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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzelle.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Als Brennstoffzelle ist eine Brennstoffzelle mit einem Paar Separatoren und einer Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung (MEGA) bekannt.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um beispielsweise den elektrischen Widerstand zwischen den Separatoren zu verringern, ist es denkbar, eine Oberflächenbehandlung an den Separatoren durchzuführen, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren. Im Allgemeinen ist die Oberflächenbehandlung jedoch ein komplizierter Prozess und erhöht die Herstellungskosten. Vor diesem Hintergrund haben die Erfinder der Erfindung Studien über die Durchführung von Laserschweißen in einem Bereich durchgeführt, welcher der MEGA zugewandt ist und in dem sich die Separatoren überlappen, wie in der japanischen Patenanmeldung
JP 2009 -
99 258 A beschrieben. Wenn der Laser jedoch an der Schweißposition linear abgetastet wird, werden Schweißbäder um Dampfkapillaren bzw. Keyholes herum am Startpunkt und Endpunkt der Schweißung ungeordnet, und es entstehen Unregelmäßigkeiten in der Schweißnaht.
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Die Erfindung gibt ein Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzelle an.
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Ein Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzelle gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst einen Schweißschritt, bei dem eine Mehrzahl von Vorsprüngen von jedem eines Paares von Separatoren geschweißt wird, wobei die Vorsprünge einander überlappen, so dass das Laserschweißen intermittierend an einer Mehrzahl von Schweißpositionen durchgeführt wird, wobei das Laserschweißen an jeder der Schweißpositionen durch einen Laserbestrahlungsvorgang über eine vorbestimmte Länge durchgeführt wird. Jeder der Separatoren hat auf einer Oberfläche, die einer Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung zugewandt ist, Vorsprünge, so dass die Oberfläche in einer Oberflächenrichtung gewellt ist.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung werden die Separatoren intermittierend lasergeschweißt, indem ein Laserbestrahlungsvorgang über eine vorbestimmte Länge wiederholt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Unordnung des Schmelzbades zu unterdrücken und das Auftreten von Unregelmäßigkeiten in der Schweißraupe bzw. Schweißnaht im Vergleich zu dem Fall zu unterdrücken, bei dem die Schweißpositionen während des Abtastens des Lasers geschweißt werden.
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Der erste Aspekt kann einen Pressschritt umfassen, bei dem vor dem Schweißschritt das Paar von Separatoren gepresst wird, während sich das Paar von Separatoren überlappt. Gemäß der obigen Konfiguration wird das Schweißen durchgeführt, nachdem das Paar Separatoren überlappt und gepresst ist und der Abstand bzw. Spalt zwischen den Separatoren verringert wurde. Dadurch können Schweißfehler effektiver unterdrückt und das Auftreten von Unregelmäßigkeiten in der Schweißnaht kann unterdrückt werden.
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Im obigen Aspekt kann im Pressschritt das Paar von Separatoren mit einer Pressvorrichtung gepresst werden.
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Im obigen Aspekt kann die Pressvorrichtung Öffnungen zum Schweißen an Positionen haben, die den Schweißpositionen im Schweißschritt entsprechen. Das Laserschweißen kann durch die Öffnungen durchgeführt werden, während das das Paar von Separatoren durch die Pressvorrichtung gepresst wird.
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Gemäß der obigen Konfiguration kann das Laserschweißen mit einem reduziertem Spalt zwischen dem Paar von Separatoren durch Pressen des Paares von Separatoren mit der Pressvorrichtung durchgeführt werden, so dass eine Veränderung der Dicke der Brennstoffzelle unterdrückt werden kann.
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Im obigen Aspekt kann im Pressschritt ein Stanzprozess an den Schweißpositionen durch die Öffnungen durchgeführt werden. Da gemäß der obigen Konfiguration ein Stanzen an den Schweißpositionen durchgeführt wird, kann der Abstand bzw. Spalt zwischen den Separatoren an den Schweißpositionen effektiver reduziert und eine Veränderung der Dicke der Brennstoffzelle kann unterdrückt werden.
