[发明专利]用于制造用于机动车的、具有多个层的层设备的方法，能够切换的装配辅助层和层设备

说明书

本发明涉及一种用于制造具有多个层(4，5)的层设备(1)的方法，所述方法具有下述步骤：‑提供具有辅助层表面(3)的装配辅助层(2)，其中，所述辅助层表面(3)以能够在第一状态(Z1)与第二状态(Z2)之间切换的方式构造，其中，所述第一状态(Z1)具有与所述第二状态(Z2)不同的极性，‑将所述辅助层表面(3)切换到所述第一状态(Z1)中，‑在所述辅助层表面(3)上由第一层材料产生第一层(4)，其中，所述第一层材料在被置于所述第一状态(Z1)中的辅助层表面(3)上比在被置于所述第二状态(Z2)中的辅助层表面(3)上具有更好的附着力，‑将由第二层材料构成的第二层(5)布置在所述第一层(4)上，用于产生所述层设备(1)，‑将所述辅助层表面(3)切换到所述第二状态(Z2)中，‑将所产生的层设备(1)从所述装配辅助层(2)上分离。此外，本发明涉及一种装配辅助层(2)以及一种层设备(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于机动车的、具有多个层的层设备的方法，例如用于燃料电池或者类似物的电极或者膜。此外，本发明涉及一种能够切换的装配辅助层，该装配辅助层用于在制造用于机动车的层设备时使用，以及一种用于机动车的层设备。

背景技术

已知大量不同的层设备。在本发明的框架下，层设备应理解为如下设备：该设备具有两个或者更多个相叠地布置的层，所述层尤其是相互连接的。已知的层设备例如具有膜和/或电极，或者构造为膜或者电极。已知的层设备例如是燃料电池(BSZ)。

燃料电池通常也被称为“Fuel Cells”(FC)，并且是电化学能量转换器，所述电化学能量转换器例如构造用于将氢气(H₂)和氧气(O₂)转换为水(H₂O)、电能和热量。已知的燃料电池是质子交换膜燃料电池，该质子交换膜燃料电池也被称为“Proton ExchangeMembrane Fuel Cell”(PEMFC)或者“PEM燃料电池”。

PEM燃料电池具有中央的膜，该膜例如由聚合物形成或者至少具有聚合物。在膜上在两侧分别布置有催化剂层。在催化剂层上分别布置有气体扩散层。这种类型的扩散层例如具有布置在催化剂层上的多微孔层(MPL)和布置在多微孔层的背离催化剂层的侧上的碳纤维垫。因此，形成燃料电池的层结构。通过气体分配结构能够给层结构供应运行该燃料电池所需要的气体。通过除了膜以外的层形成阳极和阴极，在该阳极上能够供应氢气，在该阴极上能够供应氧气。

通常，由湿化学方法通过涂覆实现燃料电池的功能层的制造，该功能层例如是膜或者电极。在此，例如将离子体的分散剂施加到装配辅助层上并且将所述分散剂干燥。在制造电极时，为此使用催化剂，而对于膜的制造，催化剂通常不是必要的。通过这种方式能够制造单个的功能层，所述功能层能够在随后的层压方法中相互结合。

装配辅助层用作用于使相应的功能层稳定的载体设备，因此必须满足多个重要功能。为此，准确协调(Abstimmung)装配辅助层的特性是重要的。装配辅助层例如可以构造为薄膜状或者板状。为了保证在装配辅助层上良好地分配分散剂，以制造均质且无裂纹的功能层，该功能层在干燥之后也具有与装配辅助层的充分且均匀的连接，装配辅助层应具有相应好的可润湿性。同时，应避免功能层过强地附接到装配辅助层上，因为在将由该装配辅助层承载的功能层层压到另外的功能层上之后，两个功能层相互连接，并且装配辅助层必须从该功能层三明治结构上分离。换言之，装配辅助层必须在制造过程中在两个不同的时间点具有两种相反的特性，即首先具有分散剂的尽可能大的附接，在较晚的时间段具有尽可能小的附接，以便确保容易分离功能层。

不仅膜、而且电极都具有如下材料：所述材料具有亲水的和疏水的特性。尤其是功能层的界面的疏水性对于燃料电池的既定的运行方式而言是高度重要的。界面的特性尤其受装配辅助层影响，在该装配辅助层上制造相应的功能层。在装配辅助层的疏水的辅助层表面的情况下，在辅助层表面上产生的功能层的界面具有疏水的特性，因为在此将静电相互作用最大化。在亲水的辅助层表面的情况下，表现得恰恰相反，使得界面具有亲水的特性。因此，界面的特性取决于装配辅助层的类型，并且根据目前的现有技术不能够进一步配置。

发明内容