AT525648B1

AT525648B1 - Testing device for testing a fuel cell

Info

Publication number: AT525648B1
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: WO2023150817A1; AT525648A4

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 ), with an anode-side gas cavity (33) and a cathode-side gas cavity (34) forming in the test position (PP) above and below the fuel cell (100) for operation of the fuel cell (100) with supply gas (ZG) and discharge 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

[0001] 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 test device for testing a fuel cell and a test station for at least partially parallel testing of at least two fuel cells.

[0002] 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 Betriebstemperaturen zu überprüfen. 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 check the fuel cell at different operating temperatures.

[0003] 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 Permeabilität 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.

[0004] Bekannte Prüfstationen erzeugen die gewünschten Temperaturverläufe durch eine Ofenvorrichtung. Hierfür wird eine Brennstoffzelle mit allen notwendigen Anschlüssen für die Gaszufuhr, die Gasabfuhr und die elektrische Anbindung in einen Ofen eingebracht, und dieser Ofen auf die gewünschten Temperaturen aufgeheizt und/oder die gewünschten Temperaturverläufe durchgeführt. Der entscheidende Nachteil hier ist, dass ein solcher Ofen einen sehr großen Bauraum benötigt und darüber hinaus üblicherweise immer nur eine einzige Brennstoffzelle in diesem Ofen geprüft werden kann. Dies führt zu erheblichen Nachteilen, insbesondere dann, wenn eine Vielzahl unterschiedlicher Brennstoffzellen im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsauftrages geprüft werden sollen, oder aber wenn eine definierte Anzahl von zu prüfenden Brennstoffzellen in einer Produktionscharge den Prüfprozess durchlaufen sollen bzw. verschiedene Prüfprozesse mit jeweils unterschiedlichen Temperaturen oder Temperaturprofilen getestet werden sollen. Der Zeitaufwand für die Bestückung eines solchen Ofens, für die Durchführung der Prüfung immer an genau einer Brennstoffzelle und für das Umrüsten der Prüfstation auf die nächste Brennstoffzelle ist sehr groß und damit nur sehr aufwendig in einem Massenbetrieb durchführbar. Known test stations generate the desired temperature curves using an oven device. For this purpose, a fuel cell with all the necessary connections for the gas supply, the gas discharge and the electrical connection is placed in an oven, and this oven is heated to the desired temperatures and/or the desired temperature curves are carried out. The decisive disadvantage here is that such a furnace requires a very large amount of space and, moreover, usually only a single fuel cell can be tested in this furnace. This leads to considerable disadvantages, especially when a large number of different fuel cells are to be tested as part of a research and development order, or when a defined number of fuel cells to be tested in a production batch are to be subjected to the testing process or different testing processes, each with different temperatures or temperature profiles are to be tested. The time required for equipping such a furnace, for always carrying out the test on exactly one fuel cell and for converting the test station to the next fuel cell is very large and can therefore only be carried out with great effort in mass production.

[0005] 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 erfolgen kann. Another disadvantage of the existing solutions is that in a known testing device for a fuel cell, the temperature can only be controlled via the external furnace with limited accuracy and with great control inertia for control interventions.

[0006] 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 It is an 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 more precise possibility in a cost-effective and simple manner

Kontrollmöglichkeit für eine Temperaturkurve zur Verfügung zu stellen, insbesondere um eine Vielzahl von Brennstoffzellen zeitlich parallel zu prüfen. To provide a control option for a temperature curve, in particular to check a large number of fuel cells in parallel over time.

[0007] Die voranstehende Aufgabe wird gelöst, durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Prüfstation mit den Merkmalen des Anspruchs 14. 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 und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. The above object is achieved by a test device with the features of claim 1 and a test station with the features of claim 14. 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 testing device according to the invention also apply in connection with the testing station according to the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is or can always be referred to reciprocally.

[0008] 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 fluidkommunizierender 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 Ausführen im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich. 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-communicating connection 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 implementations are possible within the scope of the present invention.

[0009] 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 die Haltevorrichtung, aber auch das wenigstens eine Heizmittel, angeordnet ist. 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 holder of the testing device can have its own housing, for example, in which the holding device, but also the at least one heating means, is arranged.

