DE102010047478B4 - A fuel cell assembly - Google Patents

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Abstract

Brennstoffzellenanordnung (1) mit einem Stapel (6) aus einer ersten (4) und einer zweiten (5) Endplatte sowie wenigstens einer zwischen diesen angeordneten Brennstoffzelle (2, 3), wobei an dem Stapel (6) ein Gasverteiler (7, 7') angeordnet ist, welcher sich entlang des Stapels (6) von der ersten (4) zur zweiten (5) Endplatte in Z-Richtung erstreckt, wobei sich der Stapel (6) in Y-Richtung vom Gasverteiler (7, 7') weg erstreckt, wobei die erste (4) und/oder die zweite (5) Endplatte in Bezug auf den Gasverteiler (7, 7') derart definiert relativbeweglich angeordnet ist, dass eine definierte lineare Relativbewegungsmöglichkeit zwischen der ersten (4) und/oder der zweiten (5) Endplatte sowie jeweils dem Gasverteiler (7, 7') in Z-Richtung eröffnet ist, während eine Relativbewegung in einer Richtung quer zur Y-Richtung und quer zur Z-Richtung, d. h. in X-Richtung, verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (4) und/oder die zweite (5) in Bezug auf den Gasverteiler (7) definiert relativbeweglich angeordnete Endplatte derart definiert relativbeweglich ist, dass die Endplatte (4, 5) zusätzlich um eine in Y-Richtung verlaufende Achse (A1, A2) relativ zum Gasverteiler (7, 7') drehbeweglich ist.Fuel cell arrangement (1) with a stack (6) comprising a first (4) and a second (5) end plate and at least one fuel cell (2, 3) arranged between them, wherein a gas distributor (7, 7 ') is attached to the stack (6). ) extending along the stack (6) from the first (4) to the second (5) end plate in the Z direction, the stack (6) moving away from the gas distributor (7, 7 ') in the Y direction extends, wherein the first (4) and / or the second (5) end plate relative to the gas distributor (7, 7 ') so defined defined relatively movable, that a defined linear relative movement possibility between the first (4) and / or the second (5) End plate and each of the gas distributor (7, 7 ') is opened in the Z direction, while a relative movement in a direction transverse to the Y direction and transverse to the Z direction, d. H. in the X direction, characterized in that the first (4) and / or the second (5) relative to the gas distributor (7) defined relative movably arranged end plate is defined relative movable in such a way that the end plate (4, 5) in addition to an axis extending in the Y direction axis (A1, A2) relative to the gas distributor (7, 7 ') is rotatably movable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a fuel cell assembly according to the preamble of claim 1.

Brennstoffzellenanordnungen der vorliegenden Art sind im Stand der Technik bekannt, z. B. aus der Druckschrift WO 2008/110292 A1 oder der Druckschrift DE 10 2007 011 793 A1 . Sie umfassen meist mehrere zu einem Stapel zusammengefasste Brennstoffzellen sowie einen ersten und zweiten Gasverteiler zum Zuführen und Abführen der an den Brennstoffzellen umgesetzten Gasströme. Zwischen dem Brennstoffzellenstapel und einem Gasverteiler ist regelmäßig eine Dichtungsvorrichtung angeordnet. Die Dichtungsvorrichtung ist z. B. in Form eines (Dichtungs-)Rahmens gebildet, welcher die Dichtungselemente enthält, z. B. Längsdichtungselemente, welche dem Längsrand des Gasverteilers folgen und Querdichtungselemente. Die Dichtungselemente bestehen typischerweise aus elektrisch nichtleitendem Material.Fuel cell assemblies of the present type are known in the art, for. B. from the document WO 2008/110292 A1 or the publication DE 10 2007 011 793 A1 , They usually comprise a plurality of fuel cells combined to form a stack and a first and second gas distributor for supplying and removing the gas streams reacted at the fuel cells. Between the fuel cell stack and a gas distributor, a sealing device is arranged regularly. The sealing device is z. B. in the form of a (sealing) frame, which contains the sealing elements, for. B. longitudinal sealing elements, which follow the longitudinal edge of the gas distributor and transverse sealing elements. The sealing elements are typically made of electrically non-conductive material.

Während des Betriebes bewegen sich die an stirnseitigen Enden des Zellstapels angeordneten Endplatten sowie die Dichtungen relativ zueinander und z. B. relativ zum Gasverteiler. Hervorgerufen werden diese Bewegungen z. B. durch Temperaturerhöhung von Raumtemperatur auf Betriebstemperatur, i. e. ca. 650°C, durch unterschiedliche Werkstoffpaarungen oder allgemein infolge thermomechanischer oder chemischer Prozesse. Auch infolge des Betriebs über eine geraume Zeit können sich Bewegungen aufgrund abnehmender bzw. sich ändernder Abmessungen des Zellstapels ergeben. Infolge derartiger Bewegungen, insbesondere einer Seitwärtsbewegung des Zellstapels, können unerwünschte Undichtigkeiten an der Endplatte, z. B. gegenüber dem Gasverteiler, auftreten.During operation, the arranged at the front ends of the cell stack end plates and the seals move relative to each other and z. B. relative to the gas distributor. These movements are caused z. B. by increasing the temperature from room temperature to operating temperature, i. e. about 650 ° C, by different material pairings or generally due to thermomechanical or chemical processes. Also due to operation for a long time, movements may result due to decreasing or changing dimensions of the cell stack. As a result of such movements, in particular a sideways movement of the cell stack, unwanted leaks to the end plate, z. B. compared to the gas distributor, occur.

Die Druckschrift DE 10 2009 055 664 B3 schlägt zur Vermeidung von Undichtigkeiten hierbei eine Dichtungsanordnung mit einer Haltevorrichtung für ein Vorspannelement vor, mittels welcher stets eine gute Abdichtung des Gasverteilers gegenüber der Endplatte gewährleistet werden kann. Nachteilig hierbei ist – wie auch bei der Brennstoffzellenanordnung gemäß der DE 10 2007 011 793 A1 – dass die Verwindungsfreiheit des Zellstapels als auch die Bewegungsfreiheit der Endplatte erheblich limitiert ist, was zu unerwünschten Spannungen innerhalb der Brennstoffzellenanordnung bei deren Betrieb führen kann.The publication DE 10 2009 055 664 B3 proposes to avoid leaks in this case a sealing arrangement with a holding device for a biasing element by means of which always a good seal of the gas distributor relative to the end plate can be ensured. The disadvantage here is - as well as in the fuel cell assembly according to the DE 10 2007 011 793 A1 - That the torsional freedom of the cell stack and the freedom of movement of the end plate is considerably limited, which can lead to undesirable voltages within the fuel cell assembly in their operation.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzellenanordnung vorzuschlagen, welche oben genannte Nachteile überwindet und die Dichtheit an der Endplatte verbessert.Proceeding from this, the present invention seeks to propose a fuel cell assembly, which overcomes the above-mentioned disadvantages and improves the tightness of the end plate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.

Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Brennstoffzellenanordnung mit einem Stapel aus einer ersten und einer zweiten Endplatte sowie wenigstens einer zwischen diesen angeordneten Brennstoffzelle, wobei an dem Stapel ein Gasverteiler angeordnet ist, welcher sich entlang des Stapels von der ersten zur zweiten Endplatte in Z-Richtung erstreckt, wobei sich der Stapel in Y-Richtung vom Gasverteiler weg erstreckt, wobei die erste und/oder die zweite Endplatte in Bezug auf den Gasverteiler derart definiert relativbeweglich angeordnet ist, dass eine definierte lineare Relativbewegungsmöglichkeit zwischen der ersten und/oder der zweiten Endplatte sowie jeweils dem Gasverteiler in Z-Richtung eröffnet ist, während eine Relativbewegung in einer Richtung quer zur Y-Richtung und quer zur Z-Richtung bzw. in X-Richtung verhindert ist. Hierdurch kann sich ein Brennstoffzellstapel insbesondere aufgrund des Betriebs der Brennstoffzellenanordnung in Z-Richtung vorteilhaft mit einem vorgegebenen Bewegungsspielraum ungehindert ausdehnen bzw. zusammenziehen, während eine Bewegung der Endplatten desselben in X-Richtung bzw. eine Seitwärtsbewegung und somit die Entstehung daraus resultierender Undichtigkeiten verhindert ist. Zwischen Gasverteiler und Stapel ist hierbei vorzugsweise eine Dichtungsvorrichtung auf an sich bekannte Weise angeordnet.According to the invention, a fuel cell arrangement with a stack of first and second end plates and at least one fuel cell arranged between them is proposed, wherein a gas distributor is arranged on the stack and extends along the stack from the first to the second end plate in the Z direction the stack extends in the Y-direction away from the gas distributor, wherein the first and / or the second end plate relative to the gas distributor so defined defined relative movable, that a defined linear relative movement possibility between the first and / or the second end plate and each of the gas distributor is opened in the Z-direction, while a relative movement in a direction transverse to the Y-direction and across the Z-direction or in the X direction is prevented. As a result, a fuel cell stack, in particular due to the operation of the fuel cell arrangement in the Z direction, can advantageously expand or contract with a given range of motion, while movement of the end plates thereof in the X direction or sideways movement and thus the resulting leakage is prevented. Between gas distributor and stack, in this case, a sealing device is preferably arranged in a manner known per se.

Bei der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung, ist die erste und/oder die zweite in Bezug auf den Gasverteiler definiert relativbeweglich angeordnete Endplatte derart definiert relativbeweglich, dass die Endplatte zusätzlich um eine in Y-Richtung verlaufende Achse relativ zum Gasverteiler drehbeweglich ist. Dadurch kann sich ein Brennstoffzellenstapel über seine Längserstreckung vorteilhaft in X-Richtung ausdehnen bzw. bewegen, i. e. vorliegend biegen bzw. krümmen, ohne im Zuge einer solchen Bewegung eine Verlagerung der Endplatten in derselben Richtung zu erfordern, so dass bei vermiedener Überbeanspruchung der Brennstoffzellen die Entstehung von Undichtigkeiten an der Endplatte ebenfalls verhindert ist.In the fuel cell assembly of the present invention, the first and / or second relatively movably arranged end plate relative to the gas manifold is relatively movably defined such that the end plate is additionally rotatable about a Y-directional axis relative to the gas manifold. As a result, a fuel cell stack can advantageously extend or move over its longitudinal extent in the X direction, i. e. In the present case, bending or bending, without requiring in the course of such a movement, a displacement of the end plates in the same direction, so that with avoided overuse of the fuel cell, the formation of leaks on the end plate is also prevented.

Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung weist die Brennstoffzellenanordnung eine Führungsvorrichtung auf, mittels derer eine Endplatte in Bezug auf den Gasverteiler definiert relativbeweglich angeordnet ist.According to one aspect of the fuel cell arrangement according to the invention, the fuel cell arrangement has a guide device, by means of which an end plate is arranged so as to be movable relative to the gas distributor.

Gemäß noch einem Aspekt der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung ist die Führungsvorrichtung an einer Endplatte und/oder dem Gasverteiler gebildet.According to yet another aspect of the fuel cell assembly according to the invention, the guide device is formed on an end plate and / or the gas distributor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung weist die Führungsvorrichtung ein insbesondere benachbart zu dem Gasverteiler an einer Endplatte angeordnetes Endplatten-Führungselement auf, welches mit einem korrespondierenden Gasverteiler-Führungselement zum Zwecke einer bezüglich des Gasverteilers definierten Relativbeweglichkeit der Endplatte zusammenwirkt.According to another aspect of the fuel cell assembly according to the invention, the Guiding device, in particular adjacent to the gas distributor on an end plate arranged end plate guide member which cooperates with a corresponding gas distributor guide element for the purpose of a relative to the gas distributor relative movement of the end plate.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Brennstoffzellenanordnung weist das Endplatten-Führungselement einen Führungszapfen und das Gasverteiler-Führungselement eine damit zusammenwirkende Führungsnut oder das Endplatten-Führungselement eine Führungsnut und das Gasverteiler-Führungselement einen damit zusammenwirkenden Führungszapfen auf.In an embodiment of the fuel cell assembly according to the present invention, the end plate guide member includes a guide pin and the gas distributor guide member has a cooperating guide groove or the end plate guide member has a guide groove and the gas distributor guide member has a guide pin cooperating therewith.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Brennstoffzellenanordnung weist der Führungszapfen in X-Richtung eine Abmessung auf, welche mit der Nutbreite der Führungsnut korrespondiert, insbesondere in X-Richtung abgerundet ist.In a further embodiment of the fuel cell assembly according to the invention, the guide pin has a dimension in the X direction which corresponds to the groove width of the guide groove, in particular being rounded in the X direction.

Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung erstreckt sich die Führungsnut in Z-Richtung.According to one aspect of the fuel cell assembly according to the invention, the guide groove extends in the Z direction.

Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin eine Brennstoffzellenanordnung, wobei die Führungsvorrichtung ein bezüglich der Endplatte und des Gasverteilers separat gebildetes Gasverteiler-Führungselement aufweist, insbesondere einen Führungsblock.According to the invention, a fuel cell arrangement is furthermore proposed, wherein the guide device has a gas distributor guide element formed separately with respect to the end plate and the gas distributor, in particular a guide block.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Brennstoffzellenanordnung ist zwischen dem Gasverteiler-Führungselement und dem Gasverteiler eine Isolierschicht angeordnet.According to an embodiment of the fuel cell arrangement according to the invention, an insulating layer is arranged between the gas distributor guide element and the gas distributor.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawings, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 exemplarisch eine Brennstoffzellenanordnung im Schnitt entlang der Linie A-A in 2 gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung; 1 an example of a fuel cell arrangement in section along the line AA in 2 according to a possible embodiment of the invention;

2 exemplarisch die Brennstoffzellenanordnung von 1 im Schnitt entlang der Linie B-B in 1; 2 exemplarily the fuel cell arrangement of 1 in section along the line BB in 1 ;

3 exemplarisch eine Detailansicht des Details D1 in 1; 3 exemplarily a detailed view of the detail D1 in 1 ;

4 exemplarisch eine Detailansicht des Details D2 in 2; und 4 exemplarily a detailed view of the detail D2 in 2 ; and

5 exemplarisch eine explodierte Ansicht der Brennstoffzellenanordnung gemäß 1 bis 4. 5 exemplarily an exploded view of the fuel cell assembly according to 1 to 4 ,

