DE102014209207B4 - Fuel cell stack with flow distributor to optimize media distribution - Google Patents

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Abstract

Brennstoffzellenstapel mit paralleler Medienversorgung von mindestens zwei Brennstoffzellen und mit einer Anoden- und einer Kathodenseite, enthaltend mindestens zwei Brennstoffzellen, wobei auf der Anodenseite und/oder auf der Kathodenseite ein System zur Medienverteilung angeordnet ist, das System zur Medienverteilung enthaltend
einen Einströmkanal (3) und einen Ausströmkanal (4),
Medienkanäle (5, 6), die den Einströmkanal (3) und den Ausströmkanal (4) miteinander verbinden, und
einen Strömungsverteiler (7, 8), der innerhalb des Einströmkanals (3) und/oder einen Strömungsverteiler (9, 10), der innerhalb des Ausströmkanals (4) angeordnet ist, wobei die Strömungsverteiler (7, 8, 9, 10) für eine Regulierung der Medienverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstapels sorgen
dadurch gekennzeichnet, dass die Mediendurchlässigkeit der Strömungsverteiler (7, 8, 9, 10) in den Bereichen (7, 9) der am Rand angeordneten Brennstoffzellen höher ist als in den Bereichen (8, 10) der zentral angeordneten Brennstoffzellen.

Figure DE102014209207B4_0000
Fuel cell stack with parallel media supply of at least two fuel cells and with an anode side and a cathode side, containing at least two fuel cells, wherein a media distribution system is arranged on the anode side and/or on the cathode side, containing the media distribution system
an inflow channel (3) and an outflow channel (4),
Media channels (5, 6) which connect the inflow channel (3) and the outflow channel (4) to one another, and
a flow distributor (7, 8) which is arranged within the inflow channel (3) and/or a flow distributor (9, 10) which is arranged within the outflow channel (4), the flow distributors (7, 8, 9, 10) for a Ensure regulation of media distribution within the fuel cell stack
characterized in that the media permeability of the flow distributors (7, 8, 9, 10) in the areas (7, 9) of the fuel cells arranged at the edge is higher than in the areas (8, 10) of the centrally arranged fuel cells.
Figure DE102014209207B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel mit paralleler Medienversorgung von mindestens zwei Brennstoffzellen und mit einer Anoden- und einer Kathodenseite. Neben mindestens zwei Brennstoffzellen enthält der Brennstoffzellenstapel ein System zur Medienverteilung auf der Anodenseite und/oder ein System zur Medienverteilung auf der Kathodenseite. Das System zur Medienverteilung enthält dabei einen Einströmkanal, einen Ausströmkanal, Medienkanäle, die den Einströmkanal und den Ausströmkanal miteinander verbinden, und einen Strömungsverteiler, der innerhalb des Einströmkanals und/oder einen Strömungsverteiler, der innerhalb des Ausströmkanals angeordnet ist. Der Strömungsverteiler sorgt hierbei für eine Regulierung der Medienverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstapels.The present invention relates to a fuel cell stack with a parallel media supply of at least two fuel cells and with an anode side and a cathode side. In addition to at least two fuel cells, the fuel cell stack contains a media distribution system on the anode side and/or a media distribution system on the cathode side. The media distribution system contains an inflow channel, an outflow channel, media channels that connect the inflow channel and the outflow channel to one another, and a flow distributor that is arranged inside the inflow channel and/or a flow distributor that is arranged inside the outflow channel. The flow distributor ensures that the distribution of media within the fuel cell stack is regulated.

