專利名稱：用于使燃料電池部件脫離壓合夾具的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明的領域本發(fā)明總地涉及燃料電池的壓合，更具體地說，涉及用于在自動化燃料電池裝配過程中使薄膜電極部件(MEA)脫離壓合夾具(bonding fixture)的裝置和方法。
本發(fā)明的背景迄今已經開發(fā)出各種用于把多個薄材料層的疊層諸如燃料電池的疊層壓合成層疊片(laminating stack)的方法。例如，常規(guī)的層壓方法往往包括對薄材料層的疊層諸如用壓合壓機(bonding press)進行加壓和加熱，。往往希望疊層加工的一些工序，例如疊層的疊置、壓合和切割作業(yè)能部分地或完全地自動化進行。許多常規(guī)的材料層疊置、壓合和切割裝置不能很好地適應高度的自動化。對于在工藝的所有階段有嚴格的位置允差要求的自動化工藝，情況尤其如此。
例如，就薄材料層的疊層的自動化壓合和切割而論，必須在疊層的壓合加工和從壓合工位移動到切割工位的整個過程中始終保持疊層位置的對準。對位置可預知性的這一要求使要做到疊層的壓合和切割過程自動化的難度大大地增加了。
因此，需要有改進的材料層壓合裝置和夾具。更需要有繼壓合和切割加工之后自動地取出疊層部件用的裝置和方法。本發(fā)明可以滿足這些和其它需要。
本發(fā)明的概述本發(fā)明致力于用于使薄膜電極部件(MEA)在夾具部件內經受壓合之后從該夾具部件中分離出來的裝置和方法。該夾具部件包括與MEA的第一表面接觸的第一夾具和與MEA的第二表面接觸的第二夾具。第一和第二夾具上都有一個基本上多孔的區(qū)域。
這種分離裝置包括一個具有第一接口的基板。該基板被構造成可接納夾具部件，而使第一接口通過第一夾具的多孔區(qū)域與MEA的第一表面流體連通。
這種分離裝置還包括一個抓握部件，其安裝成可在一個支承件上運動。該抓握部件(gripper assembly)包括一個抓握機構和一個第二接口。該第二接口通過第二夾具上的多孔區(qū)域與MEA的第二表面流體連通。為了使MEA的第一和第二表面分別脫離第一和第二夾具，可以選擇性地對第一和第二接口施加壓力和施加真空。抓握部件被構造成能夠可釋放地抓住第二夾具的兩個相對的邊緣并把第二夾具移離第一夾具。
按照一種用于使MEA在夾具部件內經受壓合之后從該夾具部件中分離出來的方法，是在開始時將夾具部件的第一夾具穩(wěn)定住。把夾具部件的第二夾具也穩(wěn)定住。在穩(wěn)定住第二夾具的同時，對第一夾具施加壓力使MEA的第一表面脫離第一夾具。按照這一特定的做法，在對第一夾具和MEA的第一表面施加壓力的同時對第二夾具和MEA的第二表面施加真空，以及，隨后在對第二夾具和MEA的第二表面施加壓力的同時對第一夾具和MEA的第一表面施加真空，然后把第二夾具移離第一夾具，以便于把MEA從第一夾具里取出來。
不想用以上概述說明本發(fā)明的每一個實施例或每一種實現(xiàn)方式。通過下面結合附圖的詳細說明和權利要求書，對本發(fā)明將會有更完全的理解，其優(yōu)點和成就也將會變得更加明顯。
附圖簡要說明

圖1是一個燃料電池及其各構成的材料層的示意圖；圖2表示出本發(fā)明的一個實施例的、能很好地適用于燃料電池各材料層的自動化疊置和壓合用的一個兩件式夾具部件；圖3表示出本發(fā)明的一個實施例的、用于使MEA脫離壓合夾具用的分離裝置；圖4表示出圖3的分離裝置處在進行了MEA和壓合夾具分離之后的位置；以及圖5是圖3所示的局部″5″的放大視圖，表示出一個MEA的各層以及該MEA被約束在壓合夾具部件的兩個夾具之間。
盡管本發(fā)明可以有各種變型和替代形式，但是這里已用各附圖以舉例的方式給出了其具體方案，并且下面將對這些具體方案作詳細的說明。然而應該理解這并不意味著把本發(fā)明限制于將說明的幾個特定實施例。相反，這種說明覆蓋了在所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍內的全部變型、等同結構和替代結構。
各實施例的詳細說明在下面各圖示實施例的說明中，將參照構成各實施例的一部分的各附圖，并且，本發(fā)明可以用所示的各示例性實施例來實現(xiàn)。應該理解各實施例都是可被采用的，并且，在本發(fā)明的范圍內可以對這些實施例做結構上的修改。
