專利名稱：燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置、方法和運(yùn)送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及燃料電池尤其是燃料電池膜片/電極組件沖剪系統(tǒng)的制造，其中使該燃料電池膜片/電極組件定位且確實(shí)固定以便進(jìn)行沖剪，并且防止在沖剪之后的燃料電池膜片/電極組件的運(yùn)送過程中的位置偏離，并且本發(fā)明涉及燃料電池膜片/電極組件運(yùn)送裝置，通過該運(yùn)送裝置，可以使沖剪步驟和運(yùn)送步驟平穩(wěn)地連接，并且平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)從運(yùn)送步驟到堆積步驟的轉(zhuǎn)移。
背景技術(shù)：
燃料電池是這樣一種電池，即將相反的原理用于電解水，從而通過在氫和氧之間發(fā)生反應(yīng)，在得到水的過程中獲得電流。因?yàn)橐话闱闆r下，燃料氣體可以代替氫氣，并且空氣或者氧化氣體可以代替氧氣，所以經(jīng)常使用燃料氣體、空氣和氧化氣體的術(shù)語。
作為這種燃料電池，例如在日本特許公開2000-123848中的“燃料電池”是公知的。該燃料電池的電池結(jié)構(gòu)如圖11中所示。
如圖11所示，通過將陽極側(cè)電極102和陰極側(cè)電極103粘貼到電解質(zhì)膜片101的兩面，并且用兩個(gè)隔板104、105將陽極側(cè)電極102和陰極側(cè)電極103夾住，可以制造電池100。用來將作為燃料的氫氣供給陽極側(cè)電極102的多個(gè)流動(dòng)凹槽106形成在隔板104上，用來將作為氧化氣體的氧氣供給陰極側(cè)電極103的多個(gè)流動(dòng)凹槽107形成在隔板105上。通過堆積許多這種結(jié)構(gòu)的電池100，可以獲得需要的電壓。
參考標(biāo)號(hào)111、112代表密封件(襯墊)，用于將電解質(zhì)膜片101和隔板104、105之間的間隙密封住。
電解質(zhì)膜片101是由聚合化合物制成的聚合物電解質(zhì)膜片(PEMPolymer Electrolyte Membrane)。該電解質(zhì)膜片101在下面寫作PEM101。
并且，PEM101、陽極側(cè)電極102和陰極側(cè)電極103構(gòu)成膜片/電極組件108(MEAMembrane Electrode Assembly)。以下將該膜片/電極組件108寫作MEA108。
在上述的日本專利公開文獻(xiàn)中，沒有描述MEA108的制造方法和運(yùn)送方法，但是通常公知這樣一種方法，其中[1]將具有比該P(yáng)EM面積小的陽極側(cè)電極102和陰極側(cè)電極103加壓固定到切割成比其最終成型的形狀大一些的PEM的前后面上；[2]通過沖剪刀片的切割(沖剪)使PEM的邊緣最后成形；[3]用吸緊裝置吸緊沖剪過的膜片形式的MEA108，同時(shí)將其運(yùn)送到下一步驟。
本發(fā)明人嘗試過種制造和運(yùn)送方法，但在沖剪(最后成形)步驟[2]和運(yùn)送步驟[3]中，出現(xiàn)了圖12A到圖12C中所示的多種問題。
圖12A到圖12C是表示MEA沖剪步驟和跟在沖剪步驟之后的運(yùn)送步驟的說明圖圖12A是表示沖剪過程的剖面圖；圖12B是表示吸緊操作的剖面圖；圖12C是表示運(yùn)送操作的剖面圖。
在圖12A中，隨著將固定有電極102、103的PEM101放置在工作臺(tái)121上且將其由在圖中未示出的定位裝置定位，如白色箭頭所示的那樣，使裝有沖剪刀片122的按壓裝置123下降，并且沖剪PEM101a。為了使其與沖剪之后的PEM101區(qū)別開來，使用參考標(biāo)號(hào)101a來代表沖剪之前的PEM。
在圖12B中，在完成PEM101的沖剪之后，如白色箭頭所示那樣使與該按壓裝置123(見圖12A)分開的吸緊裝置124下降并且吸緊MEA108。
在圖12C中，由吸緊裝置124吸緊的MEA108如白色箭頭d所示那樣地升高，并且如白色箭頭e所示那樣地運(yùn)送到隨后的堆積步驟。
在圖12B中，因?yàn)樵谶M(jìn)行該吸緊操作之前，在圖12A中所示的按壓裝置123和圖12B中所示的吸緊裝置124在工作臺(tái)121上進(jìn)行互換，所以在從沖剪過程到吸緊過程進(jìn)行轉(zhuǎn)移的時(shí)候，這一流程會(huì)暫時(shí)停止。結(jié)果，當(dāng)在一條生產(chǎn)線上連續(xù)地進(jìn)行MEA108的沖剪和運(yùn)送之時(shí)，可以預(yù)料生產(chǎn)率將大大降低。
在該邊緣沖剪之后，將其邊緣已經(jīng)被沖剪到預(yù)定尺寸的MEA108從進(jìn)行該邊緣沖剪的沖剪臺(tái)運(yùn)送到用隔板進(jìn)行堆積的堆積臺(tái)。在圖12A和圖12B中，從由按壓裝置123沖剪PEM101a之時(shí)到由吸緊裝置124將其吸緊之時(shí)，例如，如果MEA108的位置滑動(dòng)，那么在其位置仍然滑動(dòng)時(shí)由吸緊裝置124運(yùn)送MEA108，并且在堆積步驟中，必須修正MEA108的位置。結(jié)果，會(huì)增加制造燃料電池的勞動(dòng)，并且該燃料電池的生產(chǎn)率會(huì)下降。
還有，會(huì)出現(xiàn)在圖13A和圖13B中所示的那種分離的問題。
圖13A和圖13B是表示MEA沖剪裝置和沖剪過程的說明圖圖13A是表示在該沖剪過程之前的剖面圖，圖13B是表示在該沖剪過程之后的剖面圖。
在圖13A中，首先，其側(cè)面固定有電極102、103的PEM101a(為了使其與沖剪之后的PEM101區(qū)別開來，為了方便起見將該沖剪之前的PEM的參考標(biāo)號(hào)寫作PEM101a)放置在工作臺(tái)131上，并且通過例如夾緊元件132將PEM101a的邊緣固定到工作臺(tái)131上。
然后，如箭頭所示，裝有沖剪刀片122的按壓裝置123從PEM101a上方下降，并且由沖剪刀片122沖剪PEM101a。
