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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 für eine Brennstoffzelle, aufweisend zumindest einen Leitungsabschnitt mit einer Zuleitungsöffnung und einen Ableitungsabschnitt mit einer Ableitungsöffnung, wobei der Zuleitungsabschnitt zum Zuführen eines Fluides zu einer ersten Seite einer aktiven Fläche der Brennstoffzelle und der Ableitungsabschnitt zum Abführen des Fluides von einer zweiten Seite der aktiven Fläche der Brennstoffzelle ausgebildet sind und zumindest zwei Strömungspfade von der Zuleitungsöffnung durch die aktive Fläche zur Ableitungsöffnung für das Fluid durchströmbar sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennstoffzelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 5 mit einer aktiven Fläche und einer Leitungsvorrichtung, die Leitungsvorrichtung zumindest aufweisend einen Zuleitungsabschnitt mit einer Zuleitungsöffnung und einen Ableitungsabschnitt mit einer Ableitungsöffnung, wobei der Zuleitungsabschnitt zum Zuführen eines Fluides zu einer ersten Seite der aktiven Fläche der Brennstoffzelle und der Ableitungsabschnitt zum Abführen des Fluides von einer zweiten Seite der aktiven Fläche der Brennstoffzelle ausgebildet sind und zumindest zwei Strömungspfade von der Zuleitungsöffnung durch die aktive Fläche zur Ableitungsöffnung für das Fluid durchströmbar sind sowie einen Brennstoffzellenstapel aufweisend zumindest zwei Brennstoffzellen.
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STAND DER TECHNIK
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Brennstoffzellen, insbesondere mit reinem Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen, gelten heute aufgrund der Tatsache, dass sie nur reines Wasser als Abfallprodukt emittieren, als Antrieb der Zukunft. Derartige Brennstoffzellen weisen eine aktive Fläche auf, in der die Reaktion des Wasserstoffs und damit die Erzeugung elektrischer Energie stattfinden. Um die Brennstoffzelle mit Fluiden, wie beispielsweise mit den für die Reaktion nötigen Brennstoffen oder mit Kühlfluiden, zu versorgen, müssen diese Fluide der Brennstoffzelle zugeführt werden. Für diesen Zweck sind Leitungsvorrichtungen vorgesehen, die zum Zu- und Abführen der Fluide verwendet werden. Die Leitungsvorrichtungen werden an der aktiven Fläche der Brennstoffzelle angeordnet und bilden somit neben anderen Komponenten der Brennstoffzelle, wie beispielsweise Bipolarplatten, Stromabnehmerplatten oder Endplatten, Bestandteile der Brennstoffzelle.
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Um einen effizienten Betrieb der Brennstoffzelle sicherzustellen, ist eine gleichmäßige Verteilung von zugeführtem Fluid innerhalb der Brennstoffzelle notwendig, unabhängig davon, ob es sich bei dem Fluid beispielsweise um einen Brennstoff oder um ein Kühlmittel handelt. In 1 ist eine Anordnung einer Leitungsvorrichtung 1, die insbesondere einen Zuleitungsabschnitt 2 und einen Ableitungsabschnitt 3 aufweist, in einer Brennstoffzelle 10 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Der Zuleitungsabschnitt 2 der Leitungsvorrichtung 1 weist dabei eine Zuleitungsöffnung 4 auf, die in Y-Richtung 23 der ersten Seite 12 der aktiven Fläche 11 der Brennstoffzelle 10 direkt gegenüberliegt. Die Ableitungsöffnung 5 des Ableitungsabschnitts 3 der Leitungsvorrichtung 1 liegt entsprechend in Y-Richtung 23 der zweiten Seite 13 der aktiven Fläche 11 gegenüber. Beispielhaft sind drei Strömungspfade 20, 21, 22 gezeigt, auf denen das durch die Leitungsvorrichtung 1 zu- bzw. abgeführte Fluid vom Zuleitungsabschnitt 2 durch die aktive Fläche 11 zum Ableitungsabschnitt 3 strömen kann. Deutlich ist sichtbar ist, dass sich die Längen der drei Strömungspfade 20, 21, 22 deutlich unterscheiden, wobei insbesondere die Komponenten der Strömungspfade 20, 21, 22 in X-Richtung 24 diesen Unterschied bedingen. Beim Strömen wird durch das Fluid jedoch der Strömungspfad 20, 21, 22 bevorzugt, der den geringsten Widerstand aufweist. Dieser Widerstand ist von der Länge des