本公開涉及用于組裝用于使用氣體擴(kuò)散層材料的質(zhì)子交換膜的導(dǎo)體組件的裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、燃料電池是電化學(xué)轉(zhuǎn)換裝置，其分別通過(guò)氫和氧的氧化和還原產(chǎn)生電能。示例性燃料電池可包括膜電極組件(mea)，其由在pem的相對(duì)的陽(yáng)極側(cè)和陰極側(cè)上堆疊有催化劑層、氣體擴(kuò)散層(gdl)、微孔層和墊片(subgasket)的聚合物電解質(zhì)膜(pem)組成。幾個(gè)mea層與雙極板組件堆疊在一起將形成燃料電池堆。

2、在一些構(gòu)造中，pem燃料電池堆包括多個(gè)導(dǎo)體組件。這些導(dǎo)體組件由層壓到墊片的gdl材料片制成，然后將組件堆疊在一起以形成pem燃料電池堆的一部分。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于質(zhì)子交換膜燃料電池的導(dǎo)體組件包括：(i)gdl材料的第一切割段和第二切割段，其中第一切割段和第二切割段中的每一個(gè)具有各自的第一表面、各自的相對(duì)的第一縱向和第二縱向邊緣，以及沿各自第一表面的各自長(zhǎng)度施加到各自第一表面上的粘合材料的各自第一、第二和第三條帶，其中對(duì)于第一和第二切割段中的每一個(gè)，各自的第一條帶沿著各自的第一縱向邊緣延伸并鄰近各自的第一縱向邊緣，各自的第二條帶沿著各自的第二縱向邊緣延伸并鄰近各自的第二縱向邊緣，并且各自的第三條帶在各自的第一條帶和第二條帶之間延伸；(ii)和大體平面的墊片，其具有穿過(guò)其中的窗口，該窗口由圍繞該窗口的窗口周邊界定。

2、大體平面的墊片夾在第一和第二切割段之間，其中第一和第二切割段被定向成它們各自的第一表面面向并覆蓋窗口、并且它們各自的第一和第二條帶設(shè)置成與窗口周邊接觸。

3、第一切割段和第二切割段可以定向成使得第一切割段和第二切割段中的一個(gè)的第一條帶、第二條帶和第三條帶與第一切割段和第二切割段中的另一個(gè)的第一條帶、第二條帶和第三條帶對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于第一切割段和第二切割段中的每一個(gè)，各自的第一條帶、第二條帶和第三條帶可以彼此平行。

4、第一切割段和第二切割段的各自的第三條帶可以彼此粘附，并且第一切割段和第二切割段的各自的第一條帶和第二條帶可以設(shè)置成與少于整個(gè)的窗口周邊接觸。

5、粘合材料可以是離聚物溶液。例如，離聚物溶液可以是全氟磺酸聚合物?？蛇x地，離聚物溶液中可以含有導(dǎo)電添加劑。

6、根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，用于質(zhì)子交換膜燃料電池的導(dǎo)體組件包括：(i)gdl材料的第一切割段和第二切割段，其中第一切割段和第二切割段中的每一個(gè)具有各自的第一表面、各自的相對(duì)的第一縱向和第二縱向邊緣，以及沿著各自第一表面的各自長(zhǎng)度施加到各自第一表面上的離聚物溶液的各自第一和第二條帶，其中對(duì)于第一和第二切割段中的每一個(gè)，各自的第一條帶沿著各自的第一縱向邊緣延伸并鄰近各自的第一縱向邊緣，且各自的第二條帶沿著各自的第二縱向邊緣延伸并且鄰近各自的第二縱向邊緣；(ii)大體平面的墊片，其具有穿過(guò)其中的窗口，該窗口由圍繞該窗口的窗口周邊界定。大體平面的墊片夾在第一和第二切割段之間，其中第一和第二切割段被定向成它們各自的第一表面面向并覆蓋窗口并且它們各自的第一和第二條帶設(shè)置成與窗口周邊接觸。

7、第一切割段和第二切割段中的每一個(gè)可包括沿著各自第一表面的各自長(zhǎng)度施加到各自第一表面上并且在各自第一條帶和第二條帶之間延伸的離聚物溶液的各自第三條帶。第一切割段和第二切割段的各自第三條帶可以彼此自粘附。

8、第一切割段和第二切割段可以定向?yàn)槭沟玫谝磺懈疃魏偷诙懈疃沃械囊粋€(gè)的第一條帶和第二條帶與第一切割段和第二切割段中的另一個(gè)的第一條帶和第二條帶對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于第一切割段和第二切割段中的每一個(gè)，各自的第一條帶和第二條帶可以彼此平行。

9、離聚物溶液可以是全氟磺酸聚合物，并且離聚物溶液中可以含有導(dǎo)電添加劑。

10、第一切割段和第二切割段的各自的第一條帶和第二條帶可以設(shè)置成與少于整個(gè)的窗口周邊接觸。另外，第一和第二切割段中的每一個(gè)可包括在各自第一和第二條帶之間的各自第一表面上的離聚物溶液的一個(gè)或多個(gè)各自沉積物，其中在第一和第二切割段之一上的一個(gè)或多個(gè)沉積物與第一和第二切割段的另一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)沉積物對(duì)準(zhǔn)并自粘附到第一和第二切割段的另一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)沉積物。