In Brennstoffzellenstapeln werden Oxidationsmittel und Brennstoff innerhalb der jeweiligen Verteilungssysteme in der Regel über Einströmkanäle parallel auf alle Einzelzellen verteilt werden. In den Ausströmkanälen werden die Medien jeweils wieder zusammengeführt. Dieses Prinzip hat sich technisch durchgesetzt und bietet die Vorteile eines geringen Druckverlusts und eines parallelen Produktwasseraustrags aus den Flowfields der Einzelzellen. Eine andere Möglichkeit wäre, die Einzelzellen fluidisch in Serie zu verschalten. Dann müsste das ausgetragene Produktwasser der Vorgängerzelle jedoch immer durch die nachfolgende Zelle hindurch geschleust werden. Dies würde zur Flutung und Gasunterversorgung von Einzelzellen und somit zu Betriebsinstabilitäten führen.In fuel cell stacks, oxidizing agent and fuel are usually distributed in parallel to all individual cells within the respective distribution systems via inflow channels. The media are brought together again in the outflow channels. This principle has become technically established and offers the advantages of low pressure loss and parallel product water discharge from the flow fields of the individual cells. Another possibility would be to fluidly connect the individual cells in series. However, the product water discharged from the previous cell would then always have to be channeled through the subsequent cell. This would lead to flooding and undersupply of gas to individual cells and thus to operational instabilities.

Ein Nachteil der Parallelversorgung ist, dass sich immer wieder Inhomogenitäten bei der Medienverteilung auf die Einzelzellen einstellen. Ursache hierfür sind in der Regel ungleiche Druckverluste, die z.B. durch Wasseransammlungen in Einzelzellen entstehen können und somit in unterschiedlichen Volumenströmen bei der Medienversorgung resultieren.A disadvantage of the parallel supply is that there are always inhomogeneities in the media distribution to the individual cells. The reason for this is usually unequal pressure losses, which can occur, for example, due to water accumulation in individual cells and thus result in different volume flows in the media supply.

Eine Wasseransammlung innerhalb eines Brennstoffzellenstapels ist auf einen Temperaturgradienten innerhalb desselben zurückzuführen. Führen zu hohe Temperaturen zur Überhitzung und infolgedessen zur Austrocknung des Stapels, bewirken zu tiefe Temperaturen hingegen eine Flutung der Zellkomponenten mit Wasser. Bei luftgekühlten Brennstoffzellenstapeln nimmt die Temperatur in der Regel senkrecht zur Zellebene von der Stapelmitte zu den Rändern hin ab. Wird ein Brennstoffzellenstapel inhomogen temperiert, fluten also die kälteren Randbereiche.Water accumulation within a fuel cell stack is due to a temperature gradient within the same. Temperatures that are too high lead to overheating and consequently to drying out of the stack, while temperatures that are too low cause the cell components to be flooded with water. In air-cooled fuel cell stacks, the temperature usually decreases perpendicularly to the cell plane from the middle of the stack to the edges. If a fuel cell stack is heated inhomogeneously, the colder edge areas will flood.

Bisherige Lösungsansätze, die Inhomogenitäten bei der Medienverteilung entgegenwirken sollen, beziehen sich in der Regel auf die Konstruktion des Brennstoffzellenstapels, wie zum Beispiel Ausführungen unterschiedlicher Kanalgeometrien und -querschnitte. Solche Lösungsansätze haben allerdings den Nachteil, dass sie sehr aufwendig in der Fertigung und damit sehr kostspielig sind.Previous approaches, which are intended to counteract inhomogeneities in media distribution, generally relate to the design of the fuel cell stack, such as designs with different channel geometries and cross-sections. However, such approaches to a solution have the disadvantage that they are very complex to manufacture and therefore very expensive.

Ein weiterer Lösungsansatz könnte die Beeinflussung des Medienstroms sein. Der Einsatz von Regelelementen zur Beeinflussung des Medienstroms ist aus früheren Patenschriften bekannt. In der US 2004/0028988 A1 wird zum Beispiel eine Anordnung von Brennstoffzellen beschrieben, wobei die einzelnen Brennstoffzellen einen Faserstoff enthalten, welcher innerhalb der Medienverteilungskanäle angeordnet ist und die Strömung des gasförmigen Mediums beeinflusst. Die US 4,129,685 A beschreibt außerdem einen Brennstoffzellenstapel mit hochporösen Schichten in dessen Einzelzellen, wobei diese Schichten die freie Strömung des Reaktionsgases behindern.Another solution could be to influence the media flow. The use of control elements to influence the flow of media is known from earlier patent specifications. In the US 2004/0028988 A1 For example, an arrangement of fuel cells is described, wherein the individual fuel cells contain a fibrous material which is arranged within the media distribution channels and influences the flow of the gaseous medium. the US 4,129,685A also describes a fuel cell stack with highly porous layers in its individual cells, which layers impede the free flow of the reaction gas.

