专利名称：层叠式燃料电池组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于装配层叠式燃料电池的方法与装置，其中包括一个或多个冲头(punch)的装配头是用来从片材料切割出部分并用来将该部分转移至用于层叠的电极板。
背景技术：
典型地借由将许多单独的电池层叠在一起来装配基于质子交换膜技术的燃料电池。每个电池均包括膜电极组件(MEA)，且在该MEA的两侧具有相关的阳极和阴极板。使用垫片以确保在该MEA周围的流体紧密密封。图I中示出传统燃料电池10的典型布局，其中，为清楚起见，以分解形式说明不同 的层。固态高分子离子转移膜11夹设于阳极12和阴极13之间。典型地，阳极12和阴极13皆由诸如多孔碳之类的导电的多孔材料形成，其中，钼和/或其他贵金属催化剂的小颗粒被键合(bond)至该材料。阳极12和阴极13通常与膜11的各相邻表面直接键合。通常将这种组合合起来称为膜电极组件。阳极流体流场板14和阴极流体流场板15将高分子膜11和多孔电极层12、13夹设于其中。中间背衬层12a、13a也称为扩散层或气体扩散层，也可用于阳极流体流场板14和阳极12之间，且类似地可用于阴极流体流场板15和阴极13之间。背衬层12a、13a是多孔的，以允许气体扩散至阳极和阴极表面以及允许来自阳极和阴极表面的气体扩散，而且协助管理电池中的水汽及液态水。流体流场板或电极板14、15皆由导电的非多孔材料形成，其中可借此形成分别至阳极电极12或阴极电极13的电性接触。同时，流体流场板促进流体燃料、氧化剂和/或反应产物输送至多孔电极12、13和/或从多孔电极12、13排出。这通常是借由在流体流场板表面形成流体流通路(例如在朝向多孔电极12、13的表面中的凹槽或通道16)来达到的。电极板14、15是相互电绝缘的，而且通过使用置于流体流板与高分子膜11之间的流场区域周围的垫片来使得跨越板14、15的流场保持液密(fluid tight)。为了允许产生有用的功率量，需要将如图I所示的单独的电池组件为较大的电池堆。这可以通过在平面堆中将多个电池层叠、形成交错的阳极和阴极板连结而完成。以串联方式连结单独的电池允许该堆产生较高的电压，而以并联方式连结电池或电池组允许产生较高的电流。可以使用多个堆来产生例如氢供电车辆的电源单元中用到的电力。需装配大量的电池以形成每个单独的堆。因此，制造这样的堆需要许多单独的步骤，每个步骤均需要准确定位组成每个电池的各种层。任何的不对准都可能例如由于电短路或通过来自燃料或氧化剂路径的泄露而造成整个堆的故障。因此，对于燃料电池技术应用至量产而言，重要的是装配堆的制造工艺快速、准确而且可靠。关于这些燃料电池堆装配的特殊问题涉及到诸如垫片之类的部件的准确定位与对准，这类部件本质上是弹性的，因此相对于诸如金属流体流场板之类的弹性较小的部件来说对准更加困难，尤其是当需要亚毫米级(sub-mi 11 imetre )位置精度时。垫片可以以附着性垫片材料的冲模(die)切割片的形式提供，在放置于诸如流体流场板或MEA的基材上之前，需要将垫片与背衬纸分离。很难在没有对准工具的辅助下手工完成对这种附着性材料的准确定位，而且这是高度劳力密集型工作。使用针对燃料电池组件弹性部件的预切片(pre-cut sheet)也有问题，因为该片可能在处理和装配过 程中被移动或扭曲。使用例如具有附着层(例如垫片)的背衬纸将倾向于减少扭曲，但是可能不足以维持这种垫片的可重复亚毫米级定位精度。进一步的问题是如何以尽可能少的操作来装配层叠式燃料电池以加速整体工艺并减少可能受定位公差(positioning tolerance)约束的变量数目。更一般性的进一步问题是如何加速装配层叠式燃料电池的整体工艺而不牺牲精度或可重复性。
发明内容