[0010] 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 ausgestattet. Eine HeatpipeFunktion ist für ein Heizmittel eine Funktionalität, welche auch eine Ausbildung als Wärmerohr darstellen kann. Unter einer Heatpipe ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine technische Lösung zu verstehen, innerhalb dieses Heizmittels einen Fluidraum auszubilden. In diesem Fluidraum ist ein Heizfluid vorgesehen, welches in zwei unterschiedlichen Phasen vorliegt. Beispielsweise kann es sich bei dem Heizfluid um Wasser, ein wasserbasiertes Gemisch, Ammoniak oder Ähnliches handeln. Die Funktionalität einer solchen Heatpipe-Funktion für das Heizmittel wird nachfolgend kurz näher erläutert. In order to combine the integration with the most precise controllability possible for test curves on temperature profiles for the fuel cells, the at least one heating means is equipped with a heat pipe function in the embodiment according to the invention. A heat pipe function is a functionality for a heating means which can also represent a design as a heat pipe. In the context of the present invention, a heat pipe is to be understood as a technical solution for forming a fluid space within this heating means. A heating fluid, which is present in two different phases, is provided in this fluid space. For example, the heating fluid can be water, a water-based mixture, ammonia or the like. The functionality of such a heat pipe function for the heating means is briefly explained in more detail below.

[0011] 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 A heat pipe is used to absorb heat from a heat source and to transport it with as little loss as possible to a heat sink for dissipating the absorbed heat. 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

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 Verflüssigen des Heizfluids, liegt dieses wieder als flüssige Phase vor und kann aufgrund des sich einstellenden Kreislaufprinzips wieder zur Wärmequelle zurücktransportiert werden. Dies geschieht automatisch, entweder durch Schwerkraftförderung oder aber durch Kapillarkräfte, wenn entsprechende Kapillarfördermittel in den Innenraum des Heizmittels integriert sind. is. 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 point 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 the heating fluid has liquefied, it is again present as a liquid phase and can be transported back to the heat source due to the circulatory principle that is set up. This happens automatically, either by gravity conveyance or by capillary forces if appropriate capillary conveyance means are integrated into the interior of the heating means.

[0012] 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 Heizfluides eine Kühlfunktion die Wärmeabgabe erzwingt. 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 emitted at the heat sink, i.e. there where, from the point of view of the heating fluid, a cooling function forces the heat to be emitted.

[0013] 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 mehr notwendig ist. It can be summarized that the formation of at least one heating means in the form of a heat pipe function brings with it a 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 has been integrated into the testing device itself and an external oven is no longer necessary .

[0014] Auch ist noch darauf hinzuweisen, dass die Heizvorrichtung entweder anpassbar ausgebildet sein kann oder aber eine Wechselmöglichkeit aufweist, sodass eine solche Prüfvorrichtung für unterschiedliche Temperaturbereiche eingesetzt werden kann. Insbesondere ist es möglich Hochtemperaturbrennstoffzellen, wie sie beispielsweise bei sogenannten SOFC-Brennstoffzellensystemen zum Einsatz kommen, aber auch sogenannte PEM-Brennstoffzellen, wie sie im Bereich von wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellensystemen zum Einsatz kommen, mit einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zu prüfen. Wie bereits in der Einleitung erläutert kann die erfindungsgemäße Prüfstation für unterschiedlichen Formen und Typen von Brennstoffzellen eingesetzt werden. Darunter fallen zum Beispiel AFC, DMFC oder MCFC Typen. It should also be pointed out that the heating device can either be designed to be adaptable or has an exchange option, so that such a test device can be used for different temperature ranges. In particular, it is possible to test high-temperature fuel cells, such as are used in so-called SOFC fuel cell systems, but also so-called PEM fuel cells, such as are used in hydrogen-powered fuel cell systems, with a testing device according to the invention. As already explained in the introduction, the test station according to the invention can be used for different shapes and types of fuel cells. This includes, for example, AFC, DMFC or MCFC types.

[0015] Bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist es nun also möglich, die Brennstoffzellen, beispielsweise über schlitzartige oder anderweitig an die Geometrie der jeweiligen Brenn-In a test device according to the invention, it is now possible to adapt the fuel cells, for example via slits or otherwise, to the geometry of the respective combustion

stoffzelle 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. openings adapted to the fabric cell to be introduced into the cell receptacle. 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.

[0016] 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 notwendig. [0016] The testing device is able to test for 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.

[0017] 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 hohlzylindrischer oder anderer hohler Bauform die obere Gaskavität sich außerhalb und die untere Gaskavität innerhalb der hohlen Bauform ergeben. Bei zylindrischen Brennstoffzellen kann die innere Gaskavität auch als Brennstoffkavität und die äußere Gaskavität auch als Luftkavität mit Bezug auf die verwendeten Betriebsgase bezeichnet werden. Je nach winkliger Ausrichtung der Zellenaufnahme liegt auch eine Anordnung der Gaskavitäten auf einer linken und einer rechten Seite der Brennstoffzelle in Prüfposition im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Die Zellenaufnahme kann dabei vertikal oder in beliebig anderem Winkel, beispielsweise 45° oder 60°, ausgerichtet sein. It should also be pointed out that depending on the geometry of the fuel cell, the arrangement of the gas cavities can be adjusted. While the two gas cavities are formed 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 cylindrical or other hollow design, the upper gas cavity is outside and the lower gas cavity is inside the hollow design. In the case of cylindrical fuel cells, the inner gas cavity can also be referred to as the fuel cavity and the outer gas cavity can also be referred to as the air cavity with reference to the operating gases used. Depending on the angular alignment of the cell holder, an arrangement of the gas cavities on a left and a right side of the fuel cell in the test position is also within the scope of the present invention. The cell holder can be aligned vertically or at any other angle, for example 45° or 60°.