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.In the following description and the drawings, the same reference numerals correspond to elements of the same or comparable function.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Richtungen X, Y, Z jeweils von der Ausrichtung der Brennstoffzellenanordnung bzw. ihres Stapels abhängig.In the context of the present invention, the directions X, Y, Z are each dependent on the orientation of the fuel cell arrangement or its stack.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung 1. Die Brennstoffzellenanordnung 1 weist wenigstens eine Brennstoffzelle 2, vorzugsweise einen Brennstoffzellenstapel 3, welcher mittels einer Mehrzahl von Brennstoffzellen 2 gebildet ist, auf, welche bzw. welcher zwischen einer ersten 4 und einer zweiten 5 Endplatte angeordnet ist. Die Stapelrichtung des Stapels 6 aus erster 4 und zweiter 5 Endplatte und der wenigstens einen Brennstoffzelle 2 entspricht der Z-Richtung, z. B. 1, i. e. der Richtung von der ersten 4 zur zweiten 5 Endplatte. Die wenigstens eine Brennstoffzelle 2 ist mit den Endplatten 4, 5 insbesondere verspannt, i. e. in Z-Richtung, z. B. derart, dass eine konstante Vorspannung beaufschlagt wird, z. B. mittels eines nachführenden Systems. 1 shows a fuel cell assembly according to the invention 1 , The fuel cell assembly 1 has at least one fuel cell 2 , preferably a fuel cell stack 3 , which by means of a plurality of fuel cells 2 is formed on which or which between a first 4 and a second 5 End plate is arranged. The stacking direction of the stack 6 from first 4 and second 5 End plate and the at least one fuel cell 2 corresponds to the Z direction, z. B. 1 , ie the direction of the first 4 to the second 5 Endplate. The at least one fuel cell 2 is with the end plates 4 . 5 in particular braced, ie in the Z direction, z. B. such that a constant bias voltage is applied, for. B. by means of a tracking system.

Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung 1 weist weiterhin einen Gasverteiler 7 (Manifold) auf, welcher zum Beispiel rahmenartig gebildet ist, z. B. 5, und zur Führung eines an der wenigstens einen Brennstoffzelle 2 umgesetzten Gasstroms vorgesehen ist, z. B. zur Zufuhr oder Abfuhr eines solchen. Der Gasverteiler 7 erstreckt sich in Z-Richtung wenigstens von der ersten 4 zur zweiten 5 Endplatte, z. B. auch baulich darüber hinaus. Die Endplatten 4, 5 sowie die wenigstens eine Brennstoffzelle 2, i. e. der Stapel 6, erstreckt sich in Y-Richtung, i. e. in einer Richtung quer zur Z-Richtung vom Gasverteiler 7 weg, z. B. 1.The fuel cell arrangement according to the invention 1 also has a gas distributor 7 (Manifold), which is formed like a frame, for. B. 5 , and for guiding one of the at least one fuel cell 2 converted gas stream is provided, for. B. for the supply or removal of such. The gas distributor 7 extends in the Z direction at least from the first 4 to the second 5 End plate, z. B. also structurally beyond. The end plates 4 . 5 and the at least one fuel cell 2 ie the stack 6 , extends in the Y-direction, ie in a direction transverse to the Z-direction of the gas distributor 7 away, z. B. 1 ,

Zwischen dem Gasverteiler 7 und der Endplatte 4, 5 bzw. der wenigstens einen Brennstoffzelle 2 ist auf an sich bekannte Weise eine Dichtungsvorrichtung 8 angeordnet, vorzugsweise in Form eines Dichtrahmens 9 (z. B. 5) mit sich in Z-Richtung erstreckenden (Längs-)Dichtungselementen 9a und sich in X-Richtung, i. e. einer Richtung quer zur Z-Richtung und quer zur Y-Richtung, z. B. 1, erstreckenden (Quer-)Dichtungselementen 9b, wobei die Dichtungsvorrichtung 8 weitere Dichtungsbestandteile aufweisen kann. Die Dichtungsvorrichtung 8 bzw. der Dichtrahmen 9 ist dazu vorgesehen, eine Leckage im Gasstromweg zu vermeiden und isoliert den Gasverteiler 6 gegenüber der wenigstens einen Brennstoffzelle 2 bzw. der Endplatte 4, 5 insbesondere elektrisch, ist z. B. aus Isoliermaterial, insbesondere Keramik, gebildet.Between the gas distributor 7 and the end plate 4 . 5 or the at least one fuel cell 2 is a sealing device in a known per se 8th arranged, preferably in the form of a sealing frame 9 (eg 5 ) with (longitudinal) sealing elements extending in the Z direction 9a and in the X-direction, ie a direction transverse to the Z-direction and transverse to the Y-direction, z. B. 1 , extending (transverse) sealing elements 9b , wherein the sealing device 8th may have further sealing components. The sealing device 8th or the sealing frame 9 is intended to prevent leakage in the gas flow path and isolates the gas distributor 6 opposite the at least one fuel cell 2 or the end plate 4 . 5 in particular electrically, z. B. of insulating material, in particular ceramic.

Bei der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung 1 ist vorgesehen, den Stapel 6 liegend, i. e. sich horizontal in Z-Richtung erstreckend, oder alternativ stehend, sich vertikal in Z-Richtung erstreckend, anzuordnen. Bei der gezeigten Ausführungsform mit liegendem Stapel 6 stützt sich der Stapel 6 z. B. via der dazwischen angeordneten Dichtungsvorrichtung 9 an dem Gasverteiler 7 ab, derart, dass der Gasverteiler 7 insbesondere dauerhaft an dem Stapel 6 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Gasverteiler 7 z. B. mit dem Stapel 6 verspannt sein, i. e. in Y-Richtung. Bei einer stehenden Ausführungsform wird der Gasverteiler 7 zur insbesondere dichten und dauerhaften Anordnung an dem Stapel 6 vorzugsweise gegen diesen verspannt, i. e. in Y-Richtung, z. B. mittels Zugstangen, Federn, Stahlbändern, Kabeln, etc.In the fuel cell assembly according to the invention 1 is provided, the stack 6 lying, ie horizontally extending in the Z-direction, or alternatively standing, vertically extending in the Z-direction, to arrange. In the illustrated embodiment with lying stack 6 the stack is supported 6 z. B. via the interposed sealing device 9 at the gas distributor 7 off, such that the gas distributor 7 especially permanently on the stack 6 is arranged. Alternatively or additionally, the gas distributor 7 z. B. with the stack 6 be braced, ie in the Y direction. In a standing embodiment, the gas distributor 7 for particular dense and permanent arrangement of the stack 6 preferably braced against this, ie in the Y direction, z. B. by means of tie rods, springs, steel straps, cables, etc.