本发明的目的是解决上述提及的多个问题中的一个或多个。根据本发明的第一方案，提供了一种装配层叠式燃料电池的方法，该方法包括步骤如下将第一片材料提供至第一冲模；将装配头移位至邻近该第一冲模的第一位置，该装配头包括第一冲头，该第一冲头具有配置为与该第一冲模啮合的表面；使该第一冲头与该第一冲模啮合以从该第一片材料分割出一部分；将第一片部分附着至该第一冲头的该表面；将该装配头连同该第一片材料部分移位至包括电极板的装配站；以及将该第一片材料部分施加至该电极板的表面。本发明的优点在于，切割片材料与将切割材料转移至用于层叠的电极板的工艺可以作为单个工艺的一部分并且使用单个装配头来实施。这克服了前述关于在预切片材料的处理和装配过程中的移动和扭曲的问题。本发明的进一步优点包括直接与间接装配成本降低，这是因为在相同的整体工艺中实施冲切与层叠操作。通过施加至位于冲头表面中多个开口的真空可以将片部分附着至该冲头表面。使用用来将片部分紧附至冲头的真空系统允许片材料在移位至装配站的过程中被牢固地紧附至装配头，在层叠至电极板之后该片材料将被释放。该装配头可以包括第二冲头，该第二冲头具有配置为与第二冲模啮合的表面，该方法包括将第二片材料提供至该第二冲模；将该装配头移位至邻近该第二冲模的第二位置；使该第二冲头与该第二冲模啮合以从该第二片材料分割出一部分；将该装配头连同该第二片材料部分移位至装配站；以及将该第二片材料部分施加至该电极板的该表面。在该装配头上具有多于一个的冲头使该装置执行的操作数目减少，这加快了工艺。
如同第一片材料部分，通过施加至位于该第二冲头表面中多个开口的真空来将该第二片部分附着至该第二冲头的该表面。在该第一片材料部分和第二片材料部分这二者附着至该第一冲头和第二冲头各表面的情况下将该装配头从该第二位置移位至该装配站，并且，其中在单个操作中将该第一片材料部分和第二片材料部分施加至该电极板的该表面上。由于这是受到该第一冲头和第二冲头的定位公差而非该装配头相对于该装配站的定位公差的影响，因此这改善了第一和第二片材料的相对定位公差。在较佳的实施例中，该第二冲头的该表面的外周边完全地位于该第一冲头的该表面的内周边之内。当该第一片材料包括附着性垫片材料并且该第二片材料包括多孔气体扩散层材料时这尤其相关，因为该垫片材料需要在该层叠式燃料电池中环绕该气体扩散层材料。这允许这两种片部件同时被携带在该装配头上，这就从该装配工艺中去掉了一次移位。 通过线性片馈送线将该第一片材料从第一片材料带提供至该第一冲模。可从卷筒提供该条片材料。因为片材料的切割是在装配装置上实施的，因此除了与装配工艺相容的指定宽度和厚度之外无需以特别的形式提供该片材料。可以通过包括一系列相连电极板的线性片馈送线将该电极板提供至该装配站。可以以具有已经置于适当位置的任何所需表面流动通道的预切形式提供该电极板(可以为阳极板)。在将该第一片材料部分施加至该电极板的该表面的操作之后，该一系列相连电极板从该装配站被牵弓I至第二装配站。之后，该第二装配站可以用于执行其他操作，诸如进一步的电极板(例如阴极板)的施加，同时向该第一装配站提供了新的电极板，以将进一步的片材料施加至该新的电极板。因此，在该第二装配站实施的操作可与在该第一装配站实施的后续操作并行进行，因而使工艺更进一步加快。其中，该装配头为第一装配头，该方法可以进一步包括将第三片材料提供至第三冲模；将第二装配头移位至邻近第三冲模的第三位置，该第二装配头包括第一冲头，该第一冲头具有配置为与该第三冲模啮合的表面；使该第二装配头的第一冲头与该第三冲模啮合以从该第三片材料分割出一部分；将该第三片部分附着至该第二装配头的第一冲头的表面；将该第二装配头连同该第三片材料部分移位至该装配站；以及将该第一片材料部分施加至该第一片材料部分与该第二片材料部分上。使用可能与该第一装配头基本上相同的第二装配头使一些操作能被并行地实施。举例而言，该第一和第二装配头可被操作以移位至不同的切割位置并且同时获得片材料部分，之后将该片材料部分依序施加至该电极板上。这进一步使整体工艺加快。如同该第一及第二片部分，通过施加至位于该第二装配头的第一冲头表面中多个开口的真空来将该第三片部分附着至该第二装配头的第一冲头的表面。如同该第一装配头，该第二装配头包括第二冲头，该第二冲头具有配置为与第四冲模哨合的表面，该方法可以进一步包括将第四片材料提供至该第四冲模；
