DE19757077C2 - Process for the production of porous, flat components for a fuel cell - Google Patents

Process for the production of porous, flat components for a fuel cell

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von porösen, flächenhaften Komponenten für eine Brennstoffzelle beschrieben, bei dem aus einem fließfähigem Vormaterial ein poröses Flächenmaterial (1) geformt und gehärtet wird. Erfindungsgemäß wird vor und/oder während des Härtens ein äußeres Kraftfeld an das Flächenmaterial (1) angelegt. Hierdurch werden die in dem Flächenmaterial (1) vorhandenen Poren so ausgerichtet und orientiert, daß durch die Poren gebildete Kapillaren (2) den kürzesten Weg durch das Flächenmaterial (1) nehmen.A method for producing porous, flat components for a fuel cell is described, in which a porous sheet material (1) is formed and hardened from a flowable primary material. According to the invention, an external force field is applied to the surface material (1) before and / or during curing. As a result, the pores present in the sheet material (1) are aligned and oriented such that capillaries (2) formed by the pores take the shortest path through the sheet material (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen, flächenhaften Komponenten für eine Brennstoffzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing porous, flat components for a fuel cell according to the preamble of claim 1.

Es sind Verfahren zur Herstellung von porösen, flächenhaften Komponenten für Brennstoffzellen, insbesondere Schmelzkarbonatbrennstoffzellen, bekannt, bei denen aus einem fließfähigem Vormaterial ein poröses Flächenmaterial geformt und dieses dann gehärtet wird. Bei den porösen, flächenhaften Komponenten kann es sich insbesondere um Elektroden und Elektrolytmatrizen der Brennstoffzellen handeln. Die Formung des fließfähigen Vormaterials zu dem Flächenmaterial erfolgt beispielsweise durch einen Foliengieß-, einen Extrudier- oder einen Trockenabstreichprozeß.There are processes for the production of porous, flat components for fuel cells, in particular molten carbonate fuel cells, known in which a flowable A porous surface material is formed and this is then hardened. With the porous, areal components can in particular be electrodes and electrolyte matrices Trade fuel cells. The formation of the flowable primary material into the sheet material is carried out, for example, by a film casting, an extrusion or a Dry wiping process.

Aus der US 4,555,453 geht es bereits als bekannt hervor, in einer Suspension als Pulver enthaltenes Elektrolytmaterial als Elektrolytschicht auf einer Elektrode abzuscheiden. Zur Abscheidung wird ein elektrisches Feld angewendet das vermittels zweier Elektroden in der Suspension anliegt. Die Abscheidung erfolgt kontinuierlich während die Elektrode als Band durch die Suspension hindurchgeführt wird.It is already known from US 4,555,453, in a suspension as a powder to deposit contained electrolyte material as an electrolyte layer on an electrode. For An electric field is applied by means of two electrodes in the deposition Suspension is present. The deposition takes place continuously while the electrode as a band the suspension is passed through.

Die in der porösen, flächenhaften Komponente der Brennstoffzelle vorhandenen Poren bilden kapillarähnliche Wege, über welche die in der Brennstoffzelle vorhandenen Fluide, Brenngas, Anodengas oder Elektrolyt, transportiert werden. In Hinblick auf das Erreichen eines möglichst geringen Widerstandes, welcher dem Fluid entgegensteht, ist ein möglichst kurzer Weg der Kapillaren vorteilhaft. Dies führt zu einer besseren Elektrolytverteilung und einer besseren Gasverteilung in der Brennstoffzelle.Form the pores present in the porous, flat component of the fuel cell capillary-like paths through which the fluids, fuel gas, Anode gas or electrolyte. With a view to achieving one if possible low resistance, which opposes the fluid, is the shortest possible path Capillaries beneficial. This leads to a better electrolyte distribution and a better one Gas distribution in the fuel cell.