當(dāng)使用上述的夾緊元件132來固定PEM101a時(shí)，當(dāng)擰緊夾緊元件132時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生這樣的情況，即夾緊元件132移動(dòng)并且在膜片狀的工件PEM101a中產(chǎn)生折皺，或者夾緊元件132將PEM101a彼此抵靠拉動(dòng)并且使PEM101a伸長(zhǎng)，而有損PEM101a的質(zhì)量。
并且，當(dāng)將PEM101a定位在工作臺(tái)131上之時(shí)，因?yàn)樗悄て瑺罟ぜ?，所以必須使用不損壞它的方法。
還有，當(dāng)金屬離子附著到電極102、103上時(shí)，這些金屬離子會(huì)和電子結(jié)合，并且在碳電極上會(huì)析出金屬。有時(shí)會(huì)發(fā)生這樣的情況，即因?yàn)檫@一原因，析出的金屬會(huì)阻礙氫和氧之間的反應(yīng)，并且使燃料電池的性能下降，所以需要防止金屬離子附著到電極102、103上，以改善該燃料電池的性能。
在圖13B中，當(dāng)完成沖剪之時(shí)，該按壓裝置123如箭頭所示那樣升高。
有時(shí)會(huì)發(fā)生這樣的情況沖剪結(jié)束的由PEM101和電極102、103構(gòu)成的MEA108已經(jīng)如白色箭頭所示那樣滑向一側(cè)，并且如果在完成沖剪之前發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)，那么沖剪的精確度就會(huì)下降，并且有損燃料電池的質(zhì)量。
還有，會(huì)發(fā)生在圖14A、圖14B、圖15A和圖15B中畫出的各種問題。
圖14A和圖14B是表示MEA沖剪裝置和沖剪刀片形狀的說明圖，該沖剪刀片形狀影響該沖剪裝置的沖剪過程；圖14A是表示在沖剪過程之前的剖面圖，圖14B是表示在沖剪過程中的剖面圖。
在圖14A中，其側(cè)面上固定有電極的PEM101a放置在工作臺(tái)131上。接著，在刀片邊緣122a內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)波紋的沖剪刀片122從PEM101a之上如白色箭頭所示那樣下降。(為了說明起見，已經(jīng)放大了在刀片邊緣122a內(nèi)的波紋起伏程度)。
在圖14B中，用沖剪刀片122剪切PEM101a。然而，由于在刀片邊緣122a內(nèi)的波紋，所以在PEM101a的剖面內(nèi)，用相交的陰影線畫出的部分沒有被剪切。
為了完整地沖剪PEM101a，必須使用更大的推力將沖剪刀片122推壓到PEM101a上，并且因?yàn)樽饔迷跊_剪刀片122上的載荷變大，因此必須提高沖剪刀片122的強(qiáng)度以承受這一載荷，并且將推動(dòng)該沖剪刀片122的汽缸裝置制造得更大。
圖15A和15B是表示MEA沖剪裝置和沖剪刀片傾斜的說明圖，該沖剪刀片的傾斜影響該沖剪裝置的沖剪過程；圖15A是表示沖剪過程之前的剖面圖，圖15B是表示在沖剪過程中的剖面圖。
在圖15A中，其側(cè)面上固定有電極的PEM101放置在工作臺(tái)131上。
使沖剪刀片135如白色箭頭所示那樣從PEM101a之上開始下降。
例如，當(dāng)工作臺(tái)131的頂面和沖剪刀片135的刀片邊緣136的平行度較大時(shí)(刀片邊緣136與工作臺(tái)131的頂面成θ角傾斜)，在圖15B中，當(dāng)用沖剪刀片135剪切PEM101a時(shí)，在PEM101a的剖面內(nèi)，用相交的陰影線畫出的部分沒有被剪切。
因此，為了沖剪PEM101a，按照與參考圖14A和14B所說明的方式相同的方式，必須使用更大的推力作用到?jīng)_剪刀片135上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在第一方面提供了一種燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置，對(duì)于通過將具有比作為剪切目標(biāo)的聚合物電解質(zhì)膜片面積小的碳電極固定到聚合物電解質(zhì)膜片的兩面上制成的膜片/電極組件來講，該沖剪裝置用沖剪刀片沖剪該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣，它包括其上放置膜片/電極組件的下部沖模，具有沖剪刀片的上部沖模，以及可以上升/下降地懸掛在該上部沖模上的按壓元件，其中，該按壓元件設(shè)置有吸緊裝置，用來吸緊并且夾持一個(gè)碳電極。
通過使上部沖模一體地設(shè)有沖剪刀片以及設(shè)置在按壓元件上的吸緊裝置，能夠隨著按壓元件將該聚合物電解質(zhì)膜片壓下并且用吸緊裝置吸緊碳電極，實(shí)現(xiàn)用沖剪刀片進(jìn)行的沖剪，結(jié)果，可以在一單獨(dú)的系列操作中，平穩(wěn)且迅速地實(shí)現(xiàn)聚合物電解質(zhì)膜片的壓下和切割以及碳電極的吸緊。從而提高燃料電池的生產(chǎn)率。
較好地，該按壓元件設(shè)置有用來將該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣壓下的按壓部分和用來容納一個(gè)碳電極的凹槽；在該凹槽的底面上設(shè)置有用來吸住碳電極的電極吸孔；在按壓部分內(nèi)設(shè)置有用來吸住該聚合物電解質(zhì)膜片的膜片吸孔。在該聚合物電解質(zhì)膜片的沖剪過程中，通過用該按壓部分壓下電解質(zhì)膜片的邊緣，并且用電極吸孔吸住碳電極，用膜片吸孔吸住該聚合物電解質(zhì)膜片，使得防止該膜片/電極組件的側(cè)向滑動(dòng)并且確定地夾持該膜片/電極組件成為可能。
用來將按壓元件懸掛在上部沖模上的裝置最好由下列部件構(gòu)成，即在這兩個(gè)元件之間延伸的導(dǎo)向桿以及將按壓元件推壓向下部沖模的彈性元件。因?yàn)橛脕韺磯涸覓煸谏喜繘_模上的裝置具有導(dǎo)向桿，所以該按壓元件能夠相對(duì)于上部沖模以高精確度地上升和下降。
多孔板需要安裝到凹槽的底面上，并且需要使用該多孔板將碳電極吸緊。通過多孔板可以抽吸該凹槽內(nèi)的空氣，并且與用吸緊裝置將碳電極局部吸緊的情況相比較，借助分布在整個(gè)多孔板上的孔，大致均勻的吸緊力作用在該多孔板的整個(gè)表面上，從而能夠吸緊碳電極，并且不會(huì)損壞該碳電極。因?yàn)樗嵌嗫装?，所以?dāng)吸緊碳電極時(shí)在多孔板和碳電極之間的摩擦力可以變大，并且能夠進(jìn)一步改善防止碳電極側(cè)向滑動(dòng)的效果。