11、根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，一種用于組裝pem燃料電池的導(dǎo)體組件的裝置包括施加模塊、切割模塊和層壓模塊。施加模塊被配置成用于沿著gdl材料的展開段的長(zhǎng)度將粘合材料的第一、第二和第三條帶施加到gdl材料的展開段的第一表面上，該展開段具有相對(duì)的第一和第二縱向邊緣，其中第一條帶條帶沿著第一縱向邊緣延伸并鄰近第一縱向邊緣，第二條帶沿著第二縱向邊緣延伸并鄰近第二縱向邊緣，并且第三條帶在第一條帶和第二條帶之間延伸，從而限定施加段。切割模塊被配置為切割施加段，以便形成一個(gè)或多個(gè)切割段，每個(gè)切割段均具有各自的主表面，在該主表面上承載有第一條帶、第二條帶和第三條帶的各自部分。層壓模塊被配置成用于將大體平面的墊片層壓在兩個(gè)切割段之間，其中墊片具有穿過(guò)其中的窗口，該窗口由圍繞該窗口的窗口周邊界定，并且其中兩個(gè)切割段定向?yàn)樗鼈兏髯缘闹鞅砻婷嫦虿⒏采w窗口以及第一條帶、第二條帶和第三條帶的它們各自的部分設(shè)置為與窗口周邊接觸。

12、該裝置還可以包括展開模塊，該展開模塊被配置為展開一卷gdl材料以提供展開段。在該布置中，展開模塊和施加模塊可以被配置為彼此協(xié)作，使得展開和施加彼此連續(xù)且同時(shí)進(jìn)行。

13、該裝置還可以包括修整模塊，該修整模塊被配置為修整一個(gè)或多個(gè)切割段中的每一個(gè)，以為一個(gè)或多個(gè)切割段中的每一個(gè)提供一個(gè)或多個(gè)總體外部尺寸和/或一個(gè)或多個(gè)特征尺寸。

14、本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

15、1.一種用于質(zhì)子交換膜燃料電池的導(dǎo)體組件，包括：

16、氣體擴(kuò)散層(gdl)材料的第一切割段和第二切割段，其中第一切割段和第二切割段中的每一個(gè)具有各自的第一表面、各自的相對(duì)的第一和第二縱向邊緣、以及沿著各自第一表面的各自長(zhǎng)度施加到各自第一表面上的粘合材料的各自第一、第二和第三條帶，其中對(duì)于第一和第二切割段中的每一個(gè)，各自的第一條帶沿著各自的第一縱向邊緣延伸并鄰近各自的第一縱向邊緣，各自的第二條帶沿著各自的第二縱向邊緣延伸并鄰近各自的第二縱向邊緣，并且各自的第三條帶在各自的第一條帶和第二條帶之間延伸；和

17、大體平面的墊片，所述墊片具有穿過(guò)其中的窗口，該窗口由圍繞該窗口的窗口周邊界定；

18、其中，大體平面的墊片夾在第一和第二切割段之間，第一和第二切割段被定向?yàn)樗鼈兏髯缘牡谝槐砻婷嫦虿⒏采w窗口，并且它們各自的第一和第二條帶設(shè)置成與窗口周邊接觸。

19、2.根據(jù)方案1所述的導(dǎo)體組件，其中所述第一切割段和第二切割段被定向?yàn)槭沟盟龅谝磺懈疃魏偷诙懈疃沃械囊粋€(gè)切割段的第一條帶、第二條帶和第三條帶與第一和第二切割段中的另一個(gè)切割段的第一條帶、第二條帶和第三條帶對(duì)準(zhǔn)。

20、3.根據(jù)方案1所述的導(dǎo)體組件，其中對(duì)于所述第一切割段和所述第二切割段中的每一個(gè)，各自的第一條帶、第二條帶和第三條帶彼此平行。

21、4.根據(jù)方案1所述的導(dǎo)體組件，其中所述第一切割段和所述第二切割段的各自的第三條帶彼此粘附。

22、5.根據(jù)方案1所述的導(dǎo)體組件，其中所述粘合材料是離聚物溶液。

23、6.根據(jù)方案5所述的導(dǎo)體組件，其中所述離聚物溶液是全氟磺酸聚合物。

24、7.根據(jù)方案5所述的導(dǎo)體組件，其中所述離聚物溶液在其中包含導(dǎo)電添加劑。

25、8.根據(jù)方案1所述的導(dǎo)體組件，其中所述第一切割段和第二切割段的各自第一條帶和第二條帶設(shè)置為與少于整個(gè)窗口周邊接觸。

26、9.一種用于質(zhì)子交換膜燃料電池的導(dǎo)體組件，包括：

27、氣體擴(kuò)散層(gdl)材料的第一和第二切割段，其中第一和第二切割段中的每一個(gè)具有各自的第一表面、各自的相對(duì)的第一和第二縱向邊緣、以及沿著各自第一表面的各自長(zhǎng)度施加到各自第一表面上的離聚物溶液的各自第一和第二條帶，其中對(duì)于第一切割段和第二切割段中的每一個(gè)，各自的第一條帶沿著各自的第一縱向邊緣延伸并鄰近各自的第一縱向邊緣，并且各自的第二條帶沿著各自的第二縱向邊緣延伸并鄰近各自的第二縱向邊緣；和