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Im obigen Aspekt kann das Paar von Separatoren so angeordnet sein, dass zwischen den Separatoren Strömungswege definiert werden, durch die ein Kühlmittel fließt. Bei dem Schweißschritt kann eine Schweißlänge pro Laserbestrahlungsvorgang in einer Richtung, in der sich die Strömungswege erstrecken, länger sein als eine Breite der Vorsprünge in der Richtung senkrecht zur Richtung, in der sich die Strömungswege erstrecken.
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Gemäß der obigen Konfiguration ist beim Schweißschritt die Schweißlänge in der Richtung, in der sich die Strömungswege erstrecken, länger als die Breite der Vorsprünge in der Richtung senkrecht zur Richtung, in der sich die Strömungswege erstrecken. So kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Paar von Separatoren mit einer geringen Anzahl von Schweißpositionen reduziert werden.
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Im obigen Aspekt kann jeder der Separatoren auf der Oberfläche, die der Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung zugewandt ist, Vertiefungen aufweisen, so dass die Oberfläche in Oberflächenrichtung gewellt ist. Die vorgegebene Länge kann eine Länge sein, dass zumindest ein Teil der Vorsprünge eines der Separatoren und ein entsprechender Teil der Vorsprünge des anderen Separators einander überlappen können und die Vorsprünge eines der Separatoren nicht in die Vertiefungen des anderen der Separatoren passen.
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Im obigen Aspekt kann die Brennstoffzelle das Paar von Separatoren und die Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung angrenzend an das Paar von Separatoren haben. Durch die Durchführung des Laserschweißens können Strömungswege, durch die ein Kühlmittel strömt, zwischen dem Paar von Separatoren gebildet werden.
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Die Erfindung kann auf verschiedenen Art und Weise umgesetzt werden, z.B. in Form einer Brennstoffzelle, die nach dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt wurde, und einem Brennstoffzellenstapel mit der Brennstoffzelle.
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Figurenliste
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Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleichartige Elemente bezeichnen; hierbei zeigt:
- 1 eine erläuternde Darstellung einer Brennstoffzelle;
- 2 eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 1;
- 3 ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzelle zeigt;
- 4 eine erläuternde Darstellung, die einen Schweißprozess zeigt;
- 5 eine erläuternde Darstellung, die eine Schweißlänge im Schweißprozess zeigt;
- 6 ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzelle gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
- 7 eine erläuternde Darstellung einer Pressvorrichtung;
- 8 eine andere erläuternde Darstellung der Pressvorrichtung; und
- 9 eine erläuternde Darstellung eines Pressvorgangs von Separatoren gemäß einer dritten Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine erläuternde Darstellung einer Brennstoffzelle 100, die nach einem Herstellungsverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. 2 ist eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 1. 1 zeigt eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse, die orthogonal zueinander stehen. Die x-Achse zeigt eine Richtung entlang der kurzen Länge der Brennstoffzelle 100 an, die y-Achse zeigt eine Richtung entlang der langen Länge der Brennstoffzelle 100 an und die z-Achse zeigt eine Richtung in der Stapelrichtung der Brennstoffzelle 100 an. Diese Achsen entsprechen den in 2 und den nachfolgenden Figuren gezeigten Achsen.
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Die Brennstoffzelle 100 ist eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, die durch Versorgung mit Wasserstoff und Sauerstoff als Reaktionsgase Strom bzw. Leistung erzeugt. Wie in 2 dargestellt, enthält die Brennstoffzelle 100 eine Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht 10 und ein Paar von Separatoren 20a, 20b. Die Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 umfasst eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) 11 und Gasdiffusionsschichten 12. Eine Harzfolie bzw. -platte 15 ist mit der Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 so verbunden, dass sie die Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 umgibt.
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Die Membran-Elektroden-Anordnung 11 umfasst eine Elektrolytmembran und Katalysatorschichten, die angrenzend an gegenüberliegende Oberflächen der Elektrolytmembran ausgebildet sind. Die Elektrolytmembran ist ein Festpolymer-Dünnfilm, der im feuchten Zustand eine gute Protonenleitfähigkeit aufweist. Die Elektrolytmembran besteht z.B. aus einer Ionenaustauschmembran, die aus einem Fluorharz besteht. Jede der Katalysatorschichten enthält einen Katalysator zur Unterstützung einer chemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff sowie Kohlenstoffpartikel, die den Katalysator tragen.
