CN110915046A - 燃料电池装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种可以简单且经济地生产的燃料电池装置。该目的根据本发明由如下实现：一种燃料电池装置，其包括如下：多个燃料电池元件，其沿着堆叠方向一个在一个上方地堆叠并且形成燃料电池堆；夹紧装置，其用于固定燃料电池元件；流体引导单元，其用于将燃料和/或氧化剂和/或冷却剂供应到燃料电池元件，和/或用于从燃料电池元件排出燃料和/或氧化剂和/或废气和/或冷却剂，其中，夹紧装置包括两个或更多个交叉构件，交叉构件至少大致垂直于堆叠方向地延伸，至少一个交叉构件配置在燃料电池堆的各端部，交叉构件能够借助于夹紧元件被拉向彼此，从而将燃料电池堆夹紧在交叉构件之间。

Description

燃料电池装置

技术领域

本发明涉及燃料电池装置的领域，特别地涉及燃料电池装置的燃料电池堆的组装和供应所需的组成部件。

背景技术

例如，从DE 10 2004 049 623B4已知一种用于燃料电池堆的端板。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池装置，该燃料电池装置可以简单且经济地制造。

根据本发明，该目的通过技术方案1的特征来实现。

燃料电池装置优选地包括燃料电池堆，燃料电池堆特别地是燃料电池元件的堆。燃料电池元件特别地是板状单元，板状单元具有用于燃料的电化学转化、用于引导电流和用于引导流体的不同的组成部件。

燃料电池装置还优选地包括一个或多个供应单元，供应单元特别地提供燃料和/或氧化剂，例如氢和空气。此外，可以设置一个或多个供应单元，用于以某种其它方式冷却或控制燃料电池堆的温度。

还与燃料电池堆关联的是燃料供应装置、燃料排出装置、氧化剂供应装置、氧化剂排出装置和/或废气引导装置以及冷却剂引导装置，以便能够为燃料电池堆供应燃料、氧化剂和/或冷却剂，并能够从燃料电池堆排出燃料、氧化剂、废气和/或冷却剂。

可能有利的是，燃料电池装置具有介质模块。这种介质模块特别地用于同时引导多种流体，由此特别地可以实现紧凑的结构。

燃料电池堆优选地借助于夹紧装置沿着堆叠方向被夹紧，因此特别地，燃料电池元件彼此压靠从而可以实现可靠的密封。

燃料电池装置还优选地包括包围燃料电池堆的壳体，该壳体特别地是筒状外壳。特别地，借助于壳体保护燃料电池装置的承载电流和/或处于电压之下的组成部件免受不期望的接触。

优选地，仅连接元件从壳体突出，以便能够引出借助于燃料电池装置产生的电压以及由此产生的电能，连接元件特别地是传导销。

燃料电池装置包括以下部件可能是有利的：多个燃料电池元件，其沿着堆叠方向一个在一个上方地堆叠并且形成燃料电池堆；流体引导单元，其用于将燃料和/或氧化剂和/或冷却剂供应到燃料电池元件，和/或用于从燃料电池元件排出燃料和/或氧化剂和/或废气和/或冷却剂，其中，夹紧装置包括两个或更多个交叉构件，交叉构件至少大致垂直于堆叠方向地延伸，在各情况下在燃料电池堆的每个端部配置至少一个交叉构件，交叉构件能够借助于夹紧元件被拉向彼此，从而可以将燃料电池堆夹紧在交叉构件之间。

可能有利的是，夹紧装置对于燃料电池堆的两个端部中的每一个端部均具有至少两个交叉构件。通过这种方式，特别地可以实现将力均匀地施加到燃料电池堆中。

交叉构件可以优选地借助于夹紧杆(特别地借助于螺纹杆)彼此拉近。

因此，夹紧元件优选地是夹紧杆，夹紧杆特别地可用于利用螺母将配置在之间的燃料电池堆的交叉构件夹紧在一起。

可能有利的是，夹紧元件完全在燃料电池堆的外部延伸。

特别地，夹紧元件优选地被配置成与燃料电池堆间隔开和/或与燃料电池堆电绝缘和/或热绝缘。

夹紧装置优选地包括一对、两对或更多对交叉构件，其中，一对交叉构件中的各交叉构件分别配置在燃料电池堆的一端。夹紧装置还优选地对于每对交叉构件分别包括两个夹紧元件，所述夹紧元件作用在交叉构件的彼此相对的端部。

