燃料电池堆和用于组装该燃料电池堆的方法_5

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如图1Oc所示),第三位置平行于条带的平面并且不同于第一位置(如图1Od和图1Oe所示)。因此,燃料电池可以方便地通过将第一子组件1002折叠返回到第二组件1004上来组装,如下所述。
[0188]图1Oa示出燃料电池组件1000的条带。条带100包括沿条带1000的长度交替设置的第一子组件1002和第二子组件1004。在本示例中,条带1000还包括直接耦接于第二子组件1004中的每个的支撑结构1008。每个第一子组件1002沿第一横向边缘1007可转动地连接到邮t连的第二子组件1004。横向边缘是横向于条带1000的纵向方向的边缘。通过从第一横向边缘1007延伸的柔性结合部1011,第一子组件1002可以可转动地连接到毗连的第二子组件1004。因此,结合部1011限定枢轴1006。结合部1011可以在机械上比第一子组件和第二子组件的毗连部更弱。在一个示例中,结合部可以是与第一子组件1002和第二子组件1004相比厚度减小的区域,例如它们可被刻痕以支持第一子组件1002相对于第二子组件的转动。
[0189]可选地,第一子组件1002中的一个或多个可沿第二横向边缘1009可释放地连接到毗连的第二子组件1004。第二横向边缘1009与第一横向边缘1007相对。第一横向边缘1007在图1Oa中被标记为折线。第二横向边缘1009在图1Oa中被标记为剪切线,如从下面图1Oc的描述所理解的。
[0190]第一横向边缘1007是第一子组件1002在条带1000相对于用于组装燃料电池的设备的行进方向上的后缘,如将在下面所描述的。类似地,第二横向边缘1009是第一子组件1002的前缘。
[0191]第一子组件1002在图1Oa中被示为在第一位置,其中,它们平行于条带1000的平面,并且它们中的每个还在条带1000的平面中的方向与毗连的第二子组件1004隔开。当第一子组件1002在第一位置时,它们可被方便地定位用于传送条带1000。而且,使用已知的技术在第一位置用第一子组件1002直接制造条带1000可以是方便的。
[0192]图1Ob示出用于从图1Oa所示的燃料电池组件1000的条带组装燃料电池的设备。条带1000在处于条带1000的平面中并与条带1112的纵向轴线平行的方向穿过该设备,该纵向轴线如图1Ob中的箭头1013所示。
[0193]该设备包括第一力施加器,在本不例中,第一力施加器是推杆1012。推杆1012被配置成在横向于条带1000的平面的第一方向1016向第一子组件1002施加第一力,以便绕枢轴1006将第一子组件1002从其平行于条带1012的平面的第一位置(如图1Ob所示)移到其离开条带1012的平面的第二位置(如图1Oc所示)。图1Ob所示的推杆1012在向上的方向向第一子组件1002的下表面施加力,所述向上的方向是横向于条带1002的平面的方向的示例。所述下表面可以被称为第一子组件的接合表面。因此,第一子组件1002绕第二子组件1004转动,使得其离开条带1000的平面延伸,如图1Oc所示。应当理解,在其他示例中,第一力施加器可以是将第一子组件1002从其第一位置拉到其第二位置的组件。
[0194]在本示例中,该设备还包括分离器1016,分离器1016被配置成在第一子组件1002从其第一位置移到其第二位置之前,将第一子组件1002的第二横向边缘1009从相邻的第二子组件1004分离。如图1Ob和图1Oc所示,分离器1016在横向于条带1000的平面的方向是可移动的,以便机械地分离两个子组件之间的可分离结合区1022,但应当理解,可以使用任何其他分离器。在一些示例中,可以不需要独立的分离器,因为推杆1012的动作可以导致与第一子组件1002的第二横向边缘1003相关联的任何可分离结合区1022被损坏。
