AT525648A4

AT525648A4 - Testing device for testing a fuel cell

Info

Publication number: AT525648A4
Application number: ATA50092/2022A
Authority: AT
Inventors: Venkataraman Vikrant Phd; Krause Dipl -Ing Bernd
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2022-02-11
Filing date: 2022-02-11
Publication date: 2023-06-15
Also published as: AT525648B1; WO2023150817A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung (90) zum Prüfen einer Brennstoffzelle (100), aufweisend eine Zellenaufnahme (30) zur Aufnahme einer Brennstoffzelle (100) mit einer Haltevorrichtung (32) für ein Halten der aufgenommenen Brennstoffzelle (100) in einer Prüfposition (PP), wobei sich in der Prüfposition (PP) oberhalb und unterhalb der Brennstoffzelle (100) jeweils eine anodenseitige Gaskavität (33) und eine kathodenseitige Gaskavität (34) ausbildet für einen Betrieb der Brennstoffzelle (100) mit Zufuhrgas (ZG) und Abfuhrgas (AG), wobei weiter die Zellenaufnahme (30) eine Anodengaszufuhr (35) und eine Anodengasabfuhr (36) in fluidkommunizierender Verbindung mit der anodenseitigen Gaskavität (33) sowie eine Kathodengaszufuhr (37) und eine Kathodengasabfuhr (38) in fluidkommunizierender Verbindung mit der kathodenseitigen Gaskavität (34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenaufnahme (30) wenigstens ein Heizmittel (42) mit einer Heatpipe-Funktion aufweist.The present invention relates to a testing device (90) for testing a fuel cell (100), having a cell holder (30) for receiving a fuel cell (100) with a holding device (32) for holding the received fuel cell (100) in a test position (PP ), wherein an anode-side gas cavity (33) and a cathode-side gas cavity (34) are formed in the test position (PP) above and below the fuel cell (100) for operation of the fuel cell (100) with supply gas (ZG) and exhaust gas (AG ), The cell receptacle (30) further having an anode gas supply (35) and an anode gas discharge (36) in fluid-communicating connection with the anode-side gas cavity (33) and a cathode gas supply (37) and a cathode gas discharge (38) in fluid-communicating connection with the cathode-side gas cavity ( 34), characterized in that the cell receptacle (30) has at least one heating means (42) with a heat pipe function.

Description

Prüfvorrichtung zum Prüfen einer Brennstoffzelle Testing device for testing a fuel cell

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer Brennstoffzelle und eine Prüfstation zum zumindest teilweise zeitlich parallelen Prüfen von zumindest zwei Brennstoffzellen. The present invention relates to a testing device for testing a fuel cell and a testing station for testing at least two fuel cells at least partially in parallel.

Es ist bekannt, dass Brennstoffzellen hinsichtlich einer Vielzahl unterschiedlicher Parameter geprüft werden sollen. Beispielsweise findet dies im Rahmen der Forschungs- und Entwicklungsarbeit statt, wenn neue Brennstoffzellenmaterialien, neue Brennstoffzellengeometrien oder Ähnliches hinsichtlich ihrer Nutzbarkeit überprüft werden sollen. Auch beim Überprüfen einer Produktionscharge kann eine Stichprobe einer definierten Anzahl von Brennstoffzellen überprüft werden, um die Qualität dieser Charge sicherzustellen. Bekannte Prüfmöglichkeiten beinhalten Prüfstationen, welche in der Lage sind, eine einzelne Brennstoffzelle mit unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu prüfen. Die Betriebsbedingungen beinhalten dabei neben der Verwendung von Zufuhrgasen und Abfuhrgasen für die beiden Seiten einer Brennstoffzelle, insbesondere auch Temperaturverläufe für diese Brennstoffzellen. So kann es für ein Prüfprotokoll wichtig sein, die Brennstoffzelle in unterschiedlichen Betriebs-It is known that fuel cells are to be tested with regard to a large number of different parameters. For example, this takes place as part of research and development work when new fuel cell materials, new fuel cell geometries or the like are to be checked with regard to their usability. When checking a production batch, a sample of a defined number of fuel cells can also be checked to ensure the quality of this batch. Known testing capabilities include test stations capable of testing a single fuel cell under different operating conditions. In addition to the use of supply gases and exhaust gases for the two sides of a fuel cell, the operating conditions also include, in particular, temperature profiles for these fuel cells. For example, it can be important for a test report to show the fuel cell in different operating

temperaturen zu überprüfen. to check temperatures.

Unter einer Brennstoffzelle ist dabei insbesondere jeder Typ und jede Form einer Brennstoffzelle zu verstehen, zum Beispiel AFC, DMFC oder zum Beispiel MCFC Typen. Auch sind Brennstoffzellen für unterschiedliche Betriebsweisen und unterschiedliche Brennstoffgase einsetzbar, beispielsweise für einen SOFC Betrieb oder einen PEM Betrieb. Dabei handelt es sich um den Teil der Brennstoffzelle, welcher die elektrochemische Wirksamkeit zur Verfügung stellt und durch die Permeakbilität für lonen die elektrochemische Kopplung zwischen einer Anodenseite und einer Kathodenseite für das Erzeugen von Strom aus einem Brennstoff auf der einen Seite und sauerstoffhaltiger Luft auf der anderen Seite gewährleistet. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist eine Brennstoffzelle, also zumindest diese Brennstoffzellenmembran und/oder eine solche Membran mit entsprechender Einfassung. Solche Brennstoffzellen werden für den späteren Betrieb in einem Brennstoffzellensystem üblicherweise gestapelt einen Brennstoffzellenstapel oder in Kombination mit anderen Brennstoffzellenstapeln ein Brennstoffzellensystem ausbilden. A fuel cell is to be understood in particular as any type and any form of fuel cell, for example AFC, DMFC or for example MCFC types. Fuel cells can also be used for different modes of operation and different fuel gases, for example for SOFC operation or PEM operation. This is the part of the fuel cell that provides the electrochemical efficiency and, through ion permeability, the electrochemical coupling between an anode side and a cathode side for the generation of electricity from a fuel on the one hand and oxygen-containing air on the other page guaranteed. A fuel cell, ie at least this fuel cell membrane and/or such a membrane with a corresponding border, is within the scope of the present application. For subsequent operation in a fuel cell system, such fuel cells are usually stacked to form a fuel cell stack or in combination with other fuel cell stacks to form a fuel cell system.

sehr groß und damit nur sehr aufwendig in einem Massenbetrieb durchführbar. very large and can therefore only be carried out in a mass operation with great effort.

Ein weiterer Nachteil der bestehenden Lösungen ist, dass bei einer bekannten Prüfvorrichtung für eine Brennstoffzelle die Temperaturkontrolle über den externen Ofen nur mit begrenzter Genauigkeit und mit großer Kontrollträgheit für Kontrolleingriffe A further disadvantage of the existing solutions is that in a known test device for a fuel cell, the temperature control via the external furnace can only be carried out with limited accuracy and with great control inertia for control interventions

erfolgen kann. can be done.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, eine genauere Kontrollmöglichkeit für eine Temperaturkurve zur Verfügung zu stellen, insbesondere um eine Vielzahl von Brennstoffzellen zeitlich parallel zu It is the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to provide a possibility in a cost-effective and simple manner of providing a more precise control possibility for a temperature curve, in particular in order to control a large number of fuel cells in parallel over time

prüfen. test.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst, durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Prüfstation mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Prüfstation The above object is achieved by a test device with the features of claim 1 and a test station with the features of claim 15. Further features and details of the invention result from the dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the test device according to the invention also apply, of course, in connection with the test station according to the invention

und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfin-and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual inventions

kann. can.

Erfindungsgemäß dient eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer Brennstoffzelle. Hierfür weist die Prüfvorrichtung eine Zellenaufnahme zur Aufnahme einer Brennstoffzelle mit einer Haltevorrichtung für ein Halten der aufgenommenen Brennstoffzelle in einer Prüfposition auf. In der Prüfposition bildet sich oberhalb der Brennstoffzelle eine anodenseitige Gaskavität und unterhalb der Brennstoffzelle jeweils eine kathodenseitige Gaskavität aus, für einen Betrieb der Brennstoffzelle mit Zufuhrgas und Abfuhrgas. Weiter ist die Zellenaufnahme mit einer Kathodengaszufuhr und einer Kathodengasabfuhr in fluuıudkommunizierender Verbindung mit der kathodenseitigen Gaskavität ausgestattet. In fluidkommunizierender Verbindung mit der anodenseitigen Gaskavität ist eine Anodengaszufuhr und eine Anodengasabfuhr vorgesehen. Eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Zellenaufnahme wenigstens ein Heizmittel mit einer Heatpipe-Funktion aufweist. Es ist noch darauf hinzuweisen, dass die Polarität in der Prüfposition in Abhängigkeit von der Betriebsweise und/oder der Art der Brennstoffzelle auch anders ausgebildet sein kann, also mit einer kathodenseitigen Gaskavität oberhalb der Brennstoffzelle und einer anodenseitigen Gaskavität unterhalb der Brennstoffzelle. Auch wenn die vorliegende Beschreibung sich mit einer dieser beiden Varianten befasst, sind beide Aus-According to the invention, a testing device is used to test a fuel cell. For this purpose, the test device has a cell holder for receiving a fuel cell with a holding device for holding the received fuel cell in a test position. In the test position, an anode-side gas cavity is formed above the fuel cell and a cathode-side gas cavity is formed below the fuel cell, for operation of the fuel cell with feed gas and exhaust gas. Furthermore, the cell receptacle is equipped with a cathode gas supply and a cathode gas discharge in fluid communication with the gas cavity on the cathode side. An anode gas inlet and an anode gas outlet are provided in fluid-communicating connection with the anode-side gas cavity. A test device according to the invention is characterized in that the cell holder has at least one heating means with a heat pipe function. It should also be pointed out that the polarity in the test position can also be designed differently depending on the mode of operation and/or the type of fuel cell, i.e. with a cathode-side gas cavity above the fuel cell and an anode-side gas cavity below the fuel cell. Even if the present description deals with one of these two variants, both variants are

führen im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich. lead possible within the scope of the present invention.

Der erfindungsgemäße Kerngedanke liegt in der Art der Beheizung. Eine solche Prüfstation kann in ähnlicher oder sogar identischer Weise einen Grundaufbau aufweisen, wie dies auch für bekannte Prüfstationen gilt. Während jedoch bei bekannten Prüfstationen diese auf eine externe Heizvorrichtung angewiesen waren, welche üblicherweise in Form eines Ofens zur Verfügung gestellt wurde, in welche die komplette Prüfvorrichtung eingebracht wurde, ist die Heizfunktionalität bei der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung in dieselbe integriert. Hierfür kann die Zellenaufnahme der Prüfvorrichtung beispielsweise ein eigenes Gehäuse aufweisen, in welchem The core idea of the invention lies in the type of heating. Such a test station can have a basic structure that is similar or even identical to that of known test stations. However, while in known testing stations these were dependent on an external heating device, which was usually made available in the form of an oven into which the complete testing device was introduced, the heating functionality in the testing device according to the invention is integrated into the same. For this purpose, the cell recording of the test device can have its own housing, for example, in which

die Haltevorrichtung, aber auch das wenigstens eine Heizmittel, angeordnet ist. the holding device, but also the at least one heating means, is arranged.

