DE112004002695T5 - Production method for a polymer electrolyte fuel cell - Google Patents
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Abstract
Herstellungsverfahren
für eine
Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle,
die durch Laminieren einer ersten Gas-Diffusionsschicht (6A) und eines ersten
Separators (7A) auf eine Oberfläche
einer Polymerelektrolyt-Membran (5), und Laminieren einer zweiten
Gas-Diffusionsschicht (6B) und eines zweiten Separators (7B) auf
die andere Oberfläche
der Polymerelektrolyt-Membran (5) ausgebildet ist, wobei das Verfahren
aufweist:
Aufbringen eines Klebemittels auf eine Oberfläche des
ersten Separators (7A), der die erste Gas-Diffusionsschicht (6A)
kontaktiert;
Aufbringen des Klebemittels auf eine Oberfläche des
zweiten Separators (7B), der die zweite Gas-Diffusionsschicht (6B)
kontaktiert;
Anordnen des ersten Separators (7A), der ersten
Gas-Diffusionsschicht
(6A), der Polymerelektrolyt-Membran (5), der zweiten Gas-Diffusionsschicht
(6B) und des zweiten Separators (7B) zwischen einem Paar von Anpress-Spannvorrichtungen
(113, 123), um in der beschriebenen Reihenfolge geschichtet zu werden;
und
Erhalten einer integrierten Brennstoffzelle unter Verwendung
der Anpress-Spannvorrichtungen (113, 123) durch Aufbringen von Wärme und
Druck auf den ersten Separator (7A) und den zweiten Separator (7B).A manufacturing method of a polymer electrolyte fuel cell obtained by laminating a first gas diffusion layer (6A) and a first separator (7A) on a surface of a polymer electrolyte membrane (5), and laminating a second gas diffusion layer (6B) and a second separator (7B) is formed on the other surface of the polymer electrolyte membrane (5), the method comprising:
Applying an adhesive to a surface of the first separator (7A) contacting the first gas diffusion layer (6A);
Applying the adhesive to a surface of the second separator (7B) contacting the second gas diffusion layer (6B);
Arranging the first separator (7A), the first gas diffusion layer (6A), the polymer electrolyte membrane (5), the second gas diffusion layer (6B), and the second separator (7B) between a pair of pressing jigs (113, 123) to be layered in the order described; and
Obtaining an integrated fuel cell using the press-fit jigs (113, 123) by applying heat and pressure to the first separator (7A) and the second separator (7B).
Description
TECHNISCHES FELDTECHNICAL FIELD
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle.These The invention relates to a manufacturing method for a polymer electrolyte fuel cell.
STAND DER TECHNIKSTATE OF TECHNOLOGY
JP2001-236971A, die im Jahre 2001 vom japanischen Patentamt veröffentlicht wurde, offenbart ein Herstellungsverfahren für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle.JP2001-236971A, which was published in 2001 by the Japanese Patent Office, discloses a Manufacturing process for a polymer electrolyte fuel cell.
Gemäß diesem Herstellungsverfahren wird ein Katalysator auf beiden Flächen einer Polymerelektrolyt-Membran beschichtet und danach getrocknet, um eine Membran-Elektrodeneinheit (MEA) auszubilden. Unterdessen werden zwei zuvor vorbereitete Gas-Diffusionsschichten (GDL) mit einer Polymerelektrolyt-Lösung beschichtet und die Membran-Elektrodeneinheit wird zwischen die zwei GDL's sandwichartig eingeschoben, sodass die beschichteten Flächen die MEA berühren. Die MEA und die GDL's werden danach unter Verwendung einer Heißwalze vereinigt. Die daraus resultierende Einheit wird erste Einheit bezeichnet.According to this Manufacturing process becomes a catalyst on both surfaces of a Polymer electrolyte membrane coated and then dried to to form a membrane electrode assembly (MEA). Meanwhile, be two previously prepared gas diffusion layers (GDL) coated with a polymer electrolyte solution and the membrane electrode assembly gets sandwiched between the two GDLs inserted so that the coated surfaces touch the MEA. The MEA and the GDL's are then combined using a hot roller. The result resulting unit is called first unit.
