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Die Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapelabschnitt mit mindestens einer Bipolarplatte, mit mindestens eine MEA-Platte (Membrane-Electrode-Assembly-Platte), welche in einer Stapelrichtung benachbart zu der Bipolarplatte so angeordnet, ist, dass sich ein Elektrodenbereich ausbildet, mit einer Dichtung, wobei die Dichtung zur Abdichtung des Elektrodenbereiches ausgebildet ist, und mit einem Abstandsabschnitt, wobei der Abstandsabschnitt in der Stapelrichtung auf einer Seite durch die Bipolarplatte abgestützt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage des Brennstoffzellenstapelabschnitts.
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Brennstoffzellen werden in vielen Anwendungen eingesetzt, um chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln. Beispielsweise ist es bekannt, Brennstoffzellensysteme mit Brennstoffzellen zur Versorgung von Fahrzeugen mit Antriebsenergie zu verwenden. Da jedoch eine einzelne Brennstoffzelle systembedingt nur eine geringe Spannung und eine geringe Leistungsabgabe zeigt, ist es üblich, eine Vielzahl von Brennstoffzellen in einem Stapel, einem so genannten Stack, anzuordnen, um die benötigte Spannung bzw. Leistungsabgabe zu erhalten. Oftmals werden hierbei eine Vielzahl von Brennstoffzellen, zum Beispiel mehr als 50, 100 oder sogar 150 Brennstoffzellen, in einem Stapel verwendet. Berücksichtigt man ergänzend, dass jede Brennstoffzelle einen Anodenraum und einen Kathodenraum aufweist, so müssen in einem derartigen Stack Arbeitsgaszu- bzw. -ableitungen für ebenfalls mehr als 100, 200 oder 300 Elektrodenräume gebildet werden. Der Abdichtung der einzelnen Bereiche bzw. Elektrodenräume kommt eine besondere Bedeutung zu, da bei einem Versagen oder Defiziten in den Dichtungen mindestens die Wirtschaftlichkeit der Stacks herabgesetzt wird, wenn nicht sogar deren Funktionsfähigkeit im Ganzen bedroht ist.
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Die Druckschrift
US 2006/0246340 A1 betrifft beispielsweise eine Brennstoffzelleneinheit, welche zwei Bipolarplatten zeigt, zwischen denen eine MEA-Einheit angeordnet ist. Zur Verbesserung der Dichtung wird vorgeschlagen, dass an der MEA-Einheit Dichtungsabschnitte angeformt sind, die in entsprechend komplementär ausgebildete Aussparungen der Bipolarplatten eingreifen.
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Die Druckschrift
US 2006/70147785 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, zeigt eine ähnliche Anordnung, wobei eine MEA-Einheit zwischen zwei Bipolarplatten angeordnet ist. Eine der Bipolarplatten weist in einem Randbereich einen Stopper auf, welcher beispielsweise durch eine Verdickung der Bipolarplatte gebildet ist, so dass der Zwischenraum zwischen den Bipolarplatten innerhalb eines vernünftigen Maßes kontrolliert ist und insbesondere kein zu enger oder zu weiter Spalt zwischen den Bipolarplatten entstehen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffzellenstapelabschnitt bzw. ein Verfahren zur Montage desselben vorzuschlagen, welcher ein sicheres und störungsarmes Betriebsverhalten zeigt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Brennstoffzellenstapelabschnitt mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Verfahren zur Montage des Brennstoffzellenabschnitts mit den Merkmalen des Anspruches 13 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß wird ein Brennstoffzellenstapelabschnitt vorgeschlagen, welcher vorzugsweise für den Einsatz in einem Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist, um dessen Antriebsenergie bereit zu stellen.
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Es ist mindestens eine Bipolarplatte vorgesehen, welche vorzugsweise aus einem metallischen oder einem graphitischen Werkstoff ausgebildet ist. Die Bipolarplatte dient zum einen zur elektrischen Kontaktierung und zum anderen zur Verteilung der Arbeitsgase, also des Oxidanten, meist Umgebungsluft, und des Brennstoffs, meist Wasserstoff.
