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HINTERGRUND
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(a) Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endplatte für eine Brennstoffzelle, die ein Sandwich-Einlegeteil umfasst. Sie betrifft insbesondere eine Endplatte für eine Brennstoffzelle, umfassend ein Sandwich-Einlegeteil, in welcher ein Metalleinlegeteil einen Sandwich-Einlegeteilaufbau einschließlich einer Mehrzahl von gestapelten Platten aufweist, wodurch eine Festigkeit sichergestellt und eine Verringerung des Gewichts erreicht wird.
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(b) Stand der Technik
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Unter Bezugnahme auf 7 ist in einer Elementarzelle eines Brennstoffzellenstapels, der in einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert ist, eine Membran-Elektroden-Anordnung (Membrane-Electrode Assembly – MEA) an der innersten Seite der Elementarzelle des Brennstoffzellenstapels angeordnet. Die MEA umfasst eine Festpolymer-Elektrolytmembran 10, durch welche Protonen passieren, und katalytische Elektrodenschichten, d. h., eine Kathode 12 und eine Anode 14, die auf gegenüberliegenden Oberflächen der Festpolymer-Elektrolytmembran 10 beschichtet sind, so dass Wasserstoff mit Sauerstoff reagieren kann.
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Gasdiffusionsschichten (Gas Diffusion Layers – GDL) 16 und Dichtungen 18 sind außerhalb der Kathode 12 und der Anode 14 sequenziell gestapelt. Trennplatten 20, welche Strömungsfelder zum Zuführen von Brennstoff und Abführen von durch die Reaktion erzeugtem Wasser umfassen, sind außerhalb der GDLs 16 angeordnet.
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Nachdem einige hundert Elementarzellen des Brennstoffzellenstapels gestapelt sind, werden Endplatten 30 zum Bereitstellen und Befestigen jeder der Elementarzellen an den äußersten Seiten des Brennstoffzellenstapels montiert.
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In diesem Fall wird eine Stromkollektorplatte zum Sammeln von Elektrizität in dem Brennstoffzellenstapel und Übertragen der gesammelten Elektrizität an die Außenseite innerhalb der Endplatten 30 montiert.
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Demzufolge findet eine Oxidationsreaktion von Wasserstoff in der Anode 14 des Brennstoffzellenstapels statt, und Protonen und Elektronen werden erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt fließen die erzeugten Protonen und Elektronen zuerst zu der Kathode 12 durch die Festpolymer-Elektrolytmembran 10 und dann zu der Trennplatte 20. Infolgedessen wird Wasser in der Kathode 12 durch eine elektrochemische Reaktion der Protonen und Elektronen von der Anode 14 mit Sauerstoff in der Luft erzeugt. Dann wird elektrische Energie durch einen Fluss der Elektronen erzeugt und durch die Stromsammelplatte der Endplatten 30 einer Last zugeführt, die elektrische Energie benötigt.
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Die Endplatten 30 des Brennstoffzellenstapels, welche an gegenüberliegenden Seiten des Brennstoffzellenstapels angeordnet sind, dienen dazu, um eine Mehrzahl von gestapelten Trennplatten, MEAs und GDLs zu befestigen und dienen ferner dazu, um einen gleichmäßigen Oberflächendruck auf jede Elementarzelle bereitzustellen.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, ist die Endplatte 30 aus einem Metalleinlegeteil 31, einem Kunststoff-Spritzgussteil 32 und einer Stromsammelplatte 33 gebildet, welche einstückig gebildet sind, um ein verringertes Gewicht und eine elektrische Isolation bereitzustellen.
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Insbesondere ist das Metalleinlegeteil 31 innerhalb einer Spritzgießform angeordnet und dann wird ein Kunststoff-Spritzguss-Material in die Spritzgießform eingefüllt, so dass die Endplatte 30, umfassend das Metalleinlegeteil 31, das durch das Kunststoff-Spritzgussteil 32 umgeben wird, auf diese Weise gebildet wird.
