WO2018130249A1 - Device and method for producing a fuel cell stack - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device and to a method for producing a fuel cell stack.
- Fuel cells are used to generate electricity, in particular from hydrogen, but also from methanol.
- the chemical reaction energy for example, of hydrogen as a fuel, and an oxidizing agent,
- the fuel cell consists in particular of electrodes, on which the electrochemical reaction takes place, of an electrolyte arranged between the electrodes,
- a cell thus consists at least of a bipolar plate for supplying the fuel, an electrode (anode), a membrane or a
- Electrolyte another electrode (cathode), which is separated from the first electrode by the membrane, and another bipolar plate through which the
- Oxidationsm ittel is supplied. This results in a layered structure for a cell of a fuel cell. This can have further layers, for example
- Fuel cell usually a plurality of cells thus formed, which are arranged adjacent and thereby a fuel cell stack, also referred to as fuel cell stack form. Fuel cell stacks are made by sequentially stacking and bonding the individual layers together. If errors occur in one of the layers, they are often only detected when all the layers have been connected to form a fuel cell stack. A correction of the error is then usually no longer possible, so that usually the entire fuel cell stack is unusable.
- the present invention is therefore based on the object to provide a method and a device with which it is possible to be able to test layers individually before they are assembled into a fuel cell stack.
- Fuel cell stacks assembled at least one bipolar plate and at least one membrane electrode assembly to a pre-stack. The thus generated
- Pre-stacks are then transported to a second stacking unit of the device for producing a fuel cell stack. There, the pre-stack is then joined to form a fuel cell stack in the second stack unit of the device for producing a fuel cell stack.
- the pre-stack can only one bipolar plate and a membrane-electrode unit, or more
- Fuel cell stacks can be generated first pre-stack, this can up
- Manufacturing errors which may arise in particular during assembly, are checked before the pre-stack in the second stacking unit of the device for
- the manufacturing errors may be, for example, errors in the positioning of the individual layers, or the tightness between the individual layers.
- the method according to the invention in particular by the prefixing between the bipolar plate and the membrane-electrode unit, the emergence of a "cracking frog" or a fanning between the layers can be prevented.
- a bipolar plate and a membrane-electrode unit are assembled in the first stacking unit to the prestacking.
- the pre-stack thus consists of exactly one bipolar plate and exactly one membrane-electrode unit.
- the (softer) membrane-electrode unit is placed on the (more stable) bipolar plate.
- the pre-stack has in addition to one or more bipolar plates and one or more membrane-electrode unit on other layers, such as gas diffusion layers.
- the at least one bipolar plate and the at least one membrane-electrode unit are assembled into a pre-stack, they are simultaneously fixed to one another, for example by gluing or positive locking. This process is also referred to as prefixing. A fixation of the layers of the pre-stack takes place before the final fuel cell stack is produced from the layers.
- the prefixing can also be done simultaneously with several grippers.
- a device according to the invention for producing a fuel cell stack according to the above-described inventive method comprises a first stacking unit for forming a pre-stack of at least one bipolar plate and at least one membrane-electrode unit for a fuel cell stack, a second stack unit for forming a fuel cell stack from the pre-stacking formed in the first stacking unit, as well as a transport device for transporting the pre-stack from the first stacking unit to the second stacking unit.
- the first stacking unit In the first stacking unit, one or more bipolar plates and one or more membrane-electrode units and optionally also further layers are assembled into a pre-stack.
- the pre-stack is brought by the transport device to the second stacking unit, where a fuel cell stack is formed from the pre-stacking formed in the first stacking unit.
- the first stacking unit comprises a magazine for receiving membrane-electrode units and a gripper for grasping and transporting a membrane-electrode assembly to a Vorfix réellesplatz and a magazine for receiving bipolar plates and a gripper for grasping and Transporting a bipolar plate to the Vorfix réellesplatz on.
- the pre-stacking is done by alternately superimposing at least one membrane electrode assembly and a
- the second stacking unit has a magazine for stacking pre-stacking to one
- At least one of the magazines is a spindle magazine. This allows the delivery or positioning of the bipolar plate facing the gripper, membrane electrode Unit or already stacked stack relative to the gripper, so that the distance remains constant.
- the gripper of the second clamping device is designed so that it engages excitingly on the bipolar plate in order to convey the pre-stack onto the already stacked stack.
- the bipolar plate is the more stable component.
- the gripper may also be on the soft side, i. at the membrane-electrode unit, attack.
- the position of the lower adhesive surface is suitable.
- holding surface can also be a separate tab on the membrane-electrode unit, the bipolar plate, or other sub-layers are suitable.
- FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention in a plan view
- FIG. 2 shows the first stacking unit of the device from FIG. 1 in a side view
- FIG. 3 shows the second stacking unit of the device from FIG. 1 in a side view, the device from FIG. 1 in a perspective view.
- FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention for producing a fuel cell stack in a plan view.
- the device has a first stacking unit 23 and a second stacking unit 24.
- the first stacking unit 23 and the second stacking unit 24 are by a
- Conveyor 1 connected to each other.
- first stacking unit 23 in the embodiment shown in FIG. 1, in each case one bipolar plate 12 and one membrane-electrode unit 5 are stacked on top of one another to form a pre-stack 25 for a fuel cell stack / fuel cell stack.
- Bipolar plates 12 and membrane electrode assembly 5 are stored or stored in a magazine 3 for the membrane electrode assembly 5 and a magazine 10 for the bipolar plate 12 before they are stacked in the first stacking unit 23 for stacking.
- a single membrane-electrode unit 5 is removed from the magazine 3 for the membrane-electrode unit 5 by a gripper 6 for the membrane-electrode unit 5.
- a single bipolar plate 12 is removed by a gripper 14 for the bipolar plate 12.
- the gripper 6 for the membrane electrode assembly 5 is at a
- Linear portal 8 for the membrane electrode assembly 5 is arranged.
- the gripper 13 for the bipolar plate 12 is arranged on a linear portal 15 for the bipolar plate 12.
- Bipolar plate 12 located bipolar plate 12 gripped by the gripper 13 for the bipolar plate 12 and brought to a Vorfixleitersplatz 22.
- the Vorfix réellesplatz 22 is arranged on a conveyor belt 1.
- the bipolar plate 12 is deposited by the gripper 13 on the Vorfix réellesplatz 22 and held on this by holding devices Vorfixticiansplatzes.
- Vorfixleitersplatz 22 during subsequent placement of a membrane electrode assembly 5 on the bipolar plate 12 also held by the gripper 13 itself and thereby fixed on the Vorfix michsplatz 22.
- Pre-stack 25 (see Fig. 3) of the later fuel cell stack formed.
- the fixation of the membrane-electrode unit 5 on the bipolar plate 12 can by adhesive surfaces take place on the membrane-electrode unit 5 and / or the bipolar plate 12.
- the prefixing can also be done by other methods than by gluing, for example by positive engagement.