Erfindungsgemäß ist die erste 4 und/oder die zweite 5 Endplatte in Bezug auf den Gasverteiler 7 derart definiert relativbeweglich angeordnet, dass eine definierte lineare Relativbewegungsmöglichkeit zwischen der ersten 4 und/oder der zweiten 5 Endplatte sowie jeweils dem Gasverteiler 7 in Z-Richtung eröffnet ist, während eine Relativbewegung, insbesondere eine lineare Relativbewegung, in einer Richtung quer bzw. senkrecht zur Y-Richtung und quer bzw. senkrecht zur Z-Richtung, i. e. in X-Richtung, verhindert ist. Die strichpunktierten Linien L1, L2 sowie die jeweils zwischen diesen angeordneten Doppelpfeile in 1 verdeutlichen beispielhaft eine erfindungsgemäße Relativbewegungsmöglichkeit in (+/–) Z-Richtung der Endplatte 4 bzw. 5 in Bezug auf den Gasverteiler 7.According to the invention, the first 4 and / or the second 5 End plate with respect to the gas distributor 7 so defined relatively movably arranged that a defined linear relative movement possibility between the first 4 and / or the second 5 End plate and each of the gas distributor 7 is opened in the Z direction, while a relative movement, in particular a linear relative movement, in a direction transverse or perpendicular to the Y direction and transverse or perpendicular to the Z direction, ie in the X direction, is prevented. The dotted lines L1, L2 and the respective arranged between these double arrows in 1 exemplify a relative movement possibility according to the invention in (+/-) Z-direction of the end plate 4 respectively. 5 in relation to the gas distributor 7 ,

Bei der in 1 bis 5 gezeigten Brennstoffzellenanordnung 1, welche insbesondere eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, sind beide Endplatten 4, 5 in Bezug auf den Gasverteiler 7 definiert relativbeweglich angeordnet, i. e. mit einer vorgegebenen Bewegungsrichtung, i. e. der (+/–) Z-Richtung, und vorgegebenem Bewegungsspielraum, i. e. einer vorgegebenen Länge des möglichen linearen Bewegungswegs in +/– Z-Richtung. Der definierten Relativbeweglichkeit bzw. Relativbewegungsmöglichkeit unterfällt hierbei auch die versagte Relativbewegungsmöglichkeit von Endplatte 4 bzw. 5 und Gasverteiler 7 in X-Richtung.At the in 1 to 5 shown fuel cell assembly 1 which particularly illustrates a preferred embodiment of the invention are both end plates 4 . 5 in relation to the gas distributor 7 defined relative movable, ie with a predetermined direction of movement, ie the (+/-) Z-direction, and predetermined range of motion, ie a predetermined length of the possible linear movement path in the +/- Z direction. The defined relative mobility or relative movement possibility is also subject to the failed relative movement possibility of end plate 4 respectively. 5 and gas distributor 7 in X direction.

Insbesondere ist erfindungsgemäß, wie z. B. bei der in den 1 bis 5 gezeigten Brennstoffzellenanordnung 1, die erste 4 und/oder zweite 5 in Bezug auf den Gasverteiler 7 definiert relativbeweglich angeordnete Endplatte 4 bzw. 5 hierbei zusätzlich bzw. gleichzeitig um eine in Y-Richtung verlaufende Achse A1 bzw. A2 relativ zu dem Gasverteiler 7 drehbar bzw. drehbar angeordnet, d. h. die in Bezug auf den Gasverteiler 7 definierte Relativbewegungsmöglichkeit der Endplatte 4 bzw. 5 umfasst eine Drehbewegungsmöglichkeit um eine in Y-Richtung verlaufende Drehachse A1 bzw. A2. Bei einer linearen Bewegung der Endplatte 4 bzw. 5 im Rahmen des definierten Bewegungsspielraums in Z-Richtung, verschiebt sich die in Y-Richtung verlaufende Achse A1 bzw. A2 in Z-Richtung parallel bzw. zusammen mit der Endplatte 4 bzw. 5, während die Position der in Y-Richtung verlaufenden Drehachse A1 bzw. A2 in Bezug auf die X-Richtung unveränderlich (und somit stets definiert) ist.In particular, according to the invention, such as. B. in the in the 1 to 5 shown fuel cell assembly 1 , the first 4 and / or second 5 in relation to the gas distributor 7 defines relatively movably arranged end plate 4 respectively. 5 in this case additionally or simultaneously about an axis A1 or A2 extending in the Y-direction relative to the gas distributor 7 rotatably or rotatably disposed, that is, with respect to the gas distributor 7 defined relative movement possibility of the end plate 4 respectively. 5 comprises a rotational movement possibility about a rotational axis A1 or A2 extending in the Y-direction. With a linear movement of the end plate 4 respectively. 5 Within the scope of the defined range of motion in the Z direction, the axis A1 or A2 extending in the Y direction shifts in the Z direction parallel or together with the end plate 4 respectively. 5 while the position of the Y-axis rotation axis A1 and A2 is fixed (and thus always defined) with respect to the X direction.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Endplatte 4 bzw. 5 mit in Bezug auf den Gasverteiler 7 definierter linearer Relativbewegungsmöglichkeit, welche eine Bewegung in Z-Richtung zulässt, insbesondere mit definiertem Bewegungsspielraum, und gleichzeitig eine Bewegung in X-Richtung vermeidet bzw. ausschließt, kann der Stapel 6 aus erster 4 und zweiter 5 Endplatte sowie der wenigstens einen Brennstoffzelle 2 sich in Z-Richtung bewegen, sich z. B. durch thermomechanische Einflüsse und/oder chemische Reaktionen während oder aufgrund des Betriebes der Brennstoffzellenanordnung 1 ausdehnen oder zusammenziehen und/oder im Falle zweier erfindungsgemäß definiert linear beweglicher Endplatten 4, 5 verlagern, während das Auftreten von Undichtigkeiten durch Vermeidung einer uneingeschränkten Querbewegungsmöglichkeit bzw. Bewegungsmöglichkeit in X-Richtung erfindungsgemäß verhindert wird. Der mögliche Bewegungsweg in Z-Richtung wird dabei derart vorgegeben, dass das Auftreten von Undichtigkeiten verhindert wird, i. e. derart, dass die Endplatte 4 bzw. 5 über den gesamten möglichen Bewegungsweg stets die benachbarte Querdichtung 9b in Y-Richtung überlappt.The inventive arrangement of the end plate 4 respectively. 5 with respect to the gas distributor 7 defined linear relative movement possibility, which allows a movement in the Z direction, in particular with defined range of motion, and at the same time avoids or excludes a movement in the X direction, the stack 6 from first 4 and second 5 End plate and the at least one fuel cell 2 to move in the Z direction, z. B. by thermo-mechanical influences and / or chemical reactions during or due to the operation of the fuel cell assembly 1 expand or contract and / or in the case of two inventively defined linearly movable end plates 4 . 5 shift, while the occurrence of leaks by preventing unrestricted ability to move or movement in the X direction is prevented according to the invention. The possible path of movement in the Z direction is predetermined in such a way that the occurrence of leaks is prevented, ie in such a way that the end plate 4 respectively. 5 over the entire possible path of movement always the adjacent transverse seal 9b overlaps in the Y direction.