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Die Stromsammelplatte 33 kann ebenfalls innerhalb der Spritzgießform zusammen mit dem Metalleinlegeteil 31 angeordnet werden und zusammen mit dem Kunststoff-Spritzgussteil 32 spritzgegossen werden. Alternativ kann die Stromsammelplatte 33 zu einem späteren Zeitpunkt innerhalb des Kunststoff-Spritzgussteils 32 separat montiert werden.
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Das Metalleinlegeteil 31 der Endplatte muss eine hohe Festigkeit aufweisen, um einer inneren Oberflächendruck auszuhalten. Demzufolge wird das Metalleinlegeteil 31 im Allgemeinen durch eine Bearbeitung eines Metallmaterials hergestellt und wird ebenfalls typischerweise in einer komplizierten Form hergestellt, die seine Fähigkeit, um erzeugte Elektrizität des Brennstoffzellenstapels zu sammeln und den Brennstoffzellenstapel zu befestigen, verbessern kann.
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Jedoch wird gemäß den herkömmlichen Verfahren das Metalleinlegeteil der Endplatte in einer integralen Form hergestellt, was zu einer Reihe von Nachteilen führt.
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Erstens ist es beim Bearbeiten einer leichten Material vermindernden Konstruktion für das Metalleinlegeteil schwierig, das Metalleinlegeteil einem Spritzgussvorgang zu unterziehen. Insbesondere sollte nach dem Spritzgießen der Endplatten keine Vertiefung oder ein unebener Abschnitt auf einer Kunststoffoberfläche erzeugt werden, um ein Brennstoffleck zu verhindern, wenn der Kontakt mit den Dichtungen sichergestellt wird. Jedoch wird beim Verwenden der Material vermindernden Konstruktion für das Metalleinlegeteil, falls eine Stärke des Harzmaterials des Kunststoff-Spritzgussteils nicht gleichmäßig ist, auf der Oberfläche des Harzes aufgrund einer Schwindung des Harzes eine Vertiefung oder ein unebener Abschnitt in nachteiliger Weise erzeugt. Insbesondere falls eine Taschenverarbeitung (pocket processing) durchgeführt wird, um die Material vermindernde Konstruktion bei dem Metalleinlegeteil zum Verringern des Gewichts zu verwenden, ist es schwierig, die Stärke des Spritzgussmaterials gleichmäßig beizubehalten.
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Zweitens wird das integrale Metalleinlegeteil durch Schneiden einer Metallplatte oder einer nichtmetallischen Platte durch eine Bearbeitung hergestellt, so dass es eine lange Zeit benötigt, um das einzelne integrale Metalleinlegeteil herzustellen. Dies führt nicht nur zu Schwierigkeiten bei der Massenherstellung, sondern macht es schwieriger, Kosten zu senken.
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Drittens sollte das Metalleinlegeteil aus einem einzelnen Material hergestellt werden, so dass es Schwierigkeiten bei der Verwendung von verschiedenen Materialien zum Verringern des Gewichts und Verbessern der Festigkeit gibt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Endplatte für eine Brennstoffzelle bereit, die ein Sandwich-Einlegeteil umfasst, in welcher das Sandwich-Einlegeteil durch Stapeln von zwei oder mehreren Platten hergestellt ist, die jeweils eine bestimmte Form aufweisen. Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung wird das Sandwich-Einlegeteil mit einem Kunststoff-Spritzgussteil spritzgegossen, wodurch im Gegensatz zu den herkömmlichen integralen Metalleinlegeteilen die Festigkeit sichergestellt und gleichzeitig eine Konstruktion in Leichtbauweise bereitgestellt werden.
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In einer Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung eine Endplatte für eine Brennstoffzelle bereit, umfassend: Sandwich-Einlegeteile, aufweisend einen Sandwich-Aufbau, in welchen zwei oder mehrere Platten durch ein Kopplungsmittel gebondet sind, wobei Außenflächen der Sandwich-Einlegeteile durch ein Kunststoff-Spritzgussmaterial umgeben sind.
