NL8702138A

NL8702138A - Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrode-element.

Info

Publication number: NL8702138A
Application number: NL8702138A
Authority: NL
Original assignee: Electrochem Energieconversie
Priority date: 1987-09-09
Filing date: 1987-09-09
Publication date: 1989-04-03

Description

V

( LLB/WP/ag i STAMICARBON B.V.

Uitvinders; Willem J. Schlosser te Kerkrade

Josephus J.N. Lichtenberg te Posterholt -1-(5) PN 5675

WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN EEN ELEKTRODE-ELEMENT

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrode-element voor een brandstofcel of dergelijke, welke elektrode-element bestaat uit een plaat elektrode-raateriaal waarvan de omtrek gevat is in een raam uit thermoplastische 5 kunststof, waarbij het kunststofraam wordt gevormd door spuitgieten.

Een dergelijke werkwijze is algemeen bekend.

Elektrode-elementen van de in de aanhef genoemde soort zijn bijvoorbeeld beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 7809298. De elektrode-elementen worden daarbij opgestaoeld, waarbij de kunststof-10 ramen tegen elkaar worden gedrukt, en telkens tussen twee opeenvolgende platen elektrodemateriaal een ruimte wordt gevormd die hetzij gevuld wordt met elektroliet of met een der gassen nodig voor het bedrijven van de brandstofcel.

Als elektrodemateriaal wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van 15 het materiaal beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 7714464, maar ook de materialen beschreven in de Nederlandse octrooiaanvragen 7706998, 760747, 7607470, 7607469, 7502842 en 7502841 zijn geschikt als elektrödematerialen voor toepassing van de uitvinding.

De plaat elektrodemateriaal is een op zichzelf erg flexibel 20 materiaal, dat zijn stevigheid verkrijgt door het kunststofraam.

Tijdens het spuitgieten van het kunststofraam wordt een plaat elektrodemateriaal ingeklemd tussen de twee matrijsdelen, waarna het kunststofraam door spuitgieten wordt gevormd. Aangezien het elektrodemateriaal ter plaatse van het te vormen raam niet is ingeklemd en 25 aldaar in zekere mate vrij kan bewegen, en het spuitgieten niet gelijkmatig aan weerszijden van de plaat elektrodemateriaal plaatsvindt, zal het elektrodemateriaal niet overal halfweg de dikte van het raam zijn gepositioneerd. In de praktijk is gebleken dat het elektrodemateriaal gegolfd in het raam kan zijn gevat.

8702 138 i 4 -2- (5) PN 5675

Op zich heeft dit geen nadelige gevolgen voor de werking van het elektrode-element, op voorwaarde dat het elektrode-materiaal ter plaatse van het raam volledig is ingebed in de kunststof. Met bovenomschreven werkwijze is het echter niet mogelijk om te garanderen dat 5 het elektrodemateriaal volledig is ingebed in het kunststofraam, maar kan het voorkomen dat op sommige plaatsen het elektrodemateriaal ter plaatse van het raam niet bedekt is met kunststof. Tijdens het op elkaar stapelen van elektrode-elementen tot een brandstofcel kan het dan voorkomen dat aldus direkt kontakt bestaat tussen twee opeen-10 volgende platen elektrodemateriaal. Dit betekent kortsluiting en beschadiging van de brandstofcel. Praktisch wordt dit voorkomen door tussen elk paar opeenvolgende elektrode-elementen een additioneel kaderelement uit isolerend materiaal aan te brengen ter plaatse van de ramen, zodat met zekerheid de ramen van de opeenvolgende elektrode-15 elementen elektrische t.o.v. elkaar zijn geïsoleerd. Deze additionele kaderelementen betekenen een aantal additionele te assembleren onderdelen, waardoor bovendien de afstand tussen de opeenvolgende platen elektrode-materiaal nodeloos wordt vergroot, hetgeen weer resulteert in een minder compacte vormgeving.

20 De uitvinding stelt zich tot doel een werkwijze van het in de aanhef bedoelde type te verschaffen, waarbij de genoemde nadelen worden vermeden.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het spuitgieten in twee stappen plaatsvindt, een eerste stap waarbij het 25 gedeelte van het kunststofraam aan één zijde voor de plaat elektrodemateriaal wordt gevormd, en een tweede stap waarbij het gedeelte van het kunststofraam aan de andere zijde van de plaat wordt gevormd.