Diese Dokumente beschreiben in der Regel allerdings lediglich Maßnahmen, die nicht im Einström- und/oder Ausströmkanal, sondern in den Medienkanälen einzelner Zellen ansetzen.As a rule, however, these documents only describe measures that do not start in the inflow and/or outflow channel, but rather in the media channels of individual cells.

Die DE 10 2005 007 180 A1 offenbart, eine Brennstoffzelle zur Erzielung einer hohen Leistung mit einer Arbeitstemperatur zwischen 60 °C und 110 °C und nach außen wärmeisoliert zu betreiben, während die Kathodenabluft mit einem Überschuss der für die Reaktion bereitgestellten Zuluft gekühlt wird. Der zugeführte Brennstoff wird im Wärmeaustausch vorgewärmt. Die so betriebene Brennstoffzelle kann in begrenzt wärmebelastbaren Systemen eingesetzt werden.the DE 10 2005 007 180 A1 discloses operating a fuel cell to achieve high performance with a working temperature between 60° C. and 110° C. and thermally insulated from the outside, while the cathode exhaust air is cooled with an excess of the supply air provided for the reaction. The supplied fuel is preheated in the heat exchange. The fuel cell operated in this way can be used in systems with limited thermal load capacity.

Die DE 10 2009 022 946 A1 offenbart eine Brennstoffzellenanordnung, die mindestens einen zwischen einem Brennstoffzellenstack und einem Gehäuse verlaufenden Kühlkanal umfasst, welcher einen Einlass und einen Auslass zum Erzeugen eines Gasstromes im Kühlkanal aufweist. Mithilfe dieser Brennstoffzellenanordnung ist es möglich, mittels einer Belüftungseinrichtung einen Gasstrom zur Kühlung und gleichzeitig zur Belüftung der Kathode zu verwenden.the DE 10 2009 022 946 A1 discloses a fuel cell arrangement comprising at least one cooling channel running between a fuel cell stack and a housing, which cooling channel has an inlet and an outlet for generating a gas flow in the cooling channel. With the help of this fuel cell arrangement, it is possible to use a gas stream for cooling and at the same time for ventilating the cathode by means of a ventilation device.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, bei dem eine Regulierung der Medienverteilung auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden kann. Dies soll außerdem ohne einen komplizierten oder kostenintensiven Umbau des Brennstoffzellstapels möglich sein.Proceeding from the prior art, it is the object of the present invention to provide a fuel cell stack in which the media distribution can be regulated in a simple and cost-effective manner. This should also be possible without a complicated or costly conversion of the fuel cell stack.

Diese Aufgabe wird durch einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.This object is achieved by a fuel cell stack having the features of claim 1. The dependent patent claims represent advantageous developments.

