 und der Kathode 22 angeordnet. Ein Fluor-basierter Elektrolyt kann als die Elektrolytmembran 18 verwendet werden. Alternativ kann ein KW (Kohlenwasserstoff)-basierender Elektrolyt als die Elektrolytmembran 18 verwendet werden.
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Die Oberflächenabmessung (Außenabmessung) der Anode 20 ist größer als die Oberflächenabmessungen der Elektrolytmembran 18 und der Kathode 22. Daher ist das Außenende der Anode 20, über den gesamten Umfang, außerhalb eines Außenendes 18e der Elektrolytmembran 18 und eines Außenendes 22e der Kathode 22 angeordnet. Anstelle der Verwendung der obigen Struktur kann die Oberflächenabmessung der Anode 20 auch kleiner sein als die Oberflächenabmessungen der Elektrolytmembran 18 und der Kathode 22.
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Wie in 2 gezeigt, enthält die Anode 20 eine erste Elektrodenkatalysatorschicht 20a, die mit einer Oberfläche 18a der Elektrolytmembran 18 verbunden ist, sowie eine erste Gasdiffusionsschicht 20b, die auf die Elektrodenkatalysatorschicht 20a gestapelt ist. Die Oberflächenabmessung der ersten Elektrodenkatalysatorschicht 20a und die Oberflächenabmessung der ersten Gasdiffusionsschicht 20b sind gleich, und größer als die Oberflächenabmessungen der Elektrolytmembran 18 und der Kathode 22.
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Die Oberflächenabmessung der Kathode 22 ist kleiner als die Oberflächenabmessung der Anode 20. Das Außenende 22e der Kathode 22 und das Außenende 18e der Elektrolytmembran 18 sind, über den gesamten Umfang, innerhalb eines Außenendes 20e der Anode 20 angeordnet.
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Es sollte angemerkt werden, dass die Oberflächenabmessung der Kathode 22 größer sein kann als die Oberflächenabmessung der Anode 20, und das Außenende 22e der Kathode 22 über den gesamten Umfang außerhalb des Außenendes 20e der Anode 20 vorgesehen sein kann.
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Die Kathode 22 enthält eine zweite Elektrodenkatalysatorschicht 22a, die mit einer Oberfläche 18b der Elektrolytmembran 18 verbunden ist, sowie eine zweite Gasdiffusionsschicht 22b, die auf die zweite Elektrodenkatalysatorschicht 22a gestapelt ist. Die Oberflächenabmessung der zweiten Elektrodenkatalysatorschicht 22a, die Oberflächenabmessung der zweiten Gasdiffusionsschicht 22b und die Oberflächenabmessung der Elektrolytmembran 18 sind gleich. Daher sind, bei Betrachtung in der (mit dem Pfeil A angegebenen) Dickenrichtung der MEA 10a, das Außenende 22e der Kathode 22 und das Außenende 18e der Elektrolytmembran 18 über den gesamten Umfang an der gleichen Position.
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Zum Beispiel ist die erste Elektrodenkatalysatorschicht 20a aus porösen Kohlenstoffpartikeln gebildet, die gleichmäßig auf der Oberfläche der ersten Gasdiffusionsschicht 20b zusammen mit einem ionenleitfähigen Polymerbindemittel aufgelagert sind, und Platinlegierung, die auf den porösen Kohlenstoffpartikeln getragen ist. Zum Beispiel ist die zweite Elektrodenkatalysatorschicht 22a durch poröse Kohlenstoffpartikel gebildet, die gleichmäßig auf der Oberfläche der zweiten Gasdiffusionsschicht 22b zusammen mit einem ionenleitfähigen Polymerbindemittel aufgelagert sind, und Platinlegierung, die auf den porösen Kohlenstoffpartikeln getragen ist.