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Ferner zeigt der Brennstoffzellenstapelabschnitt mindestens eine MEA-Platte (Membrane-Electrode-Assembly-Platte), welche vorzugsweise als eine Baueinheit ausgebildet ist und eine Membran, insbesondere eine protonenleitende Membran (PEM) umfasst. Die MEA-Platte kann ferner Katalysatorschichten und Gasdiffusionslagen zeigen.
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Die MEA-Platte ist zu der Bipolarplatte so benachbart angeordnet, dass sich ein Elektrodenbereich, insbesondere ein Anoden- oder Kathodenbereich, ausbildet. In Stapelrichtung ist der Elektrodenbereich in der einen Richtung durch die Membran der MEA-Platte und in der anderen Richtung durch die Bipolarplatte begrenzt. Innerhalb der Elektrodenbereiche befinden sich vorzugsweise die Katalysatorschichten und die Gasdiffusionslagen.
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Zudem ist eine Dichtung vorgesehen, wobei die Dichtung zur Abdichtung des Elektrodenbereiches ausgebildet ist. Die Dichtung kann den Elektrodenbereich hierzu vollständig oder nur in Abschnitten umlaufen. Auch ist es möglich, dass die Dichtung in Dichtungsrichtung nur einreihig oder auch mehrreihig ausgebildet ist.
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Ferner zeigt der Brennstoffzellenstapelabschnitt einen Abstandsabschnitt, welcher insbesondere nicht durch die Dichtung gebildet und/oder separat zu der Dichtung angeordnet ist. der Abstandsabschnitt ist in der Stapelrichtung auf einer Seite durch die Bipolarplatte abgestützt.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Abstandsabschnitt in Stapelrichtung auf der anderen Seite von der MEA-Platte abgestützt ist. Damit ist der Abstandsabschnitt zwischen der Bipolarplatte und der MEA-Platte angeordnet, so dass diese voneinander beabstandet sind.
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Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass die Dichtung mechanisch entlastet wird, da bei einer Kompression oder Verspannung des Brennstoffzellenstapelabschnitts die Hauptbelastung über den Abstandabschnitt geleitet wird.
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Zudem wird dadurch, dass der Abstandsabschnitt zwischen Bipolarplatte und MEA-Platte eingesetzt ist, für den Elektrodenbereich eine definierte Dicke oder Ausdehnung in Stapelrichtung sichergestellt. Ein Versatz der MEA-Platte und damit eine Verschiebung der Membran in Richtung des einen oder des anderen Elektrodenbereiches ist durch die mechanische Festlegung der MEA-Platte zwischen den Bipolarplatten stark eingeschränkt.
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Als weiterer Vorteil ergibt sich eine Entkopplung der Dichtungsfunktion, die durch die Dichtung umgesetzt wird, von der Abstandsfunktion, die durch den Abstandsabschnitt gewährleistet wird, so für die Dichtungen ein beliebiges, z. B. ein sehr weiches Material gewählt werden kann, welches anpassungsfähig gegenüber auftretenden Toleranzen ist.
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Bei einer möglichen Konkretisierung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Abstandsabschnitt einen definierten Abstand bzw. Abstandsbereich zwischen der Bipolarplatte und der MEA-Platte einstellt. Zum einen ist es möglich, dass der definierte Abstand starr ist, so dass ein weiches oder nachgiebiges Ausgleichen zwischen Bipolarplatte und MEA-Platte nicht möglich ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Abstandsabschnitt nachgiebig ausgebildet und/oder angeordnet, so dass ein definierter Abstandsbereich zwischen der Bipolarplatte und der MEA-Platte eingestellt ist.
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In einer bevorzugten konstruktiven Realisierung erfolgt ein erster Kraftschluss über den Abstandsabschnitt und ein zweiter Kraftschluss über die Dichtung, wobei der Kraftschluss bzw. die Belastung in Stapelrichtung so verteilt ist, dass der erste Kraftschluss einen Hauptkraftschluss bildet. Der Hauptkraftschluss kann dabei derart dominant sein, so dass der zweite Kraftschluss nahezu zu vernachlässigen ist. Diese Realisierung unterstreicht nochmals die Idee, die Dichtungsfunktion und die Abstandsfunktion wie erläutert zu entkoppeln.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstandsabschnitt als ein Hinterlandstopperbereich ausgebildet und/oder außerhalb des mit der Dichtung abgegrenzten Elektrodenbereichs angeordnet. Durch diese Maßnahme wird der erste Kraftschluss bzw. der Hauptkraftschluss aus den empfindlichen Elektrodenbereichen herausgenommen, so dass dort ein von Kompressionen und/oder Verspannungen ungestörter Betrieb möglich ist. Insbesondere ist der erste Kraftschluss entkoppelt von dem zweiten Kraftschluss durch geeignete konstruktive Maßnahmen einstellbar.