- the pre-fixing can also be done with several grippers simultaneously to one
- the membrane-electrode unit 5 can first be deposited on the prefixing plate 22, and then the bipolar plate 12 is deposited on the membrane-electrode unit 5 and fixed thereto.
- other pre-stacking compositions can also be used on the
- Prefix plate 22 can be generated.
- additional layers for example gas diffusion layers, can be fixed together with a bipolar plate 12 and a membrane-electrode unit 5. Then, additional magazines with respective grippers can be provided for these additional layers.
- a plurality of bipolar plates 12 having a plurality of membrane electrode units 5 can also be constructed to form a pre-stack 25.
- quality control of the pre-stack 25 formed thereby may be performed to detect faults prior to forming the entire fuel cell stack of a single layer before adding this pre-stack to the fuel cell stack. In particular, a check on position and / or tightness can take place. By prefixing the so-called.
- the pre-stack formed in the prefixing is transported by the conveyor belt 1 to the second stacking unit 24.
- the pre-stacking 25 formed in the prefixing is finished or, as far as finishing operations are completed, finished
- Fuel cell stack 19 also referred to as a fuel cell stack formed, ie, a fuel cell stack, which has all layers of the finished fuel cell.
- the second stacking unit 24 are by a gripper 16, on a linear portal 17th is arranged for the stack, the pre-stack formed in the prefixing 25 taken from the conveyor belt 1 and placed on a stack 21, which consists of
- pre-stacking steps formed precompacting steps 25, which were stored in each case in previous steps on the stack 21. If, in each case, a bipolar plate 12 and a membrane-electrode unit 5 are fixed to one another during the prefixing, then this stack consists of alternating layers each having a bipolar plate 12 and a membrane-electrode unit 5
- the finished fuel cell stack 19 is formed.
- the gripper 16 preferably grips and tensions the more stable component of the pre-stacks formed in the pre-fixing, i. however, it may also be on the softer side, i. the side of the membrane electrode assembly 5, are gripped and clamped.
- a clamping or holding surface is particularly suitable, the position of the lower adhesive surface.
- a separate tab on the bipolar plate 12 or the membrane-electrode unit 5 or on other partial layers can also be used as the clamping or holding surface, which optionally may be formed separately therefrom.
- FIG. 2 shows the first stacking unit 23 of the device from FIG. 1 in a side view, viewed from the second stacking unit 24.
- the storage 10 and the gripping device 13 for the bipolar plates 12 and the storage 3 and the gripping device 6 for the membrane-electrode assemblies 5 are arranged on the right.
- the Mite is the conveyor belt 1, the out of the picture plane out to the second
- the magazine 3 for storing the membrane-electrode assemblies 5 is a spindle magazine 3 in the illustrated embodiment.
- the membrane-electrode assemblies 5 are arranged in the spindle magazine 3 on a base 4. This one is through two
- the spindle magazine 3 is filled with membrane electrode assemblies 5, preferably with the number of membrane electrode assemblies 5 in the fuel cell to be manufactured is needed.
- the gripper 6, which is arranged in the illustrated embodiment preferably movable in the vertical direction on a vertical arm 7, wherein the arm 7 in turn preferably in a horizontal direction movable on a
- Linear portal 8 is angeodnet, a membrane electrode assembly 5 is removed from the memory 3 in a Vorfixleiters Republic.
- the remaining in the memory 3 membrane electrode assemblies 5 are conveyed by a movement of the bottom 4 upwards, caused by the spindles 2, vertically upwards, so that the distance between the uppermost membrane electrode assembly 5 and the gripper 6 always stays the same.
- the memory 3 may be formed so that the membrane-electrode units 5 are not moved, but at the removal of a membrane electrode assembly 5 of the gripper 6 has to reach slightly deeper into the memory 3 at each step.
- the magazine 10 for storing the bipolar plates 12 is shown in FIG.
- Bipolar plates 12 which is needed in the fuel cell to be manufactured.
- the gripper 13 which is arranged in the illustrated embodiment preferably movable in the vertical direction on a vertical arm 14, wherein the arm 14 is again angeodnet preferably in the horizontal direction movable on a linear portal 15, in a Vorfixleiters intimid a bipolar plate 12 from the memory 10 taken.
- the remaining in the memory 10 bipolar plates 12 are conveyed by a movement of the bottom 1 1 upwards, caused by the spindles 9, vertically upwards, so that the distance between the uppermost bipolar plate 12 and the gripper 13 always remains the same.
- the memory 10 may be so
- bipolar plates 12 are not moved, but at the removal of a bipolar plate 12 of the gripper 13 has to reach slightly deeper into the memory 10 at each step.
- a bipolar plate 12 and a membrane-electrode unit 5 are each successively removed by the grippers 13 and 6 Saving 10 and 3 taken and brought to Vorfix réellesplatz 12, where they are superimposed and thereby fixed together.
- the pre-stack 25 formed thereby is brought by the conveyor belt 1 to the second stacking unit 24, where the pre-stack formed in the prefixing to a
- Fuel cell stack are joined together.
- other layer sequences may be formed in the prefixing, or layers may be formed of a plurality of bipolar plates 12 and a plurality of membrane-electrode assemblies 5, or further layers may be added, e.g. Gas diffusion layers.
- Fig. 3 shows the second stacking unit 24 of the apparatus of Fig. 1 in a side view.
- the preliminary stacks 25 formed during prefixing are brought to the second stacking unit 24.
- the gripper 16 which is arranged in the vertical direction and in the horizontal direction movable on the linear portal 17 of the second stacking unit 24, the pre-stacking formed in the pre-fixing 25 of
- Conveyor belt 1 are lifted and placed on a stack 21, on which already the pre-stacking 25 generated at previous Vorfixleiters Republicen are stored.
- This stack 21 lie on a bottom 20, which by a spindle 18 in
- the bottom 20 can be lowered onto the stack 25 after each application of a pre-stack 25, so that the distance between the surface of the stack 21 and the gripper 16 always remains the same.
- an immovable floor 20 may be provided. Then the gripper has to cover a different path each time the pre-stack 25 is applied.
- a fuel cell stack or fuel cell stack of a fuel cell is formed.
- the pre-stack can also be connected by fixing.
- the pre-stack can be inserted in the stack, for example, in frame members 19, fixing elements, etc., which cause a fixation of the individual layers together and can represent a frame, a housing or housing parts of the fuel cell.
- Fig. 4 shows the device of Fig. 1 in a perspective view. In particular, the first stacking unit 23 and the second stacking unit 24 can be seen.
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Abstract
Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellen-Stacks Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellen-Stacks. The invention relates to a device and to a method for producing a fuel cell stack.
