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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Brennstoffzellenstapel und insbesondere einen Brennstoffzellenstapel, der einen Einsatz aufweist, der in einer Einlasssammelleitung davon angeordnet ist, um eine im Wesentlichen gleichzeitige Fluidströmung zu Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels zu unterstützen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Brennstoffzellenleistungssysteme wandeln einen Brennstoff und ein Oxidationsmittel (Reaktanden) in Elektrizität um. Ein Typ von Brennstoffzellenleistungssystem verwendet eine Protonenaustauschmembran (PEM), um eine Reaktion des Brennstoffes (wie Wasserstoff) und des Oxidationsmittels (wie Luft oder Sauerstoff) katalytisch zu unterstützen, um Elektrizität zu erzeugen. Wasser ist ein Nebenprodukt der elektrochemischen Reaktion. Die PEM ist ein massiver Polymerelektrolyt, der eine Übertragung von Protonen von einer Anodenelektrode zu einer Kathodenelektrode in jeder einzelnen Brennstoffzelle eines Stapels von Brennstoffzellen, die normalerweise in dem Brennstoffzellenleistungssystem eingesetzt werden, unterstützt.
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Bei der typischen Brennstoffzellenanordnung besitzen die einzelnen Brennstoffzellen Brennstoffzellenplatten mit Kanälen, durch die verschiedene Reaktanden und Kühlfluide strömen. Brennstoffzellenplatten können beispielsweise unipolar sein. Eine bipolare Platte kann durch Kombination unipolarer Platten geformt werden. Das Oxidationsmittel wird an die Kathodenelektrode von einer Kathodeneinlasssammelleitung geliefert, und der Brennstoff wird an die Anodenelektrode von einer Anodeneinlasssammelleitung geliefert. Eine Bewegung des Wassernebenproduktes von den Kanälen zu einer Auslasssammelleitung wird typischerweise durch die Strömung der Reaktanden durch die Brennstoffzellenanordnung bewirkt. Grenzschicht-Scherkräfte und ein Druck des Reaktanden unterstützen einen Transport des flüssigen Wassers durch die Kanäle, bis das Wasser aus der Brennstoffzelle durch die Auslasssammelleitung austritt.
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Eine Membranelektrodenanordnung (MEA) ist zwischen aufeinanderfolgenden Platten angeordnet, um die elektrochemische Reaktion zu unterstützen. Die MEA weist die Anodenelektrode, die Kathodenelektrode und eine Elektrolytmembran, die dazwischen angeordnet ist, auf. Poröse Diffusionsmedien (DM) sind an beiden Seiten der MEA positioniert, um eine Lieferung von Reaktanden für die elektrochemische Brennstoffzellenreaktion zu unterstützen.
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Bei Auslösen der elektrochemischen Brennstoffzellenreaktion in dem Brennstoffzellenstapel ist es typischerweise erwünscht, den Wasserstoff-Brennstoff auf solche Weise bereitzustellen, dass bewirkt wird, dass die einzelnen Brennstoffzellen den Wasserstoff in den aktiven Bereichen davon in im Wesentlichen derselben Zeit empfangen. Jedoch füllt sich die Einlasssammelleitung typischerweise mit Wasserstoff auf solche Weise, die bewirkt, dass Brennstoffzellen, die einem Wasserstoffeinlass der Einlasssammelleitung am Nächsten sind, die ersten Brennstoffzellen sind, die Wasserstoff aufnehmen, und die Brennstoffzellen, die von dem Wasserstoffeinlass der Einlasssammelleitung am weitesten beabstandet sind, die letzten Brennstoffzellen sind, die Wasserstoff aufnehmen.