本發(fā)明的分離裝置便于使一個燃料電池部件在其承受壓合工藝之后自動地脫離壓合夾具(例如夾具托板部件)。為使一個MEA從在其內該MEA承受壓合加工的夾具托板組件中分離出來，本發(fā)明的分離裝置采用一個自動化的抓握部件以及選擇性地應用空氣壓力和真空。
按照燃料電池的自動化裝配工藝，用一連串的加工工位以裝配線的方式進行燃料電池的MEA的疊置、壓合和切割，而沒有人的干預。應能理解如果要想高效且高精度地進行MEA的加工，在每一加工工位保持MEA的預先規(guī)定的取向是非常重要的。MEA在一個特定加工工位上的錯位可能損壞MEA或降低該特定加工工位的產量，其將對自動化燃料電池裝配線的生產率產生不利的影響。
在把燃料電池的各材料層(例如MEA的各層)疊置在一個夾具托板組件里并且用壓合/切割壓機把MEA在這個夾具托板組件里壓合/切割之后，需要把這個MEA從這個夾具托板組件里取出來。此外，必須保持MEA的位置不變，以便在下游的切割工位進行正確的加工。在夾具托板/MEA分離階段，MEA的正確位置的喪失將導致其在切割工位被錯位地切割，結果將損壞這個MEA。本發(fā)明的分離裝置能夠在使MEA脫離夾具托板組件時保持MEA的正確位置。
在某些MEA結構中，在壓合周期中模制一個圍繞MEA的墊片。這個墊片可以用許多種材料制取，但典型的是用兩組分硅膠(two-part silicone)成形。雖然夾具托板組件的板通常都涂有脫模劑，但是一般總是在墊片材料與夾具托板組件之間發(fā)生某種輕微的粘著。本發(fā)明的分離裝置可以有利地使MEA和墊片安全地脫離夾具托板組件，同時保持它們在與夾具托板組件分離后的正確定位。
本發(fā)明的分離裝置可與各種壓合/切割夾具和燃料電池技術配用。圖1是一個典型的燃料電池的示意圖。圖1所示的燃料電池10包括一個鄰接正極14的第一流體輸送層12，一個電解質薄膜16也鄰接于正極14，負極18鄰接于電解質薄膜16，以及，一個第二流體輸送層19鄰接于負極18。在運行中，氫燃料被導入燃料電池10的正極部分，即經過第一流體輸送層12并越過正極14。在正極14處，氫燃料被分離成氫離子(H+)和電子(e-)。
電解質薄膜16只允許氫離子或稱質子通過它而到達燃料電池10的負極部分。電子不能通過電解質薄膜16，而是以電流形式流經外部電路。這種電流可以作為諸如電動機等電載荷的電源，或者被輸?shù)街T如可充電電池之類的儲能器件。
氧經由第二流體輸送層19流入燃料電池的負極側。隨著氧流過負極18，氧、氫核和電子化合而生成水和熱。
可以把若干個諸如圖1所示的單個燃料電池組合起來而形成一個燃料電池疊堆(fuel cell stack)。一個疊堆里的燃料電池數(shù)量決定著燃料電池疊堆的總電壓，而每一電池的表面面積決定著總電流。由一個燃料電池疊堆發(fā)出的總電功率可用總電流乘以疊堆的總電壓來確定。
本發(fā)明的分離裝置可以用于使各種技術的燃料電池部件自動地脫離燃料電池壓合/切割夾具。例如應用于質子交換薄膜(PEM)燃料電池。PEM燃料電池的工作溫度相對較低(約175°F)，并有很高的功率密度(power density)，還可根據(jù)功率需求的變化迅速改變其功率輸出，還能很好地適應諸如在汽車上等要求快速起動的應用場合。
PEM燃料電池中用的質子交換薄膜是很薄的以致允許氫離子通過的塑料薄膜。這種薄膜的兩面被涂覆以乃是活性催化劑的高度分散的金屬或合金顆粒(例如鉑或鉑/釕合金)。所用的電解質通常是固態(tài)有機聚合物聚磺基全氟酸(poly-perfluorosulfonic acid)。用固態(tài)電解質是有利的，因為其可減少腐蝕和管理問題。
氫被供到燃料電池的正極側，在那里催化劑促使氫離子釋放出電子而變成氫質子(氫核)。流動的電子可作為電流利用，而后電子回到燃料電池的已被導入氧的負極側。同時，氫核擴散過薄膜而到達負極，在那里氫離子與氧重新化合而生成水。
