DE102015223040A1 - Fuel cell and fuel cell system with such - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle (10), umfassend – eine Membran-Elektroden-Anordnung (14) und eine Bipolarplatte (15), die aufeinander angeordnet sind, – ein elastisches Dichtungselement (17), das zwischen der Bipolarplatte (15) und der Membran-Elektroden-Anordnung (14) angeordnet ist, und – eine Einzelzellspannungs-Messeinrichtung, die ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement (18) umfasst, welches die Bipolarplatte (15) kontaktierend zwischen der Bipolarplatte (15) und dem Dichtungselement (17) angeordnet ist und zumindest durch elastische Verformung des elastischen Dichtungselements (17) fixiert ist.The invention relates to a fuel cell (10), comprising - a membrane electrode assembly (14) and a bipolar plate (15), which are arranged on one another, - an elastic sealing element (17) between the bipolar plate (15) and the membrane -Electrode arrangement (14) is arranged, and - a single-cell voltage measuring device comprising an electrically conductive contact element (18), the bipolar plate (15) arranged in contact between the bipolar plate (15) and the sealing element (17) and at least is fixed by elastic deformation of the elastic sealing element (17).
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle (beziehungsweise einen Brennstoffzellenstapel), ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Brennstoffzelle sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Brennstoffzellensystem. The invention relates to a fuel cell (or a fuel cell stack), a fuel cell system with such a fuel cell and a vehicle having such a fuel cell system.
Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Anordnung (MEA für membrane electrode assembly), die ein Gefüge aus einer ionenleitenden (meist protonenleitenden) Membran und jeweils einer beidseitig an der Membran angeordneten katalytischen Elektrode (Anode und Kathode) ist. Letztere umfassen zumeist geträgerte Edelmetalle, insbesondere Platin. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Anordnung an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. In der Regel wird die Brennstoffzelle durch eine Vielzahl im Stapel (stack) angeordneter MEA gebildet, deren elektrische Leistungen sich addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden-Anordnungen sind in der Regel Bipolarplatten (auch Flussfeld- oder Separatorplatten genannt) angeordnet, welche eine Versorgung der Einzelzellen mit den Betriebsmedien, also den Reaktanten, sicherstellen und üblicherweise auch der Kühlung dienen. Zudem sorgen die Bipolarplatten für einen elektrisch leitfähigen Kontakt zu den Membran-Elektroden-Anordnungen. Fuel cells use the chemical transformation of a fuel with oxygen to water to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain as a core component the so-called membrane electrode assembly (MEA for membrane electrode assembly), which is a microstructure of an ion-conducting (usually proton-conducting) membrane and in each case on both sides of the membrane arranged catalytic electrode (anode and cathode). The latter mostly comprise supported noble metals, in particular platinum. In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane-electrode arrangement on the sides of the electrodes facing away from the membrane. As a rule, the fuel cell is formed by a multiplicity of stacked MEAs whose electrical powers add up. As a rule, bipolar plates (also called flow field plates or separator plates) are arranged between the individual membrane electrode assemblies, which ensure that the individual cells are supplied with the operating media, ie the reactants, and are usually also used for cooling. In addition, the bipolar plates provide an electrically conductive contact to the membrane-electrode assemblies.
Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff (Anodenbetriebsmedium), insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, über ein anodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu Protonen H+ unter Abgabe von Elektronen stattfindet (H2 → 2H+ + 2e–). Über den Elektrolyten oder die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird über ein kathodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch (zum Beispiel Luft) als Kathodenbetriebsmedium zugeführt, sodass eine Reduktion von O2 zu O2– unter Aufnahme der Elektronen stattfindet (½O2 + 2e– → O2–). Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum die Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser (O2– + 2H+ → H2O). During operation of the fuel cell, the fuel (anode operating medium), in particular hydrogen H 2 or a hydrogen-containing gas mixture, is supplied to the anode via an anode-side open flow field of the bipolar plate, where an electrochemical oxidation of H 2 to protons H + takes place with release of electrons (H 2 → 2H + + 2e - ). Via the electrolyte or the membrane, which separates the reaction spaces gas-tight from each other and electrically isolated, takes place (water-bound or anhydrous) transport of the protons from the anode compartment into the cathode compartment. The electrons provided at the anode are supplied to the cathode via an electrical line. The cathode is supplied via a cathode-side open flow field of the bipolar plate oxygen or an oxygen-containing gas mixture (for example air) as a cathode operating medium, so that a reduction of O 2 to O 2- with absorption of the electrons takes place (½O 2 + 2e - → O 2-) , At the same time, the oxygen anions in the cathode compartment react with the protons transported via the membrane to form water (O 2- + 2H + → H 2 O).
Aufgrund der elektrischen Reihenschaltung der Einzelzellen eines Brennstoffzellenstapels fließt durch jede Einzelzelle der gleiche Strom (IStapel = IZelle) und sollte idealerweise über jede Einzelzelle die gleiche Einzelzellspannung vorliegen, wobei sich die Gesamtspannung des Stapels aus der Summe der Einzelzellenspannungen sämtlicher Zellen ergibt (UStapel = N·UZelle). Dementsprechend kann die Einzelzellenspannung in einem ersten Ansatz aus der gemessenen Gesamtspannung des Stapels dividiert durch die Anzahl N der Zellen ermittelt werden. In der Praxis existieren jedoch teilweise gravierende Abweichungen der Einzelzellspannungen untereinander. Dies resultiert beispielsweise aus reversiblen oder irreversiblen Degenerationserscheinungen einzelner Zellen, ungleichmäßiger Versorgung der Einzelzellen mit den Betriebsmedien, unterschiedliche Temperaturen der Einzelzellen usw. Aus verschiedenen Gründen ist die genaue Kenntnis der Einzelzellspannungen jedoch wünschenswert, beispielsweise um zu vermeiden, dass diese einen kritischen Höchstwert überschreiten. Due to the electrical series connection of the individual cells of a fuel cell stack, the same current flows through each individual cell (I stack = I cell ) and ideally should be the same single cell voltage across each individual cell, the total voltage of the stack resulting from the sum of the single cell voltages of all cells (U stack = N × U cell ). Accordingly, the single-cell voltage can be determined in a first approach from the measured total voltage of the stack divided by the number N of cells. In practice, however, there are sometimes serious deviations of the individual cell voltages among one another. This results, for example, from reversible or irreversible degeneration phenomena of individual cells, uneven supply of the individual cells with the operating media, different temperatures of the individual cells, etc. However, for various reasons, the exact knowledge of the single cell voltages is desirable, for example, to avoid that these exceed a critical maximum.
Aus diesem Grund sind Brennstoffzellenstapel bekannt, deren Einzelzellen oder Pakete von Einzelzellen mit einer Einzelzellspannungsüberwachung ausgestattet sind (CVM für cell voltage monitor). Beispielsweise sind ringförmige Einzelzellspannungs-Messeinrichtungen bekannt, die um den gesamten Außenumfang der Bipolarplatte gespannt werden, um deren Spannung abzugreifen. Dieses System hat den Vorteil, für eine große Anzahl unterschiedlicher Plattengestaltungen eingesetzt werden zu können. Nachteilig ist jedoch, dass die Montage der Messeinrichtung aufwendig ist. For this reason, fuel cell stacks are known whose single cells or packets of single cells are equipped with a single cell voltage monitor (CVM for cell voltage monitor). For example, annular single-cell voltage measuring devices are known, which are stretched around the entire outer periphery of the bipolar plate in order to tap their voltage. This system has the advantage of being able to be used for a large number of different plate designs. The disadvantage, however, is that the assembly of the measuring device is expensive.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzelle vorzuschlagen, die eine Einzelzellspannungsüberwachung zumindest ausgewählter Zellen erlaubt, welche einfach aufgebaut ist und sich leicht montieren lässt. The invention is based on the object to propose a fuel cell that allows a single cell voltage monitoring at least selected cells, which is simple and easy to assemble.