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Da der Wasserstoff in die aktiven Bereiche der Brennstoffzellenplatten strömt, kann ein lokaler Spannungsanstieg gemessen werden. Wenn eine elektrische Last an den Brennstoffzellenstapel angelegt wird, erzeugt der Spannungsanstieg einen Strom, der durch die verbleibenden Brennstoffzellenplatten des Brennstoffzellenstapels getrieben wird. Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels, die keine ausreichende Wasserstoffmenge aufweisen, um den Strom zu unterstützen, können einer umgekehrten Spannung ausgesetzt sein, wodurch eine Elektrodenkohlenstoffkorrosion resultiert. Eine Verzögerung des Starts der elektrochemischen Brennstoffzellenreaktion bis zu dem Zeitpunkt, wenn alle Brennstoffzellen mit Wasserstoff beliefert sind, resultiert typischerweise in einer unerwünschten Emission von Wasserstoff durch die Abgassammelleitung des Brennstoff zellenstapels und einer Kohlenstoffkorrosion zu der Kathodenelektrode der Zellen, die Wasserstoff zuerst aufnahmen, ohne den Nutzen einer elektrischen Last, um die Spannung dieser Zellen zu unterdrücken.
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Es sind verschiedene Techniken verwendet worden, um Wasserstoff gleichzeitig an jede der Brennstoffzellen bei dem Start der elektrochemischen Brennstoffzellenreaktion in dem Brennstoffzellenstapel bereitzustellen. Eine derartige Technik umfasst die Bereitstellung eines Einlasssammelleitungs-Spülventils, wie in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2005/0129999 offenbart ist. Das Spülventil ermöglicht, dass die Einlasssammelleitung mit Wasserstoff kurz vor einem Auslösen der elektrochemischen Brennstoffzellenreaktion gespült wird. Das Spülventil erhöht die Kosten des Brennstoffzellensystems und führt zusätzliche bewegliche Teile in das Brennstoffzellensystem ein.
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Eine alternative Technik hat eine Mehrzahl von Fluiddurchgängen verwendet, um eine externe Sammelleitung zu bilden, die den Wasserstoff an verteilte Stellen in der Einlasssammelleitung des Brennstoffzellenstapels liefert. Das
US-Patent Nr. 6,924,056 und die US-Patentanmeldungen Veröffentlichungsnummer 2005/0118487 und 2006/0280995 veranschaulichen allgemein eine derartige Technik. Die externe Sammelleitung kann schwierig gegenüber dem Brennstoffzellenstapel abzudichten sein und erhöht Kosten und Gesamtgröße des Brennstoffzellenstapels.
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Es besteht Bedarf, einen kosteneffektiven Einlasssammelleitungseinsatz für einen Brennstoffzellenstapel herzustellen, der eine im Wesentlichen gleichzeitige Lieferung eines Wasserstoff-Brennstoffes an jede Brennstoffzelle in denn Brennstoffzellenstapel bei dem Auslösen einer elektrochemischen Brennstoffzellenreaktion unterstützt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung und abgestimmt mit der vorliegenden Erfindung ist überraschend ein kosteneffektiver Einlasssammelleitungseinsatz für einen Brennstoffzellenstapel entdeckt worden, der eine im Wesentlichen gleichzeitige Lieferung eines Wasserstoff-Brennstoffes an jede Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellenstapel bei Auslösung einer elektrochemischen Brennstoffzellenreaktion unterstützt.
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Bei einer Ausführungsform umfasst ein Fluidverteilungseinsatz für eine Brennstoffzellenanordnung einen Keilabschnitt mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei der Keilabschnitt in einer Einlasssammelleitung der Brennstoffzellenanordnung aufgenommen ist, um einen Fluidströmungspfad zwischen einer die Einlasssammelleitung bildenden Fläche und dem Keilabschnitt zu bilden, wobei der Fluidströmungspfad derart angepasst ist, dass er ein Fluid darin aufnimmt und das Fluid an eine Mehrzahl von Brennstoffzellen der Brennstoffzellenanordnung liefert, wobei der Keilabschnitt eine Querschnittsfläche des Fluidströmungspfads benachbart dem zweiten Ende des Keilabschnittes minimiert, um eine im Wesentlichen konstante Fluidgeschwindigkeit entlang einer Länge des Fluidströmungspfads beizubehalten.