Um die Integration mit einer möglichst genauen Kontrollierbarkeit für Prüfkurven an Temperaturverläufen für die Brennstoffzellen zu kombinieren, ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung das wenigstens eine Heizmittel mit einer Heatpipe-Funktion In order to combine the integration with the most precise possible controllability for test curves on temperature profiles for the fuel cells, the at least one heating means with a heat pipe function is in the embodiment according to the invention

ausgestattet. Eine Heatpipe-Funktion ist für ein Heizmittel eine Funktionalität, welche fitted. A heat pipe function is a functionality for a heating means which

mittel wird nachfolgend kurz näher erläutert. medium is briefly explained in more detail below.

Eine Heatpipe dient dazu, von einer Wärmequelle Wärme aufzunehmen und möglichst verlustarm an eine Wärmesenke zur Abgabe der aufgenommenen Wärme zu transportieren. Hierfür ist im Innenraum einer solchen Heatpipe und damit eines auf diese Funktionalität ausgerichteten Heizmittels ein Fluidraum zur Verfügung gestellt, welcher ein Heizfluid aufnehmen kann. Das Heizfluid kann zwischen einer flüssigen Phase und einer gasförmigen Phase wechseln und, wie bereits erläutert worden ist, zum Beispiel Wasser sein. An der Wärmequelle wird nun Wärme über die Wandung des Heizmittels in diesen Fluidraum eingebracht. Diese Wärme führt zum Aufheizen des darin angeordneten flüssigen Heizfluides, bis der Siedepunkt des Heizfluides erreicht ist. Sobald der Siedepunkt erreicht ist, erfolgt kein weiteres Aufheizen des Heizfluides, sondern ein Verdampfen des Heizfluides und damit ein Phasenübergang des Heizfluides in die gasförmige Phase. Das gasförmige Heizfluid wird durch die beim Verdampfen entstehenden Druckunterscheide eine Bewegung von der Wärmequelle weg durchführen. Mit anderen Worten wird nun das mit Wärme aufgeladene und gasförmige Heizfluid, sich von der Wärmequelle wegbewegen und zum Beispiel bei rohrförmiger Ausgestaltung der Heatpipe in Richtung der am anderen Ende der Heatpipe angeordneten Wärmesenke bewegen. Die Wärmesenke zeichnet sich dadurch aus, dass an dieser Stelle eine Abnahme von Wärme stattfinden kann. Es soll also ein Bauteil, im vorliegenden Fall die Zellenaufnahme, die Haltevorrichtung und/oder die Brennstoffzelle, beheizt werden. Mit Bezug auf das gasförmige Heizfluid bedeutet dies eine Kühlfunktion, also eine Abgabe von Wärme vom gasförmigen Heizfluid an dieser Wärmesenke. Dadurch, dass nun an der Wärmesenke, welche am anderen Ende des Heizmittels angeordnet ist, nun Wärme dem gasförmigen Heizfluid entzogen wird, sinkt dessen Temperatur wieder, bis die Siedetemperatur erreicht ist. Sobald dies der Fall ist, kondensiert das Heizmittel und die entsprechende Kondensationsenthalpie wird als Abwärme der Umgebung und hier zum Aufheizen der benachbarten Bauteile abgegeben. Nach dem Kondensieren, also nach dem A heat pipe is used to absorb heat from a heat source and to transport it to a heat sink with as little loss as possible so that the absorbed heat can be released. For this purpose, a fluid space is provided in the interior of such a heat pipe and thus of a heating means designed for this functionality, which space can accommodate a heating fluid. The heating fluid can alternate between a liquid phase and a gaseous phase and, as has already been explained, can be water, for example. At the heat source, heat is now introduced into this fluid space via the wall of the heating medium. This heat leads to heating of the liquid heating fluid arranged therein until the boiling point of the heating fluid is reached. As soon as the boiling point is reached, there is no further heating of the heating fluid, but evaporation of the heating fluid and thus a phase transition of the heating fluid into the gaseous phase. The gaseous heating fluid will move away from the heat source due to the pressure differences that arise during evaporation. In other words, the heat-charged and gaseous heating fluid will now move away from the heat source and, for example, in the case of a tubular configuration of the heat pipe, move in the direction of the heat sink arranged at the other end of the heat pipe. The heat sink is characterized in that heat can be removed at this point. A component, in the present case the cell holder, the holding device and/or the fuel cell, is therefore to be heated. With regard to the gaseous heating fluid, this means a cooling function, ie a release of heat from the gaseous heating fluid to this heat sink. Because heat is now extracted from the gaseous heating fluid at the heat sink, which is arranged at the other end of the heating means, its temperature drops again until the boiling temperature is reached. As soon as this is the case, the heating medium condenses and the corresponding enthalpy of condensation is released as waste heat to the environment and here to heat up the neighboring components. After condensing, i.e. after

Verflüssigen des Heizfluids, liegt dieses wieder als flüssige Phase vor und kann auf-If the heating fluid liquefies, it is again in the liquid phase and can

grund des sich einstellenden Kreislaufprinzips wieder zur Wärmequelle zurücktrans-returned to the heat source due to the circulatory principle that

portiert werden. Dies geschieht automatisch, entweder durch Schwerkraftförderung be ported. This happens automatically, either by gravity conveyance

oder aber durch Kapillarkräfte, wenn entsprechende Kapillarfördermittel in den Innen-or by capillary forces if appropriate capillary conveying means are in the inner

raum des Heizmittels integriert sind. space of the heating medium are integrated.

Wie aus der voranstehenden Erläuterung der Heatpipe-Funktion ersichtlich wird, kann die Wärmequelle auch als Verdampferabschnitt des Heizmittels und die Wärmesenke auch als Kondensationsabschnitt des Heizmittels bezeichnet werden. Die Verwendung dieser Heatpipe-Funktion bringt diverse Vorteile mit sich. Insbesondere ist hier eine sehr genaue Kontrollierbarkeit gegeben, da über das physikalische Wissen der Verdampfungsenthalpie, der Kondensationsenthalpie sowie der Siedetemperatur des Heizfluides eine genaue Vorhersage getroffen werden kann, welche Wärmemengen und welche Temperaturen jeweils bei der Aufnahme und Abgabe der Wärme erzielbar sind. Damit wird sichergestellt, dass sehr genau der Wärmeeintrag in die Brennstoffzelle der Prüfvorrichtung kontrolliert werden kann. Darüber hinaus ist der Transport von der Wärmequelle zur Wärmesenke bei einem Heizmittel mit Heatpipe-Funktion sehr verlustarm. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die Wärme erst an der Wärmesenke abgegeben wird, also dort, wo aus Sicht des As can be seen from the above explanation of the heat pipe function, the heat source can also be referred to as the evaporator section of the heating medium and the heat sink can also be referred to as the condensation section of the heating medium. The use of this heat pipe function brings various advantages. In particular, there is very precise controllability here, since the physical knowledge of the enthalpy of vaporization, the enthalpy of condensation and the boiling temperature of the heating fluid can be used to precisely predict which amounts of heat and which temperatures can be achieved when the heat is absorbed and released. This ensures that the heat input into the fuel cell of the testing device can be controlled very precisely. In addition, the transport from the heat source to the heat sink is very low-loss in a heating medium with a heat pipe function. This is due in particular to the fact that the heat is only released at the heat sink, i.e. where the

Heizfluides eine Kühlfunktion die Wärmeabgabe erzwingt. Heating fluid has a cooling function that forces heat dissipation.

Es kann zusammengefasst werden, dass die Ausbildung des wenigstens einen Heizmittels in Form einer Heatpipe-Funktion eine deutlich verbesserte Kontrollierbarkeit bei dem Prüfen mit vordefinierten Temperaturkurven mit sich bringt. Darüber hinaus wird die Effizienz gesteigert, da mit geringeren Verlusten und geringeren Kontrollschwankungen die gewünschte Aufheizfunktionalität und das Einstellen von Temperaturkurven möglich wird. Nicht zuletzt wird durch die Heatpipe-Funktion eine Integrationsfähigkeit des Heizmittels direkt in die Prüfvorrichtung möglich. Im Vergleich zu den bekannten Lösungen, bei welchen ein externer Ofen die Aufheizfunktion und die Temperaturhaltefunktion zur Verfügung stellen musste, kann damit eine deutlich kompaktere Bauweise für die Prüfvorrichtung erzielt werden, da die Heizfunktionalität in die Prüfvorrichtung selbst integriert wurde und kein externer Ofen It can be summarized that the design of the at least one heating means in the form of a heat pipe function results in significantly improved controllability when testing with predefined temperature curves. In addition, the efficiency is increased because the desired heating functionality and setting of temperature curves is possible with lower losses and lower control fluctuations. Last but not least, the heat pipe function enables the heating medium to be integrated directly into the test device. Compared to the known solutions, in which an external oven had to provide the heating function and the temperature maintenance function, a significantly more compact design can be achieved for the testing device, since the heating functionality was integrated into the testing device itself and not an external oven

mehr notwendig ist. more is necessary.

Auch ist noch darauf hinzuweisen, dass die Heizvorrichtung entweder anpassbar ausgebildet sein kann oder aber eine Wechselmöglichkeit aufweist, sodass eine sol-It should also be pointed out that the heating device can either be designed to be adaptable or has the option of being changed, so that such a

che Prüfvorrichtung für unterschiedliche Temperaturbereiche eingesetzt werden che test device can be used for different temperature ranges

Bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist es nun also möglich, die Brennstoffzellen, beispielsweise über schlitzartige oder anderweitig an die Geometrie der jeweiligen Brennstoffzelle angepasste Öffnungen, in die Zellenaufnahme einzubringen. Durch die darin vorhandene Haltevorrichtung wird die Brennstoffzelle in einer definierten Prüfposition positioniert und gehalten. In dieser Prüfposition erfolgt vorzugsweise darüber hinaus eine Abdichtung der kathodenseitigen Gaskavität und der anodenseitigen Gaskavität, sodass ein sicherer Betrieb der jeweiligen Brennstoffzelle für die Prüfung gewährleistet werden kann. Sobald die Brennstoffzelle nun innerhalb einer Zellenaufnahme angeordnet worden ist, kann das Prüfen stattfinden. With a testing device according to the invention, it is now possible to introduce the fuel cells into the cell receptacle, for example via slot-like openings or openings that are otherwise adapted to the geometry of the respective fuel cell. The fuel cell is positioned and held in a defined test position by the holding device in it. In this test position, the gas cavity on the cathode side and the gas cavity on the anode side are preferably also sealed, so that safe operation of the respective fuel cell can be ensured for the test. Once the fuel cell has now been placed within a cell receptacle, testing can take place.