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Die Gasdiffusionsschichten 12 sind angrenzend an die Membran-Elektroden-Anordnung 11 auf den Seiten der Katalysatorschichten vorgesehen. Die Gasdiffusionsschichten 12 sind Schichten zur Diffusion des für die Elektrodenreaktion verwendeten Reaktionsgases entlang der Oberflächenrichtung der Elektrolytmembran und bestehen aus einem porösen Diffusionsschicht-Ausgangsmaterial. Als Diffusionsschicht-Ausgangsmaterial wird ein poröses Ausgangsmaterial mit elektrischer Leitfähigkeit und Gasdiffusionsfähigkeit verwendet, wie z.B. ein Kohlenstofffaser-Ausgangsmaterial, ein Graphitfaser-Ausgangsmaterial und ein geschäumtes Metall.
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Das Paar von Separatoren 20a, 20b ist angrenzend an die Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Separator 20a angrenzend an die Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 angeordnet und der Separator 20b ist angrenzend an den Separator 20a angeordnet. Hierdurch wird ein Satz aus der Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10, dem Separator 20a und dem Separator 20b gebildet, die in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Mehrere Sätze davon werden zu einem Brennstoffzellenstapel gestapelt. An jedem Ende des Brennstoffzellenstapels ist nur ein Separator angeordnet.
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Die Separatoren 20a, 20b werden z.B. durch Pressen einer Metallplatte aus rostfreiem Stahl, Titan oder einer Legierung davon in eine gewellte Form gebracht. Jeder der Separatoren 20a, 20b hat auf den einander zugewandten Oberfläche eine Mehrzahl von Vorsprüngen 21 und Vertiefungen 22, so dass die Oberflächen in einer Oberflächenrichtung gewellt sind. In der vorliegenden Ausführungsform haben die Separatoren 20a, 20b auf beiden Oberflächen die Vorsprünge 21 und die Vertiefungen 22. Die Separatoren 20a, 20b brauchen jedoch nur auf einer Oberfläche die Vorsprünge 21 und die Vertiefungen 22 aufweisen. „Die Oberflächen sind in der Oberflächenrichtung gewellt“ bedeutet, dass in der vorliegenden Ausführungsform Furchen bzw. Wellen mit einer vorgegebenen Periode in der Oberflächenrichtung ausgebildet sind. Wie in 1 dargestellt, erstrecken sich die Vorsprünge 21 und die Vertiefungen 22 in Richtung der y-Achse und sind abwechselnd in Richtung der x-Achse angeordnet. Im Folgenden werden die Separatoren 20a und die Separatoren 20b gemeinsam als Separatoren 20 bezeichnet.
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Strömungswege 23 sind zwischen dem Paar von Separatoren 20, die der Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 zugewandt sind, definiert. Genauer gesagt werden der Separator 20a und der Separator 20b an einer Mehrzahl von Schweißabschnitten 24 verschweißt, wobei die Vorsprünge 21 des Separators 20a und die Vorsprünge 21 des Separators 20b aneinander angrenzen und dadurch wellenförmige Strömungswege 23 zwischen den Separatoren 20 definieren. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Separator 20a und der Separator 20b so verschweißt, dass die Vorsprünge 21 des Separators 20a und die Vorsprünge 21 des Separators 20b einander zugewandt sind und aneinander anliegen. Die Schweißabschnitte 24 sind Positionen, an denen sich die Vorsprünge 21 des Separators 20a und die Vorsprünge 21 des Separators 20b überlappen, wenn die Separatoren 20 in Richtung der z-Achse betrachtet werden.
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Die Strömungswege 23 sind Strömungswege, durch die ein Kühlmittel fließt. Zwischen den Gasdiffusionsschichten 12 und den Separatoren 20 sind Gasströmungswege 25, 26 definiert, durch die das Reaktionsgas strömt. Das Reaktionsgas, das durch die Gasströmungswege 25, 26 strömt, reagiert in der Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10, um eine Elektrodenreaktion auszulösen.