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In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Sandwich-Einlegeteil: eine erste Platte, aufweisend: erste Stromsammelplatten-Kopplungsöffnungen an einem zentralen Abschnitt davon; eine zweite Platte, aufweisend zwei oder mehrere erste Material vermindernde räumliche Bereiche an einem zentralen Abschnitt davon; eine dritte Platte, aufweisend dritte Stromsammelplatten-Kopplungsöffnungen an einem zentralen Abschnitt davon; und eine vierte Platte, aufweisend einen zweiten Material vermindernden räumlichen Bereich an einem zentralen Abschnitt davon.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind Platten mit hoher Biegefestigkeit, aufweisend zweite Stromsammelplatten-Kopplungsöffnungen, in die ersten Material vermindernden räumlichen Bereiche der zweiten Platte eingefügt, um zu verhindern, dass das Sandwich-Einlegeteil verbogen wird.
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Das Kopplungsmittel kann ein herkömmliches Kopplungsmittel sein, das für eine Verwendung in Brennstoffzellen geeignet ist. Zum Beispiel wird das Kopplungsmittel in einem Ausführungsbeispiel ausgewählt aus einem Klebemittel einschließlich eines flüssigen Klebstoffs oder eines Klebstoff-Films, und einem mechanischen Kopplungsmittel einschließlich zum Beispiel eines Bolzens, einer Niete oder eines Montagestifts.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Sandwich-Einlegeteil aus zumindest einem Material hergestellt, das aus einem Stahl-Material, einem nichtmetallischen Material, einem Material auf Kohlenstoff-Basis und einem Verbundmaterial ausgewählt wird.
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Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Wirkungen bereit.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Einlegeteil der Endplatte einen gestapelten Aufbau von mehreren Platten auf, so dass es möglich ist, die verschiedenen Schichten mit den gewünschten Eigenschaften bereitzustellen, um einen gestapelten Gesamtaufbau zu bilden, der sowohl eine gewünschte Festigkeit erreicht als auch ein Einlegeteil in Leichtbauweise bereitstellt. Gemäß manchen Ausführungsformen kann eine Gewichtsverringerung weiter durch Bilden eines oder mehrerer Material vermindernder räumliche Bereiche in einer oder mehreren der Platten erreicht werden.
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Ferner können die einzelnen Platten aus unterschiedlichen Materialien (z. B. einem leichten Material auf Kohlenstoff-Basis und einem Material mit einer ausgezeichneten Festigkeit wie zum Beispiel Stahl) hergestellt werden und für eine Verwendung kombiniert werden, wodurch sowohl die Gewichtsverringerung als auch die Festigkeit des Einlegeteils verbessert wird.
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In manchen Ausführungsformen wird weiterhin eine separate Platte mit einer hohen Biegefestigkeit in eine oder mehrere matergeminderte räumliche Bereiche einer Platte, vorzugsweise die zentral gestapelte Platte unter den einzelnen gestapelten Platten eingefügt. Die Platte mit hoher Biegefestigkeit kann auf diese Weise die gesamte Festigkeit des Einlegeteils verbessern und kann verhindern, dass das Metalleinlegeteil aufgrund eines in dem Spritzgießverfahren ausgeübten Harzdrucks verbogen wird, und kann gleichzeitig die Biegefestigkeit durch Erhöhen des sekundären Trägheitsmoments des Sandwich-Einlegeteils in wirksamer Weise verbessern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlich unter Bezugnahme auf deren bestimmte beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, welche nachfolgend lediglich der Veranschaulichung dienen und somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sind, wobei:
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1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung, die ein Sandwich-Einlegeteil einer Endplatte für eine Brennstoffzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung, die ein Verfahren zum Bonden des Sandwich-Einlegeteils von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein montiertes Sandwich-Einlegeteil von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine spritzgegossene Endplatte für eine Brennstoffzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung, die ein Sandwich-Einlegeteil einer Endplatte für eine Brennstoffzelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine herkömmliche Endplatte darstellt; und
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7 zeigt eine Ansicht, die schematisch einen Brennstoffzellenstapel darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend wird nun ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es zu beachten, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
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Es ist zu beachten, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Endplatte für eine Brennstoffzelle bereit, die sowohl eine Leichtbauweise als auch eine Festigkeit aufweist. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Endplatte bereit, die ein Sandwich-Einlegeteil 100 umfasst, in welchem zwei oder mehrere Platten durch ein Kopplungsmittel 500 gestapelt und gebondet sind, und wobei das Sandwich-Einlegeteil 100 mit einem Kunststoff-Spritzgussmaterial umgeben ist, um ein Kunststoff-Spritzgussteil 200 zu bilden. Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung sind die zwei oder mehreren das Sandwich-Einlegeteil 100 bildende Platten mit Abschnitten, die einen Verteiler bilden, ausgestattet, durch welche Wasserstoff, Luft und Kühlwasser an gegenüberliegenden Endbereichen davon fließt.