Die Prüfvorrichtung ist dabei in der Lage, auf unterschiedlichste Parameter zu prüfen. Neben den bereits erläuterten Temperaturkurven ist es auch möglich, dass unterschiedliche Gaszusammensetzungen oder unterschiedliche Betriebsweisen, beispielsweise unterschiedliche Drucksituationen, geprüft werden können. Somit ist es möglich, unterschiedliche Prüfprotokolle mit unterschiedlichen Prüfkurven in einer Prüfvorrichtung durchzuführen. Es ist somit keine externe Heizquelle in Form eines externen Ofens mehr notwendig. Das schnellere Aufheizen und das schnellere Abkühlen direkt in der Zellenaufnahme durch die geringeren Volumina bringt einen ersten Zeitvorteil mit sich. Gleichzeitig wird aus demselben Grund auch ein geringerer Energieaufwand für den gesamten Heizbetrieb für die Durchführung der Prüfung The testing device is able to test a wide variety of parameters. In addition to the temperature curves already explained, it is also possible that different gas compositions or different modes of operation, for example different pressure situations, can be tested. It is thus possible to carry out different test protocols with different test curves in one test device. An external heating source in the form of an external oven is therefore no longer necessary. The faster heating up and the faster cooling down directly in the cell holder due to the smaller volumes brings with it an initial time advantage. At the same time, for the same reason, less energy is required for the entire heating operation to carry out the test

notwendig. necessary.

Es ist noch darauf hinzuweisen, dass je nach Geometrie der Brennstoffzelle die Anordnung der Gaskavitäten angepasst sein kann. Während bei flächigen oder knopfförmigen Brennstoffzellen sich die beiden Gaskavitäten oberhalb und unterhalb der Brennstoffzelle ausbilden, wird bei einer zu prüfenden Brennstoffzelle mit hohlzylind-It should also be pointed out that the arrangement of the gas cavities can be adapted depending on the geometry of the fuel cell. While the two gas cavities form above and below the fuel cell in the case of flat or button-shaped fuel cells, in the case of a fuel cell to be tested with a hollow cylinder

rischer oder anderer hohler Bauform die obere Gaskavität sich außerhalb und die un-cal or other hollow design, the upper gas cavity is outside and the lower

sein. be.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung das wenigstens eine Heizmittel wenigstens abschnittsweise in die Haltevorrichtung integriert ist. Eine solche Integration ist insbesondere eine Einbettung in das Material der Haltevorrichtung. Dies kann teilweise oder vollständig geschehen. Ist das Heizmittel beispielsweise rohrförmig, also zylindrisch oder im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, so kann sich der Teil des Heizmittels, in welchem sich der Kondensationsabschnitt der Heatpipe-Funktion befindet, vollständig oder im Wesentlichen vollständig innerhalb des Materials der Haltevorrichtung angeordnet befinden. Der gegenüberliegende Abschnitt, also die Wärmequelle beziehungsweise der Verdampfungsabschnitt der Heatpipe-Funktion kann vorzugsweise aus dem Material der Haltevorrichtung herausragen, sodass ein einfacher Zugang mit entsprechenden Wärmequellen möglich ist. Solche Wärmequellen können dabei in unterschiedlichster Weise vorgesehen sein, werden jedoch bevorzugterweise einfach und kostengünstig gestaltet sein. Hierbei bietet sich zum Beispiel die Verwendung von elektrischen Wärmequellen an. Die Einbettung und Integration in das Material der Haltevorrichtung führt zu einer weiteren Reduktion des Bauraums, sodass die Kompaktheit einer solchen Prüfvorrichtung noch weiter gesteigert werden kann. Darüber hinaus wird der Abstand zwischen dem Heizmittel, insbesondere seiner Wärmesenke, und der zu beheizenden Brennstoffzelle in Prüfposition reduziert. Damit werden Wärmeverluste, der Wärmetransportweg und auch die Aufheizzeit reduziert. Dadurch, dass nun eine geringere Wärmetransportstrecke zwischen der Wärmesenke und der Brennstoffzelle überwunden werden muss, ist auch die Kontrollgenauigkeit verbessert und die Kontrolllatenz reduziert. There can be advantages if, in a testing device according to the invention, the at least one heating means is integrated at least in sections into the holding device. Such an integration is in particular an embedding in the material of the holding device. This can be partial or complete. If the heating means is tubular, ie cylindrical or essentially cylindrical, the part of the heating means in which the condensation section of the heat pipe function is located can be located completely or essentially completely within the material of the holding device. The opposite section, ie the heat source or the evaporation section of the heat pipe function, can preferably protrude from the material of the holding device, so that easy access with appropriate heat sources is possible. Such heat sources can be provided in a wide variety of ways, but are preferably designed to be simple and inexpensive. Here, for example, the use of electrical heat sources is an option. The embedding and integration in the material of the holding device leads to a further reduction in the installation space, so that the compactness of such a testing device can be increased even further. In addition, the distance between the heating means, in particular its heat sink, and the fuel cell to be heated is reduced in the test position. This reduces heat losses, the heat transport path and also the heating-up time. The fact that a shorter heat transport distance between the heat sink and the fuel cell now has to be overcome also improves the control accuracy and reduces the control latency.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung das wenigstens eine Heizmittel eine der folgenden Formen aufweist, insbeson-It can bring advantages if the at least one heating means has one of the following forms in a test device according to the invention, in particular

dere in an eine Form der Brennstoffzelle angepasster Weise: in a manner adapted to a form of the fuel cell:

— rohrförmig, — flächig. — tubular, — flat.

Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Eine flächige Erstreckung kann auch als ein Heizmittelpad oder eine Heizmittelplatte verstanden werden. In allen Fällen sind diese jedoch bevorzugt mit einem Fluidhohlraum ausgestattet, in welchem sich das Heizfluid für die HeatpipeFunktionalität in der bereits erläuterten Weise bewegen kann. Insbesondere handelt es sich um eine Ausbildung mit einer Kapillarförderung im Inneren des Heizmittels, sodass eine Unabhängigkeit oder im Wesentlichen eine Unabhängigkeit von der Schwerkraftausrichtung beim Betreiben der Prüfvorrichtung gegeben ist. Sind mehrere Heizmittel in einer Prüfvorrichtung vorgesehen, so sind diese vorzugsweise alle identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet. Je nach Form der Brennstoffzelle können dabei unterschiedliche Ausführungsformen der Geometrie der Heizmittel bevorzugt sein, um insbesondere ein möglichst gleichmäßiges Beheizen der The above list is a non-exhaustive list. A flat extension can also be understood as a heating element pad or a heating element plate. In all cases, however, these are preferably equipped with a fluid cavity in which the heating fluid for the heat pipe functionality can move in the manner already explained. In particular, it is a design with capillary conveyance inside the heating means, so that there is independence or essentially independence from the orientation of gravity when operating the testing device. If several heating means are provided in a testing device, they are preferably all identical or essentially identical in design. Depending on the shape of the fuel cell, different embodiments of the geometry of the heating means can be preferred, in particular to ensure that the heating is as uniform as possible

Brennstoffzelle in Prüfposition erreichen zu können. To be able to achieve fuel cell in test position.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung die Haltevorrichtung einen Haltekörper aufweist, mit einem oberen Teil-Haltekörper oberhalb der Brennstoffzelle in Prüfposition und einem unteren Teil-Haltekörper unterhalb der Brennstoffzelle in Prüfposition. Dabei sind in dem oberen Teil-Haltekörper und in dem unteren Teil-Haltekörper jeweils wenigstens ein Heizmittel mit einer Heatpipe-Funktion angeordnet. Mit anderen Worten wird durch die Aufteilung des Haltekörpers in einen oberen und in einen unteren Teil-Haltekörper, insbesondere in spiegelbildlicher Weise, ein verbessertes Halten zur Verfügung gestellt. Dann, wenn die Heizmittel nun von beiden Seiten eine Wärmeabgabe auf die Brennstoffzelle in Prüfposition ausbilden können, wird ein sehr gleichmäßiges Aufheizen möglich. Mit anderen Worten wird auf diese Weise eine Wärmeabgabe von der einen Seite und eine Wärmeabgabe von der anderen Seite möglich, sodass unerwünschte Temperaturgradienten zwischen den beiden Seiten einer Brennstoffzelle in Prüfposition vermieden werden können. Es kann jedoch in einem solchen Fall auch eine getrennte Kontrolle der einzelnen Heizmittel in den unterschiedlichen Teil-Haltekörpern stattfinden, sodass auch bewusst Temperaturgradienten in das Material der Brennstoffzelle Further advantages can be achieved if, in a test device according to the invention, the holding device has a holding body with an upper part holding body above the fuel cell in the test position and a lower part holding body below the fuel cell in the test position. At least one heating means with a heat pipe function is arranged in the upper part-holding body and in the lower part-holding body. In other words, the division of the holding body into an upper and a lower partial holding body, in particular in a mirror-inverted manner, provides improved holding. Then, when the heating means can form a heat emission on the fuel cell in the test position from both sides, a very uniform heating is possible. In other words, it is possible in this way to release heat from one side and from the other side, so that undesirable temperature gradients between the two sides of a fuel cell in the test position can be avoided. In such a case, however, the individual heating means can also be checked separately in the different partial holding bodies, so that temperature gradients in the material of the fuel cell can also be deliberately introduced

eingebracht werden können, wenn dies einen Teil eines Prüfverlaufs, insbesondere can be introduced if this is part of a test process, in particular

soll. should.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn bei einer Prüfvorrichtung gemäß dem voranstehenden Absatz im oberen Teil-Haltekörper und im unteren Teil-Haltekörper die gleiche Anzahl von Heizmitteln angeordnet ist. Dies erlaubt es, eine gleichmäßigere Temperaturverteilung beim Aufheizen zur Verfügung zu stellen. Auch hier ist selbstverständlich ein bewusstes Vergleichmäßigen, aber auch ein bewusstes Einbringen von Temperaturgradienten und damit ein Erzeugen von thermischen Spannungen, möglich, je nachdem, welche tatsächliche Prüfung durchgeführt werden soll. Beispielsweise kann bewusst eine Schädigungssituation nachgebildet werden, um die Robustheit einer Brennstoffzelle während der Entwicklung neuer Brennstoffzellentypen prüfen zu können. So kann das aktive Einbringen von Temperaturgradienten beispielsweise Fehlkontrollsituationen im realen Betrieb eines Brennstoffzellensystems nachbilden, welche nun anhand einer Defektwahrscheinlichkeit, einer Defektzeit oder ähnlichen Parametern den Robustheitsgrad unterschiedlicher Ausführungs-In addition, it is advantageous if the same number of heating means is arranged in the upper part-holding body and in the lower part-holding body in a testing device according to the preceding paragraph. This makes it possible to provide a more even temperature distribution during heating. Of course, a conscious equalization is also possible here, but also a conscious introduction of temperature gradients and thus the generation of thermal stresses, depending on which actual test is to be carried out. For example, a damage situation can be deliberately simulated in order to be able to test the robustness of a fuel cell during the development of new fuel cell types. For example, the active introduction of temperature gradients can simulate faulty control situations in the real operation of a fuel cell system, which now use a defect probability, a defect time or similar parameters to determine the degree of robustness of different design

formen von Brennstoffzellen wiedergeben kann. forms of fuel cells.