Durch die weiterhin erfindungsgemäß vorgesehene Drehbeweglichkeit der – im Rahmen der bevorzugten Ausführungsform insbesondere beider – relativ zum Gasverteiler definiert linear beweglich angeordneten Endplatten 4 bzw. 5, kann der wenigstens einen Brennstoffzelle 2 bzw. einem Zellstapel 3 zusätzlich eine Bewegung in X-Richtung (im Sinne einer Biegung bzw. Krümmung; beispielhaft angedeutet durch die strichpunktierten Bogenlinien L3, L4 und den Doppelpfeil in 2) bei vorteilhaft lediglich geringer Beanspruchung der wenigstens einen Brennstoffzelle 2 ermöglicht werden. Bei einem Querverlagerungsbestreben in (+/–) X-Richtung der wenigstens einen Brennstoffzelle 2 kann sich eine drehbar gelagerte Endplatte 4 bzw. 5 jeweils um die in Y-Richtung verlaufende Drehachse A1 bzw. A2 drehen und die Belastung der Brennstoffzelle 2 folglich minimieren. Die Drehachse A1 bzw. A2 liegt dabei erfindungsgemäß vorzugsweise in einer Y-Z-Ebene, welche den Gasverteiler 7 in Bezug auf seine Erstreckung in X-Richtung insbesondere mittig schneidet.By further provided according to the invention rotary mobility of the - in the preferred embodiment in particular both - relative to the gas distributor defined linearly movable arranged end plates 4 respectively. 5 , the at least one fuel cell 2 or a cell stack 3 additionally a movement in the X direction (in the sense of a bend or curvature, for example indicated by the dot-dashed arc lines L3, L4 and the double arrow in FIG 2 ) at advantageously only low stress of the at least one fuel cell 2 be enabled. In a Querverlagerungsbestreben in (+/-) X direction of the at least one fuel cell 2 can be a rotatable mounted end plate 4 respectively. 5 each about the axis of rotation extending in the Y direction A1 and A2 rotate and the load on the fuel cell 2 consequently minimize. The axis of rotation A1 or A2 is according to the invention preferably in a YZ plane, which the gas distributor 7 in terms of its extent in the X direction in particular cuts in the middle.

Erfindungsgemäß weist die Brennstoffzellenanordnung 1 vorzugsweise eine Vorrichtung bzw. eine Führungsvorrichtung 10, insbesondere vorzugsweise je Endplatte 4 bzw. 5 auf, mittels derer eine Endplatte 4 bzw. 5 jeweils bezüglich des Gasverteilers 7 definiert relativbeweglich angeordnet ist, i. e. linear oder zusätzlich drehbeweglich. Die Führungsvorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, der Endplatte 4 bzw. 5 den vorgesehenen, definierten Bewegungsspielraum bezüglich des Gasverteilers 7 vorzugeben und die Endplatte 4 bzw. 5 bei einer Relativbewegung z. B. zu führen, wobei die Führungsvorrichtung 10 auch Lagerfunktionen wahrnehmen kann.According to the invention, the fuel cell arrangement 1 preferably a device or a guide device 10 , in particular preferably per end plate 4 respectively. 5 on, by means of which an end plate 4 respectively. 5 each with respect to the gas distributor 7 defined is arranged movable relative, ie linear or additionally rotatable. The guiding device 10 is intended to be the end plate 4 respectively. 5 the planned, defined range of motion with respect to the gas distributor 7 pretend and the end plate 4 respectively. 5 in a relative movement z. B. lead, wherein the guide device 10 can also perform warehouse functions.

Die Führungsvorrichtung 10 kann erfindungsgemäß z. B. ausschließlich an dem Gasverteiler 7, dem Gasverteiler 7 und der Endplatte 4 bzw. 5, der Endplatte 4 bzw. 5 und einem weiteren Element, z. B. einem Abstützelement für den Gasverteiler 7 oder den Stapel 6, oder z. B. ausschließlich an der Endplatte 4 bzw. 5 gebildet sein. Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass die Führungsvorrichtung 10 sowohl an einer Endplatte 4 bzw. 5 als auch dem Gasverteiler 7 gebildet ist, i. e., dass sowohl die Endplatte 4 bzw. 5 als auch der Gasverteiler 7 zusammenwirkende Führungselemente aufweisen. Die Führungsvorrichtung 10 kann erfindungsgemäß mittels einer Führungsschiene und z. B. einem korrespondierenden Eingriffselement, einem Schlitten, Gelenkelementen, Kombinationen daraus oder auf andere Weise gebildet sein.The guiding device 10 can according to the invention z. B. only on the gas distributor 7 , the gas distributor 7 and the end plate 4 respectively. 5 , the end plate 4 respectively. 5 and another element, e.g. B. a support element for the gas distributor 7 or the stack 6 , or z. B. only on the end plate 4 respectively. 5 be formed. According to the invention it is provided in particular that the guide device 10 both on an end plate 4 respectively. 5 as well as the gas distributor 7 is formed, ie, that both the end plate 4 respectively. 5 as well as the gas distributor 7 having cooperating guide elements. The guiding device 10 can according to the invention by means of a guide rail and z. B. a corresponding engagement element, a carriage, joint elements, combinations thereof or otherwise formed.

Gemäß der 1 bis 5 weist eine Führungsvorrichtung 10 vorzugsweise jeweils ein benachbart zu dem Gasverteiler 7 angeordnetes Endplatten-Führungselement 11 auf. Das Endplatten-Führungselement 11 ist insbesondere ein (Führungs-)Zapfen 12 oder ein Stift, allgemein z. B. ein geeigneter Vorsprung bzw. Ansatz, welcher an der Endplatte 4 bzw. 5, insbesondere aus einer in Y-Richtung angeordneten Außenfläche der Endplatte 4 bzw. 5 in Y-Richtung zum Gasverteiler 7 hervorragt. Der Führungszapfen 12 ist insbesondere an einem Flansch 13, welcher eigens zur Aufnahme des Führungszapfens 12 an der Endplatte 4 bzw. 5 benachbart zum Gasverteiler 7 ausgebildet ist, z. B. 1 und 5, angeordnet. Der Führungszapfen 12 ist insbesondere in dem Flanschelement 13 verankert, z. B. drehfest, oder z. B. integral mit der Endplatte 4 bzw. 5 gebildet.According to the 1 to 5 has a guide device 10 preferably one adjacent to the gas distributor 7 arranged end plate guide element 11 on. The end plate guide element 11 is in particular a (guide) pin 12 or a pen, generally z. B. a suitable projection or approach, which on the end plate 4 respectively. 5 , in particular from a arranged in the Y direction outer surface of the end plate 4 respectively. 5 in the Y direction to the gas distributor 7 protrudes. The guide pin 12 is in particular on a flange 13 , which specifically for receiving the guide pin 12 at the end plate 4 respectively. 5 adjacent to the gas distributor 7 is formed, for. B. 1 and 5 arranged. The guide pin 12 is in particular in the flange element 13 anchored, z. B. rotatably, or z. B. integral with the end plate 4 respectively. 5 educated.

Alternativ kann das Endplatten-Führungselement 11 zum Beispiel in Form einer Nut an der Endplatte 4 bzw. 5 ausgebildet sein (nicht dargestellt), in welche ein Führungszapfen z. B. eines Gasverteilers 7 eingreifen kann.Alternatively, the end plate guide element 11 for example in the form of a groove on the end plate 4 respectively. 5 be formed (not shown), in which a guide pin z. B. a gas distributor 7 can intervene.