Diese Aufgabe wird durch eine Brennstoffzelle (beziehungsweise einen Brennstoffzellenstapel), ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Brennstoffzelle sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is achieved by a fuel cell (or a fuel cell stack), a fuel cell system with such a fuel cell and a vehicle having such a fuel cell system with the features of the independent claims.
Die erfindungsgemäße Brennstoffzelle, umfasst:
- – eine Membran-Elektroden-Anordnung und eine Bipolarplatte, die aufeinander angeordnet sind,
- – ein elastisches Dichtungselement, das zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Anordnung angeordnet ist, und
- – eine Einzelzellspannungs-Messeinrichtung, die ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement umfasst, welches die Bipolarplatte kontaktierend zwischen der Bipolarplatte und dem Dichtungselement angeordnet ist und zumindest durch elastische Verformung des elastischen Dichtungselements fixiert ist.
- A membrane-electrode assembly and a bipolar plate arranged on top of each other,
- An elastic sealing element disposed between the bipolar plate and the membrane-electrode assembly, and
- - An individual cell voltage measuring device comprising an electrically conductive contact element, which is arranged in contact between the bipolar plate and the sealing element between the bipolar plate and is fixed at least by elastic deformation of the elastic sealing element.
Durch die Anordnung des Kontaktelements zwischen Bipolarplatte und dem Dichtungselement wird erreicht, dass durch elastische Verformung des Dichtungselements eine reibschlüssige Fixierung des Kontaktelements hergestellt wird. Vorteilhaft ist ferner, dass die fixierende Kompressionskraft in der Stapelrichtung wirkt und Beschädigungen der Bauteile der Brennstoffzelle infolge anderer Krafteinwirkungen vermieden werden. Es ist zu bemerken, dass die Verspannung von Brennstoffzellenstapeln grundsätzlich auch ohne Einzelzellspannungs-Messeinrichtung erfolgt, sodass die gewünschte elastische Verformung des Dichtungselements ohnehin üblicherweise vorliegt. Dieser Aufbau erfordert daher in der einfachsten Ausführung der Erfindung keinerlei konstruktive Anpassungen des Stapels oder seiner Komponenten, der Bipolarplatte oder der Membran-Elektroden-Anordnung. Schließlich zeichnet sich die erfindungsgemäße Brennstoffzelle durch eine hohe Robustheit gegen Erschütterungen sowie durch einfache Montage aus. The arrangement of the contact element between the bipolar plate and the sealing element ensures that a frictional fixing of the contact element is produced by elastic deformation of the sealing element. It is also advantageous that the fixing compressive force acts in the stacking direction and damage to the components of the fuel cell due to other forces are avoided. It should be noted that the tensioning of fuel cell stacks basically also takes place without a single cell voltage measuring device, so that the desired elastic deformation of the sealing element is usually present anyway. Therefore, in the simplest embodiment of the invention, this construction does not require any structural adaptations of the stack or its components, the bipolar plate or the membrane-electrode arrangement. Finally, the fuel cell according to the invention is characterized by a high level of robustness against shocks and by simple assembly.