可能有利的是，燃料电池堆在其一端或两端设置有相应的端板，其中，夹紧装置优选地间接地或直接地作用于一个端板或两个端板。

端板优选地由电绝缘材料形成或设置有电绝缘材料。

优选地以如下方式选择材料：从燃料电池堆到夹紧装置，不会发生使燃料电池装置的操作和/或耐用性和/或操作人员的安全受到威胁的电压传输和/或电流传输。

可以设置一个端板或两个端板由塑料材料(特别地，注射成型塑料材料)形成。

此外，可以设置端板由铣削、挤出或铸造的金属材料形成。特别地，在这种情况下，优选地在一个或多个端板上配置附加的组成部件，特别地配置电绝缘的组成部件，例如电绝缘的涂层或中间层。于是，一个或多个端板特别地是混合端板，其中例如可以设置具有塑料套的金属芯。

在本发明的一种改进方案中设置，一个端板或两个端板包括用于引导氧化剂、燃料、废气和/或冷却剂的导流部。

导流部优选地包括用于引导氧化剂、燃料、废气和/或冷却剂的一个或多个流体管线。

特别地，用于引导氧化剂、燃料、废气和/或冷却剂的流体管线被配置和/或构造成与夹紧装置完全流体地分开。

特别地，夹紧装置优选地不与借助于流体管线引导的流体接触。

可能有利的是，一个端板或两个端板具有力传递结构，该力传递结构以预定的力分布将由一个或多个交叉构件施加的力传递至燃料电池堆。

力传递结构优选地是三维结构，特别地是格子结构和/或蜂窝结构。

特别地，力传递结构优选地具有局部变化的厚度。

此外，可以设置，力传递结构由端板的局部变化的厚度形成。

这里的厚度特别地是平行于堆叠方向的长度。

可能有利的是，力传递结构配置和/或形成在用于容纳压力分布板的板容纳部的区域中。

特别地，力传递结构包括蜂窝结构和/或肋结构和/或支撑结构。通过这种方式，特别地，可以获得力传递结构的稳定且仍然节省材料的构造。

特别是为了补偿长度上的热变化和/或为了补偿冲击和/或振动负载，力传递结构特别地可以实现燃料电池堆的均衡夹紧。

特别地，如果力传递结构由塑料材料形成，特别是与端板一体地形成和/或由端板形成，则优选地产生高度的组成部件精度，由此可以最终获得具有低公差的特别均衡的表面压力。

可能有利的是，端板的面对燃料电池堆的一侧具有基本水平的表面，该表面例如形成用于容纳拾取单元的拾取容纳部。通过这种方式，同样可以实现将力均匀地引入燃料电池堆中，并且优选地还可以获得用于密封的均匀表面压力。

拾取单元的拾取片的材料厚度优选地至少为约40μm，例如至少为约50μm和/或至多为约400μm，例如为至多约300μm，均优选地加上涂层厚度。

可以设置，一个端板或两个端板具有用于容纳一个拾取单元的拾取容纳部，借助于拾取单元可以排出在燃料电池堆中产生的电能。

拾取单元特别地包括基本上为平面设计并且平坦地抵靠燃料电池堆的一端的拾取片，并且还包括一个或多个(特别地为两个)拾取条，各拾取条均连接到传导销或其它连接件。

拾取条特别地配置于拾取片的对角线上互相相对的区域，该拾取片优选地基本上为矩形设计。通过这种方式，可以优选地获得燃料电池堆中的优化的电流排出和/或优化的电压分布。

优选地设置两个这种拾取单元，其中各拾取单元分别配置在各燃料电池堆的一端。

拾取单元的传导销优选地形成用于电线连接的插入式连接件或螺纹连接件或其它可能性所用的连接点。

可能有利的是，一个端板或两个端板与分别配置在其上的拾取单元和夹紧装置彼此电绝缘。

夹紧装置优选地具有一个或两个压力分布板，压力分布板特别地直接靠在燃料电池堆的端板上，并且交叉构件优选地间接地或直接地作用于压力分布板。

一个压力分布板或两个压力分布板优选地由金属材料形成，特别地由钢形成。

例如，压力分布板是在研磨过程和/或铸造过程中生产的。

可能有利的是，一个压力分布板或多个压力分布板配置在端板的与压力分布板基本互补地形成的板容纳部中。借助于这种板容纳部，特别地可以确保压力分布板相对于力传递结构的期望的定位和/或对中。