Ein weiterer Vorteil kann erzielt werden, wenn bei einer Prüfvorrichtung gemäß der beiden voranstehenden Absätze die Heizmittel im unteren Teil-Haltekörper relativ zu der Brennstoffzelle in Prüfposition nicht spiegelbildlich zu den Heizmitteln im oberen Teil-Haltekörper angeordnet sind. Mit anderen Worten befinden sich die Heizmittel im unteren Teil-Haltekörper nicht spiegelbildlich gegenüber den Heizmitteln im oberen Teil-Haltekörper. Positiv ausgedrückt ist der gegenüberliegende Abschnitt des oberen Teil-Haltekörpers, in welchem die Heizmittel angeordnet sind, im unteren TeilHaltekörper frei oder im Wesentlichen frei von Teil-Haltemitteln. Dies führt dazu, dass von oben und unten auf die Brennstoffzelle unterschiedliche Einflusspositionen für das Einbringen der Wärme zur Verfügung gestellt werden. Auch hier wird die Flexibilität in der Kontrolle weiter gesteigert, sodass ein bewusstes Vergleichmäßigen, aber auch das bewusste Erzeugen von Temperaturgradienten und Temperaturschwan-A further advantage can be achieved if, in a testing device according to the two preceding paragraphs, the heating means in the lower part-holder body are not arranged as a mirror image of the heating means in the upper part-holder body relative to the fuel cell in the test position. In other words, the heating means in the lower part holding body are not mirror images of the heating means in the upper part holding body. Expressed positively, the opposite portion of the upper part holding body, in which the heating means are arranged, is free or essentially free of part holding means in the lower part holding body. As a result, different influencing positions are made available for introducing the heat from above and below the fuel cell. Here, too, the flexibility in the control is further increased, so that a conscious equalization, but also the conscious creation of temperature gradients and temperature fluctuations

kungen in der Brennstoffzelle, durch unterschiedliche Kontrollvorgaben möglich wird. effects in the fuel cell, is made possible by different control specifications.

Ein weiterer Vorteil kann erzielt werden, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung das wenigstens eine Heizmittel eine thermische Teilisolation aufweist, für ein thermisches Isolieren des Heizmittels in Richtung von der Brennstoffzelle in Prüfposi-A further advantage can be achieved if, in a testing device according to the invention, the at least one heating means has thermal partial insulation for thermally isolating the heating means in the direction of the fuel cell in the test position

tion weg. Eine solche Teilisolation kann beispielsweise eine schalenförmige Ausge-tion away. Such partial insulation can, for example, have a shell-shaped

Aufheizfunktionalität an der Brennstoffzelle in Prüfposition zur Verfügung steht. Heating functionality on the fuel cell is available in the test position.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung an der Zellenaufnahme, Anschlussmittel für einen elektrischen Anschluss der Brennstoffzelle in der Prüfposition angeordnet sind. Solche elektrischen Anschlussmittel können zum Beispiel Steckkontakte oder Gleitkontakte sein. Bevorzugt sind Kontakte, welche den elektrischen Anschluss automatisch zur Verfügung stellen, wenn die Brennstoffzelle in die Prüfposition eingebracht wird. Hierfür können die elektrischen Anschlussmittel Gleitflächen aufweisen, welche insbesondere federbelastet sind, um eine sichere elektrische Kontaktierung zu gewährleisten. Die Anschlussmittel können dabei einen Teil der Haltevorrichtung ausbilden und beispiels-There can be advantages if, in the case of a test device according to the invention, connection means for an electrical connection of the fuel cell are arranged on the cell receptacle in the test position. Such electrical connection means can be plug contacts or sliding contacts, for example. Contacts are preferred which automatically make the electrical connection available when the fuel cell is brought into the test position. For this purpose, the electrical connection means can have sliding surfaces, which are in particular spring-loaded in order to ensure reliable electrical contact. The connection means can form part of the holding device and, for example,

weise physisch kontaktierende Halteabschnitte ausbilden. wise form physically contacting holding sections.

Ebenfalls kann es Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung das wenigstens eine Heizmittel austauschbar und/oder ergänzbar ausgebildet ist. Wie ebenfalls bereits eingangs erläutert worden ist, ist eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung für unterschiedliche Temperaturbereiche einsetzbar. Wird diese beispielsweise für Brennstoffzellen für SOFC-Brennstoffzellensysteme eingesetzt, so müssen die Heizmittel entsprechend hohe Temperaturen von bis zu 1000 C° zur Verfügung stellen können. Ist die Prüfvorrichtung jedoch für PEMBrennstoffzellensysteme gedacht, so reicht es aus, wenn die Heizmittel entsprechend niedrigere Temperaturen von beispielsweise circa 100 C° erzeugen können. Um eine Prüfvorrichtung möglichst flexibel ausgestalten zu können, können die Heizmittel austauschbar sein, sodass die Prüfvorrichtung und auch die einzelnen Zellenaufnahmen an die Prüfung von unterschiedlichen Arten von Brennstoffzellen anpassbar sind. Auch das Ergänzen von zusätzlichen Heizmitteln für die Zellenauf-It can also bring advantages if the at least one heating means is designed to be exchangeable and/or supplementable in a testing device according to the invention. As has also already been explained at the outset, a testing device according to the invention can be used for different temperature ranges. If this is used, for example, for fuel cells for SOFC fuel cell systems, the heating means must be able to provide correspondingly high temperatures of up to 1000°C. However, if the testing device is intended for PEM cell systems, it is sufficient if the heating means can generate correspondingly lower temperatures of, for example, around 100°C. In order to be able to design a testing device as flexibly as possible, the heating means can be exchangeable, so that the testing device and also the individual cell holders can be adapted to the testing of different types of fuel cells. The addition of additional heating means for the cells

nahmen durch entsprechende Aufnahmeabschnitte kann Vorteile mit sich bringen, appropriate recording sections can bring advantages,

welche in die Zellenaufnahme transportiert werden soll, zu variieren. which is to be transported into the cell receptacle.

Es kann weitere Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung die Heizvorrichtung wenigstens eine elektrische Wärmequelle aufweist. Mit anderen Worten wird es möglich, wenn die Zellenaufnahme ein oder mehrere spezifische Heizmittel aufweist, dass für die Zellenaufnahme auch eine zugehörige spezifische Heizvorrichtung vorgesehen ist. Dies erlaubt es, zu der Zellenaufnahme nicht nur ein direktes Beheizen, sondern auch ein spezifisches Beheizen mit einer für diese Zellenaufnahme spezifischen Temperaturkurve gewährleisten zu können. Damit wird es möglich, dass mithilfe einer elektrischen, und damit kostengünstigen, und gut zu kontrollierenden Wärmequelle ein hoher Grad an Flexibilität für die Prüfvorrichtung gewährleistet werden kann. Further advantages can result if the heating device has at least one electrical heat source in a test device according to the invention. In other words, if the cell holder has one or more specific heating means, it is possible for an associated specific heating device to also be provided for the cell holder. This makes it possible to ensure not only direct heating for the cell holder, but also specific heating with a temperature curve specific to this cell holder. This makes it possible to ensure a high degree of flexibility for the testing device with the help of an electrical, and therefore inexpensive, heat source that is easy to control.

Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung die Kathodengaszufuhr, die Kathodengasabfuhr, die Anodengaszufuhr und/oder die Anodengasabfuhr eine Ventilvorrichtung zur Kontrolle des jeweiligen Gasstroms aufweisen. Darunter ist zu verstehen, dass zum Beispiel die Menge, der Druck und/oder die Zusammensetzung des jeweiligen Gasstroms anpassbar wird. Hier können kontrollierbare Kugelventile oder Ähnliches eingesetzt werden. Die Ventilvorrichtung ist also in der Lage, sowohl das Zufuhrgas als auch das Abfuhrgas in steuernder und/oder regelnder Weise zu kontrollieren. Dies kann rein qualitativ gewährleistet sein, wenn beispielsweise einzelne Zellenaufnahmen ein- oder ausgeschaltet werden sollen. Jedoch ist auch eine quantitative Kontrolle der einzelnen Ventilvorrichtungen denkbar, um eine noch flexiblere Einsatzgenauigkeit und insbesondere eine spezifische Durchführung von unterschiedlichen Parametervariationen für die It can also be advantageous if, in a test device according to the invention, the cathode gas supply, the cathode gas outlet, the anode gas supply and/or the anode gas outlet have a valve device for controlling the respective gas flow. This means that, for example, the quantity, the pressure and/or the composition of the respective gas flow can be adjusted. Controllable ball valves or similar can be used here. The valve device is thus able to control both the supply gas and the exhaust gas in a controlling and/or regulating manner. This can be guaranteed purely qualitatively if, for example, individual cell recordings are to be switched on or off. However, a quantitative control of the individual valve devices is also conceivable in order to achieve an even more flexible application accuracy and in particular a specific implementation of different parameter variations for the

Zellenaufnahmen gewährleisten zu können. to ensure cell recordings.

Es kann darüber hinaus Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung die Haltevorrichtung der Zellenaufnahme an eine Geometrie der aufzunehmenden Brennstoffzelle angepasst ist. Brennstoffzellen können je nach späterer Einsatzsituation im Brennstoffzellensystem und/oder im Brennstoffzellenstapel unterschiedliche Außengeometrien aufweisen. Neben plattenförmigen oder scheibenförmigen Geometrien sind auch knopfzellenartige Brennstoffzellen sowie zylindrische Brennstoffzellen bekannt. Je nachdem, welche geometrische Form von Brenn-In addition, there can be advantages if, in the case of a test device according to the invention, the holding device of the cell holder is adapted to a geometry of the fuel cell to be accommodated. Fuel cells can have different external geometries depending on the subsequent application situation in the fuel cell system and/or in the fuel cell stack. In addition to plate-shaped or disk-shaped geometries, button cell-type fuel cells and cylindrical fuel cells are also known. Depending on which geometric shape of combustion

stoffzellen gewünscht wird, kann die Zellenaufnahme, insbesondere hinsichtlich der Material cells is desired, the cells recording, especially with regard to the

der Brennstoffzelle konstruktiv angepasst werden. of the fuel cell can be structurally adapted.