[0195]图1Oc示出在第二位置的第一子组件1002,其第二横向边缘1009与条带1000的平面隔开。在本示例中,推杆1012穿过条带中的孔口,该孔口通过第一子组件1002从第一位置到第二位置的位移产生。因此,第一子组件1002的下表面/接合表面或第二横向边缘1009被暴露用于随后的组装操作,该组装操作在平行于条带1000的平面的第二方向1018向第一子组件1002施加第二力,以便使第一子组件1002从第二位置移到平行于条带1000的平面的第三位置。第三位置不同于第一位置。这个随后的组装操作由第二力施加器执行,在本示例中,第二力施加器是一对滚筒1014。应当从以下描述理解,第二位置是允许第二力施加器将第一子组件从第二位置移到第三位置的任何位置。
[0196]图1Od示出从图1Oc所示的位置移向并穿过滚筒1014的条带1000。因此,第二方向1018上的第二力已经由上滚筒1014施加到最右边的第一子组件1002,以便使其移到第三位置。在第三位置,第一子组件1002平行于条带1000的平面,并在第一位置覆于毗连其第一横向边缘1007的第二子组件1004。因此,当第一子组件1002和第二子组件1004在如图1Oa所示的第一位置时,它们不再在条带1000的平面中隔开。
[0197]使用一个或多个滚筒1014可以是有利的,因为它使得第一子组件1002逐渐放在第二子组件1004上,这可以提供逐渐的浸湿或逐渐的剥离。就是说,滚筒1014的转动可用于随着增加的接触面积在来自第一子组件1002的横向边缘的第二方向1018增长,逐渐增加第一子组件1002和第二子组件1004之间的接触面积。这可以减小子组件1002、1004之间产生任何气泡的可能性,因为在逐渐放下第一子组件1002时,所述气泡应该被推出。类似地,可以减小在第一子组件1002中形成任何皱褶的可能性。
[0198]图1Oe示出条带1000,其中在该条带1000中的所有第一子组件1002已经移到它们的第三位置。在一些示例中,通过第一子组件和第二子组件的每次组合,可以提供完整的燃料电池,如图1Oe所示。
[0199]图1la至图lie示意地示出用于将燃料电池子组件1110传送到基板的组件传送机构1100的操作,在本示例中,所述基板是燃料电池组件1112的条带。组件传送机构1100包括可转动的滚筒1102和传送带1104,传送带1104绕过滚筒1102并以张力保持,使得滚筒11102的转动产生传送带1104的移动。传送带1104限定用于接触滚筒1102的内表面1106和相对的外表面1108。传送带1104的外表面1108被配置成承载用于放置在燃料电池组件1112的条带上的燃料电池子组件1110。子组件1110可以通过粘合剂可释放地附接至传送带1104。
[0200]在本示例中,子组件1110是层压层,所述层压层包括气体扩散层(GDL)、第一催化剂层、电极膜和第二催化剂层。两个催化剂层和电极膜可在一起被称为包括电极的膜电极组合件(MEA)。该层压层被定位在条带1112中的垫圈内,使得该层压层内的流体被保持在该层压层内。
[0201]组件传送机构1100在横向于条带1112的平面的第一方向1114相对于条带1112是可移动的,以便使组件传送机构1100朝向条带1112或远离条带1112移动。组件传送机构1100可以在上升位置与如将在下面参考图1ld来描述的组件传送位置之间移动,在该上升位置,滚筒1102上的传送带1104与条带112隔开,如图1la所示。
[0202]滚筒1102也可被可转动地驱动,在一些示例中,同时被可转动地驱动,使得传送带1104绕滚筒1102移动并对应地使子组件1110朝滚筒1102移动,使得当组件传送机构在组件传送位置时,在传送带1104上的子组件1110被定位在滚筒1102与条带1112之间。滚筒1102可以被直接或间接驱动。如图1lb所示,滚筒1102已转动,使得子组件1110已向下移动,使得所述子组件在传送带1104的区域上,该区域毗连于滚筒1102,仍然横向于条带1112的平面。此外,如图1lb所示,组件传送机构1100已经在第一方向1114移动,使得滚筒1102更接近条带1112。