夹紧装置的交叉构件优选地分别借助于一个或多个弹簧元件(特别是碟形弹簧)作用于一个或两个压力分布板。

特别地，弹簧元件被夹紧在交叉构件和压力分布板之间。

此外，特别地为了相对于各个交叉构件和/或各个压力分布板定位和/或对中一个或多个弹簧元件，可以优选地设置对中环和/或引导盘。

优选地，在燃料电池堆的各端部上分别设置有一个压力分布板和两个靠在压力分布板上的弹簧元件(特别地是碟形弹簧)，并且设置有一个或多个交叉构件以及优选地还设置有一个或多个对中环和/或引导盘。

一个端板或两个端板优选地被构造成使得它们用于传递力和引导电流。

特别地，可以设置，燃料、氧化剂、废气和/或冷却剂可以借助于一个端板或两个端板在至少一个交叉构件上和/或在夹紧装置的压力分布板上沿着堆叠方向被引导。

为此，一个端板或两个端板优选地包括流体管线，该流体管线特别地沿着堆叠方向延伸并且将形成在燃料电池堆中的流体管线连接到流体引导单元，特别地连接到介质模块。

作为上述特征的替代或补充，可以提供一种燃料电池装置，其包括如下：

多个燃料电池元件，其沿着堆叠方向一个在一个上方地堆叠并且形成燃料电池堆；

固定装置，其用于固定燃料电池元件；

流体引导单元，其用于将燃料和/或氧化剂和/或冷却剂供应到燃料电池元件，和/或用于从燃料电池元件排出燃料和/或氧化剂和/或废气和/或冷却剂，

其中，流体引导单元包括基体，该基体包括多个流体管线和用于连接燃料电池装置的供应管线和/或排出管线和/或附加组成部件的连接点。

在这种情况下，基体中的流体管线特别地可以还包括分支点或接合点。

可能有利的是，基体是一体构造。

特别地，基体在单个方法步骤中制造或者至少其成形基本在单个方法步骤中完成。

基体例如可以被形成为塑料注射成型组成部件。

流体引导单元优选地被构造成使得仅用于制造流体引导单元的塑料材料与优选地从其中排除的被引导介质(可能是传感器元件等)接触。

流体引导单元的多个流体管线优选地由在基体中形成的凹部和覆盖所述凹部的一个或多个覆盖元件形成。

覆盖元件特别地封闭一个或多个腔室，该腔室在两个、三个、四个或五个侧面上被基体包围。

特别地，借助于覆盖元件封闭多个腔室。

可能有利的是，将单个覆盖元件配置在基体的面向燃料电池堆的一侧。

这里，覆盖元件优选地在垂直于堆叠方向延伸的平面中在基体和/或燃料电池堆的整个长度上延伸。

可以设置，在基体的两个互相相对的侧方分别设置一个或多个覆盖元件。特别地，如果一个覆盖元件或多个覆盖元件还包括用于引导流体的凹部和/或其它形状的区域，则由此可以优选地在流体引导单元内，特别地在流体引导单元的介质模块内形成相交的流体管线。

