DE102008030080A1

DE102008030080A1 - Verfahren zum Maximieren des Kurzschlusswiderstands von Brennstoffzellenstapeln

Info

Publication number: DE102008030080A1
Application number: DE102008030080A
Authority: DE
Inventors: Yeh-Hung Lai; Jeffrey A. Rock
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: DE102008030080B4; US7709120B2; US20090004513A1

Abstract

Es ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Brennstoffzellenstapels offenbart, wobei das Verfahren die Schritte des Zusammenpressens des Brennstoffzellenstapels bei einem ersten Druck und des Zusammenpressens des Brennstoffzellenstapels bei einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, umfasst, wobei ein Kurzschlusswiderstand von Brennstoffzellen in dem Brennstoffzellenstapel maximiert und eine Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels maximiert wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Brennstoffzellenstapel und insbesondere ein Verfahren zum Maximieren des Kurzschlusswiderstands des Brennstoffzellenstapels, um eine Haltbarkeit desselben zu maximieren.
Hintergrund der Erfindung
Ein Brennstoffzellensystem wird vermehrt als Energiequelle in einer breiten Palette von Anwendungen verwendet. Brennstoffzellensysteme wurden zur Verwendung bei Stromverbrauchern, beispielsweise bei Fahrzeugen als Ersatz für Brennkraftmaschinen, vorgeschlagen. Ein solches System wird in der der gleichen Anmelderin gehörenden U.S. Patentanmeldung Seriennr. 10/418,536 offenbart, die hierdurch in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme übernommen wird. Brennstoffzellen können auch als stationäre elektrische Kraftanlagen in Gebäuden und Wohnhäusern, als tragbare Energie in Videokameras, Computer und dergleichen verwendet werden. Typischerweise erzeugen die Brennstoffzellen Elektrizität, die zum Laden von Batterien oder zum Liefern von Energie für einen Elektromotor verwendet wird.
Brennstoffzellen sind elektrochemische Vorrichtungen, die einen Brennstoff wie Wasserstoff und ein Oxidationsmittel wie Sauerstoff direkt kom binieren, um Elektrizität zu erzeugen. Der Sauerstoff wird typischerweise durch einen Luftstrom zugeführt. Der Wasserstoff und der Sauerstoff kombinieren sich, was zur Bildung von Wasser führt.
Der von einer Brennstoffzelle genutzte grundlegende Prozess ist effizient, im Wesentlichen schadstofffrei, frei von beweglichen Teilen (mit Ausnahme eines Luftverdichters, von Kühlgebläsen, Pumpen und Aktoren) und kann so ausgelegt werden, dass er nur Wärme und Wasser als Nebenprodukte erzeugt. Der Begriff "Brennstoffzelle" wird abhängig vom Zusammenhang, in dem er verwendet wird, typischerweise verwendet, um entweder eine einzelne Zelle oder mehrere Zellen zu bezeichnen. Die mehreren Zellen sind typischerweise miteinander gebündelt und so angeordnet, dass sie einen Stapel bilden, wobei die mehreren Zellen gemeinsam in elektrischer Reihe angeordnet sind. Da einzelne Brennstoffzellen zu Stapeln unterschiedlicher Größen zusammengebaut werden können, können Systeme so ausgelegt werden, dass sie einen Sollenergieabgabewert erzeugen, der für verschiedene Anwendungen Konstruktionsflexibilität bietet.
Es können verschiedene Brennstoffzellentypen vorgesehen werden, beispielsweise vom Phosphorsäure-, Alkali-, Schmelzcarbonat-, Festoxid- und Protonenaustauschmembran-(PEM)-Typ. Die Grundkomponenten einer PEM-Brennstoffzelle sind zwei Elektroden, die durch einen Polymermembranelektrolyten getrennt sind. Jede Elektrode ist an einer Seite mit einer dünnen Katalysatorsschicht beschichtet. Die Elektroden, der Katalysator und die Membran bilden zusammen eine Membranelektrodenanordnung (MEA).
Bei einer typischen PEM-Brennstoffzelle ist die MEA zwischen Gasdiffusionsmedien (GDM) der „Anode" und „Kathode" sandwichartig eingeschlossen. Die GDM und die MEA sind zwischen einem Paar elektronisch leiten der Platten gepresst. Die Platten leiten im Fall von Bipolarplatten elektrischen Strom zwischen benachbarten Zellen im Stapel und leiten (im Fall von Monopolarplatten am Ende des Stapels) elektrischen Strom außerhalb des Stapels.