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Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein Fluidverteilungseinsatz für eine Brennstoffzellenanordnung einen Keilabschnitt mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei der Keilabschnitt in einer Einlasssammelleitung der Brennstoffzellenanordnung aufgenommen ist, um einen Fluidströmungspfad zwischen einer die Einlasssammelleitung bildenden Fläche und dem Keilabschnitt zu bilden, wobei der Fluidströmungspfad derart angepasst ist, dass er ein Fluid darin aufnimmt und das Fluid an eine Mehrzahl von Brennstoffzellen der Brennstoffzellenanordnung liefert; und einen Ablenkabschnitt mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei der Ablenkabschnitt in der Einlasssammelleitung der Brennstoffzellenanordnung aufgenommen ist, wobei das zweite Ende des Ablenkabschnittes und das erste Ende des Keilabschnitts zusammenwirken, um einen Fluiddurchgang dazwischen zu bilden, wobei der Keilabschnitt eine Querschnittsfläche des Fluidströmungspfads benachbart dem zweiten Ende des Keilabschnitts minimiert, um eine im Wesentlichen konstante Fluidgeschwindigkeit entlang einer Länge der Einlasssammelleitung beizubehalten.
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Bei einer anderen Ausführungsform umfasst eine Brennstoffzellenanordnung eine erste Endplatte und eine beabstandete zweite Endplatte; eine Mehrzahl von Brennstoffzellen, die zwischen der ersten Endplatte und der zweiten Endplatte angeordnet sind; und eine Einlasssammelleitung in Fluidkommunikation mit den Brennstoffzellen zur Lieferung eines Reaktandengases an die Brennstoffzellen; und einen Fluidverteilungseinsatz, der in der Einlasssammelleitung der Brennstoffzellenanordnung aufgenommen ist, wobei der Fluidverteilungseinsatz einen Keilabschnitt mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei der Keilabschnitt in der Einlasssammelleitung der Brennstoffzellenanordnung aufgenommen ist, um einen Fluidströmungspfad zwischen einer die Einlasssammelleitung bildenden Fläche und dem Keilabschnitt zu bilden, wobei der Fluidströmungspfad derart angepasst ist, ein Fluid darin aufzunehmen und das Fluid an die Mehrzahl von Brennstoffzellen der Brennstoffzellenanordnung zu liefern; und einen Ablenkabschnitt mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende umfasst, wobei der Ablenkabschnitt in der Einlasssammelleitung der Brennstoffzellenanordnung aufgenommen ist, wobei das zweite Ende des Ablenkabschnitts von dem ersten Ende des Keilabschnitts beabstandet ist, um einen Fluiddurchgang dazwischen zu bilden, wobei der Keilabschnitt eine Querschnittsfläche des Fluidströmungspfads benachbart dem zweiten Ende des Keilabschnitts minimiert, um eine im Wesentlichen konstante Fluidgeschwindigkeit entlang einer Länge der Einlasssammelleitung beizubehalten und die Startwasserstoffankunftszeit für die entferntesten Zellen nahe dem zweiten Ende des Keilabschnitts zu verringern, damit eine Wasserstoffankunftszeit für diejenigen der Zellen nahe dem ersten Ende des Keilabschnitts ähnlicher wird.
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ZEICHNUNGEN
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Die obigen wie auch weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen offensichtlich.