[0018] 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. [0018] It can bring 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.

[0019] Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung das wenigstens eine Heizmittel eine der folgenden Formen aufweist, insbesondere in an eine Form der Brennstoffzelle angepasster Weise: There can be advantages if, in a test device according to the invention, the at least one heating means has one of the following forms, in particular in a manner adapted to a form of the fuel cell:

- rohrförmig, - tubular,

- flächig. - flat.

[0020] 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 Heatpipe-Funktionalität 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 Brennstoffzelle in Prüfposition erreichen zu können. 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 order in particular to be able to heat the fuel cell as uniformly as possible in the test position.

[0021] 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 eingebracht werden können, wenn dies einen Teil eines Prüfverlaufs, insbesondere hinsichtlich eines forcierten Schädigens der Brennstoffzelle in Prüfposition, abbilden soll. Further advantages can be achieved if, in a testing 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 part-holder bodies, so that temperature gradients can also be deliberately introduced into the material of the fuel cell if this is part of a test process, in particular with regard to forced damage to the fuel cell in Test position, should depict.

[0022] 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 Ausführungsformen von Brennstoffzellen wiedergeben kann. In addition, it is advantageous if the same number of heating means is arranged in a test device according to the preceding paragraph in the upper part-holder body and in the lower part-holder body. 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 incorrect control situations in the real operation of a fuel cell system, which can now reflect the degree of robustness of different embodiments of fuel cells based on a defect probability, a defect time or similar parameters.

[0023] 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 Teil-Haltekörper frei oder im Wesentlichen frei von Heizmittel. 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 Temperaturschwankungen in der Brennstoffzelle, durch unterschiedliche Kontrollvorgaben möglich wird. A further advantage can be achieved if, in a test device according to the two preceding paragraphs, the heating means in the lower part-holder body are not arranged as a mirror image relative to the fuel cell in test position to the heating means in the upper part-holder body. 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 heating 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 generation of temperature gradients and temperature fluctuations in the fuel cell, is possible through different control specifications.

[0024] Ein weiterer Vorteil kann erzielt werden, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung das wenigstens eine Heizmittel eine thermische Teilisolation aufweist, für ein thermisches A further advantage can be achieved if, in a test device according to the invention, the at least one heating means has a partial thermal insulation for a thermal

Isolieren des Heizmittels in Richtung von der Brennstoffzelle in Prüfposition weg. Eine solche Teilisolation kann beispielsweise eine schalenförmige Ausgestaltung aufweisen, und sicherstellen, dass insbesondere auf dem Abschnitt zwischen Wärmequelle und Wärmesenke des Heizmittels und damit im adiabatischen Abschnitt des Heizmittels keine unterwünschte Wärmesenke ausgebildet wird, welche zu einer Zwischenkondensation führen würde. Das Vorsehen einer solchen thermischen Teilisolation dient also einer weiteren Verbesserung der Effizienz durch die Reduktion von Wärmeverlust über den Transportverlauf zwischen Wärmequelle und Wärmesenke und darüber hinaus zu einer noch weiter verbesserten Kontrollierbarkeit, da die eingebrachte Wärme in einer größeren Menge auch tatsächlich zur Aufheizfunktionalität an der Brennstoffzelle in Prüfposition zur Verfügung steht. Isolating the heating medium in the direction away from the fuel cell in the test position. Such a partial insulation can have a shell-like configuration, for example, and ensure that no undesired heat sink, which would lead to intermediate condensation, is formed in particular on the section between the heat source and heat sink of the heating means and thus in the adiabatic section of the heating means. The provision of such a thermal partial insulation serves to further improve efficiency by reducing heat loss over the course of transport between the heat source and heat sink and, moreover, to even further improved controllability, since the heat introduced is actually used in a larger quantity for the heating functionality of the fuel cell is available in test position.

[0025] 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 beispielsweise physisch kontaktierende Halteabschnitte ausbilden. [0025] It can bring advantages if, in 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 form, for example, physically contacting holding sections.

[0026] 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 PEM- Brennstoffzellensysteme 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 Zellenaufnahmen durch entsprechende Aufnahmeabschnitte kann Vorteile mit sich bringen, um nicht nur die Temperatur an sich, sondern auch die gewünschte Wärmemenge, welche in die Zellenaufnahme transportiert werden soll, zu variieren. [0026] 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 fuel 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 cell receptacles with corresponding receptacle sections can also bring advantages in order to vary not only the temperature itself, but also the desired amount of heat that is to be transported into the cell receptacle.