Weiter von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung die Zellenaufnahme und/oder die Heizvorrichtung einen oder mehrere Temperatursensor aufweist. In der Zellenaufnahme wird es möglich, die Temperatur, in der Zellenaufnahme und damit annähernd auch die Temperatur der Brennstoffzelle, selbst zu bestimmen. In der Heizvorrichtung, insbesondere in einem Heizmittel, kann die Temperatur des Heizmittels bestimmt werden, sodass die Heizqualität und/oder die Heizquantität bestimmbar wird. Insbesondere können beide Temperaturen bestimmt werden, sodass der Temperaturgradient und damit die Aufheizgeschwindigkeit zwischen der Heizvorrichtung und der Zellenaufnahme, und damit auch der Brennstoffzelle, kontrollierbar wird. It can also be advantageous if, in a test device according to the invention, the cell receptacle and/or the heating device has one or more temperature sensors. In the cell holder, it is possible to determine the temperature in the cell holder and thus approximately the temperature of the fuel cell yourself. The temperature of the heating means can be determined in the heating device, in particular in a heating means, so that the heating quality and/or the heating quantity can be determined. In particular, both temperatures can be determined so that the temperature gradient and thus the heating rate between the heating device and the cell holder, and thus also the fuel cell, can be controlled.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Prüfstation zum zumindest teilweise zeitlich parallelen Prüfen von wenigstens zwei Brennstoffzellen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse in welchem wenigstens zwei Prüfvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind, wobei jede Prüfvorrichtung eine Zellenaufnahme aufweist und die Heizmittel der Prüfvorrichtungen eine Heizvorrich-Another object of the present invention is a test station for at least partially parallel testing of at least two fuel cells, characterized by a housing in which at least two test devices are arranged according to the present invention, each test device having a cell holder and the heating means of the test devices a heating device

tung im Gehäuse für ein aktives Beheizen der Zellenaufnahmen ausbilden. Form device in the housing for active heating of the cell recordings.

Der Kerngedanke dieses Gegenstandes beruht auf zwei wesentlichen Teilmerkmalen. Zum einen sind in dem Gehäuse eine Mehrzahl von wenigstens zwei Zellenaufnahmen angeordnet. So ist es möglich, dass bei zumindest zwei Zellenaufnahmen entsprechend auch zumindest zwei Brennstoffzellen gleichzeitig in diese Zellenaufnahmen und damit in die Prüfstation zur Prüfung eingebracht werden können. Das weitere entscheidende Merkmal ist die Integration der Heizvorrichtung in diese Prüfstation. Während bei bekannten Lösungen die Prüfstationen ausschließlich für eine einzige Brennstoffzelle ausgelegt waren, welche anschließend, nach dem Anschluss der Brennstoffzelle an die Fluidik, in einen externen Ofen eingebracht werden mussten, ist die Integration der Heizvorrichtung in das Gehäuse nun in der Lage, das direkte Beheizen der Brennstoffzellen innerhalb aller Zellenaufnahmen zu gewährleisten. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die erfindungsgemäßen Vorteile einer zeitlich parallelen Prüfung von einer Vielzahl von Brennstoffzellen bereits dann erreicht werden, wenn die Heizvorrichtung als in das Gehäuse integrierte Heizvor-The core idea of this subject is based on two essential partial features. On the one hand, a plurality of at least two cell receptacles are arranged in the housing. It is thus possible that with at least two cell receptacles, at least two fuel cells can also be introduced into these cell receptacles and thus into the test station for testing at the same time. The other crucial feature is the integration of the heating device into this test station. While the test stations in known solutions were designed exclusively for a single fuel cell, which then had to be placed in an external oven after the fuel cell had been connected to the fluidics, the integration of the heating device in the housing is now able to heat directly of the fuel cells within all cell receptacles. It should be pointed out here that the advantages according to the invention of testing a large number of fuel cells at the same time are already achieved if the heating device is a heating device integrated into the housing.

richtung das gesamte Gehäuse und damit alle Zellenaufnahmen sowie die darin an-the entire housing and thus all cell mounts as well as the

geordneten Brennstoffzellen gemeinsam beheizt. Es kann jedoch bevorzugt sein, wie ordered fuel cells heated together. However, it may be preferable how

dies später noch erläutert wird, wenn einzelne Zellenaufnahmen oder sogar alle Zel-This will be explained later when individual cell recordings or even all cell

lenaufnahmen separat kontrollierbare Heizmittel aufweisen, sodass eine spezifische len recordings have separately controllable heating means, so that a specific

Kontrollmöglichkeit für die Temperierung der einzelnen Brennstoffzellen in den ein-Possibility to control the temperature of the individual fuel cells in the

zelnen Zellenaufnahmen gewährleistet werden kann. individual cell recordings can be guaranteed.

Während dieses Prüfvorgangs ist ein weiteres Bestücken einer weiteren Zellenaufnahme denkbar. Je nach Art und Weise der Prüfung ist es möglich, alle Zellenaufnahmen zeitliche mit Brennstoffzellen zu bestücken und anschließend einen Prüfdurchlauf für alle aufgenommenen Brennstoffzellen im Wesentlichen vollständig zeitlich parallel durchzuführen. Ein sequenzielles oder zumindest teilweises sequenzielles Arbeiten ist jedoch ebenfalls denkbar, wenn beispielsweise nach der Beendigung eines Prüfdurchlaufs an einer Zellenaufnahme die Brennstoffzelle entnommen und durch eine andere Brennstoffzelle ersetzt wird, während an anderen Zellenauf-During this testing process, a further loading of a further cell receptacle is conceivable. Depending on the type of test, it is possible to equip all cell recordings with fuel cells at the same time and then to carry out a test run for all recorded fuel cells essentially completely in parallel. However, sequential or at least partially sequential work is also conceivable if, for example, after the end of a test run, the fuel cell is removed from one cell receptacle and replaced by another fuel cell, while other cell receptacles

nahmen die Prüfung noch im Gange ist. took the exam is still ongoing.

Wie anhand der voranstehenden kurzen Erläuterung des Ablaufs erkennbar ist, wird nun im Vergleich zu den bisherigen Lösungen eine zeitlich deutlich komprimierte Prüfung möglich. Insbesondere dann, wenn bei einem Forschungsprojekt unterschiedliche Brennstoffzellengeometrien einer gemeinsamen Prüfroutine unterzogen werden sollen, kann dies nun zeitlich parallel durchgeführt werden, da unterschiedliche Brennstoffzellengeometrien, aber auch unterschiedliche Brennstoffzellenmaterialien, gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig in einer gemeinsamen Prüfstation einem gemeinsamen Prüfprotokoll, beispielsweise in Form einer Temperaturkurve, unterzogen werden können. Auch für eine Qualitätsprüfung am Ende einer Produktionslinie bringt eine solche Prüfstation entscheidende Vorteile mit sich. Hier kann eine Stichprobe von mehreren Brennstoffzellen nun nicht mehr wie beim Stand der Technik notwendig nacheinander, sondern zeitlich parallel oder im Wesentlichen parallel in die Zellenaufnahmen eingebracht werden und dem beschriebenen Prüfprotokoll unterzogen werden. Somit wird das zeitlich parallele Prüfen möglich, um einen hohen Zeitvorteil zu erzielen und ein schnelles Prüfergebnis für alle aufgenommenen Brennstoffzellen zum gleichen Zeitpunkt oder im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt zu erhalten. Neben dem Zeitvorteil für das parallele Durchführen wird darüber hinaus auch noch ein Zeitvorteil hinsichtlich des Aufheizvorgangs erzielt. Während bei den bekannten Lösungen zwischen zwei Prüfdurchführungen immer ein Abküh-As can be seen from the brief explanation of the sequence above, a check that is clearly compressed in terms of time is now possible in comparison to the previous solutions. In particular, if different fuel cell geometries are to be subjected to a common test routine in a research project, this can now be carried out in parallel, since different fuel cell geometries, but also different fuel cell materials, are simultaneously or essentially simultaneously in a common test station in a common test protocol, for example in the form of a Temperature curve can be subjected. Such a test station also has decisive advantages for quality testing at the end of a production line. Here, a random sample of several fuel cells can no longer be introduced one after the other, as is necessary in the prior art, but can be introduced into the cell receptacles at the same time or essentially in parallel and subjected to the test protocol described. It is thus possible to test at the same time in parallel, in order to achieve a high time advantage and to obtain a quick test result for all fuel cells accommodated at the same point in time or substantially at the same point in time. In addition to the time advantage for the parallel implementation, there is also a time advantage with regard to the heating process. While with the known solutions between two test executions there is always a cooling

len und ein nachfolgend wieder erfolgendes Aufheizen eines Ofens durchgeführt len and carried out a subsequent re-heating of a furnace

werden musste, ist erfindungsgemäß nur noch eine gemeinsame Aufheizperiode und had to be, according to the invention is only a common heating period and

eine gemeinsame Abkühlperiode für die gesamte Prüfstation oder aber für die jewei-a common cool-down period for the entire test station or for the individual

lige Zellenaufnahme notwendig. Dies führt zu einem weiteren Zeitvorteil durch eine cell uptake necessary. This leads to a further time advantage through a

erfindungsgemäße Prüfstation. test station according to the invention.

Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfstation die Zellenaufnahmen thermisch gegeneinander und/oder gegen die Umgebung isoliert sind. Darunter ist zu verstehen, dass zum Beispiel mit thermisch isolierendem Material, welches zwischen den Zellenaufnahmen angeordnet ist und/oder welche das Gehäuse gegen die Umgebung abschirmt, ein Wärmeaustausch mit der Umgebung und/oder mit benachbarten Zellenaufnahmen deutlich reduziert wird. Hinsichtlich der Isolation gegen die Umgebung führt dies zu geringeren Wärmeverlusten und zu einer besseren energetischen Abdichtung, sodass ein geringerer energetischer Aufwand für die Durchführung der Prüfungen notwendig ist. Damit einher geht auch ein zeitlicher Vorteil, da unter anderem die Aufwärmphase kürzer ausfällt. Eine Abschirmung aus thermischer Sicht gegen die benachbarten Zellenaufnahmen führt dazu, dass insbesondere dann, wenn unterschiedliche Prüfprotokolle mit unterschiedlichen Temperaturen und/oder mit Temperaturen zu unterschiedlichen Zeitpunkten in benachbarten Zellenaufnahmen durchgeführt werden sollen, diese sich gegenseitig nicht oder nur sehr wenig beeinflussen. Auch dies führt in günstiger und kompakter Weise zu einer möglichst genauen Kontrollierbarkeit und darüber hinaus zu einer flexibleren Einsatzmöglichkeit für eine solche Prüfstation. Die thermische Isolierung kann dabei durch thermische Isolationsmaterialien, aber auch durch eine thermische There are further advantages if, in a test station according to the invention, the cell receptacles are thermally insulated from one another and/or from the environment. This means that, for example, with thermally insulating material which is arranged between the cell receptacles and/or which shields the housing from the environment, a heat exchange with the environment and/or with neighboring cell receptacles is significantly reduced. With regard to the insulation against the environment, this leads to lower heat losses and better energetic sealing, so that less energetic effort is required to carry out the tests. This is accompanied by a time advantage, since, among other things, the warm-up phase is shorter. Shielding from the adjacent cell receptacles from a thermal point of view means that, particularly when different test protocols are to be carried out with different temperatures and/or with temperatures at different times in adjacent cell receptacles, they do not affect one another, or only very little. This also leads to the most precise possible controllability in a favorable and compact manner and, moreover, to a more flexible possibility of using such a test station. The thermal insulation can be by thermal insulation materials, but also by a thermal

Isolierung durch Vakuum oder Luftspalte, gewährleistet sein. Insulation by vacuum or air gaps must be guaranteed.