Die Aufgabe der Erfindung ist es somit ein Verfahren zur Herstellung von porösen, flächenhaften Komponenten für eine Brennstoffzelle anzugeben, mit welchem es möglich ist, kapillarähnliche Wege mit möglichst geringer Länge durch die flächenhaften Komponente zu erreichen.The object of the invention is therefore a process for the production of porous, planar Specify components for a fuel cell with which it is possible to use capillary-like To achieve paths with the smallest possible length through the area component.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a method with the features of claim 1.  

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments of the method according to the invention are in the subclaims featured.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Herstellung von porösen, flächenhaften Komponenten für eine Brennstoffzelle, bei dem aus einem fließfähigen Vormaterial ein poröses Flächenmaterial geformt und gehärtet wird, vor und/während des Härtens ein äußeres Kraftfeld an das Flächenmaterial angelegt.According to the invention, in a method for producing porous, sheet-like Components for a fuel cell in which a porous material is made from a flowable material Surface material is shaped and hardened before and / during the hardening to an external force field the surface material created.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß durch das Anlegen des äußeren Kraftfeldes die in dem noch fließfähigen Material vorhandenen oder sich bildenden Poren in Bezug auf die Feldlinien des äußeren Kraftfeldes orientiert werden und dadurch kapillarähnliche Wege bilden, deren Länge gering ist. Hierdurch ergibt sich ein kleinerer Widerstand, eine bessere Elektrolytverteilung und eine bessere Gasverteilung. Weiterhin ergibt sich daraus eine Verbesserung der Dreiphasenreaktion in der Brennstoffzelle.The advantage of the method according to the invention is that by creating the outer Force field in relation to the pores present or forming in the still flowable material oriented on the field lines of the external force field and thereby capillary-like paths form, the length of which is short. This results in a smaller resistance, a better one Electrolyte distribution and better gas distribution. This also results in a Improvement of the three-phase reaction in the fuel cell.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Magnetfeld als äußeres Feld an das Flächenmaterial angelegt.According to one aspect of the invention, a magnetic field is applied to the sheet material as an external field created.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein elektrisches Feld als äußeres Feld an das Flächenmaterial angelegt.According to another aspect of the invention, an electric field is applied to the outer field Surface material created.

Vorteilhafterweise wird das Feld senkrecht zur Ebene des Flächenmaterials angelegt.The field is advantageously applied perpendicular to the plane of the surface material.

Vorteilhafterweise wird ein äußeres Kraftfeld verwendet, das homogen ist.An external force field that is homogeneous is advantageously used.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Flächenmaterial durch einen Foliengießprozeß hergestellt.According to one embodiment of the invention, the sheet material is covered by a Foil casting process manufactured.

Dies ist vorteilhafterweise so gestaltet, daß ein fließfähiges Vormaterial auf einen flächenhaften Träger aufgebracht, über die Fläche des Trägers verteilt und gehärtet wird.This is advantageously designed so that a flowable primary material on a flat Carrier applied, distributed over the surface of the carrier and hardened.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß der flächenhafte Träger kontinuierlich bewegt und das fließfähige Vormaterial kontinuierlich auf den flächenhaften Träger aufgebracht wird, und daß das verteilte Vormaterial kontinuierlich an einer Einrichtung zur Erzeugung des äußeren Kraftfeldes vorbeibewegt wird. Another embodiment is that the flat carrier moves continuously and the flowable primary material is continuously applied to the flat carrier, and that the distributed primary material continuously at a device for generating the external force field is moved past.  

Vorteilhafterweise umfaßt hierbei der flächenhafte Träger ein umlaufendes Förderband, auf welchem das fließfähige Vormaterial mittels einer Verteilervorrichtung in einer Schicht mit gleichmäßiger Dicke aufgebracht wird.In this case, the flat carrier advantageously comprises a revolving conveyor belt which the flowable primary material with a distributor device in one layer uniform thickness is applied.

Dies kann dadurch vorteilhaft weitergebildet sein, daß der flächenhafte Träger eine Trägerfolie umfaßt, welche als unmittelbare Unterlage für das Flächenmaterial dient, und von der das Flächenmaterial leicht getrennt werden kann.This can advantageously be further developed in that the areal carrier is a carrier film comprises, which serves as an immediate base for the surface material, and of which Sheet material can be easily separated.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird das Flächenmaterial durch einen Extrudierprozeß hergestellt.According to an alternative embodiment, the sheet material is produced by an extrusion process manufactured.

