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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle, umfassend die Schritte
- a) Anfertigen einer Mehrzahl von Katalysatorpasten, die sich mindestens hinsichtlich eines die katalytische Eigenschaft beeinflussenden Parameters unterscheiden,
- b) Füllen von mindestens zwei der Mehrzahl der Katalysatorpasten in ein erstes Auftragungswerkzeug mit einer der Anzahl der einzufüllenden Katalysatorpasten entsprechenden Anzahl von Kammern, wobei in jede der Kammern nur eine der Katalysatorpasten eingefüllt wird,
- c) Füllen von mindestens zwei der Mehrzahl der Katalysatorpasten in ein zweites Auftragungswerkzeug mit einer der Anzahl der einzufüllenden Katalysatorpasten entsprechenden Anzahl von Kammern, wobei in jede der Kammern nur eine der Katalysatorpasten eingefüllt wird,
- d) Beschichten einer ersten Seite einer an dem ersten Auftragungswerkzeug und dem zweiten Auftragungswerkzeug vorbeigeführten Folienbahn einer Elektrolytmembran mittels des ersten Auftragungswerkzeug,
- e) Beschichten einer zweiten Seite der Folienbahn mittels des zweiten Auftragungswerkzeug,
- f) Zuschnitt der Elektrolytmembran aus der Folienbahn und Verdrehen der Elektrolytmembran um 90° gegenüber einer Förderrichtung der Folienbahn,
- g) Platzieren der Elektrolytmembran zwischen zwei Flussfeldplatten mit einem senkrecht zu dem Flussfeld orientierten Gradienten hinsichtlich des Parameters, und
- h) Verpressen der Flussfeldplatten.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Herstellen einer Membranelektrodenanordnung für eine Brennstoffzelle, eine Brennstoffzelle sowie einen Brennstoffzellenstapel. Der Begriff katalytische Eigenschaft ist dabei weit zu verstehen und schließt auch das Zeitverhalten, die Stabilität der Elektroden und/oder deren Tendenz zur Reaktantenzufuhr und Reaktantenabfuhr ein, insbesondere die Porosität. Die Katalysatorpasten unterscheiden sich durch Bestandteile und Zusätze, die im getrockneten Zustand zu Elektrodenbahnen mit den entsprechenden Eigenschaften führen.
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Brennstoffzellenvorrichtungen werden für die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente einen Elektrolyten und zugeordnete Elektroden. Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff (H2) oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch der Anode zugeführt. In Falle eines wasserstoffhaltigen Gases wird dieses zunächst reformiert und so Wasserstoff bereit gestellt. An der Anode findet eine elektrochemische Oxidation von H2 zu H+ unter Abgabe von Elektronen statt. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt, so dass eine Reduktion von O2 zu O2- unter Aufnahme der Elektronen stattfindet.
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Bei Festoxid-Brennstoffzellen besteht der Elektrolyt aus einem festen keramischen Werkstoff, der in der Lage ist, Sauerstoffionen zu leiten, aber für Elektronen isolierend wirkt. Für diese Festoxid-Brennstoffzellen liegen die Betriebstemperaturen zwischen 650°C und 1000°C. In Polymer-Elektrolytmembran (PEM)-Brennstoffzellen besteht der Elektrolyt aus einer festen Polymermembran, wie diese beispielsweise unter dem Namen Nafion bekannt ist. PEM-Brennstoffzellen haben eine deutlich niedrigere Betriebstemperaturen und werden bevorzugt in mobilen Anwendungen ohne Nutzung der Abwärme eingesetzt.