Unterdessen werden Zell-Rahmen entsprechend auf zwei Separatoren geklebt und eine Heißwalze darauf angesetzt, um zwei zweite Einheiten auszubilden.meanwhile Cell frames are glued accordingly on two separators and a hot roller set to form two second units.
Schließlich wird die erste Einheit zwischen die zwei zweiten Einheiten sandwichartig eingeschoben und eine Heißwalze darauf angesetzt, um die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle fertig zu stellen.Finally will sandwiching the first unit between the two second units pushed in and a hot roller set to complete the polymer electrolyte fuel cell to deliver.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGEPIPHANY THE INVENTION
Gemäß dem Stand der Technik werden ein Vorgang, um die erste Einheit durch Vereinigung der Gas-Diffusionsschichten mit der Membran-Elektrodeneinheit zu erhalten, und ein Vorgang, um die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle durch Vereinigung der ersten Einheit und den zweiten Einheiten zu erhalten, nacheinander durchgeführt, und daher verlängert sich der Herstellungsvorgang.According to the state The technique becomes a process to unify the first unit the gas diffusion layers with the membrane-electrode unit to received, and a process to the polymer electrolyte fuel cell by uniting the first unit and the second units obtained, performed one after another, and therefore lengthens the manufacturing process.
Ist daher Aufgabe dieser Erfindung, den Herstellungsvorgang für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle zu verkürzen.is Therefore object of this invention, the manufacturing process for a polymer electrolyte fuel cell To shorten.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erreichen, stellt diese Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle bereit, die durch Schichten einer ersten Gas-Diffusionsschicht und eines ersten Separators auf eine Oberfläche einer Polymerelektrolyt-Membran und Schichten einer zweiten Gas-Diffusionsschicht und eines zweiten Separators auf die andere Oberfläche der Polymerelektrolyt-Membran ausgebildet wird.Around To achieve the object described above, this invention provides a manufacturing process for a polymer electrolyte fuel cell prepared by layers a first gas diffusion layer and a first separator a surface a polymer electrolyte membrane and layers of a second gas diffusion layer and a second separator on the other surface of the Polymer electrolyte membrane is formed.
Das Herstellungsverfahren weist das Auftragen eines Klebstoffes auf eine Oberfläche des ersten Separators, der die erste Gas-Diffusionsschicht berührt, das Auftragen des Klebstoffes auf eine Oberfläche des zweiten Separators, der die zweite Gas-Diffusionsschicht berührt, das Anordnen des ersten Separators, der ersten Gas-Diffusionsschicht, der Polymerelektrolyt-Membran, der zweiten Gas-Diffusionsschicht und des zweiten Separators zwischen einem Paar von Anpress-Spannvorrichtungen, um dadurch in der beschriebenen Reihenfolge geschichtet zu werden, und den Erhalt einer vereinigten Brennstoffzelle durch Aufbringen von Hitze und Druck auf den ersten Separator und zweiten Separator unter Verwendung der Anpress-Spannvorrichtungen auf.The Manufacturing method comprises applying an adhesive a surface of the first separator contacting the first gas diffusion layer; Applying the adhesive to a surface of the second separator, contacting the second gas diffusion layer, arranging the first one Separators, the first gas diffusion layer, the polymer electrolyte membrane, the second gas diffusion layer and the second separator between a pair of pressing jigs, to be layered in the order described, and obtaining a combined fuel cell by applying of heat and pressure on the first separator and second separator using the Anpress-tensioning devices on.