将该第二装配头移位至邻近该第四冲模的第四位置；使该第二装配头的第二冲头与该第四冲模啮合以从该第四片材料分割出一部分；将该第二装配头连同该第四片材料部分移位至该装配站；以及将该第四片材料部分施加至该第一片材料部分与该第二片材料部分上。例如，该第三和第四片材料部分可以是用于该燃料电池阴极侧的垫片和气体扩散层，其中该第一和第二片材料部分是用于该燃料电池阳极侧的垫片和气体扩散层。在可替代的实施例中，该第一装配头可以用于切割以及使第一、第二、第三和第四片材料部分中的每一个移位。如同其他片部分，通过施加至位于该第二装配头的第二冲头表面内多个开口的真·空来将该第四片部分附着至该第二装配头的第二冲头的表面。在该第三片材料部分和该第四片材料部分这二者皆附着至该第二装配头的第一冲头和第二冲头的各表面的情况下，将该第二装配头从该第四位置移位至该装配站，并且在单个操作中将该第三片材料部分和该第四片材料部分施加至该第一片材料部分和该第二片材料部分上。该第一装配头可以包括第三冲头，该第三冲头配置为与第五位置处的第五冲模啮合，该方法可以进一步包括将第五片材料提供至该第五冲模；将该第一装配头移位至该第五位置；使该第三冲头与该第五冲模啮合以从该第五片材料分割出一部分；将该第一装配头连同该第五片材料部分移位至该装配站；以及将该第五片材料部分施加至该第一片材料部分与该第二片材料部分上。在可替代的实施例中，第二装配头可以包括配置为与第五位置处的第五冲模啮合的冲头，该方法包括将第五片材料提供至该第五冲模；将该第二装配头移位至该第五位置；使该第二装配头的该冲头啮合以从该第五片材料分割出一部分；将该第二装配头连同该第五片材料部分移位至该装配站；以及将该第五片材料部分施加至该第一片材料部分与该第二片材料部分上。该第五片材料部分较佳地形成用于该燃料电池装的的膜电极装配。根据本发明的第二方案，提供了一种用于装配层叠式燃料电池的装置，该装置包括多个片馈送线，每个所述馈送线均配置为接收用于该燃料电池的层的片材料；装配站，由配置为将一系列相连电极板牵引至该装配站的所述多个片馈送线中的一个馈送；多个切割站，由所述多个片馈送线中的其他多个片馈送线馈送，每个切割站均包括用于定义待从多个片材料的各片材料分割出的部分的冲模；装配头，配置为在该装配站和所述多个切割站中的每一个之间可移位，并且该装配头包括第一冲头，该第一冲头具有配置为与所述多个切割站中第一切割站处的对应冲模哨合的表面，其中，该装置配置为使该装配头在所述多个切割站与该装配站之间移位；致动该装配头以在所述多个切割站处从该片材料中的每一个分割出一部分片材料；以及将分割出的部分从所述多个切割站转移至该装配站。该装配头可以包括第二冲头，该第二冲头具有配置为与所述多个切割站中第二切割站处的对应冲模哨合的表面，该第二冲头表面的外周边完全地位于该第一冲头表面的内周边之内。该第一冲头与该第二冲头的表面可以包括多个开口，所述多个开口用于施加真空以使被各冲头分割出的片材料被附着至该装配头。其他与本发明第一方案相关联的可选且优选的特征也可以应用于第二方案。
以下通过示例并参照所包含的附图来进一步详细描述本发明的方案及实施例，其中图I为高分子电解质膜燃料电池的示意性分解剖视图；图2为用于装配层叠式燃料电池的示例性装置的透视图；图3为图2中装置的平面图；图4为图2和图3中装置的正侧视图；图5和图6包括用于图2-图4的装置的示例性装配头的一系列剖面透视图；以及图7包括用于示出装配层叠式燃料电池组件的过程中一系列处理步骤的一系列示意图。
具体实施例方式在图I中所示的传统燃料电池的配置已作为本发明背景技术的一部分于上文描述过。根据本发明第二方面的示例性装置200的透视图于图2中示出。该装置200还以平面图方式示于图3中并以正侧视图方式示于图4中。提供了多个片馈送线201a-g以馈送对应数量的片材料202a-g。如该实施例中所示提供了总共7条馈送线，配置为馈送相连的多个MEA 202a,2个附着性垫片片材料202b、202f、2个气体扩散层材料202c、202e、一系列相连的阳极电极板202d和一系列相连的阴极电极板202g。