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Wie in den 1 bis 4 dargestellt, wird das Sandwich-Einlegeteil 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Aufbau hergestellt, in welchem eine erste Platte 110, eine zweite Platte 210, eine dritte Platte 310 und eine vierte Platte 410 sequenziell gestapelt und durch das Kopplungsmittel 500 gebondet sind. Selbstverständlich ist das Sandwich-Einlegeteil 100 als solches nicht eingeschränkt, sondern könnte mit jeder geeigneten Anzahl von Platten und Plattenanordnungen, abweichend von den in den Figuren dargestellten vier Platten ausgestattet werden.
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Wie gezeigt, ist die erste Platte 110 an dem innersten Teil des Sandwich-Einlegeteils 100 (auf einer Seite des Brennstoffzellenstapels) angeordnet und weist eine rechteckförmige Plattenkonstruktion auf. Die erste Platte 110 ist mit einer geeigneten Stärke versehen, zum Beispiel eine Stärke von ungefähr 4 bis 5 t, durch jedes geeignete Mittel, wie zum Beispiel ein herkömmliches Bearbeitungs- und Pressverfahren. Die erste Platte 110 weist erste einen Verteiler bildende Abschnitte 111 auf, die an gegenüberliegenden Endbereichen davon gebildet sind. Wie weiter gezeigt, ist die erste Platte 110 mit ersten Stromsammelplatten-Kopplungsöffnungen 112 an einem zentralen Abschnitt davon ausgestattet.
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Die zweite Platte 210 ist außerhalb der ersten Platte 110 gestapelt und ist mit einer rechteckförmigen Plattenkonstruktion hergestellt. Die zweite Platte 210 ist gleichermaßen mit einer geeigneten Stärke versehen, zum Beispiel eine stärke von ungefähr 4 bis 4 t durch jedes geeignete Mittel, wie zum Beispiel einem herkömmlichen Bearbeitungs- und Pressverfahren. Die zweite Platte 210 weist zweite einen Verteiler bildende Abschnitte 211 auf, die an gegenüberliegenden Endbereichen davon gebildet sind. Wie in dieser Ausführungsform weiter gezeigt ist, ist die zweite Platte 210 ferner mit zwei oder mehreren ersten Material vermindernden räumlichen Bereichen 212 an einem zentralen Abschnitt davon ausgestattet. Es wird angemerkt, dass die Anzahl und Anordnung der ersten Material vermindernden räumlichen Bereiche 212 nicht auf die dargestellte Anzahl und Anordnung beschränkt ist. Somit könnte zum Beispiel ein einzelner Material vermindernder räumlicher Bereich 212 ebenfalls in bestimmten Ausführungsformen verwendet werden.
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In dieser Ausführungsform handelt es sich bei den ersten Material vermindernden räumlichen Bereichen 212 der zweiten Platte um räumliche Bereiche, die durch die zweite Platte 210 in einer Form einer rechteckförmigen Öffnung durchführen, was das Gewicht der zweiten Platte 210 verringert und zu der Bildung eines Sandwich-Einlegeteils 100 in Leichtbauweise beiträgt.
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Die dritte Platte 310 ist außerhalb der zweiten Platte gestapelt und weist wie in dieser Ausführungsform gezeigt, dieselbe Form und denselben Aufbau wie die erste Platte 110 auf.