Brennstoffzellen dienen zur Erzeugung von elektrischem Strom insbesondere aus Wasserstoff, aber auch aus Methanol. Dabei wird die chemische Reaktionsenergie beispielsweise von Wasserstoff als Brennstoff, und eines Oxidationsmittels, Fuel cells are used to generate electricity, in particular from hydrogen, but also from methanol. The chemical reaction energy, for example, of hydrogen as a fuel, and an oxidizing agent,
insbesondere von Sauerstoff, in elektrische Energie umgewandelt. Die Brennstoffzelle besteht dabei insbesondere aus Elektroden, an denen die elektrochemische Reaktion stattfindet, aus einem zwischen den Elektroden angeordneten Elektrolyten, especially of oxygen, converted into electrical energy. The fuel cell consists in particular of electrodes, on which the electrochemical reaction takes place, of an electrolyte arranged between the electrodes,
beispielsweise einer Membran, durch den Ionen, beispielsweise Wasserstoff ionen, von einer Elektrode, der Anode, zur anderen Elektrode, der Kathode, wandern können, und aus Bipolarplatten, durch die der Wasserstoff und der Sauerstoff zugeführt und auf den Elektroden verteilt wird. Eine Zelle besteht damit zumindest aus einer Bipolarplatte zum Zuführen des Brennstoffs, einer Elektrode (Anode), einer Membran bzw. einem for example, a membrane through which ions, for example hydrogen ions, from one electrode, the anode, to the other electrode, the cathode, can migrate, and from bipolar plates, through which the hydrogen and the oxygen is supplied and distributed to the electrodes. A cell thus consists at least of a bipolar plate for supplying the fuel, an electrode (anode), a membrane or a
Elektrolyten, einer weiteren Elektrode (Kathode), die von der ersten Elektrode durch die Membran getrennt wird, sowie einer weiteren Bipolarplatte, durch die das Electrolyte, another electrode (cathode), which is separated from the first electrode by the membrane, and another bipolar plate through which the
Oxidationsm ittel zugeführt wird. Dadurch entsteht ein schichtweiser Aufbau für eine Zelle einer Brennstoffzelle. Diese kann weitere Schichten aufweisen, beispielsweise Oxidationsm ittel is supplied. This results in a layered structure for a cell of a fuel cell. This can have further layers, for example
Gasdiffusionslagen. Um ausreichende Spannungen zu erzeugen, weist eine Gas diffusion layers. To generate sufficient voltages, has a
Brennstoffzelle in der Regel mehrere derart gebildete Zellen auf, die benachbart angeordnet sind und dadurch einen Brennstoffzellen-Stack, auch als Brennstoffzellen- Stapel bezeichnet, bilden. Brennstoffzellen-Stacks werden hergestellt, indem die einzelnen Schichten nacheinander aufeinandergelegt und miteinander verbunden werden. Entstehen dabei Fehler in einer der Schichten, so werden diese häufig erst dann festgestellt, wenn sämtliche Schichten zu einem Brennstoffzellen-Stack miteinander verbunden wurden. Eine Behebung des Fehlers ist dann meist nicht mehr möglich, so dass in der Regel der gesamte Brennstoffzellen-Stack unbrauchbar wird. Fuel cell usually a plurality of cells thus formed, which are arranged adjacent and thereby a fuel cell stack, also referred to as fuel cell stack form. Fuel cell stacks are made by sequentially stacking and bonding the individual layers together. If errors occur in one of the layers, they are often only detected when all the layers have been connected to form a fuel cell stack. A correction of the error is then usually no longer possible, so that usually the entire fuel cell stack is unusable.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen es möglich ist, Schichten einzeln prüfen zu können, bevor sie zu einem Brennstoffzellen-Stack zusammengefügt werden. The present invention is therefore based on the object to provide a method and a device with which it is possible to be able to test layers individually before they are assembled into a fuel cell stack.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte This object is achieved by a method having the features of claim 1 and by an apparatus having the features of claim 6. advantageous
Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Brennstoffzellen-Stacks werden in einer ersten Stapeleinheit einer Vorrichtung zum Herstellen eines Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. In a method according to the invention for producing the fuel cell stack, in a first stacking unit of a device for producing a
Brennstoffzellen-Stacks wenigstens eine Bipolarplatte und wenigstens eine Membran- Elektroden-Einheit zu einem Vorstapel zusammengefügt. Die derart erzeugten Fuel cell stacks assembled at least one bipolar plate and at least one membrane electrode assembly to a pre-stack. The thus generated
Vorstapel werden dann zu einer zweiten Stapeleinheit der Vorrichtung zum Herstellen eines Brennstoffzellen-Stacks transportiert. Dort erfolgt dann das Zusammenfügen der Vorstapel zu einem Brennstoffzellen-Stack in der zweiten Stapeleinheit der Vorrichtung zum Herstellen eines Brennstoffzellen-Stacks. Die Vorstapel können dabei jeweils nur eine Bipolarplatte und eine Membran-Elektroden-Einheit, oder aber mehrere Pre-stacks are then transported to a second stacking unit of the device for producing a fuel cell stack. There, the pre-stack is then joined to form a fuel cell stack in the second stack unit of the device for producing a fuel cell stack. The pre-stack can only one bipolar plate and a membrane-electrode unit, or more
Bipolarplatten und Membran-Elektroden-Einheiten aufweisen. Have bipolar plates and membrane electrode assemblies.
Dadurch, dass in der ersten Stapeleinheit der Vorrichtung zum Herstellen eines Characterized in that in the first stacking unit of the device for producing a
Brennstoffzellen-Stacks zunächst Vorstapel erzeugt werden, können diese auf Fuel cell stacks can be generated first pre-stack, this can up
Fertigungsfehler, die insbesondere beim Zusammenfügen entstehen können, überprüft werden, bevor die Vorstapel in der zweiten Stapeleinheit der Vorrichtung zum Manufacturing errors, which may arise in particular during assembly, are checked before the pre-stack in the second stacking unit of the device for
Herstellen des Brennstoffzellen-Stacks zum Brennstoffzellen-Stack zusammengefügt werden. Bei den Fertigungsfehlern kann es sich beispielsweise um Fehler bei der Positionierung der einzelnen Schichten, oder der Dichtheit zwischen den einzelnen Schichten handeln. Des Weiteren kann durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere durch die Vorfixierung zwischen Bipolarplatte und Membran-Elektroden-Einheit, das Entstehen eines "Knackfroschs" oder ein Auffächern zwischen den Schichten verhindert werden. Making the fuel cell stack are joined to the fuel cell stack. The manufacturing errors may be, for example, errors in the positioning of the individual layers, or the tightness between the individual layers. Furthermore, by the method according to the invention, in particular by the prefixing between the bipolar plate and the membrane-electrode unit, the emergence of a "cracking frog" or a fanning between the layers can be prevented.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jeweils eine Bipolarplatte und eine Membran-Elektroden-Einheit in der ersten Stapeleinheit zum Vorstapel zusammengefügt. Der Vorstapel besteht damit aus genau einer Bipolarplatte und genau einer Membran-Elektroden-Einheit. Vorzugsweise, aber nicht zwingend wird dabei die (weichere) Membran-Elektroden-Einheit auf die (stabilere) Bipolarplatte gelegt. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, in each case a bipolar plate and a membrane-electrode unit are assembled in the first stacking unit to the prestacking. The pre-stack thus consists of exactly one bipolar plate and exactly one membrane-electrode unit. Preferably, but not necessarily, the (softer) membrane-electrode unit is placed on the (more stable) bipolar plate.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jeweils eine Bipolarplatte und eine Membran-Elektroden-Einheit in der ersten Stapeleinheit mit einer oder mehreren anderen Schichten, beispielsweise In a further advantageous embodiment of the method according to the invention in each case a bipolar plate and a membrane electrode assembly in the first stacking unit with one or more other layers, for example
Gasdiffusionslagen, zum Vorstapel zusammengefügt. Der Vorstapel weist dabei neben einer oder mehrerer Bipolarplatten und einer oder mehrerer Membran-Elektroden- Einheit noch weitere Schichten auf, beispielsweise Gasdiffusionslagen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim Zusammenfügen der wenigstens einer Bipolarplatte und der wenigstens einen Membran-Elektroden-Einheit zu einem Vorstapel diese gleichzeitig miteinander fixiert, beispielsweise durch Kleben oder durch Formschluss. Dieser Vorgang wird auch als Vorfixierung bezeichnet. Eine Fixierung der Schichten des Vorstapels erfolgt dabei bereits bevor aus den Schichten der endgültige Brennstoffzellen-Stack hergestellt wird. Gas diffusion layers, assembled to pre-stack. The pre-stack has in addition to one or more bipolar plates and one or more membrane-electrode unit on other layers, such as gas diffusion layers. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, when the at least one bipolar plate and the at least one membrane-electrode unit are assembled into a pre-stack, they are simultaneously fixed to one another, for example by gluing or positive locking. This process is also referred to as prefixing. A fixation of the layers of the pre-stack takes place before the final fuel cell stack is produced from the layers.