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3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für das Herstellungsverfahren für die Brennstoffzelle 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Bei der Herstellung der Brennstoffzelle 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zunächst in Schritt S100 das Paar von Separatoren 20 angeordnet. Genauer gesagt wird das Paar von Separatoren 20a, 20b, die auf ihren der Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 zugewandten Oberflächen die Vorsprünge 21 aufweisen, so dass die Oberflächen in Oberflächenrichtung gewellt sind, vorbereitet. Die beiden Separatoren 20a, 20b werden so angeordnet, dass sie einander überlappen und dass die Vorsprünge 21 des Separators 20a und die Vorsprünge 21 des Separators 20b aneinander angrenzen liegen, um die Strömungswege 23 zu definieren.
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Als nächstes wird in Schritt S110 an den Schweißabschnitten 24 geschweißt. Genauer gesagt wird ein Laserschweißen intermittierend an den Schweißpositionen an den Vorsprüngen 21 des Paares der Separatoren 20 durchgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform wird auf der Seite des Separators 20a geschweißt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das Schweißen kann auf der Seite des Separators 20b oder von beiden Seiten durchgeführt werden.
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4 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Schweißprozess zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Separatoren 20 intermittierend an mehreren Positionen über eine vorgegebene Länge in einem Schuss geschweißt, wobei die Bestrahlungsposition eines von einer Laserlichtquelle 300 emittierten linearen Laserlichts mit einem Galvanometer-Scanner 310 in Richtung der x-Achse oder in Richtung der y-Achse verändert wird. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform wird statt der sukzessiven Durchführung einer Punktschweißung mit einer runden Schweißform über eine vorbestimmte Länge eine Form mit einer vorbestimmten Länge durch einen einzigen Laserbestrahlungsvorgang durch Strahlformung geschweißt. Im Folgenden wird ein solches Schweißen auch als „One-Shot-Laserschweißen“ bezeichnet. Das Laserschweißen ist z.B. ein wärmeleitendes Schweißen, das durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl mit 3,5 kW für 1,4 msec pro Schweißabschnitt 24 durchgeführt wird.
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5 ist eine erläuternde Darstellung, die eine Schweißlänge im Schweißprozess zeigt. Eine vorgegebene Schweißlänge L1 ist eine Länge, die eine Abweichung im Schweißprozess zulässt. Die Länge, die die Abweichung zulässt, ist insbesondere eine Länge, die, wenn die Separatoren 20a, 20b einander überlappen, zulässt, das zumindest ein Teil der Vorsprünge 21 eines der Separatoren 20a, 20b und ein entsprechender Teil der Vorsprünge 21 des anderen der Separatoren 20a, 20b einander überlappen und es nicht zulässt, dass die Vorsprünge 21 eines der Separatoren 20a, 20b in die Vertiefungen 22 des anderen der Separatoren 20a, 20b passen. Die Länge L1 beträgt zum Beispiel etwa 2 mm. In der vorliegenden Ausführungsform wird so geschweißt, dass die Schweißlänge L1 pro Schweißvorgang in der Richtung, in der die Strömungswege 23 verlaufen (y-Achsenrichtung), länger ist als eine Breite L2 der Vorsprünge 21 in der Richtung senkrecht zur Richtung, in der die Strömungswege 23 verlaufen (x-Achsenrichtung). Die „Breite der Vorsprünge 21“ gibt die innere Breite des Abschnitts an, in dem die Spitzenflächen der Vorsprünge 21 einander überlappen. Eine Länge L3 der Schweißbreite in der Richtung senkrecht zur Richtung, in der die Strömungswege 23 verlaufen (x-Achsenrichtung), ist kürzer als die Breite L2 und beträgt z.B. 0,1 mm.
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Schließlich wird in Schritt S120 (3) die Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 auf die in Schritt S110 verschweißten Separatoren 20 montiert. Genauer gesagt wird die Harzfolie 15, die so mit der Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 verbunden ist, dass sie die Membran-Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anordnung 10 umgibt, über ein Klebeharz thermisch mit den Separatoren 20 verbunden.
