DE102009006925A1

DE102009006925A1 - Interkonnektoranordnung für einen Brennstoffzellenstapel

Info

Publication number: DE102009006925A1
Application number: DE102009006925A
Authority: DE
Inventors: Andreas Reinert
Original assignee: Staxera GmbH
Current assignee: SunFire GmbH
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2029-02-03
Also published as: KR101335635B1; JP2012516525A; US20110275002A1; KR20110104954A; DE102009006925B4; US9112191B2; WO2010085933A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Interkonnektoranordnung (10) für einen Brennstoffzellenstapel (34), die mit zumindest einer Membran-Elektroden-Einheit (52) in elektrische Verbindung gebracht werden und dazu ausgelegt ist, ein Kathodenflussfeld (58) des Brennstoffzellenstapels (34) und ein Anodenflussfeld (60) des Brennstoffzellenstapels (34) voneinander zu trennen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Interkonnektoranordnung (10) einen Hohlraum (54) aufweist, der vom Anodenflussfeld (60) und vom Kathodenflussfeld (58) derart getrennt ist, dass ein Durchsatz von Gas durch den Hohlraum (54) nicht mehr als 5 Prozent eines Durchsatzes des Gases durch das Kathoden- oder Anodenflussfeld (58; 60) betragen kann. Die Erfindung betrifft außerdem einen Brennstoffzellenstapel sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Interkonnektoranordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Interkonnektoranordnung für einen Brennstoffzellenstapel, die mit zumindest einer Membran-Elektroden-Einheit in elektrische Verbindung gebracht werden kann und dazu ausgelegt ist, ein Kathodenflussfeld des Brennstoffzellenstapels und ein Anodenflussfeld des Brennstoffzellenstapels voneinander zu trennen.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Brennstoffzellenstapel mit einer Interkonnektoranordnung der genannten Art.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Interkonnektoranordnung.
Üblicherweise werden mehrere einzelne Brennstoffzellen beziehungsweise Membran-Elektroden-Einheiten zur Erzielung einer größeren elektrischen Leistung, als eine einzelne Brennstoffzelle alleine zur Verfügung stellen kann, zu einem so genannten Brennstoffzellenstapel beziehungsweise Brennstoffzellenstack zusammengefasst. Dabei werden benachbarte Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels jeweils durch verbindende Interkonnektoranordnungen sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander gekoppelt. Durch diese Kopplung der einzelnen Brennstoffzellen über die Interkonnektoranordnungen entstehen somit übereinander gestapelte, elektrisch in Serie geschaltete Brennstoffzellen, die zusammen den Brennstoffzellenstapel bilden. Herkömmlicherweise sind in den dem Stand der Technik angehörenden Interkonnektoranordnungen Gasverteilerstrukturen ausgebildet, über die Betriebsmittelgase zur jeweiligen Membran-Elektroden-Einheit geführt werden. Diese Gasverteilerstrukturen können beispielsweise teilweise durch ein Gehäuseteil der Interkonnektoranordnung ausgebildet werden. Zu diesem Zweck sind in dem Gehäuseteil der Interkonnektoranordnung üblicherweise kanalartig verlaufende Vertiefungen beziehungsweise Wölbungen vorgesehen, die einen Kanalwandabschnitt von Gaskanälen ausbilden. Der andere Kanalwandabschnitt wird dann im verbauten Zustand der Interkonnektoranordnung im Brennstoffzellenstapel beispielsweise teilweise durch eine Membran-Elektroden-Einheit, insbesondere durch eine Anode oder Kathode einer benachbarten Membran-Elektroden-Einheit gebildet, so dass ein aus beiden Kanalwandabschnitten gebildeter Gaskanal unterhalb und oberhalb des Gehäuseteils entsteht. Über Manifolds werden die Be triebsmittelgase für jede Membran-Elektroden-Einheit in entsprechende Elektrodenräume verteilt.