以原材料形式提供用于该垫片及气体扩散层线201b、201C、201e、201f的材料，即仅具有确定的片厚度与宽度，而以预制备形式提供用于该阳极和阴极电极板202d、202g的材料，该预制备形式具有这样的表面特征，例如，已经位于合适位置的流体流通道，这可以例如通过冲印(stamping)和/或蚀刻形成。为了使得该阳极和阴极板通过组件200被牵引(index)，连续的板相互连接，当然，可替代地，这些板也可从包括这些零件堆的料斗馈送。该垫片和气体扩散材料可以从卷筒或片馈送托盘(sheet fed stock)供应。该垫片材料可以以在其一侧或两侧有背衬纸的附着片形式供应，同时可以以没有任何附着层的方式应用该气体扩散层材料。向该MEA线201a提供制成的膜电极组件，在示出的实施例中这些膜电极部件连结在一起以用于牵引，且在装配前仅需要最终切割来修边及分割单独的MEA部件。该MEA也可以以卷筒馈送片或来自片馈送器的单独零件的形式提供。对于每个馈送线而言，向组件200提供片状或一系列相连部件形式的材料是有利的，因为这降低了装配复杂性。
馈送线201d朝向第一中间层叠或装配站203牵引该阳极板202d，在那里将该垫片、气体扩散层及膜电极组件部件层叠至每个阳极板。为此目的，设置了多功能装配头204。装配头204可通过取放机制(pick-and-place mechanism)(为清楚起见,未示出)沿一个或多个轴跨越该馈送线。在较佳的实施例中，装配头204可沿X轴(如图2所示)移位，该X轴为沿着该馈送线的平面并且横贯于(transverse to )配置为提供片材料的馈送线方向的方向，且该装配头204可在z轴(即在与该馈送线的平面正交(orthogonal to)的方向)上升降。以下继续描述用来实现组件的示例性操作系列，该组件包括具有气体扩散层和附着性垫片的阳极板。
首先将阳极板推送(advanced to)至装配站203。通过以一个或多个在该装配站中的针与该阳极板的对应孔啮合来定位该阳极板，使该阳极板可准确地定位在装配站203处。将装配头204移位至在该垫片馈送线201b上的位置处的第一冲模205。之后，该装配头中的冲头与横跨该垫片材料202b的冲模啮合，从该片切割出垫片形状的片(piece)。该冲头设置有一系列开口，通过该一系列开口施加真空，从而使得该垫片紧附于装配头204。之后，该装配头从冲模205收回且移位至第二冲模206，气体扩散层材料设置在第二冲模206上。在该垫片材料仍然处于该装配头上适当位置的情况下，在该装配头中的第二冲头与横跨该气体扩散层材料的第二冲模啮合，切割出一部分材料，该部分材料被已存在的垫片材料所环绕。之后，该装配头204从第二冲模206收回且带着该垫片以及该气体扩散层部分移位横跨至装配站203。在单个操作步骤中，该装配头随后将该垫片及气体扩散层施加至已经布置在该装配站203的阳极板。因为该气体扩散层完全适配于该垫片层内，因而该气体扩散层一旦被施加至该阳极板，则该气体扩散层就横向地保持于适当位置。因此在该气体扩散层上无需附着剂，当然，也可以提供至少部分附着层以确保该层在后续步骤中不移动。一旦施加了该垫片和气体扩散层，则将MEA层施加至该阳极板上。这可以通过移位装配头204来完成，该装配头204可以包括用来切割及紧紧保持住MEA部件的第三冲头，或者可替代地，这可以通过使用专门为了切割及移位该MEA部件至装配站203目的的第二装配头207来实现。在上面提及的第一可选方案(first alternative)中，可提供第二装配头208 (名义上与第一装配头204相同)以从由片馈送线201g、201f馈送的各冲模209、210获得垫片及气体扩散层部分。该第二装配头208可因此用来通过在该第一装配头从MEA站211收回该MEA的同时并行地实施其他操作而使整体工艺加快。在该第二可选方案中，在第二装配头207被用来获得MEA的同时，第一装配头204可被用来从冲模209、210获得垫片及气体扩散层部分。在该选择中，MEA站211较佳地是从装配站203开始偏移，从而避免任何第二装配头207和第一装配头204的移动之间的冲突。第二装配头207配置为在MEA装配站211以及第一装配站203之间移位以将MEA部件转移至该阳极板。