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Gemäß dem oben beschriebenen Brennstoffzellen-Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform werden die Separatoren 20 durch Laserschweißen geschweißt, das an jeder der Schweißpositionen durch einen Laserbestrahlungsvorgang über eine vorgegebene Länge durchgeführt wird. So ist es möglich, die Unordnung eines Schmelzbades im Vergleich zum Schweißen der Schweißpositionen beim Abtasten des Laserstrahls zu unterdrücken, und es ist auch möglich, das Auftreten von Unregelmäßigkeiten in der Schweißnaht zu unterdrücken. Außerdem werden selbst bei einem Spalt zwischen den Separatoren 20, da das wärmeleitende Laserschweißen durchgeführt wird und das Volumen des Schmelzbades zunimmt, die zu verschweißenden Oberflächen der Separatoren 20 und das Schmelzbad durch Tropfen verbunden. Dadurch ist es möglich, das Auftreten von Unebenheiten in der Schweißnaht zu unterdrücken. Dadurch kann verhindert werden, dass die Strömung des Reaktionsgases in den Gasströmungswegen 25, 26 durch die Unebenheiten in den Schweißabschnitten 24 behindert wird.
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Die Schweißlänge L1 in der Richtung, in der sich die Strömungswege 23 erstrecken, ist länger als die Breite L2 der Vorsprünge 21 in der Richtung senkrecht zur Richtung, in der sich die Strömungswege 23 erstrecken, d.h. die Breite L2 der Strömungswege 23. So kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Paar von Separatoren 20 mit einer geringen Anzahl von Schweißpositionen reduziert werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schweißlänge L1 länger als die Breite L2 der Vorsprünge 21, aber die Abmessungen können je nach den erforderlichen Kontaktwiderstandsbedingungen zwischen den Separatoren 20 geändert werden. Die Form der Schweißpositionen kann zum Beispiel ein Kreis oder eine Ellipse sein.
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Zweite Ausführungsform
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6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzelle gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Das Herstellungsverfahren für die Brennstoffzelle der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Herstellungsverfahren der Brennstoffzelle gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass nach dem Schritt S100 (3), d.h. vor dem Schweißvorgang in Schritt S110, ein Pressvorgang zum Pressen der Separatoren 20 durchgeführt wird, während die Separatoren 20 einander überlappen. Die anderen Prozesse sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Die Konfiguration der Brennstoffzelle der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die Konfiguration der Brennstoffzelle der ersten Ausführungsform, so dass auf die Beschreibung der Konfiguration der Brennstoffzelle verzichtet wird.
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In der zweiten Ausführungsform wird in Schritt S105 (6) ein Pressvorgang durchgeführt, bei dem das im Schritt S100 überlappte Paar von Separatoren 20 gepresst wird. Genauer gesagt werden z.B. die beiden Separatoren 20 überlappt und mit einer Pressvorrichtung gepresst, um den Spalt zwischen den Vorsprüngen 21 des Separators 20a und den Vorsprüngen 21 des Separators 20b zu verkleinern.
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Die 7 und 8 sind erläuternde Darstellungen der Pressvorrichtung 200 der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 7 gezeigt, hat die Pressvorrichtung 200 Öffnungen 201 zum Schweißen an Positionen, die den Schweißabschnitten 24 entsprechen, d.h. den Schweißpositionen des Separators 20. Wie in 8 gezeigt, wird in der zweiten Ausführungsform in dem Schweißprozess in Schritt S110 (6) das Schweißen durch die Öffnungen 201 mit der Laserbestrahlung durchgeführt, während die Separatoren 20 durch die Pressvorrichtung 200 gegeneinander gedrückt werden.
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Gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren für die Brennstoffzelle der vorliegenden Ausführungsform werden vor dem Schweißprozess die Separatoren 20 überlappt und gegeneinander gepresst, um den Spalt zwischen den Separatoren 20 zu verkleinern. Dementsprechend können Schweißfehler bzw. -ausfälle wirksamer unterdrückt werden und das Auftreten von Unregelmäßigkeiten in der Schweißnaht kann unterdrückt werden. Darüber hinaus kann durch die Öffnungen 201 geschweißt werden, während die Separatoren 20 durch die Pressvorrichtung 200 gegeneinander gepresst werden. Daher kann das One-Shot-Laserschweißen mit einem reduzierten Abstand bzw. Spalt zwischen den beiden Separatoren 20 durchgeführt werden, so dass eine Veränderung der Dicke der Brennstoffzelle unterdrückt werden kann.