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Jede der ersten Gasdiffusionsschicht 20b und der zweiten Gasdiffusionsschicht 22b weist ein Kohlepapier oder ein Kohletuch etc. auf. Die Oberflächenabmessung der zweiten Gasdiffusionsschicht 22b ist kleiner als die Oberflächenabmessung der ersten Gasdiffusionsschicht 20b. Die erste Elektrodenkatalysatorschicht 20a und die zweiten Elektrodenkatalysatorschicht 22a sind jeweils auf beiden Oberflächen der Elektrolytmembran 18 ausgebildet.
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Die mit Rahmen ausgestattete MEA 10 ist um den gesamten Außenumfang der Elektrolytmembran 18 herum ausgebildet und enthält ein rechteckiges Rahmenelement 24, das mit der Anode 20 und mit der Kathode 22 verbunden ist. Das Rahmenelement 24 enthält zwei rahmenförmige Schichten. Insbesondere enthält das Rahmenelement 24 eine erste rahmenförmige Schicht 24a und eine zweite rahmenförmige Schicht 24b. Die erste rahmenförmige Schicht 24a enthält einen Innenumfangsabschnitt 24an, der mit einem Außenumfangsabschnitt der MEA 10a verbunden ist. Die zweite rahmenförmige Schicht 24b ist mit der ersten rahmenförmigen Schicht 24a verbunden.
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Die erste rahmenförmige Schicht 24a und die zweite rahmenförmige Schicht 24b sind über den gesamten Umfang (über die gesamte Oberfläche der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b benachbart der ersten rahmenförmigen Schicht 24a) durch eine aus Klebstoff 24d hergestellte Haftschicht 24c direkt miteinander verbunden. Die erste rahmenförmige Schicht 24a und die zweite rahmenförmige Schicht 24b werden miteinander verbunden, indem die zweite rahmenförmige Schicht 24b mit dem Außenumfangsabschnitt der ersten rahmenförmigen Schicht 24a verbunden wird. In der Struktur ist ein Außenumfangsabschnitt 24g des Rahmenelements 24 dicker als der Innenumfangsabschnitt des Rahmenelements 24b (Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a).
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Die erste rahmenförmige Schicht 24a und die zweite rahmenförmige Schicht 24b sind aus Kunststoffmaterial hergestellt. Beispiele von Materialien der ersten rahmenförmigen Schicht 24a und der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b enthalten PPS (Polyphenylensulfid), PPA (Polyphthalamid), PEN (Polyethylennaphthalat), PES (Polyethersulfon), LCP (Flüssigkristallpolymer), PVDF (Polyvinylidenfluorid), ein Silikonharz, ein Fluorharz, m-PPE (modifiziertes Polyphenylenether)-Harz, PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat) oder modifiziertes Polyolefin.
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Der Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a ist zwischen einem Außenumfangsabschnitt 20c der Anode 20 und einem Außenumfangsabschnitt 22c der Kathode 22 angeordnet. Insbesondere ist der Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a zwischen den Außenumfangsabschnitt 18c der Elektrolytmembran 18 und den Außenumfangsabschnitt 20c der Anode 20 eingefügt. Der Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a und der Außenumfangsabschnitt 18c der Elektrolytmembran 18 sind durch die Haftschicht 24c miteinander verbunden.
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Der Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a enthält ein Überlappungsteil 24ak, das, bei Betrachtung in der Dickenrichtung der MEA 10a, mit dem Außenumfangsabschnitt 20c der Anode 20 über den gesamten Umfang hinweg überlappt. Der Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a kann zwischen die Elektrolytmembran 18 und die Kathode 22 in einem Zustand eingefügt werden, in dem die Haftschicht 24c mit der Oberfläche 18b der Elektrolytmembran 18 verbunden ist.
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Eine Stufe ist für die Anode 20 an einer Position vorgesehen, die einem Innenende 24ae der ersten rahmenförmigen Schicht 24a entspricht. Insbesondere hat die Anode 20, zwischen einem Bereich 21a, der mit dem Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a überlappt, und einem Bereich 21b, der mit der Elektrolytmembran 18 überlappt, einen schrägen Bereich 24c, der von der Elektrolytmembran 18 abgeschrägt ist.