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Gemäß einer möglichen Weiterbildung der Erfindung kann der Abstandsabschnitts, insbesondere der Hinterlandstopperbereich, umlaufend und/oder unterbrochen und/oder nur in Bereichen positioniert sein. Auch sind Insellösungen als selektive Stützbereiche denkbar.
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In einer konstruktiven Konkretisierung ist vorgesehen, dass die MEA-Platte einen MEA-Rahmen aufweist, in den eine bzw. die Membran eingelegt und/oder eingespannt ist. Zur Entlastung der Membran stützt sich der Abstandsabschnitt an dem MEA-Rahmen ab, so dass diese bei Belastungen in Stapelrichtung nicht oder zumindest weniger verformt wird.
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Es ist möglich, dass der Abstandsabschnitt als ein separates Bauteil oder als separate Bauteile in den Brennstoffzellenstapelabschnitt eingebracht ist bzw. sind. Es ist jedoch mehr bevorzugt, wenn der Abstandsabschnitt mit der Bipolarplatte fest verbunden und/oder sogar einstückig und/oder einmaterialig ausgebildet ist. Zur Erzeugung des Abstandsabschnitts kann die Bipolarplatte entsprechend urgeformt oder umgeformt werden. Diese Fertigungsweise ist insbesondere bevorzugt wenn die Bipolarplatte aus einem metallischen Material gefertigt ist. Beispielsweise kann die Bipolarplatte aus einem Edelstahlblech gebildet sein, in dass die Abstandsbereiche eingeformt sind. Es ist auch möglich, den Abstandsabschnitt an die Bipolarplatte durch Fügen anzusetzen oder subtraktiv zu fertigen, also durch Abtragen anderer Bereiche zu erzeugen. Die letztgenannten Alternativen könnten sich anbieten, wenn die Bipolarplatte aus einem graphischen Werkstoff hergestellt ist. Auch sind Mischformen mit einstückig/einmaterialig angeordneten und separaten Abstandsabschnitten möglich.
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Wie bereits zuvor ausgeführt, kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass der Abstandsabschnitt in Stapelrichtung elastisch und/oder nachgiebig ausgebildet ist, um z. B. Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können oder einen definierten Verspannungszustand zu erreichen. Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Abstandsabschnitt werkstoffelastisch realisiert ist und/oder dass der Abstandsabschnitt aufgrund seiner Form eine Formelastizität aufweist. Beispielsweise kann der Abstandsabschnitt Bereiche aufweisen, welche in Stapelrichtung zueinander federnd angeordnet sind. Bei einer möglichen Ausführungsform sind ist der Abstandsabschnitt durch Sickenbereiche gebildet, die in die Bipolarplatten eingeformt sind und aufgrund ihrer Form einfedern können.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass der Abstandsabschnitt elastisch oder auch starr ausgebildet ist, wobei zur Erzeugung einer gewissen Elastizität in Stapelrichtung zwischen dem Abstandsabschnitt und der MEA-Platte und/oder zwischen dem Abstandsabschnitt und der Bipolarplatte elastische Zwischenbereiche, zum Beispiel Gummilagen, angeordnet sind.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtung des Brennstoffzellenstapelabschnitts aus einer Dichtungsmasse gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren gebildet ist:
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage des Brennstoffzellenstapelabschnitts, wie er zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Figuren, wobei in einem Auftragschritt die Dichtungsmasse z. B. aus einer Düse, insbesondere als Dichtungsraupe, auf die Bipolarplatte und/oder auf die MEA-Platte aufgebracht wird und in einem Montageschritt die Bipolarplatte und die MEA-Platte in einer Endposition in den Brennstoffzellenstapelabschnitt montiert und optional verspannt werden. Während der Montage und/oder nach dem Verspannen ist die Dichtungsmasse in einem unausgehärteten und/oder plastisch verformbaren und/oder flüssigen und/oder pastösen Zustand.
