用于制造隔膜电极单元的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造用于燃料电池(101)的隔膜电极单元(MEA)的方法，尤其在连续的流水线工艺中，所述方法包括以下步骤：1)沿流水线方向(D)提供带状的隔膜材料(M)，例如在一个卷筒上，使得隔膜材料尤其可以在流水线工艺中从卷筒展开，2)对所述带状的隔膜材料(M)涂覆以活性材料(E)，3)将涂覆的隔膜材料(M)裁切成单个隔膜电极单元(MEA)，使得所述单个隔膜电极单元(MEA)构造有至少一个边缘区域(TR)，从流水线方向(D)看，所述至少一个边缘区域弯曲地和/或成角度地构造。域弯曲地和/或成角度地构造。域弯曲地和/或成角度地构造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造隔膜电极单元的方法


[0001]本专利技术涉及一种根据独立方法权利要求的用于制造隔膜电极单元的方法。此外，本专利技术还涉及一种根据独立装置权利要求的相应的隔膜电极单元。此外，本专利技术还涉及根据并列独立装置权利要求的相应的燃料电池系统和相应的车辆，尤其氢气运行的车辆。

技术介绍

[0002]在现代燃料电池中始终试图优化在燃料电池中的用于产生能量的部分。具有由活性材料，即所谓的催化剂层和必要时气体扩散层构成的涂层的隔膜材料用于在燃料电池中产生能量。为了优化能量产生，在一些燃料电池中，隔膜材料的面在用于介质分配的过渡区域中也设计为用于产生能量。这可以导致体积功率密度约20
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30％的相对增加。为了尽可能无废料地利用隔膜材料的昂贵成分，可以对裁切件的形状进行调整，该形状可以尽可能无空隙地在大部分为带状的隔膜材料上重复。隔膜材料的裁切件的示例性设计在文献DE 10 2015 201 548 A1和DE 10 2018 200 673 A1中示出。除了主要功能，如产生能量，在燃料电池中还必须满足次要功能，例如密封以及介质分配(具有所谓的端口的过渡区域)。在此必须总是做出妥协。