Hierbei wird vorteilhafterweise das fließfähige Vormaterial durch eine Extrudierdüse gepreßt und beim Passieren und/oder nach dem Verlassen der Extrudierdüse an einer Einrichtung zur Erzeugung des äußeren Kraftfeldes vorbeigeführt.Here, the flowable primary material is advantageously pressed through an extrusion nozzle and when passing and / or after leaving the extrusion nozzle on a device for Generated the external force field.

Gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform kann das Flächenmaterial durch einen Trockenabstreichprozeß hergestellt werden.According to another alternative embodiment, the sheet material can be replaced by a Dry wiping process can be produced.

Hierbei wird vorteilhafterweise das fließfähige Vormaterial mittels eines Abstreichmessers (Rakel) geformt und beim Passieren und/oder nach dem Passieren des Abstreichmessers an einer Einrichtung zur Erzeugung des äußeren Kraftfeldes vorbeigeführt.Here, the flowable primary material is advantageously made using a doctor blade (doctor blade) shaped and when passing and / or after passing the doctor on one Device for generating the external force field passed.

Das Härten des zu dem Flächenmaterial geformten Vormaterials erfolgt vorzugsweise durch Trocknung.The hardening of the preform formed into the sheet material is preferably carried out by Drying.

Die Trocknung erfolgt vorteilhafterweise in mehreren Phasen, wobei das äußere Kraftfeld zumindest in einer der ersten Trocknungsphasen angelegt wird.Drying is advantageously carried out in several phases, the external force field is applied at least in one of the first drying phases.

Vorteilhafterweise wird das Flächenmaterial durch eine gleichzeitig dem Erzeugen des äußeren Kraftfeldes und dem Härten des Flächenmaterials dienende Einrichtung geführt.Advantageously, the sheet material is created by simultaneously producing the outer Force field and the hardening of the surface material serving device.

Das Flächenmaterial kann vorteilhafterweise in Form eines kontinuierlichen Bandes einer flexiblen Folie hergestellt werden. The surface material can advantageously be in the form of a continuous band of flexible Foil are made.  

Gemäß einem Aspekt der Erfindung besteht das Flächenmaterial aus einem leitfähigen Material und wird zur Herstellung von Elektroden für Brennstoffzellen verwendet.According to one aspect of the invention, the surface material consists of a conductive material and is used to manufacture electrodes for fuel cells.

Insbesondere enthält das Flächenmaterial leitfähiges Nickel.In particular, the surface material contains conductive nickel.

Hierbei wird insbesondere als Kraftfeld ein homogenes Magnetfeld verwendet.A homogeneous magnetic field is used in particular as a force field.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung besteht das Flächenmaterial aus einem Elektrolytmaterial und wird zur Herstellung von Elektrolytmatritzen für Brennstoffzellen verwendet.According to another aspect of the invention, the sheet material consists of a Electrolyte material and is used for the production of electrolyte matrices for fuel cells.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. It demonstrate:

Fig. 1a) und 1b) schematisierte vergrößerte Querschnittsansichten durch Ausschnitte von einem porösen Flächenmaterial, welches als Komponente für eine Brennstoffzelle verwendet wird, wobei Fig. 1a) den Querschnitt durch ein herkömmliches Flächenmaterial und Fig. 1b) den Querschnitt durch ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Flächenmaterial zeigt; Fig. 1a) and 1b) schematic enlarged cross-sectional views taken through cut-outs of a porous sheet material which is used as a component for a fuel cell, in which Fig. 1a) the cross section of the cross-section through a according to the method according to the invention by a conventional surface material, and Fig. 1b) shows manufactured sheet material;

Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht einer Einrichtung, wie sie zur Herstellung von porösen, flächenhaften Komponenten für eine Brennstoffzelle durch einen Foliengießprozeß gemäß einem Aspekt der Erfindung verwendet werden kann; und FIG. 2 shows a schematic side view of a device as can be used for the production of porous, flat components for a fuel cell by means of a film casting process according to one aspect of the invention; and

Fig. 3 eine schematisierte, vergrößerte Seitenschnittansicht einer Extrudierdüse, wie sie in einer Einrichtung zur Durchführung eines Extrudierprozeßes zur Herstellung von porösen Flächenmaterialien gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung verwendet werden kann. Fig. 3 is a schematic, enlarged side sectional view of an extrusion die, as they can be used in a device for performing an extrusion process for producing porous sheet materials according to another aspect of the invention.

In Fig. 1a) bedeutet Bezugszeichen 1 ein poröses Flächenmaterial, welches eine Komponente einer Brennstoffzelle bildet, wie beispielsweise eine Elektrode. In dem Flächenmaterial sind durch die nicht im einzelnen dargestellten Poren kapillarartige Wege oder Kapillaren 2 gebildet, welche beim Betrieb der Brennstoffzelle von einem Fluid, im Falle einer Elektrode also von einem Gas durchströmt werden. Wie ersichtlich ist, bilden die Kapillaren 2 nicht den kürzesten Weg zwischen den beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Flächenmaterials 1, so daß das Flächenmaterial 1 einen größeren Strömungswiderstand darstellt, als notwendig. In Fig. 1a), reference numeral 1 denotes a porous sheet material, which forms a component of a fuel cell, such as an electrode. Capillary-like paths or capillaries 2 are formed in the sheet material by the pores, which are not shown in detail and through which a fluid flows during operation of the fuel cell, ie a gas flows through it in the case of an electrode. As can be seen, the capillaries 2 do not form the shortest path between the two opposite surfaces of the sheet material 1 , so that the sheet material 1 represents a greater flow resistance than is necessary.

Fig. 1b) zeigt ebenfalls eine vergrößerte Seitenschnittansicht durch einen Teil eines porösen Flächenmaterials für eine Komponente einer Brennstoffzelle, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. Wie zu sehen ist, sind die beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Flächenmaterials 1 durch die Poren verbunden, wobei die durch die Poren des Materials gebildeten kapillarartigen Wege oder Kapillaren 2 so ausgebildet sind, daß sie dem kürzesten Weg zwischen den beiden gegenüberliegenden Oberflächen 1a und 1b folgen, also senkrecht zur Oberfläche des Flächenmaterials verlaufen. FIG. 1b) also shows an enlarged side sectional view through a portion of a porous surface material for a component of a fuel cell, which has been prepared by the novel process. As can be seen, the two opposite surfaces of the sheet material 1 are connected by the pores, the capillary-like paths or capillaries 2 formed by the pores of the material being designed such that they are the shortest path between the two opposite surfaces 1 a and 1 b follow, i.e. run perpendicular to the surface of the surface material.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Herstellung von porösen, flächenhaften Komponenten für eine Brennstoffzelle allgemein dadurch, daß aus einem fließfähigen Vormaterial ein poröses Flächenmaterial 1 geformt und dieses dann gehärtet wird, wobei vor und/oder während des Härtens ein äußeres Kraftfeld an das Flächenmaterial 1 angelegt wird.According to the invention, the manufacture of porous, sheet-like components for a fuel cell generally takes place in that a porous sheet material 1 is formed from a flowable starting material and this is then hardened, an external force field being applied to the sheet material 1 before and / or during the curing .

Das äußere Kraftfeld ist vorzugsweise ein Magnetfeld oder ein elektrisches Feld, wobei die Art und Stärke des Feldes durch die Werkstoffeigenschaften des Flächenmaterials 1 bestimmt werden.The external force field is preferably a magnetic field or an electric field, the type and strength of the field being determined by the material properties of the surface material 1 .

Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, mit welcher das poröse Flächenmaterial 1 gemäß einem Aspekt der Erfindung durch einen Foliengießprozeß hergestellt werden kann. Ein Förderband 13 ist über zwei Transportwalzen 11, 12 geführt, so daß es eine endlose Umlaufbewegung vollführen kann. Die Spannung des Förderbandes 13 wird mittels zweier Umlenkwalzen 14 eingestellt. Eine der Transportwalzen 12 wird von einem Antrieb 9 in Rotation versetzt, welcher beispielsweise aus einem Elektromotor und einem nachgeschalteten Getriebe bestehen kann. Über das Förderband 13 ist eine Trägerfolie 3 geführt, welche von einer Vorratsrolle 10 abgegeben wird. Die Trägerfolie 3 wird zusammen mit dem Förderband 13 transportiert und bildet zusammen mit diesem einen flächenhaften Träger für das poröse Flächenmaterial 1. FIG. 2 shows a device with which the porous surface material 1 can be produced according to one aspect of the invention by a film casting process. A conveyor belt 13 is guided over two transport rollers 11 , 12 so that it can perform an endless orbital movement. The tension of the conveyor belt 13 is adjusted by means of two deflection rollers 14 . One of the transport rollers 12 is set in rotation by a drive 9 , which can consist, for example, of an electric motor and a downstream transmission. A carrier film 3 is guided over the conveyor belt 13 and is released from a supply roll 10 . The carrier film 3 is transported together with the conveyor belt 13 and forms together with this a flat carrier for the porous surface material 1 .

Das poröse Flächenmaterial 1 wird bei der gezeigten Einrichtung in Form einer flexiblen Folie auf dem flächenhaften Träger 3, 13 hergestellt. Dazu wird ein fließfähiges Vormaterial 4 in Form eines Schlickers auf die auf dem Förderband 13 befindliche Trägerfolie aufgebracht und mittels einer Verteilungsvorrichtung 15 in Form eines als Streichblech ausgebildeten Abstreichmessers (Rakel) bei der Bewegung des Förderbandes 13 zu einer Schicht gleichmäßiger Dicke auf der Trägerfolie 3 verteilt.In the device shown, the porous surface material 1 is produced in the form of a flexible film on the flat carrier 3 , 13 . For this purpose, a flowable primary material 4 in the form of a slip is applied to the carrier film located on the conveyor belt 13 and distributed by means of a distribution device 15 in the form of a doctor blade designed as a mouldboard when the conveyor belt 13 moves to form a layer of uniform thickness on the carrier film 3 .

In Bewegungsrichtung, durch einen Pfeil dargestellt, ist der im wesentlichen aus dem Gießschuh oder Rakelkasten und dem Abstreichmesser bestehenden Verteilungsvorrichtung 15 eine Trockenhaube 8 nachgeschaltet, in welcher die verteilte Schicht des fließfähigen Vormaterials 4 zu einem flexiblen, porösen Material 1 getrocknet wird. Eine Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Kraftfeldes 5 in Form eines homogenen Magnetfeldes ist durch einen unter dem Förderband 13 angeordneten Elektromagneten 6 und einen über dem Förderband 13 und dem Flächenmaterial 1 angeordneten Gegenpol 7 gebildet. Somit passiert die aus dem fließfähigen Vormaterial 4 gebildete Schicht während des Trocknens auch den Elektromagnet 6 und den Gegenpol 7, so daß während des Trocknungsvorgangs die Poren in dem Flächenmaterial 1 sich entlang der Feldlinien des homogenen Magnetfeldes 5 orientieren und damit die durch die Poren gebildeten Kapillaren 2 eine Orientierung senkrecht zur Oberfläche des Flächenmaterials 1 annehmen, wie in Fig. 1b) gezeigt.In the direction of movement, represented by an arrow, the distribution device 15 consisting essentially of the casting shoe or doctor box and the doctor blade is followed by a drying hood 8 in which the distributed layer of the flowable primary material 4 is dried to form a flexible, porous material 1 . A device for generating an external force field 5 in the form of a homogeneous magnetic field is formed by an electromagnet 6 arranged under the conveyor belt 13 and an opposing pole 7 arranged above the conveyor belt 13 and the flat material 1 . Thus, the layer formed from the flowable primary material 4 also passes through the electromagnet 6 and the opposite pole 7 during drying, so that during the drying process the pores in the sheet material 1 are oriented along the field lines of the homogeneous magnetic field 5 and thus the capillaries formed by the pores 2 assume an orientation perpendicular to the surface of the sheet material 1 , as shown in Fig. 1b).