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Die Kathode 22 hat eine flache Form von einem Bereich 23a, der mit dem Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a überlappt, zu einem Bereich 23b, der mit der Elektrolytmembran 18 überlappt. Anstelle der Verwendung der obigen Struktur kann die Kathode 22 auch einen schrägen Bereich haben, der zwischen dem Bereich 23a, der mit dem Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a überlappt, und dem Bereich, der mit der Elektrolytmembran 18 überlappt, von der Elektrolytmembran 18 abgeschrägt ist (Bereich, der in Richtung entgegengesetzt zum schrägen Bereich 21c abgeschrägt ist).
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Anstelle der Verwendung der obigen Struktur kann die Anode 20 auch eine flache Form von dem Bereich 21a, der mit dem Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a überlappt, zu dem Bereich, der mit der Elektrolytmembran 18 überlappt, aufweisen, und kann die Kathode 22 einen schrägen Bereich haben, der, zwischen dem Bereich 23a, der mit dem Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a überlappt, und dem Bereich 23b, der mit der Elektrolytmembran 18 überlappt, von der Elektrolytmembran 18 abgeschrägt ist.
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Die zweite rahmenförmige Schicht 24b ist mit dem Außenumfangsabschnitt der ersten rahmenförmigen Schicht 24a verbunden. Die Dicke T2 der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b ist größer als die Dicke T1 der ersten rahmenförmigen Schicht 24a. Es sollte angemerkt werden, dass die Dicke der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b gleich der Dicke der ersten rahmenförmigen Schicht 24a sein kann. Ein Innenende 24be der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b ist über den gesamten Umfang außerhalb des Innenendes 24ae der ersten rahmenförmigen Schicht 24a angeordnet (in Richtung von der MEA 10a weg). Eine Lücke G ist über den gesamten Umfang zwischen dem Innenende 24be der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b und dem Außenende 22e der Kathode 22 ausgebildet.
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Das Innenende 24be der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b ist über den gesamten Umfang innerhalb des Außenendes 20e der Anode 20 angeordnet. Der Innenumfangsabschnitt der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b hat ein Überlappungsteil 24bk, das mit dem Außenumfangsabschnitt 24c der Anode 20 über den gesamten Umfang hinweg überlappt, bei Betrachtung in der Dickenrichtung der MEA 10a, wie mit dem Pfeil A angegeben. Das Innenende 24be der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b ist außerhalb des Außenendes 18e der Elektrolytmembran 18 angeordnet.
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Die Haftschicht 24c ist über eine gesamte Oberfläche 24as der ersten rahmenförmigen Schicht 24a benachbart der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b (Kathodenseite) vorgesehen. Die Haftschicht 24c verbindet den Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a mit dem Außenumfangsabschnitt 18c der Elektrolytmembran 18. Die erste rahmenförmige Schicht 24a liegt zur Lücke G durch die Haftschicht 24c, an einer Position der Lücke G, frei. Als der Klebstoff 24d der Haftschicht 24c wird zum Beispiel flüssiger Klebstoff oder eine Heißschmelzschicht vorgesehen. Der Klebstoff ist nicht auf flüssige oder feste Klebstoffe beschränkt und ist nicht auf thermoplastische oder duroplastische Klebstoffe etc. beschränkt.
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Ein Überlappungsteil K, wo die Anode 20, die erste rahmenförmige Schicht 24a und die Kathode 22 einander überlappen, ist zwischen einer Rippe 39 des ersten Separators 14, die zu der Anode 20 vorsteht, und einer Rippe 37 des zweiten Separators 16, die zu der Kathode 22 vorsteht, gehalten.