理想的是，通過在下部沖模上設(shè)置比膜片/電極組件面積更大的第一支撐元件，并且在該第一支撐元件上設(shè)置用來支撐該聚合物電解質(zhì)膜片邊緣的第二支撐元件，而采用這樣的結(jié)構(gòu)，即按照聚合物電解質(zhì)膜片邊緣、第二支撐元件、第一支撐元件的順序，傳遞該沖剪刀片的剪切力。如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，即由第一支撐元件和第二支撐元件來承受該沖剪刀片的剪切力，那么例如該第一支撐元件和第二支撐元件的材料性能就可以有所不同。如果該第一支撐元件和第二支撐元件之間具有硬度上的差別，那么當(dāng)用沖剪刀片沖剪該聚合物電解質(zhì)膜片時(shí)，通過使第一支撐元件或者第二支撐元件變形以跟隨該沖剪刀片的刀片邊緣形狀，從而可能通過該第一支撐元件和第二支撐元件，吸收下部沖模和上部沖模的裝配誤差以及沖剪刀片相對(duì)于上部沖模的裝配誤差。
就是說，如果第一支撐元件或者第二支撐元件制造得相對(duì)較硬，那么就能夠吸收例如該沖剪刀片自身的尺寸誤差這樣相對(duì)較小的偏差，同時(shí)肯定將剪切力傳遞給該聚合物電解質(zhì)膜片。如果第一支撐元件或者第二支撐元件制造得較軟，那么就能夠吸收例如下部沖模和上部沖模的裝配誤差以及該沖剪刀片相對(duì)于下部沖模的裝配誤差這樣的較大偏差。因此，例如通過將具有不同硬度的第一支撐元件和第二支撐元件結(jié)合起來，就可能吸收上述部件的尺寸誤差和裝配誤差，并且使整個(gè)沖剪刀片與聚合物電解質(zhì)膜片鄰接，并且也可能確定地將沖剪刀片的剪切力傳遞給該聚合物電解質(zhì)膜片、第二支撐元件和第一支撐元件。因此，能夠用較小的載荷確定地進(jìn)行該聚合物電解質(zhì)膜片的沖剪。
最好由彈性體制造該第一支撐元件。如果由彈性體制造第一支撐元件，那么即使當(dāng)該沖剪刀片的刀片邊緣和下部沖模側(cè)之間的平行度已經(jīng)變大時(shí)，當(dāng)用該沖剪刀片剪切該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣時(shí)，該第一支撐元件變形，且整個(gè)沖剪刀片能夠與該聚合物電解質(zhì)膜片鄰接，并且能夠用整個(gè)沖剪刀片均勻地切割該聚合物電解質(zhì)膜片。
可以用比第一支撐元件硬度大的柔軟材料來制造第二支撐元件。如果用柔軟材料制造該第二支撐元件，那么即使當(dāng)在沖剪刀片的刀片邊緣內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)波紋并且該刀片邊緣不是直線時(shí)，當(dāng)用該沖剪刀片剪切該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣時(shí)，該沖剪刀片能夠扎入該第二支撐元件，整個(gè)沖剪刀片能夠與該聚合物電解質(zhì)膜片鄰接，并且能夠用整個(gè)沖剪刀片均勻地切割該聚合物電解質(zhì)膜片。
在第二方面，本發(fā)明提供了一種燃料電池膜片/電極組件的沖剪方法，對(duì)于通過將具有比作為剪切目標(biāo)的聚合物電解質(zhì)膜片面積小的碳電極固定到聚合物電解質(zhì)膜片的兩面上制成的膜片/電極組件來講，用沖剪刀片沖剪該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣，其中，其底面由非金屬板制造的凹槽設(shè)置在下部沖模內(nèi)，并且在碳電極容納在該凹槽內(nèi)并且通過該凹槽的兩相鄰側(cè)壁完成碳電極的定位之后，將該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣吸緊到下部沖模上，并且用該沖剪刀片沖剪該聚合物電解質(zhì)膜片。
通過將其吸緊到下部沖模上而固定該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣，就沒有這樣的風(fēng)險(xiǎn)，即在該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣沖剪過程中，作為膜片狀工件的聚合物電解質(zhì)膜片被損壞，并且能夠提高該膜片/電極組件的質(zhì)量。通過由該凹槽的兩相鄰側(cè)壁完成該碳電極的定位，能夠在不損壞該聚合物電解質(zhì)膜片和碳電極的情況下實(shí)現(xiàn)定位。還有，通過把碳電極容納在具有由非金屬板構(gòu)成的底面的凹槽內(nèi)，就沒有金屬離子附著在碳電極上的危險(xiǎn)，并且能夠提高燃料電池的性能。
較好的，在該聚合物電解質(zhì)膜片沖剪之后成為不再需要的部分上實(shí)現(xiàn)了該聚合物電解質(zhì)膜片的吸緊。如果在沖剪之后，將該聚合物電解質(zhì)膜片的需要部分從下部沖模移動(dòng)到別處，那么僅僅對(duì)于已經(jīng)變成不需要的聚合物電解質(zhì)膜片部分來講，將其放在下部沖模上是可能的，并且如果停止該不需要部分的吸緊，就可以有效地完成從該下部沖模上取下該不需要部分的工作。
在第三方面，本發(fā)明提供了一種燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置，其中，在沖剪臺(tái)進(jìn)行膜片/電極組件的邊緣剪切，該膜片/電極組件是通過將具有比聚合物電解質(zhì)膜片面積小的碳電極固定到該聚合物電解質(zhì)膜片的兩面上制成的，并且為了堆積該邊緣剪切過的膜片/電極組件，而將該膜片/電極組件從沖剪臺(tái)運(yùn)送到堆積臺(tái)，它包括從沖剪臺(tái)移動(dòng)到堆積臺(tái)的滑板；從該滑板延伸的支臂；上部沖模，其懸掛在該支臂上并且具有用于沖剪的沖剪刀片；用來移動(dòng)該支臂的支臂移動(dòng)裝置；以及連接到該上部沖模上的按壓元件，其用于吸緊一個(gè)碳電極并且夾持它，從而使其不能側(cè)向滑動(dòng)。