[0027] 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. [0027] Further advantages can result if the heating device has at least one electrical heat source in a testing 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.

[0028] 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 Zellenaufnahmen gewährleisten zu können. It can also be advantageous if, in a testing device according to the invention, the cathode gas supply, the cathode gas discharge, the anode gas supply and/or the anode gas discharge 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 be able to guarantee an even more flexible application accuracy and in particular a specific implementation of different parameter variations for the cell recordings.

[0029] 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 Brennstoffzellen gewünscht wird, kann die Zellenaufnahme, insbesondere hinsichtlich der sich ausbildenden Gaskavitäten, an die tatsächliche zu prüfende Außengeometrie der Brennstoffzelle konstruktiv angepasst werden. [0029] In addition, it can bring advantages if, in a testing device according to the invention, the holding device of the cell receptacle 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 form of fuel cell is desired, the cell receptacle can be structurally adapted to the actual external geometry of the fuel cell to be tested, in particular with regard to the gas cavities that are formed.

[0030] 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. [0030] It can also be advantageous if, in a test device according to the invention, the cell holder 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.

[0031] 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 Heizvorrichtung im Gehäuse für ein aktives Beheizen der Zellenaufnahmen ausbilden. 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 according to the present invention are arranged, each test device having a cell receptacle and the heating means of the test devices form a heating device in the housing for active heating of the cell receptacles.

[0032] 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 Heizvorrichtung das gesamte Gehäuse und damit alle Zellenaufnahmen sowie die darin angeordneten Brennstoffzellen gemeinsam beheizt. Es kann jedoch bevorzugt sein, wie dies später noch erläutert wird, wenn einzelne Zellenaufnahmen oder sogar alle Zellenaufnahmen separat kontrollierbare Heizmittel aufweisen, sodass eine spezifische Kontrollmöglichkeit für die Temperierung der einzelnen Brennstoffzellen in den einzelnen Zellenaufnahmen gewährleistet werden kann. The core idea of this subject is based on two essential 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 noted that the advantages according to the invention of testing a large number of fuel cells at the same time are already achieved when the heating device, as a heating device integrated in the housing, heats the entire housing and thus all cell receptacles and the fuel cells arranged therein together. However, it can be preferred, as will be explained later, if individual cell receptacles or even all cell receptacles have heating means that can be controlled separately, so that a specific control option for the temperature of the individual fuel cells in the individual cell receptacles can be guaranteed.

[0033] 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 Zellenaufnahmen die Prüfung noch im Gange ist. [0033] During this testing process, it is conceivable that a further cell receptacle could be fitted. 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, the fuel cell is removed from one cell receptacle after the end of a test run and replaced by another fuel cell while the test is still in progress on other cell receptacles.

[0034] Wie anhand der voranstehenden kurzen Erläuterung des Ablaufs erkennbar ist, wird nun im Vergleich zu den bisherigen Lösungen eine zeitlich deutlich komprimierte Prüfung möglich. As can be seen from the above brief explanation of the process, a test that is significantly compressed in time is now possible in comparison to the previous solutions.

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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 Abkühlen und ein nachfolgend wieder erfolgendes Aufheizen eines Ofens durchgeführt werden musste, ist erfindungsgemäß nur noch eine gemeinsame Aufheizperiode und eine gemeinsame Abkühlperiode für die gesamte Prüfstation oder aber für die jeweilige Zellenaufnahme notwendig. Dies führt zu einem weiteren Zeitvorteil durch eine erfindungsgemäße Prüfstation. 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. Whereas the known solutions always required a furnace to be cooled down and then heated up again between two test procedures, the invention only requires a common heating-up period and a common cooling-down period for the entire test station or for the respective cell receptacle. This leads to a further time advantage through a test station according to the invention.

[0035] 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 Isolierung durch Vakuum oder Luftspalte, gewährleistet sein. [0035] There are further advantages if, in the case of 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 ensured by thermal insulation materials, but also by thermal insulation through vacuum or air gaps.

[0036] 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 Zellenaufnahmen, bevorzugt aber sogar spezifisch für einzelne Zellenaufnahmen oder Gruppen von Zellenaufnahmen eine definierte Gasmischung als Zufuhrgas zur Verfügung zu stellen. Diese Gasmischvorrichtungen sind beispielsweise mit entsprechenden Gasanschlüssen an Gasquellen, welche zum Beispiel in Form von Gasflaschen zur Verfügung gestellt sein können, ausgestattet. 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 to provide a defined gas mixture as supply gas either jointly for all cell receptacles, but preferably even specifically for individual cell receptacles or groups of cell receptacles. These gas mixing devices are equipped, for example, with appropriate gas connections to gas sources, which can be provided in the form of gas cylinders, for example.