按照一個PEM燃料電池的結構，一個PEM層是被夾在一對流體輸送層諸如一對擴散電流收集層或一對氣體擴散層之間。正極是位于一個第一FTL與薄膜之間，而負極是位于薄膜與一個第二FTL之間。在一種結構中，一個PEM層被制造成包括涂覆在一個表面上的正極催化劑和涂覆在另一個表面上的負極催化劑。按照另一種結構，第一和第二FTL被制造成分別包括正極和負極催化劑涂層。在再一種結構中，正極催化劑涂層可以部分地布置在第一FTL上并且部分地布置在PEM的一個表面上，而負極催化劑涂層可以部分地布置在第二FTL上并且部分地布置在PEM的另一表面上。由第一FTL/正極/PEM/負極/第二FTL形成的五層構造被稱之為薄膜電極組件(MEA)。
FTL典型地是用碳纖維紙或無紡材料建造。根據(jù)產品的結構，F(xiàn)TL的一側表面上可以有碳顆粒涂層。如上所述，F(xiàn)TL可以制造成包括或不包括催化劑涂層。按照這一產品結構，F(xiàn)TL既是多孔的又是脆而易碎的。按照本發(fā)明的原理的MEA/壓合夾具分離裝置特別適用于在自動化燃料電池裝配中使壓合的MEA安全地脫離其壓合夾具，同時能夠保持下游的加工過程所要求的MEA的正確取向。
直接甲醇燃料電池(DMFC)類似于PEM電池，因為它們都用聚合物薄膜作為電解質。但是，在DMFC中，正極催化劑本身從液體甲醇燃料吸取氫，不再需要燃料重整器。DMFC的運行溫度通常是在120-190°F之間。
熔融碳化物燃料電池(MCFC)用鋰、鈉和/或鉀的碳化物浸在基材的液體溶液作為電解質。MCFC的運行溫度約為1,200°F。需要這樣高的運行溫度是為了使電解質達到足夠高的導電性。由于這樣的高溫，電池的電化學氧化和還原過程不需要用貴金屬催化劑。MCFC典型地以氫、一氧化碳、天然氣、丙烷、地坑沼氣、船用柴油以及煤的氣化產品等運行。
固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)通常采用固體氧化鋯硬陶瓷材料和少量的氧化釔，而不采用液體電解質，這允許其運行溫度達到1,800°F。
在再生式燃料電池中，水被太陽能電解槽分解成氫和氧。氫和氧被供入再生燃料電池，燃料電池發(fā)出電，并生成熱和水。然后，水被循環(huán)送回太陽能電解槽，并且重復進行這樣的過程。
質子陶瓷燃料電池(PCFC)通常采用陶瓷電解質材料，這種材料在高溫下表現(xiàn)出很高的質子導電性(protonic conductivity)。PCFC的運行溫度約為1,300°F。PCFC可以在高溫下運行并且電化學地把礦物性燃料直接氧化成正極。碳氫化合物燃料的氣態(tài)分子在有水蒸汽存在的情況下被吸附在正極的表面上，氫離子被有效地剝離而被吸收進電解質，并以二氧化碳成為主要反應產物。這些和其他技術的燃料電池都可以在一個夾具托板組件內被壓合或稱硬化，在它們承受壓合加工之后，可以用本發(fā)明的分離裝置使它們脫離夾具托板組件。
圖2表示出可與本發(fā)明的一個實施例配用的一個可輸送的夾具托板組件20。該夾具托板組件20可較佳地用于多孔和非多孔材料層諸如燃料電池的多孔和非多孔材料層的自動化疊置、輸送和壓合。夾具托板組件20有利地提供了一種結構，在這種結構里，在構造、壓合和修整疊層的過程中可以疊置多個多孔和非多孔材料層，并且可以保持各層的位置對準。
此外，夾具托板組件20提供了一個用于把各材料層的疊層從一個加工工位輸送到其它加工工位諸如壓合工位的結構，同時在輸送和后續(xù)工藝中能保持各層的位置對準。例如，一旦一個疊層中的各材料層被定位在夾具托板組件20里，這個疊層在夾具托板組件20里的對準就不會變動了并是已知的。因此，在下游的加工工位，諸如壓合工位，只要把夾具托板組件20正確對準，就能確保處在其內的疊層正確地對準，以供在下游的加工工位進行加工。
按照圖2所示的實施例，夾具托板組件20是一個兩件式組件，它包括第一夾具20A和第二夾具20B。第一和第二夾具20A，20B都有一個框架21和一個位于框架21的窗口部分25內的板23。用螺釘24把板23安裝在框架21上。應該理解也可以用其它的結構把板23固定于框架21。
較佳的是，框架21的安裝有板23的窗口部分25被構造成允許壓合壓機的壓頭直接接觸于板23。這種直接接觸有利于在壓合加工中熱量從壓機壓頭向定位在夾具托板組件20里的材料層疊層的有效傳遞。
板23具有一個基本上多孔的區(qū)域27。該多孔區(qū)域27相對于板23的平面下凹而形成一個凹部28。圖2示出的多孔區(qū)域27被描繪為一個做在板23上的多孔圖案。多孔區(qū)域27允許空氣自由通過板23并使得能在使用夾具托板組件20的過程中施加和撤消真空。