在第一和第二可选方案的每一种可选方案中，并行地实施某些操作，因而整体装配工艺可较仅使用一个装配头的工艺更快。使用专门用于转移MEA层的单独的装配头也减小了装配头204的设计复杂性，因为这仅需要实施两次切割工艺而非三次。一旦向该阳极板提供了所需的垫片、气体扩散层以及MEA，则阳极板馈送线201d被牵引以将该阳极板移动至第二装配站212。之后，在由阴极板馈送线201g馈送的阴极板上位置处的第三装配头213将阴极板从阴极片材料202g提起并将该阴极板移位至第二装配站212。操作切割刀片致动器(cropping blade actuator) 214以从该片馈送线分割出阴极板。
一旦在第二装配站212施加了该阴极板，则该阳极馈送线将该已完成的燃料电池装配牵引至第三装配站217，并且在连续的牵引步骤中操作另一个切割刀片致动器215两次，以从阳极馈送线202d分割出经装配的燃料电池。之后，将该经装配的燃料电池传递至装配滑道216以进行进一步装配。第三装配站217较佳地设置有用于使燃料电池组件在截除操作期间呆在适当位置的真空床。对于上述装配头中的每一个，较佳地使用真空系统以在装配站203、212的冲切步骤及层叠步骤之间保持部件。以下描述装配头204进一步的细节。图I还示出了各种废料滑道218-223，在用来从片馈送线分割各种部件的切割操作之后，沿着废料滑道218-223馈送来自馈送线201a-c、201e-g的废弃材料。可以在片馈送组件201下方设置一个或多个摄像头401 (图4)以允许在装配过程中监控部件的相对位置。例如，摄像头401可用来确保该垫片和气体扩散层材料的边缘在各冲模的正确位置上。如果需要，也可以使用照相机来监控或调整该阳极线或阴极线的位置。图5和图6示出了用于切割并使垫片和气体扩散层片材料移位的不同配置中的示例性装配头204的不同剖面透视图。图5a及6a的A和B部分中，该装配头处于邻近垫片冲模205的配置中，且第一冲头包括外边缘502、内边缘503及配置为在与垫片冲模205啮合的垫片材料中提供流体流通道的进一步的特征504。当该第一冲头接触冲模205时,通过内边缘503、外边缘502以及进一步的特征504同步地形成垫片的外部和内部轮廓，并导致废材的吐出。在内边缘504以及外边缘502之间设置有真空支架501以使该垫片在该冲切操作后保持在该冲头表面507上。在与垫片冲模205啮合后，收回该第一冲头且使包括与第一冲头501的内边缘共边的外边缘503的第二冲头505延伸且与气体扩散层膜206 (C部分)啮合。在这两种片材料皆被分割后，使第一及第二冲头501、505的各表面507、508彼此对齐且将保持在表面507、508上适当位置的该片材料(未示出)施加至该在装配站203 (图2)处的阳极板，如图5和图6的D部分所示。图5和图6还示出了设置在装配头204上的真空管线509、510，其向位于第一及第二冲头501、505的表面507、508上的开口提供吸力，以使该片材料在移位至装配站203的过程中保持在适当位置。第一真空管线509为第一冲头501的表面507提供吸力，而第二真空线510为第二冲头505的表面508提供吸力。图7示意性示出将垫片及气体扩散层从各冲模205、206转移至其上设置有阳极板701的装配站203的示例性工艺中的一系列步骤。在步骤A中，使得装配头处于垫片冲模上方适当位置。将垫片材料设置在该冲模上，且该装配头使第一冲头501 (图5、6)与垫片冲模205啮合(步骤B)。在该工艺中，由垫片冲模205吐出且丢弃该垫片材料的部分702。之后，装配头204从该垫片冲模205收回(步骤C)且移位至气体扩散层冲模206上(步骤D)。之后，装配头204使该第二冲头与气体扩散层冲模206啮合(步骤E)，并从气体扩散层冲模206收回，该垫片及气体扩散层部分均附至该第一及第二冲头的各表面。装配头204之后移位至装配站203上方(步骤G)，并将该垫片及气体扩散层部分施加至阳极板701 (步骤H)。装配头204之后从该装配站收回(步骤I)，从该垫片材料的上表面取走背衬纸。