Erfindungsgemäß wird somit ein Brennstoffzellenstapel mit paralleler Medienversorgung von mindestens zwei Brennstoffzellen und mit einer Anoden- und einer Kathodenseite bereitgestellt. Neben mindestens zwei Brennstoffzellen enthält der Brennstoffzellenstapel ein System zur Medienverteilung auf der Anodenseite und/oder ein System zur Medienverteilung auf der Kathodenseite. Das System zur Medienverteilung enthält dabei einen Einströmkanal, einen Ausströmkanal, Medienkanäle, die den Einströmkanal und den Ausströmkanal miteinander verbinden, und einen Strömungsverteiler, der innerhalb des Einströmkanals und/oder einen Strömungsverteiler, der innerhalb des Ausströmkanals angeordnet ist. Die Strömungsverteiler sorgen schließlich für eine Regulierung der Medienverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstapels. Der Brennstoffzellenstapel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mediendurchlässigkeit der Strömungsverteiler in den Bereichen der am Rand angeordneten Brennstoffzellen höher ist als in den Bereichen der zentral angeordneten Brennstoffzellen.According to the invention, a fuel cell stack with a parallel media supply of at least two fuel cells and with an anode side and a cathode side is provided. In addition to at least two fuel cells, the fuel cell stack contains a media distribution system on the anode side and/or a media distribution system on the cathode side. The media distribution system contains an inflow channel, an outflow channel, media channels that connect the inflow channel and the outflow channel to one another, and a flow distributor that is arranged inside the inflow channel and/or a flow distributor that is arranged inside the outflow channel. Finally, the flow distributors regulate the media distribution within the fuel cell stack. The fuel cell stack is characterized in that the media permeability of the flow distributor is higher in the areas of the fuel cells arranged at the edge than in the areas of the centrally arranged fuel cells.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Brennstoffzellenstapel innerhalb des Systems zur Medienverteilung auf der Kathodenseite und/oder innerhalb des Systems zur Medienverteilung auf der Anodenseite einen Strömungsverteiler enthält, der innerhalb des Einströmkanals angeordnet ist und/oder einen Strömungsverteiler enthält, der innerhalb des Ausströmkanals angeordnet ist. Die Strömungsverteiler sorgen dabei für eine Regulierung der Medienverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstapels.The invention is characterized in that the fuel cell stack contains, within the system for media distribution on the cathode side and/or within the system for media distribution on the anode side, a flow distributor which is arranged within the inflow channel and/or contains a flow distributor which is arranged within the outflow channel is arranged. The flow distributors ensure that the media distribution within the fuel cell stack is regulated.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels Vorteile gegenüber den Ausführungen des bisherigen Stands der Technik erzielt werden können. Zunächst ist es möglich auf einfache und kostengünstige Weise eine Regulierung der Medienverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstapels zu erreichen, womit eine Unter- oder Überversorgung einzelner Brennstoffzellen mit Medium verhindert werden kann. Des Weiteren müssen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels keine komplizierten und kostenintensiven konstruktiven Anpassungen mehr bezüglich der Medienverteilung am Brennstoffzellenstapel vorgenommen werden.According to the invention, it was recognized that the use of a fuel cell stack according to the invention makes it possible to achieve advantages over the prior art designs. First of all, it is possible to achieve regulation of the media distribution within the fuel cell stack in a simple and cost-effective manner, with which it is possible to prevent individual fuel cells from being undersupplied or oversupplied with medium. Furthermore, when using the fuel cell stack according to the invention, complicated and cost-intensive structural adjustments no longer have to be made with regard to the media distribution on the fuel cell stack.

Der Strömungsverteiler kann entweder im Einströmkanal, im Ausströmkanal oder im Einström- und im Ausströmkanal angeordnet sein. Ferner kann er innerhalb eines Systems zur Medienverteilung in der Anode oder innerhalb eines Systems zur Medienverteilung in der Kathode, aber auch in beiden zusammen verwendet werden.The flow distributor can be arranged either in the inflow channel, in the outflow channel or in the inflow and in the outflow channel. Furthermore, it can be used within a system for media distribution in the anode or within a system for media distribution in the cathode, but also in both together.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsverteiler aufgrund ihres Aufbaus den Volumenstrom des Mediums an verschiedenen Stellen verschieden stark beeinflussen. Hierdurch kann eine Regulierung der Medienverteilung erreicht werden.A preferred embodiment of the invention provides that the flow distributors influence the volume flow of the medium at different points to different extents due to their construction. In this way, media distribution can be regulated.

Weiterhin ist bevorzugt, dass die Strömungsverteiler an verschiedenen Stellen eine unterschiedliche Mediendurchlässigkeit aufweisen. In Bereichen geringer Mediendurchlässigkeit weisen die Strömungsverteiler somit einen hohen Strömungswiderstand auf, in Bereichen hoher Mediendurchlässigkeit dagegen einen geringen Strömungswiderstand. Der Volumenstrom des Mediums ist in Bereichen geringer Mediendurchlässigkeit somit geringer als in Bereichen hoher Mediendurchlässigkeit. In Bereichen, wo ohne Verwendung eines Strömungsverteilers eine Unterversorgung mit Medium herrschen würde, kann so also eine höhere Mediendurchlässigkeit des Strömungsverteilers gewählt werden, als in anderen Bereichen, was dazu führt, dass bei Verwendung des Strömungsverteilers nun mehr Medium in die erstgenannten Bereiche gelangt als in die letztgenannten Bereiche. So kann eine Regulierung der Medienverteilung erreicht werden.Furthermore, it is preferred that the flow distributors have different media permeability at different points. In areas of low media permeability, the flow distributors therefore have a high flow resistance, while in areas of high media permeability they have a low flow resistance. The volume flow of the medium is therefore lower in areas of low media permeability than in areas of high media permeability. In areas where there would be an undersupply of medium without the use of a flow distributor, a higher media permeability of the flow distributor can be selected than in other areas, which means that when the flow distributor is used, more medium now gets into the first-mentioned areas than into the latter areas. In this way, media distribution can be regulated.