Üblicherweise werden die Brennstoffzellenstapel vorwiegend aus ferritischen Materialien hergestellt. Diese ferritischen Materialien weisen bei hohen Temperaturen eine geringe mechanische Stabilität auf, die sich in Deformationen durch Fließen oder Kriechen äußern kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Hohlraum durch eine aus dünnwandigem Blech geprägte Struktur gebildet wird, wie dies bei den vorgenannten Gasverteilerstrukturen mit den Gaskanälen der Fall ist. Zur Vermeidung solcher Deformationen werden häufig Spacer beziehungsweise Abstandshalter in den entsprechenden Hohlraum eingesetzt, die zwischen den Gehäuseteilen einer Interkonnektoranordnung und einer Membran-Elektroden-Einheit vorgesehen sind und damit zur Stabilisierung des Brennstoffzellenstapels beitragen. Bereits bekannte Ausführungen von Interkonnektoranordnungen sind beispielsweise mit Rahmen vorgesehen, die sich auch um den Brennstoffzellenstack herum in dessen Randbereich erstrecken, insbesondere durch ringförmige Gebilde im Bereich der Manifolds, die zumindest teilweise direkt aus dem Blech eines oder beider Gehäuseteile der Interkonnektoranordnung gewonnen werden. Bei verspanntem Brennstoffzellenstapel wird ein Kraftfluss dann vorwiegend durch diese Bereiche, das heißt beispielsweise durch das ringförmige Gebilde in dem Randbereich, geleitet. Eine derartige Kraftflussleitung beziehungsweise Kraftübertragung, die großteils durch den Rahmen im Randbereich und in geringerem Ausmaß durch den Zentrumsbereich der Manifolds des Brennstoffzellenstacks stattfindet, führt jedoch zu mehreren erheblichen Nachtei len. So verläuft der Kraftfluss beispielsweise durch Dichtmaterial, das in Fugen jeweils zwischen einzelnen Brennstoffzellen und Interkonnektoranordnungen angeordnet und meistens aus Glaskeramik ausgebildet ist. Glaskeramik neigt jedoch zum Kriechen oder Fließen, insbesondere bei höheren Temperaturen, die beim Betrieb des Brennstoffzellenstacks auftreten. Durch dieses Kriechverhalten wird bei entsprechender Beanspruchung der Dichtungen die Verspannung des Brennstoffzellenstapels mit der Zeit stark verringert. Die Verwendung der Abstandhalter führt zwar dazu, dass die einzelnen Interkonnektoranordnungen stabilisiert sind, jedoch wird die Stabilität des gesamten Brennstoffzellenstacks aufgrund des Kriechverhaltens der Dichtungen weiterhin stark verringert. Um das Kriechen der Dichtungen so weit wie möglich zu vermeiden, wird gemäß dem Stand der Technik die Verwendung von so genannten Hybriddichtungen vorgeschlagen, die aus einem mechanisch stabilen Keramik- oder Metallkörper und aus Glas bestehen. Weiterhin bestehen bei Temperaturen über 850°C, wie sie insbesondere im Zusammenhang mit dem Betrieb von SOFC-Brennstoffzellenstacks vorkommen, kaum Möglichkeiten zur Verwendung von elastischen Bauteilen. Dadurch stehen die Dichtungen am Randbereich des Brennstoffzellenstacks und die weiter innen liegende elektrische Kontaktierung des Brennstoffzellenstacks (Aktivfläche) über die Interkonnektoranordnung stets in Konkurrenz zu den am Rand befindlichen Dichtungen. Da es schwierig ist, einen Stoffschluss zwischen einer Kathode einer Membran-Elektroden-Einheit und einem Gehäuseteil, insbesondere einem Blechteil, der Interkonnektoranordnung herzustellen, besteht eine Abhängigkeit von dem in der Aktivfläche wirkenden Kraftfluss. Stützt man einen Brennstoffzellenstack im Randbereich und im Manifold durch den Einsatz massiver Materialien, wie beispielsweise durch Abstandshalter oder Spacer, kann ein Kriechen der Materialien im Aktivbereich des Brennstoffzellenstacks zum Verlust des elektrischen Kontakts zwischen den einzelnen Brennstoffzellen und damit zur Degradation des Gesamtsystems führen.
Die WO 2008/119328 A1 sieht deshalb vor, dass die Interkonnektoranordnung einen Nickelschaum umfasst, der zwischen zumindest einem Gehäuseteil der Interkonnektoranordnung und der Membran-Elektroden-Einheit zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung angeordnet ist. Der Nickelschaum kann insbesondere mit einer Anode der Membran-Elektroden-Einheit in Berührung stehen. Dadurch ergibt sich auf der der Anode zugewandten Seite der Interkonnektoranordnung eine homogene Nickeloberfläche, die ideal an das Nickel der Anode anbinden kann.