Elektrischer Kurzschluss durch die MEA einer Brennstoffzelle ist einer der Hauptfehlerzustände der Brennstoffzelle. Ein MEA-Kurzschluss verschlechtert nicht nur die Leistung der Brennstoffzellen, sondern führt auch zu Membranverdünnung und Nadellochbildung, die unerwünscht sind. In dem extremen Fall kann der Kurzschluss auch zu einer erheblichen Überhitzung führen, was nicht nur weiche Komponenten der Brennstoffzelle beschädigen kann, sondern auch die harten Teile der Brennstoffzellenplatte. Demgemäß ist es erwünscht, ein Abhilfe bietendes Verfahren zum Verringerung der Neigung zu MEA-Kurzschluss zu entwickeln.
Trotz der vorstehend erwähnten Folgen des MEA-Kurzschlusses wird der grundlegende Mechanismus des MEA-Kurzschlusses mangelhaft verstanden. Derzeit gibt es zwei Haupttheorien bezüglich Kurzschlussmechanismen. Eine ist der „Stoß"-Mechanismus einzelner Kohlenstofffasern und der andere ist der „Eindell"-Mechanismus verklumpter Fasern/Bindemittel (harte Einschlüsse) in den GDM.
Das „Stoßen" einzelner Fasern durch die GDM erzeugt direkten Kontakt und einen Durchlass für elektrisches Leiten zwischen der Anoden- und der Kathodenseite der MEA. Auch wenn diese Theorie plausibel erscheint, haben Kurzschlusstests gezeigt, dass diese Art von Mechanismus nicht der dominante Mechanismus ist, der MEA-Kurzschluss hervorruft.
Untersuchungen haben gezeigt, dass harte Einschlüsse in den GDM eher dazu neigen, MEA-Kurzschluss hervorzurufen. Es ist ein ungelöstes Prob lem, ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zum Minimieren von harten Einschlüssen in den GDM vorzusehen.
Es wäre erwünscht, einen Prozess der Brennstoffzellenstapelmontage hervorzubringen, um einen MEA-Kurzschlusswiderstand in der Brennstoffzelle zu maximieren, um eine Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels zu maximieren, wobei in der Brennstoffzelle verwendete weiche Komponenten und harte Komponenten im Wesentlichen unverändert sind und die Kosten des Prozesses minimiert sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Einklang mit der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise ein Brennstoffzellenstapel-Montageprozess zum Maximieren von MEA-Kurzschlusswiderstand in der Brennstoffzelle zum Maximieren einer Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels entdeckt, wobei in der Brennstoffzelle verwendete weiche und harte Komponenten im Wesentlichen unverändert sind und die Kosten des Prozesses minimiert werden.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Erzeugen einer Brennstoffzelle die Schritte des Vorsehens einer Brennstoffzelle mit einer Membranelektrodenanordnung und mindestens einem Gasdiffusionsmedium; des Zusammenpressens der Brennstoffzelle bei einem ersten Druck; und des Zusammenpressens der Brennstoffzelle bei einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Erzeugen eines Brennstoffzellenstapels die Schritte des: Vorsehens mehrerer Brennstoffzellen, wobei jede der Brennstoffzellen eine Membranelektrodenanordnung und mindestens ein Gasdiffusionsmedium aufweist; des Zusam menpressens der Brennstoffzellen bei einem ersten Druck; und des Zusammenpressens der Brennstoffzellen bei einem zweiten Druck, wobei der zweite Druck höher als der erste Druck ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine Brennstoffzelle: eine Membranelektrodenanordnung; und ein Paar Gasdiffusionsmedien, die an der Membranelektrodenanordnung bei einem ersten Druck und einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, zusammengepresst werden.
Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden sowie andere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen für den Fachmann aus der folgenden eingehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform bei Betrachtung angesichts der Begleitzeichnungen mühelos hervor. Hierbei zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Brennstoffzellensystems nach dem Stand der Technik;
2 ein Flussdiagramm eines Brennstoffzellenstapel-Montageprozesses nach dem Stand der Technik;
3 ein Flussdiagramm eines Brennstoffzellenstapel-Montageprozesses nach einer Ausführungsform der Erfindung; und
4 eine Kurvendarstellung, die eine kumulative Kurzschlusswahrscheinlichkeit der MEA gegen Zeit für zwei Brennstoffzellen, die nach dem Stand der Technik zusammengebaut wurden, und zwei Brennstoffzellen, die mit Hilfe des Brennstoff zellenstapel-Montageprozesses nach der in 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung zusammengebaut wurden, zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die folgende eingehende Beschreibung sowie die beigefügten Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und Zeichnungen sollen einen Fachmann befähigen, die Erfindung durchzuführen und zu nutzen, und sollen nicht den Schutzumfang der Erfindung in irgendeiner Weise beschränken. Bezüglich der offenbarten und veranschaulichten Verfahren sind die dargestellten Schritte beispielhafter Natur, und somit ist die Reihenfolge der Schritte nicht erforderlich oder ausschlaggebend.
1 zeigt eine Brennstoffzelle 10 mit einer Kathodenseite 9 und einer Anodenseite 11. Die Brennstoffzelle 10 steht mit einer Brennstoffquelle 37 und einer Oxidationsmittelquelle 39 in Fluidverbindung. Graphitblöcke 18, 20 mit mehreren Öffnungen 22, 24 zum Erleichtern von Fluidverteilung sind benachbart zu isolierenden Endplatten 14, 16 angeordnet. Es versteht sich, dass elektrisch leitende Elektrodenplatten (nicht dargestellt) an Stelle der Graphitblöcke 18, 20 verwendet werden können. Dichtungen 26, 28 und Gasdiffusionsmedien (GDM) 30, 32, wie zum Beispiel Kohlenstoff-Faserpapier, mit jeweiligen Anoden- und Kathodenanschlüssen 31, 33, sind jeweils zwischen einer Membranelektrodenanordnung (MEA) 12 und den Graphitblöcken 18, 20 angeordnet. Ein Oxidationsmittel- und Strombeförderungsmittel 36 besteht aus dem Graphitblock 18, der Dichtung 26 und der GDM 30. Ein Brennstoff- und Strombeförderungsmittel 38 besteht aus dem Graphitblock 20, der Dichtung 28 und dem GDM 32. Der Anodenanschluss 31 und der Kathodenanschluss 33 werden zum Verbinden der Brennstoffzelle 10 mit einer Außenschaltung 34 verwendet und können nach Bedarf andere (nicht dargestellte) Brennstoffzellen umfassen.
Ein (nicht dargestellter) Brennstoffzellenstapel ist aus mehreren in Reihe verbundenen Brennstoffzellen 10 aufgebaut. Sobald eine erwünschte Anzahl an Brennstoffzellen 10 miteinander verbunden ist, um den Brennstoffzellenstapel zu bilden, wird ein (nicht dargestelltes) Kühlsystem mit dem Brennstoffzellenstapel vorgesehen. Der hierin beschriebene veranschaulichende Brennstoffzellenstapel wird üblicherweise als Kraftanlage für die Erzeugung elektrischer Leistung, zum Beispiel in einem Fahrzeug, verwendet.
Bei Einsatz wird ein Brennstoff, wie zum Beispiel Wasserstoff, von der Brennstoffquelle 37 zugeführt, und ein Oxidationsmittel, wie zum Beispiel Sauerstoff, wird von der Oxidationsmittelquelle 39 zugeführt. Der Brennstoff und das Oxidationsmittel von jeweiligen Quellen 37, 39 diffundieren durch jeweilige Fluid- und Strombeförderungsmittel 36, 38 zu gegenüberliegenden Seiten der MEA 12. Poröse Elektroden (nicht dargestellt) bilden eine (nicht dargestellte) Anode an der Anodenseite 11 und eine (nicht dargestellte) Kathode an der Kathodenseite 9 und sind durch eine Protonenaustauschmembran (PEM, kurz vom engl. Proton Exchange Membrane) 46 getrennt. Die PEM 46 sieht Ionentransport zum Erleichtern einer chemischen Reaktion in der Brennstoffzelle 10 vor. Typischerweise ist die PEM 46 aus Copolymeren geeigneter Monomere erzeugt. Solche Protonenaustauschmembranen können durch Monomere der folgenden Strukturen gekennzeichnet sein: CF₂=CFOCF₂CF₂SO₃H
Eine solche Monomerstruktur wird näher in dem U.S. Pat. Nr. 5,316,871 für Swarthirajan et al. offenbart, das hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
Die Verwendung des Brennstoffzellenstapels kann durch die MEA 12 einen elektrischen Kurzschluss erzeugen, der die Leistung des Brennstoffzellenstapels verschlechtert und zu einer erheblichen Überhitzung desselben führen kann. Der Kurzschluss durch die MEA 12 kann durch (nicht dargestellte) harte Einschlüsse in den GDM 30, 32 verursacht werden.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Brennstoffzellen-Montageprozesses 48 nach dem Stand der Technik, der zum Erzeugen von (nicht dargestellten) Brennstoffzellenstapeln des Stands der Technik verwendet wird.