Die Führungsvorrichtung 10 weist weiterhin vorzugsweise ein an dem Gasverteiler 7 angeordnetes Gasverteiler-Führungselement 14 auf, welches mit oben erläutertem, korrespondierenden Endplatten-Führungselement 11 zum Zwecke einer bezüglich des Gasverteilers 7 definierten Relativbeweglichkeit der Endplatte 4 bzw. 5 zusammenwirkt, z. B. durch gegenseitigen Eingriff. Das an dem Gasverteiler 7 angeordnete Gasverteiler-Führungselement 14 weist insbesondere eine langlochförmige Aussparung bzw. (Führungs-)Nut 15 definierter Länge in Z-Richtung auf, ist z. B. in Form einer Führungsnut 15, gebildet, in welche das Endplatten-Führungselement 11 in z. B. Form des Führungszapfens 12 eingreifen kann. Somit wird eine definierte lineare Beweglichkeit der Endplatte 4 bzw. 5 in Bezug auf den Gasverteiler 7 eröffnet. Die Anordnung des Gasverteiler-Führungselements 14 erfolgt dabei insbesondere derart, dass das Führungselement 14 sich in Z-Richtung jeweils vom Gasstrom führenden Bereich 7a des Gasverteilers 7 nach außen wegerstreckt, z. B. 1, wobei es vom Endplatten-Führungselement 11 in Y-Richtung insbesondere zum Zwecke eines gegenseitigen Eingriffs überlappt werden kann.The guiding device 10 further preferably has a on the gas distributor 7 arranged gas distributor guide element 14 on, which with above-explained, corresponding end plate guide element 11 for the purpose of relating to the gas distributor 7 defined relative mobility of the end plate 4 respectively. 5 cooperates, z. B. by mutual engagement. That at the gas distributor 7 arranged gas distributor guide element 14 in particular has a slot-shaped recess or (guide) groove 15 defined length in the Z direction, is z. B. in the form of a guide 15 formed in which the end plate guide member 11 in z. B. shape of the guide pin 12 can intervene. Thus, a defined linear mobility of the end plate 4 respectively. 5 in relation to the gas distributor 7 opened. The arrangement of the gas distributor guide element 14 takes place in particular such that the guide element 14 each in the Z direction leading from the gas stream area 7a of the gas distributor 7 outstretched to the outside, z. B. 1 being from the end plate guide element 11 can be overlapped in the Y direction in particular for the purpose of mutual engagement.

Die Führungsnut 15 weist vorzugsweise eine Breite in X-Richtung auf, welche mit der Breite des Führungszapfens 12 in X-Richtung korrespondiert, z. B. 4, derart, dass eine Bewegungsmöglichkeit bzw. eine Querverlagerbarkeit des Führungszapfens 12 in X-Richtung in der Nut 15 vermieden ist und insofern eine Bewegung der Endplatte 4 bzw. 5 in X-Richtung.The guide groove 15 preferably has a width in the X-direction, which corresponds to the width of the guide pin 12 in the X direction corresponds, z. B. 4 , Such that a movement possibility or a Querverlagerbarkeit the guide pin 12 in the X direction in the groove 15 is avoided and insofar a movement of the end plate 4 respectively. 5 in X direction.

Um oben beschriebene zusätzliche Drehbewegung der bezüglich des Gasverteilers 7 definiert linear beweglichen Endplatte 4 bzw. 5 zu ermöglichen, ist der Führungszapfen 12 insbesondere in X-Richtung abgerundet, 4, bzw. weist in X-Richtung ein Rundstab-Profil 12a auf. Derart kann sich der Führungszapfen 12 in der Nut 15 zusammen mit der daran drehfest montierten Endplatte 4 bzw. 5 um eine Achse in Y-Richtung drehen. Alternativ ist der Führungszapfen 12 z. B. drehbeweglich an der Endplatte 4 bzw. 5 verankert, so dass der Führungszapfen 12 in X-Richtung nicht abgerundet zu sein braucht.At the above-described additional rotational movement of the relative to the gas distributor 7 defines linearly movable end plate 4 respectively. 5 to allow, is the guide pin 12 especially rounded in the X direction, 4 , or in the X direction has a round bar profile 12a on. In this way, the guide pin can 12 in the groove 15 together with the non-rotatably mounted end plate 4 respectively. 5 rotate around an axis in the Y direction. Alternatively, the guide pin 12 z. B. rotatably on the end plate 4 respectively. 5 anchored so that the guide pin 12 in the X direction does not need to be rounded.

Die Anlageflächen 12b des Führungszapfens 12 in Z-Richtung, welche zusammen mit Anlageflächen 15a der Führungsnut 15 den Bewegungsspielraum bei einer linearen Relativbewegung zwischen einer Endplatte 4 bzw. 5 und des Gasverteilers 7 in Z-Richtung begrenzen, korrespondieren erfindungsgemäß vorzugsweise, wobei durch die Länge der in Z-Richtung ausgerichteten Führungsnut 15 und die Abmessung des darin eingetauchten Führungszapfens 15 in Z-Richtung die Bewegungsmöglichkeit der beweglich geführten Endplatte 4 bzw. 5 in Z-Richtung vorgegeben wird, i. e. der lineare Bewegungsweg definiert ist.The contact surfaces 12b of the guide pin 12 in Z-direction, which together with contact surfaces 15a the guide groove 15 the range of motion in a linear relative movement between an end plate 4 respectively. 5 and the gas distributor 7 in the Z-direction, according to the invention correspond preferably, being characterized by the length of the aligned in the Z direction guide 15 and the dimension of the guide pin immersed therein 15 in the Z direction, the possibility of movement of the movably guided end plate 4 respectively. 5 in Z-direction is given, ie the linear path of motion is defined.

Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass das Gasverteiler-Führungselement 14 in Form eines bezüglich des Gasverteilers 7 und der Endplatte 4 bzw. 5 separat gebildeten Führungselements, insbesondere Führungsblocks 16, mit weiterhin insbesondere einer Führungsnut 15 (oder alternativ mit einem Führungszapfen) gebildet ist, z. B. 2, 4, 5, welcher an dem Gasverteiler 7 anordenbar und auf einfache Weise elektrisch isolierbar oder bei Bedarf ohne einhergehende Ersatznotwendigkeit des Gasverteilers 7 einfach austauschbar ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Führungsblock 16, welcher im Wesentlichen Quaderform aufweist, z. B. als Einlege- oder Einpresselement ausgebildet, welches auf einfache Weise in eine korrespondierende Aussparung 17 am Gasverteiler 7 einbringbar ist. Alternativ kann der Führungsblock 16 anderweitig am Gasverteiler 7 befestigt sein, z. B. form-, kraft- oder stoffschlüssig oder mittels Kombination solcher Verfahren.According to the invention it is provided in particular that the gas distributor guide element 14 in the form of a relative to the gas distributor 7 and the end plate 4 respectively. 5 separately formed guide element, in particular guide block 16 , in particular with a guide groove 15 (or alternatively with a guide pin) is formed, for. B. 2 . 4 . 5 , which at the gas distributor 7 can be arranged and easily electrically isolated or if necessary without the need for replacement of the gas distributor 7 is easily replaceable. In the embodiment shown, the guide block 16 which has a substantially cuboid shape, z. B. formed as an insert or press-in, which in a simple manner in a corresponding recess 17 at the gas distributor 7 can be introduced. Alternatively, the leader block 16 otherwise at the gas distributor 7 be attached, z. B. positive, cohesive or material or by combination of such methods.