[0037] 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 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 thermally conductive material to the heating device, in particular to the at least one heating means. A thermal bridge is to be understood as essentially the opposite of thermal insulation

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

[0038] 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 Prüfprogramm Einfluss zu nehmen. [0038] 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 directly influence the ongoing test program.

[0039] Darüber hinaus kann es Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Prüfstation das Gehäuse modular ausgebildet ist, insbesondere Modulschnittstellen zur mechanischen, fluidkommunizierenden und/oder signalkommunizierenden Anbindung an ein Gehäuse wenigstens einer weiteren Prüfstation aufweist. Mit anderen Worten wird es möglich, die Prüfstation zu einem Prüfstationssystem weiterzubilden, indem zwei oder mehr Prüfstationen über die Modulschnittstellen miteinander verbunden werden. Neben einem einfachen mechanischen Festlegen von mehreren Prüfstationen nebeneinander, ist auch eine Fluidkommunikation der Gaszufuhr und der Gasabfuhr und/oder einer Signalkommunikation mit einem zentralen Kontrollmodul denkbar. Dies führt dazu, dass die einzelnen Prüfstationen in einem solchen Prüfstationssystem, zum Beispiel für unterschiedliche Geometrien der Brennstoffzellen, kombiniert werden können. Auch können die kombinierten Prüfstationen unterschiedliche Heizvorrichtungen aufweisen, um entsprechend deren Ausbildung unterschiedliche Temperaturbereiche für unterschiedliche Prüfdurchläufe gewährleisten zu können. Denkbar ist auch die Kombination verschiedener Typen von Brennstoffzellen durch Verwendung der jeweils passenden Prüfstationen. In addition, there can be advantages if the housing of a test station according to the invention is of modular design, in particular having module interfaces for mechanical, fluid-communicating and/or signal-communicating connection to a housing of at least one further test station. In other words, it becomes possible to develop the test station into a test station system by connecting two or more test stations to one another via the module interfaces. In addition to a simple mechanical fixing of several test stations next to one another, fluid communication of the gas supply and the gas discharge and/or signal communication with a central control module is also conceivable. This means that the individual test stations can be combined in such a test station system, for example for different fuel cell geometries. The combined test stations can also have different heating devices in order to be able to ensure different temperature ranges for different test runs according to their design. It is also conceivable to combine different types of fuel cells by using the appropriate test stations.

[0040] 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 schematisch: 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. They show schematically:

[0041] Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfstation, [0042] Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Prüfstation, 1 shows an embodiment of a test station according to the invention, [0042] FIG. 2 shows a further embodiment of a test station,

[0043] Fig. 3 ein schematischer Querschnitt einer Zellenaufnahme, [0044] Fig. 4 ein weiterer Querschnitt durch eine Zellenaufnahme, [0043] FIG. 3 shows a schematic cross section of a cell mount, [0044] FIG. 4 shows a further cross section through a cell mount,

[0045] Fig. 5 ein schematischer Querschnitt durch eine Prüfstation, [0046] Fig. 6 ein schematischer Querschnitt durch eine Prüfstation, [0047] Fig. 7 ein schematischer Querschnitt durch eine Prüfstation, [0048] Fig. 8 ein schematischer Querschnitt durch eine Prüfvorrichtung, 5 shows a schematic cross section through a test station, FIG. 6 shows a schematic cross section through a test station, FIG. 7 shows a schematic cross section through a test station, FIG testing device,

[0049] Fig. 9 ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Prüfvorrichtung, 9 shows a schematic cross section through a further embodiment of a test device,

[0050] Fig. 10 ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Prüfvorrichtung, und [0050] FIG. 10 shows a schematic cross section through a further embodiment of a testing device, and

[0051] Fig. 11 eine Außenansicht einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung. 11 is an external view of a testing device according to the present invention.

[0052] 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 30) jeweils spezifisch in den einzelnen Zellenaufnahmen 30 zu prüfen. 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 (in the figure, for example, in two cell receptacles 30) to be specifically tested in a smaller volume than previous test stations, each specifically in the individual cell receptacles 30.

[0053] Die Figur 2 zeigt eine nicht erfindungsgemäße 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 später noch mögliche spezifische Beheizung einzelner Zellenaufnahmen 30 vorzusehen. FIG. 2 shows a variant of FIG. 1 that is not according to the invention 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 allows the cell receptacles 30 to be heated at the same time, although it is preferable to provide for specific heating of individual cell receptacles 30, which is still possible later.

[0054] 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. In addition, FIG. 2 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.

[0055] Die Heizvorrichtung 40 kann dazu genutzt werden, um die ganze Prüfstation 10 gleichmäBig 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 müssen. The heating device 40 can be used to evenly control the temperature of the entire test station 10 or to set a specific 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 have to be implemented.