此外，流体引导单元可以优选地由一个或多个端板部分地形成，其中，端板特别地同样包括一个或多个流体管线或者是流体管线的一部分。

一个覆盖元件或多个覆盖元件优选地配置于流体引导单元的流体管线的面向固定装置的一侧。

固定装置特别地是用于夹紧燃料电池堆的燃料电池元件的夹紧装置。

可能有利的是，基体与一个覆盖元件或多个覆盖元件通过塑料焊接相互连接。

特别地，这里提供流体密封和/或压力密封连接。

对于该连接，特别地可以提供热气焊接、红外焊接、激光焊接、摩擦焊接和/或基于激光的红外焊接。

基体优选地在一侧或两侧分别借助于一个或多个覆盖元件覆盖。

流体引导单元优选地包括多个流体管线，各流体管线均延伸穿过基体、一个或多个覆盖元件以及燃料电池堆的端板。

为此，特别地一个覆盖元件或多个覆盖元件以及燃料电池堆的端板优选地设置有一个或多个通道开口。

可能有利的是，流体引导单元(特别是基体)包括用于从气流中分离液体和/或固体的一个或多个分离装置。

这里特别地可以设置，流体引导单元包括液滴分离器和/或挡板元件和/或偏转元件。

例如，可以设置分离装置，用于从氧化剂流和/或燃料流中分离水。

特别地，在阳极入口和/或阳极出口处分别设置有一个或多个液滴分离器。

一个或多个分离装置优选地被成型到基体中和/或通过基体的成形而形成。

可能有利的是，基体包括用于容纳一个或多个阀元件的一个或多个阀容纳部。

阀元件特别地是节流阀、冲洗阀、泄压阀、排水阀等。

特别地，可以借助于一个或多个阀元件来实现在燃料电池装置中(特别地在燃料电池堆中)的分离的液体的定向排出和/或压力调节。

例如，可以使用被设计为节流喷嘴的阀元件，以便基于存在的压力差将水从阳极入口处的液滴分离器有效传输到阳极出口处的液滴分离器。

基体优选地包括一个或多个传感器元件容纳部，用于容纳一个或多个传感器元件。

一个或多个传感器元件特别地在横向上邻近于一个或多个流体管线地配置和/或从横向突出到一个或多个流体管线中地配置。

特别地，压力和/或温度可以借助于一个或多个传感器元件来确定。一个传感器元件或多个传感器元件特别地用于控制燃料电池装置。

可能有利的是，基体包括用于稳定和/或增强基体和/或流体引导单元的一个或多个支撑元件，特别地包括支撑穹顶和/或支撑肋。

可能有利的是，基体具有特别是焊接在覆盖元件上的支撑穹顶和/或支撑肋。

一个或多个支撑元件优选地同时用于液滴分离，特别地基于流动偏转和/或流动速度和/或流动横截面的变化用于液滴分离。

借助于基体内的定向的流体引导，特别是为了优选地加热和/或冷却燃料电池装置的各个组成部件，在燃料电池装置的运行期间产生的温度梯度可以优选地以定向的方式被局部地影响。

作为替代或补充，可以在某些区域和/或某些组成部件中提供电加热。

可以设置，流体引导单元设置有一个或多个附加元件和/或一个或多个涂层，由此特别地形成导热性和/或蓄热能力提高的区域。这还优选地允许优化的温度控制。

例如可以设置，通过表面纹理化和/或表面改性获得有效的分离效果。特别地，可以设置亲水性表面用于液滴分离。

例如，借助于在阳极入口和/或阴极入口处的液滴分离，可以在喷嘴配置的上游进行除湿，以使气流循环，由此最终可以减少或完全避免在非常冷的温度下结冰。

由于流体管线集成在流体引导单元中，优选地可以减小压力损失。可能有利的是，流体引导单元(特别是燃料电池装置的基体和/或一个或多个覆盖元件和/或一个或多个端板)具有至少部分地经过后处理(特别是涂覆)的表面。通过这种方式，可以以定向方式影响流体管线的壁的热和/或其它性质，特别地用于定向的供热和/或除热和/或用于优化分离效果。

流体引导单元优选地包括绝热部，借助于绝热部，固定装置和/或流体管线和/或一个或多个分离装置和/或一个或多个阀装置与燃料电池堆分离并且被热分离。

绝热部特别地由端板形成，例如由端板的力传递结构形成。

流体引导单元优选地通过以下方式连接到燃料电池堆：优选地作为流体引导单元的一部分的端板借助于夹紧装置的交叉构件被夹紧在压力分布板和燃料电池堆之间。

介质模块(特别是基体和流体引导单元的一个或多个覆盖元件)优选地借助于塑料焊接连接到端板，由此流体引导单元机械地固定到燃料电池堆。

壳体(特别是具有基本矩形的基表面的中空筒状外壳)优选地从一个端板延伸到另一端板，其中壳体和各个端板之间的过渡区域优选地借助于密封件密封。

此外，可以设置，壳体可以借助于一个或多个对中元件相对于燃料电池堆定位，对中元件特别地是对中帽。

壳体例如由扁平材料形成，特别地由预成形的扁平材料形成。

壳体可以包括例如塑料材料和/或金属材料，或者可以由塑料材料和/或金属材料形成。

壳体优选地是电绝缘构造或者至少设置有电绝缘的涂层和/或覆盖物。

流体引导单元优选地包括多个连接点，连接点以简单的方式(特别是借助于插入式凸缘)可适配于不同尺寸的连接管线、供应管线、排出管线等。

通过这种方式，特别地可以使用一个相同的流体引导单元来实现燃料电池装置的不同功率等级。

优选地，设置有拾取单元的端板类似于燃料电池元件(特别是燃料电池元件的双极板)地实施。通过这种方式，可以优选地使用还在燃料电池元件之间和/或燃料电池元件中使用的密封GDL单元(气体扩散层)的构造。这特别地允许绕着流体管线的均匀密封功能和可靠的电接触连接。

优选地，根据本发明的燃料电池装置可用于任何期望的安装位置。

流体管线(也称为歧管)优选地被构造成使得液态水特别地在燃料电池元件的竖直定向上积聚在位于燃料电池堆的入口和/或出口下方的区域中。优选地，这避免了水流入燃料电池堆中。