1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer gattungsgemäßen Interkonnektoranordnung 10 in einem Brennstoffzellenstapel 34 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform, wie sie aus der WO 2008/119328 A1 bekannt ist. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Erläuterungen sind lediglich drei Membran-Elektroden-Einheiten 52 und zwei Interkonnektoranordnungen dargestellt. Jedoch kann der Brennstoffzellenstapel 34 beliebig viele Membran-Elektroden-Einheiten 52 mit diesen verbindenden Interkonnektoranordnungen 10 umfassen. Die erfindungsgemäße Interkonnektoranordnung 10 ist im dargestellten Fall zwischen zwei Membran-Elektroden-Einheiten 52 angeordnet, die zumindest jeweils eine Anode 12, einen Elektrolyten 14 sowie eine Kathode 16 umfassen.
Dabei bildet jede Membran-Elektroden-Einheit 52 und eine mit der Anode 12 der Membran-Elektroden-Einheit 52 in Berührung stehende Interkonnektoranordnung 10 eine Wiederholeinheit des Brennstoffzellenstapels aus.
Die Interkonnektoranordnung 10 umfasst ein oberes Gehäuseteil 22 und ein unteres Gehäuseteil 26. Das obere Gehäuseteil 22 ist über eine Glaskeramikdichtung 20 mit dem Elektrolyten 14 einer über der Interkonnektoranordnung 10 angeordneten Membran-Elektroden-Einheit 52 gekoppelt. Hingegen ist das untere Gehäuseteil 26 über mehrere Kontaktstege 30 mit der Kathode 16 einer unter dieser Interkonnektoranordnung 10 angeordneten Membran-Elektroden-Einheit 52 gekoppelt. Dabei können beliebig viele Kontaktstege 30 vorliegen. Das untere Gehäuseteil 26, das obere Gehäuseteil 22 und die Anode 12 bilden einen Zwischenraum aus, indem ein Nickelschaum 28 mit darin eingelagerten Drähten 18 aufgenommen wird. Die Drähte 18 sind insbesondere ferritische Chromstahl-Drähte. Dabei wird jeder Draht 18 in einer Wölbung des unteren Gehäuseteils 26 aufgenommen und steht jeweils mit deren Wölbungsgrund in Berührung. Darüber hinaus steht der Draht 18 mit der Anode 12 der oberen Membran-Elektroden-Einheit 52 in Berührung. Entsprechend der Anzahl der Wölbungen in dem unteren Gehäuseteil 26 können beliebig viele Drähte 18 in den Wölbungen angeordnet sein. An einer Unterseite des unteren Gehäuseteils 26, das heißt zwischen dem unteren Gehäuseteil 26 und der unteren Membran-Elektroden-Einheit 52, werden anhand der in dem unteren Gehäuseteil 26 ausgebildeten Wölbungen, der Kontaktstege 30 und der unteren Membran-Elektroden-Einheit 52 jeweils Gaskanäle 32 ausgebildet. Vorzugsweise wird in diesem Fall ein sauerstoffreiches Gas oder reiner Sauerstoff durch die Gaskanäle 32 geleitet, wohingegen ein wasserstoffreiches Gas oder reiner Wasserstoff durch den Nickelschaum 28 geleitet wird. Jeder Draht 18 ist dabei derart gewalzt, dass lediglich flachgewalzte Oberflächenabschnitte des Drahts 18 mit der Anode 12 der oberen Membran-Elektroden-Einheit 52 und dem unteren Gehäuseteil 26, insbesondere mit dem Grund der Wölbungen des unteren Gehäuseteils 26, in Berührung stehen. In diesem Fall sind das obere Gehäuseteil 22 und das untere Gehäuseteil 26 miteinander über eine Schweißnaht 24 verbunden.
Die Anode 12, die Glaskeramikdichtung 20, das obere Gehäuseteil 22 (Blindplatte), das untere Gehäuseteil 26 (Flussfeldplatte) sowie die Drähte 18 definieren gemeinsam ein Anodenflussfeld 60. Die Kathode 16, die Kontaktstege 30 und die Flussfeldplatte 26 definieren gemeinsam ein Kathodenflussfeld 58, das insbesondere die Kanäle 32 umfasst. Im Betrieb des Brennstoffzellenstapels 34 strömt das wasserstoffreiche Gas beziehungsweise der reine Wasserstoff (Brenngas) durch das Anodenflussfeld 60, während das sauerstoffreiche Gas beziehungsweise der reine Sauerstoff durch das Kathodenflussfeld 58 strömt.