Strömungspfads 20, 21, 22 abhängig, wodurch eine Strömung des Fluides einen Strömungspfad 20, 21, 22 bevorzugt, der eine kürzere Länge aufweist, im gezeigten Beispiel den Strömungspfad 22. Dadurch kann eine gleichmäßige Verteilung des Fluides in der aktiven Fläche 11 der Brennstoffzelle 10 nicht erreicht und auch nicht sichergestellt werden. Gemäß dem Stand der Technik ist bekannt, Verteilerstrukturen 14 vorzusehen, um diese Unterschiede in der Versorgung der aktiven Fläche 11 mit Fluid zu verhindern. Derartige Verteilerstrukturen 14 sind jedoch sehr aufwendig in der Produktion, ferner kostenintensiv und erhöhen darüber hinaus den Strömungswiderstand für das zugeführte Fluid.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Leitungsvorrichtungen für Brennstoffzellen, bekannter Brennstoffzellen und Brennstoffzellenstapel zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leitungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle, eine Brennstoffzelle sowie einen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, die in möglichst einfacher und kostengünstiger Weise eine gleichmäßige Versorgung einer aktiven Fläche einer Brennstoffzelle mit Fluid sicherstellen.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Leitungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 5 sowie durch einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten die Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Leitungsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle bzw. dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. genommen werden kann.
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In einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Leitungsvorrichtung für eine Brennstoffzelle, aufweisend zumindest einen Leitungsabschnitt mit einer Zuleitungsöffnung und einen Ableitungsabschnitt mit einer Ableitungsöffnung, wobei der Zuleitungsabschnitt zum Zuführen eines Fluides zu einer ersten Seite einer aktiven Fläche der Brennstoffzelle und der Ableitungsabschnitt zum Abführen des Fluides von einer zweiten Seite der aktiven Fläche der Brennstoffzelle ausgebildet sind und zumindest zwei Strömungspfade von der Zuleitungsöffnung durch die aktive Fläche zur Ableitungsöffnung für das Fluid durchströmbar sind, gelöst. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Leitungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Zuleitungsabschnitt und der Ableitungsabschnitt derart an der Brennstoffzelle anordenbar sind, dass die zumindest zwei Strömungspfade gleich oder im Wesentlichen gleich lang sind.
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Durch die erfindungsgemäße Leitungsvorrichtung kann die Brennstoffzelle, an der die Leitungsvorrichtung angeordnet ist, mit einem Fluid versorgt werden. Das Fluid kann dabei beispielsweise ein Kühlfluid wie beispielsweise deionisiertes Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch oder ein als Reaktant verwendeter Brennstoff sein. Die erfindungsgemäße Leitungsvorrichtung weist dabei zumindest einen Zuleitungsabschnitt und einen Ableitungsabschnitt auf. Der Zuleitungsabschnitt und der Ableitungsabschnitt sind dabei insbesondere an einer aktiven Fläche der Brennstoffzelle anordenbar. Die Anordnung erfolgt dabei insbesondere derart, dass der Zuleitungsabschnitt an einer ersten Seite der aktiven Fläche und der Ableitungsabschnitt an einer zweiten Seite der aktiven Fläche angeordnet sind. Im Betrieb strömt das Fluid aus einer Zuleitungsöffnung des Zuleitungsabschnitts aus. Zwischen der Zuleitungsöffnung und der aktiven Fläche der Brennstoffzelle kann dabei ein Sammelbehälter angeordnet sein, in dem sich das Fluid, insbesondere von selbst, verteilt. Das Fluid strömt im Anschluss zur ersten Seite der aktiven Fläche, durch die aktive Fläche hindurch und von einer zweiten Seite der aktiven Fläche zu einer Ableitungsöffnung im Ableitungsabschnitt. Zwischen der zweiten Seite und dem Ableitungsabschnitt kann dabei ebenfalls ein Sammelbehälter vorgesehen sein. Für das Strömen des Fluides sind dabei zumindest zwei Strömungspfade möglich, die insbesondere durch zwei Durchströmungsmöglichkeiten der aktiven Fläche bedingt sein können. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Strömungspfade möglich sein. Ein Strömungspfad im Sinne der Erfindung ist dabei insbesondere nicht eine beispielsweise durch Leitungselemente vorgegebene Strömungsmöglichkeit, sondern ein Strömungsweg, dem das Fluid zumindest außerhalb der aktiven Fläche ohne weitere Leitung folgt. Zusammenfassend strömt das Fluid aus der Zuleitungsöffnung des Zuleitungsabschnitts aus, durch die aktive Fläche hindurch und wieder durch die Ableitungsöffnung in den Ableitungsabschnitt und damit in die Leitungsvorrichtung hinein. Um insbesondere eine gleichmäßige Versorgung der aktiven Fläche mit Fluid sicherzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Zuleitungsabschnitt und der Ableitungsabschnitt bereits derart an der Brennstoffzelle anordenbar sind, dass die Längen der verschiedenen Strömungspfade gleich oder im Wesentlichen gleich sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass keiner der Strömungspfade vom Fluid besonders bevorzugt durchströmt wird. Durch die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Länge der Strömungspfade kann sichergestellt werden, dass, abgesehen von anderen, längenunabhängigen Faktoren, die Wahrscheinlichkeit einer Durchströmung durch das Fluid für alle Strömungspfade gleich oder im Wesentlichen gleich ist. Insbesondere können dadurch alle möglichen Strömungspfade gleichmäßig durchströmt werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Zuleitungsabschnitts und des Ableitungsabschnitts an der Brennstoffzelle kann allein durch diese Anordnung sichergestellt werden, dass eine gleichmäßige Verteilung des Fluides in der aktiven Fläche der Brennstoffzelle erreicht wird. Aufwendige Verteilerstrukturen können so vermieden werden. Insgesamt stellt somit eine erfindungsgemäße Leitungsvorrichtung eine besonders einfache und kostengünstige Art und Weise dar, eine Brennstoffzelle gleichmäßig mit einem Fluid zu versorgen.
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Bei der erfindungsgemäßen Leitungsvorrichtung kann es ferner vorgesehen sein, dass die Zuleitungsöffnung die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Breite wie die erste Seite der aktiven Fläche und die Ableitungsöffnung die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Breite wie die zweite Seite der aktiven Fläche aufweist, sodass der Zuleitungsabschnitt und der Ableitungsabschnitt derart an der aktiven Fläche anordenbar sind, dass die Zuleitungsöffnung parallel oder im Wesentlichen parallel zur ersten Seite der aktiven Fläche und die Ableitungsöffnung parallel oder im Wesentlichen parallel zur zweiten Seite der aktiven Fläche anordenbar sind. Der Zuleitungsabschnitt der Leitungsvorrichtung liegt damit der ersten Seite der aktiven Fläche und der Ableitungsabschnitt der Leitungsvorrichtung der zweiten Seite der aktiven Fläche jeweils direkt gegenüber. Das Fluid kann über die gesamte Breite der Zuleitungsöffnung gleichmäßig aus der Leitungsvorrichtung in Richtung der ersten Seite der Brennstoffzelle strömen. Nach dem Durchströmen der aktiven Fläche kann das Fluid auch wieder über die gesamte Breite der Ableitungsöffnung in den Ableitungsabschnitt einströmen. Durch diese Art und Weise kann besonders einfach sichergestellt werden, dass alle möglichen Strömungspfade, insbesondere außerhalb der aktiven Fläche, dieselbe Länge aufweisen. Da die Zuleitungs- und Ableitungsöffnung im Wesentlichen die gleiche Breite wie die erste bzw. zweite Seite der aktiven Fläche aufweisen, kann ein hoher Durchsatz an Fluid erreicht werden. Dies ist beispielsweise insbesondere für die Verwendung einer erfindungsgemäßen Leitungsvorrichtung zur Leitung eines Kühlfluides für die Brennstoffzelle von Vorteil. Die Brennstoffzelle kann in diesem Fall besonders gut und schnell gekühlt werden. Ein Betrieb der Brennstoffzelle in einem idealen Temperaturbereich ist damit besonders einfach ermöglicht.