替代地或附加地，可以设置，设置一个或多个旁通管线和/或排水管线，以便以定向方式从燃料电池堆和/或从燃料电池堆周围的区域排出液态水。

本发明的其它优选特征和/或优点是以下说明和示例性实施方式的附图中的图示的主题。

附图说明

在附图中：

图1示出了从燃料电池装置的上侧观察的燃料电池装置的示意性立体图；

图2示出了从燃料电池装置的下侧观察的图1的燃料电池装置的示意性立体图；

图3示出了图1的燃料电池装置的示意性分解立体图；

图4示出了配置在燃料电池装置的燃料电池堆下方的图1的燃料电池装置的组成部件的示意性分解立体图；

图5示出了图1的燃料电池装置的上侧的示意性俯视图；

图6示出了沿着图5中的线6-6截取图1的燃料电池装置的示意性竖直截面图；

图7示出了沿着图5中的线7-7截取图1的燃料电池装置的示意性竖直截面图；

图8示出了沿着图5中的线8-8截取图1的燃料电池装置的示意性竖直截面图；

图9示出了从基体的下侧观察的图1的燃料电池装置的流体引导单元的基体的示意性立体图；

图10示出了从图9的基体的上侧观察的基体的示意性立体图；

图11示出了图9的基体的下侧的示意性俯视图；

图12示出了图9的基体的上侧的示意性俯视图；

图13示出了图9的基体的示意性侧视图；

图14示出了图9的基体的另一示意性侧视图。

具体实施方式

在所有附图中，相同或功能等效的元件设置有相同的附图标记。

图1至图14中示出的燃料电池装置的实施方式整体上用100表示，该实施方式特别地用于通过燃料与氧化剂(例如氢与大气氧)的电化学转化来产生电能。

燃料电池装置100包括多个(例如50个、100个或200个)燃料电池元件102，多个燃料电池元件102在堆叠方向104上一个在一个上方地堆叠并一起形成燃料电池堆106。

这里，燃料电池元件102借助于多个密封层108从周围环境封离。

燃料电池堆106在沿着堆叠方向104的两端处与燃料电池装置100的端板110接界，其中端板110在两端处设置有相应的拾取单元112，用于从燃料电池堆106排出电能。

拾取单元112这里均包括拾取片114，拾取片114经由密封层108以密封同时电接触的方式抵靠燃料电池堆106。

经由一个或多个拾取条116从拾取片114引出电压，并将电压传输到一个或多个传导销118。

然而，代替传导销118，还可以设置其它连接件、插入式连接件等。

可能有利的是，各拾取单元112均具有两个互相斜向(特别地基本上对角)相对的拾取条116。通过这种方式，可以获得燃料电池堆106中的电压的优化分布以及拾取单元112的优化的热负载。

各端板110均优选地包括用于分别容纳一个拾取单元112的拾取容纳部120。

各拾取容纳部120这里均特别地包括用于使传导销118通过的一个或多个通孔。

如特别地可以从图1至图3中收集到的，燃料电池装置100还包括壳体122，借助于壳体122，燃料电池堆106被包围并且被保护免受外部影响。

壳体122特别地由中空筒状体形成，该中空筒状体具有基本矩形的基部区域并且从一个端板110延伸到另一端板110。

壳体122优选地借助于一个或多个对中帽124(特别地参照图1和图2)相对于端板110和/或相对于燃料电池堆106定位和/或对中。

如特别地可以从图1、图3和图4中收集的，燃料电池装置100优选地包括用于将燃料电池元件102相对于彼此固定的固定装置126。

特别地，固定装置126包括夹紧装置128，借助于夹紧装置128，燃料电池元件102在堆叠方向104上被压在一起。

为此，夹紧装置128特别地包括多个交叉构件130，交叉构件130相对于堆叠方向104横向地(例如基本上垂直地)延伸，因此接合在燃料电池堆106上方和/或接合在燃料电池堆106后方并且可以借助于夹紧元件132在堆叠方向104上拉向彼此。因此，燃料电池堆106可以特别地被夹紧在交叉构件130之间。

交叉构件130可以是例如基本上菱形的设计，其中两个互相相反的端部特别地形成用于夹紧元件132的容纳部。

特别地，在各交叉构件130中基本上在中心处配置和/或形成有对中开口134，对中开口134特别地能够与端板110的对中突起136接合。

通过这种方式，交叉构件130可以相对于端板110简单且精确地定向。

可能有利的是，夹紧装置128具有两对交叉构件130，其中每对交叉构件130都与两个夹紧元件132相关联，每对交叉构件130中的一个交叉构件130都配置在各燃料电池堆106的一端。