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Diesem Gegenstand der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich beim Zusammenbau des Brennstoffzellenstapelabschnitts trotz aller Fertigungsgenauigkeiten Toleranzen zwischen den Stapelkörpern, also den Bipolarplatten und den MEA-Platten ergeben können, die zu einem unerwünschten Verspannen der Stapelkörper führen können. Um diesen Fall nach Möglichkeit auszuschließen, wird vorgeschlagen, die Dichtungen oder zumindest einen Teil davon, als Dichtungsmasse auf die Stapelkörper auszutragen und diese zu montieren, solange die Dichtungsmasse noch nicht ausgehärtet ist. Die Dichtungsmasse ist dann in der Lage, sich den Gegebenheiten in dem Brennstoffzellenstapelabschnitt optimal hinsichtlich der Form durch plastische Verformung anzupassen. Besonders vorteilhaft ist dieses Verfahren im Zusammenhang mit den Abstandsabschnitten, insbesondere den Hinterlandstopperbereichen, da der Brennstoffzellenstapelabschnitt verspannt werden kann, ohne dass der Dichtungsbereich unter eine Minimaldicke kommt, da der Abstand zwischen Bipolarplatte und MEA-Platte durch den Abstandsabschnitt gewährleistet ist.
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Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, die Dichtungsmasse auf einen bereits montierten Stapelkörper, also einer Bipolarplatte oder einer MEA-Platte, aufzubringen und dann den nächsten Stapelkörper aufzulegen, oder zunächst einen zu montierenden Stapelkörper beidseitig oder auch nur auf einer Seite mit der Dichtungsmasse zu versehen und dann in dem Brennstoffzellenstapelabschnitt zu montieren.
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Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist der Brennstoffzellenstapelabschnitt so ausgebildet, dass die Dichtungsmasse die Bipolarplatte und die MEA-Platte stoff- und/oder haftschlüssig fügt. Durch die stoff- und/oder haftschlüssige Verbindung kann das Betriebsverhalten des Brennstoffzellenstapelabschnitts weiter abgesichert werden, da neben einer Verspannung oder einer Kompression der Stapelkörper bereits eine vollständige Verbindung vorliegt.
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Es ist möglich, dass ein Brennstoffzellenstack oder -stapel durch mehrere Brennstoffzellenstapelabschnitte gebildet wird, wobei hier vorgesehen sein kann, dass zwischen den einzelnen Brennstoffzellenstapelabschnitten die Dichtungsmasse so angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass sich kein Stoffschluss ergibt, um eine spätere Demontage, zum Beispiel zu Reparaturzwecken, zu ermöglichen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Brennstoffzellenstapelabschnitt in einem Randbereich als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung:
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2 in gleicher Darstellung wie die 1 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 in gleicher Darstellung wie die vorhergehenden Figuren ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4a, b zwei Ausführungsformen von Bipolarplatten zum Einsatz in den Ausführungsbeispielen in den vorhergehenden Figuren.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind jeweils mit einander entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung einen Längsschnitt durch einen Brennstoffzellenstapelabschnitt 1 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Brennstoffzellenstapelabschnitt 1 ist insbesondere zum mobilen Einsatz z. B. in einem Fahrzeug zur Erzeugung der Antriebsenergie dimensioniert.
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In dem gezeigten Bereich sind drei Stapelkörper in einer Stapelrichtung S angeordnet, wobei mittig eine MEA-Platte 2 liegt, die in Stapelrichtung S beidseitig an Bipolarplatten 3 angrenzt. Die MEA-Platte 2 umfasst eine Membran 4, an die beidseitig jeweils eine Katalysatorschicht 5 und eine Gasdiffusionslage 6 angrenzen. Membran 4, Katalysatorschicht 5 und Gasdiffusionslage 6 erstrecken sich flächig in einer Ebene senkrecht zu der Zeichenebene. Durch die Membran 4, welche insbesondere als eine Protonenaustauschmembran (PEM) ausgebildet ist, wird ein Anodenraum und ein Kathodenraum 7a, b voneinander getrennt. Die Membran 4 ist randseitig in einen MEA-Rahmen 8 eingespannt, der die Membran 4 umlaufend hält. Durch die angrenzenden Bipolarplatten 3 wird der Anoden- bzw. Kathodenraum 7a, b in bzw. gegen Stapelrichtung abgeschlossen. Der MEA-Rahmen 8 wird auch als ein MEA-Frame und die Gesamtanordnung als frame-sealed MEA bezeichnet.