如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，即用來吸緊和夾持碳電極的按壓元件裝在用來對(duì)膜片/電極組件進(jìn)行邊緣剪切的上部沖模上，并且從沖剪時(shí)到運(yùn)送時(shí)，用該按壓元件吸緊該膜片/電極組件，那么就能夠使其仍然保持在沖剪時(shí)的狀態(tài)而將該膜片/電極組件從沖剪臺(tái)運(yùn)送到堆積臺(tái)，且不會(huì)有側(cè)向滑動(dòng)。結(jié)果，當(dāng)在堆積臺(tái)使用隔板堆積該膜片/電極組件時(shí)，就可以防止該膜片/電極組件堆積位置的偏差。因此，當(dāng)堆積該膜片/電極組件時(shí)，不再需要對(duì)該膜片/電極組件的位置進(jìn)行修正，并且能夠?qū)崿F(xiàn)從運(yùn)送步驟到堆積步驟的平穩(wěn)轉(zhuǎn)移。
支臂移動(dòng)裝置最好包括用來沿著垂直方向移動(dòng)支臂的垂直移動(dòng)裝置，用來水平且沿著直線移動(dòng)支臂的水平移動(dòng)裝置。如果設(shè)置垂直移動(dòng)裝置和水平移動(dòng)裝置，那么支臂的運(yùn)動(dòng)就會(huì)變成在垂直方向和水平方向的兩個(gè)方向中的直線運(yùn)動(dòng)；支臂的移動(dòng)距離變短；并且能夠縮短運(yùn)送時(shí)間。因此，可以提高該燃料電池的生產(chǎn)率。通過使該水平移動(dòng)變成直線移動(dòng)，其與水平移動(dòng)例如為平面運(yùn)動(dòng)的裝置相比較，可以將該支臂移動(dòng)裝置制成簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。還有，因?yàn)樵撨\(yùn)動(dòng)方向?yàn)閮蓚€(gè)方向，那么可以使作用在該膜片/電極組件上的力始終沿著固定的方向；這使得沖擊很難作用在運(yùn)送中的該膜片/電極組件上；并且能夠防止在托架內(nèi)該膜片/電極組件的側(cè)向滑動(dòng)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的燃料電池膜片/電極組件沖剪裝置的剖面圖；圖2是包括由本發(fā)明的MEA沖剪裝置執(zhí)行沖剪工序的制造燃料電池的流程圖；
圖3A到圖3C是表示根據(jù)本發(fā)明在MEA沖剪裝置上進(jìn)行PEM定位過程的視圖，圖3A和3B是俯視圖，圖3C是沿著圖3B中的C-C線的剖面圖；圖4A和4B是表示由本發(fā)明的MEA沖剪裝置實(shí)現(xiàn)的PEM沖剪過程的視圖，圖4A是表示沖剪過程的剖面圖，圖4B是表示吸緊操作的剖面圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的MEA沖剪裝置的PEM沖剪位置的視圖；圖6是表示沖剪過程的視圖，其中已經(jīng)考慮了根據(jù)本發(fā)明的MEA沖剪裝置的沖剪刀片的形狀；圖7A和7B表示沖剪過程的動(dòng)作的示意圖，其中已經(jīng)考慮了根據(jù)本發(fā)明的MEA沖剪裝置的沖剪刀片的傾斜，圖7A是表示沖剪過程之前的剖面圖，圖7B是表示沖剪過程之后的剖面圖；圖8是具有本發(fā)明的MEA沖剪裝置和MEA運(yùn)送裝置的燃料電池制造裝置的主視圖；圖9是具有本發(fā)明的MEA沖剪裝置和MEA運(yùn)送裝置的燃料電池制造裝置的俯視圖；圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的MEA運(yùn)送裝置的操作的視圖；圖11是燃料電池組的電池的剖面圖；圖12A到圖12C是表示MEA沖剪步驟和緊跟在MEA沖剪步驟之后的運(yùn)送步驟的說明圖，圖12A是表示沖剪過程的剖面圖，圖12B是表示吸緊操作的剖面圖，圖12C是表示運(yùn)送操作的剖面圖；圖13A和圖13B是表示MEA沖剪裝置和沖剪過程的說明圖，圖13A是表示在沖剪過程之前的剖面圖，圖13B是表示在沖剪過程之后的剖面圖；圖14A和圖14B是表示MEA沖剪裝置和沖剪刀片形狀的視圖，該沖剪刀片的形狀影響到由該沖剪裝置實(shí)現(xiàn)的沖剪過程，圖14A是表示在沖剪過程之前的剖面圖，圖14B是表示在沖剪過程之后的剖面圖；圖15A和圖15B是表示MEA沖剪裝置和沖剪刀片傾斜的視圖，該沖剪刀片的傾斜影響到由該沖剪裝置實(shí)現(xiàn)的沖剪過程，圖15A是表示在沖剪過程之前的剖面圖，圖15B是表示在沖剪過程之后的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1中所示，構(gòu)成沖剪臺(tái)的膜片/電極組件沖剪裝置10(下面寫作“MEA沖剪裝置10”)由下列部件組成，即下部沖模14，在其上放置聚合物電解質(zhì)膜片13a(下面寫作“PEM13a”；像這樣，該沖剪之前的PEM被寫作PEM13a，以便使其與將在后面進(jìn)一步討論的沖剪之后的PEM13區(qū)別開來)，該聚合物電解質(zhì)膜片13a具有加壓固定到其兩面上的碳紙制成的碳電極11、12；上部沖模16，其具有用來切掉PEM13a的邊緣(即沖剪PEM13a)的沖剪刀片15；吸緊/夾持裝置17，其作為與上部沖模16連接的按壓件，用于吸緊并且夾持碳電極12和PEM13a；以及用來使上部沖模16下降的汽缸裝置18。
該下部沖模14由下列部件構(gòu)成，即工作臺(tái)部分21，它們成對(duì)作為使PEM13a定位的部分；下模支撐部分22，其支撐該工作臺(tái)部分21；以及下模吸緊部分23，其吸緊PEM13a的外圍。
工作臺(tái)部分21由下列部件構(gòu)成，即下部支撐元件25，其用作設(shè)置在下模支撐部分22的底部22a上的第一支撐部分；上部支撐元件26，其用作設(shè)置在該下部支撐元件25頂部上的第二支撐元件，PEM13a放在其上。構(gòu)成用于將碳電極11定位的凹槽的定位容納部分27設(shè)置在上部支撐元件26的中間，作為非金屬板的樹脂板28布置在下部支撐元件25的頂部和定位容納部分27的下面。
該下部支撐元件25由例如聚亞安酯的泡沫狀彈性材料制造，并且上部支撐元件26由例如PET(聚對(duì)苯二甲酸二醇酯)的柔軟材料制造。樹脂板28是防止碳電極11與下部支撐元件25接觸的元件，從而當(dāng)金屬離子附著到下部支撐元件25上時(shí)，金屬離子不能附著到碳電極11上。
如果金屬離子附著到碳電極11上，那么這些金屬離子會(huì)與電子結(jié)合，并且在碳電極11上析出金屬。因?yàn)檫@一原因，有時(shí)會(huì)發(fā)生析出的金屬阻礙了氫和氧之間的反應(yīng)，并且降低該燃料電池的性能。