交叉构件130特别地经由压力分布板138作用于端板110并且经由端板110作用于拾取单元112并且最终作用于燃料电池堆106。

为了均匀地施加力，优选地设置一个或多个弹簧元件140(例如碟形弹簧142)，弹簧元件特别地配置在相应的交叉构件130和压力分布板138之间。

此外，一个或多个引导盘144还优选地用于特别地是相对于对中开口134和/或对中突起136定位和/或对中碟形弹簧142。

如特别地从图4中可以看出的，优选地为两个交叉构件130设置单个压力分布板138，其中各交叉构件130均与单独的碟形弹簧142和单独的引导盘144相关联。例如形成在端板110上的两个对中突起136优选地定位为此具有两个对中开口134的压力分布板138、弹簧元件140、引导盘144和交叉构件130。

此外，端板110优选地包括用于接收和/或定位压力分布板138的板容纳部146。

板容纳部146优选地包括力传递结构148，力传递结构148特别地包括或形成蜂窝结构150或支撑结构152。

特别地因为可以优选地生产具有较小的公差的力传递结构148因此制造误差较低，所以从压力分布板138到拾取单元112并且最后到燃料电池堆106的均匀的施力可以特别地借助于力传递结构148实现。

为此，包括力传递结构148的整个端板110特别地形成为塑料注射成型组成部件。

压力分布板138、弹簧元件140、引导盘144和交叉构件130优选地由金属材料形成。

夹紧元件132优选地也由金属材料形成。

特别地，夹紧元件132是夹紧杆154(例如螺纹杆156)，螺母158可以在两端处拧到螺纹杆156上，以便最终将交叉构件130夹紧就位。

夹紧装置128的组成部件优选地借助于特别地由塑料材料形成的端板110与燃料电池堆106热和/或机械和/或空间地隔开。

特别地，力传递结构148形成热绝缘部160。

如特别地可以从图4中收集到的，燃料电池装置100还包括流体引导单元162。

流体引导单元162特别地形成或包括用于分布介质和/或引导介质的介质模块164。

在这种情况下，流体引导单元162优选地包括在图9至图14中分别示出的基体166。

基体166特别地借助于一个或多个覆盖元件168被覆盖，由此在流体引导单元162中特别地形成多个流体管线170和其它腔体。

基体166优选地是类似于覆盖元件168的塑料注射成型组成部件。

优选地，塑料注射成型组成部件设置有多个凹陷部172和/或凸起部174和/或通道开口176，由此流体管线170最终被形成为具有预定的形状和尺寸。

特别地，基体166包括多个连接点178，例如连接件180可以安装于连接点178，以便最终能够将介质管线连接到燃料电池装置100并从燃料电池装置100的外部将介质供应到燃料电池堆106。

为此，连接点178特别地设置有紧固点182，在紧固点182上例如可以配置用于固定连接件180或其它组成部件的压紧装置184、锚板等。

此外，基体166优选地包括用于其它附加组成部件和/或连接件(例如电连接件)的一个或多个容纳部。

特别地，设置一个或多个传感器元件容纳部186用于容纳传感器元件188(特别地参照图4和图14)。

传感器元件188特别地是压力传感器元件和/或温度传感器元件。

特别地如从图4出现的，基体166和覆盖基体166的覆盖元件168配置在交叉构件130的和整个夹紧装置128的背离燃料电池堆106的一侧。

这里，基体166的机械紧固经由固定地焊接覆盖元件168的端板110实现。基体166转而固定地焊接到覆盖元件168。

优选地，端板110同样地包括一个或多个流体管线170，流体管线170特别地形成导流部192。

优选地，在基体166中被引导的各介质可以借助于端板110被引导经过夹紧装置128并且被供应到燃料电池堆106。特别地，由此可以避免介质与夹紧装置128的组成部件接触，这最终使热传递和化学负载最小化。

特别地如可以从图10和图12中收集的，基体166以及流体引导单元162包括多个用于燃料电池堆106的介质供应的通道开口176和连接点178。

特别地，在该连接中设置了以下组成部件：冷却剂入口194、冷却剂出口196，氧化剂供应部件198、氧化剂排出部件200、燃料供应部件204和燃料排出部件206，其中氧化剂排出部件200特别地同时形成废气排出部件202。

氧化剂供应部件198特别地是空气入口208。氧化剂排出部件200特别地是空气出口210。燃料供应部件204特别地是氢入口212。燃料排出部件206特别地是氢出口214。