Nach dem Passieren der durch den Elektromagneten 6 und den Gegenpol 7 gebildeten Einrichtung zur Erzeugung des äußeren Kraftfeldes ist das Flächenmaterial 1 soweit ausgehärtet, daß die unter dem Einfluß des Kraftfeldes angenommene Orientierung der Poren in dem Flächenmaterial 1 erhalten bleibt.After passing through the device for generating the external force field formed by the electromagnet 6 and the opposite pole 7 , the surface material 1 is hardened to such an extent that the orientation of the pores in the surface material 1 assumed under the influence of the force field is retained.

Nach dem Verlassen der Trockenhaube 8 wird das Flächenmaterial 1 von der Trägerfolie 3 getrennt und auf einer Sammelwalze 17 für das Flächenmaterial aufgewickelt, wogegen die Trägerfolie 3 auf einer Sammelwalze 16 aufgewickelt wird.After leaving the drying hood 8 , the surface material 1 is separated from the carrier film 3 and wound on a collecting roller 17 for the surface material, whereas the carrier film 3 is wound on a collecting roller 16 .

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann das poröse Flächenmaterial 1 auch durch einen Extrudierprozeß hergestellt werden. In Fig. 3 ist eine Extrudierdüse 25 schematisch und vergrößert dargestellt, durch welche ein fließfähiges Vormaterial 4 gepreßt wird. Nach dem Verlassen der Extrudierdüse 25 passiert das am Ausgang der Extrudierdüse 25 gebildete Flächenmaterial 1 eine Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Kraftfeldes 5 in Form eines homogenen Magnetfeldes, welche durch einen Elektromagnet 6 und einen Gegenpol 7 gebildet ist, welche sich unterhalb bzw. oberhalb des Flächenmaterials 1 befinden. Durch das Kraftfeld 5 werden die Poren in dem Flächenmaterial 1 wiederum entlang den Feldlinien ausgerichtet, so daß die Kapillaren 2 einen Verlauf senkrecht zur Oberfläche des Flächenmaterials 1 annehmen, wie in Fig. 1b) gezeigt.According to another aspect of the invention, the porous sheet material 1 can also be produced by an extrusion process. In Fig. 3, an extrusion nozzle 25 is shown schematically and enlarged, through which a flowable primary material 4 is pressed. After leaving the extrusion die 25, the sheet material formed at the exit of the extrusion nozzle 25 1 passes through a means for generating an external field of force 5 in the form of a homogeneous magnetic field, which is formed by a solenoid 6 and a counterweight 7 which is located below or above the surface material 1 are located. Due to the force field 5 , the pores in the sheet material 1 are in turn aligned along the field lines, so that the capillaries 2 assume a course perpendicular to the surface of the sheet material 1 , as shown in FIG. 1b).

Anstelle der beschriebenen Techniken durch Foliengießen oder Extrudieren kann das Flächenmaterial 1 auch durch andere Techniken gebildet werden, etwa durch Trockenabstreichen.Instead of the techniques described by film casting or extrusion, the sheet material 1 can also be formed by other techniques, for example by dry wiping.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das äußere Kraftfeld 5 in Form eines homogenen Magnetfeldes erzeugt. Durch ein Magnetfeld wird bei ferromagnetische Substanzen enthaltenden Flächenmaterialien 1, wie Nickel enthaltenden Elektroden die gewünschte Orientierung und Anordnung der Poren in dem Material erreicht. Abweichend davon können entsprechend den Werkstoffeigenschaften des Flächenmaterials auch andere Arten von Feldern, insbesondere elektrische Felder verwendet werden, um die Poren in dem Flächenmaterial auszurichten und zu orientieren.In the exemplary embodiments described, the external force field 5 is generated in the form of a homogeneous magnetic field. In the case of sheet materials 1 containing ferromagnetic substances, such as electrodes containing nickel, the desired orientation and arrangement of the pores in the material is achieved by a magnetic field. Deviating from this, other types of fields, in particular electric fields, can also be used in accordance with the material properties of the surface material in order to align and orient the pores in the surface material.