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1 ist eine bruchstückhafte perspektivische Ansicht eines Brennstoffzellenstapels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die einen Verteilungseinsatz zeigt, der in einer Einlasssammelleitung der Brennstoffzelle angeordnet ist;
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2 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten Brennstoffzellenstapels, wobei eine Endplatte entfernt ist;
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3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Verteilungseinsatzes;
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4 ist eine vergrößerte Seitenansicht des in den 1 und 3 gezeigten Verteilungseinsatzes; und
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5 ist eine vergrößerte Bodenansicht des in den 1, 3 und 4 gezeigten Verteilungseinsatzes.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es sei auch zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
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Die 1 bis 2 zeigen eine Brennstoffzellenanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Brennstoffzellenanordnung 10 weist eine Mehrzahl gestapelter Brennstoffzellen 12 auf, die zwischen Endplatten 14, 16 angeordnet sind. Jede der Brennstoffzellen 12 weist einen Einlassdurchlass 18 und einen Auslassdurchlass 20 auf. Die Brennstoffzellen 12 sind so gestapelt, dass der Einlassdurchlass 18 und der Auslassdurchlass 20 jeder Brennstoffzelle 12 im Wesentlichen mit dem jeweiligen Einlassdurchlass 18 und dem Auslassdurchlass 20 einer benachbarten Brennstoffzelle 12 ausgerichtet sind. Gemeinsam bilden die Einlassdurchlässe 18 von jeder der Brennstoffzellen 12 eine Einlasssammelleitung 22, und die Auslassdurchlässe 20 von jeder der Brennstoffzellen 12 bilden eine Auslasssammelleitung 24. Die Einlasssammelleitung 22 ist derart angepasst, dass sie eine Strömung eines Reaktanden, wie eines Brennstoffs (beispielsweise Wasserstoff) von einer Brennstoffquelle (nicht gezeigt) oder eines Oxidationsmittels (beispielsweise Luft oder Sauerstoff) von einer Oxidationsmittelquelle (nicht gezeigt) beispielsweise zu einer Mehrzahl von Einlasskanälen 26 der Brennstoffzellen 12 bereitstellt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Einlasssammelleitung 22 eine Anodeneinlasssammelleitung, die eine Strömung eines Brennstoffs zu den Brennstoffzellen 12 bereitstellt.
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Die Endplatte 14 weist einen darin geformten Einlass 28 in Fluidkommunikation mit der Einlasssammelleitung 22 und einen darin geformten Auslass 30 in Fluidkommunikation mit der Auslasssammelleitung 24 auf. Der Einlass 28 und der Auslass 30 sind im Wesentlichen mit der jeweiligen Einlasssammelleitung 22 und der Auslasssammelleitung 24 ausgerichtet. Die Endplatte 16 kann einen hindurchgeformten Fluiddurchgang in Fluidkommunikation mit der Einlasssammelleitung 22 aufweisen. Es sei zu verstehen, dass beispielsweise ein Druckentlastungsventil, ein Spülventil und dergleichen in dem Fluiddurchgang vorgesehen sein können, um eine Strömung eines Fluides hindurch selektiv zuzulassen.
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Ein Fluidverteilungseinsatz 50, der in den 3 bis 5 deutlicher gezeigt ist, ist in der Einlasssammelleitung 22 angeordnet. Wie gezeigt ist, erstreckt sich der Verteilungseinsatz 50 von dem Einlass 28 der Endplatte 14 zu der Endplatte 16. Der Verteilungseinsatz 50 ist ein allgemein länglicher Einsatz mit einem Ablenkabschnitt 60 und einem Keilabschnitt 90.
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Der Ablenkabschnitt 60 weist ein erstes Ende 62 und ein zweites Ende 64 auf, wobei das erste Ende 62 benachbart dem Einlass 28 der Endplatte 14 angeordnet ist, und das zweite Ende 64 mit dem Keilabschnitt 90 gekoppelt ist. Wie in 1 gezeigt ist, stellt eine Lieferleitung 32 eine Fluidkommunikation von der Quelle des Brennstoffs zu einem an dem ersten Ende 62 des Ablenkabschnitts 60 gebildeten Einlass 66 bereit. Der Einlass 66 stellt einen Fluidströmungspfad von der Lieferleitung 32 durch den Ablenkabschnitt 60 zur der Einlasssammelleitung 22 der Brennstoffzellenanordnung 10 bereit.