Ebenfalls kann es von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfstation im Gehäuse wenigstens eine Gasmischvorrichtung angeordnet ist, für ein Erzeugen einer Gasmischung zur Zufuhr über die Kathodengaszufuhr und/oder die Anodengaszufuhr. Je nach Prüfprotokoll kann es gewünscht sein, dass unterschiedliche Gaszusammensetzungen innerhalb der Prüfvorrichtung als Prüfparameter abgeprüft werden. So können beispielsweise Schadgase, überladene Brennstoffanteile oder eine Unterversorgung mit Brennstoff Teil eines Prüfprotokolls sein. Durch die erfindungsgemäße Kombination mit der Heizvorrichtung können diese nun in definierter Weise unterschiedlichen Temperaturprofilen überlagert werden. Durch das Verwenden einer Gasmischvorrichtung ist es nun möglich, entweder gemeinsam für alle Zellenauf-It can also be advantageous if at least one gas mixing device is arranged in the housing of a test station according to the invention for generating a gas mixture for supply via the cathode gas supply and/or the anode gas supply. Depending on the test protocol, it may be desirable for different gas compositions to be tested as test parameters within the test device. For example, pollutant gases, overloaded fuel components or an undersupply with fuel can be part of a test report. Due to the combination with the heating device according to the invention, these can now be superimposed on different temperature profiles in a defined manner. By using a gas mixing device it is now possible either collectively for all cell

nahmen, bevorzugt aber sogar spezifisch für einzelne Zellenaufnahmen oder Grup-taken, but preferably even specifically for individual cell recordings or groups

pen von Zellenaufnahmen eine definierte Gasmischung als Zufuhrgas zur Verfügung pen of cell recordings a defined gas mixture available as supply gas

zu stellen. Diese Gasmischvorrichtungen sind beispielsweise mit entsprechenden deliver. These gas mixing devices are, for example, with appropriate

Gasanschlüssen an Gasquellen, welche zum Beispiel in Form von Gasflaschen zur Gas connections to gas sources, which for example in the form of gas cylinders

Verfügung gestellt sein können, ausgestattet. can be made available equipped.

Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfstation die Haltevorrichtung wenigstens abschnittsweise eine Wärmebrücke aus wärmeleitendem Material zu der Heizvorrichtung, insbesondere zu dem wenigstens einen Heizmittel, aufweist. Eine Wärmebrücke ist dabei im Wesentlichen gegensätzlich zu einer Wärmeisolation zu verstehen und weist insbesondere ein wärmeleitendes Material auf. Sie dient dazu, einen wärmeleitenden Kontakt zwischen dem Heizmittel der Heizvorrichtung auf der einen Seite und der Haltevorrichtung, insbesondere sogar kontaktierend direkt zur Brennstoffzelle selbst, zur Verfügung zu stellen. Je besser und verlustfreier und insbesondere je widerstandsärmer der Wärmetransport von der Heizvorrichtung zur Brennstoffzelle stattfindet, umso genauer ist die Kontrollierbarkeit der Temperatur der Brennstoffzelle gegeben. Darüber hinaus werden auch Heizverluste reduziert, da zuallererst über diese Wärmebrücke die Brennstoffzelle in der Zellenaufnahme beheizt wird, sodass ein sehr genaues Folgen von Temperaturvorgaben im Prüfprotokoll möglich wird. Weiterhin ergibt sich durch die verlustarme, thermische Verbindung der Heizvorrichtung und der Brennstoffzelle ein zeitlicher Vorteil, It is also advantageous if, in a test station according to the invention, the holding device has at least in sections a thermal bridge made of heat-conducting material to the heating device, in particular to the at least one heating means. A thermal bridge is essentially to be understood as the opposite of thermal insulation and, in particular, has a thermally conductive material. It serves to provide a thermally conductive contact between the heating means of the heating device on the one hand and the holding device, in particular even making direct contact with the fuel cell itself. The better and more loss-free and in particular the less resistance the heat transport takes place from the heating device to the fuel cell, the more precisely the temperature of the fuel cell can be controlled. In addition, heating losses are also reduced, since the fuel cell in the cell holder is first heated via this thermal bridge, so that temperature specifications in the test report can be followed very precisely. Furthermore, the low-loss, thermal connection of the heating device and the fuel cell results in a time advantage,

da Temperaturerhöhungen schneller umgesetzt werden können. since temperature increases can be implemented more quickly.

Weitere Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfstation in der Kathodengasabfuhr und/oder in der Anodengasabfuhr eine Gasanalysevorrichtung angeordnet ist. Dabei kann eine solche Gasanalysevorrichtung spezifisch für jede einzelne Zellenaufnahme vorgesehen sein. Bevorzugt ist es dabei, wenn über Ventilweichen die Gasanalysevorrichtung einmalig im Prüfgehäuse angeordnet ist, und über diese Ventilweichen die Gasanalysevorrichtung immer nur mit dem Abfuhrgas von einer Zellenaufnahme beaufschlagt wird. Damit wird es möglich, neben elektrischen Kontrollbarametern auch Gaskontrollparameter für die jeweilige Zellenaufnahme zu erfassen, und dem Prüfergebnis bei der Durchführung des Prüfprotokolls zur Verfügung zu stellen. Ebenso kann durch die Gasanalyse z.B. ein ungewollter Betriebszustand detektiert werden, um dann direkt auf das laufende Further advantages can result if a gas analysis device is arranged in the cathode gas outlet and/or in the anode gas outlet in a test station according to the invention. Such a gas analysis device can be provided specifically for each individual cell receptacle. It is preferred if the gas analysis device is arranged once in the test housing via valve switches, and the gas analysis device is always only charged with the exhaust gas from a cell receptacle via these valve switches. This makes it possible to record not only electrical control barometers but also gas control parameters for the respective cell recording and to make the test result available when the test protocol is carried out. The gas analysis can also be used to detect an unwanted operating condition, for example, in order to then switch directly to the current

Prüfprogramm Einfluss zu nehmen. influence the test program.

durch Verwendung der jeweils passenden Prüfstationen. by using the appropriate test stations.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schema-Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. It show schematic

tisch: table:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfstation, 1 shows an embodiment of a test station according to the invention,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfstation, 2 shows a further embodiment of a test station according to the invention,

Fig. 3 ein schematischer Querschnitt einer Zellenaufnahme, 3 shows a schematic cross section of a cell recording,

Fig. 4 ein weiterer Querschnitt durch eine Zellenaufnahme, 4 shows a further cross section through a cell receptacle,

Fig. 5 ein schematischer Querschnitt durch eine Prüfstation, 5 shows a schematic cross section through a test station,

Fig. 6 ein schematischer Querschnitt durch eine Prüfstation, 6 shows a schematic cross section through a test station,

Fig. 7 ein schematischer Querschnitt durch eine Prüfstation, 7 shows a schematic cross section through a test station,

Fig. 8 ein schematischer Querschnitt durch eine Prüfvorrichtung, 8 shows a schematic cross section through a test device,

form einer Prüfvorrichtung, form of a test device,

Fig. 10 ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführungs-10 shows a schematic cross section through a further embodiment

form einer Prüfvorrichtung, und Fig. 11 eine Außenansicht einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung. form of a test device, and FIG. 11 shows an external view of a test device according to the invention.

Figur 1 zeigt schematisch, wie eine Prüfstation 10 ausgebildet sein kann. Diese ist mit einem Gehäuse 20 versehen und weist hier schlitzförmige Zellenaufnahmen 30 auf, welche jeweils durch einzelne Prüfvorrichtungen 90 gebildet sind. Diese sind hier jeweils in drei Gruppen mit je vier Zellenaufnahmen 30 ausgebildet. Für die Durchführung des Prüfens findet selbstverständlich ein gasdichtes Verschließen der einzelnen Zellenaufnahmen statt, um den Betrieb mit Zufuhrgasen ZG und Abfuhrgasen AG in sicherer Weise für jede Zellenaufnahme 30 gewährleisten zu können. Die Figur 1 zeigt bereits die Kompaktheit einer solchen Prüfstation, welche es erlaubt, in einem geringeren Volumen als bisherige Prüfstationen eine hohe Anzahl von einzelnen Brennstoffzellen 100 (in der Abbildung beispielshaft in zwei Zellenaufnahmen FIG. 1 shows schematically how a test station 10 can be designed. This is provided with a housing 20 and has slot-shaped cell receptacles 30 which are each formed by individual test devices 90 . These are each formed here in three groups, each with four cell receptacles 30 . To carry out the testing, of course, the individual cell receptacles are sealed gas-tight in order to be able to ensure operation with supply gases ZG and discharge gases AG in a safe manner for each cell receptacle 30 . Figure 1 already shows the compactness of such a test station, which allows a large number of individual fuel cells 100 to be tested in a smaller volume than previous test stations (in the figure, for example, in two cell recordings

30) Jeweils spezifisch in den einzelnen Zellenaufnahmen 30 zu prüfen. 30) To be checked specifically in the individual cell recordings 30 in each case.

Die Figur 2 zeigt eine Variante der Figur 1 mit einem schematischen Einblick. Im Gegensatz zu den schlitzartig ausgebildeten Zellenaufnahmen 30 der Figur 1 sind hier die Zellenaufnahmen 30 und damit die entsprechenden Prüfvorrichtungen 90 an eine zylinderförmige Ausgestaltung der Brennstoffzellen 100 angepasst. In besonders einfacher Weise ist hier die Heizvorrichtung 40 mit einer Oberhitze und einer Unterhitze ausgebildet, welche in der Lage ist, alle Zellenaufnahmen 30 gemeinsam innerhalb des Gehäuses 20 zu beheizen. Auch dies erlaubt es bereits, ein zeitlich paralleles Heizen der Zellenaufnahmen 30 durchzuführen, wobei jedoch bevorzugt ist, die spä-FIG. 2 shows a variant of FIG. 1 with a schematic view. In contrast to the slit-like cell receptacles 30 in FIG. In a particularly simple manner, the heating device 40 is designed here with an upper heater and a lower heater, which is able to heat all of the cell receptacles 30 together inside the housing 20 . This also already makes it possible to carry out a temporally parallel heating of the cell receptacles 30, although it is preferred that the later

ter noch mögliche spezifische Beheizung einzelner Zellenaufnahmen 30 vorzusehen. ter still possible specific heating individual cell recordings 30 to provide.

Der Figur 2 ist darüber hinaus eine Lösung zu entnehmen, bei welcher an der Seite des Gehäuses 20 Modulschnittstellen 22 vorgesehen sind, welche für ein Andocken an Modulschnittstellen 22 eines nicht dargestellten, benachbarten Gehäuses 20 einer weiteren Prüfstation 10 zu ermöglichen. Damit kann ein ganzes System aus zwei oder mehr Prüfstationen 10 aufgebaut werden, um eine noch größere Anzahl von Brennstoffzellen 100 (in der Abbildung nicht gezeigt) gleichzeitig prüfen zu können. FIG. 2 also shows a solution in which module interfaces 22 are provided on the side of the housing 20, which enable docking to module interfaces 22 of an adjacent housing 20 (not shown) of a further test station 10. An entire system can thus be set up from two or more test stations 10 in order to be able to test an even larger number of fuel cells 100 (not shown in the figure) at the same time.