例如，在多孔區(qū)域27的一側產生的真空可用于可釋放地吸住在多孔區(qū)域27的另一側的多孔材料層、非多孔材料層或多孔材料層和非多孔材料層的組合。還有，較佳的是，多孔區(qū)域27被構造成允許依靠真空和機械抓握機構把諸如第一夾具20A的夾具和在多孔區(qū)域27的另一側的多孔和/或非多孔材料層作為一個單元來移動。較佳的是，如圖所示，第一夾具20A和第二夾具20B的板23上都設有多孔區(qū)域27。
板23的多孔區(qū)域27被構造成可接納一個或多個材料層，并使得可在板23和處在多孔區(qū)域27里的各材料層之間形成真空。因此，多孔區(qū)域27的尺寸和形狀被設計成能容納要在夾具托板組件20里疊置、輸送和壓合的材料層的尺寸和形狀。
較佳的是，夾具托板組件20具有對準結構，當?shù)谝粖A具20A和第二夾具20B在壓力下互相接觸時該結構可使第一夾具20A和第二夾具20B正確地對準定位。這種對準結構可包括一個或多個設在第一和第二夾具20A，20B上的對準件。
夾具托板組件20還可以包括這樣一個對準結構，它可使夾具托板組件20在各個加工工位，例如在夾具托板組件20被從疊置工位移動到壓合工位以及從壓合工位移動到切割工位時精確地對準。因此，只要在每一加工工位把夾具托板組件20正確對準，就能確保處在夾具托板組件20里的疊層正確對準，而便于在這一特定的工位進行加工。應該理解在這一特定工位的加工不會破壞疊層的對準。代理人登記號為57422US002、隨本申請同時提交的、題目為“用于燃料電池材料層的自動化裝配的夾具托板裝置”的、為共同擁有的待批申請中描述了夾具托板組件20的其它特點。
圖3和4示出了本發(fā)明的一個實施例的可使薄膜電極部件(MEA)脫離夾具托板組件或其它壓合夾具的分離裝置。圖3表示出這一分離裝置處在其執(zhí)行MEA/壓合之前的一個位置，圖4表示出圖3的分離裝置處在其執(zhí)行MEA/壓合之后的一個位置。為了下面的討論，并且一般地說，可以認為一個MEA是由第一流體輸送層(FTL)/正極/薄膜/負極/第二ETL構成的五層燃料電池構造。在圖3中MEA被描繪為一個三層結構，其中正極層和負極層是存在的但沒有表示出來。表示出的MEA56包括第一流體輸送層54、第二流體輸送層52和位于它們之間的薄膜層53。
圖3和4所示的分離裝置包括一個水平支承件41和兩個或多個垂向支承件42?；?4由垂向支承件42支承。基板44包括一個可連接于一個真空/加壓系統(tǒng)(未示)的第一接口43。在第一接口43連接于真空/加壓系統(tǒng)時，其可被選擇性地施加壓力或施加真空?？梢杂靡粋€與真空/加壓系統(tǒng)和第一接口43配用的可控閥門進行控制而對第一接口43相對于環(huán)境壓力進行加壓、施加真空或壓力均衡。
基板44被構造成可接納兩件式夾具托板組件的第一夾具45。第一接口43通過第一夾具45的多孔區(qū)域與MEA56的第一表面流體連通?；?4還包括一個下方抓握部件60，該部件包括一對下方抓握執(zhí)行機構(lower gripper actuator)64和一對下方抓手62。可以控制每一下方抓握執(zhí)行機構64，使對應的一個下方抓手62抓住或放開第一夾具45的一個邊緣。下方抓握部件60被構造成能抓住第一夾具45的兩個相對的邊緣，以便在分離過程中把第一夾具45穩(wěn)定于基板44。
分離裝置還包括上方抓握部件55。上方抓握部件55安裝成能在支承件49上作雙向的垂向運動。上方抓握部件55包括一對抓握臂47。每一抓握臂47包括幾個抓握手指48，這些手指被構造成能夠可控制地和可釋放地抓住第二夾具46的兩個相對的邊緣。上方和下方抓握部件55和60的抓握手指48和下方抓手62的運動分別用氣動機構控制。
上方抓握機構55包括一個第二接口57。第二接口57可以連接于一個真空/加壓系統(tǒng)(未示)。在第二接口57通過管路50連接于真空/加壓系統(tǒng)時，其可被選擇性地施加壓力或施加真空?？梢杂靡粋€與真空/加壓系統(tǒng)和第二接口57配用的可控閥門進行控制而對第二接口57相對于環(huán)境壓力進行加壓、施加真空或壓力均衡。
第二接口57通過第二夾具46的多孔區(qū)域與MEA56的第二表面流體連通。為了使MEA56的第一和第二表面分別脫離第一和第二夾具45和46，可以選擇性地對第一和第二接口43和57施加壓力和施加真空。上方抓握部件55被構造成可以可釋放地抓住第二夾具46的兩個相對的邊緣并把第二夾具46移離第一夾具45。