Das Anodenflussfeld 60 weist einen Bereich 54 auf, der nicht auf die Anode 12, sondern auf die Blindplatte 22 projiziert (die Projektion erfolgt in Stapelrichtung Z). Durch den Bereich 54 strömendes Brenngas kann somit nicht von der Anode 12 aufgenommen werden. Der Bereich 54 bildet somit einen unerwünschten Gasbypass, durch den Brenngas ungenutzt durch die Interkonnektoranordnung 10 hindurchströmen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Interkonnektoranordnung beziehungsweise einen gattungsgemäßen Brennstoffzellenstapel derart weiterbilden, dass ein Gasbypass vermieden oder zumindest verringert wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch die charakteristischen Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Interkonnektoranordnung einen Hohlraum aufweist, der vom Anodenflussfeld und vom Kathodenflussfeld derart getrennt ist, dass ein Durchsatz von Gas durch den Hohlraum nicht mehr als 5 Prozent eines Durchsatzes des Gases durch das Kathoden- oder Anodenflussfeld betragen kann. Ein Gasbypass kann somit weitgehend vermieden werden. Gemäß besonders bevorzugter Ausführungsformen kann der Durchsatz des Gases durch den Hohlraum nicht mehr als 2 Prozent, besser nicht mehr als 1 Prozent, des Durchsatzes des Gases durch das Kathoden- oder Anodenflussfeld betragen. Optimal ist eine Ausführungsform, bei der kein Gas durch den Hohlraum hindurchströmen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass der Hohlraum weder mit dem Anodenflussfeld noch mit dem Kathodenflussfeld kommunizieren kann. Hierdurch kann ein Gasbypass durch den Hohlraum vollständig vermieden werden. Erreicht werden kann dies beispielsweise, je nach Ausführungsform, durch Verschweißen der den Hohlraum definierenden Elemente.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hohlraum länglich und erstreckt sich parallel zu einer durch das Kathoden- oder Anodenflussfeld definierten Strömungsrichtung. Der Hohlraum kann somit auf einfache Weise an die Gestalt des Kathoden- beziehungsweise Anodenflussfeldes angepasst werden.
Es ist möglich, dass der Hohlraum zumindest teilweise durch eine das Kathodenflussfeld vom Anodenflussfeld trennende Flussfeldplatte begrenzt wird.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Flussfeldplatte einen wellenförmigen, zickzackförmigen oder mäanderförmigen Querschnitt aufweist, und der Hohlraum sich in einer Wölbung der Flussfeldplatte befindet. Eine derartige Flussfeldplatte wird üblicherweise verwendet, um Kanäle zur Führung von Gas entlang der Anode beziehungsweise der Kathode zu definieren. Der Hohlraum kann somit ähnlich wie einer der Kanäle definiert sein und sich im Wesentlichen parallel zu den Kanälen erstrecken, sofern die Kanäle parallel verlaufen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Wölbung von einer Blindplatte überbrückt wird. Die Blindplatte kann beispielsweise auf zwei Seiten der Wölbung an der Flussfeldplatte angeschweißt sein, das heißt durch zwei Schweißnähte verbunden sein.
Es kann vorgesehen sein, dass sich der Hohlraum in einem Randbereich der Interkonnektoranordnung befindet. Alternativ kann sich die hohle Kammer auch in einem zentralen Be reich der Interkonnektoranordnung befinden. Besonders bevorzugt wird, dass sich der Hohlraum innerhalb eines zur Übertragung einer in Stapelrichtung wirkenden Kraft vorgesehenen Bereiches des Brennstoffzellenstapels beziehungsweise der Interkonnektoranordnung befindet.
Weiter kann vorteilhaft sein, dass der Hohlraum zumindest teilweise durch Kraftschluss abgedichtet ist. Alternativ kann der Hohlraum aber auch vollständig stoffschlüssig abgedichtet sein.
Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass er mindestens eine Interkonnektoranordnung der erfindungsgemäßen Art aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Interkonnektoranordnung sieht vor, dass ein den Hohlraum teilweise begrenzendes erstes Element mit einem den Hohlraum teilweise begrenzenden zweiten Element verschweißt wird.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Querschnitt durch einen gattungsgemäßen Brennstoffzellenstapel;
2 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel;
3 einen schematischen Querschnitt durch einen Flussfeldplatte und eine mit der Flussfeldplatte verbundene Blindplatte;
4 eine schematische Draufsicht auf eine Interkonnektoranordnung;
5 eine schematische perspektivische Ansicht einer Flussfeldplatte, die mit einer Blindplatte verbunden ist;
6 eine schematische Draufsicht auf eine Interkonnektoranordnung;
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Interkonnektoranordnung.