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In der
EP 2 660 918 A2 wird eine Festoxid-Brennstoffzelle beschrieben, die Kohlenwasserstoffe wie Methan als Brennstoff nutzt, der zunächst zur Bildung von Wasserstoff reformiert wird. Dies führt zu einem großen Temperaturunterschied innerhalb der Festoxid-Brennstoffzelle, der deren mechanische und chemische Haltbarkeit beeinträchtigt. Um dies zu mildern wird die Verwendung einer gradierten Elektrode vorgeschlagen, bei der ein Katalysatorbogen Verwendung findet, bei dem der Katalysatorgehalt sich graduell verändert. Der Katalysator-Bogen wird so gefertigt, dass eine Mehrzahl von Bereichen mit einem unterschiedlichen Katalysatorgehalt gebildet wird, so dass bezüglich des Katalysatorgehalts ein Gradient in der Strömungsrichtung des Brennstoffes bereit gestellt ist, um die Temperaturunterschiede zu verringern. Dazu wird mittels einer Langschlitzdüse mit mehreren Kammern, die der Aufnahme unterschiedlicher Katalysatorpasten dienen, eine Transferfolie beschichtet. Die Festoxid-Brennstoffzelle selber wird gefertigt, indem aus separat gefertigten Bögen, nämlich einem Elektrolyt-Bogen, einem Funktionslagen-Bogen, einem Unterstützungslagen-Bogen und dem Katalysator-Bogen ein Schichtung gebildet wird, die dann einem Sinterprozess unterzogen wird.
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Die
DE 10 2016 224 398 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen einer Membranelektrodenanordnung für eine PEM-Brennstoffzelle, bei der durch eine Elektrolyt-Zuführvorrichtung eine Elektrolytmembran abgewickelt und einer Übergabestrecke zugeführt wird, wobei auf der einen Seite der Elektrolytmembran mit einer ersten Katalysatorbeschichtungsvorrichtung eine homogene Katalysatorbeschichtung und auf der anderen Seite der Elektrolytmembran mit einer zweiten Katalysatorbeschichtungsvorrichtung eine homogene Katalysatorschicht auftragen wird. In der
DE 10 2007 014 046 A1 ist eine Brennstoffzelle beschrieben, bei der benachbarte Bereiche mit unterschiedlichem Diffusionstransport für Edukte und Produkte ausgebildet sind.
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Im industriellen Maßstab fertigbar sind bisher nur Elektroden für Brennstoffzellen, die aus homogenen Elektrodenschichten aufgebaut sind. Für den Betrieb von Brennstoffzellen kann es aber von Vorteil sein, wenn die Elektroden hinsichtlich einer Eigenschaft einen Gradienten aufweisen in der vom Flussfeld weggegebenen Strömungsrichtung parallel zur Ausrichtung der Membran, also nicht homogene, sondern gradierte Elektroden vorliegen. Eigenschaften der Elektroden sind beispielsweise deren katalytische Aktivität, Hydrophobizität, Oberflächengröße, Porosität und dergleichen. Als Eigenschaftsgradiert wird die gradierte Verteilung einer der vorstehenden Eigenschaften verstanden, die durch die nachstehend dargelegten Parameter für die gradierte Elektrode bestimmt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren im industriellen Maßstab einsetzbares Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle mit einer gradierten Elektrode bereit zu stellen. Aufgabe ist weiterhin, eine Vorrichtung zum Herstellen einer Membranelektrodenanordnung mit einer gradierten Elektrode, eine verbesserte Brennstoffzelle und einen verbesserten Brennstoffzellenstapel bereit zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7, durch ein Brennstoffzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und durch einen Brennstoffzellenstapel nach dem Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das eingangs genannte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine große Variabilität hinsichtlich der Eigenschaften der Elektroden einer Membranelektrodenanordnung ermöglicht ist, insbesondere die Möglichkeit besteht, eine auf die Elektrolytmembran aufgetragene Katalysatorschicht für eine Elektrode speziell zu adaptieren hinsichtlich ihrer Eigenschaften entlang des zugeordneten Flussfeldes in dessen Strömungsrichtung. Die andere Elektrode kann konventionell, also ohne einen Eigenschaftsgradienten oder auch gradiert ausgeführt sein. Die so gefertigte Membranelektrodenanordnung wird zugeschnitten und der Zuschnitt gedreht, damit der Gradient in der gewünschten Orientierung entlang des Flussfeldes der Flussfeldplatten vorliegt. Der Gradient kann dabei steigend oder fallend vorliegen.
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Dabei besteht die Möglichkeit, die katalytische Eigenschaft in einem weiten Rahmen zu variieren, indem der katalytische Parameter aus einer Gruppe ausgewählt ist, die umfasst einen Katalysatortyp, eine Katalysatorbeladung einen Katalysatorträgertyp, einen lonomertyp, eine lonomerkonzentration, eine Porosität. Es ist darauf hinzuweisen, dass gemäß dem eingangs genannten Verfahren mehr als ein Parameter variiert werden kann.