Um den Gasverteiler 7 gegenüber dem in dem z. B. aus Metall gefertigten Führungsblock 16 geführten bzw. gelagerten Endplatten-Führungselement 11 elektrisch zu isolieren, ist zwischen Führungsblock 16 und Gasverteiler 7 vorzugsweise eine elektrisch isolierende Isolierschicht 18 gebildet. Alternativ ist der Führungsblock 16 z. B. aus Keramik gefertigt, derart, dass eine Isolierschicht 18 entbehrlich ist.To the gas distributor 7 opposite to the z. B. made of metal guide block 16 guided or stored end plate guide element 11 electrically isolate is between guide block 16 and gas distributor 7 preferably an electrically insulating insulating layer 18 educated. Alternatively, the leader block 16 z. B. made of ceramic, such that an insulating layer 18 is dispensable.

Allgemein sind das Endplatten-Führungselement 11 und das korrespondierende Gasverteiler-Führungselement 14 bei der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung 1 jeweils derart angeordnet, dass eine Relativbewegungsmöglichkeit definiert wird, i. e. ein erfindungsgemäßes Zusammenwirken gewährleistet ist, z. B. jeweils an korrespondierenden Einbauorten von Gasverteiler 7 und Endplatte 4 bzw. 5 angeordnet, z. B. in Eingriff. Bei der in den 1 bis 5 veranschaulichten Ausführungsform ist das Endplatten-Führungselement 11 bzw. das Gasverteiler-Führungselement 14 jeweils in Bezug auf die X-Richtung mittig an der Endplatte 4 bzw. 5 bzw. dem Gasverteiler 7 angeordnet, z. B. 2, so dass sich gleichmäßige Hebelverhältnisse an einer durch den Führungszapfen 12 und die Nut 15 gebildeten Drehachse A1, A2 einstellen lassen. Alternativ kann eine Drehachse A1 bzw. A2 in X-Richtung jedoch auch von der Mitte des Gasverteilers 7 versetzt angeordnet sein. Vorgesehen ist erfindungsgemäß ferner, dass der Endplatte 4 bzw. 5, insbesondere mittels der Führungsvorrichtung 10, eine Bewegungsmöglichkeit in Y-Richtung ermöglicht ist, z. B. 1, 3, zumindest in begrenztem Umfang.Generally, the end plate guide element 11 and the corresponding gas distributor guide element 14 in the fuel cell assembly according to the invention 1 each arranged such that a relative movement possibility is defined, ie an inventive interaction is ensured, for. B. in each case at corresponding installation locations of gas distributor 7 and end plate 4 respectively. 5 arranged, z. B. engaged. In the in the 1 to 5 illustrated embodiment is the end plate guide member 11 or the gas distributor guide element 14 each with respect to the X direction centered on the end plate 4 respectively. 5 or the gas distributor 7 arranged, z. B. 2 , so that even leverage on one through the guide pin 12 and the groove 15 set rotational axis A1, A2 set. Alternatively, however, an axis of rotation A1 or A2 in the X direction can also be from the center of the gas distributor 7 be arranged offset. It is further provided according to the invention that the end plate 4 respectively. 5 , in particular by means of the guide device 10 , a possibility of movement in the Y direction is possible, for. B. 1 . 3 , at least to a limited extent.

Vorgesehen ist im Rahmen der Erfindung weiterhin, dass die Brennstoffzellenanordnung 1 einen ersten 7 und einen zweiten 7' auf oben beschriebene Weise ausgebildeten und an dem Stapel 6 angeordneten Gasverteiler aufweist. Dabei ist eine Endplatte 4 bzw. 5, insbesondere beide Endplatten 4, 5, sowohl in Bezug auf den ersten 7 als auch den zweiten 7' Gasverteiler definiert beweglich angeordnet, insbesondere linear und weiterhin insbesondere jeweils um eine vertikale Achse A1, A2 drehbar bzw. drehbeweglich, wobei jeweils eine Relativbewegung in X-Richtung versagt ist.It is further provided within the scope of the invention that the fuel cell arrangement 1 a first 7 and a second 7 ' formed in the manner described above and on the stack 6 having arranged gas distributor. This is an end plate 4 respectively. 5 , especially both end plates 4 . 5 , both in terms of the first 7 as well as the second 7 ' Gas distributor defined movably defined, in particular linear and further in particular in each case about a vertical axis A1, A2 rotatable or rotatable, wherein in each case a relative movement in the X direction is failed.

Der zweite Gasverteiler 7' der Brennstoffzellenanordnung 1 liegt dem ersten Gasverteiler 7 dabei in Y-Richtung an dem Stapel 6 gegenüber und erstreckt sich ebenfalls von der ersten 4 zur zweiten Endplatte 5, wobei der zweite Gasverteiler 7' ebenfalls vorzugsweise dauerhaft an dem Stapel 6 angeordnet ist. Dabei ist ebenfalls eine auf oben für die Dichtungsvorrichtung 8 beschriebene Weise ausgebildete Dichtungsvorrichtung 8' zwischen Gasverteiler 7' und Stapel 6 vorgesehen, z. B. 5. Eine Führungsvorrichtung 10 ist insbesondere jeweils zwischen dem Gasverteiler 7 und einer Endplatte 4 und/oder 5 gebildet, eine Führungsvorrichtung 10', welche auf oben für die Führungsvorrichtung 10 beschriebene Weise ausgebildet ist, jeweils zwischen dem Gasverteiler 7' und einer Endplatte 4 und/oder 5, z. B. 1, 5. Die Führungsvorrichtungen 10 und 10' liegen sich insofern in Y-Richtung gegenüber.The second gas distributor 7 ' the fuel cell assembly 1 lies the first gas distributor 7 doing so in the Y direction on the stack 6 opposite and also extends from the first 4 to the second end plate 5 , wherein the second gas distributor 7 ' also preferably permanently on the stack 6 is arranged. It is also one on top for the sealing device 8th described manner sealing device 8th' between gas distributor 7 ' and stacks 6 provided, z. B. 5 , A guiding device 10 is in particular between each gas distributor 7 and an end plate 4 and or 5 formed, a guide device 10 ' which on top for the guide device 10 described manner is formed, in each case between the gas distributor 7 ' and an end plate 4 and or 5 , z. B. 1 . 5 , The guiding devices 10 and 10 ' are in this respect in the Y direction opposite.