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Wie in 1 gezeigt, sind am einen Ende der Stromerzeugungszelle 12 in der mit dem Pfeil B angegebenen horizontalen Richtung, ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a, ein Kühlmittelzuführkanal 32a und ein Brenngasabführkanal 34b vorgesehen. Der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a, der Kühlmittelzuführkanal 32a und der Brenngasabführkanal 34b erstrecken sich durch die Stromerzeugungszelle 12 in der mit dem Pfeil A angegebenen Stapelrichtung. Das sauerstoffhaltige Gas wird durch den Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a zugeführt, und das Kühlmittel wird durch den Kühlmittelzuführkanal 32a zugeführt. Ein Brenngas wie etwa wasserstoffhaltiges Gas wird durch den Brenngasabführkanal 34b abgeführt. Der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a, der Kühlmittelzuführkanal 32a und der Brenngasabführkanal 34b sind in der mit dem Pfeil C angegebenen vertikalen Richtung angeordnet.
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Am anderen Ende der Stromerzeugungszelle 12 in der mit dem Pfeil B angegebenen Richtung sind ein Kühlmittelzuführkanal 34a zum Zuführen des Brenngases, ein Kühlmittelabführkanal 32b zum Abführen des Kühlmittels sowie ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 30b zum Abführen des sauerstoffhaltigen Gases vorgesehen. Der Brenngaszuführkanal 34a, der Kühlmittelabführkanal 32b und der Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 30b erstrecken sich durch die Stromerzeugungszelle 12 in der mit dem Pfeil A angegebenen Richtung. Der Brenngaszuführkanal 34a, der Kühlmittelabführkanal 32b und der Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 33b sind in der mit dem Pfeil C angegebenen Richtung angeordnet.
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Der erste Separator 14 hat, auf seiner zur mit Rahmen ausgestatteten MEA 10 weisenden Oberfläche 14a, ein Brenngasfließfeld 38. Das Brenngasfließfeld 38 ist mit dem Brenngaszuführkanal 34a und dem Brenngasabführkanal 34b verbunden. Insbesondere ist das Brenngasfließfeld 38 zwischen dem ersten Separator 14 und der mit Rahmen ausgestatteten MEA 10 ausgebildet. Das Brenngasfließfeld 38 enthält gerade Fließnuten (oder wellige Fließnuten), die sich in der mit dem Pfeil B angegebenen Richtung erstrecken.
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Der zweite Separator 16 hat, auf seiner zur mit Rahmen ausgestatteten MEA 10 weisenden Oberfläche 16a, ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 36. Das Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 36 ist mit dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a und dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 30b verbunden. Insbesondere ist das Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 36 zwischen dem zweiten Separator 16 und der mit Rahmen ausgestatteten MEA 10 ausgebildet. Das Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 36 enthält eine Mehrzahl von geraden Fließnuten (oder welligen Fließnuten), die sich in der mit dem Pfeil B angegebenen Richtung erstrecken.
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Ein Kühlmittelfließfeld 40 ist zwischen einer Oberfläche 14b des ersten Separators 14 und einer Oberfläche 16b des zweiten Separators 16 ausgebildet. Das Kühlmittelfließfeld 40 ist mit dem Kühlmittelzuführkanal 32a und dem Kühlmittelabführkanal 32b verbunden. Das Kühlmittelfließfeld 40 erstreckt sich in der mit dem Pfeil B angegebenen Richtung.
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Wie in 2 gezeigt, sind eine Mehrzahl von Rippen 39, die das Brenngasfließfeld 38 bilden, auf der Oberfläche 14a des ersten Separators 14 vorgesehen (der zur mit Rahmen ausgestatteten MEA 10 weisenden Oberfläche). Die Rippen 39 stehen zu der Anode 20 vor und kontaktieren die Anode 20. Eine Mehrzahl von Rippen 37, die das Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 36 bilden, sind auf der Oberfläche 16a des zweiten Separators 16 vorgesehen (der zur mit Rahmen ausgestatteten MEA 10 weisenden Oberfläche). Die Rippen 37 stehen zu der Kathode 22 vor und kontaktieren die Kathode 22. Die MEA 10a ist zwischen den Rippen 37, 39 gehalten.