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Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Leitungsvorrichtung vorgesehen sein, dass der Zuleitungsabschnitt und der Ableitungsabschnitt derart an der aktiven Fläche anordenbar sind, dass die Zuleitungsöffnung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur ersten Seite der aktiven Fläche und die Ableitungsöffnung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Seite der aktiven Fläche anordenbar sind, wobei der Zuleitungsabschnitt und der Ableitungsabschnitt bzgl. der aktiven Fläche diagonal oder im Wesentlichen diagonal anordenbar sind. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass der Zuleitungsabschnitt und der Ableitungsabschnitt außerhalb der aktiven Fläche liegen, so dass es keinen Überlapp zwischen der aktiven Fläche und den Leitungsabschnitten gibt. Durch die senkrechte Anordnung der Zuleitungsöffnung zur ersten Seite strömt das Fluid zunächst parallel zur ersten Seite und verteilt sich oberhalb dieser. Dafür kann beispielsweise ein Sammelbehälter zwischen der Zuleitungsöffnung des Zuleitungsabschnitts und der ersten Seite der aktiven Fläche angeordnet sein. Im Anschluss strömt das Fluid senkrecht zu dieser Ausströmungsrichtung durch die erste Seite der aktiven Fläche in die aktive Fläche hinein und im Anschluss daran durch die zweite Seite aus der aktiven Fläche wieder heraus. Nach dem Ausströmen aus der aktiven Fläche strömt das Fluid zur Ableitungsöffnung des Ableitungsabschnitts, der wiederum bzgl. der zweiten Seite der aktiven Fläche senkrecht angeordnet ist. Auch hier kann wiederum zwischen der zweiten Seite der aktiven Fläche und der Ableitungsöffnung des Ableitungsabschnitts ein Sammelbehälter angeordnet sein. Durch diese Anordnungen und insbesondere auch durch die Anordnung des Zuleitungsabschnitts und des Ableitungsabschnitts diagonal zur aktiven Fläche kann ebenfalls sichergestellt werden, dass alle möglichen Strömungspfade gleich oder im Wesentlichen gleich lang sind. Dadurch weisen alle möglichen Strömungspfade in etwa denselben Druckabfall auf, wodurch sich eine gleichmäßige Verteilung des Fluides über die gesamte aktive Fläche einstellt. Durch die seitliche Anordnung des Zuleitungsabschnitts und des Ableitungsabschnitts bzgl. der aktiven Fläche können der Zuleitungsabschnitt und der Ableitungsabschnitt besonders platzsparend aufgebaut sein. Insbesondere in räumlich begrenzten Anwendungen, wie beispielsweise portablen und mobilen Anwendungen, einer Brennstoffzelle kann dies von Vorteil sein.
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Darüber hinaus kann bei einer erfindungsgemäßen Leitungsvorrichtung vorgesehen sein, dass die Leitungsvorrichtung zum Leiten eines Brennstofffluides oder eines Kühlfluides ausgebildet ist. Insbesondere können sämtliche für einen Betrieb einer Brennstoffzelle nötigen Fluide mit einer erfindungsgemäßen Leitungsvorrichtung der Brennstoffzelle geliefert werden. Durch die verschiedenen Ausgestaltungsvarianten einer erfindungsgemäßen Leitungsvorrichtung kann dabei auf die verschiedenen Anforderungsbedingungen des jeweils verwendeten Fluides eingegangen werden. Eine besonders breite Einsatzmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Leitungsvorrichtung ist dadurch gegeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Brennstoffzelle mit einer aktiven Fläche und einer Leitungsvorrichtung, die Leitungsvorrichtung zumindest aufweisend einen Zuleitungsabschnitt mit einer Zuleitungsöffnung und einen Ableitungsabschnitt mit einer Ableitungsöffnung, wobei der Zuleitungsabschnitt zum Zuführen eines Fluides zu einer ersten Seite der aktiven Fläche der Brennstoffzelle und der Ableitungsabschnitt zum Abführen eines Fluides von einer zweiten Seite der aktiven Fläche der Brennstoffzelle ausgebildet sind und zumindest zwei Strömungspfade von der Zuleitungsöffnung durch die aktive Fläche zur Ableitungsöffnung für das Fluid durchströmbar sind, gelöst. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle dadurch gekennzeichnet, dass der Zuleitungsabschnitt und der Ableitungsabschnitt derart an der Brennstoffzelle angeordnet sind, dass die zumindest zwei Strömungspfade gleich oder im Wesentlichen gleich lang sind.