Weiterhin ist bevorzugt, dass die Strömungsverteiler ein poröses Material, ein geschäumtes Material, ein Filtermaterial, ein gesintertes Material ein gelochtes Material, ein Fasermaterial oder ein gewickeltes Material enthalten oder hieraus bestehen.Furthermore, it is preferred that the flow distributors contain or consist of a porous material, a foamed material, a filter material, a sintered material, a perforated material, a fiber material or a wound material.

Besonders bevorzugt ist, dass die Strömungsverteiler ein Vliesröhrchen enthalten oder hieraus bestehen.It is particularly preferred that the flow distributors contain or consist of a fleece tube.

Erfindungsgemäß ist die Mediendurchlässigkeit der Strömungsverteiler in den Bereichen der am Rand angeordneten Brennstoffzellen höher als in den Bereichen der zentral angeordneten Brennstoffzellen. Hierbei wird der Tatsache Rechnung getragen, dass bei luftgekühlten Brennstoffzellenstapeln die Temperatur senkrecht zur Zellebene in der Regel von der Stapelmitte zu den Rändern hin abnimmt. Wird ein Brennstoffzellenstapel inhomogen temperiert, fluten also die kälteren Randbereiche, was dazu führt, dass zu den Brennstoffzellen in den Randbereichen weniger Medium gelangt als zu den anderen Brennstoffzellen. Mit der erfindungsgemäßen Verteilung der Mediendurchlässigkeit kann einer solchen inhomogenen Medienverteilung entgegengewirkt werden.According to the invention, the media permeability of the flow distributor is higher in the areas of the fuel cells arranged at the edge than in the areas of the centrally arranged fuel cells. This takes into account the fact that in air-cooled fuel cell stacks, the temperature perpendicular to the cell plane usually decreases from the middle of the stack to the edges. If a fuel cell stack is heated inhomogeneously, the colder edge areas will flood, which means that less medium will reach the fuel cells in the edge areas than the other fuel cells. Such an inhomogeneous media distribution can be counteracted with the distribution of the media permeability according to the invention.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Mediendurchlässigkeit der Strömungsverteiler aktiv oder passiv beeinflusst werden. Die aktive Beeinflussung erfolgt dabei insbesondere durch einen elektrischen Mechanismus. Die passive Beeinflussung erfolgt dabei insbesondere durch Veränderung der Medientemperatur, der Brennstoffzellenstapeltemperatur, der Umgebungstemperatur, der Medienfeuchte und/oder der Umgebungsfeuchte.In a further preferred embodiment, the media permeability of the flow distributor can be influenced actively or passively. The active influencing takes place in particular through an electrical mechanism. The passive influencing occurs in particular by changing the media temperature, the fuel cell stack temperature, the ambient temperature, the media humidity and/or the ambient humidity.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Medium ein Gas oder eine Flüssigkeit. Das Gas ist dabei bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Luft, Sauerstoff, Wasserstoff, einem wasserstoffreichen Gemisch (Reformat) oder Mischungen hiervon. Die Flüssigkeit ist bevorzugt Methanol.In a further preferred embodiment, the medium is a gas or a liquid. The gas is preferably selected from the group consisting of air, oxygen, hydrogen, a hydrogen-rich mixture (reformate) or mixtures thereof. The liquid is preferably methanol.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird durch die Regulierung der Medienverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstapels eine Flutung und/oder Austrocknung einzelner Brennstoffzellen der mindestens zwei Brennstoffzellen vermieden.In a further preferred embodiment, by regulating the media distribution within the fuel cell stack, individual fuel cells of the at least two fuel cells are prevented from being flooded and/or dried out.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Strömungsverteiler des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels zusätzlich die Funktion einer Befeuchtung, Entfeuchtung, Heizung oder Filtration übernehmen.In a further preferred embodiment, the flow distributors of the fuel cell stack according to the invention can also assume the function of humidification, dehumidification, heating or filtration.