下模吸緊部分23由設(shè)置在工作臺(tái)部分21內(nèi)的吸口31和通過接頭32分別與這些吸口31連接的連接管33構(gòu)成，并且通過將這些連接管33連接到在圖中未示出的抽風(fēng)機(jī)上，通過吸口31抽吸空氣，且將PEM13a吸緊。
沖剪刀片15在俯視圖中為近似矩形，并且作為在碳電極11、12的外側(cè)切下PEM13a的邊緣的元件。
該上部沖模16由沖剪刀片15和安裝該沖剪刀片15的沖剪刀片安裝部分35構(gòu)成。
吸緊/夾持裝置17通過連桿36連接到?jīng)_剪刀片安裝部件35上，該吸緊/夾持裝置17壓下并將PEM13a定位以進(jìn)行PEM13a的沖剪，并防止在沖剪之后的運(yùn)送過程中PEM13a的側(cè)向滑動(dòng)，該連桿36作為導(dǎo)向桿并且由作為插入在其自身和沖剪刀片安裝部件35之間的彈性元件的彈簧37向下壓，并且該吸緊/夾持裝置17由下列部件構(gòu)成，即用于在沖剪過程中向下壓PEM13a的按壓部分41；向內(nèi)設(shè)置在該按壓部分41內(nèi)的第一凹槽部分42；襯墊43，作為由布置在該第一凹槽部分42內(nèi)的多孔材料制成的多孔板；第一上模吸緊部分44，其用作借助該襯墊43吸緊碳電極12的吸緊裝置；以及第二上模吸緊部分45，用來將PEM13a吸緊在按壓部分41的位置上。17a表示設(shè)置在沖剪刀片安裝部分35上用來引導(dǎo)連桿36的導(dǎo)向孔；17b表示用于連接管48、52通過的通孔；并且43a是設(shè)置在該襯墊43下部用來接納碳電極12的第二凹槽。
該襯墊43由多孔的樹脂材料制成并且具有透氣性，另外其也用來防止金屬離子附著在碳電極12上，就如上面描述的下部沖模14的樹脂板28一樣。
第一上模吸緊部分44由作為設(shè)置在第一凹槽部分42底部?jī)?nèi)的電極吸孔的吸緊孔47和通過接頭32連接到該吸緊孔47上的連接部分48構(gòu)成，并且通過將該連接部分48連接到圖中未示出的抽風(fēng)機(jī)上，就會(huì)通過襯墊43和吸緊孔47抽吸在第一凹槽部分42內(nèi)的空氣，以吸緊碳電極12。
第二上模吸緊部分45由作為設(shè)置在按壓部分41內(nèi)的膜片吸孔的吸緊孔51和通過接頭32分別連接到這些吸緊孔51上的連接管52構(gòu)成，并且通過將這些連接管52連接到圖中未示出的抽風(fēng)機(jī)上，就會(huì)通過吸緊孔51抽吸空氣，以吸緊PEM13。
汽缸裝置18由下列部件構(gòu)成汽缸本身61；在圖中未示出的活塞，其可移動(dòng)地容納在該汽缸61中；與該活塞連接的活塞桿62；以及連接到該活塞桿62下端的按壓部分63。
下面將要描述包括由上述的MEA沖剪裝置10進(jìn)行的MEA沖剪過程在內(nèi)的制造燃料電池的要點(diǎn)。
接下來，參考圖2來描述包括由本發(fā)明的MEA沖剪裝置進(jìn)行的沖剪過程在內(nèi)的燃料電池制造流程。STxx表示步驟。
ST01將固定有碳電極的PEM放置在下部沖模上ST02將PEM定位ST03將PEM剪切制成MEAST04將MEA運(yùn)送到堆積臺(tái)ST05將密封材料涂敷到隔板上ST06將涂敷有密封材料的隔板和MEA堆積制成電池。通過像這樣堆積多個(gè)電池，可以獲得具有需要電壓的燃料電池組。
現(xiàn)在參考圖3A到圖3C來詳細(xì)描述上述的步驟ST01到ST03。
首先，在圖3A中，固定有碳電極11、12(碳電極11在PEM13a的背面上)的PEM13a放置在下部沖模14的工作臺(tái)部件21上。
在圖3B和圖3C中，該碳電極11的兩側(cè)面與該工作臺(tái)部分21的定位接納部分27的兩側(cè)壁27a、27b鄰接，從而實(shí)現(xiàn)碳電極11相對(duì)于工作臺(tái)部分21的定位，也就是PEM13a相對(duì)于工作臺(tái)部分21的定位(在圖3B中，為了便于描述起見，沒有畫出碳電極12)。
通過這樣用定位接納部分27的兩相鄰側(cè)壁27a、27b實(shí)現(xiàn)的碳電極11的定位，可以不損壞PEM13a和碳電極11并且簡(jiǎn)單和更加精確地實(shí)現(xiàn)定位。
接下來，參考圖4A和圖4B來描述由本發(fā)明的MEA沖剪裝置進(jìn)行的PEM沖剪過程的操作。
在如圖3所示完成PEM13a相對(duì)于工作臺(tái)部分21的定位之后，開始由圖1所示的下模吸緊部分23實(shí)施對(duì)PEM13a邊緣的吸緊，并且在該吸緊狀態(tài)下操作汽缸裝置18，并且如圖4A所示，使該汽缸裝置18的按壓部分63從圖1的狀態(tài)開始下降，并且將該上部沖模16的沖剪刀片安裝部分35向下壓。
結(jié)果是，碳電極12容納在第二凹槽43a內(nèi)，在彈簧37的彈性力的作用下由吸緊/夾持裝置17的按壓部分41壓下PEM13a，并且在這之后，由沖剪刀片15沖剪PEM13a的邊緣。
在此，沖剪邊緣之前的MEA被寫作MEA65a(見圖4A)，并且其邊緣被沖剪的PEM13和碳電極11、12的組件被稱作膜片/電極組件65，或者稱作MEA65。
在PEM13a的邊緣沖剪過程中以及沖剪之后，由第一上模吸緊部分44吸緊碳電極12，由第二上模吸緊部分45吸緊PEM13a。
此時(shí)，當(dāng)通過襯墊43由第一上模吸緊部分44將碳電極12吸緊時(shí)，由于箭頭N所示的抽吸產(chǎn)生的力(這個(gè)力被稱作力N)作用在碳電極12的頂面上，并且當(dāng)處于該狀態(tài)時(shí)，碳電極12趨于在襯墊43的表面上產(chǎn)生側(cè)滑，由于該力N的作用，在碳電極12和襯墊43之間產(chǎn)生由箭頭F1或者箭頭F2所示的摩擦力F1或者摩擦力F2。
就是說，沿著碳電極12的運(yùn)動(dòng)方向的反方向產(chǎn)生一個(gè)摩擦力，所以，如果碳電極12趨向于相對(duì)襯墊43滑向右側(cè)，那么產(chǎn)生一個(gè)摩擦力F1，如果碳電極12趨向于相對(duì)襯墊43滑向左側(cè)，那么產(chǎn)生一個(gè)摩擦力F2。
這樣，通過上述的摩擦力F1或者摩擦力F2，可以防止在沖剪過程中碳電極12的側(cè)向滑動(dòng)以及由此引起的MEA65a的側(cè)向滑動(dòng)。因此，能夠提高沖剪精確度，并且提高該燃料電池的質(zhì)量。
在PEM13a的邊緣沖剪之后，如圖4B所示，汽缸裝置18的按壓部分63升高，并且因此上部沖模16升高。在第一上模吸緊部分44和第二上模吸緊部分45的地方，為便于運(yùn)送碳電極11、12和PEM13而將它們繼續(xù)吸緊，并且將它們運(yùn)送到堆積臺(tái)(未示出)。