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Dritte Ausführungsform
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9 ist eine erläuternde Darstellung eines Pressvorgangs der Separatoren 20 gemäß einer dritten Ausführungsform. Ein Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzelle gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Herstellungsverfahren der Brennstoffzelle gemäß der zweiten Ausführungsform dadurch, dass beim Pressvorgang im Schritt S105 (6) durch die Öffnungen 201 der Pressvorrichtung 200 ein Stanzprozess an den Schweißpositionen durchgeführt wird. Die anderen Prozesse sind die gleichen wie bei der zweiten Ausführungsform. Die Konfiguration der Brennstoffzelle der dritten Ausführungsform ist die gleiche wie die Konfiguration der Brennstoffzelle der ersten Ausführungsform, so dass auf die Beschreibung der Konfiguration der Brennstoffzelle verzichtet wird.
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Stanzprozess
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In der dritten Ausführungsform werden in Schritt S105 die Schweißabschnitte 24 mit einem Stempel durch die Öffnungen 201 gepresst, während mit der Pressvorrichtung 200 Druck auf die Separatoren 20 aufgebracht wird. In der vorliegenden Ausführungsform werden, wie in 9 gezeigt, Aufnahmeelemente 210 mit vertieften Abschnitten auf der Seite des Separators 20b angeordnet, und dann werden Stempelelemente 220 mit hervorstehenden Abschnitten auf die Seite des Separators 20a gedrückt, um gleichzeitig Druck auf alle Schweißabschnitte 24 aufzubringen. Der Stanzprozess ist nicht darauf beschränkt, gleichzeitig durchgeführt zu werden, und kann für jeden der einen oder mehreren Schweißabschnitte 24 durchgeführt werden. Nach der Durchführung des Stanzprozesses werden die gestanzten Teile in Schritt S110 lasergeschweißt.
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Nach dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren für die Brennstoffzelle der vorliegenden Ausführungsform erfolgt der Stanzprozess an den Schweißabschnitten 24 durch die Öffnungen 201 der Pressvorrichtung 200 im Pressvorgang, so dass der Spalt zwischen dem Paar von Separatoren 20 effektiver verkleinert werden kann. Daher ist es möglich, die Veränderung der Dicke der Brennstoffzelle zu unterdrücken.
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Andere Ausführungsformen
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In den obigen Ausführungsformen werden beim One-Shot-Laserschweißen in Schritt S110 (3) die Schweißpositionen intermittierend mit dem Galvanometer-Scanner 310 geschweißt. Alternativ kann die Laserlichtquelle 300 die Schweißpositionen direkt bestrahlen und kann zum intermittierenden Schweißen der Schweißpositionen bewegt werden.
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In den obigen Ausführungsformen wird beim One-Shot-Laserschweißen in Schritt S110 (6) das Schweißen durchgeführt, während mit der mit den Öffnungen 201 versehenen Pressvorrichtung 200 Druck aufgebracht wird. Alternativ kann der Pressvorgang mit einer Pressvorrichtung 200 ohne Öffnungen 201 durchgeführt werden. In diesem Fall kann der Schweißvorgang nach Entfernen der Pressvorrichtung 200 durchgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedenen Konfigurationen umgesetzt werden, ohne von der Idee dieser Ausführungsformen abzuweichen. Beispielsweise können die technischen Merkmale in den Ausführungsformen, die den technischen Merkmalen in den in der KURZFASSUNG DER ERFINDUNG beschriebenen Aspekten entsprechen, in geeigneter Weise ersetzt oder kombiniert werden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen oder um einige oder alle der oben beschriebenen Wirkungen zu erzielen. Sofern in der vorliegenden Beschreibung nicht als wesentlich beschrieben, können die technischen Merkmale bei Bedarf gestrichen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009 [0003]
- JP 11000258 A [0003]