Der Brennstoffzellenstapel-Montageprozess 48 des Stands der Technik umfasst die Schritte des: Einbauens von sich wiederholenden Einheiten des Stapels und von Endeinheiten 50; des Zusammenpressens des Stapels bei einer Solldrucklast 52, beispielsweise 200 p.s.i.; und des Einbauens von abschließenden harten Komponenten 54. Die sich wiederholenden Einheiten sind typischerweise die MEA 12, die Graphitblöcke 18, 20 oder die elektrisch leitenden Elektrodenplatten, die Dichtungen 26, 28 und die GDM 30, 32. Die Endeinheiten sind typischerweise die isolierenden Endplatten 14, 16. Der Brennstoffzellenstapel wird typischerweise in einer (nicht dargestellten) Hydraulikpresse zusammengepresst. Abschließende harte Komponenten umfassen typischerweise zum Beispiel (nicht darge stellte) Seitenplatten oder (nicht dargestellte) Zugstangenbolzen, die zum Befestigen der Komponenten des Stapels verwendet werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Brennstoffzellenstapel-Montageprozesses 148, der zum Erzeugen von (nicht dargestellten) Brennstoffzellenstapeln gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Der Brennstoffzellenstapel-Montageprozess 148 umfasst die Schritte des: Einbauens von sich wiederholenden Einheiten des Stapels und von Endeinheiten 150; des Zusammenpressens des Stapels bei einer Solldrucklast 152, beispielsweise 200 p.s.i.; des Zusammenpressens des Stapels bei einer höheren Drucklast 154, beispielsweise 250 p.s.i.; des Zusammenpressens des Stapels bei einer niedrigeren Drucklast 156, beispielsweise der Solldrucklast 152; und des Einbauens von abschließenden harten Komponenten 158. Es versteht sich, dass andere Solldrucklasten, höhere Drucklasten und niedrigere Drucklasten nach Bedarf verwendet werden können, beispielsweise eine Solldrucklast von 300 p.s.i., eine höhere Drucklast von 400 p.s.i. und eine niedrigere Drucklast von 300 p.s.i. Zudem versteht sich, dass die Solldrucklast 152 und die niedrigere Drucklast nach Bedarf unterschiedlich sein können. In der beschriebenen Ausführungsform sind die sich wiederholenden Einheiten die MEA 12, die Graphitblöcke 18, 20 oder die elektrisch leitenden Elektrodenplatten, die Dichtungen 26, 28 und die GDM 30, 32. Die Endeinheiten sind typischerweise die isolierenden Endplatten 14, 16.
Der Brennstoffzellenstapel wird bei der Solllast, einer höheren Last und dann bei einer niedrigeren Last zusammengepresst. Das Zusammenpressen des Brennstoffzellenstapels erfolgt typischerweise in einer (nicht dargestellten) Hydraulikpresse. Es versteht sich aber, dass nach Bedarf andere Mittel zum Zusammenpressen des Brennstoffzellenstapels verwendet werden können. Die abschließenden harten Komponenten umfassen zum Beispiel (nicht dargestellte) Seitenplatten, (nicht dargestellte) Zugstangenbolzen oder andere harte Komponenten zum Befestigen der Komponenten des Brennstoffzellenstapels. Günstige Ergebnisse wurden erhalten, wenn der Schritt des Zusammenpressens des Stapels bei einer höheren Drucklast 154 bei Raumtemperatur von etwa 25°C und einer niedrigen relativen Feuchte in dem Bereich von 20–50% erfolgt. Es versteht sich, dass der Schritt des Zusammenpressens des Stapels nach Bedarf bei einer höheren Drucklast 154 bei anderen Temperaturen und anderen Feuchtigkeiten erfolgen kann, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Es wurde überraschend entdeckt, dass bei Erfolgen des Zusammenpressens bei Raumtemperatur und niedriger Feuchte eine Festigkeit und Haltbarkeit der MEA 12 maximiert werden, wodurch eine durch elektrischen Kurzschluss hervorgerufene Beschädigung der MEA 12 minimiert wird.