Allgemein kann mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung 1 vorteilhaft eine Seitwärtsbewegung eines Zellstapels 3 in X-Richtung verhindert werden, wodurch Dichtbestandteile bzw. Dichtungen zwischen dem Zellstapel 3 und dem Dielelectric-Rahmen 9 bzw. dem Dichtrahmen 9 weniger beansprucht werden. Ferner kann bei einer liegenden Stapelanordnung ein in Y-Richtung (in Richtung von einem 7 bzw. 7' zum anderen Gasverteiler 7' bzw. 7) oberer Gasverteiler 7', welcher den Brennstoffzellstapel 3 z. B. nicht abstützt, in X-Richtung fixiert und gegen Verrutschen gesichert werden, z. B. bei einem Transport. Auf vorteilhafte Weise können die Seitenflächen der Endplatten 4 bzw. 5 in X-Richtung als Dichtgleitflächen verwendet werden.Generally, with the fuel cell arrangement according to the invention 1 advantageously a sideward movement of a cell stack 3 be prevented in the X direction, whereby sealing components or seals between the cell stack 3 and the dielectric frame 9 or the sealing frame 9 less stressed. Further, in a lying stacking arrangement in the Y direction (in the direction of a 7 respectively. 7 ' to the other gas distributor 7 ' respectively. 7 ) upper gas distributor 7 ' which the fuel cell stack 3 z. B. is not supported, fixed in the X direction and secured against slipping, z. B. in a transport. Advantageously, the side surfaces of the end plates 4 respectively. 5 be used in the X direction as a sealing sliding surfaces.

Claims (9)

Brennstoffzellenanordnung (1) mit einem Stapel (6) aus einer ersten (4) und einer zweiten (5) Endplatte sowie wenigstens einer zwischen diesen angeordneten Brennstoffzelle (2, 3), wobei an dem Stapel (6) ein Gasverteiler (7, 7') angeordnet ist, welcher sich entlang des Stapels (6) von der ersten (4) zur zweiten (5) Endplatte in Z-Richtung erstreckt, wobei sich der Stapel (6) in Y-Richtung vom Gasverteiler (7, 7') weg erstreckt, wobei die erste (4) und/oder die zweite (5) Endplatte in Bezug auf den Gasverteiler (7, 7') derart definiert relativbeweglich angeordnet ist, dass eine definierte lineare Relativbewegungsmöglichkeit zwischen der ersten (4) und/oder der zweiten (5) Endplatte sowie jeweils dem Gasverteiler (7, 7') in Z-Richtung eröffnet ist, während eine Relativbewegung in einer Richtung quer zur Y-Richtung und quer zur Z-Richtung, d. h. in X-Richtung, verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (4) und/oder die zweite (5) in Bezug auf den Gasverteiler (7) definiert relativbeweglich angeordnete Endplatte derart definiert relativbeweglich ist, dass die Endplatte (4, 5) zusätzlich um eine in Y-Richtung verlaufende Achse (A1, A2) relativ zum Gasverteiler (7, 7') drehbeweglich ist.Fuel cell assembly ( 1 ) with a stack ( 6 ) from a first ( 4 ) and a second ( 5 ) End plate and at least one fuel cell arranged between them ( 2 . 3 ), wherein on the stack ( 6 ) a gas distributor ( 7 . 7 ' ), which extends along the stack ( 6 ) from the first ( 4 ) to the second ( 5 ) End plate extends in the Z direction, wherein the stack ( 6 ) in the Y direction from the gas distributor ( 7 . 7 ' ), the first ( 4 ) and / or the second ( 5 ) End plate with respect to the gas distributor ( 7 . 7 ' ) defined in such a way that a defined linear relative movement possibility between the first ( 4 ) and / or the second ( 5 ) End plate and in each case the gas distributor ( 7 . 7 ' ) in the Z direction, while preventing relative movement in a direction transverse to the Y direction and transversely to the Z direction, ie in the X direction, characterized in that the first ( 4 ) and / or the second ( 5 ) with respect to the gas distributor ( 7 ) defined relatively movably arranged end plate is so defined relative movable, that the end plate ( 4 . 5 ) in addition to an axis extending in the Y direction (A1, A2) relative to the gas distributor ( 7 . 7 ' ) is rotatable. Brennstoffzellenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellenanordnung (1) eine Führungsvorrichtung (10, 10') aufweist, mittels derer eine Endplatte (4, 5) in Bezug auf den Gasverteiler (7, 7') definiert relativbeweglich angeordnet ist.Fuel cell assembly ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the fuel cell arrangement ( 1 ) a guiding device ( 10 . 10 ' ), by means of which an end plate ( 4 . 5 ) with respect to the gas distributor ( 7 . 7 ' ) Defined movable relative. Brennstoffzellenanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (10, 10') an einer Endplatte (4, 5) und/oder dem Gasverteiler (7, 7') gebildet ist.Fuel cell assembly ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the guiding device ( 10 . 10 ' ) on an end plate ( 4 . 5 ) and / or the gas distributor ( 7 . 7 ' ) is formed. Brennstoffzellenanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (10, 10') ein insbesondere benachbart zu dem Gasverteiler (7, 7') an einer Endplatte (4, 5) angeordnetes Endplatten-Führungselement (11) aufweist, welches mit einem korrespondierenden Gasverteiler-Führungselement (14) zum Zwecke einer bezüglich des Gasverteilers (7, 7') definierten Relativbeweglichkeit der Endplatte (4, 5) zusammenwirkt.Fuel cell assembly ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the guiding device ( 10 . 10 ' ) in particular adjacent to the gas distributor ( 7 . 7 ' ) on an end plate ( 4 . 5 ) arranged end plate guide element ( 11 ), which with a corresponding gas distributor guide element ( 14 ) for the purpose of a gas distributor ( 7 . 7 ' ) defined relative mobility of the end plate ( 4 . 5 ) cooperates. Brennstoffzellenanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Endplatten-Führungselement (11) einen Führungszapfen (12) und das Gasverteiler-Führungselement (14) eine damit zusammenwirkende Führungsnut (15) oder das Endplatten-Führungselement (11) eine Führungsnut (15) und das Gasverteiler-Führungselement (14) einen damit zusammenwirkenden Führungszapfen (12) aufweist.Fuel cell assembly ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the end plate guide element ( 11 ) a guide pin ( 12 ) and the gas distributor guide element ( 14 ) a cooperating guide groove ( 15 ) or the end plate guiding element ( 11 ) a guide groove ( 15 ) and the gas distributor guide element ( 14 ) a cooperating guide pin ( 12 ) having. Brennstoffzellenanordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszapfen (12) in X-Richtung eine Abmessung aufweist, welche mit der Nutbreite der Führungsnut (15) korrespondiert, insbesondere in X-Richtung abgerundet ist (12a).Fuel cell assembly ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the guide pin ( 12 ) in the X direction has a dimension which coincides with the groove width of the guide groove ( 15 ), in particular in the X direction is rounded ( 12a ). Brennstoffzellenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungsnut (15) in Z-Richtung erstreckt.Fuel cell assembly ( 1 ) according to one of claims 5 and 6, characterized in that the guide groove ( 15 ) extends in the Z direction. Brennstoffzellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (10, 10') ein bezüglich der Endplatte (4, 5) und des Gasverteilers (7, 7') separat gebildetes Gasverteiler-Führungselement (14) aufweist, insbesondere einen Führungsblock (16).Fuel cell assembly ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the guiding device ( 10 . 10 ' ) with respect to the end plate ( 4 . 5 ) and the gas distributor ( 7 . 7 ' ) separately formed gas distributor guide element ( 14 ), in particular a guide block ( 16 ). Brennstoffzellenanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gasverteiler-Führungselement (14) und dem Gasverteiler (7) eine Isolierschicht (18) angeordnet ist.Fuel cell assembly ( 1 ) according to claim 8, characterized in that between the gas distributor guide element ( 14 ) and the gas distributor ( 7 ) an insulating layer ( 18 ) is arranged.
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