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Mehrere Wulstdichtungen 42 sind auf der Oberfläche 14a des ersten Separators 14 um den Außenumfangsabschnitt des ersten Separators 14 herum vorgesehen, um eine Leckage des Brenngases nach außen zu verhindern. Die Wulstdichtungen 42 sind so pressgeformt, dass sie sich zu dem Rahmenelement 24 hin ausdehnen. Die Wulstdichtung 42 auf der Innenseite ist um das Brenngasfließfeld 38, den Brenngaszuführkanal 34a und den Brenngasabführkanal 34b herum ausgebildet, während sie eine Verbindung des Brenngasfließfelds 38 mit dem Brenngaszuführkanal 34a und Brenngasabführkanal 34b erlaubt. Obwohl in der Ausführung zwei Wulstdichtungen 42 vorgesehen sind, braucht nur eine Wulstdichtung 42 vorgesehen zu sein.
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Ein Kunststoffelement 43 (oder Gummielement) haftet durch Drucken, Beschichten etc., an der vorderen Endfläche der Rippe jeder der Wulstdichtungen 42. Die Wulstdichtungen 42 kontaktieren durch das Kunststoffelement 43 die erste rahmenförmige Schicht 24a (einen mit der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b überlappten Bereich) luftdicht oder flüssigkeitsdicht. Das Kunststoffelement 43 kann an die erste rahmenförmige Schicht 24a geklebt sein.
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Anstelle der Wulstdichtungen 42 können auch elastische massive Dichtungen, zum Beispiel elastischer Gummi, der zu dem Rahmenelement 24 hin vorsteht, für den ersten Separator 14 vorgesehen werden.
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Wulstdichtungen 44 sind auf der Oberfläche 16a des zweiten Separators 16 um den Außenumfangsabschnitt des zweiten Separators 16 herum vorgesehen, um eine Leckage des sauerstoffhaltigen Gases zu verhindern. Die Wulstdichtungen 44 sind so pressgeformt, dass sie sich zu dem Rahmenelement 24 hin ausdehnen. Die Wulstdichtung 44 an der Innenseite ist um das Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 36, den Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a und des Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 30b herum ausgebildet, während sie eine Verbindung des Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfelds 36 mit dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a und dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 30b erlaubt. Obwohl in der Ausführung zwei Wulstdichtungen 44 vorgesehen sind, braucht nur eine Wulstdichtung 44 vorgesehen zu sein.
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Ein Kunststoffelement 45 (oder Gummielement) haftet durch Drucken, Beschichten etc. an der vorderen Endfläche der Rippe der Wulstdichtung 44. Die Wulstdichtungen 44 kontaktieren durch das Kunststoffelement 45 die zweite rahmenförmige Schicht 24b (einen mit der ersten rahmenförmigen Schicht 24a überlappten Bereich) luftdicht oder flüssigkeitsdicht. Das Kunststoffelement 45 kann an die zweite rahmenförmige Schicht 24b geklebt sein.
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Anstelle der Wulstdichtungen 44 können auch elastische massive Dichtungen, zum Beispiel elastischer Gummi, der zu dem Rahmenelement 24 hin vorsteht, für den zweiten Separator 16 vorgesehen werden.
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Zum Beispiel werden für die Kunststoffelemente 43, 45 Polyesterfaser, Silikon, EPDM, FKM etc. verwendet. Die Kunststoffelemente 42, 45 sind nicht wesentlich und brauchen nicht vorgesehen zu sein (in diesem Fall kontaktieren die Wulstdichtungen 42 die erste rahmenförmige Schicht 24a direkt, und kontaktieren die Wulstdichtungen 44 die zweite rahmenförmige Schicht 24b direkt).
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Die Wulstdichtungen 42 und die Wulstdichtungen 44 weisen durch das Rahmenelement 24 aufeinander zu. Der Außenumfangsabschnitt des Rahmenelements 24 (ein Bereich, wo die erste rahmenförmige Schicht 24a und die zweite rahmenförmige Schicht 24b einander überlappen) wird zwischen den Wulstdichtungen 42 des ersten Separators 14 und den Wulstdichtungen 44 des zweiten Separators 16 gehalten. Falls die obigen massiven Dichtungen für den ersten Separator 14 und den zweiten Separator 16 vorgesehen werden, wird der Außenumfangsabschnitt des Rahmenelements 24 (der Bereich, wo die erste rahmenförmige Schicht 24a und die zweite rahmenförmige Schicht 24b einander überlappen) zwischen der massiven Dichtung des ersten Separators 14 und der massiven Dichtung des zweiten Separators 16 gehalten.