Der Brennstoffzellenstapel-Montageprozess 148 wurde gegen den Brennstoffzellenstapel-Montageprozess 48 des Stands der Technik getestet. Vier Brennstoffzellen 200, 202, 204, 206 wurden gebaut und betrieben. In allen Fällen waren die zum Erzeugen der Brennstoffzellen verwendeten Komponenten im Wesentlichen identisch. Bei der ersten Brennstoffzelle 200 des Stands der Technik wurden die GDM 30, 32 nicht vorab zusammengepresst. Bei der zweiten Brennstoffzelle 202 des Stands der Technik wurden die GDM 30, 32 2 Stunden lang bei 300 p.s.i. unter Verwendung eines Prozesses vorab zusammengepresst, der in der gleichfalls der Anmelderin gehörenden Patentanmeldung Seriennr. 11/272,369 beschrieben wird, die hierdurch hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit übernommen wird. Bei den beiden Brennstoffzellen 204, 206, die mit Hilfe des Brenstoffzellenstapel-Montageprozesses 148 zusammengebaut wurden, wurden die GDM 30, 32 fünfzehn Minuten lang bei 300 p.s.i. vorab zusammengepresst.
Alle vier Brennstoffzellen 200, 202, 204, 206 wurden mit Hilfe eines federvorgespannten Mechanismus zusammengepresst, um sicherzustellen, dass der Kompressionsdruck während des Testens konstant blieb. Bei den Brennstoffzellen 200, 202 des Stands der Technik wurde ein mittlerer Kompressionsdruck von 300 p.s.i. durch die Hydraulikpresse ausgeübt und durch (nicht dargestellte) Beibehaltungsgeräte beibehalten. Bei den Brennstoffzellen 204, 206 wurden die Brennstoffzellen 204, 206 zuerst fünfzehn Minuten lang bei 300 p.s.i. zusammengepresst, gefolgt von einem höheren Zusammenpressen bei 400 p.s.i. über fünf Minuten. Danach wurde ein mittlerer Kompressionsdruck von 300 p.s.i. durch die Hydraulikpresse ausgeübt und durch die Beibehaltungsgeräte beibehalten. Bei allen Brennstoffzellen 200, 202, 204, 206 wurden ein 50 cm² großes Graphitströmungsfeld und eine segmentierte Stromverteilungsschaltplatte verwendet.
Danach wurden alle vier Brennstoffzellen 200, 202, 204, 206 bei einer Temperatur von 95°C und 50% relativer Feuchte in einem Zustand von Leerspannung (OCV) betrieben. Der OVC-Zustand wurde alle fünf Stunden unterbrochen, um Kurzschlussdiagnose an Ort und Stelle auszuführen. Durch Überwachen einer Kurzschlussstromdichteverteilung gegen Zeit unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Stromverteilungswerkzeugs wurde ein Auslösen von Kurzschluss in jedem von 100 Segmenten der Brennstoffzellen 200, 202, 204, 206 detektiert. Das Ablaufen des Kurzschlusses in jedem der Segmente wurde ebenfalls überwacht. Der Kurzschlussfehler wurde für jedes Segment aufgetragen, wobei die Kurzschlussstromdichte 0,3 mA/cm² überstieg, was 1.667 ohm-cm² Kurzschlusswiderstand entsprach.
4 ist eine Kurvendarstellung, die die kumulative Kurzschlusswahrscheinlichkeit gegen Zeit für die Brennstoffzellen 200, 202, 204, 206 zeigt. Die Kurve zeigt, dass der Kurzschlusswiderstand der unter Verwendung des Brennstoffzellenstapel-Montageprozesses 148 gebauten Brennstoffzellen 204, 206 verglichen mit dem Kurzschlusswiderstand der unter Verwendung des Brennstoffzellenstapel-Montageprozesses 48 des Stands der Technik gebauten Brennstoffzellen 200, 202 höher ist. Es wird vermerkt, dass die Kurzschlussdiagnose an der Brennstoffzelle 206 an Ort und Stelle nach zweiunddreißig Stunden infolge einer Fehlfunktion der Testgeräte gestoppt wurde.