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Die Abdichtung zwischen den Bipolarplatten 3 und der MEA-Platte 2 erfolgt durch Dichtungen 9, welche ebenfalls umlaufend um den Anoden- bzw. Kathodenraum 7a, b ausgebildet sind.
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Bei der Montage des Brennstoffzellenstapelabschnitts 1 wird auf jede Bipolarplatte 3 eine Raupe 10 aus einer formlosen Dichtungsmasse aufgetragen und dann die Bipolarplatten 3 bzw. MEA-Platten 2 abwechselnd in Stapelrichtung S montiert. Die Dichtungsmasse ist somit während der Montage noch flüssig bzw. pastös und kann sich plastisch an die Geometrie und etwaige Toleranzen von Bipolarplatte 3 und MEA-Platte 2 angleichen. Insbesondere wird der Brennstoffzellenstapelabschnitt 1 in Stapelrichtung S verspannt, um die endgültige Form der Dichtung 9 zu definieren. Erst nach der Verspannung wird die Dichtungsmasse ausgehärtet, so dass die Dichtung 9 entsteht. Das Auftragen der Dichtungsmasse kann beispielsweise mit einer Stempeldüse, Dispenserdüse oder anderen bekannten Verfahren oder in Kombination daraus erfolgen. Obwohl die Raupen 10 der späteren Dichtung 9 in der 1 alle gleich dargestellt sind, können sich diese in Durchmesser oder Material unterscheiden. Auch eine Kombination aus bereits ausgehärteten Dichtungen und noch auszuhärtenden Dichtungsmassen ist möglich. Die Werkstoffe können so gewählt werden, dass sie über Druck, Temperatur, Zeit etc. in ihrem Aushärteverhalten gesteuert werden können. Insbesondere können Einkomponenten-, Zweikomponenten-, UV-härtende Werkstoffe etc. eingesetzt werden. Es können auch mehrere Raupen 10 nebeneinander gesetzt werden, so dass in dem gezeigten Querschnitt mehrere Dichtungen 9 nebeneinander angeordnet wären. Alternativ hierzu können auch konventionelle Dichtungen wie Gummidichtungen, Dichtungsschnüre. O-Ring-Dichtungen etc. eingesetzt werden.
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Auf der dem in Bezug auf die Dichtung 9 dem Anoden- bzw. Kathodenraum 7a, b abgewandten Randbereich ist ein Hinterlandstopper 11, also ein Bereich, dessen Erstreckung oder Dicke in Stapelrichtung S größer als die sonstige Bipolarplatte 3 ist, ausgeformt. Durch den Hinterlandstopper 11 wird außerhalb des abgedichteten Bereiches eine Beabstandung der MEA-Platten 2 zu den Bipolarplatten 3 sichergestellt. Dies führt dazu, dass Kräfte in Stapelrichtung S maßgeblich oder größtenteils über die Hinterlandstopper 11 abgetragen werden und nicht über die Dichtung 9 und die Gasdiffusionslagen 6. Die Hinterlandstopper 11 stützen sich dabei in Stapelrichtung S einerseits auf der Bipolarplatte 3 und andererseits auf dem MEA-Rahmen 8 ab. Zum einen wird durch die Hinterlandstopper 8 erreicht, dass die Dichtung 9 aus dem Hauptkraftschluss genommen wird, so dass die Dichtung 9 alternativ auch eingelegt werden kann.