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Nun wird der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 11 a, der die Stromerzeugungszelle 12 mit der obigen Struktur enthält, beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, wird sauerstoffhaltiges Gas dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a zugeführt und wird ein Brenngas wie etwa Wasserstoffgas dem Brenngaszuführkanal 34a zugeführt. Ferner wird ein Kühlmittel wie etwa reines Wasser, Ethylenglykol oder Öl dem Kühlmittelzuführkanal 32a zugeführt.
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Daher fließt das sauerstoffhaltige Gas von dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a zu dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 36 des zweiten Separators 16, und bewegt sich in der mit dem Pfeil B angegebenen Richtung, und das sauerstoffhaltige Gas wird der Kathode 22 der MEA 10a zugeführt. Unterdessen fließt das Brenngas von dem Brenngaszuführkanal 34a zu dem Brenngasfließfeld 38 des ersten Separators 14. Das Brenngas bewegt sich entlang dem Brenngasfließfeld 38 in der mit dem Pfeil B angegebenen Richtung, und das Brenngas wird der Anode 20 der MEA 10a zugeführt.
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Somit werden in der MEA 10a das der Kathode 22 zugeführte sauerstoffhaltige Gas und das der Anode 20 zugeführte Brenngas in der zweiten Elektrodenkatalysatorschicht 22a und der ersten Elektrodenkatalysatorschicht 20a durch elektrochemische Reaktionen partiell verbraucht, um elektrische Energie zu erzeugen.
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Dann wird, in 1, das sauerstoffhaltige Gas, das der Kathode 22 zugeführt und dort teilweise verbraucht wurde, entlang dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 30b in der mit dem Pfeil A angegebenen Richtung abgeführt. Ähnlich wird das Brenngas, das der Anode 20 zugeführt und dort teilweise verbraucht wurde, entlang dem Brenngasabführkanal 34b in der mit dem Pfeil A angegebenen Richtung abgeführt.
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Ferner fließt das dem Kühlmittelzuführkanal 32a zugeführte Kühlmittel in das Kühlmittelfließfeld 40 zwischen dem ersten Separator 14 und dem zweiten Separator 16, und dann fließt das Kühlmittel in der mit dem Pfeil B angegebenen Richtung. Nachdem das Kühlmittel die MEA 10a gekühlt hat, wird das Kühlmittel durch den Kühlmittelabführkanal 32b abgeführt.
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Nun wird ein Verfahren zur Herstellung der mit Rahmen ausgestatteten MEA 10a gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das Verfahren zur Herstellung der mit Rahmen ausgestatteten MEA 10 enthält einen Erst-Schicht-Bereitstellungsschritt, einen Zweite-Schicht-Bereitstellungsschritt und einen Laminierschritt (3). Ferner enthält das Verfahren zur Herstellung der mit Rahmen ausgestatteten MEA 10 einen Trimmschritt (4A) und einen MEA-Verbindungsschritt (4B).
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Wie in 3 (unten links) gezeigt, wird in dem Erste-Schicht-Bereitstellungsschritt eine Haftschicht mit Klebstoff 24d bereitgestellt, der auf die eine gesamte Oberfläche 50a der ersten Schicht 50 aufgetragen wird (die erste rahmenförmige Schicht 24a, bevor die erste rahmenförmige Schicht 24a in die Rahmenform gebracht wird). Insbesondere wird die erste Schicht 50 von einer ersten Rolle 54 abgewickelt, und wird der Klebstoff 24d auf die eine Oberfläche 50a der abgewickelten ersten Schicht 50 über die gesamte Schichtbreitenrichtung hinweg aufgetragen. Dann wird die mit dem Klebstoff 24d beschichtete erste Schicht 50 in der Schichtbreitenrichtung geschnitten, um die rechteckige Haftschicht 52 zu erhalten.