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Dabei ist vorgesehen, dass die auf die Folienbahn auf einer Seite aufgebrachten Katalysatorpasten sich randseitig berühren, da so auch die Möglichkeit geschaffen ist, dass in den Randbereichen, die Katalysatorpasten sich vermischen und so der Unterschied zwischen den Katalysatorpasten sich zum Teil ausgleicht, also hinsichtlich der katalytischen Aktivität keine Stufung vorliegt.
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Um die Elektrolytmembran bei der Beschichtung mit der Katalysatorschicht nicht mechanisch zu überlasten, ist vorgesehen, dass die Schritte d) und e) nacheinander ausgeführt werden.
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Vor dem Schritt f), also dem Zuschnitt der Elektrolytmembran, kann ein Schritt des Trocknens durchgeführt werden, um die weitere Verarbeitung der Membranelektrodenanordnung zu ermöglichen und zu vereinfachen.
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Bevorzugt ist dabei, dass als das Auftragungsmittel eine Schlitzdüse oder eine Beschichtungsrakel genutzt wird, da diese Mittel sich für industrielle Beschichtungsverfahren bei laufenden Bahnen oder Folien bewährt haben.
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Eine Vorrichtung zum Herstellen einer Membranelektrodenanordnung für eine Brennstoffzelle gemäß den vorstehen genannten Verfahren umfasst eine Elektrolytmembran-Zuführvorrichtung, durch die eine Elektrolytmembran von einer Vorratsrolle abwickelbar und an einen Bahnpfad zuführbar ist, an dem ein erstes Auftragungsmittel mit einer Mehrzahl von Kammern auf einer ersten Seite des Bahnpfades und ein zweites Auftragungsmittel mit einer Mehrzahl von Kammern auf einer zweiten Seite des Bahnpfades angeordnet, sowie eine stromab des ersten Auftragungsmittel und des zweiten Auftragungsmittel angeordnete Trocknungseinheit.
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Eine nach dem vorstehend genannten Verfahren hergestellte Brennstoffzelle ist optimiert hinsichtlich ihrer Eigenschaften und besitzt insbesondere einem höheren Wirkungsgrad und damit eine höhere Effizienz, da die Brennstoffnutzung und das Wassermanagement verbessert werden können. Auch führt dies zu einer höheren Lebensdauer und zu geringeren Kosten.
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In einem Brennstoffzellenstapel liegt eine Mehrzahl von Brennstoffzellen vor, wobei mindestens eine der Brennstoffzellen aufgrund ihrer Stellung innerhalb des Brennstoffzellenstapels mit einer Mehrzahl von Katalysatorpasten versehen ist, von denen sich mindestens eine sich mindestens hinsichtlich eines die katalytische Aktivität beeinflussenden Parameters von den Katalysatorpasten der anderen Brennstoffzellen unterscheiden. Diese Brennstoffzelle ist damit optimiert, wobei aber auch mehrere Brennstoffzellen in dem Brennstoffzellenstapel mit einem Eigenschaftsgradienten versehen sein können. Dieser Eigenschaftsgradient muss nicht für alle Brennstoffzellen gleich sein, insbesondere können die endständigen Brennstoffzellen einen von den mittigen Brennstoffzellen abweichenden Eigenschaftsgradienten aufweisen.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Brennstoffzelle,
- 2 eine lediglich schematisch dargestellte Detailansicht II einer Elektrode aus 1,
- 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen einer Membranelektrodenanordnung in einer Seitenansicht,
- 4 eine Draufsicht auf eine mit einer Mehrzahl von Katalysatorpasten mittels einer Schlitzdüse beschichtete Elektrolytmembran, mit dem durch den Pfeil symbolisierten Eigenschaftsgradienten hinsichtlich einer katalytischen Aktivität, und
- 5 eine Draufsicht auf den Zuschnitt der Elektrolytmembran nach deren Drehung um 90°, mit der durch den Pfeil symbolisierten Strömungsrichtung in dem Flussfeld.