Der in 2 schematisch dargestellte Brennstoffzellenstapel 34 baut auf dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Brennstoffzellenstapel dadurch auf, dass der Bereich 54 ein Hohlraum ist, der weder mit dem Anodenflussfeld 60 noch mit dem Kathodenflussfeld 58 kommuniziert. Der Hohlraum 54 wird begrenzt durch die Blindplatte 22, die Flussfeldplatte 26 sowie durch eine die Blindplatte 22 mit der Flussfeldplatte 26 verbindende Dichtplatte 56. Die Dichtplatte 56 ist an die Blindplatte 22 entlang einer Schweißnaht 66 angeschweißt. Des Weiteren ist die Dichtplatte 56 entlang einer weiteren Schweißnaht 68 an die Flussfeldplatte 26 angeschweißt. Der Hohlraum 54 ist somit gasdicht vom Anodenflussfeld 60 sowie auch vom Kathodenflussfeld 58 getrennt. Eine Strömung von Gas durch den Hohlraum 54 hindurch ist nicht möglich. Der Hohlraum 54 kann beispielsweise mit Luft gefüllt sein. Die Schweißnähte 24, 66 und 68 sind in sich geschlossen. Es ist aber auch möglich, dass die Schweißnaht 66 zwei Enden aufweist, die jeweils an die Schweißnaht 24 anbinden. In diesem Fall bilden die Schweißnaht 66 und die Schweißnaht 24 gemeinsam eine den Hohlraum 54 umlaufende Schweißnaht 24, 66.
Gemäß einer verwandten Ausführungsform (nicht dargestellt) entfällt zumindest die Schweißnaht 66. Die den Hohlraum 54 begrenzenden Elemente 22, 66, 26 werden dann an ihren nicht verschweißten Kontaktstellen durch Kraftschluss gegeneinander abgedichtet. In diesem Fall ist anzunehmen, dass Gas (typischerweise Brenngas) von dem Anodenflussfeld 60 in den Hohlraum 54 diffundiert. Jedoch kann auch in diesem Fall erreicht werden, dass ein Gasstrom durch den Hohlraum 54 hindurch vernachlässigbar gering ist im Vergleich zum Gasstrom durch das Anodenflussfeld 60.
3 zeigt schematisch einen Querschnitt einer Flussfeldplatte 26 und einer Blindplatte 22, die zur Verwendung innerhalb einer Interkonnektoranordnung vorgesehen sind. Die Blindplatte 22 ist entlang zweier Schweißnähte 24, 66 an die Flussfeldplatte 26 angeschweißt. Die Blindplatte 22 und die Flussfeldplatte 26 definieren gemeinsam den Hohlraum 54, der sich innerhalb einer Wölbung der im Wesentlichen wellblechartig gestalteten Flussfeldplatte 26 befindet. Gemäß einer anderen Ausführungsform entfällt die Schweißnaht 66; in diesem Fall kann der Hohlraum 54 beispielsweise durch Kraftschluss abgedichtet sein.
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Interkonnektoranordnung 10. Parallel zum Kathodenflussfeld 58 und zum Anodenflussfeld 60 erstrecken sich zu beiden Seiten des Kathoden- beziehungsweise Anodenflussfeldes 58, 60 je ein länglicher Hohlraum 54. Ein erstes Manifold 62 und ein zweites Manifold 64 dienen dem Transport von Brenngas zu beziehungsweise von dem in der Figur nicht sichtbaren Anodenflussfeld 60.
Die in 5 perspektivisch dargestellte Anordnung einer Flussfeldplatte 26 und einer Blindplatte 22 unterscheidet sich von der in 3 gezeigten Ausführungsform lediglich dadurch, dass die Blindplatte 22 unterhalb der Flussfeldplatte 26 angeordnet ist.
6 zeigt eine Draufsicht auf eine Interkonnektoranordnung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts des Kathodenflussfeldes 58 befinden sich senkrecht (das heißt in Z-Richtung) zur Strömungsrichtung des sauerstoffreichen Gases Manifolds 62 beziehungsweise Manifolds 64, die jeweils ein Strömungshindernis für das strömende sauerstoffreiche Gas 70 bilden. Um eine optimale Verteilung des sauerstoffreichen Gases 70 innerhalb des Kathodenflussfeldes 58 zu erreichen, sind die Kanäle 32 des Kathodenflussfeldes 58 nicht geradlinig, sondern stromlinienartig gekrümmt, um das Gas 70 auch in den Strömungsschatten der Manifolds 62 beziehungsweise in die Stauzonen vor den Manifolds 64 zu befördern. Zu beiden Seiten des Kathodenflussfeldes 58 erstrecken sich parallel zur Strömungsrichtung des sauerstoffreichen Gases 70 je ein länglicher Hohlraum 54. Die beiden Hohlräume 54 kommunizie ren weder mit dem Kathodenflussfeld 58 noch mit einen hier nicht sichtbaren Anodenflussfeld.