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Wie in 3 (oben links) gezeigt, wird in dem Zweite-Schicht-Bereitstellungsschritt die zweite rahmenförmige Schicht 24b bereitgestellt. Insbesondere wird die zweite Schicht 58 von der zweiten Rolle 56 abgewickelt (die zweite rahmenförmige Schicht 24b, bevor die zweite rahmenförmige Schicht 24b in die Rahmenform gebracht wird), und die abgewickelte zweite Schicht 58 wird in der Schichtbreitenrichtung geschnitten und getrimmt (primäres Trimmen durchgeführt), um eine Öffnung 59 in der Mitte der zweiten Schicht 58 auszubilden. Auf diese Weise erhält man die rechteckige zweite rahmenförmige Schicht 24b.
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Dann werden, wie in 3 (rechte Seite) gezeigt, in dem Laminierschritt, die Haftschicht 52 und die zweite rahmenförmige Schicht 24b über die gesamte Oberfläche der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b durch den Klebstoff 24d miteinander verbunden. In diesem Fall werden Wärme und Druck auf die Haftschicht 52 und die zweite rahmenförmige Schicht 24b ausgeübt, um, durch Heißpressen, die Haftschicht 52 mit der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b zu verbinden. In einem resultierenden intermediären Element 60 liegt der Klebstoff 24d durch die Öffnung 59 der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b frei.
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Dann wird, wie in 4A gezeigt, im Trimmschritt, innerhalb des Innenendes 24be der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b in der Mitte der Haftschicht 52, eine Öffnung 53 ausgebildet (sekundäres Trimmen durchgeführt). Auf diese Weise wird die erste Schicht 50 rahmenförmig ausgebildet. Ferner werden in diesem Trimmschritt der Brenngaszuführkanal 34a, der Brenngasabführkanal 34b, der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführkanal 30a, der Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 30b, der Kühlmittelzuführkanal 32a und der Kühlmittelabführkanal 32b ausgebildet.
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Dann wird, wie in 4B gezeigt, im MEA-Verbindungsschritt, die Lücke G (siehe 2) zwischen dem Innenende 24be der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b und dem Außenende 22e der Kathode 22 vorgesehen (mit der Elektrolytmembran 18 verbunden). In diesem Zustand ist der Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a zwischen dem Außenumfangsabschnitt 20c der Anode 20 und dem Außenumfangsabschnitt 22c der Kathode 22 angeordnet, um diese Komponenten zu verbinden. In diesem Fall werden Wärme und Druck auf die Anode 20, die erste rahmenförmige Schicht 24a und die Elektrolytmembran 18 und die Kathode 22 ausgeübt, um diese Komponenten durch Heißpressen miteinander zu verbinden. Somit wird, wie in 4C gezeigt, das Rahmenelement 24 mit dem Außenumfangsabschnitt der MEA 10a verbunden, um die mit Rahmen ausgestattete MEA 10a zu bilden.
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Die mit Rahmen ausgestattete MEA 10 und die Stromerzeugungszelle 12 gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung bieten die folgenden Vorteile.