Die Vorfixierung kann auch mit mehreren Greifern gleichzeitig erfolgen. The prefixing can also be done simultaneously with several grippers.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Bilden des Vorstapels eine Kontrolle auf Positionsgenauigkeit und/oder Dichtheit des Vorstapels durchgeführt. Dadurch ist es möglich, einzelne Schichten bereits zu überprüfen, bevor sie zu einem Brennstoffzellen-Stack zusammengefügt werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellen-Stacks gemäß dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren weist eine erste Stapeleinheit zum Bilden eines Vorstapels aus wenigstens einer Bipolarplatte und wenigstens einer Membran-Elektroden-Einheit für einen Brennstoffzellen-Stack, eine zweite Stapeleinheit zum Bilden eines Brennstoffzellen-Stacks aus den in der ersten Stapeleinheit gebildeten Vorstapeln, sowie eine Transportvorrichtung zum Transportieren des Vorstapels von der ersten Stapeleinheit zur zweiten Stapeleinheit auf. In der ersten Stapeleinheit werden eine oder mehrere Bipolarplatten und eine oder mehrere Membran-Elektroden-Einheiten und ggf. auch noch weitere Schichten zu einem Vorstapel zusammengefügt. Der Vorstapel wird durch die Transportvorrichtung zur zweiten Stapeleinheit gebracht, wo aus den in der ersten Stapeleinheit gebildeten Vorstapeln ein Brennstoffzellen-Stack gebildet wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die erste Stapeleinheit ein Magazin zur Aufnahme von Membran-Elektroden-Einheiten und einen Greifer zum Fassen und Transportieren einer Membran-Elektroden-Einheit zu einem Vorfixierungsplatz sowie ein Magazin zur Aufnahme von Bipolarplatten und einen Greifer zum Fassen und Transportieren einer Bipolarplatte zu dem Vorfixierungsplatz auf. Am Vorfixierungsplatz erfolgt das Bilden der Vorstapel durch abwechselndes Übereinanderlegen wenigstens einer Membran-Elektroden-Einheit und einer In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, a check is carried out on the position accuracy and / or tightness of the pre-stack after the formation of the pre-stack. This makes it possible to check individual layers before they are assembled into a fuel cell stack. A device according to the invention for producing a fuel cell stack according to the above-described inventive method comprises a first stacking unit for forming a pre-stack of at least one bipolar plate and at least one membrane-electrode unit for a fuel cell stack, a second stack unit for forming a fuel cell stack from the pre-stacking formed in the first stacking unit, as well as a transport device for transporting the pre-stack from the first stacking unit to the second stacking unit. In the first stacking unit, one or more bipolar plates and one or more membrane-electrode units and optionally also further layers are assembled into a pre-stack. The pre-stack is brought by the transport device to the second stacking unit, where a fuel cell stack is formed from the pre-stacking formed in the first stacking unit. In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the first stacking unit comprises a magazine for receiving membrane-electrode units and a gripper for grasping and transporting a membrane-electrode assembly to a Vorfixierungsplatz and a magazine for receiving bipolar plates and a gripper for grasping and Transporting a bipolar plate to the Vorfixierungsplatz on. At Vorfixierungsplatz the pre-stacking is done by alternately superimposing at least one membrane electrode assembly and a
Bipolarplatte und ihrem Fixieren. Bipolar plate and its fixing.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die zweite Stapeleinheit ein Magazin zum Stapeln von Vorstapeln zu einem In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the second stacking unit has a magazine for stacking pre-stacking to one
Brennstoffzellen-Stack und einen Greifer zum Fassen und Transportieren eines Vorstapels von der Transportvorrichtung zu dem Magazin zum Stapeln von Vorstapeln zu einem Brennstoffzellen-Stack auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wenigstens eines der Magazine ein Spindelmagazin. Dies ermöglicht das Zustellen bzw. Positionieren der dem Greifer zugewandten Bipolarplatte, Membran-Elektroden- Einheit oder des bereits gestapelten Stacks relativ zu dem Greifer, so dass der Abstand konstant bleibt. Fuel cell stack and a gripper for grasping and transporting a Vorstapels from the transport device to the magazine for stacking Vorstapeln to a fuel cell stack. In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, at least one of the magazines is a spindle magazine. This allows the delivery or positioning of the bipolar plate facing the gripper, membrane electrode Unit or already stacked stack relative to the gripper, so that the distance remains constant.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Greifer der zweiten Spannvorrichtung so ausgebildet, dass er an der Bipolarplatte spannend angreift, um den Vorstapel auf den bereits gestapelten Stack zu befördern. Die Bipolarplatte ist das stabilere Bauteil. Alternativ kann der Greifer auch auf der weichen Seite, d.h. an der Membran-Elektroden-Einheit, angreifen. Als Spann- oder haltefläche eignet sich die Position der unteren Klebefläche. Als Spann- oder In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, the gripper of the second clamping device is designed so that it engages excitingly on the bipolar plate in order to convey the pre-stack onto the already stacked stack. The bipolar plate is the more stable component. Alternatively, the gripper may also be on the soft side, i. at the membrane-electrode unit, attack. As a clamping or holding surface, the position of the lower adhesive surface is suitable. As clamping or
Haltefläche kann sich jedoch auch eine eigene Lasche an der Membran-Elektroden- Einheit, der Bipolarplatte, oder an anderen Teilschichten eignen. However holding surface can also be a separate tab on the membrane-electrode unit, the bipolar plate, or other sub-layers are suitable.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: An embodiment of the device according to the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Draufsicht, 1 shows an embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention in a plan view,
Fig. 2 die erste Stapeleinheit der Vorrichtung aus Fig. 1 in seitlicher Ansicht, Fig. 3 die zweite Stapeleinheit der Vorrichtung aus Fig. 1 in seitlicher Ansicht, die Vorrichtung aus Fig. 1 in perspektivischer Ansicht. 2 shows the first stacking unit of the device from FIG. 1 in a side view, FIG. 3 shows the second stacking unit of the device from FIG. 1 in a side view, the device from FIG. 1 in a perspective view.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Brennstoffzellen-Stacks in einer Draufsicht. 1 shows an embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention for producing a fuel cell stack in a plan view.