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In 1 ist eine Brennstoffzelle 1 gezeigt. Hierbei ist eine semipermeable Elektrolytmembran 2 auf einer ersten Seite 3 mit einer ersten Elektrode 4, vorliegend der Anode, und auf einer zweiten Seite 5 mit einer zweiten Elektrode 6, vorliegend der Kathode, bedeckt. Die erste Elektrode 4 und die zweite Elektrode 6 umfassen Trägerpartikel 14, auf denen Katalysatorpartikel 13 aus Edelmetallen oder Gemischen umfassend Edelmetalle wie Platin, Palladium, Ruthenium oder dergleichen, angeordnet oder geträgert sind. Diese Katalysatorpartikel 13 dienen als Reaktionsbeschleuniger bei der elektrochemischen Reaktion der Brennstoffzelle 1. Die Trägerpartikel 14 können kohlenstoffhaltig sein. Es kommen aber auch Trägerpartikel 14 in Betracht, die aus einem Metalloxid gebildet sind oder Kohlenstoff mit einer entsprechenden Beschichtung. In einer derartigen Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) werden an der ersten Elektrode 5 (Anode) Brennstoff oder Brennstoffmoleküle, insbesondere Wasserstoff, in Protonen und Elektronen aufgespaltet. Die Elektrolytmembran 2 lässt die Protonen (z.B. H+) hindurch, ist aber undurchlässig für die Elektronen (e-). Die Elektrolytmembran 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem Ionomer, vorzugsweise einem sulfonierten Tetrafluorethylen-Polymer (PTFE) oder einem Polymer der perfluorierten Sulfonsäure (PFSA) gebildet. An der Anode erfolgt dabei die folgende Reaktion: 2H2 → 4H+ + 4e- (Oxidation/Ellektronenabgabe).
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Während die Protonen durch die Elektrolytmembran 2 zur zweiten Elektrode 6 (Kathode) hindurchtreten, werden die Elektronen über einen externen Stromkreis an die Kathode oder an einen Energiespeicher geleitet. An der Kathode ist ein Kathodengas, insbesondere Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Luft, bereitgestellt, so dass hier die folgende Reaktion stattfindet: O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O (Reduktion/Elektronenaufnahme).
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Vorliegend ist den Elektroden 4, 6 jeweils eine Gasdiffusionslage 7, 8 zugeordnet, wovon die eine Gasdiffusionslage 7 der Anode und die andere Gasdiffusionslage 8 der Kathode zugeordnet ist. Zudem ist der anodenseitigen Gasdiffusionslage 7 eine als Bipolarplatte 9 gestaltete Flussfeldplatte zur Zuführung des Brennstoffgases zugeordnet, die über ein Brennstoffflussfeld 11 verfügt. Mittels des Brennstoffflussfeldes 11 wird der Brennstoff durch die Gasdiffusionslage 7 hindurch der Elektrode 4 zugeführt. Kathodenseitig ist der Gasdiffusionslage 8 eine ein Kathodengasflussfeld 12 umfassende, ebenfalls als Bipolarplatte 10 gestaltete Flussfeldplatte zur Zuführung des Kathodengases an die Elektrode 6 zugeordnet.
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Es sei angemerkt, dass die Elektroden 4, 6 auch als integraler Bestandteil der Gasdiffusionslagen 7, 8 vorliegen können. Die Gasdiffusionslagen 7, 8 können außerdem eine mikroporöse Lage (MPL) umfassen. Die Elektroden 4, 6 sind vorliegend mit einer Mehrzahl an Katalysatorpartikeln 13 gebildet, die als Nanopartikel, zum Beispiel als Kern-Hülle-Nanopartikel („core-shellnanoparticles“) gebildet sein können. Sie weisen den Vorteil einer großen Oberfläche auf, wobei das Edelmetall oder die Edelmetalllegierung lediglich an der Oberfläche angeordnet ist, während ein geringerwertiges Metall, beispielsweise Nickel oder Kupfer, den Kern des Nanopartikels bilden.