按照一個實施例，上方抓握部件55的運動由一個通過安裝臂51聯(lián)接于上方抓握部件55的滾珠絲杠部件(ballscrew assembly)(未示)傳動。該滾珠絲杠部件可以可控制地使上方抓握部件55沿著支承件49雙向移動。
按照本發(fā)明的一種方法，本發(fā)明的分離裝置可使MEA56在夾具部件里承受壓合加工之后脫離夾具部件。如圖5所示，夾具部件包括與MEA56的第一表面接觸的第一夾具45和與MEA56的第二表面接觸的第二夾具56。如上所述，第一和第二夾具45、46都有一個基本上多孔的區(qū)域。可以按照一種分離方法控制本發(fā)明的分離裝置去執(zhí)行下述自動化操作。
典型地，用下方抓握部件(未示)把第一夾具45穩(wěn)定在基板44上。用上方抓握部件55的第二進口57處形成的真空穩(wěn)住第二夾具46。在穩(wěn)住第二夾具46的同時通過第一接口43對第一夾具45施加壓力，使MEA56的第一表面脫離第一夾具45。對于在壓合過程中成形一個圍繞MEA56的墊片結構，對第一夾具45加壓可起到使墊片的第一表面脫離第一夾具的作用。
較佳的是，對第一夾具45施加壓力包含允許第二夾具46與第一夾具45之間有一小量的順從運動(compliant movement)，以便于MEA56的第一表面與第一夾具45之間的分離。這一順從運動典型地包含第二夾具46與第一夾具45之間具有不超過0.08英寸的運動量。在允許第二夾具46與第一夾具45之間有順從運動的同時用在第二進口57處形成的真空穩(wěn)住第二夾具46。
在穩(wěn)定住第一夾具45的同時對第二夾具46加壓，使MEA的第二表面脫離第二夾具46。對于在壓合過程中成形一個圍繞MEA56的墊片結構，對第二夾具46施加壓力可起到使墊片的第二表面脫離第二夾具的作用。
較佳的是，對第二夾具46施加壓力包含允許第二夾具46與第一夾具45之間有一個不超過約0.08英寸的順從運動，以便于MEA56的第二表面與第二夾具46之間的分離。在允許第二夾具46與第一夾具45之間的順從運動的同時用真空穩(wěn)定住第二夾具46。對第一和第二夾具45和46選擇性地加壓到約1磅/英寸2到約15磅/英寸2之間。
按照一種特定的分離方法，一邊把在上方抓握部件55的第二接口57處形成的真空施加于第二夾具46和MEA56的第二表面，一邊通過基板44的第一接口43對第一夾具45和MEA56的第一表面施加壓力。隨后，一邊把在第一接口43處形成的真空施加于第一夾具45和MEA56的第一表面，一邊通過第二接口57對第二夾具46和MEA56的第二表面施加壓力。
在使MEA56與第一和第二夾具45和46分離之后，把第二夾具46移離第一夾具45，以便于把MEA56從第一夾具45取出來。在將第二夾具46移離第一夾具45時，用真空或下方抓握部件60穩(wěn)住第一夾具45。
以上示例性的分離方法中描述的各穩(wěn)定步驟可以確保MEA56在被分離于第一和第二夾具45和46時處在便于其后續(xù)加工的正確位置。例如，MEA56一旦完全脫離夾具部件就可由一個機器人從壓合工位輸送到切割工位，機器人在把脫離了夾具的MEA56從壓合工位輸送到切割工位的過程中保持MEA56的取向不變。
為了圖示和說明的目的，上面已經對本發(fā)明的各實施例做了說明。但這不能被認為是已經窮盡了或將本發(fā)明限制于所揭示的內容。根據(jù)上述講解，可以做出許多變型和改變。所以本發(fā)明的范圍不是由這些詳細說明來限定，而應由后面的權利要求書來限定。
權利要求