BezugszeichenlisteReference list

11

Flächenmaterial
Surface material

22nd

kapillarartige Wege, Kapillaren
capillary-like paths, capillaries

33rd

Trägerfolie
Carrier film

44th

fließfähiges Vormaterial
flowable primary material

55

äußeres Kraftfeld
external force field

66

Elektromagnet
Electromagnet

77

Gegenpol
Opposite pole

88th

Trockenhaube
Dryer hood

99

Antrieb
drive

1010th

Vorratsrolle der Trägerfolie
Storage roll of the carrier film

1111

Transportwalze
Transport roller

1212th

Transportwalze
Transport roller

1313

Förderband
Conveyor belt

1414

Umlenkwalzen
Deflection rollers

1515

Verteilungsvorrichtung
Distribution device

1616

Sammelwalze für Trägerfolie
Collection roller for carrier film

1717th

Sammelwalze für Flächenmaterial
Collecting roller for sheet material

2525th

Extrudierdüse
Extrusion nozzle

Claims (21)

1. Verfahren zur Herstellung von porösen, flächenhaften Komponenten für eine Brennstoffzelle, bei dem aus einem fließfähigen Vormaterial (4) ein poröses Flächenmaterial (1) geformt und gehärtet wird, und bei dem ein äußeres Kraftfeld (5) zur Anwendung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfeld (5) zur Ausrichtung der Poren verwendet wird, das vor und/oder während des Härtens an das Flächenmaterial (1) angelegt wird, und daß das Kraftfeld (5) im wesentlichen homogen und im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Flächenmaterials (1) verlaufend angelegt wird.1. A method for producing porous, sheet-like components for a fuel cell, in which a porous sheet material ( 1 ) is formed and hardened from a flowable primary material ( 4 ), and in which an external force field ( 5 ) is used, characterized in that that the force field ( 5 ) is used to align the pores, which is applied to the surface material ( 1 ) before and / or during curing, and that the force field ( 5 ) is substantially homogeneous and essentially perpendicular to the plane of the surface material ( 1 ) is created continuously. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetfeld (5) als äußeres Feld an das Flächenmaterial (1) angelegt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a magnetic field ( 5 ) is applied as an external field to the sheet material ( 1 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Feld als äußeres Feld an das Flächenmaterial (1) angelegt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that an electric field is applied as an external field to the sheet material ( 1 ). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial (1) durch einen Foliengießprozeß hergestellt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sheet material ( 1 ) is produced by a film casting process. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein fließfähiges Vormaterial (4) auf einen flächenhaften Träger (3, 13) aufgebracht, über die Fläche des Trägers (3, 13) verteilt und gehärtet wird.5. The method according to claim 4, characterized in that a flowable primary material ( 4 ) is applied to a flat carrier ( 3 , 13 ), distributed over the surface of the carrier ( 3 , 13 ) and hardened. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenhafte Träger (3, 13) kontinuierlich bewegt und das fließfähige Vormaterial (4) kontinuierlich auf den flächenhaften Träger (3, 13) aufgebracht wird, und daß das verteilte Vormaterial (4) kontinuierlich an einer Einrichtung (6, 7) zur Erzeugung des äußeren Kraftfeldes (5) vorbeibewegt wird. 6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the flat carrier ( 3 , 13 ) moves continuously and the flowable starting material ( 4 ) is continuously applied to the flat carrier ( 3 , 13 ), and that the distributed starting material ( 4th ) is continuously moved past a device ( 6 , 7 ) for generating the external force field ( 5 ). 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenhafte Träger (3, 13) ein umlaufendes Förderband (13) umfaßt, auf welchem das fließfähige Vormaterial (4) mittels einer Verteilungsvorrichtung (15) in einer Schicht mit gleichmäßiger Dicke aufgebracht wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the planar carrier ( 3 , 13 ) comprises a rotating conveyor belt ( 13 ) on which the flowable primary material ( 4 ) is applied by means of a distribution device ( 15 ) in a layer with a uniform thickness. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenhafte Träger (3, 13) eine Trägerfolie (3) umfaßt, welche als unmittelbare Unterlage für das Flächenmaterial (1) dient, und von der das Flächenmaterial (1) leicht getrennt werden kann.