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Die Katalysatorpartikel 13 sind auf einer Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Trägerpartikeln 14 angeordnet oder geträgert. Zudem ist zwischen den Trägerpartikeln 14 und/oder den Katalysatorpartikeln 13 ein lonomerbinder 15 vorhanden, der vorzugsweise aus demselben Material wie die Membran 2 gebildet ist. Dieser lonomerbinder 15 ist vorzugsweise als ein eine perfluorierte Sulfonsäure enthaltendes Polymer oder lonomer gebildet. Der lonomerbinder 15 liegt vorliegend in porösen Form vor, der eine Porosität von größer als 30 Prozent aufweist. Dies gewährleistet, insbesondere auf der Kathodenseite, dass der Sauerstoffdiffusionswiderstand nicht erhöht wird und dadurch eine geringere Beladung des Katalysatorpartikels 13 mit Edelmetall oder eine geringere Beladung der Trägerpartikel 14 mit Katalysatorpartikeln 13 ermöglicht ist (2).
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Nachfolgend soll die Herstellung der Elektrode 4, 6 erläutert werden. Zunächst werden die auf Trägerpartikeln 14 geträgerten Katalysatorpartikeln 13 in einer Lösung eines lonomerbinders 15 suspergiert. Vorzugsweise enthält die Lösung des lonomerbinders 15 zwischen 15- und 25-Gewichtsprozent (Gew.%), vorzugsweise genau 20 Gew.% eines Polymers aus perfluorierter Sulfonsäure. Zudem kann Isopropanol beigemengt sein. Zeitgleich oder nachfolgend wird ein anorganischer Schaumbildner ebenfalls suspergiert und eine Katalysatorpaste 16 gebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle 1 wird eine Mehrzahl von Katalysatorpasten 16 hergestellt, die sich mindestens hinsichtlich eines die katalytische Eigenschaft beeinflussenden Parameters unterscheiden. Dann werden mindestens zwei Katalysatorpasten 16 aus der Mehrzahl der Katalysatorpasten 16 in ein erstes Auftragungsmittel 17 mit einer der Anzahl der einzufüllenden Katalysatorpasten 16 entsprechenden Anzahl von Kammern 18 gefüllt, wobei in jede der Kammern 18 nur eine der Katalysatorpasten 16 eingefüllt wird. Beispielhaft kann auf ein als eine Schlitzdüse oder eine Beschichtungsrakel gestaltetes Auftragungsmittel 17 verwiesen werden, das über 7 Kammern verfügt, so dass bis zu 7 unterschiedliche Katalysatorpasten 16 eingefüllt werden können. Eine andere Anzahl von Katalysatorpasten 16 und Kammern ist möglich.
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Vergleichbar wird verfahren für die zweite Seite der Elektrolytmembran 2, indem mindestens zwei der Mehrzahl der Katalysatorpasten 16 in ein zweites Auftragungsmittel mit einer der Anzahl der einzufüllenden Katalysatorpasten 16 entsprechenden Anzahl von Kammern 18 eingefüllt wird, wobei in jede der Kammern 18 nur eine der Katalysatorpasten 16 eingefüllt wird. Auch hier können mehr als zwei Kammern 18 realisiert sein. Zu beachten ist auch, dass dann die Mehrzahl der Katalysatorpasten 16 bis zu 14 umfassen kann, aber auch gegebenenfalls teilweise identische Katalysatorpasten 16 auf beiden Seiten Verwendung finden können.
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Nach dem Füllen der Auftragungsmittel 17 erfolgt das Beschichten einer ersten Seite einer an dem ersten Auftragungsmittel 17 und dem zweiten Auftragungsmittel 17 vorbeigeführten Folienbahn 20 einer Elektrolytmembran 2 mittels des ersten Auftragungsmittels 17 und das Beschichten einer zweiten Seite der Folienbahn mittels des zweiten Auftragungsmittels 17. Diese Schritte können prinzipiell simultan erfolgen, wobei es aber vorteilhaft ist, wenn diese Schritte nacheinander ausgeführt werden und nachfolgend mit einer Trocknungseinheit 19 die aufgetragenen Katalysatorpasten 16 zu einer Katalysatorschicht für die Elektrode getrocknet werden.