Die Heizvorrichtung 40 kann dazu genutzt werden, um die ganze Prüfstation 10 The heating device 40 can be used to heat the entire test station 10

gleichmäßig zu temperieren oder um eine bestimmte Starttemperatur einzustellen. Abhängig vom Prüfprotokoll ist es also nicht zwingend nötig, in jedem Fall individuell für jede Zellenaufnahme 30 die Temperatur einzustellen. Weiterhin kann mit einer zentralen Heizvorrichtung 40 in Kombination mit individuellen Heizmitteln 42 der einzelnen Zellenaufnahmen 30 z.B. ein schnelleres Aufheizen ermöglicht werden, bis zu einer Temperatur, bei der individuelle Temperaturvorgaben umgesetzt werden müs-evenly or to set a certain starting temperature. Depending on the test protocol, it is therefore not absolutely necessary to set the temperature individually for each cell receptacle 30 in each case. Furthermore, a central heating device 40 in combination with individual heating means 42 of the individual cell receptacles 30 can, for example, enable faster heating up to a temperature at which individual temperature specifications must be implemented.

sen. senior

Die Figur 3 zeigt einen schematischen Einblick in das Innenleben einer Prüfvorrichtung 90 einer Prüfstation 10. Hier ist ein schematischer Querschnitt durch eine Zellenaufnahme 30 in Form einer Prüfvorrichtung 90 dargestellt. In dieser Zellenaufnahme 30 ist eine Brennstoffzelle 100 angeordnet, welche hier in Kreuzschraffur in Prüfposition PP dargestellt ist. Die Haltevorrichtung 32 dichtet dabei die umlaufenden Kanten der Brennstoffzelle 100 ab, sodass sich oberhalb der Brennstoffzelle 100 eine anodenseitige Gaskavität 33 und unterhalb der Brennstoffzelle 100 eine kathodenseitige Gaskavität 34 ausbildet. Die Definition einer Kathodenseite und einer Anodenseite hängt selbstverständlich von den verwendeten Gasen und der verwendeten Betriebsweise ab und kann sich dementsprechend je nach Betriebssituation FIG. 3 shows a schematic view of the inner workings of a test device 90 of a test station 10. A schematic cross section through a cell receptacle 30 in the form of a test device 90 is shown here. A fuel cell 100 is arranged in this cell receptacle 30, which is shown here in cross-hatching in test position PP. The holding device 32 seals the peripheral edges of the fuel cell 100 so that an anode-side gas cavity 33 is formed above the fuel cell 100 and a cathode-side gas cavity 34 is formed below the fuel cell 100 . The definition of a cathode side and an anode side depends of course on the gases used and the mode of operation used and can change accordingly depending on the operating situation

und Brennstoffzelle 100 ändern. and fuel cell 100 change.

Für den Betrieb der Brennstoffzelle 100 mit den entsprechenden Zufuhrgasen ZG und Abfuhrgasen AG sind für die anodenseitige Gaskavität 33 eine Anodengaszufuhr 35 und zwei Anodengasabfuhren 36 vorgesehen. In identischer Weise ist auf der gegenüberliegenden kathodenseitigen Gaskavität 34 eine Kathodengaszufuhr 37 und zwei Kathodengasabfuhren 38 vorgesehen. Damit wird es nun möglich, über entsprechende Gaszusammensetzungen als Zufuhrgase ZG die beiden Seiten der An anode gas supply 35 and two anode gas discharges 36 are provided for the anode-side gas cavity 33 for the operation of the fuel cell 100 with the corresponding supply gases ZG and discharge gases AG. A cathode gas supply 37 and two cathode gas discharges 38 are provided in an identical manner on the opposite gas cavity 34 on the cathode side. It is now possible, via appropriate gas compositions as supply gases ZG, the two sides of the

Brennstoffzelle 100 mit Gasen zu beaufschlagen und diese in Betrieb zu nehmen. To apply fuel cell 100 with gases and to put them into operation.

Für diesen Betrieb, also für die Umwandlung von Gasen, insbesondere eines Brennstoffs auf der einen Seite und einer Luftzusammensetzung auf der anderen Seite, wird nun bei einer erfindungsgemäßen Prüfstation 10 eine spezifische, für diese Zellenaufnahme 30 angelegte Temperaturkurve möglich. Dies wird dadurch gewährleistet, dass in die Haltevorrichtung 32 hier als Heatpipes beziehungsweise Wärmerohre ausgebildete Heizmittel 42 Teile einer Heizvorrichtung 40 (nicht in Abbildung gezeigt) eingebettet sind. Diese Heizmittel 42 können nun spezifisch beheizt werden und er-For this operation, ie for the conversion of gases, in particular a fuel on the one hand and an air composition on the other hand, a specific temperature curve created for this cell receptacle 30 is now possible in a test station 10 according to the invention. This is ensured by the fact that heating means 42 embodied here as heat pipes or heat pipes are embedded in the holding device 32 , parts of a heating device 40 (not shown in the figure). These heating means 42 can now be specifically heated and

lauben es, die Haltevorrichtung 32 und damit die in der Prüfposition PP angeordnete allow it, the holding device 32 and thus arranged in the test position PP

Brennstoffzelle 100 auf eine definierte Temperatur zu bringen. Dieser Temperatur-To bring fuel cell 100 to a defined temperature. This temperature

verlauf kann für unterschiedliche Prüfprotokolle unterschiedlich ausgebildet sein und history can be designed differently for different test protocols and

ist hier durch die Einbringung der Heizmittel 42 direkt für diese Zellenaufnahme 32 is here due to the introduction of the heating means 42 directly for this cell receptacle 32

spezifisch vorgesehenen Haltevorrichtung 32 auch spezifisch für genau diese Brenn-specifically provided holding device 32 also specific for exactly this combustion

stoffzelle 100. fabric cell 100.

In der Figur 4 ist eine ähnliche Variante, eine Alternative zur Figur 3, dargestellt. Die Heizmittel 42 sind hier flächenförmig ausgebildet. Gemäß der Figur 4 ist darüber hinaus ein elektrisches Anschlussmittel 50 dargestellt, welches hier als Flächenkontakte zur elektrischen Kontaktierung der beiden Seiten der Brennstoffzelle 100 ausgebildet ist. Diese Anschlussmittel 50 sind selbstverständlich, nicht in der Figur 4 dargestellt, mit elektrischen Verkabelungen für das Abgreifen der erzeugten elektrischen Leistung mit entsprechenden weiteren Elektronikbauteilen verbunden. Zusätzlich sind bei der Ausführungsform der Figur 4 in der oberen und der unteren Haltevorrichtung 32 jeweils ein Temperatursensor 92 integriert. Die Überwachung der Temperatur an dieser Position erlaubt eine noch genauere Kontrolle der Heizvorrichtung zur Einhal-A similar variant, an alternative to FIG. 3, is shown in FIG. The heating means 42 are designed here in the form of a surface. In addition, according to FIG. These connection means 50 are, of course, not shown in FIG. 4, connected to corresponding further electronic components with electrical cabling for tapping the generated electrical power. In addition, in the embodiment of FIG. 4, a temperature sensor 92 is integrated in each of the upper and lower holding devices 32 . Monitoring the temperature at this position allows even more precise control of the heating device to maintain

tung einer vorgegebenen Temperaturkurve für die zu prüfende Brennstoffzelle 100. tion of a predetermined temperature curve for the fuel cell 100 to be tested.

Die Figur 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Gehäuse 20 einer Prüfstation 10, wie die spezifische Heizmöglichkeit ausgebildet sein kann. Hier sind schematisch übereinander drei Zellenaufnahmen 30 in Form von Prüfvorrichtungen 90 angeordnet, wobei sich in jeder, schematisch dargestellt, eine Brennstoffzelle 100 in Prüfposition PP befindet. In der Haltevorrichtung 32 sind diese Brennstoffzellen 100 gehalten und oberhalb und unterhalb dieser Brennstoffzellen 100 ist in jeder Zellenaufnahme 30 eine Anzahl spezifischer Heizmittel 42 vorgesehen. Mithilfe einer elektrischen Heizvorrichtung 44 ist es nun möglich, jedes einzelne Heizmittel 42 spezifisch von der gemeinsamen Heizvorrichtung 40 mit einer Wärmemenge zu versorgen, sodass jede Zellenaufnahme 30 unabhängig von allen anderen Zellenaufnahmen einen spezifischen Temperaturverlauf als Prüfprotokoll durchfahren kann. Jede Brennstoffzelle 100 kann somit spezifisch einem Prüfprotokoll unterzogen werden, welches zwar zeitgleich, aber hinsichtlich der tatsächlichen Ausprägung unabhängig FIG. 5 shows a schematic cross section through a housing 20 of a test station 10, showing how the specific heating option can be designed. Here, three cell receptacles 30 in the form of test devices 90 are arranged schematically one above the other, with a fuel cell 100 being located in the test position PP in each, shown schematically. These fuel cells 100 are held in the holding device 32 and a number of specific heating means 42 are provided above and below these fuel cells 100 in each cell receptacle 30 . With the help of an electrical heating device 44, it is now possible to supply each individual heating means 42 specifically with a quantity of heat from the common heating device 40, so that each cell receptacle 30 can run through a specific temperature curve as a test report independently of all other cell receptacles. Each fuel cell 100 can thus be specifically subjected to a test report, which is simultaneous but independent with regard to the actual characteristics

von den anderen Zellenaufnahmen durchgeführt werden kann. can be performed from the other cell recordings.

Die Figur 6 zeigt eine ähnliche Variationsmöglichkeit wie die Temperaturvariation hinsichtlich der Flexibilität, welche zur Figur 5 erläutert worden ist. Jedoch zeigt die FIG. 6 shows a variation possibility similar to the temperature variation with regard to flexibility, which has been explained for FIG. However, the

Figur 6 dies mit Bezug auf die Gaszusammensetzung der Zufuhrgase. Hier wird als Figure 6 does this in relation to the gas composition of the feed gases. Here becomes as

Die Figur 7 zeigt eine ergänzte Auswertungsmöglichkeit. Hier sind die einzelnen Zellenaufnahmen 30 ebenfalls wieder über Ventilvorrichtungen 60 mit einem gemeinsamen Abgasauslass verbunden. Über die Ventilvorrichtungen 60 (z.B. 3Wegeventil) kann alternativ eine Verbindung des Abgases einer einzigen Zellenaufnahme 30 zu einer Gasanalysevorrichtung 80 hergestellt werden, sodass neben einer Überwachung von elektrischen Parametern und/oder von Temperaturparametern FIG. 7 shows an expanded evaluation option. Here, the individual cell receptacles 30 are again connected to a common exhaust gas outlet via valve devices 60 . Alternatively, the exhaust gas of a single cell receptacle 30 can be connected to a gas analysis device 80 via the valve devices 60 (e.g. 3-way valve), so that in addition to monitoring electrical parameters and/or temperature parameters

auch eine Gasanalytik für die einzelnen Zellenaufnahmen 30 möglich wird. gas analysis for the individual cell receptacles 30 is also possible.