如上述的圖4A和圖4B所示，如果在MEA沖剪裝置10內(nèi)能夠防止MEA65a的側(cè)向滑動(dòng)，那么當(dāng)MEA65從該沖剪步驟被運(yùn)送到下一步驟，(例如通過隔板將MEA65堆積起來的堆積步驟)直到距離MEA沖剪裝置10預(yù)定距離的堆積臺(tái)時(shí)，通過控制其以高精確度地移過該距離，就能夠以高精確度實(shí)現(xiàn)MEA65在堆積臺(tái)的定位，甚至不用特別在該堆積臺(tái)進(jìn)行定位。
在停止由下模吸緊部分23進(jìn)行的吸緊之后，從下部沖模14上取下從PEM13上切下且不再需要的框狀元件13b。
在現(xiàn)有技術(shù)中，因?yàn)橐呀?jīng)不再進(jìn)行該框狀元件13b的吸緊，所以會(huì)發(fā)生這種情況，即當(dāng)從下部沖模14上移走M(jìn)EA65時(shí)，框狀元件13b和MEA65一起移動(dòng)，或者散布到遠(yuǎn)離下部沖模14的位置，結(jié)果使它的去除變得麻煩。在該實(shí)施例中，通過吸緊該框狀元件13b，能夠自始至終將框狀元件13b保持在固定位置上，并且如果停止PEM13a的吸緊，那么可以有效地實(shí)現(xiàn)框狀元件13b從下部沖模14上的去除操作。
在圖5中，使用位于虛線67所示位置的圖4A中的沖剪刀片15沖剪PEM13a。該沖剪位置是在碳電極11、12的輪廓外側(cè)的一部分(在圖中沒有畫出在背面上碳電極11)。
在圖6中，當(dāng)沖剪PEM13a的邊緣時(shí)，即使例如在該沖剪刀片15的刀片邊緣15a內(nèi)已經(jīng)形成波紋，那么因?yàn)橄虏繘_模14的上部支撐元件26由柔軟材料制造，所以沖剪刀片15的刀片邊緣15a也會(huì)扎入該上部支撐元件26內(nèi)，并且該刀片邊緣15a的波紋的最上面部分(例如A點(diǎn))能夠到達(dá)PEM13a的底面之下，并且能夠使用整個(gè)的刀片邊緣15a來切割PEM13a。因此，甚至使用較輕的載荷也能夠確定地沖剪PEM13a。
在圖7A中，例如當(dāng)上部沖模16的沖剪刀片15的刀片邊緣15a相對(duì)于下部沖模14的工作臺(tái)部分21的頂面(上部支撐元件26的頂面)傾斜角度θ且刀片邊緣15a為直線時(shí)，即當(dāng)工作臺(tái)部分21和沖剪刀片15的刀片邊緣15a的平行度較大時(shí)，如圖7B所示，當(dāng)沖剪PEM13a時(shí)，為彈性體的下部支撐元件25的壓縮局部變大，并且上部支撐元件26和PEM13a的各自頂面跟隨沖剪刀片15的刀片邊緣15a，并且該刀片邊緣15a與PEM13a的整個(gè)表面鄰接。結(jié)果，使用較小的載荷就可以確定地沖剪PEM13a。
因?yàn)榇筝d荷沒有作用在該沖剪刀片15上，如圖6、圖7A和圖7B中清楚顯示的那樣，所以能夠抑制在該沖剪刀片15上的摩擦。因?yàn)樵揗EA沖剪裝置10(見圖1)的各個(gè)元件的強(qiáng)度僅需要較小即可，并且不需要將向下推壓沖剪刀片15的汽缸裝置18(見圖1)制造得很大，所以能夠降低該MEA沖剪裝置10的制造成本。
如圖8中所示，燃料電池制造裝置70由下列部件組成，即構(gòu)成沖剪臺(tái)的MEA沖剪裝置71；MEA運(yùn)送裝置72；構(gòu)成堆積臺(tái)的堆積部分73；以及這些部件放在其上的底座部分74。該MEA沖剪裝置71在其部分結(jié)構(gòu)上與圖1中所示的MEA沖剪裝置10不同，但是它的基本結(jié)構(gòu)是相同的，并且相同的部分被給予相同的參考標(biāo)號(hào)，且省略它們的詳細(xì)描述。
MEA沖剪裝置71由下列部件構(gòu)成，即下部沖模14，上部沖模16，作為吸緊/夾持工具的吸緊/夾持裝置17，以及用來使上部沖模16下降的汽缸裝置76。
該汽缸裝置76由下列部件構(gòu)成，即汽缸本身61，在圖中未示出的活塞，活塞桿62，以及連接到該活塞桿62的下端的按壓部分77。
上部沖模16通過連桿36和彈簧37浮動(dòng)在該吸緊/夾持裝置17上。
MEA運(yùn)送裝置72由下列部件構(gòu)成，即作為水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑板78，以便從MEA沖剪裝置71的位置移動(dòng)到堆積部分73；通過立柱79連接到該滑板78上的支臂81、81；以及支臂上升/下降電機(jī)82，用于使這些支臂81、81上升和下降。
堆積部分73具有堆積工作臺(tái)93，其作為將隔板91和MEA65堆積在其上的工作臺(tái)，并且設(shè)置有在圖中未示出的定位部分，以便將隔板91固定在該堆積工作臺(tái)93上。
滑板78由下列部件構(gòu)成，即鋪設(shè)在底座74上的導(dǎo)軌部分84；在該導(dǎo)軌部分84上移動(dòng)的移動(dòng)體85；以及水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)86，其構(gòu)成該移動(dòng)體85的驅(qū)動(dòng)源。
支臂81通過吸緊/夾持裝置17懸掛在上部沖模16上。
支臂上升/下降電機(jī)82裝在立柱79的上后部。
立柱79、支臂81和支臂上升/下降電機(jī)82構(gòu)成垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)87。
以及，支臂上升/下降電機(jī)82和水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)86構(gòu)成支臂運(yùn)動(dòng)裝置88。
參考圖9，支臂上升/下降電機(jī)82裝在立柱79的背后，并且水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)86裝在導(dǎo)軌部件84的端部背后。該支臂上升/下降電機(jī)82的輸出軸通過由絲杠和螺母構(gòu)成的進(jìn)給裝置連接到支臂81、81上。該水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)86的輸出軸通過由絲杠和螺母構(gòu)成的進(jìn)給裝置連接到移動(dòng)體85上。