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Anschließend erfolgt die Bildung eines Zuschnitts 26 aus der Elektrolytmembran 2 aus der Folienbahn 20 und Verdrehen der Elektrolytmembran 2 um 90° gegenüber einer Förderrichtung 21 der Folienbahn 20, um so die gewünschte Orientierung des Eigenschaftsgradienten in Strömungsrichtung 22 des Flussfeldes zu erhalten, wie dies für in 2 gekennzeichneten Bereich in der Anwendung in 3 gezeigt ist.
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Es erfolgt dann ein Platzieren der Elektrolytmembran 2 zwischen zwei Flussfeldplatten den Bipolarplatten 9, 10 mit dem senkrecht zu dem Flussfeld orientierten Gradienten hinsichtlich des Parameters, und das Verpressen der Flussfeldplatten.
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Der katalytische Parameter ist dabei aus einer Gruppe ausgewählt, die umfasst einen Katalysatortyp, eine Katalysatorbeladung einen Katalysatorträgertyp, einen lonomertyp, eine lonomerkonzentration, eine Porosität.
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Die 4 und 5 lassen erkennen, dass die auf die Folienbahn 20 auf einer Seite aufgebrachten Katalysatorpasten 16 sich an ihrem Rand berühren, so dass die Ausbildung eines Gradienten statt einer Stufung der katalytischen Aktivität gefördert ist.
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Die in 3 gezeigte Vorrichtung zum Herstellen einer Membranelektrodenanordnung für eine Brennstoffzelle 1 umfasst eine Elektrolytmembran-Zuführvorrichtung 22, durch die eine Elektrolytmembran 2 von einer Vorratsrolle abwickelbar und an einen Bahnpfad 24 zuführbar ist, an dem ein erstes Auftragungsmittel 17 mit einer Mehrzahl von Kammern 18 auf einer ersten Seite des Bahnpfades 24 und ein zweites Auftragungsmittel 17 mit einer Mehrzahl von Kammern 18 auf einer zweiten Seite des Bahnpfades 24 angeordnet ist. Für die Verbesserung der Übersichtlichkeit ist nur eines der Auftragungsmittel 17 dargestellt. Weiterhin liegt eine stromab des ersten Auftragungsmittel 17 und des zweiten Auftragungsmittel 17 angeordnete Trocknungseinheit 19 vor. Die so bearbeitete und zur Membranelektrodenanordnung umgestaltete Elektrolytmembran 2 kann vor der weiteren Bearbeitung auf einem Coil 25 gesammelt werden.
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Bei einem Brennstoffzellenstapel mit einer Mehrzahl von Brennstoffzellen 1 ist mindestens eine der Brennstoffzellen 1 aufgrund ihrer Stellung innerhalb des Brennstoffzellenstapels mit einer Mehrzahl von Katalysatorpasten 16 versehen, von denen sich mindestens eine sich mindestens hinsichtlich eines die katalytische Aktivität beeinflussenden Parameters von den Katalysatorpasten 16 der anderen Brennstoffzellen 1 unterscheidet. Bevorzugt weisen dabei insbesondere die endständigen Brennstoffzellen 1 einen von den mittigen Brennstoffzellen 1 abweichenden Eigenschaftsgradienten auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennstoffzelle
- 2
- Elektrolytmembran
- 3
- erste Seite der Membran
- 4
- Elektrode / Anode
- 5
- zweite Seite der Membran
- 6
- Elektrode / Kathode
- 7
- anodenseitige Gasdiffusionslage
- 8
- kathodenseitige Gasdiffusionslage
- 9
- Bipolarplatte Brennstoffgas
- 10
- Bipolarplatte Kathodengas
- 11
- Brennstoffflussfeld
- 12
- Kathodengasflussfeld
- 13
- Katalysatorpartikel
- 14
- Trägerpartikel
- 15
- lonomerbinder
- 16
- Katalysatorpaste
- 17
- Auftragungsmittel
- 18
- Kammer
- 19
- Trocknungseinheit
- 20
- Folienbahn
- 21
- Förderrichtung
- 22
- Strömungsrichtung
- 23
- Elektrolytmembran-Zuführvorrichtung
- 24
- Bahnpfad
- 25
- Coil
- 26
- Zuschnitt
- 27
- Rand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2660918 A2 [0005]
- DE 102016224398 A1 [0006]
- DE 102007014046 A1 [0006]