氢优选地借助于再循环单元(未示出)在回路中被引导。

循环单元的出口优选地连接到氢入口212。再循环单元的入口优选地连接到氢出口214。

此外，多个支撑元件216优选地被集成和/或成型到基体166中。

支撑元件216特别地是支撑穹顶218和/或支撑肋220。

一个或多个支撑元件216优选地首先用于特别地通过支撑和/或加强基体166的壁来机械地稳定基体166。其次，一个或多个支撑元件216可以用作分离装置222的分离元件。例如，被构造为液滴分离器224的一个或多个分离装置222被集成在基体166中或由基体166形成。

例如，可以在氢出口214(阳极出口)的下游或氢出口214中配置和/或形成用于分离水的液滴分离器224。

替代地或附加地，液滴分离器224可以配置和/或形成在氢入口212(阳极入口)的上游或氢入口212中。

此外，一个或多个阀元件226和/或用于阀元件226的容纳部可以集成在基体166中。

阀元件226可以是例如放气阀228、排水阀230和/或节流喷嘴232。

这里，流体引导单元162的不同的流体管线170可以借助于阀元件226彼此连接，以便能够以定向的方式控制和/或调节流体引导单元162内的压力条件，和/或以便能够可靠地排出分离的流体(特别是水)。

此外，可以设置一个或多个阀元件226，用于注满和/或冲洗各个流体管线170或整个燃料电池装置100。

特别地如从图10中出现的，基体166的凸起部174特别地形成焊接腹板234，焊接腹板234可以接合到在覆盖元件168上与之对应的焊接幅板234，特别地可以以整体粘合的方式连接到在覆盖元件168上与之对应的焊接腹板234。

借助于将基体166构造为一体的塑料注射成型组成部件，可以将多种功能优选地集成到燃料电池装置100的单个组成部件或单个功能单元中。通过这种方式，燃料电池装置100首先可以经济地生产。其次，由此可以减少接口的数量，由此特别地可以获得对流体引导单元162的优化的密封。

Claims (30)

1.一种燃料电池装置(100)，其包括：

-多个燃料电池元件(102)，其沿着堆叠方向(104)一个在一个上方地堆叠并且形成燃料电池堆(106)；

-夹紧装置(128)，其用于固定所述燃料电池元件(102)；

-流体引导单元(162)，其用于将燃料和/或氧化剂和/或冷却剂供应到所述燃料电池元件(102)，和/或用于从所述燃料电池元件(102)排出燃料和/或氧化剂和/或废气和/或冷却剂，

其中，所述夹紧装置(128)包括两个或更多个交叉构件(130)，所述交叉构件(130)至少大致垂直于所述堆叠方向(104)地延伸，在各情况下在所述燃料电池堆(106)的每个端部配置至少一个交叉构件(130)，所述交叉构件(130)能够借助于夹紧元件(132)被拉向彼此，从而能够将所述燃料电池堆(106)夹紧在所述交叉构件(130)之间。

2.根据权利要求1所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述夹紧装置(128)对于所述燃料电池堆(106)的两端部中的每一个端部均具有至少两个交叉构件(130)。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述交叉构件(130)能够借助于夹紧杆(154)被拉向彼此，所述夹紧杆(154)特别地是螺纹杆(156)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述夹紧元件(132)完全在所述燃料电池堆(106)的外部延伸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述燃料电池堆(106)在其端部中的一者或两者分别设置有由电绝缘材料制成的相应的端板(110)，所述夹紧装置(128)间接或直接作用于一个所述端板或两个所述端板(110)。

6.根据权利要求5所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，一个所述端板或两个所述端板(110)包括用于引导氧化剂、燃料、废气和/或冷却剂的导流部(192)。

7.根据权利要求6所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，用于引导氧化剂、燃料、废气和/或冷却剂的流体管线(170)被配置和/或构造成与所述夹紧装置(128)完全流体分离。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，一个所述端板或两个所述端板(110)分别具有力传递结构(148)，所述力传递结构(148)将一个或多个所述交叉构件(130)施加的力以预定的力分布传递到所述燃料电池堆(106)。

9.根据权利要求8所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述力传递结构(148)包括蜂窝结构(150)和/或肋结构和/或支撑结构(152)，或由蜂窝结构(150)和/或肋结构和/或支撑结构(152)形成。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，一个所述端板或两个所述端板(110)分别包括用于分别容纳一个拾取单元(112)的拾取容纳部(120)，所述燃料电池堆(106)中产生的电能能够借助于所述拾取单元(112)被排出。