In de eerste stap kan aldus de plaat elektrodemateriaal zeer nauwkeurig worden gepositioneerd in de matrijs. Doordat het electrode-30 materiaal, ter plaatse waar de kunststof zal worden aangebracht, een speciale vormgeving heeft gekregen, kan het in de eerste stap zeer nauwkeurig en recht worden gepositioneerd. Dit is mogelijk doordat een matrijsdeel zeer nauwkeurig kan aansluiten tegen een zijde van de plaat elektrodemateriaal. Het andere matrijsdeel vormt dan de 35 uitsparingen voor het in de eerste stap te vormen deel van het 87 0 2 1 3 8 ___________________________________ ... ..^aSËÉ * 1 .-3- (5) PN 5675 kunststofraam. Door het injecteren van de kunststof wordt de plaat elektrodemateriaal niet verplaatst, maar aangedrukt tegen het deel van de matrijs waartegen deze plaat reeds aanlag»

In de tweede stap wordt de plaat elektrodemateriaal samen met 5 het reeds gevormde deel van de kunststofraam opgenomen in een matrijsdeel en vormt het andere matrijsdeel de nóg te vormen delen van het kunststofraara» Ook hier gebeurt dat door het injecteren van de kunststof het reeds gevormde deel van het elektrode-element niet de neiging krijgt om te bewegen, maar juist nauwkeurig wordt aangedrukt 10 tegen het matrijsdeel dat de juiste vorm heeft. Bovendien is het electrodemateriaal stijver geworden door de in de eerste stap aangebrachte kunststof. In principe kunnen de twee stappen plaatsvinden in twee verschillende spuitgietmatrijzen, maar ook in één matrijs met bewegende delen, waarbij in één spuitgietcyclus twee kunststof-15 injecties plaatsvinden.

Bij voorkeur wordt in de eerste stap een kunststof gebruikt die ten minste in een eigenschap verschilt van de kunststof gebruikt in de tweede stap»

In de gerede brandstofcel is een aantal ruimtes gevormd voor 20 het electroliet en voor de reactiegassen» Hierbij is elke ruimte ontstaan na samenvoegen van twee elektrode-elementen, die elk voor de helft deze ruimte begrenzen, terwijl van elk elektrode-element een helft wordt gebruikt en de andere helft, d.w.z. het gedeelte gelegen aan de andere zijde van de plaat elektrode-materiaal wordt gebruikt 25 voor een volgende ruimte.

De uitvinding maakt het nu mogelijk om voor elke ruimte, afhankelijk van de aard van het medium dat in deze ruimte zal stromen, voor het omtreksraam van deze ruimte een kunststof te gebruiken die aangepast is aan de eigenschappen van het medium. Aanpassen kan in dit 30 geval betekenen dat de kunststof gekozen is als functie van chemische en fysische bestendigheid tegen het medium waarmee de kunststof in aanraking komt, maar het kan ook betrekking hebben op andere fysische, chemische of mechanische eigenschappen zoals treksterkte, electrische geleidbaarheid, slagvastheid, enz.

35 Bij voorkeur worden twee kunststoffen gebruikt die in kleur 8702138 -4- (5) PN 5675 verschillen.

Dit maakt het mogelijk om voor elke raamhelft een kleur te kiezen die gerelateerd is aan de functie van de later te vormen ruimte, hierdoor kan de montage vergemakkelijkt worden en dan tevens 5 eenvoudig worden gecontroleerd of de montage in de juiste vorm en volgorde heeft plaatsgevonden. Hierbij kan gedacht worden aan vaste kleurpatronen die bij de montage moeten worden aangehouden, waarbij dan de montage kan gebeuren volgens het principe van kleur tegen kleur of volgens voorafbepaalde kleursequenties.

10 Bij voorkeur worden kunststoffen gebruikt zoals polysulfonen, polyfenylee’nsulfides, polyethersulfonen, polyether-etherketonen, polyurethanen, acrylonitriIbutadieen, styreenpolymeren of mengsels daarvan. Deze kunststoffen hebben een bijzondere bruikbaarheid in brandstofcellen in verband met hun loogbestendigheid.

15 Daarnaast kunnen deze kunststoffen of mengsels daarvan gebruikt worden in combinatie met versterkingsvezels zoals koolstof-vezels, aramide-vezels, loogbestendige glasvezels, asbestvezels, versterkte polyetheenvezels of combinaties daarvan.

8702138

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrode-element voor een brandstofcel of dergelijke, welk elektrode-element bestaat uit een plaat elektrodemateriaal waarvan de omtrek gevat is in een raam uit thermoplastische kunststof, waarbij het kunststofraam wordt 5 gevormd door spuitgieten, met het kenmerk, dat het spuitgieten in twee stappen plaatsvindt, een eerste stap waarbij het gedeelte van het kunststofraam aan een zijde van de plaat elektrodemateriaal wordt gevormd, en een tweede stap waarbij het gedeelte van het kunststofraam aan de andere zijde van de plaat wordt gevormd. 10

2» Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de eerste stap een kunststof wordt gebruikt die ten minste in een eigenschap verschilt van de kunststof gebruikt in de tweede stap.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de twee kunststoffen in kleur verschillen.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de gebruikte kunststof is gekozen uit de groep van polysulfonen, polyfenyleensulfides, polyethersulfonen, polyether-etherketonen, polyurethanen en acrylonitrilebutadieenstyreenpolymeren of mengsels daarvan.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de kunststof versterkt is met vezels gekozen uit de groep van koolstofvezels, aramide-vezels, glasvezels, asbestvezels en polyetheenvezels, of combinaties daarvan.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrode-element in 25 hoofdzaak zoals beschreven.

7. Elektrode-element verkregen met de werkwijze volgens een der conclusies 1-6. 8702138