接下來，參考圖10來說明上述的MEA運(yùn)送裝置72的操作。
在完成使用MEA沖剪裝置71對(duì)MEA65a(見圖8)的沖剪之后，由第一上模吸緊部分44吸緊MEA65的碳電極12，并且由第二上模吸緊部分45吸緊PEM13。即，隨著MEA65被吸緊，操作該支臂上升/下降電機(jī)82，并且，該吸緊/夾持裝置17和上部沖模16與支臂81、81一起如白色箭頭h所示那樣地升高。
接下來，操作水平驅(qū)動(dòng)電機(jī)86，并且通過滑板78，立柱79、支臂81、81、吸緊/夾持裝置17和上部沖模16如白色箭頭j和k所示水平地移動(dòng)。
此后，當(dāng)吸緊/夾持裝置17和上部沖模16已經(jīng)移動(dòng)到(上述的)堆積部分73之上時(shí)，操作支臂上升/下降電機(jī)82，并且與支臂81、81一起，吸緊/夾持裝置17和上部沖模16如白色箭頭m所示那樣下降；MEA65放置在隔板91上，該隔板91已經(jīng)放在堆積工作臺(tái)93上；停止由第一上模吸緊部分44和第二上模吸緊部分45對(duì)MEA65的吸緊；從而將MEA65堆積在隔板91上。
這樣，一個(gè)電池就由兩個(gè)隔板91(一個(gè)隔板91在圖中沒有畫出)制成，并且多個(gè)電池堆積起來構(gòu)成燃料電池組。
如圖8中所示，因?yàn)镸EA運(yùn)送裝置72具有吸緊/夾持裝置17，所以如果從沖剪之時(shí)到運(yùn)送之時(shí)由吸緊/夾持裝置17吸緊MEA65(或者M(jìn)EA65a)，那么就能夠從作為沖剪臺(tái)的MEA沖剪裝置71將MEA65運(yùn)送到作為堆積臺(tái)的堆積部分73，仍然保持在沖剪之時(shí)的狀態(tài)，不會(huì)側(cè)向滑動(dòng)，并且可以防止在通過堆積部分73將MEA65和隔板91堆積在一起過程中MEA65的堆積位置的偏離。
結(jié)果，當(dāng)堆積MEA65時(shí)，不再需要修正MEA65的位置，并且能夠從運(yùn)送步驟到堆積步驟進(jìn)行平穩(wěn)的轉(zhuǎn)移。作為其結(jié)果，可以改善燃料電池的制造性能。
如圖8中所示，作為具有垂直運(yùn)動(dòng)裝置87的MEA運(yùn)送裝置72和作為水平運(yùn)動(dòng)裝置的滑板78的效果，具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，結(jié)果使作用在MEA65上的力的方向始終沿著固定的方向；其能夠使沖擊很難作用到運(yùn)送中的MEA65上；并且可以防止在托架上MEA的側(cè)向滑動(dòng)。因此，當(dāng)堆積MEA65時(shí)，不必修正MEA65的位置，并且能夠從運(yùn)送步驟到堆積步驟實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)移。
因?yàn)槿缟纤?，燃料電池制造裝置70完整地具有構(gòu)成沖剪臺(tái)的MEA沖剪裝置71、MEA運(yùn)送裝置72和構(gòu)成堆積臺(tái)的堆積部分73，所以能夠在一個(gè)單獨(dú)的系列操作中平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)沖剪步驟、運(yùn)送步驟和堆積步驟，并且能夠有效地進(jìn)行燃料電池的制造。因此，可以提高燃料電池的生產(chǎn)率，降低燃料電池的制造成本，并且可以有助于例如由燃料電池驅(qū)動(dòng)的電機(jī)提供動(dòng)力的車輛以及家用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的推廣。
作為替換實(shí)施方式，用于將按壓元件懸掛在上部沖模上的機(jī)構(gòu)可以構(gòu)造成具有設(shè)置在這兩個(gè)元件之間的連接機(jī)構(gòu)和用來將按壓元件推向下部沖模的彈性元件。
除了樹脂之外，在該實(shí)施例中的非金屬板的材料也可以是橡膠、玻璃、陶瓷或者石頭。
雖然在該實(shí)施例中，將多孔板裝在凹槽的底面上，但是本發(fā)明不限于此，代替多孔板的凹槽形狀的儲(chǔ)氣器可以設(shè)置在樹脂板元件的吸緊裝置側(cè)面上，多個(gè)小孔設(shè)置成從該儲(chǔ)氣器穿透到電極側(cè)面，并且該樹脂板元件連接到在上部沖模中的凹槽底面上。
并且，雖然在該實(shí)施例中，使用第一支撐元件和第二支撐元件可以吸收在PEM沖剪之時(shí)MEA沖剪裝置的各個(gè)部件的尺寸誤差和裝配誤差，但是本發(fā)明不限于此，作為替換實(shí)施形式，通過例如球窩接頭的自由接頭可以將沖剪刀片15連接到上部沖模16上，或者，通過彈性元件或柔軟元件將沖剪刀片15連接到上部沖模16上，從而吸收這些誤差。
還有，雖然在該實(shí)施例中，由MEA運(yùn)送裝置將MEA從沖剪臺(tái)移動(dòng)到堆積臺(tái)，但是本發(fā)明不限于此，作為替換實(shí)施形式，它可以制造成這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，MEA沖剪裝置的下部沖模和堆積部分構(gòu)造成這樣，即它們能夠沿著直線在水平移動(dòng)裝置上移動(dòng)，并且在MEA的沖剪之后，由吸緊/夾持裝置吸緊MEA且通過垂直移動(dòng)裝置使其升高，并使下部沖模從MEA之下移動(dòng)到別處，并且使堆積部分移動(dòng)到MEA的正下方，使用垂直移動(dòng)裝置使由吸緊/夾持裝置吸緊的MEA下降，從而堆積隔板和MEA。
當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，因?yàn)槲oMEA的吸緊/夾持裝置只能沿著垂直方向移動(dòng)，所以可以使該移動(dòng)方向成為單獨(dú)的方向，并且仍然能夠較好地防止MEA的位置偏離。