技术实现思路

[0003]根据第一方面，本专利技术提供一种具有独立方法权利要求特征的用于制造隔膜电极单元的方法。此外，根据第二方面，本专利技术提供一种具有独立装置权利要求特征的相应的隔膜电极单元。此外，根据第三方面，本专利技术提供一种具有并列独立装置权利要求特征的相应的燃料电池系统。此外，根据第四方面，本专利技术提供一种具有另外的并列独立装置权利要求特征的相应的车辆，尤其氢气运行的车辆。在此，与根据本专利技术的各个方面相关地描述的特征和细节自然也适用于根据本专利技术的其他方面，并且反之亦然，使得关于本专利技术的各个方面的公开始终相互参考或能够相互参考。
[0004]本专利技术根据第一方面设置：一种用于尤其在连续的流水线工艺中制造用于燃料电池，例如PEM燃料电池的隔膜电极单元的方法，具有以下步骤：
[0005]1)沿流水线方向提供带状的隔膜材料，例如在一个卷筒上，使得隔膜材料尤其可以在流水线工艺中从卷筒展开，
[0006]2)用活性材料和必要时气体扩散层涂覆带状的隔膜材料，
[0007]3)将涂覆的隔膜材料裁切成单个隔膜电极单元，使得单个隔膜电极单元构造有至少一个边缘区域(或者说设置为用于介质分配的过渡区域)，所述边缘区域沿流水线方向看弯曲地和/或成角度地构造。
[0008]根据本专利技术的方法的步骤可以以预给定的顺序或修改的顺序执行。有利地，根据本专利技术的方法的步骤可以同时和/或重复执行，以便能够实现流水线工艺。
[0009]本专利技术的构思在于，提供具有这种边缘区段的涂覆隔膜材料的裁切件，这些边缘区段从单个隔膜电极单元的活性面是弯曲的或成角度的。在此，边缘区段可以以弯曲的或
成弧形的和/或成角度的条带(例如呈平行四边形的形式)构造。
[0010]以这种方式可以实现至少两个重要的优点。一方面，由此裁切件无空隙地在带状的隔膜材料上重复。因此，在裁切单个隔膜电极单元之后，几乎不产生由昂贵的活性材料构成的废料。另一方面，由此可以在单个隔膜电极单元的一侧上形成未利用体积的狭窄的，例如梯形的条带。在将单个燃料电池堆叠成一个燃料电池系统时，在此可以形成一个梯形的储存空间(或从几何上讲，一个具有梯形底面的直柱体)，在所述储存空间中可以节省空间地布置有燃料电池系统的所有器具和接头，如电流轨和电连接器。因为在燃料电池系统中反正都需要这些器具，所以这以有利的方式提高了系统的整体空间效率。此外，由此可以使用紧凑的矩形壳体，以便接收燃料电池系统。
[0011]换言之，根据本专利技术的优点至少在于，具有涂覆的隔膜材料的活性面的边缘区域几乎100％无废料地制造，并且同时，使燃料电池系统的包装可能性最大化。
[0012]此外，在用于制造用于燃料电池的隔膜电极单元的方法中，本专利技术可以设置，在步骤3)中，单个隔膜电极单元构造有两个边缘区域，从流水线方向看，这两个边缘区域都弯曲地和/或成角度地构造。以这种方式可以提供对称的隔膜电极单元，该隔膜电极单元在将燃料电池堆叠成燃料电池系统时可以容易地操作。因此可以简化燃料电池系统的组装。
[0013]此外，在本专利技术的范畴内可以考虑，两个边缘区域在相同方向上弯曲地和/或成角度地构造。以这种方式可以提供特别紧凑的燃料电池系统。
[0014]此外，在本专利技术的范畴内可以考虑，两个边缘区域在相反方向上弯曲地和/或成角度地构造。以这种方式可以提供具有较均匀的应力曲线的燃料电池系统。
[0015]此外，在用于制造用于燃料电池的隔膜电极单元的方法中，本专利技术可以设置，两个边缘区域对称地构造。以这种方式能够实现在两个边缘区域上具有对称端口的燃料电池，由此可以简化燃料电池在燃料电池系统内的相互连接和用于介质供给的部件。
[0016]根据第二方面，本专利技术设置一种用于燃料电池的隔膜电极单元，该隔膜电极单元能够如上所述地制造。借助根据本专利技术的隔膜电极单元可以实现上面与根据本专利技术的方法相关地描述的相同优点。当前完全参考这些优点。
[0017]根据第三方面，本专利技术设置一种燃料电池系统，其具有至少一个包括能够如上所述地制造的隔膜电极单元的燃料电池。根据本专利技术的燃料电池系统可以以燃料电池堆叠，所谓的燃料电池堆垛的形式实施，所述燃料电池堆叠具有多个以单个燃料电池、优选PEM燃料电池的形式堆叠的重复单元。借助根据本专利技术的燃料电池系统可以实现上面与根据本专利技术的方法相关地描述的相同优点。当前完全参考这些优点。
[0018]此外，在燃料电池系统中，本专利技术可以设置，设置矩形壳体(或从几何上讲，具有矩形底面的直柱体)，用于至少一个燃料电池。这样的壳体不但制造上简单，而且操作上也简单，例如在安装在车辆中时。因此，也能够以简单的方式将多个燃料电池系统灵活地组装成任意大小的模块化构造的系统。因此，不同的应用可以使用灵活数量的燃料电池系统。
[0019]此外，在燃料电池系统中，本专利技术可以设置，从燃料电池系统的堆叠方向看，形成一个优选梯形的储存空间(或从几何上讲，具有梯形底面的直柱体)，以便布置燃料电池系统的至少一个功能重要的部件。在此可以考虑，燃料电池系统的至少一个功能重要的部件具有集流轨、电插头、压缩机、涡轮、加湿器、燃料箱、泵、水箱、冷却介质箱和/或控制单元。因此，能够实现燃料电池系统的节省空间的结构。
[0020]此外，在燃料电池系统的情况下，本专利技术可以设置，储存空间实施为用于接收、优选形状锁合和/或力锁合地接收集电器的承载结构，尤其车辆的承载结构。以这种方式，燃料电池系统可以简单地并且以很少的费事布置在车辆中，以便例如用作对于车辆的至少一个消耗装置，优选电动马达的能量供应器。
[0021]根据第四方面，本专利技术设置一种车辆，尤其氢气运行的车辆，具有至少一个如上所述地实施的燃料电池系统。借助根据本专利技术的车辆可以实现上面与根据本专利技术的方法和/或根据本专利技术的燃料电池系统相关地描述的相同优点。当前完全参考本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造用于燃料电池(101)的隔膜电极单元(MEA)的方法，包括以下步骤：1)沿流水线方向(D)提供带状的隔膜材料(M)，2)对所述带状的隔膜材料(M)涂覆以活性材料(E)，3)将涂覆的隔膜材料(M)裁切成单个隔膜电极单元(MEA)，使得所述单个隔膜电极单元(MEA)构造有至少一个边缘区域(TR)，从流水线方向(D)看，所述至少一个边缘区域弯曲地和/或成角度地构造。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤3)中，单个隔膜电极单元(MEA)构造有两个边缘区域(TR)，从流水线方向(D)看，所述两个边缘区域弯曲地和/或成角度地构造。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述两个边缘区域(TR)在相同方向上弯曲地和/或成角度地构造。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述两个边缘区域(TR)在相反方向上弯曲地和/或成角度地构造。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述两个边缘区域(T...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：