Die Vorrichtung weist eine erste Stapeleinheit 23 sowie eine zweite Stapeleinheit 24 auf. Die erste Stapeleinheit 23 und die zweite Stapeleinheit 24 sind durch ein The device has a first stacking unit 23 and a second stacking unit 24. The first stacking unit 23 and the second stacking unit 24 are by a
Förderband 1 miteinander verbunden. In der ersten Stapeleinheit 23 werden in der in Fig. 1 dargestellten Ausführung in einem Arbeitsschritt jeweils eine Bipolarplatte 12 und eine Membran-Elektroden-Einheit 5 übereinander gestapelt, um einen Vorstapel 25 für einen Brennstoffzellen- Stack/Brennstoffzellen-Stapel zu bilden. Bipolarplatten 12 und Membran-Elektroden- Einheit 5 sind, bevor sie in der ersten Stapeleinheit 23 zum Vorstapel übereinander gestapelt werden, in jeweils einem Magazin 3 für die Membran-Elektroden-Einheit 5 und einem Magazin 10 für die Bipolarplatte 12 abgelegt bzw. gespeichert. Conveyor 1 connected to each other. In the first stacking unit 23, in the embodiment shown in FIG. 1, in each case one bipolar plate 12 and one membrane-electrode unit 5 are stacked on top of one another to form a pre-stack 25 for a fuel cell stack / fuel cell stack. Bipolar plates 12 and membrane electrode assembly 5 are stored or stored in a magazine 3 for the membrane electrode assembly 5 and a magazine 10 for the bipolar plate 12 before they are stacked in the first stacking unit 23 for stacking.
Zum Stapeln des Vorstapels wird aus dem Magazin 3 für die Membran-Elektroden- Einheit 5 eine einzelne Membran-Elektroden-Einheit 5 durch einen Greifer 6 für die Membran-Elektroden-Einheit 5 entnommen. Aus dem Magazin 10 für die Bipolarplatte 12 wird eine einzelne Bipolarplatte 12 durch einen Greifer 14 für die Bipolarplatte 12 entnommen. Der Greifer 6 für die Membran-Elektroden-Einheit 5 ist an einem For stacking the pre-stack, a single membrane-electrode unit 5 is removed from the magazine 3 for the membrane-electrode unit 5 by a gripper 6 for the membrane-electrode unit 5. From the magazine 10 for the bipolar plate 12, a single bipolar plate 12 is removed by a gripper 14 for the bipolar plate 12. The gripper 6 for the membrane electrode assembly 5 is at a
Linearportal 8 für die Membran-Elektroden-Einheit 5 angeordnet. Der Greifer 13 für die Bipolarplatte 12 ist an einem Linearportal 15 für die Bipolarplatte 12 angeordnet. Linear portal 8 for the membrane electrode assembly 5 is arranged. The gripper 13 for the bipolar plate 12 is arranged on a linear portal 15 for the bipolar plate 12.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stapeln eines Brennstoffzellen-Stacks wird zunächst eine im Magazin 10 für die In the embodiment of the device according to the invention for stacking a fuel cell stack shown in FIG. 1, first in the magazine 10 for the
Bipolarplatte 12 befindliche Bipolarplatte 12 durch den Greifer 13 für die Bipolarplatte 12 gegriffen und zu einem Vorfixierungsplatz 22 gebracht. Der Vorfixierungsplatz 22 ist auf einem Förderband 1 angeordnet. Die Bipolarplatte 12 wird durch den Greifer 13 auf dem Vorfixierungsplatz 22 abgelegt und auf diesem durch Haltevorrichtungen des Vorfixierungsplatzes gehalten. Alternativ kann die Bipolarplatte 12 auf dem Bipolar plate 12 located bipolar plate 12 gripped by the gripper 13 for the bipolar plate 12 and brought to a Vorfixierungsplatz 22. The Vorfixierungsplatz 22 is arranged on a conveyor belt 1. The bipolar plate 12 is deposited by the gripper 13 on the Vorfixierungsplatz 22 and held on this by holding devices Vorfixierungsplatzes. Alternatively, the bipolar plate 12 on the
Vorfixierungsplatz 22 beim anschließenden Auflegen einer Membran-Elektroden-Einheit 5 auf die Bipolarplatte 12 auch durch den Greifer 13 selbst gehalten und dadurch auf dem Vorfixierungsplatz 22 fixiert werden. Vorfixierungsplatz 22 during subsequent placement of a membrane electrode assembly 5 on the bipolar plate 12 also held by the gripper 13 itself and thereby fixed on the Vorfixierungsplatz 22.