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Auf den Strömungspfaden, die sich insbesondere ohne weitere Leitungselemente einstellen, ist, bedingt durch die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Länge der Strömungspfade, der Druckabfall entlang des Strömungspfads ebenfalls gleich oder im Wesentlichen gleich. Dadurch kann erreicht werden, dass alle möglichen Strömungspfade vom Fluid mit gleicher Wahrscheinlichkeit durchströmt werden. Eine gleichmäßige Versorgung der Brennstoffzelle, insbesondere der aktiven Fläche der Brennstoffzelle, mit Fluid kann somit sichergestellt werden. Aufwendige Leitungs- und/oder Verteilerstrukturen können so vermieden werden. Auch Sammelbehälter, die zusätzlich jeweils zwischen dem Zuleitungsabschnitt und/oder dem Ableitungsabschnitt und der aktiven Fläche vorgesehen sein können, können dadurch sehr einfach und insbesondere ohne derartige Leitungs- und/oder Verteilerstrukturen ausgebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Leitungsvorrichtung an der Brennstoffzelle kann somit eine besonders kostengünstig herstellbare Brennstoffzelle geschaffen werden.
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Besonders bevorzugt kann bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle vorgesehen sein, dass die Leitungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgestaltet ist. Sämtliche Vorteile, die zu einer Leitungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, ergeben sich somit selbstverständlich auch für eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle, die eine derartige Leitungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist.
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Darüber hinaus kann bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle vorgesehen sein, dass zwischen dem Zuleitungsabschnitt und der ersten Seite der aktiven Fläche und/oder zwischen der zweiten Seite der aktiven Fläche und dem Ableitungsabschnitt eine Verteilerstruktur angebracht ist. Durch eine derartige Verteilerstruktur kann die Gleichheit der Längen der verschiedenen Strömungspfade noch zusätzlich gesteigert werden. Dadurch, dass bereits durch die Anordnung in der Leitungsvorrichtung die verschiedenen Strömungspfade gleich oder im Wesentlichen gleich lang sind, kann die verwendete Verteilerstruktur besonders einfach ausgestaltet sein. Als Verteilerstruktur sind beispielsweise Kanäle, Leitungen und/oder röhrenförmige Bohrungen denkbar, wobei bereits mit einer derart einfachen Verteilerstruktur in diesem Fall eine nochmalige Angleichung der Längen der verschiedenen Strömungspfade erreicht werden kann. Eine besonders gleichmäßige Versorgung der aktiven Fläche der Brennstoffzelle mit Fluid kann dadurch erreicht werden.
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Darüber hinaus kann bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle vorgesehen sein, dass die Brennstoffzelle eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle ist. Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle ist dabei eine Niedrigtemperatur-Brennstoffzelle, die insbesondere eine Protonenaustauschmembran aufweist. Die durch die Leitungsvorrichtung zugeführten Fluide können dabei insbesondere Sauerstoff, Luft, Wasserstoff und/oder ein Kühlfluid sein. Durch die gleichmäßige Verteilung des Fluides in der aktiven Fläche der Brennstoffzelle durch die erfindungsgemäße Anordnung der Leitungsvorrichtung kann somit zum einen ein besonders hoher Wirkungsgrad der Brennstoffzelle als auch zum anderen eine effektive Kühlung der Brennstoffzelle erreicht werden. Selbstverständlich können auch andere Brennstoffzellentypen gemäß dem erfindungsgemäßen Aufbau mit einer Leitungsvorrichtung versehen sein. Eine besonders breite Anwendungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle ist dadurch möglich.
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Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Brennstoffzellenstapel, aufweisend zumindest zwei Brennstoffzellen, gelöst. Insbesondere ist der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der zumindest zwei Brennstoffzellen gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Sämtliche Vorteile, die zu einer Brennstoffzelle gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, ergeben sich somit selbstverständlich auch für einen erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel, der zumindest eine derartige Brennstoffzelle gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweist.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die erfindungsgemäße Leitungsvorrichtung und ihre Weiterbildungen sowie deren Vorteile, die erfindungsgemäße Brennstoffzelle und ihre Weiterbildungen sowie deren Vorteile und der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel und seine Weiterbildungen sowie dessen Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 Stand der Technik, wie in Einleitung beschrieben
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2 eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle und
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3a, 3b, 3c mögliche Anordnungen einer erfindungsgemäßen Leitungsvorrichtung an einer Brennstoffzelle.