1.一種用于使一個薄膜電極部件(MEA)在其經受在一個夾具部件里的壓合之后脫離該夾具部件的方法，夾具部件包括一個與MEA的第一表面接觸的第一夾具和一個與MEA的第二表面接觸的第二夾具，第一和第二夾具上分別具有基本上多孔的區(qū)域，這種方法包括穩(wěn)定所述夾具部件的第一夾具；穩(wěn)定所述夾具部件的第二夾具；在穩(wěn)定住第二夾具的同時對第一夾具施加壓力，使所述MEA的第一表面脫離第一夾具；在穩(wěn)定住第一夾具的同時對第二夾具施加壓力，使所述MEA的第二表面脫離第二夾具；以及把第二夾具移離第一夾具，以便于從第一夾具取出所述MEA。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在對第二夾具和所述MEA的第二表面施加真空的同時對第一夾具和所述MEA的第一表面施加壓力，以及，隨后在對第一夾具和所述MEA的第一表面施加真空的同時對第二夾具和所述MEA的第二表面施加壓力。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，穩(wěn)定住第一夾具包括用抓握機構握住所述第一夾具來使之穩(wěn)定。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，穩(wěn)定住第二夾具包括用真空來使之穩(wěn)定。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，穩(wěn)定住第二夾具包括用在第二夾具與一個靠近第二夾具的結構之間形成的真空來穩(wěn)定住第二夾具。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對第一夾具施加壓力還包括允許第二夾具與第一夾具之間有順從運動，以便于所述MEA的第一表面與第一夾具之間的分離。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，允許有順從運動包括允許第二夾具與第一夾具之間有不超過0.08英寸的運動。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，在允許第二夾具與第一夾具之間有順從運動的同時用真空穩(wěn)定住第二夾具。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對第二夾具施加壓力還包括允許第二夾具與第一夾具之間有順從運動，以便于所述MEA的第二表面和第二夾具之間的分離。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，允許有順從運動包括允許第二夾具與第一夾具之間有不超過0.08英寸的運動。
11.如權利要求8所述的方法，其特征在于，在允許第二夾具與第一夾具之間有順從運動的同時用真空穩(wěn)定住第二夾具。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，移動第二夾具包括在把第二夾具移離第一夾具時用真空穩(wěn)定住第一夾具。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，移動第二夾具包括抓握住第二夾具并把被握住的第二夾具沿垂向移離第一夾具。
14.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二夾具被選擇性地施加壓力到約1磅/英寸215磅/英寸2之間。
15.一種用于使一個薄膜電極部件(MEA)在其經受在一個夾具部件里的壓合之后脫離該夾具部件的裝置，夾具部件包括一個與MEA的第一表面接觸的第一夾具和一個與MEA的第二表面接觸的第二夾具，第一和第二夾具上分別具有基本上多孔的區(qū)域，這種裝置包括一個基板，該基板包括一個第一接口并被構造成可接納所述夾具部件，而使所述第一接口通過所述第一夾具的所述多孔區(qū)域與所述MEA的第一表面流體連通；以及一個抓握部件，該部件被安裝成能夠在一個支承件上運動并且包括一個抓握機構和一個第二接口，所述第二接口通過所述第二夾具的所述多孔區(qū)域與所述MEA的第二表面流體連通，為使所述MEA的第一和第二表面分別脫離所述第一夾具和第二夾具，選擇性地對所述第一接口和第二接口施加壓力和施加真空，所述抓握部件被構造成能夠可釋放地抓住所述第二夾具的兩個相對的邊緣并把所述第二夾具移離所述第一夾具。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述基板還包括一個抓握部件，所述基板的這個抓握部件被構造成能抓住所述第一夾具的兩個相對的邊緣，以將所述第一夾具穩(wěn)定于所述基板。
17.如權利要求15所述的裝置，它還包括一個第一閥門和一個第二閥門，所述第一閥門可以控制對所述第一接口施加壓力和施加真空，所述第二閥門可以控制對所述第二接口施加壓力和施加真空。