工業(yè)實(shí)用性在本發(fā)明中，膜片/電極組件沖剪裝置由下列部件構(gòu)成，即放置膜片/電極組件的下部沖模；上部沖模，其具有沖剪刀片，以及按壓元件，該按壓元件可上升/下降地懸掛在上部沖模上，并且吸住碳電極；以及運(yùn)送裝置，其設(shè)置有吸緊/夾持元件，以便吸緊碳電極并且夾持它，從而使其不能側(cè)向滑動(dòng)。就該結(jié)構(gòu)來說，因?yàn)樵谌剂想姵啬て?電極組件的沖剪之時(shí)定位、固定和沖剪的確定性增加，并且能夠防止在沖剪過的膜片/電極組件運(yùn)送過程中的位置滑動(dòng)，所以可以改善燃料電池的性能。就這種結(jié)構(gòu)來講，能夠平穩(wěn)地將沖剪步驟和運(yùn)送步驟連接起來，并且使從運(yùn)送步驟到堆積步驟的轉(zhuǎn)移變得平穩(wěn)，結(jié)果可以提高燃料電池的生產(chǎn)率。因此，本發(fā)明在用于車輛的電動(dòng)機(jī)和家用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的燃料電池的制造中是有用的。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置，對(duì)于通過將具有比作為剪切目標(biāo)的聚合物電解質(zhì)膜片面積小的碳電極固定到聚合物電解質(zhì)膜片的兩面上制成的膜片/電極組件來講，該沖剪裝置用沖剪刀片沖剪該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣，其特征在于，它包括其上放置膜片/電極組件的下部沖模，帶有沖剪刀片的上部沖模，以及可以上升/下降地懸掛在該上部沖模上的按壓元件，并且該按壓元件設(shè)置有用來吸緊并且夾持一個(gè)碳電極的吸緊裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置，其特征在于，該按壓元件上設(shè)置有用來將該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣壓下的按壓部分和用來容納一個(gè)碳電極的凹槽，并且在該凹槽的底面上設(shè)置有用來吸住碳電極的電極吸孔，在按壓部分內(nèi)設(shè)置有用來吸住該聚合物電解質(zhì)膜片的膜片吸孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置，其特征在于，用來將按壓元件懸掛在上部沖模上的裝置由下列部件構(gòu)成，即在這兩個(gè)元件之間延伸的導(dǎo)向桿以及將按壓元件朝下部沖模推壓的彈性元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置，其特征在于，在該凹槽的底面安裝有多孔板，并且通過該多孔板將碳電極吸緊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置，其特征在于，通過在下部沖模上設(shè)置比該膜片/電極組件的面積更大的第一支撐元件，并且在該第一支撐元件上安裝用來支撐該聚合物電解質(zhì)膜片邊緣的第二支撐元件，該沖剪裝置被制成這樣的結(jié)構(gòu)，即按照聚合物電解質(zhì)膜片邊緣、第二支撐元件、第一支撐元件的順序，傳遞該沖剪刀片的剪切力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置，其特征在于，該第一支撐元件是彈性體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池膜片/電極組件的沖剪裝置，其特征在于，該第二支撐元件是比第一支撐元件硬度大的柔軟材料。
8.一種燃料電池膜片/電極組件的沖剪方法，對(duì)于通過將具有比作為剪切目標(biāo)的聚合物電解質(zhì)膜片面積小的碳電極固定到聚合物電解質(zhì)膜片的兩面上制成的膜片/電極組件來講，用沖剪刀片沖剪該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣，其特征在于，在下部沖模內(nèi)設(shè)置有其底面由非金屬板制造的凹槽，并且在碳電極容納在該凹槽內(nèi)并且通過該凹槽的兩相鄰側(cè)壁完成碳電極的定位之后，將該聚合物電解質(zhì)膜片的邊緣吸緊到下部沖模上，并且用該沖剪刀片沖剪該聚合物電解質(zhì)膜片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池膜片/電極組件的沖剪方法，其特征在于，在該聚合物電解質(zhì)膜片沖剪之后，在成為不再需要的部分上實(shí)現(xiàn)該聚合物電解質(zhì)膜片的吸緊。
10.一種燃料電池膜片/電極組件的運(yùn)送裝置，其中，在沖剪臺(tái)進(jìn)行膜片/電極組件的邊緣沖剪，該膜片/電極組件是通過將具有比聚合物電解質(zhì)膜片面積小的碳電極固定到該聚合物電解質(zhì)膜片的兩面上制成的，并且為了堆積該邊緣沖剪過的膜片/電極組件，將該膜片/電極組件從沖剪臺(tái)運(yùn)送到堆積臺(tái)，其特征在于，它包括從沖剪臺(tái)移動(dòng)到堆積臺(tái)的滑板；從該滑板延伸的支臂；上部沖模，其懸掛在該支臂上并且具有用于沖剪的沖剪刀片；用來移動(dòng)該支臂的支臂移動(dòng)裝置；以及連接到該上部沖模上的按壓元件，其用來吸緊一個(gè)碳電極并且夾持它，從而使其不能側(cè)向滑動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膜片/電極組件的運(yùn)送裝置，其特征在于，該支臂移動(dòng)裝置包括用來沿著垂直方向移動(dòng)支臂的垂直移動(dòng)裝置，以及用來水平且沿著直線移動(dòng)支臂的水平移動(dòng)裝置。
全文摘要
一種膜片/電極組件的沖剪裝置(10)，它包括其上放置膜片/電極組件(65)的下部沖模(14)，具有沖剪刀片(15)的上部沖模(16)，以及可以上升/下降地懸掛在該上部沖模上且吸住碳電極(12)的按壓元件(17)。本發(fā)明也公開了一種膜片/電極組件的運(yùn)送裝置(72)，它包括吸緊碳電極并且防止其側(cè)向滑動(dòng)的按壓元件。因?yàn)樵跊_剪之時(shí)該膜片/電極組件的定位、固定和沖剪的確定性得到了提高，并且可以防止在運(yùn)送過程中該剪切過的膜片/電極組件的位置滑動(dòng)，因此改善了燃料電池的性能。
文檔編號(hào)H01M8/02GK1524305SQ0281356
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月6日
發(fā)明者石井哲夫, 大杉晃廣, 廣 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社