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In 2 ist eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle 10 gezeigt. Die Brennstoffzelle 10 weist dabei insbesondere eine aktive Fläche 11 mit einer ersten Seite 12 und einer zweiten Seite 13 auf. Die erfindungsgemäße Brennstoffzelle 10 wird von einer Leitungsvorrichtung 1 mit einem Fluid versorgt. Das Fluid kann dabei beispielsweise ein Brennstoff wie Wasserstoff oder ein Kühlfluid sein. Das Fluid strömt dabei aus einer Zuleitungsöffnung 4 des Zuleitungsabschnitts 2 der Leitungsvorrichtung 1 aus, tritt durch die erste Seite 12 in die aktive Fläche 11 der Brennstoffzelle 10 ein und durchströmt diese. Im Anschluss daran strömt das Fluid aus der zweiten Seite 13 der aktiven Fläche 11 wieder aus und tritt durch die Ableitungsöffnung 5 in den Ableitungsabschnitt 3 der Leitungsvorrichtung 1 ein, die das Fluid wieder abtransportiert. Dieses Strömen zwischen dem Zuleitungsabschnitt 2 und dem Ableitungsabschnitt 3 kann auf verschiedenen Strömungspfaden 20, 21, 22 erfolgen. Drei dieser möglichen Strömungspfade 20, 21, 22 sind in 2 mit eingezeichnet. Erfindungsgemäß sind der Zuleitungsabschnitt 2 und der Ableitungsabschnitt 3 der Leitungsvorrichtung 1 derart bzgl. der aktiven Fläche 11 der Brennstoffzelle 10 angeordnet, dass die Länge der Strömungspfade 20, 21, 22 gleich oder im Wesentlichen gleich lang sind. Der Druckabfall entlang der gezeigten Strömungspfade 20, 21, 22 ist dadurch für jeden der Strömungspfade 20, 21, 22 zumindest annähernd gleich groß. Keiner der Strömungspfade 20, 21, 22 ist daher beim Durchströmen bevorzugt. Die gesamte aktive Fläche 11 der Brennstoffzelle 10 wird somit gleichmäßig mit dem zugeführten Fluid versorgt. Die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Länge der Strömungspfade 20, 21, 22 ergibt sich dabei bereits allein durch die erfindungsgemäße Anordnung des Zuleitungsabschnitts 2 und des Ableitungsabschnitts 3 der Leitungsvorrichtung 1 bzgl. der aktiven Fläche 11. Insbesondere die Länge der Strömungspfade 20, 21, 22 in X-Richtung 24 wird dabei durch die diagonale Anordnung des Zuleitungsabschnitts 2 und des Ableitungsabschnitts 3 im Vergleich zum in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels des Standes der Technik angeglichen. Die ebenfalls gezeigten Verteilerstrukturen 14, die sowohl zwischen der Zuleitungsöffnung 4 und der ersten Seite 12 der aktiven Fläche 11 als auch der zweiten Seite 13 der aktiven Fläche 11 und der Ableitungsöffnung 5 angeordnet sind, können dadurch besonders einfach ausgebildet sein. Aufwendige Konstruktionen der Verteilerstrukturen 14 können so vermieden werden. Die Verteilerstrukturen 14 können dabei beispielsweise durch das einfache Anordnen von Leitblechen gebildet sein. Auch ist es denkbar, dass die Verteilerstrukturen 14 durch einfache Sammelbehälter gebildet sind, in denen sich das Fluid ohne weitere Führung von selbst verteilt. Zusammenfassend wird durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Leitungsvorrichtung 1, insbesondere im gezeigten Ausführungsbeispiel dem diagonalen Anordnen eines Zuleitungsabschnitts 2 und eines Ableitungsabschnitts 3 bzgl. der aktiven Fläche 11 einer Brennstoffzelle, wobei die Zuleitungsöffnung 4 des Zuleitungsabschnitts 2 und die Ableitungsöffnung 5 des Ableitungsabschnitts 3 jeweils senkrecht zur ersten Seite 12 bzw. zur zweiten Seite 13 der aktiven Fläche 11 angeordnet sind, bereits eine gleich große bzw. im Wesentlichen gleich große Länge der Strömungspfade 20, 21, 22 und damit eine gleichmäßige Versorgung der aktiven Fläche 11 der Brennstoffzelle mit Fluid sichergestellt. Ferner kann dadurch sichergestellt werden, dass der Zuleitungsabschnitt 2 und der Ableitungsabschnitt 3 außerhalb der aktiven Fläche 11 liegen, so dass es keinen Überlapp zwischen der aktiven Fläche 11 und den Leitungsabschnitten 2, 3 gibt.