Anschließend wird eine einzelne Membran-Elektroden-Einheit 5 aus dem Magazin 3 für die Membran-Elektroden-Einheit 5 durch den Greifer 6 für die Membran-Elektroden- Einheit 5 entnommen und und zum Vorfixierungsplatz 22 gebracht. Sie wird dort auf die bereits auf dem Vorfixierungsplatz 22 befindliche Bipolarplatte 12 aufgelegt und auf dieser fixiert. Dieser Vorgang wird als Vorfixierung bezeichnet. Dadurch wird ein Subsequently, a single membrane-electrode assembly 5 is removed from the magazine 3 for the membrane-electrode assembly 5 by the gripper 6 for the membrane-electrode unit 5 and brought to Vorfixierungsplatz 22. It is placed there on the bipolar plate 12 already located on the Vorfixierungsplatz 22 and fixed on this. This process is called pre-fixation. This will be a
Vorstapel 25 (s. Fig. 3) des späteren Brennstoffzellen-Stacks gebildet. Die Fixierung der Membran-Elektroden-Einheit 5 an der Bipolarplatte 12 kann dabei durch Klebeflächen auf der Membran-Elektroden-Einheit 5 und/oder der Bipolarplatte 12 erfolgen. Die Vorfixierung kann jedoch auch durch andere Verfahren als durch Kleben erfolgen, beispielsweise durch Formschluß. Die Vorfixierung kann auch mit mehreren Greifern gleichzeitig erfolgen, um eine Pre-stack 25 (see Fig. 3) of the later fuel cell stack formed. The fixation of the membrane-electrode unit 5 on the bipolar plate 12 can by adhesive surfaces take place on the membrane-electrode unit 5 and / or the bipolar plate 12. However, the prefixing can also be done by other methods than by gluing, for example by positive engagement. The pre-fixing can also be done with several grippers simultaneously to one
Prozessparallelisierung zu ermöglichen. Es können darüber hinaus auch Enable process parallelization. It also can
unterschiedliche Reihenfolgen der zu stapelnden Schichten zur Bildung des Vorstapels gewählt werden. Beispielsweise kann auch die Membran-Elektroden-Einheit 5 zuerst auf der Vorfixierungsplatte 22 abgelegt werden, und anschließend die Bipolarplatte 12 auf der Membran-Elektroden-Einheit 5 abgelegt und an dieser fixiert werden. Des Weiteren können auch andere Vorstapelzusammensetzungen auf der different orders of the layers to be stacked are selected to form the pre-stack. For example, the membrane-electrode unit 5 can first be deposited on the prefixing plate 22, and then the bipolar plate 12 is deposited on the membrane-electrode unit 5 and fixed thereto. Furthermore, other pre-stacking compositions can also be used on the
Vorfixierungsplatte 22 erzeugt werden. Beispielsweise können zusätzliche Schichten, beispielsweise Gasdiffusionslagen, zusammen mit einer Bipolarplatte 12 und einer Membran-Elektroden-Einheit 5 fixiert werden. Dann können für diese zusätzlichen Schichten weitere Magazine mit jeweiligen Greifern vorgesehen werden. Bei der Vorfixierung können auch mehrere Bipolarplatten 12 mit mehreren Membran- Elektroden-Einheiten 5 zu einem Vorstapel 25 aufgebaut werden. Prefix plate 22 can be generated. For example, additional layers, for example gas diffusion layers, can be fixed together with a bipolar plate 12 and a membrane-electrode unit 5. Then, additional magazines with respective grippers can be provided for these additional layers. In the prefixing, a plurality of bipolar plates 12 having a plurality of membrane electrode units 5 can also be constructed to form a pre-stack 25.
Nach dem Vorfixieren kann eine Qualitätskontrolle des dabei gebildeten Vorstapels 25 durchgeführt werden, um Fehler bereits vor dem Bilden des gesamten Brennstoffzellen- Stacks ein einer einzelnen Schicht erkennen zu können, bevor dieser Vorstapel dem Brennstoffzellen-Stack hinzugefügt wird. Dabei kann insbesondere eine Kontrolle auf Position und/oder Dichtheit erfolgen. Durch die Vorfixierung kann der sog. After prefixing, quality control of the pre-stack 25 formed thereby may be performed to detect faults prior to forming the entire fuel cell stack of a single layer before adding this pre-stack to the fuel cell stack. In particular, a check on position and / or tightness can take place. By prefixing the so-called.
"Knackfrosch" oder das Auffächern als unerwünschte Fehler reduziert werden "Crackpot" or fanning as unwanted errors are reduced
Nach der Vorfixierung wird der bei der Vorfixierung gebildete Vorstapel durch das Förderband 1 zur zweiten Stapeleinheit 24 transportiert. After prefixing, the pre-stack formed in the prefixing is transported by the conveyor belt 1 to the second stacking unit 24.
In der zweiten Stapeleinheit 24 wird aus den bei der Vorfixierung gebildeten Vorstapeln 25 der fertige, bzw. bis auf Nachbearbeitungsschritte weitgehend fertige In the second stacking unit 24, the pre-stacking 25 formed in the prefixing is finished or, as far as finishing operations are completed, finished
Brennstoffzellenstack 19, auch als Brennstoffzellenstapel bezeichnet, gebildet, d.h. ein Brennstoffzellenstack, der alle Schichten der fertigen Brennstoffzelle aufweist. In der zweiten Stapeleinheit 24 werden durch einen Greifer 16, der an einem Linearportal 17 für den Stack angeordnet ist, die bei der Vorfixierung gebildeten Vorstapel 25 vom Förderband 1 genommen und auf einem Stapel 21 abgelegt, der aus in Fuel cell stack 19, also referred to as a fuel cell stack formed, ie, a fuel cell stack, which has all layers of the finished fuel cell. In the second stacking unit 24 are by a gripper 16, on a linear portal 17th is arranged for the stack, the pre-stack formed in the prefixing 25 taken from the conveyor belt 1 and placed on a stack 21, which consists of
vorangegangenen Vorfixierungsschritten gebildeten Vorstapeln 25 besteht, die jeweils in vorangegangenen Schritten auf dem Stapel 21 abgelegt wurden. Werden bei der Vorfixierung jeweils eine Bipolarplatte 12 und eine Membran-Elektroden-Einheit 5 miteinander fixiert, dann besteht dieser Stapel aus abwechselnden Schichten mit jeweils einer Bipolarplatte 12 und einer Membran-Elektroden-Einheit 5. Durch pre-stacking steps formed precompacting steps 25, which were stored in each case in previous steps on the stack 21. If, in each case, a bipolar plate 12 and a membrane-electrode unit 5 are fixed to one another during the prefixing, then this stack consists of alternating layers each having a bipolar plate 12 and a membrane-electrode unit 5
sukzessives Auflegen weiterer bei der Vorfixierung gebildeter Vorstapel wird der fertige Brennstoffzellen-Stack 19 gebildet. Successive placement of further pre-stacking formed in the prefixing, the finished fuel cell stack 19 is formed.
In der zweiten Stapeleinheit 24 greift und spannt der Greifer 16 vorzugsweise am stabileren Bauteil der in der Vorfixierung gebildeten Vorstapel, d.h. vorzugsweise an der Bipolarplatte 12. Es kann jedoch auch auf der weicheren Seite, d.h. der Seite der Membran-Elektroden-Einheit 5, gegriffen und gespannt werden. Als Spann- oder Haltefläche eignet sich insbesondere die Position der unteren Klebefläche. Als Spannoder Haltefläche kann jedoch auch eine eigene Lasche an der Bipolarplatte 12 oder der Membran-Elektroden-Einheit 5 oder an anderen Teilschichten verwendet werden, die daran ggf. gesondert auszubilden ist. Fig. 2 zeigt die erste Stapeleinheit 23 der Vorrichtung aus Fig. 1 in seitlicher Ansicht, von der zweiten Stapeleinheit 24 aus gesehen. Dabei ist rechts die Speicherung 10 und die Greifvorrichtung 13 für die Bipolarplatten 12 und links die Speicherung 3 und die Greifvorrichtung 6 für die Membran-Elektroden-Einheiten 5 angeordnet. In der Mite befindet sich das Förderband 1 , das aus der Bildebene heraus zur zweiten In the second stacking unit 24, the gripper 16 preferably grips and tensions the more stable component of the pre-stacks formed in the pre-fixing, i. however, it may also be on the softer side, i. the side of the membrane electrode assembly 5, are gripped and clamped. As a clamping or holding surface is particularly suitable, the position of the lower adhesive surface. However, a separate tab on the bipolar plate 12 or the membrane-electrode unit 5 or on other partial layers can also be used as the clamping or holding surface, which optionally may be formed separately therefrom. FIG. 2 shows the first stacking unit 23 of the device from FIG. 1 in a side view, viewed from the second stacking unit 24. In this case, the storage 10 and the gripping device 13 for the bipolar plates 12 and the storage 3 and the gripping device 6 for the membrane-electrode assemblies 5 are arranged on the right. In the Mite is the conveyor belt 1, the out of the picture plane out to the second
Stapeleinheit 24 führt, wobei auf dem Förderband 1 der Vorfixierungsplatz 22 Stacking unit 24 leads, wherein on the conveyor belt 1 Vorfixierungsplatz 22nd
angeordnet ist. is arranged.