28、大體平面的墊片，所述墊片具有穿過(guò)其中的窗口，該窗口由圍繞該窗口的窗口周邊界定；

29、其中，大體平面的墊片夾在第一和第二切割段之間，第一和第二切割段被定向?yàn)樗鼈兏髯缘牡谝槐砻婷嫦虿⒏采w窗口，并且它們各自的第一和第二條帶設(shè)置成與窗口周邊接觸。

30、10.根據(jù)方案9所述的導(dǎo)體組件，其中所述第一切割段和所述第二切割段中的每一個(gè)包括所述離聚物溶液的各自第三條帶，所述第三條帶沿著各自第一表面的各自長(zhǎng)度施加到各自第一表面上并且在各自第一和第二條帶之間延伸。

31、11.根據(jù)方案10所述的導(dǎo)體組件，其中所述第一切割段和所述第二切割段的各自的第三條帶彼此自粘附。

32、12.根據(jù)方案9所述的導(dǎo)體組件，其中所述第一切割段和第二切割段被定向?yàn)槭沟盟龅谝磺懈疃魏偷诙懈疃沃坏牡谝粭l帶和第二條帶與第一切割段和第二切割段中的另一個(gè)的第一條帶和第二條帶對(duì)準(zhǔn)。

33、13.根據(jù)方案9所述的導(dǎo)體組件，其中對(duì)于所述第一切割段和所述第二切割段中的每一個(gè)，各自的第一條帶和第二條帶彼此平行。

34、14.根據(jù)方案9所述的導(dǎo)體組件，其中所述離聚物溶液是全氟磺酸聚合物。

35、15.根據(jù)方案9所述的導(dǎo)體組件，其中所述離聚物溶液在其中包含導(dǎo)電添加劑。

36、16.根據(jù)方案9所述的導(dǎo)體組件，其中所述第一切割段和第二切割段的各自第一條帶和第二條帶設(shè)置成與少于整個(gè)窗口周邊接觸。

37、17.根據(jù)方案9所述的導(dǎo)體組件，其中所述第一切割段和第二切割段中的每一個(gè)包括在各自第一條帶和第二條帶之間的各自第一表面上的離聚物溶液的一個(gè)或多個(gè)各自沉積物，其中在第一切割段和第二切割段中的一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)沉積物與在第一切割段和第二切割段中的另一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)沉積物對(duì)準(zhǔn)并自粘附至在第一切割段和第二切割段中的另一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)沉積物。

38、18.一種用于組裝用于質(zhì)子交換膜燃料電池的導(dǎo)體組件的裝置，包括：

39、施加模塊，所述施加模塊被配置為沿著氣體擴(kuò)散層(gdl)材料的展開段的長(zhǎng)度將粘合材料的第一、第二和第三條帶施加到氣體擴(kuò)散層材料的展開段的第一表面上，該展開段具有相對(duì)的第一和第二縱向邊緣，其中，第一條帶沿著第一縱向邊緣延伸并鄰近第一縱向邊緣，第二條帶沿著第二縱向邊緣延伸并鄰近第二縱向邊緣，并且第三條帶在第一條帶和第二條帶之間延伸，從而限定施加段；

40、切割模塊，所述切割模塊被配置為切割所述施加段以形成一個(gè)或多個(gè)切割段，每個(gè)切割段具有各自的主表面，在該主表面上承載有第一條帶、第二條帶和第三條帶的各自部分；和

41、層壓模塊，所述層壓模塊被配置成將大體平面的墊片層壓在所述切割段中的兩個(gè)之間，其中墊片具有穿過(guò)其中的窗口，所述窗口由圍繞窗口的窗口周邊界定，并且其中兩個(gè)切割段被定向?yàn)槭沟盟鼈兏髯缘闹鞅砻婷嫦虿⒏采w窗口并且第一條帶和第二條帶的它們各自的部分設(shè)置為與窗口周邊接觸。

42、19.根據(jù)方案18所述的裝置，還包括：

43、展開模塊，所述展開模塊被配置為展開一卷gdl材料以提供展開段。

44、20.根據(jù)方案19所述的設(shè)備，其中所述展開模塊和所述施加模塊被配置為彼此協(xié)作，使得所述展開和所述施加彼此連續(xù)且同時(shí)進(jìn)行。

45、當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，從用于執(zhí)行本教導(dǎo)(如所附權(quán)利要求中所定義的)的一些最佳模式和其他實(shí)施例的以下詳細(xì)描述中，本教導(dǎo)的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。