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Insbesondere die dritte Platte 310 wird mit einer rechteckförmigen Plattenkonstruktion mit einer geeigneten Stärke (z. B. eine Starke von ungefähr 4 bis t) durch jedes geeignete Mittel wie zum Beispiel ein herkömmliches Verarbeitungs- und Pressverfahren hergestellt. Wie gezeigt, weist die dritte Platte 310 einen Verteiler bildende Abschnitte 311, die an gegenüberliegenden Endbereichen davon gebildet sind, und dritte Stromsammelplatten-Kopplungsöffnungen 312 auf, die durch die dritte Platte 310 an einem zentralen Abschnitt davon durchführen.
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Wie weiter gezeigt ist, ist die vierte Platte 410 auf der dritten Platte 310 gestapelt und gebondet und ist an der äußersten Seite des Sandwich-Einlegeteils 100 angeordnet. Die vierte Platte ist mit einer rechteckförmigen Plattenkonstruktion mit einer geeigneten Stärke (z. B. eine Stärke von ungefähr 4 bis 5 t) durch jedes geeignete Mittel wie zum Beispiel ein herkömmliches Verarbeitungs- und Pressverfahren hergestellt. In ähnlicher Weise zur zweiten Platte 210, weist die vierte Platte 410 vierte einen Verteiler bildende Abschnitte 411 auf, die an gegenüberliegenden Endbereichen davon gebildet sind. Wie in dieser Ausführungsform gezeigt ist, ist die vierte Platte 410 ferner mit einem zweiten Material vermindernden räumlichen Bereich 412 an einem zentralen Abschnitt davon ausgestattet. Wie bei der zweiten Platte 210 ist die Anzahl und Anordnung des/der zweiten Material vermindernden Bereichs/Bereiche 412 nicht auf die dargestellte Anzahl und Anordnung beschränkt.
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Wie in der in 1 dargestellten Ausführungsform dargelegt, weisen die erste Platte 110 und die dritte Platte 310 eine Konstruktion mit einer im Wesentlichen flachen Oberfläche auf, mit Ausnahme von den durchgeführten Stromsammelplatten-Kopplungsöffnungen 112 und 312. Wie gezeigt, sind die erste Platte 110 und die dritte Platte 310 an oberen und unteren Seiten der zweiten Platte 210 angeordnet, welche mit den ersten Material vermindernden räumlichen Bereichen zum Verringern des Gewichts und um die Stärken der Materialien des ganzen Metalleinlegeteils und der Endplatte gleichmäßig zu bilden, ausgestattet ist.
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Wie in 2 gezeigt, kann das Kopplungsmittel 500 zum Bonden der ersten bis vierten Platte ein Klebemittel sein, das zwischen der ersten bis vierten Platte verwendet wird. In manchen Ausführungsformen kann das Klebemittel ein Klebemittel wie zum Beispiel ein Flüssigklebstoff oder ein Klebstoff-Film verwenden, die einer Temperatur von bis zu 150 Grad Celsius widerstehen können. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die erste bis vierte Platte durch Befestigen der Endbereiche der ersten bis vierten Platte mit einem mechanischen Kopplungsmittel wie zum Beispiel einem Befestigungsbolzen, einer Befestigungsniet oder einem Montagestift gestapelt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können die erste bis vierte Platte des Sandwich-Einlegeteils 100 aus einem oder mehreren geeigneten Materialien gebildet werden, die herkömmlich beim Bilden von Einlegeteilen verwendet werden. Zum Beispiel können die erste bis vierte Platte aus einem Stahl-Material, einem nichtmetallischen Material und einem Material auf Kohlenstoff-Basis gebildet werden. Ferner können die erste bis vierte Platte vorteilhaft aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden, um die Leichtbauweise des Sandwich-Einlegeteils weiter zu verbessern.
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Zum Beispiel wird gemäß einer Ausführungsform die erste Platte aus Stahl hergestellt und die übrigen, die zweite bis vierte Platte werden aus einem leichten Material auf Kohlenstoff-Basis hergestellt. Solch eine Konstruktion würde es ermöglichen, um weiter ein Sandwich-Einlegeteil zu erlangen, das leichtgewichtig ist während ebenfalls eine Festigkeit beibehalten wird.