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Ein Kopplungselement 68 ist an dem ersten Ende 62 des Ablenkabschnitts 60 geformt, um ein Koppeln des Ablenkabschnitts 60 mit der Lieferleitung 32 und/oder dem Einlass 28 der Endplatte 14 zu unterstützen. Ein Dichtungselement 70, wie beispielsweise ein O-Ring, kann vorgesehen sein, um eine Ausbildung einer im Wesentlichen fluiddichten Abdichtung zwischen dem Kopplungselement 68 und der Lieferleitung 32 und dem Einlass 28 der Endplatte 14 zu unterstützen. Es sei zu verstehen, dass andere Kopplungselemente, wie beispielsweise eine Gewindekopplung, eine Schnapppassungskopplung und dergleichen vorgesehen sein können, um eine Kopplung des Ablenkabschnittes 60 mit der Lieferleitung 32 und/oder dem Einlass 28 der Endplatte 14 zu unterstützen.
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Eine Wand 72 erstreckt sich auswärts von dem Kopplungselement 68 und endet an dem zweiten Ende 64 des Ablenkabschnitts 60. Die Wand 72 weist eine erste Seite 74 und eine beabstandete zweite Seite 76 auf. Die erste Seite 74 liegt an einer Fläche an, die den Einlass 28 der Endplatte 14 bildet. Ein Strömungskanal 78 ist an der ersten Seite 74 der Wand 72 geformt. Der Strömungskanal 78 erstreckt sich von dem zweiten Ende 64 des Ablenkabschnitts 60 zu dem ersten Ende 62 des Ablenkabschnitts 60 und endet benachbart der an die Endplatte 14 angrenzenden Brennstoffzelle 12. Der Strömungskanal 78 bildet einen Fluidströmungspfad zwischen der die Einlasssammelleitung 22 bildenden Fläche und dem Ablenkabschnitt 60. An der zweiten Seite 76 der Wand 72 benachbart dem zweiten Ende 74 des Ablenkabschnittes 60 ist eine Ausstülpung 80 geformt. Die Ausstülpung 80 erstreckt sich auswärts von der zweiten Seite 76 der Wand 72 und koppelt den Ablenkabschnitt 70 und den Keilabschnitt 90 des Verteilungseinsatzes 50 miteinander. Die Ausstülpung 80 bewirkt eine Beabstandung des zweiten Endes 64 des Ablenkabschnittes 60 von dem Keilabschnitt 90, um einen Fluiddurchgang dazwischen zu bilden.
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Der Keilabschnitt 90 weist ein erstes Ende 92 und ein zweites Ende 94 auf. Wie in 4 deutlicher gezeigt ist, verjüngt sich der Keilabschnitt 90, wobei eine Dicke des Keilabschnitts 90 allgemein von dem ersten Ende 92 zu dem zweiten Ende 94 zunimmt. Der Keilabschnitt 90 weist eine erste Seite 96 und eine beabstandete zweite Seite 98 auf. Die erste Seite 96 weist zu den Einlasskanälen 26 der Brennstoffzellen 12 der Brennstoffzellenanordnung 10. Der Keilabschnitt 90 bildet einen Fluidströmungspfad zwischen der die Einlasssammelleitung 22 bildenden Fläche benachbart der Einlasskanäle 26 und der ersten Seite 96 des Keilabschnittes 90, wobei eine Querschnittsfläche des Strömungspfades entlang einer Länge des Keilabschnitts 90 von dem ersten Ende 92 zu dem zweiten Ende 94 davon allgemein reduziert ist. Eine Öffnung 100 ist in dem Keilabschnitt 90 benachbart dem ersten Ende desselben gebildet. Die Öffnung 100 nimmt die Ausstülpung 80 des Ablenkabschnittes 60 auf, um den Ablenkabschnitt 60 mit dem Keilabschnitt 90 zu koppeln. Ein Klebstoff, eine Schweißnaht, eine Schnapppassung und dergleichen können beispielsweise dazu verwendet werden, die Ausstülpung 80 an dem Ablenkabschnitt 60 und dem Keilabschnitt 90 zu sichern. Es sei zu verstehen, dass die Ausstülpung 80 in dem Keilabschnitt 90 geformt sein kann und die Öffnung 100 in dem Ablenkabschnitt 60 geformt sein kann. Es sei auch zu verstehen, dass der Keilabschnitt 90 ohne den Ablenkabschnitt 60 verwendet werden kann, wobei der Keilabschnitt 90 in der Einlasssammelleitung 22 aufgenommen ist, um eine sich verjüngende Einlasssammelleitung zu bilden. Es sei zu verstehen, dass Abstandhalter an der ersten Seite 96 des Keilabschnitts 90 geformt sein können, um eine Beibehaltung der ersten Seite 96 beabstandet von der die Einlasssammelleitung 22 der Brennstoffzellenanordnung 10 bildenden Fläche zu unterstützen.