Das Magazin 3 zum Speichern der Membran-Elektroden-Einheiten 5 ist in der dargestellten Ausführung ein Spindelmagazin 3. Die Membran-Elektroden-Einheiten 5 sind im Spindelmagazin 3 auf einem Boden 4 angeordnet. Dieser ist durch zweiThe magazine 3 for storing the membrane-electrode assemblies 5 is a spindle magazine 3 in the illustrated embodiment. The membrane-electrode assemblies 5 are arranged in the spindle magazine 3 on a base 4. This one is through two
Spindeln 2 in vertikaler Richtung beweglich. Zu Beginn des Fertigungsvorgangs ist das Spindelmagazin 3 mit Membran-Elektroden-Einheiten 5 gefüllt, vorzugsweise mit der Zahl an Membran-Elektroden-Einheiten 5, die in der zu fertigenden Brennstoffzellen benötigt wird. Durch den Greifer 6, der in der dargestellten Ausführung vorzugsweise in senkrechter Richtung bewegbar an einem senkrechten Arm 7 angeordnet ist, wobei der Arm 7 wiederum vorzugsweise in horizontaler Richtung bewegbar an einem Spindles 2 movable in the vertical direction. At the beginning of the manufacturing process, the spindle magazine 3 is filled with membrane electrode assemblies 5, preferably with the number of membrane electrode assemblies 5 in the fuel cell to be manufactured is needed. By the gripper 6, which is arranged in the illustrated embodiment preferably movable in the vertical direction on a vertical arm 7, wherein the arm 7 in turn preferably in a horizontal direction movable on a
Linearportal 8 angeodnet ist, wird bei einem Vorfixierungsschritt eine Membran- Elektroden-Einheit 5 aus dem Speicher 3 entnommen. Die im Speicher 3 verbleibenden Membran-Elektroden-Einheiten 5 werden durch eine Bewegung des Bodens 4 nach oben, bewirkt durch die Spindeln 2, senkrecht nach oben gefördert, so dass der Abstand zwischen der obersten Membran-Elektroden-Einheit 5 und dem Greifer 6 stets gleich bleibt. Jedoch kann alternativ auch der Speicher 3 so ausgebildet sein, dass die Membran-Elektroden-Einheiten 5 nicht bewegt werden, sondern bei der Entnahme einer Membran-Elektroden-Einheit 5 der Greifer 6 bei jedem Schritt etwas tiefer in den Speicher 3 hineingreifen muss. Linear portal 8 is angeodnet, a membrane electrode assembly 5 is removed from the memory 3 in a Vorfixierungsschritt. The remaining in the memory 3 membrane electrode assemblies 5 are conveyed by a movement of the bottom 4 upwards, caused by the spindles 2, vertically upwards, so that the distance between the uppermost membrane electrode assembly 5 and the gripper 6 always stays the same. However, alternatively, the memory 3 may be formed so that the membrane-electrode units 5 are not moved, but at the removal of a membrane electrode assembly 5 of the gripper 6 has to reach slightly deeper into the memory 3 at each step.
Das Magazin 10 zum Speichern der Bipolarplatten 12 ist in der dargestellten The magazine 10 for storing the bipolar plates 12 is shown in FIG
Ausführung ebenfalls ein Spindelmagazin. Die Bipolarplatten 12 sind im Version also a spindle magazine. The bipolar plates 12 are in
Spindelmagazin 10 auf einem Boden 1 1 angeordnet. Dieser ist durch zwei Spindeln 9 in vertikaler Richtung beweglich. Zu Beginn des Fertigungsvorgangs ist das Spindle magazine 10 arranged on a bottom 1 1. This is movable by two spindles 9 in the vertical direction. At the beginning of the manufacturing process that is
Spindelmagazin 10 mit Bipolarplatten 12 gefüllt, vorzugsweise mit der Zahl an Spindle magazine 10 filled with bipolar plates 12, preferably with the number
Bipolarplatten 12, die in der zu fertigenden Brennstoffzellen benötigt wird. Durch den Greifer 13, der in der dargestellten Ausführung vorzugsweise in senkrechter Richtung bewegbar an einem senkrechten Arm 14 angeordnet ist, wobei der Arm 14 wiederum vorzugsweise in horizontaler Richtung bewegbar an einem Linearportal 15 angeodnet ist, wird bei einem Vorfixierungsschritt eine Bipolarplatte 12 aus dem Speicher 10 entnommen. Die im Speicher 10 verbleibenden Bipolarplatten 12 werden durch eine Bewegung des Bodens 1 1 nach oben, bewirkt durch die Spindeln 9, senkrecht nach oben gefördert, so dass der Abstand zwischen der obersten Bipolarplatte 12 und dem Greifer 13 stets gleich bleibt. Jedoch kann alternativ auch der Speicher 10 so Bipolar plates 12, which is needed in the fuel cell to be manufactured. By the gripper 13, which is arranged in the illustrated embodiment preferably movable in the vertical direction on a vertical arm 14, wherein the arm 14 is again angeodnet preferably in the horizontal direction movable on a linear portal 15, in a Vorfixierungsschritt a bipolar plate 12 from the memory 10 taken. The remaining in the memory 10 bipolar plates 12 are conveyed by a movement of the bottom 1 1 upwards, caused by the spindles 9, vertically upwards, so that the distance between the uppermost bipolar plate 12 and the gripper 13 always remains the same. However, alternatively, the memory 10 may be so
ausgebildet sein, dass die Bipolarplatten 12 nicht bewegt werden, sondern bei der Entnahme einer Bipolarplatte 12 der Greifer 13 bei jedem Schritt etwas tiefer in den Speicher 10 hineingreifen muss. be formed so that the bipolar plates 12 are not moved, but at the removal of a bipolar plate 12 of the gripper 13 has to reach slightly deeper into the memory 10 at each step.