11.根据权利要求10所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，一个所述端板或两个所述端板(110)使分别配置在其上的所述拾取单元(112)和所述夹紧装置(128)彼此电绝缘。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述夹紧装置(128)具有一个或两个压力分布板(138)，所述压力分布板(138)特别地直接抵靠所述燃料电池堆(106)的端板(110)，所述交叉构件(130)间接或直接作用于所述压力分布板(138)。

13.根据权利要求12所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，一个或多个所述压力分布板(138)配置在所述端板(110)的与所述压力分布板基本互补地形成的板容纳部(146)中。

14.根据权利要求12或13所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述交叉构件(130)分别借助于一个或多个弹簧元件(140)作用于一个或两个所述压力分布板(138)，所述弹簧元件特别地是碟形弹簧(142)。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，在至少一个交叉构件(130)上和/或在所述夹紧装置(128)的压力分布板(138)上沿着所述堆叠方向(104)能够借助于一个所述端板或两个所述端板(110)引导燃料、氧化剂、废气和/或冷却剂。

16.一种燃料电池装置(100)，其特别地是根据权利要求1至15中任一项所述的燃料电池装置，所述燃料电池装置(100)包括以下：

-多个燃料电池元件(102)，其沿着堆叠方向(104)一个在一个上方地堆叠并且形成燃料电池堆(106)；

-固定装置(126)，其用于固定所述燃料电池元件(102)；

-流体引导单元(162)，其用于将燃料和/或氧化剂和/或冷却剂供应到所述燃料电池元件(102)，和/或用于从所述燃料电池元件(102)中排出燃料和/或氧化剂和/或废气和/或冷却剂，

其中，所述流体引导单元(162)包括基体(166)，所述基体(166)包括多个流体管线(170)和用于连接所述燃料电池装置(100)的供应管线和/或排出管线和/或附加组成部件的连接点(178)。

17.根据权利要求16所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述基体(166)是一体构造。

18.根据权利要求16或17所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述基体(166)被构造为塑料注射成型组成部件。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述流体引导单元(162)的多个流体管线(170)由形成在所述基体(166)中的凹陷和覆盖所述凹陷(172)的一个或多个覆盖元件(168)形成。

20.根据权利要求19所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述一个或多个覆盖元件(168)配置在所述流体引导单元(162)的流体管线(170)的面向所述固定装置(126)的一侧。

21.根据权利要求19或20所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述基体(166)和所述一个或多个覆盖元件(168)通过塑料焊接彼此连接。

22.根据权利要求16至21中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，分别借助于一个或多个覆盖元件(168)在相对于所述堆叠方向(104)的一侧或两侧覆盖所述基体(166)。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述流体引导单元(162)包括多个流体管线(170)，所述流体管线(170)分别延伸穿过所述基体(166)、一个或多个覆盖元件(168)和所述燃料电池堆(106)的端板(110)。

24.根据权利要求16至23中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述流体引导单元(162)包括用于从气流中分离液体和/或固体的一个或多个分离装置(222)，特别地，所述基体(166)包括用于从气流中分离液体和/或固体的一个或多个分离装置(222)。

25.根据权利要求24所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，一个或多个分离装置(222)被成型到所述基体(166)中和/或通过所述基体(166)的适当成形而形成。

26.根据权利要求16至25中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述基体(166)包括用于容纳一个或多个阀元件(226)的一个或多个阀容纳部，所述阀元件特别地是节流阀、冲洗阀、泄压阀、排水阀(230)等。

27.根据权利要求16至26中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述基体(166)包括用于容纳一个或多个传感器元件(188)的一个或多个传感器元件容纳部(186)。

28.根据权利要求16至27中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述基体(166)包括用于稳定和/或加强所述基体(166)和/或所述流体引导单元(162)的一个或多个支撑元件(216)，所述支撑元件特别地是支撑穹顶(218)和/或支撑肋(220)。

29.根据权利要求16至28中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述流体引导单元(162)具有至少部分地后处理的表面，特别地具有涂覆的表面，特别地，所述基体(166)和/或一个或多个覆盖元件(168)和/或所述燃料电池装置(100)的一个或多个端板(110)具有至少部分地后处理的表面，特别地具有涂覆的表面。

30.根据权利要求16至29中任一项所述的燃料电池装置(100)，其特征在于，所述流体引导单元(162)包括绝热部(160)，借助于所述绝热部，所述固定装置(126)和/或所述流体管线(170)和/或一个或多个分离装置(222)和/或一个或多个阀元件(226)与所述燃料电池堆(106)热分离。

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