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Der Verteilungseinsatz 50 kann beispielsweise durch Spritzgießen eines Kunststoffmaterials geformt werden, wobei der Ablenkabschnitt 60 und der Keilabschnitt 90 einzeln geformt und dann miteinander gekoppelt werden, wie in 4 gezeigt ist. Es sei auch zu verstehen, dass der Verteilungseinsatz 50 unter Verwendung anderer Prozesse und Materialien geformt werden kann. Es sei zu verstehen, dass der Verteilungseinsatz 50 als ein einheitlicher Aufbau geformt werden kann. Zusätzlich kann zumindest ein Abschnitt des Verteilungseinsatzes 50 aus einem saugenden Material geformt sein oder ein saugendes Material umfassen, das derart angepasst ist, in dem Brennstoff mitgeführtes Wasser zu sammeln. Das saugende Material kann ein hydrophiles Material, ein hydrophobes Material und ein beliebiges anderes geeignetes Material sein, das derart angepasst ist, Wasser, das in dem Reaktand mitgeführt wird, zu sammeln. Es sei zu verstehen, dass die Querschnittsform des Verteilungseinsatzes 50 beispielsweise im Wesentlichen kreisförmig, oval, dreieckig, quadratisch, rechtwinklig oder eine Kombination gekrümmter und im Wesentlichen planarer Flächen sein kann, wobei die Querschnittsform des Verteilungseinsatzes 50 zur Aufnahme in der Einlasssammelleitung 22 der Brennstoffzellenanordnung 10 angepasst ist.
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Im Gebrauch wird der Verteilungseinsatz 50 in die Einlasssammelleitung 22 eingesetzt, um das zweite Ende 94 des Keilabschnitts 90 benachbart der Endplatte 16 zu positionieren. Es sei zu verstehen, dass die Endplatte 16 oder der Keilabschnitt 90 ein Element aufweisen können, das derart angepasst ist, den Verteilungseinsatz 50 mit der Endplatte 16 zu koppeln. Es wird bewirkt, dass das Kopplungselement 68 des Ablenkabschnitts abdichtend mit einer den Einlass 28 bildenden Fläche und der Lieferleitung 32 in Eingriff tritt, um eine Brennstoffströmung von der Quelle durch die Lieferleitung 32 und den Einlass 66 des Ablenkabschnittes 60 in die Einlasssammelleitung 22 bereitzustellen. Das Kopplungselement 68 unterstützt eine Sicherung des Verteilungseinsatzes 50 in der Einlasssammelleitung 22. Der Verteilungseinsatz 50 ist bezüglich der Einlasssammelleitung 22 so orientiert, dass der Strömungskanal 78, der in dem Ablenkabschnitt 60 geformt ist, und die erste Seite 96 des Keilabschnitts 90 zu den Einlasskanälen 26 der Brennstoffzellen 12 weisend positioniert sind.