Die Figur 8 zeigt eine weitere besonders einfache Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 90. Ähnlich der Figuren 3 und 4 ist auch hier wieder die Brennstoffzelle 100 in Prüfposition PP aufgenommen und wird in dieser Prüfposition PP von der Haltevorrichtung 32 gehalten und positioniert. Die Haltevorrichtung FIG. 8 shows another particularly simple embodiment of a testing device 90 according to the invention. Similar to FIGS. 3 and 4, the fuel cell 100 is again received in the testing position PP and is held and positioned by the holding device 32 in this testing position PP. The Holding Device

32 ist hier mit einem Haltekörper 39 ausgestattet, welcher in einen oberen Teil-32 is equipped here with a holding body 39, which is divided into an upper part

Teil-Haltekörper 39a und 39b angeordnet ist. Part-holding body 39a and 39b is arranged.

Die Figur 9 bildet die Ausführungsform der Figur 8 dahingehend weiter, dass nun sowohl im oberen Teil-Haltekörper 39a als auch im unteren Teil-Haltekörper 39b Heizmittel 42 angeordnet sind. Diese sind alle mit einer Heatpipe-Funktion ausgestattet und insbesondere hinsichtlich ihrer Funktionalität und Geometrie bei dieser Ausführungsform identisch ausgebildet. Darüber hinaus ist die Anordnung zwischen oberem und unterem Teil-Haltekörper 39a und 39b für die Heizmittel 42 spiegelbildlich ausgebildet, sodass mit Bezug auf die geometrische Erstreckung von oben und unten an den gleichen Orten die Erwärmung der Brennstoffzelle 100 in der Prüfposition PP erfolgen kann. Alternativ dazu ist auch eine Anordnung der Heizmittel 42 in nicht spiegelbildlicher Weise möglich, wie sie beispielsweise in der Figur 3 ebenfalls dargestellt ist. Die Funktionsweise der Ausführungsformen der Prüfvorrichtung 90 gemäß der Figuren 8 und 9 entspricht dabei der Funktionsweise, wie sie bezüglich der Figuren 3 und 4 bereits erläutert worden ist. FIG. 9 develops the embodiment of FIG. 8 to the effect that heating means 42 are now arranged both in the upper part-holding body 39a and in the lower part-holding body 39b. These are all equipped with a heat pipe function and, in particular with regard to their functionality and geometry, are of identical design in this embodiment. In addition, the arrangement between the upper and lower partial holding bodies 39a and 39b for the heating means 42 is designed as a mirror image, so that the heating of the fuel cell 100 in the test position PP can take place at the same locations with respect to the geometric extension from above and below. As an alternative to this, an arrangement of the heating means 42 in a non-mirrored manner is also possible, as is also shown in FIG. 3, for example. The mode of operation of the embodiments of the testing device 90 according to FIGS. 8 and 9 corresponds to the mode of operation as has already been explained with reference to FIGS.

Figur 10 zeigt eine weitere Darstellung hinsichtlich des Funktionsprinzips der Heatpipe in den Heizmitteln 42. Bei dieser Ausführungsform kann es sich zum Beispiel um eine Querschnittsdarstellung der Variante der Figur 9 handeln. Der Übersichtlichkeit halber ist hier die Brennstoffzelle 100 nicht dargestellt. Hier bildet sich wieder eine Zellenaufnahme 30 zwischen den beiden Teil-Haltekörpern 39a und 39b aus, in welcher die nicht dargestellte Brennstoffzelle 100 in Prüfposition PP aufgenommen werden könnte. Um nun Wärme entlang der Pfeildarstellungen zur Brennstoffzelle 100 transportieren zu können, sind hier die Heizmittel 42 als rohrförmige Heatpipes ausgebildet. Die Funktionsweise wird nachfolgend näher erläutert. FIG. 10 shows a further representation of the functional principle of the heat pipe in the heating means 42. This embodiment can, for example, be a cross-sectional representation of the variant in FIG. For the sake of clarity, the fuel cell 100 is not shown here. Here again a cell receptacle 30 forms between the two part-retaining bodies 39a and 39b, in which the fuel cell 100 (not shown) could be received in test position PP. In order to be able to transport heat along the arrow representations to the fuel cell 100, the heating means 42 are designed here as tubular heat pipes. How it works is explained in more detail below.

In der Figur 10 sind elektrische Heizspulen vorgesehen, welche jeweils am rechten In the figure 10 electric heating coils are provided, which are each on the right

Ende des Heizmittels 42 eine elektrische Wärmequelle 44 darstellen. Je stärker die End of the heating means 42 represent an electrical heat source 44. The stronger the

nenraum der Zellenaufnahme 30 erfolgen kann. inner space of the cell receptacle 30 can take place.

Figur 11 zeigt nochmals schematisch die einfachste Ausgestaltung einer solchen Prüfvorrichtung 90 von außen. Sie kann ein nicht näher bezeichnetes Prüfvorrichtungsgehäuse aufweisen, in welchem mit einem Schlitz eine Zellenaufnahme 30 zur Aufnahme einer einzigen Brennstoffzelle 100 ausgebildet ist. In Kombination können solche einzelnen Prüfvorrichtungsgehäuse für die einzelnen Prüfvorrichtungen 90 zusammengesetzt werden, um beispielsweise eine Prüfstation gemäß der Figuren 1 oder 2 zur Verfügung zu stellen. FIG. 11 again shows schematically the simplest configuration of such a testing device 90 from the outside. It can have a testing device housing, not designated in any more detail, in which a cell receptacle 30 for accommodating a single fuel cell 100 is formed with a slot. In combination, such individual test device housings can be put together for the individual test devices 90 in order to provide a test station according to FIGS. 1 or 2, for example.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende The above explanation of the embodiments describes the present one

Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Invention solely in the context of examples.

Bezugszeichenliste Reference List

10 Prüfstation 10 test station

20 Gehäuse 20 housing

22 Modulschnittstelle 22 module interface

30 Zellenaufnahme 30 cell intake

32 Haltevorrichtung 32 holding device

33 anodenseitige Gaskavität 34 kathodenseitige Gaskavität 35 Anodengaszufuhr 33 anode-side gas cavity 34 cathode-side gas cavity 35 anode gas supply

36 Anodengasabfuhr 36 anode gas discharge

37 Kathodengaszufuhr 37 cathode gas supply

38 Kathodengasabfuhr 38 cathode gas discharge

39 Haltekörper 39 holding body

39a oberer Teil-Haltekörper 39b unterer Teil-Haltekörper 40 Heizvorrichtung 39a upper part holding body 39b lower part holding body 40 heater

42 Heizmittel 42 heating means

44 Wärmequelle 44 heat source

50 Anschlussmittel 50 connection means

60 Ventilvorrichtung 60 valve device

70 Gasmischvorrichtung 72a Gasquelle 70 gas mixing device 72a gas source

72b Gasquelle 72b gas source

72c Gasquelle 72c gas source

80 Gasanalysevorrichtung 90 Prüfvorrichtung 80 gas analysis device 90 test device

92 Temperatursensor 92 temperature sensor

100 Brennstoffzelle PP Prüfposition 100 fuel cell PP test position

ZG Zufuhrgas AG Abfuhrgas ZG supply gas AG exhaust gas

Claims

patent claims

1. Testing device (90) for testing a fuel cell (100), comprising a cell holder (30) for receiving a fuel cell (100) with a holding device (32) for holding the received fuel cell (100) in a test position (PP), wherein an anode-side gas cavity (33) and a cathode-side gas cavity (34) are formed in the test position (PP) above and below the fuel cell (100) for operation of the fuel cell (100) with supply gas (ZG) and exhaust gas (AG), wherein furthermore, the cell receptacle (30) has an anode gas feed (35) and an anode gas outlet (36) in fluid communication with the anode-side gas cavity (33) and a cathode gas feed (37) and a cathode gas outlet (38) in fluid communication with the cathode-side gas cavity (34). , characterized in that the cell receptacle (30) at least

at least one heating means (42) with a heat pipe function.

2. Testing device (90) according to claim 1, characterized in that the at least one heating means (42) is integrated at least in sections into the holding device (32).

3. Testing device (90) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating means (42) has one of the following forms, in particular in a form of the fuel cell (100)

adapted way: — Tubular — Flat

4. Testing device (90) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (32) has a holding body (39) with an upper part-holding body (39a) above the fuel cell (100) in the test position (PP) and a lower one Partial holding body (39b) below the fuel cell (100) in the test position (PP), wherein in the upper part of the holding body (39a) and in the lower part of the holding body (39b) each have at least

at least one heating means (42) are arranged with a heat pipe function.

6. Testing device (90) according to one of claims 4 or 5, characterized in that the heating means (42) in the lower part-holder body (39b) relative to the fuel cell (100) in the test position (PP) are not mirror images of the

Heating means (42) are arranged in the upper part holding body (39a).

7. Test device (90) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating means (42) has a partial thermal insulation for thermally isolating the heating means (42) in one

Direction away from the fuel cell (100) in the test position (PP).

8. Testing device (90) according to one of the preceding claims, characterized in that on the cell receptacle (30), connection means (50) for an electrical connection of the fuel cell (100) in the test position (PP)

are arranged.

9. Testing device (90) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating means (42) is exchangeable

and/or can be supplemented.

10. Testing device (90) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating means (42) is an electric

Heat source (44).

11. Test device (90) according to one of the preceding claims, characterized in that the anode gas supply (35), the anode gas outlet (36), the cathode gas supply (37) and/or the cathode gas outlet (38) has a valve

have a device (60) for controlling the respective gas flow

12. Testing device (90) according to any one of the preceding claims, characterized in that the holding device (32) of the cell receptacle (30).

a geometry of the fuel cell (100) to be accommodated is adapted.

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13. Testing device (90) according to any one of the preceding claims, characterized

characterized in that the holding device (32) at least in sections

a thermal bridge of thermally conductive material to the heater (40),

in particular to at least one heating means (42).

15. Testing station (10) for at least partially parallel testing of at least

at least two fuel cells (100), characterized by a housing (20) in

which at least two test devices (90) with the features of a

of claims 1 to 14 are arranged, wherein each test device (90) a

Having cell recording (30) and the heating means (42) of the test devices

(90) a heater (40) in the housing (20) for active heating of

Form cell mounts (30).

16. test station (10) according to any one of the preceding claims, characterized

indicates that the cell recordings (30) thermally against each other

and/or isolated from the environment.

17. test station (10) according to any one of the preceding claims, characterized

indicates that in the housing (20) at least one gas mixing device

(70) is arranged for generating a gas mixture for delivery via the

Anode gas supply (35) and/or the cathode gas supply (37).

18. test station (10) according to any one of the preceding claims, characterized

indicates that the cell receptacle (30) and/or the heating device

(40) has one or more temperature sensors (92).

19. test station (10) according to any one of the preceding claims, characterized

indicates that in the anode gas outlet (36) and/or in the cathode

gas discharge (38) a gas analysis device (80) is arranged.

20. test station (10) according to any one of the preceding claims, characterized

indicates that the housing (20) is of modular design,

in particular

Module interfaces (22) for mechanical, fluid-communicating and/or

signal-communicating connection to a housing (20) at least one

further test station (10).