Durch Zusammenpressen des Stapels mit einer höheren Drucklast 154 über der Solldrucklast und Zurückkehren zu einer niedrigeren Drucklast werden Bindemittel und/oder Fasern (nicht dargestellt), die die harten Einschlüsse der GDM 30, 32 bilden, aufgebrochen. Das Aufbrechen der harten Einschlüsse minimiert die Kompressionsveränderung von den harten Einschlüssen zu den weichen Einschlüssen der GDM 30, 32. Dies führt zu einem Minimieren einer Beschädigung der MEA 12 von den GDM 30, 32 infolge von Kurzschluss durch die MEA, wie durch die in 4 veranschaulichte Kurve gezeigt wird. Dadurch wird eine Haltbarkeit der Brennstoffzellen 204, 206 unter Verwendung des Brennstoffzellen-Montageprozesses 148 nach der hierin beschriebenen Ausführungsform maximiert.
Der vorstehenden Beschreibung kann ein Durchschnittsfachmann ohne Weiteres die wesentlichen Merkmale dieser Erfindung entnehmen und kann, ohne vom Wesen und Schutzumfang derselben abzuweichen, verschiedene Änderungen und Abwandlungen an der Erfindung vornehmen, um sie an verschiedene Nutzungsmöglichkeiten und Bedingungen anzupassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5316871 [0025]

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Brennstoffzelle, welches folgende Schritte umfasst: Vorsehen einer Brennstoffzelle mit einer Membranelektrodenanordnung und mindestens einem Gasdiffusionsmedium; Zusammenpressen der Brennstoffzelle bei einem ersten Druck; und Zusammenpressen der Brennstoffzelle bei einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Zusammenpressens der Brennstoffzelle bei einem dritten Druck umfasst, der niedriger als der zweite Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der dritte Druck im Wesentlichen gleich dem ersten Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffzelle bei einer relativen Feuchtigkeit von unter 75 Prozent zusammengepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Brennstoffelle bei einer relativen Feuchtigkeit von etwa 20 Prozent bis etwa 50 Prozent zusammengepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Druck zwischen etwa 100 p.s.i. und etwa 300 p.s.i. liegt und der zweite Druck mindestens 50 p.s.i. höher als der erste Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Zusammenbauens mehrerer Brennstoffzellen zum Bilden eines Brennstoffzellenstapels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das weiterhin den Schritt des Vorsehens und Einbauens von abschließenden harten Komponenten an der Brennstoffzelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Schritte des Zusammenpressens der Brennstoffzelle bei einem ersten Druck und des Zusammenpressens der Brennstoffzelle bei einem zweiten Druck bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 20°C bis etwa 40°C ausgeführt wird.
Verfahren zum Erzeugen eines Brennstoffzellenstapels, welches folgende Schritte umfasst: Vorsehen mehrerer Brennstoffzellen, wobei jede der Brennstoffzellen eine Membranelektrodenanordnung und mindestens ein Gasdiffusionsmedium aufweist; Zusammenpressen der Brennstoffzellen bei einem ersten Druck; und Zusammenpressen der Brennstoffzellen bei einem zweiten Druck, wobei der zweite Druck höher als der erste Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin den Schritt des Zusammenpressens des Brennstoffzellenstapels bei einem dritten Druck umfasst, der niedriger als der zweite Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der dritte Druck im Wesentlichen gleich dem ersten Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der erste Druck zwischen etwa 100 p.s.i. und etwa 300 p.s.i. liegt und der zweite Druck mindestens 50 p.s.i. höher als der erste Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin den Schritt des Vorsehens und Einbauens von abschließenden harten Komponenten an der Brennstoffzelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei mindestens einer der Schritte des Zusammenpressens der Brennstoffzellen bei einem ersten Druck und des Zusammenpressens der Brennstoffzellen bei einem zweiten Druck bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 20°C bis etwa 40°C ausgeführt wird.
Brennstoffzelle umfassend: eine Membranelektrodenanordnung; und ein Paar Gasdiffusionsmedien, wobei die Membranelektrodenanordnung und die Gasdiffusionsmedien bei einem ersten Druck, einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, und einem dritten Druck, der niedriger als der zweite Druck ist, zusammengepresst wurden.
Brennstoffzelle nach Anspruch 16, wobei der dritte Druck im Wesentlichen gleich dem ersten Druck ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 16, wobei der erste Druck zwischen etwa 100 p.s.i. und etwa 300 p.s.i. liegt.
Brennstoffzelle nach Anspruch 16, wobei der zweite Druck mindestens 50 p.s.i. höher als der erste Druck ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 16, wobei der dritte Druck zwischen etwa 100 p.s.i. und etwa 300 p.s.i. liegt.