Durch die Greifer 13 und 6 werden in der dargestellten Ausführung nacheinander jeweils eine Bipolarplatte 12 und eine Membran-Elektroden-Einheit 5 aus den jeweiligen Speichern 10 bzw. 3 entnommen und zum Vorfixierungsplatz 12 gebracht, wo sie übereinandergelegt und dabei miteinander fixiert werden. Nachdem so jeweils eine Bipolarplatte 12 und eine Membran-Elektroden-Einheit 5 miteinander fixiert sind, wird der dadurch gebildete Vorstapel 25 durch das Förderband 1 zur zweiten Stapeleinheit 24 gebracht, wo die bei der Vorfixierung gebildeten Vorstapel zu einem In the illustrated embodiment, a bipolar plate 12 and a membrane-electrode unit 5 are each successively removed by the grippers 13 and 6 Saving 10 and 3 taken and brought to Vorfixierungsplatz 12, where they are superimposed and thereby fixed together. After a respective bipolar plate 12 and a membrane-electrode unit 5 are fixed together, the pre-stack 25 formed thereby is brought by the conveyor belt 1 to the second stacking unit 24, where the pre-stack formed in the prefixing to a
Brennstoffzellenstack zusammengefügt werden. Wie vorstehend beschrieben, können bei der Vorfixierung jedoch auch andere Schichtreihenfolgen gebildet werden, oder es können Schichten aus mehreren Bipolarplatten 12 und mehreren Membran-Elektroden- Einheiten 5 gebildet werden, oder es können noch weitere Schichten eingefügt werden, z.B. Gasdiffusionslagen. Fuel cell stack are joined together. However, as described above, other layer sequences may be formed in the prefixing, or layers may be formed of a plurality of bipolar plates 12 and a plurality of membrane-electrode assemblies 5, or further layers may be added, e.g. Gas diffusion layers.
Fig. 3 zeigt die zweite Stapeleinheit 24 der Vorrichtung aus Fig. 1 in seitlicher Ansicht. Durch das Förderband 1 werden die bei der Vorfixierung gebildeten Vorstapel 25 zur zweiten Stapeleinheit 24 gebracht. Durch den Greifer 16, der in senkrechter Richtung und in horizontaler Richtung bewegbar am Linearportal 17 der zweiten Stapeleinheit 24 angeordnet ist, können die die bei der Vorfixierung gebildeten Vorstapel 25 vom Fig. 3 shows the second stacking unit 24 of the apparatus of Fig. 1 in a side view. By means of the conveyor belt 1, the preliminary stacks 25 formed during prefixing are brought to the second stacking unit 24. By the gripper 16, which is arranged in the vertical direction and in the horizontal direction movable on the linear portal 17 of the second stacking unit 24, the pre-stacking formed in the pre-fixing 25 of
Förderband 1 abgehoben werden und auf einen Stapel 21 aufgelegt werden, auf dem bereits die bei vorangegenden Vorfixierungsschritten erzeugten Vorstapel 25 abgelegt sind. Dieser Stapel 21 liegen auf einem Boden 20, der durch eine Spindel 18 im Conveyor belt 1 are lifted and placed on a stack 21, on which already the pre-stacking 25 generated at previous Vorfixierungsschritten are stored. This stack 21 lie on a bottom 20, which by a spindle 18 in
Wesentlichen senkrecht bewegt werden kann. Der Boden 20 kann nach jedem Auflegen eines Vorstapels 25 auf den Stapel 25 abgesenkt werden, so dass der Abstand zwischen der Oberfläche des Stapels 21 und dem Greifer 16 stets gleich bleibt. Essentially can be moved vertically. The bottom 20 can be lowered onto the stack 25 after each application of a pre-stack 25, so that the distance between the surface of the stack 21 and the gripper 16 always remains the same.
Alternativ kann auch ein unbeweglicher Boden 20 vorgesehen werden. Dann muss der Greifer beim Aufbringen der Vorstapel 25 jeweils einen unterschiedlichen weg zurücklegen. Alternatively, an immovable floor 20 may be provided. Then the gripper has to cover a different path each time the pre-stack 25 is applied.
Durch das aufeinanderfolgende Auflegen der Vorstapel 25 auf den Stapel 21 in der zweiten Stapeleinheit 24 wird ein Brennstoffzellenstapel bzw. Brennstoffzellenstack einer Brennstoffzelle gebildet. Dabei können die Vorstapel auch durch Fixierung miteinander verbunden werden. Die Vorstapel können beim Stapel beispielsweise in Rahmenelemente 19, Fixierungselemente etc. eingelegt werden, die eine Fixierung der einzelnen Schichten miteinander bewirken und einen Rahmen, ein Gehäuse oder Gehäuseteile der Brennstoffzelle darstellen können. Fig. 4 zeigt die Vorrichtung aus Fig. 1 in perspektivischer Ansicht. Dabei sind insbesondere die erste Stapeleinheit 23 und die zweite Stapeleinheit 24 erkennbar. By successively placing the prestacks 25 on the stack 21 in the second stacking unit 24, a fuel cell stack or fuel cell stack of a fuel cell is formed. The pre-stack can also be connected by fixing. The pre-stack can be inserted in the stack, for example, in frame members 19, fixing elements, etc., which cause a fixation of the individual layers together and can represent a frame, a housing or housing parts of the fuel cell. Fig. 4 shows the device of Fig. 1 in a perspective view. In particular, the first stacking unit 23 and the second stacking unit 24 can be seen.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Förderband 1 conveyor belt
2 Spindel des Magazins für die Membran-Elektroden-Einheiten 2 spindle of the magazine for the membrane electrode units
3 Magazin für die Membran-Elektroden-Einheiten 3 Magazine for the membrane electrode units
4 Boden des Magazins für die Membran-Elektroden-Einheiten 4 bottom of the magazine for the membrane electrode units
5 Membran-Elektroden-Einheit 5 membrane electrode assembly
6 Greifer für die Membran-Elektroden-Einheiten 6 grippers for the membrane-electrode units
7 Arm 7 arm
8 Linearportal 8 linear portal
9 Spindel des Magazins für die Bipolarplatten 9 spindle of the magazine for the bipolar plates
10 Magazin für die Bipolarplatten 10 Magazine for the bipolar plates
1 1 Boden des Magazins für die Bipolarplatten 1 1 Bottom of the magazine for the bipolar plates
12 Bipolarplatte 12 bipolar plate
13 Greifer für die Bipolarplatten 13 grippers for the bipolar plates
14 Arm 14 arm
15 Linearportal 15 linear portal
16 Greifer für die Vorstapel 16 grippers for pre-stacking
17 Linearportal 17 linear portal
18 Spindel des Magazins für den Brennstoffzellen-Stack 18 spindle of the magazine for the fuel cell stack
19 Rahmen/Halterung/Fixierung für den Brennstoffzellen-Stack19 Frame / bracket / fixation for the fuel cell stack
20 Boden des Magazins für den Brennstoffzellen-Stack 20 bottom of the magazine for the fuel cell stack
21 Stapel, gebildet aus den Vorstapeln 21 stacks, formed from the pre-stacks
22 Vorfixierungsplatz 22 prefixing place
23 erste Stapeleinheit 23 first stacking unit
24 zweite Stapeleinheit 24 second stacking unit
25 Vorstapel 25 pre-stack
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