18.如權利要求15所述的裝置，它還包括一個聯(lián)接于所述抓握部件的滾珠絲杠部件，該滾珠絲杠部件可以可控制地使所述抓握部件相對于所述支承件移動。
19.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述抓握部件包括一對抓握臂，每一抓握臂有一個抓握指，兩個抓握指被構造成能夠可釋放地抓握所述第二夾具的兩個相對的邊緣。
20.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，在所述第二接口與所述第二夾具之間形成真空，以選擇性地穩(wěn)定住所述第二夾具。
21.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述抓握部件在所述第一接口的加壓過程中是可運動的，以允許所述第二夾具與所述第一夾具之間的順從運動，以便于所述MEA的第一表面與所述第一夾具之間的分離。
22.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，所述抓握部件是可運動的，以允許所述第二夾具與所述第一夾具之間有不超過0.08英寸的順從運動。
23.如權利要求21所述的裝置，其特征在于，對所述第二接口施加真空而使所述第二接口與所述第二夾具之間形成真空，在第二夾具與第一夾具之間有運動的情況下用所述真空穩(wěn)定住第二夾具。
24.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述抓握部件在所述第二接口的加壓過程中是可運動的，以允許所述第二夾具與所述第一夾具之間的順從運動，以便于所述MEA的第二表面與所述第二夾具之間的分離。
25.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，所述抓握部件是可運動的，以允許所述第二夾具與所述第一夾具之間有不超過0.08英寸的順從運動。
26.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，對所述第二接口施加真空而使所述第二接口與所述第二夾具之間形成真空，在第二夾具與第一夾具之間有運動的情況下用所述真空穩(wěn)定住第二夾具。
27.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，在對所述第一接口施加真空以使在所述第一接口與所述第一夾具之間形成真空而穩(wěn)定住所述第一夾具的同時由所述抓握部件把所述第二夾具移離所述第一夾具。
28.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，在相對于所述基板可控制地沿垂向移動所述抓握部件時所述抓握部件把所述第二夾具移離所述第一夾具。
29.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，在對所述第一夾具和所述MEA的第一表面施加壓力的同時對所述第二夾具和所述MEA的第二表面施加真空，以及，隨后在對所述第二夾具和所述MEA的第二表面施加壓力的同時對所述第一夾具和所述MEA的第一表面施加真空。
30.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，把所述第一和第二接口選擇性地施加壓力到約1磅/英寸2到15磅/英寸2之間。
全文摘要
一種用于使一個薄膜電極部件(MEA)在其經受在一個夾具部件里的壓合之后脫離該夾具部件的方法和裝置，該方法包括穩(wěn)定住夾具部件的第一夾具以及穩(wěn)定住夾具部件的第二夾具。在穩(wěn)定住第二夾具的同時對第一夾具施加壓力，使MEA的第一表面脫離第一夾具。再在穩(wěn)定住第一夾具的同時對第二夾具施加壓力，使MEA的第二表面脫離第二夾具。然后，把第二夾具移離第一夾具，以便于從第一夾具取出MEA。
文檔編號H01M8/24GK1653639SQ03810250
公開日2005年8月10日 申請日期2003年2月11日 優(yōu)先權日2002年4月3日
發(fā)明者J·R·姆利納 申請人:3M創(chuàng)新有限公司