Das Flussdiagramm in 7 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung einer Interkonnektoranordnung, die einen Hohlraum aufweist, der weder mit einem Kathodenflussfeld noch einem Anodenflussfeld kommuniziert. Zunächst werden in einem nicht dargestellten Schritt eine Blindplatte und eine Flussfeldplatte hergestellt. In Schritt S1 werden die Blindplatte und die Flussfeldplatte derart zueinander angeordnet, dass sie gemeinsam einen Hohlraum definieren. Der Hohlraum kann insbesondere länglich sein. Die Blindplatte und die Flussfeldplatte werden miteinander entlang mindestens zweier Nähte verschweißt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

10: Interkonnektoranordnung
12: Anode der Membran-Elektroden-Einheit
14: Elektrolyt der Membran-Elektroden-Einheit
16: Kathode der Membran-Elektroden-Einheit
18: Draht
20: Glaskeramikdichtung
22: oberes Gehäuseteil
24: Schweißnaht
26: unteres Gehäuseteil
28: Nickelschaum
30: Kontaktsteg
32: Gaskanal
34: Brennstoffzellenstapel
36: Drahtstrang
38: Nickelschaumstrang
40: Führungsrolle
42: Drahtwalzen
44: Nickelschaumwalzen
46: Schneideinrichtung
48: stabilisierter Nickelschaumstrangabschnitt
50: gewalzter Drahtstrang
52: Membran-Elektroden-Einheit
54: Hohlraum
56: Dichtplatte
58: Kathodenflussfeld
60: Anodenflussfeld
62: Manifold
64: Manifold
66: Schweißnaht
68: Schweißnaht
70: Gas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2008/119328 A1 [0006, 0007]

Claims

Interkonnektoranordnung (10) für einen Brennstoffzellenstapel (34), die mit zumindest einer Membran-Elektroden-Einheit (52) in elektrische Verbindung gebracht werden kann und dazu ausgelegt ist, ein Kathodenflussfeld (58) des Brennstoffzellenstapels (34) und ein Anodenflussfeld (60) des Brennstoffzellenstapels (34) voneinander zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Interkonnektoranordnung (10) einen Hohlraum (54) aufweist, der vom Anodenflussfeld (60) und vom Kathodenflussfeld derart getrennt ist, dass ein Durchsatz von Gas durch den Hohlraum (54) nicht mehr als 5 Prozent eines Durchsatzes des Gases durch das Kathoden- oder Anodenflussfeld (58; 60) betragen kann.
Interkonnektoranordnung (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (54) weder mit dem Anodenflussfeld (60) noch mit dem Kathodenflussfeld kommunizieren kann.
Interkonnektoranordnung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (54) länglich ist und sich parallel zu einer durch das Kathoden- oder Anodenflussfeld (60) definierten Strömungsrichtung (x) erstreckt.
Interkonnektoranordnung (10) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (54) zumindest teilweise durch eine das Kathodenflussfeld (58) vom Anodenflussfeld (60) trennende Flussfeldplatte (26) begrenzt ist.
Interkonnektoranordnung (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussfeldplatte (26) einen welleförmigen, zickzackförmigen oder mäanderförmigen Querschnitt aufweist und der Hohlraum (54) innerhalb einer Wölbung der Flussfeldplatte (26) angeordnet ist.
Interkonnektoranordnung (10) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Wölbung von einer Blindplatte (22) überbrückt wird.
Interkonnektoranordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, die sich der Hohlraum (54) in einem Randbereich der Interkonnektoranordnung befindet.
Interkonnektoranordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (54) zumindest teilweise durch Kraftschluss abgedichtet ist.
Brennstoffzellenstapel (34) mit einer Interkonnektoranordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zur Herstellung einer Interkonnektoranordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, mit dem folgenden Schritt: – Verschweißen eines den Hohlraum (54) teilweise begrenzenden ersten Elements (26) mit einem den Hohlraum (54) teilweise begrenzenden zweiten Element (22).