[0056] 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 und Brennstoffzelle 100 ändern. 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 naturally depends on the gases used and the mode of operation used and can change accordingly depending on the operating situation and the fuel cell 100 .

[0057] 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 Brennstoffzelle 100 mit Gasen zu beaufschlagen und diese in Betrieb zu nehmen. 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. This now makes it possible to charge the two sides of the fuel cell 100 with gases via appropriate gas compositions as feed gases ZG and to put them into operation.

[0058] 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 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, created for this cell recording 30 is now at a test station 10 according to the invention

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 erlauben es, die Haltevorrichtung 32 und damit die in der Prüfposition PP angeordnete Brennstoffzelle 100 auf eine definierte Temperatur zu bringen. Dieser Temperaturverlauf kann für unterschiedliche Prüfprotokolle unterschiedlich ausgebildet sein und ist hier durch die Einbringung der Heizmittel 42 direkt für diese Zellenaufnahme 32 spezifisch vorgesehenen Haltevorrichtung 32 auch spezifisch für genau diese Brennstoffzelle 100. Temperature curve possible. 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 allow the holding device 32 and thus the fuel cell 100 arranged in the test position PP to be brought to a defined temperature. This temperature curve can be designed differently for different test protocols and is also specific to precisely this fuel cell 100 due to the introduction of the heating means 42 directly for this cell receptacle 32.

[0059] 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 Uberwachung der Temperatur an dieser Position erlaubt eine noch genauere Kontrolle der Heizvorrichtung zur Einhaltung einer vorgegebenen Temperaturkurve für die zu prüfende Brennstoffzelle 100. 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 . The monitoring of the temperature at this position allows an even more precise control of the heating device to maintain a specified temperature curve for the fuel cell 100 to be tested.

[0060] 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 von den anderen Zellenaufnahmen durchgeführt werden kann. 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 profile as a test report independently of all other cell receptacles. Each fuel cell 100 can thus be specifically subjected to a test report, which can be carried out at the same time but independently of the other cell recordings with regard to the actual characteristics.

[0061] Die Figur 6 zeigt eine ähnliche Variationsmöglichkeit wie die Temperaturvariation hinsichtlich der Flexibilität, welche zur Figur 5 erläutert worden ist. Jedoch zeigt die Figur 6 dies mit Bezug auf die Gaszusammensetzung der Zufuhrgase. Hier wird als Zufuhrgas ZG die Anodengaszufuhr 35 erläutert, jedoch gilt die gleiche Lösung in ähnlicher Weise auch für eine Anwendung für die Kathodengaszufuhr 37 oder für beide Gaskavitäten gleichzeitig. Hier sind drei Gasquellen 72a, 72b und 72c schematisch rechts außerhalb des Gehäuses 20 dargestellt, welche die Mischvorrichtungen 70 für die mittlere und die untere Zellenaufnahme 30 mit Gas versorgen können. Während die oberste Zellenaufnahme 30 über die Ventilvorrichtung 60 ausschließlich mit dem ersten Zufuhrgas ZG aus der ersten Gasquelle 72a versorgt werden kann, können die mittlere und die untere Zellenaufnahme 30 über die Mischvorrichtung 70 mit Gasmischungen aus den Gasquellen 72a, 72b und/oder 72c versorgt werden. Dabei kann es sich um die Anreichung von unterschiedlichen Gasen handeln. So können unterschiedliche Konzentrationen an Brennstoff, unterschiedliche Konzentrationen an Schadgasen oder aber auch unterschiedliche Konzentrationen an Sauerstoff geprüft werden und insbesondere durch paralleles Abfahren von ähnlichen oder sich unterscheidenden Prüfprotokollen die Brennstoffzellen 100 diesen unterschiedlichen Gaszusammensetzungen als Prüfung unterzogen werden. Die Kombination unterschiedlicher Mischmöglichkeiten in dieser Figur 6 ist rein beispielhaft zu verstehen. Es kann vorteilhaft sein, wenn alle Zellenaufnahmen 30 mit Mischvorrichtungen 70 ausgestattet sind, welche jeweils eine Mischung aus allen vorhandenen Gasquellen 72a, 72b und 72c ermöglichen. Selbstverständlich ist auch die Anzahl der unterschiedlichen Gasquellen 72a, 72b, 72c nicht auf die Anzahl drei, wie in der Figur 6 dargestellt beschränkt. Die Gasquellen 72a, 71b, 72c können reine Gase oder bereits Gasmischungen beinhalten. FIG. 6 shows a variation possibility similar to the temperature variation with regard to flexibility, which has been explained for FIG. However, Figure 6 shows this with respect to the gas composition of the feed gases. The anode gas feed 35 is explained here as the feed gas ZG, but the same solution also applies in a similar way to an application for the cathode gas feed 37 or for both gas cavities at the same time. Here three gas sources 72a, 72b and 72c are shown schematically on the right outside of the housing 20, which can supply the mixing devices 70 for the middle and the lower cell receptacle 30 with gas. While the uppermost cell receptacle 30 can be supplied exclusively with the first supply gas ZG from the first gas source 72a via the valve device 60, the middle and lower cell receptacle 30 can be supplied with gas mixtures from the gas sources 72a, 72b and/or 72c via the mixing device 70 . This can involve the enrichment of different gases. Different concentrations of fuel, different concentrations of noxious gases or also different concentrations of oxygen can be tested and the fuel cells 100 can be subjected to these different gas compositions as a test, in particular by running similar or different test protocols in parallel. The combination of different mixing possibilities in this FIG. 6 is to be understood purely as an example. It can be advantageous if all cell receptacles 30 are equipped with mixing devices 70, which allow a mixture of all existing gas sources 72a, 72b and 72c. Of course, the number of different gas sources 72a, 72b, 72c is not limited to the number three, as shown in FIG. The gas sources 72a, 71b, 72c can contain pure gases or even gas mixtures.