之后，通过将装配头204移位至废材滑道或料斗并解除施加 至该第一冲头表面的真空，并且可选地施加正向压力以确保清除背衬纸并吐出任何残留材料，这样就丢弃了该背衬纸。在后续处理步骤中，将该MEA应用于阳极板701之上。在图7所示的步骤之后施加进一步的垫片及气体扩散层。之后施加阴极板以完成该燃料电池组件。较佳地，装配头204被配置为能够使用可以沿着至少两个线性轴来移动该头的取放臂来实现上述操作。该头可进一步地配置为包括额外的旋转轴从而适应额外的工艺。在上述示例性实施例中，针对两种垫片材料202b、202f提供了单独的馈送线201b、201f以适应阳极侧和阴极侧上垫片的不同形状和配置。类似地，针对两种气体扩散层材料202c、202e提供了单独的馈送线201c、201e从而使得针对阳极侧和阴极侧能够使用不同的形状和材料。可通过将该多条垫片线合并至一共用线和/或将所述多个气体扩散线合并至一共用线来简化这些线，这将进一步简化工艺及相关的发明需要。其他实施例意图落入如所附权利要求所定义的发明范围内。
权利要求
1.一种装配层叠式燃料电池的方法，该方法包括步骤如下 将第一片材料提供至第一冲模； 将装配头移位至邻近该第一冲模的第一位置，该装配头包括第一冲头，该第一冲头具有配置为与该第一冲模啮合的表面； 使该第一冲头与该第一冲模啮合以从该第一片材料分割出一部分； 将第一片部分附着至该第一冲头的该表面； 将该装配头连同该第一片材料部分移位至包括电极板的装配站；以及 将该第一片材料部分施加至该电极板的表面。
2.如权利要求I所述的方法，其中，通过施加至位于该第一冲头的该表面中的多个开口的真空来将该第一片部分附着至该第一冲头的该表面。
3.如权利要求I或2所述的方法，其中，该装配头包括第二冲头，该第二冲头具有配置为与第二冲模啮合的表面，该方法包括 将第二片材料提供至该第二冲模； 将该装配头移位至邻近该第二冲模的第二位置； 使该第二冲头与该第二冲模啮合以从该第二片材料分割出一部分； 将该装配头连同该第二片材料部分移位至所述装配站；以及 将该第二片材料部分施加至该电极板的该表面。
4.如权利要求3所述的方法，其中，通过施加至位于该第二冲头的该表面中多个开口的真空来将该第二片部分附着至该第二冲头的该表面。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中，在该第一片材料部分和第二片材料部分这二者附着至该第一冲头和第二冲头各表面的情况下将该装配头从该第二位置移位至该装配站，并且，其中在单个操作中将该第一片材料部分和第二片材料部分施加至该电极板的该表面上。
6.如权利要求3到5中任一项所述的方法，其中，该第二冲头的该表面的外周边完全地位于该第一冲头的该表面的内周边之内。
7.如权利要求6所述的方法，其中，该第一片材料包括附着性垫片材料，且该第二片材料包括多孔气体扩散层材料。
8.如权利要求I所述的方法，其中，通过线性片馈送线将该第一片材料从第一片材料带提供至该第一冲模。
9.如权利要求I或8所述的方法，其中，通过包括一系列相连电极板的线性片馈送线将该电极板提供至该装配站。
10.如权利要求9所述的方法，其中，该装配站为第一装配站且在将该第一片材料部分施加至该电极板的该表面的操作之后，该一系列相连电极板从该装配站被牵引至第二装配站。
11.如权利要求3至7中任一项所述的方法，其中，该装配头为第一装配头，该方法包括 将第三片材料提供至第三冲模； 将第二装配头移位至邻近第三冲模的第三位置，该第二装配头包括第一冲头，该第一冲头具有配置为与该第三冲模啮合的表面；使该第二装配头的第一冲头与该第三冲模啮合以从该第三片材料分割出一部分； 将该第三片部分附着至该第二装配头的第一冲头的表面； 将该第二装配头连同该第三片材料部分移位至该装配站；以及 将该第三片材料部分施加至该第一片材料部分与该第二片材料部分上。