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In der mit Rahmen ausgestatteten MEA sind die erste rahmenförmige Schicht 24a und die zweite rahmenförmige Schicht 24b über die gesamte Oberfläche der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b durch die Haftschicht 24c direkt miteinander verbunden. Man erreicht eine Verbesserung der Zuverlässigkeit, um die Bildung von Löchern und/oder Brüchen des Rahmenelements 24 zu verhindern, und es wird möglich, die Struktur zu realisieren, in der in der Gegenwart der Druckdifferenz zwischen der Anode und der Kathode eine Verformung nicht leicht auftritt. Das heißt, auch falls Löcher und/oder Brüche in der ersten Schicht (einer der ersten rahmenförmigen Schicht 24a und der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b) des Rahmenelements 24 ausgebildet werden, ist es möglich, die gewünschte Gasabschirmfähigkeit und die gewünschte elektrische Isolierfähigkeit in der zweiten Schicht beizubehalten (der anderen der ersten rahmenförmigen Schicht 24a und der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b). Indem ferner die Haftschicht 24c auf der gesamten Oberfläche zwischen der ersten rahmenförmigen Schicht 24a und der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b vorgesehen ist, lässt sich verhindern, dass sich Brüche, die in einer der Schichten ausgebildet sind, zur anderen der Schichten hinaus ausbreiten. Weil darüber hinaus die Elektrolytmembran 18 nicht zwischen der ersten rahmenförmigen Schicht 24a und der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b vorgesehen ist, ist es möglich, verringerte Herstellungskosten zu erreichen.
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Die Haftschicht 24c ist auf der gesamten Oberfläche 24as der ersten rahmenförmigen Schicht 24a benachbart der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b vorgesehen. Die Haftschicht 24c verbindet den Innenumfangsabschnitt 24an der ersten rahmenförmigen Schicht 24a mit dem Außenumfangsabschnitt 18c der Elektrolytmembran 18. In der Struktur wird es möglich, die Haftschicht 24c auf die eine gesamte Oberfläche der ersten rahmenförmigen Schicht 24a aufzutragen, um die erste rahmenförmige Schicht 24a mit der zweiten rahmenförmigen Schicht 24b zusammenzukleben, und die erste rahmenförmige Schicht 24a und die Elektrolytmembran 18 zusammenzukleben. Dementsprechend wird eine Minderung der Herstellungskosten erzielt.
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Die Wulstdichtungen 42 sind integriert mit jedem des ersten Separators 14 und des zweiten Separators 16 ausgebildet. Die Wulstdichtungen 42 stehen zu den Rahmenelementen 24 hin vor, um eine Leckage des Reaktionsgases zu verhindern. Die Wulstdichtungen 42 des ersten Separators 14 und die Wulstdichtungen 44 des zweiten Separators 16 halten das Rahmenelement 24 in der Dickenrichtung von beiden Seiten her. In der Struktur wird der Außenumfangsabschnitt des relativ dicken Rahmenelements 24 zwischen den Wulstdichtungen 42, 44 gehalten. Daher ist es möglich, einen geeigneten Dichtungsoberflächendruck zu erhalten und zuverlässig geeignete Fähigkeiten zu erlangen. Da ferner der Innenumfangsabschnitt des relativ dünnen Rahmenelements 24 zwischen der Anode 20 und der Kathode 22 angeordnet ist, ist es möglich, die Dicke des Verbindungsabschnitts zwischen dem Rahmenelement 24 und der MEA 10a effizient zu verringern.
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Eine mit Rahmen ausgestattete Membranelektrodenanordnung (10) enthält eine Membranelektrodenanordnung (10a) und ein Rahmenelement (24). Das Rahmenelement (24) enthält eine erste rahmenförmige Schicht (24a) und eine zweite rahmenförmige Schicht (24b). Ein Innenumfangsabschnitt des ersten rahmenförmigen Schicht (24a) ist mit einem Außenumfangsabschnitt der Membranelektrodenanordnung (10a) verbunden. Die Innenumfangsabschnitt (24an) der ersten rahmenförmigen Schicht (24a) ist zwischen einem Außenumfangsabschnitt (20c) einer Anode (20) und einem Außenumfangsabschnitt (22c) einer Kathode (22) angeordnet. Eine Lücke (G) ist zwischen einem Innenende (24be) der zweiten rahmenförmigen Schicht (24b) und einem Außenende (22e) der Kathode (22) ausgebildet. Die erste rahmenförmige Schicht (24a) und die zweite rahmenförmige Schicht (24b) sind über den gesamten Umfang durch eine Haftschicht (24c) miteinander verbunden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8399150 [0005]
- JP 2013515348 A [0006]