[0062] Die Figur 7 zeigt eine ergänzte Auswertungsmöglichkeit. Hier sind die einzelnen Zellenaufnahmen 30 ebenfalls wieder über Ventilvorrichtungen 60 mit einem gemeinsamen Abgasauslass verbunden. Uber die Ventilvorrichtungen 60 (z.B. 3- Wegeventil) 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 auch eine Gasanalytik für die einzelnen Zellenaufnahmen 30 möglich wird. 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 from 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 gas analysis for the individual cell receptacles 30 is also possible in addition to monitoring electrical parameters and/or temperature parameters.

[0063] Die Figur 8 zeigt eine weitere besonders einfache Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 90. Ahnlich 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 32 ist hier mit einem Haltekörper 39 ausgestattet, welcher in einen oberen Teil-Haltekörper 39a und einen unteren Teil-Haltekörper 39b aufgeteilt ist. Bei dieser Ausführungsform ist im oberen Teil-Haltekörper 39a in dessen Material das Heizmittel 42 mit der Heatpipe-Funktion integriert. Damit ist die Wärmesenke ebenfalls in diesem Material des oberen Teil-Haltekörpers 39a so positioniert, sodass Wärme, welche von dem Kondensationsabschnitt dieses Heizmittels 42 abgegeben wird, durch Wärmeleitung mittels des Materials zur Brennstoffzelle 100 in Prüfposition PP transportiert wird. Die Figur 8 zeigt dabei eine Ausführungsform in besonders einfacher Weise, da hier das zumindest eine, hier einzige Heizmittel 42 in einem der beiden Teil-Haltekörper 39a und 39b angeordnet ist. 8 shows a further particularly simple embodiment of a test device 90 according to the invention. Similar to FIGS. 3 and 4, the fuel cell 100 is again accommodated in the test position PP and is held and positioned by the holding device 32 in this test position PP. The holding device 32 is equipped here with a holding body 39 which is divided into an upper part-holding body 39a and a lower part-holding body 39b. In this embodiment, the heating means 42 with the heat pipe function is integrated in the material of the upper part holding body 39a. Thus, the heat sink is also positioned in this material of the upper part holding body 39a so that heat released from the condensing portion of this heating means 42 is transported to the fuel cell 100 in the test position PP by thermal conduction via the material. FIG. 8 shows an embodiment in a particularly simple manner, since here the at least one heating means 42, here the only one, is arranged in one of the two partial holding bodies 39a and 39b.

[0064] 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.

[0065] 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.