Die Erfindung betrifft außerdem auch ein System aus seriell verschalteten erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapeln.The invention also relates to a system of serially connected fuel cell stacks according to the invention.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert ohne die Erfindung auf die speziell dargestellten Ausführungsformen zu beschränken.

  • 1 zeigt das aus dem Stand der Technik bekannte Prinzip der parallelen Medienverteilung auf der Anoden- und Kathodenseite eines Brennstoffzellenstapels. Gezeigt sind ein Medieneinlass 1, ein Medienauslass 2, ein Einströmkanal 3 und ein Ausströmkanal 4, wobei der Einströmkanal 3 und der Ausströmkanal 4 über vier Medienkanäle 5, 6 miteinander verbunden sind. Hierbei gibt es Medienkanäle 5, die in den Bereichen der zentral angeordneten Brennstoffzellen angeordnet sind und Medienkanäle 6, die in den Bereichen der am Rand angeordneten Brennstoffzellen angeordnet sind. Die Pfeilrichtungen geben die Fließrichtung des Mediums an.
  • 2 zeigt das System zur Medienverteilung der Anodenseite bzw. Kathodenseite eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels. Das in 2 dargestellte System zur Medienverteilung unterscheidet sich dahingehend von dem in 1 dargestellten Stand der Technik, dass es zusätzlich zwei Strömungsverteiler 7, 8, 9, 10 enthält, wobei der eine Strömungsverteiler 7, 8 innerhalb des Einströmkanals und der andere Strömungsverteiler 9, 10 innerhalb des Ausströmkanals angeordnet ist. Die Mediendurchlässigkeit der Strömungsverteiler 7, 8, 9, 10 ist hierbei in den Bereichen 7, 9 der am Rand angeordneten Brennstoffzellen höher als in den Bereichen 8, 10 der zentral angeordneten Brennstoffzellen. Die Pfeilrichtungen geben die Fließrichtung des Mediums an.
The present invention is explained in more detail with reference to the following figures without restricting the invention to the specifically illustrated embodiments.
  • 1 shows the principle known from the prior art of parallel media distribution on the anode and cathode side of a fuel cell stack. A media inlet 1 , a media outlet 2 , an inflow channel 3 and an outflow channel 4 are shown, the inflow channel 3 and the outflow channel 4 being connected to one another via four media channels 5 , 6 . There are media channels 5, which are arranged in the areas of the centrally arranged fuel cells, and media channels 6, which are arranged in the areas of the fuel cells arranged at the edge. The directions of the arrows indicate the flow direction of the medium.
  • 2 shows the system for media distribution of the anode side or cathode side of a fuel cell stack according to the invention. This in 2 The media distribution system shown differs from that in 1 prior art shown that it additionally contains two flow distributors 7, 8, 9, 10, one flow distributor 7, 8 being arranged inside the inflow channel and the other flow distributor 9, 10 being arranged inside the outflow channel. The media permeability of the flow distributors 7, 8, 9, 10 is higher in the areas 7, 9 of the fuel cells arranged at the edge than in the areas 8, 10 of the fuel cells arranged centrally. The directions of the arrows indicate the flow direction of the medium.

Claims (9)