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Die Hinterlandstopper 11 sind in diesem Ausführungsbeispiel einstückig an den Bipolarplatten 3 angeformt und können, zum Beispiel durch Urformen oder Umformen, erzeugt sein. Die gezeigten Bipolarplatten 3 sind beispielsweise aus Edelstahlblechen gefertigt, wobei die Hinterlandstopper 11 als Sicken realisiert sind. Alternativ können die Hinterlandstopper 11 auch als separate Elemente durch Fügen an den Bipolarplatten 3 befestigt sein. Bei wieder anderen Ausführungsformen ist es möglich, dass die Hinterlandstopper 11 durch Abtragen der restlichen Bereiche der Bipolarplatten 3 erzeugt sind.
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Um Toleranzen besser aufnehmen zu können, können die Hinterlandstopper 11 in Stapelrichtung S elastisch und/oder nachgiebig ausgebildet sein. Hierbei ist es möglich, dass die Hinterlandstopper 11 entweder formelastisch, wie in der 1 gezeigt, oder werkstoffelastisch realisiert sind. Die Formelastizität ergibt sich bei dem Ausführungsbeispiel in der 1 dadurch, dass die Hinterlandstopper 11 in dem gezeigten Querschnitt ein Tragwerk bilden, welches sich bei Belastung in Stapelrichtung S in eine dazu senkrechte Richtung verbreitern kann.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass durch die Abstützung der Hinterlandstopper 11 auf dem MEA-Rahmen 8 für jeden Elektrodenraum, also für den Anoden- und den Kathodenraum 7a, b eine definierte Dicke in Stapelrichtung S sichergestellt ist. So wird durch die gezeigte Anordnung erreicht, dass die Membran 4 stets in eine vordefinierte Mittellage zwischen den Elektrodenräumen zurückgezogen wird. Es wird dadurch vermieden, dass sich durch Verschiebung der Membran 4 oder der gesamten MEA-Platte 2 ein Elektrodenraum zu ungunsten des anderen vergrößert.
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Die 2 zeigt eine Alternative zu dem Ausführungsbeispiel in der 1, welche sich durch den Auftrag der Dichtungsraupe 10 unterscheidet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird bei der Montage zunächst die Dichtungsmasse beidseitig auf die MEA-Platte aufgetragen und diese dann montiert.
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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel in der 3 wird die Dichtungsmasse alternierend auf die Bipolarplatte 3, die MEA-Platte 2, Bipolarplatte 3 etc. als Dichtungsraupe 10 aufgetragen. Dies kann zum einen vor der Montage der jeweiligen Platten in dem Brennstoffzellenstapelabschnitt 1 oder nach der Montage in dem Brennstoffstapelabschnitt 1 erfolgen.
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Die 4a zeigt in einer schematischen Darstellung eine Bipolarplatte 3, wobei grafisch noch einmal die elastische Ausführung des Hinterlandstoppers 11 dargestellt wird. Die Formelastizität erfolgt dadurch, dass durch den Hinterlandstopper 11 ein sechseckiges Volumen umschlossen wird, welches bei Belastung in Stapelrichtung S in einer dazu senkrechten Richtung verformt kann und auf diese Weise den Hinterlandstopper 11 elastisch macht. Ergänzend kann der Werkstoff der Bipolarplatte 3 zumindest im Bereich des Hinterlandstoppers elastisch ausgebildet sein. Die Elastizität kann auch durch entsprechende verschmälerte Bereiche, Stege, etc erreicht werden.
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Eine Alternative hierzu zeigt die 4b, wobei in Stapelrichtung S zwischen den Bipolarplatten 3, insbesondere den Hinterlandstoppern 11, und der MEA-Platte 2 zusätzliche elastische Komponenten 12, Schichten und/oder Werkstoffe bzw. eine Kombination davon angeordnet sind. Diese elastischen Bereiche übernehmen oder unterstützen die Elastizität der Hinterlandstopper 11.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennstoffzellenstapelabschnitt
- 2
- MEA-Platte
- 3
- Bipolarplatte
- 4
- Membran
- 5
- Katalysatorschicht
- 6
- Gasdiffusionslage
- 7a, b
- Anoden- bzw. Kathodenraum
- 8
- MEA-Rahmen
- 9
- Dichtung
- 10
- Dichtungsraupe
- 11
- Hinterlandstopper
- 12
- elastische Komponenten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0246340 A1 [0003]
- US 2006/70147785 A1 [0004]