[0066] In der Figur 10 sind elektrische Heizspulen vorgesehen, welche jeweils am rechten Ende des Heizmittels 42 eine elektrische Wärmequelle 44 darstellen. Je stärker die Bestromung dieser elektrischen Wärmequellen 44 stattfindet, umso größer ist die Wärmezufuhr in diesem Bereich, welche auch als Verdampfungsabschnitt der Heizmittel 42 bezeichnet werden kann. Mit dem halbkreisförmigen Pfeil im Inneren dieses Verdampfungsabschnitts des Heizmittels 42 wird schematisch dargestellt, dass innerhalb des Heizmittels 42 angeordnetes flüssiges Heizfluid durch das Aufnehmen der Wärme von der elektrischen Wärmequelle 44 aufgeheizt wird und verdampft wird. Durch die sich einstellenden Druckverschiebungen innerhalb des Fluidinnenraums des Heizmittels 42 erfolgt eine Bewegung des verdampften Teils des Heizfluides entlang des dargestellten Pfeils nach links. Sobald die gasförmige Phase des Heizfluides das andere Ende, in der Figur 10 das linke Ende des jeweiligen Heizmittels 42, erreicht hat, kann dieses Ende als Kondensationsabschnitt wirken, und durch Kondensation des flüssigen Heizfluides Wärme entlang der Pfeilrichtung in den Innenraum der Zellenaufnahme 30 zur Brennstoffzelle 100 in Prüfposition PP abgegeben werden. Durch die Kondensation verflüssigt sich das Heizfluid und gelangt, wie dies der ebenfalls wieder halbkreisförmig dargestellte Pfeil am linken Ende des Heizmittels 42 erläutert, als eine Rückströmung in flüssiger Phase zum anderen Ende des Heizmittels 42, um diesen Kreis-Electrical heating coils are provided in FIG. 10, each of which represents an electrical heat source 44 at the right end of the heating means 42. The stronger the current flow through these electrical heat sources 44, the greater the supply of heat in this area, which can also be referred to as the evaporation section of the heating means 42. The semicircular arrow inside this evaporation section of the heating means 42 schematically shows that liquid heating fluid arranged inside the heating means 42 is heated up by absorbing the heat from the electric heat source 44 and is evaporated. Due to the pressure shifts that occur within the fluid interior of the heating means 42, the evaporated portion of the heating fluid moves to the left along the arrow shown. As soon as the gaseous phase of the heating fluid has reached the other end, in Figure 10 the left-hand end of the respective heating means 42, this end can act as a condensation section, and through condensation of the liquid heating fluid heat along the direction of the arrow into the interior of the cell receptacle 30 to the fuel cell 100 can be submitted in test position PP. As a result of the condensation, the heating fluid liquefies and, as explained by the arrow at the left end of the heating means 42, which is also shown again in the shape of a semicircle, reaches the other end of the heating means 42 as a return flow in the liquid phase, around this circular

lauf durch erneutes Verdampfen des Heizfluides wieder neu zu starten. Hier ist gut zu erkennen, wie effizient und vor allem hinsichtlich der Kontrollgenauigkeit in verbesserter Weise die Wärmezufuhr in den Innenraum der Zellenaufnahme 30 erfolgen kann. run again by evaporating the heating fluid again. It is easy to see here how efficiently and, above all, in terms of control accuracy, the heat can be supplied to the interior of the cell receptacle 30 in an improved manner.

[0067] 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 test 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.

[0068] Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively 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 100 Brennstoffzelle PP Prüfposition 92 temperature sensor 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) has 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 in 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 manner adapted to a form of the fuel cell (100):

- 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 part Holding body (39b) below the fuel cell (100) in the test position (PP), at least one heating element (42) with a heat pipe function being arranged in the upper part of the holding body (39a) and in the lower part of the holding body (39b). .

5. Testing device (90) according to claim 4, characterized in that the same number of heating means (42) are arranged in the upper part-holding body (39a) and in the lower part-holding body (39b).

6. Testing device (90) according to one of Claims 4 or 5, characterized in that the heating means (42) in the lower part holding 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. Testing device (90) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating means (42) has a thermal partial insulation for thermally isolating the heating means (42) in a direction from the fuel cell (100) in the test position (PP) away.

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

9. Testing device (90) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating means (42) is designed to be exchangeable and/or supplementable.

10. Testing device (90) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating means (42) comprises an electrical 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 device (60) for controlling the respective have gas flow.

12. Testing device (90) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (32) of the cell receptacle (30) is adapted to a geometry of the fuel cell (100) to be accommodated.

13. Testing device (90) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (32) has at least partially a thermal bridge made of heat-conducting material to the heating device (40), in particular to at least one heating means (42).

14. Test station (10) for testing at least two fuel cells (100) at least partially in parallel, characterized by a housing (20) in which at least two test devices (90) having the features of one of claims 1 to 13 are arranged, each test device (90) has a cell receptacle (30) and the heating means (42) of the testing devices (90) form a heating device (40) in the housing (20) for active heating of the cell receptacles (30).

15. Test station (10) according to claim 14, characterized in that the cell receptacles (30) are thermally insulated from one another and/or from the environment.

16. Test station (10) according to one of claims 14 to 15, characterized in that at least one gas mixing device (70) is arranged in the housing (20) for generating a gas mixture for supply via the anode gas supply (35) and/or the cathode gas supply ( 37).

17. Test station (10) according to one of claims 14 to 16, characterized in that the cell receptacle (30) and/or the heating device (40) has one or more temperature sensors (92).

18. Test station (10) according to one of claims 14 to 17, characterized in that a gas analysis device (80) is arranged in the anode gas outlet (36) and/or in the cathode gas outlet (38).

19. Test station (10) according to one of claims 14 to 18, characterized in 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) of at least one other Has test station (10).

11 sheets of drawings