12.如权利要求11所述的方法，其中，通过施加至位于该第二装配头的第一冲头表面中的多个开口的真空来将该第三片部分附着至该第二装配头的第一冲头的表面。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中，该第二装配头包括第二冲头，该第二冲头具有配置为与第四冲模啮合的表面，该方法包括 将第四片材料提供至该第四冲模； 将该第二装配头移位至邻近该第四冲模的第四位置； 使该第二装配头的第二冲头与该第四冲模啮合以从该第四片材料分割出一部分； 将该第二装配头连同该第四片材料部分移位至该装配站；以及 将该第四片材料部分施加至该第一片材料部分与该第二片材料部分上。
14.如权利要求13所述的方法，其中，通过施加至位于该第二装配头的第二冲头表面中的多个开口的真空来将该第四片部分附着至该第二装配头的第二冲头的表面。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，在该第三片材料部分和该第四片材料部分这二者皆附着至该第二装配头的第一冲头和第二冲头的各表面的情况下，将该第二装配头从该第四位置移位至该装配站，并且，其中在单个操作中将该第三片材料部分和该第四片材料部分施加至该第一片材料部分和该第二片材料部分上。
16.如权利要求3至7中任一项所述的方法，其中，该第一装配头包括第三冲头，该第三冲头配置为与第五位置处的第五冲模啮合，该方法包括 将第五片材料提供至该第五冲模； 将该第一装配头移位至该第五位置； 使该第三冲头与该第五冲模啮合以从该第五片材料分割出一部分； 将该第一装配头连同该第五片材料部分移位至该装配站；以及 将该第五片材料部分施加至该第一片材料部分与该第二片材料部分上。
17.如权利要求16所述的方法，其中，该第五片材料部分形成用于该燃料电池组件的膜电极组件。
18.一种用于装配层叠式燃料电池的装置，该装置包括 多个片馈送线，每个所述馈送线均配置为接收用于该燃料电池的层的片材料； 装配站，由配置为将一系列相连电极板牵引至该装配站的所述多个片馈送线中的一个馈送； 多个切割站，由所述多个片馈送线中的其他多个片馈送线馈送，每个切割站均包括用于限定待从多个片材料的各片材料分割出的部分的冲模； 装配头，配置为在该装配站和所述多个切割站中的每一个之间可移位，并且该装配头包括第一冲头，该第一冲头具有配置为与所述多个切割站中第一切割站处的对应冲模啮合的表面， 其中，该装置配置为 使该装配头在所述多个切割站与该装配站之间移位；致动该装配头以在所述多个切割站处从所述多个片材料中的每一个分割出一部分片材料；以及 将分割出的部分从所述多个切割站转移至该装配站。
19.如权利要求18所述的装置，其中，该装配头包括第二冲头，该第二冲头具有配置为与所述多个切割站中第二切割站处的对应冲模哨合的表面，该第一冲头表面的外周边完全地位于该第二冲头表面的内周边之内。
20.如权利要求18所述的装置，其中，该第一冲头与该第二冲头的表面包括多个开口，所述多个开口用于施加真空以使被各冲头分割出的片材料被附着至该装配头。
21.—种基本上如本文参照所附的图2到图7描述的装配层叠式燃料电池的方法。
22.—种基本上如本文参照所附的图2到图7描述的装配层叠式燃料电池的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于装配层叠式燃料电池的方法与装置,其中包括一个或多个冲头的装配头用来从片材料分割出部分且用来将该部分转移至用于层叠的电极板。所公开的实施例包括一种装配层叠式燃料电池的方法,该方法包括下列步骤将第一片材料(202b)提供至第一冲模(205)；将装配头(204)移位至邻近该第一冲模的第一位置，该装配头包括第一冲头(501)，该第一冲头(501)具有配置为与第一冲模啮合的表面(507)；使该第一冲头与该第一冲模啮合以从该第一片材料分割出一部分；将该第一片部分附着至该第一冲头的表面；将该装配头连同该第一片材料部分移位至包括电极板(701)的装配站(203)；以及将该第一片材料部分施加至该电极板的表面。
文档编号H01M8/02GK102906918SQ201180010930
公开日2013年1月30日 申请日期2011年2月11日 优先权日2010年2月26日
发明者彼得·戴维·胡德 申请人:智慧能量有限公司