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Die 3a, 3b und 3c zeigen verschiedene Anordnungsmöglichkeiten eines Zuleitungsabschnitts 2 und eines Ableitungsabschnitts 3 einer Leitungsvorrichtung 1 einer Brennstoffzelle 10. Jedes der drei Figuren zeigt dabei eine Leitungsvorrichtung 6 für Luft bzw. Sauerstoff, eine Leitungsvorrichtung 7 für ein Kühlfluid und eine Leitungsvorrichtung 8 für Wasserstoff. Selbstverständlich ist dabei die Brennstoffzelle 10 derart aufgebaut, dass eine unbeabsichtigte Vermischung der einzelnen Fluide vermieden werden kann. 3a zeigt eine Anordnung der Leitungsvorrichtung 1, wie sie bereits in 2 beschrieben worden ist. Alle Leitungsvorrichtungen 1 sind diagonal zur aktiven Fläche 11 der Brennstoffzelle 10 angeordnet. Sämtliche Vorteile, die bereits in 2 beschrieben worden sind, ergeben sich selbstverständlich für alle drei Leitungsvorrichtungen 6, 7, 8. In 3b ist eine weitere Möglichkeit der Anordnung von Leitungsvorrichtungen 1 gezeigt. Auch hier sind alle Leitungsvorrichtungen 1 diagonal bzgl. der aktiven Fläche 11 der Brennstoffzelle 10 angeordnet, wobei die Leitungsvorrichtung 7 für das Kühlfluid und die Leitungsvorrichtung 8 für Wasserstoff zusammen bzgl. derselben Diagonale angeordnet sind, und die Leitungsvorrichtung 6 für Luft bzgl. einer zweiten Diagonale der aktiven Fläche 11 angeordnet ist. Selbstverständlich ist auch eine andere Aufteilung der verschiedenen Leitungsvorrichtungen 6, 7, 8 denkbar. So könnten beispielsweise auch die Leistungsversorgung 7 für das Kühlfluid und die Leitungsvorrichtung 8 für Wasserstoff auf verschiedenen Diagonalen bzgl. der aktiven Fläche 11 angeordnet sein. Eine Berücksichtigung von verschiedensten Anforderungsspezifikationen kann so gewährleistet werden. In 3c wiederum sind die Leitungsvorrichtungen 7 für das Kühlfluid und 8 für Wasserstoff diagonal zur aktiven Fläche 11 der Brennstoffzelle 10 angeordnet. Die Leitungsvorrichtung 6 für Luft hingegen ist derart in Bezug auf die aktive Fläche 11 angeordnet, dass sie parallel zur aktiven Fläche 11 ist. Das Fluid, in diesem Falle Luft, der Leitungsvorrichtung 6 strömt über die gesamte Breite der Leitungsvorrichtung 6 aus, wodurch ein sehr hoher Volumendurchsatz erreicht werden kann. Dadurch kann somit beispielsweise eine besonders effektive Versorgung der Brennstoffzelle 10 mit Luft bzw. Sauerstoff sichergestellt werden. Selbstverständlich ist auch eine beliebige Kombination der in den 3a, 3b und 3c gezeigten Anordnungsmöglichkeiten erfindungsgemäßer Leitungsvorrichtungen 1 an einer Brennstoffzelle 10 denkbar. Dies ermöglicht, eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle 10 an viele verschiedene Anforderungen spezifisch und angepasst auszubilden.