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Nachfolgend wird eine Endplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Die Endplatte gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit der Endplatte gemäß der vorher genannten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen baugleich, insofern, dass die Endplatte das Sandwich-Einlegeteil 100 umfasst, in welchem zwei oder mehrere Platten mit einem Verteiler bildenden Abschnitten, durch welche Wasserstoff, Luft und Kühlwasser an gegenüberliegenden Enden davon fließen, durch das Kopplungsmittel 500 gebondet sind, und das Kunststoff-Spritzgussteil 200 durch Umgeben des Sandwich-Einlegeteils 100 mit dem Kunststoff-Spritzgussmaterial spritzgegossen wird. Die Endplatte ist ferner insofern gleich, dass das Sandwich-Einlegeteil 100 mit einer Konstruktion hergestellt wird, in welcher die erste Platte 110, die zweite Platte 210, die dritte Platte 310 und die vierte Platte 410 sequenziell gestapelt sind und durch das Kopplungsmittel 500 gebondet sind. Jedoch weist die Endplatte gemäß dieser Ausführungsform insofern ein Konstruktionsmerkmal auf, dass eine zusätzliche Anordnung hinzugefügt ist, welche verhindern kann, dass das Sandwich-Einlegeteil 100 aufgrund eines Harzdrucks in dem Kunststoff-Spritzgussverfahren gebogen wird.
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Insbesondere, wie in 5 dargestellt, sind die ersten Material vermindernden räumlichen Bereiche 212 der zweiten Platte 210 als zwei leere räumliche Bereiche vorgesehen, die durch die zweite Platte 210 zum Verringern des Gewichts durchführen. Jedoch sind wie gezeigt, Platten 214 mit einer hohen Biegefestigkeit in die ersten Material vermindernden räumlichen Bereiche 212 eingefügt, um zu verhindern, dass das Sandwich-Einlegeteil 100 gebogen wird. Diese Platten 214 mit einer hohen Biegefestigkeit können in geeigneter Weise aus einem sehr leichtgewichtigen Material gebildet werden, um die Leichtbauweise des gesamten Sandwich-Einlegeteils 100 beizubehalten.
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Insbesondere, wie in 5 gezeigt, ist die Platte 214 mit einer hohen Biegefestigkeit eine rechteckförmige Platte mit einer zweiten Stromsammelplatten-Kopplungsöffnung 213 und ist derart hergestellt, dass sie die gleiche Stärke wie die der zweiten Platte 210 aufweist, so dass die Platte 214 mit einer hohen Biegefestigkeit in den ersten Material vermindernden räumlichen Bereich 212 eingefügt ist, während die gleiche Ebene mit der zweiten Platte 210 gebildet wird (d. h., um nicht über die Oberfläche der zweiten Platte 210 hervorzustehen, wenn sie durch die ersten Material vermindernden räumlichen Bereiche eingefügt werden).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Platte 214 mit einer hohen Biegefestigkeit aus einem Kunststoff-Material oder einem leichten Metall-Material zum Erlangen der leichtgewichtigen Konstruktion hergestellt.
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Demzufolge, wenn das auf diese Weise beschriebene Sandwich-Einlegeteil 100, in welchem die erste Platte, die zweite Platte 210 einschließlich der Platten 214 mit einer hohen Biegefestigkeit und die dritte Platte gestapelt und gebondet sind, innerhalb der Spritzgießform angeordnet wird und ein Kunststoff-Spritzgussharz in die Spritzgießform eingespritzt wird, selbst wenn ein Druck des eingespritzten Harzes auf eine Oberfläche des Metall-Einlegeteils 100 ausgeübt wird, wird die Gesamtfestigkeit des Metall-Einlegeteils 100 durch die Platte 214 mit einer hohen Biegefestigkeit verstärkt. Als solches wird mit einfachen Mitteln verhindert, dass das Metall-Einlegeteil 100 aufgrund des Harzdrucks gebogen wird.
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Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für veranschaulichende Zwecke offenbart worden sind, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Änderungen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Umfang und dem Geist der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart sind.
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Die Inhalte von allen Referenzen (einschließlich Literaturhinweisen, erteilten Patenten, veröffentlichten Patentanmeldungen und anhängigen Patentanmeldungen), die in dieser ganzen Anmeldung zitiert sind, sind hiermit ausdrücklich in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin enthalten.