Brennstoffzellenstapel mit paralleler Medienversorgung von mindestens zwei Brennstoffzellen und mit einer Anoden- und einer Kathodenseite, enthaltend mindestens zwei Brennstoffzellen, wobei auf der Anodenseite und/oder auf der Kathodenseite ein System zur Medienverteilung angeordnet ist, das System zur Medienverteilung enthaltend einen Einströmkanal (3) und einen Ausströmkanal (4), Medienkanäle (5, 6), die den Einströmkanal (3) und den Ausströmkanal (4) miteinander verbinden, und einen Strömungsverteiler (7, 8), der innerhalb des Einströmkanals (3) und/oder einen Strömungsverteiler (9, 10), der innerhalb des Ausströmkanals (4) angeordnet ist, wobei die Strömungsverteiler (7, 8, 9, 10) für eine Regulierung der Medienverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstapels sorgen dadurch gekennzeichnet, dass die Mediendurchlässigkeit der Strömungsverteiler (7, 8, 9, 10) in den Bereichen (7, 9) der am Rand angeordneten Brennstoffzellen höher ist als in den Bereichen (8, 10) der zentral angeordneten Brennstoffzellen.Fuel cell stack with parallel media supply of at least two fuel cells and with an anode side and a cathode side, containing at least two fuel cells, wherein a media distribution system is arranged on the anode side and/or on the cathode side, the media distribution system containing an inflow channel (3) and an outflow channel (4), media channels (5, 6) which connect the inflow channel (3) and the outflow channel (4) to one another, and a flow distributor (7, 8) which is located within the inflow channel (3) and/or a flow distributor ( 9, 10) which is arranged within the outflow channel (4), the flow distributors (7, 8, 9, 10) ensuring regulation of the media distribution within the fuel cell stack , characterized in that the media permeability of the flow distributors (7, 8, 9 , 10) in the areas (7, 9) of the fuel cells arranged at the edge is higher than in the areas (8, 10) of the centrally arranged th fuel cells. Brennstoffzellenstapel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Aufbau der Strömungsverteiler der Volumenstrom des Mediums an verschiedenen Stellen verschieden stark beeinflusst wird.Fuel cell stack according to the preceding claim, characterized in that the volume flow of the medium is influenced to different extents at different points by the design of the flow distributor. Brennstoffzellenstapel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsverteiler (7, 8, 9, 10) an verschiedenen Stellen eine unterschiedliche Mediendurchlässigkeit aufweisen, wobei die Strömungsverteiler bevorzugt ein poröses Material, ein geschäumtes Material, ein Filtermaterial oder ein gewickeltes Material, besonders bevorzugt ein Vliesröhrchen, enthalten oder hieraus bestehen.Fuel cell stack according to one of the preceding claims, characterized in that the flow distributors (7, 8, 9, 10) have different media permeability at different points, the flow distributors preferably being a porous material, a foamed material, a filter material or a wound material, in particular preferably a fleece tube, contain or consist of it. Brennstoffzellenstapel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mediendurchlässigkeit der Strömungsverteiler (7, 8, 9, 10) aktiv, insbesondere durch einen elektrischen Mechanismus, oder passiv, insbesondere durch Veränderung der Medientemperatur, der Brennstoffzellenstapeltemperatur, der Umgebungstemperatur, der Medienfeuchte und/oder der Umgebungsfeuchte beeinflusst werden kann.Fuel cell stack according to one of the preceding claims, characterized in that the media permeability of the flow distributor (7, 8, 9, 10) is active, in particular by an electrical mechanism, or passive, in particular which can be influenced by changing the media temperature, the fuel cell stack temperature, the ambient temperature, the media humidity and/or the ambient humidity. Brennstoffzellenstapel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium ein Gas oder eine Flüssigkeit ist.Fuel cell stack according to one of the preceding claims, characterized in that the medium is a gas or a liquid. Brennstoffzellenstapel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Luft, Sauerstoff, Wasserstoff und einem wasserstoffreichen Gemisch (Reformat) oder Mischungen hiervon.Fuel cell stack according to the preceding claim, characterized in that the gas is selected from the group consisting of air, oxygen, hydrogen and a hydrogen-rich mixture (reformate) or mixtures thereof. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Methanol ist.fuel cell stack claim 5 , characterized in that the liquid is methanol. Brennstoffzellenstapel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Regulierung der Medienverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstapels eine Flutung und/oder Austrocknung einzelner Brennstoffzellen der mindestens zwei Brennstoffzellen vermieden wird.Fuel cell stack according to one of the preceding claims, characterized in that by regulating the media distribution within the fuel cell stack, flooding and/or drying out of individual fuel cells of the at least two fuel cells is avoided. System aus seriell verschalteten Brennstoffzellenstapeln gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.System of serially connected fuel cell stacks according to one of the preceding claims.
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