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the flat carrier ( 3 , 13 ) comprises a carrier film ( 3 ) which serves as an immediate base for the sheet material ( 1 ), and from which the sheet material ( 1 ) easily separated can be. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (3) zusammen mit dem Förderband (13) vorgeschoben wird.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the carrier film ( 3 ) is advanced together with the conveyor belt ( 13 ). 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial (1) durch einen Extrudierprozeß hergestellt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sheet material ( 1 ) is produced by an extrusion process. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das fließfähige Vormaterial (4) durch eine Extrudierdüse (25) gepreßt und beim Passieren und/oder nach dem Verlassen der Extrudierdüse (25) an einer Einrichtung (6, 7) zur Erzeugung des äußeren Kraftfeldes (5) vorbeigeführt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the flowable primary material ( 4 ) is pressed through an extrusion nozzle ( 25 ) and when passing and / or after leaving the extrusion nozzle ( 25 ) on a device ( 6 , 7 ) for generating the outer Force field ( 5 ) is passed. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial (1) durch einen Trockenabstreichprozeß hergestellt wird.12. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the surface material ( 1 ) is produced by a dry wiping process. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das fließfähige Vormaterial (4) mittels eines Abstreichmessers (einer Rakel) geformt und beim Passieren und/oder nach dem Passieren des Abstreichmessers an einer Einrichtung (6, 7) zur Erzeugung des äußeren Kraftfeldes (5) vorbeigeführt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the flowable primary material ( 4 ) is formed by means of a doctor blade (a doctor blade) and when passing and / or after passing the doctor blade on a device ( 6 , 7 ) for generating the external force field ( 5 ) is led past. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Härten durch Trocknung erfolgt.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the hardening done by drying. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung in mehreren Phasen erfolgt, wobei das äußere Kraftfeld mindestens in einer der ersten Trocknungsphasen angelegt wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that the drying in several Phases takes place, the external force field at least in one of the first drying phases is created.   16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial (1) durch eine gleichzeitig dem Erzeugen des äußeren Kraftfeldes (5) und dem Härten des Flächenmaterials dienende Einrichtung (6, 7, 8) geführt wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the surface material ( 1 ) is guided by a device ( 6 , 7 , 8 ) simultaneously serving to generate the external force field ( 5 ) and hardening the surface material. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial (1) in Form eines kontinuierlichen Bandes einer flexiblen Folie hergestellt wird.17. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the surface material ( 1 ) is produced in the form of a continuous band of a flexible film. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial (1) aus einem leitfähigen Material besteht und zur Herstellung von Elektroden für Brennstoffzellen verwendet wird.18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the surface material ( 1 ) consists of a conductive material and is used for the production of electrodes for fuel cells. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial (2) leitfähiges Nickel enthält.19. The method according to claim 18, characterized in that the surface material ( 2 ) contains conductive nickel. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftfeld (5) ein homogenes Magnetfeld verwendet wird.20. The method according to claim 19, characterized in that a homogeneous magnetic field is used as the force field ( 5 ). 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial (1) aus einem Elektrolytmaterial besteht und zur Herstellung von Elektrolytmatritzen für Brennstoffzellen verwendet wird.21. The method according to any one of claims 1 to 20, characterized in that the surface material ( 1 ) consists of an electrolyte material and is used for the production of electrolyte matrices for fuel cells.
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