Die Details sowie weitere Merkmale und Vorzüge dieser Erfindung werden im Rest der Beschreibung dargelegt und sind in der anliegenden Zeichnung dargestellt.The Details as well as other features and advantages of this invention will become apparent in the remainder of the description and are shown in the accompanying drawings shown.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGBEST EMBODIMENT THE INVENTION
Mit
Bezug auf
Die
MEA
Eine
der Katalysatorschichten
Wie
in
Die
GDL's
Der
erste Separator
Der
zweite Separator
Abhängig von
den Spezifikationen der herzustellenden Brennstoffzelle müssen die
Kühlflüssigkeitsdurchgänge
Die
Separatoren
Die
gewünschten
charakteristischen Merkmale der Separatoren
Mit
Bezug auf
Die
MEA wird von der Rolle
Der
die Oberfläche
der MEA
Die
erste GDL
Die
Anfangs-Transportpositionen der ersten GDL
Mit
Bezug auf
Mit
nochmaligem Bezug auf
Der
Transportmechanismus für
den ersten Separator
Die
Anfangs-Transportpositionen des ersten Separators
Durch
die oben beschriebenen Anordnungen werden der erste Separator
Die
Pressmaschine
Der
Hubtisch
Die
Halterung
Als
Nächstes
wird mit Bezug auf
Ein
Klebstoff, der Phenol oder wärmehärtendes
Epoxydharz enthält,
wird im Voraus auf begrenzte vorgegebene Positionen auf den jeweiligen
Flächen
der beiden GDL's
Der
Klebstoff wird auf die Unterseite der zweiten GDL
Ein
Klebstoff, der Phenol oder wärmehärtendes
Epoxydharz enthält,
wird im Voraus auf die jeweiligen Flächen der beiden Separatoren
Beim
Heißpressvorgang
wird das Pressen während
dem Erhitzen der MEA
Nachdem
die entsprechenden Transportmechanismen den ersten Separator
Mit
Bezug auf
Nachdem
der zweite Separator
Wie
oben erwähnt
wird der Klebstoff nur auf begrenzte Stellen anstatt auf die gesamten
Oberflächen
der GDL's
Wenn
das im Klebstoff enthaltene wärmehärtende Mittel
aushärtet,
das auf die Zwischenwandbereiche
Dadurch
wird der geschichtete Körper,
der durch den der Reihe nach geschichteten ersten Separator
Die
in der Pressmaschine
Danach
werden die Zufuhr des Separators
Wie
oben beschrieben, werden bei dieser Erfindung der Separator
Die
oben beschriebene Ausführungsform verwendet
die MEA
Der
Fokus des Brennstoffzellen-Herstellungsverfahrens gemäß dieser
Erfindung ist der durch die Pressmaschine
Als
Nächstes
wird mit Bezug auf
Ein
Merkmal dieser Ausführungsform
ist die Form der Oberseite der Anpress-Spannvorrichtung
Als
Nächstes
wird mit Bezug auf
Bei
dieser Ausführungsform
sind die Kühlflüssigkeitsdurchgänge
Gemäß dieser
Ausführungsform
berühren die
Separatoren
Es sollte angemerkt werden, dass die zweiten und dritten Ausführungsformen auch auf Separatoren angewendet werden können, die mit Gasdurchgängen anstelle der Kühlflüssigkeitsdurchgänge ausgebildet sind.It It should be noted that the second and third embodiments can also be applied to separators using gas passages instead the cooling liquid passages formed are.
Die Inhalte von Tokugan 2004-019743, veröffentlicht am 28. Januar 2004 in Japan, werden hiermit durch Bezugnahme miteinbezogen.The Contents of Tokugan 2004-019743, published on January 28, 2004 in Japan, are hereby incorporated by reference.
Obwohl die Erfindung zuvor mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden dem Durchschnittsfachmann innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche einleuchten.Even though the invention previously with reference to certain embodiments of the invention has been described, the invention is not on those described above embodiments limited. Modifications and variations of the embodiments described above will be within the scope of the ordinary person skilled in the art Clarify claims.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY
Gemäß dieser Erfindung können geschichtete konstitutionelle Elemente einer Brennstoffzelle durch einen einzigen Heißpressvorgang vereinigt werden. Demzufolge kann ein Herstellungsvorgang für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelleneinheit verkürzt werden und ein besonders vorteilhafter Effekt erzielt werden, in dem diese Erfindung in einen Herstellungsvorgang für einen Brennstoffzellenstapel integriert wird, der eine große Anzahl von Brennstoffzellen verwendet.According to this Invention can layered constitutional elements of a fuel cell a single hot pressing process to be united. As a result, a manufacturing process for a polymer electrolyte fuel cell unit can be shortened and a particularly advantageous effect can be achieved in which these Invention integrated into a manufacturing process for a fuel cell stack that's going to be a big one Number of fuel cells used.
Die Ausführungsformen dieser Erfindung, für die ein exklusives Eigentum oder ein Vorrecht beansprucht wird, sind wie folgt definiert:The embodiments this invention, for the an exclusive property or franchise is claimed defined as follows:
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle,
die durch Laminieren einer ersten Gas-Diffusionsschicht (
Claims (7)
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