[0203]图1lc示出在接近组件传送位置的位置的组件传送机构1100,该组件传送位置如图1ld所示。在图1lc中,可以看出当子组件1108绕滚筒1102移动并且滚筒1102继续转动时,子组件1100的平面趋向于条带1112的平面。在本示例中,滚筒1102具有足够小的半径,以便促使该子组件1100的横向边缘在子组件1100绕过滚筒1102时从传送带1104脱离。就是说,在子组件1110绕滚筒1102的半径移动时,子组件1110的前缘1116远离传送带1104移动。这是因为,子组件1110与传送带1104之间的粘合剂的粘着强度不够大到作用于子组件1110的刚性并使子组件1110为滚筒1102的特定半径而弯曲。用在子组件1110与传送带1104之间的粘合剂可以具有优先的释放特性;例如所述粘合剂可以在张紧时比在剥离时具有更高的粘着强度。这可在适当时间并在适当位置有利地帮助将子组件1110从传送带1104脱离用于将所述子组件附接到条带1112。
[0204]在本示例中,条带1112具有暴露的粘合剂1020区,当子组件1110在组件传送位置时,该暴露的粘合剂区与子组件1110接触。
[0205]在如图1ld所示组件传送机构1100到达组件传送位置时,由于滚筒1102继续转动和下降,因此子组件1110毗连于条带1112放置并在与条带1112的平面相同的平面中取向。当组件传送机构1100在组件传送位置时,在条带1112与子组件1110之间的粘合剂的粘着强度强于子组件1110与传送带1104之间的粘合剂的粘着强度。这部分可能是由于子组件1110与传送带之间因为滚筒1102的曲率以及子组件1110的刚性而减少的接触面积。
[0206]图lie示出已远离条带1112移动使得子组件1110已留在条带1112上的适当位置的组件传送机构。
[0207]条带1112可连续地或不连续地在第二方向1118相对于滚筒1102移动,以便帮助子组件1110从传送带1104脱离和/或将滚筒1102移到条带1112上的不同位置用于安置随后子组件。第二方向1118平行于条带1112的纵向轴线。因此,滚筒1102的转动和滚筒1102在第一方向的移动可重复用于子组件的随后放置操作。
[0208]以该方式逐渐放下子组件1110可以是有利的,因为其可提供如上所述的逐渐浸湿或逐渐剥离。
[0209]在一些示例中,绕滚筒1102的传送带1104的速度可以比条带1112在第二方向1118相对于所述组件传送机构的速度更快。因此,子组件1110和条带1112之间在第二方向1118所产生的相对运动可以帮助将子组件1110正确定位在预期的位置。在本示例中,子组件是被紧贴装配到垫圈中的孔口中的层压层,该层压层相对于该垫圈的运动可引起该层压层的前缘(该层压层可由于层压层的刚性和滚筒1102的半径已从传送带1104脱离)邻接该垫圈中的孔口的内壁,使得该层压层的剩余部分紧密地装配到该孔口中。这对燃料电池可以是特别有利的,因为层压层与垫圈之间的任何间隙可以使燃料电池流体(诸如氢)绕过该燃料电池的活性区域,从而降低性能。
[0210]参考图1la至图lie描述的组装方法可以被称为间距跳跃。此类组装方法可以是有利的,因为在组装期间可以在任何时候保持对所述组件的位置的控制,并因此不必使用复杂和昂贵的位置识别技术来正确对准组件。这可转而产生更精确组装的燃料电池。
[0211]图12示出使用组件传送机构诸如参考图1la至图lie所示和所述的组件传送机构将燃料电池子组件传送至基板的方法。具体地,组件传送机构可以包括至少一个可转动的滚筒;以及传送带,该传送带绕过滚筒并以张力保持,使得滚筒的转动产生传送带的移动。如上所述,传送带限定被配置成承载燃料电池子组件的外表面。
[0212]在步骤1202,该方法包括:在滚筒上的传送带毗连于所述基板
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