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Brennstoff strömt in und durch den Einlass 66 zu dem zweiten Ende 64 des Ablenkabschnitts 60. Der Brennstoff strömt zwischen dem zweiten Ende 64 des Ablenkabschnitts 60 und dem ersten Ende 92 des Keilabschnitts 90. An dem zweiten Ende des Ablenkabschnitts 60 gabelt sich die Strömung des Brennstoffes, wobei ein Anteil des Brennstoffes in dem in der ersten Seite 74 der Wand 72 des Ablenkabschnitts 60 gebildeten Strömungskanal 78 aufgenommen wird und ein Anteil des Brennstoffes durch den Fluidströmungspfad aufgenommen wird, der zwischen der ersten Seite 96 des Keilabschnitts 90 und der die Einlasssammelleitung 22 der Brennstoffzellenanordnung 10 bildenden Fläche geformt ist. Der Brennstoff strömt von dem Strömungskanal 78 und dem Strömungspfad, der zwischen der ersten Seite 96 des Keilabschnitts 90 und der die Einlasssammelleitung 22 bildenden Fläche geformt ist, in die Einlasskanäle 26 der Brennstoffzellen.
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Wenn Brennstoff durch den Strömungspfad strömt, der zwischen der ersten Seite 96 des Keilabschnitts 90 und der die Einlasssammelleitung 22 bildenden Fläche gebildet ist, wird der Volumendurchfluss des Brennstoffes in dem Strömungspfad reduziert, da Brennstoff von den Einlasskanälen 26 der Brennstoffzellen 12 aufgenommen wird. Der reduzierte Volumendurchfluss von Brennstoff bewirkt normalerweise eine Zunahme eines statischen Fluiddrucks und eine Reduzierung einer Geschwindigkeit des in dem Strömungspfad strömenden Brennstoffes benachbart dem zweiten Ende 94 des Keilabschnitts 90. Jedoch bewirkt der Keilabschnitt 90 eine Reduzierung des Volumens des Strömungspfads entlang einer Länge davon. Das reduzierte Volumen des Strömungspfads unterstützt eine Beibehaltung eines gewählten Fluiddrucks und einer Geschwindigkeit des Brennstoffes durch die gesamte Länge der Einlasssammelleitung 22, da das Volumen des Brennstoffes aufgrund dessen reduziert wird, dass der Brennstoff in die Einlasskanäle 26 der Brennstoffzellen 12 strömt. Ferner minimiert die Einführung des Brennstoffes in die ersten Seiten 74, 96 der Wand 72 des Ablenkabschnitts 60 bzw. des Keilabschnitts 90 an dem zweiten Ende 64 des Ablenkabschnitts 60, der sich benachbart einem Mittelpunkt der Einlasssammelleitung 22 befindet, Unterschiede zwischen Langen des Fluidströmungspfads von der Lieferleitung 32 zu den Einlasskanälen 26 der Brennstoffzellen 12.
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Durch Beibehaltung eines gewählten Fluiddrucks und einer Geschwindigkeit des Brennstoffes entlang der gesamten Länge der Einlasssammelleitung 22 und durch Einführen des Brennstoffes in die Einlasssammelleitung 22 benachbart einem Mittelpunkt entlang der Länge davon ist eine Zeitdifferenz zwischen der Einführung des Brennstoffes zu den Brennstoffzellen 12 minimiert. Ferner sind durch Minimierung einer Zeitdifferenz zwischen der Einführung des Brennstoffes zu den Brennstoffzellen 12 ein lokal umgekehrter Strom in den Brennstoffzellen 12 und eine zugeordnete Elektrodenkohlenstoffkorrosion minimiert, und eine unerwünschte Emission von Wasserstoff durch die Abgassammelleitung ist minimiert.
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Während gewisse repräsentative Ausführungsformen und Einzelheiten zu Zwecken der Veranschaulichung der Erfindung gezeigt worden sind, sei es dem Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Offenbarung durchgeführt werden können, der ferner in den folgenden angefügten Ansprüchen beschrieben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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