Unter dem Begriff „Brennstoffzelle“ wird im Rahmen dieser Erfidnung sowohl eine einzelne Brennstoffzelle als auch ein Stapel mehrerer Einzelzellen verstanden, das heißt eine alternierende Anordnung von Bipolarplatten und Membran-Elektroden-Anordnungen. Ferner wird unter dem Begriff „Bipolarplatte“ (auch Flussfeld- oder Separatorplatte genannt) eine elektrisch leitfähige Platte verstanden, welche ausgebildet ist, zumindest eines der Betriebsmedien den katalytischen Elektroden zuzuführen. Bipolarplatten in diesem Sinne umfassen auch Monopolarplatten, welche üblicherweise an den beiden Enden eines Brennstoffzellestapels anageordnet sind. In the context of this invention, the term "fuel cell" is understood to mean both an individual fuel cell and a stack of several individual cells, that is to say an alternating arrangement of bipolar plates and membrane-electrode arrangements. Furthermore, the term "bipolar plate" (also called a flow field or separator plate) is understood to mean an electrically conductive plate which is designed to supply at least one of the operating media to the catalytic electrodes. Bipolar plates in this sense also include monopolar plates, which are usually anageordnet at the two ends of a fuel cell stack.
Das Dichtungselement dient der fluiddichten Abdichtung der Brennstoffzelle, insbesondere der Elektrodenräume, nach außen, sodass die Anoden- und Kathodenbetriebsmedien nicht nach außen entweichen können. The sealing element serves for the fluid-tight sealing of the fuel cell, in particular the electrode chambers, to the outside, so that the anode and cathode operating media can not escape to the outside.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das elastische Dichtungselement eine Flachdichtung umfasst, welche zumindest einen Randbereich der Membran-Elektroden-Anordnung flächig umlaufend kontaktiert beziehungsweise auf diesem flächig aufliegt. Flachdichtungen haben den Vorteil, dass die auf das Kontaktelement einwirkende Presskraft sehr gleichmäßig über die Fläche verteilt wird und somit einerseits eine gute Fixierung des Kontaktelements und andererseits ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement und der Bipolarplatte erzielt wird. Alternativ kann das Dichtungselement eine Wulstdichtung umfassen, welche zumindest einen Randbereich der Membran-Elektroden-Anordnung umlaufend kontaktiert. Es können auch mehrere Flach- und/oder Wulstdichtungen vorhanden sein, welche ausgebildet sind, einzelne Versorgungsöffnungen, die in inaktiven Bereichen der Membran-Elektroden-Anordnung vorgesehen sind, umlaufend abzudichten. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the elastic sealing element comprises a flat gasket which contacts at least one edge region of the membrane-electrode assembly in a circumferential manner or rests flatly on it. Flat gaskets have the advantage that the force acting on the contact element pressing force is distributed very evenly over the surface and thus on the one hand a good fixation of the contact element and on the other hand a secure electrical contact between the contact element and the bipolar plate is achieved. Alternatively, the sealing element may comprise a bead seal, which circumferentially contacts at least one edge region of the membrane-electrode assembly. There may also be a plurality of flat and / or bead seals, which are designed to circumferentially seal individual supply openings, which are provided in inactive areas of the membrane electrode assembly.
Gemäß einer speziellen Ausführung umfasst das elastische Dichtungselement eine Netzstruktur, die ausgebildet ist, zumindest einen Randbereich der Membran-Elektroden-Anordnung zu überdecken. Alternativ kann das Netzdichtungselement aufgrund seiner Stoffdurchlässigkeit die Membran-Elektroden-Anordnung vollflächig überdecken. Dabei hält die Netzstruktur die einzelnen Flach- und/oder Wulstdichtungen des Dichtungselements zusammen. Ein eine Netzstruktur umfassendes Dichtungselement hat den Vorteil, als eine eigene Lage, die sämtliche Dichtungen umfasst, sehr einfach auf die Membran-Elektroden-Anordnung oder Bipolarplatte aufgelegt werden zu können, sodass sich die Montage des Brennstoffzellenstapels vereinfacht. According to a special embodiment, the elastic sealing element comprises a mesh structure which is designed to cover at least one edge region of the membrane-electrode arrangement. Alternatively, the mesh sealing element can cover the entire surface area of the membrane-electrode arrangement due to its material permeability. The net structure holds the individual flat and / or bead seals of the sealing element together. A sealing element comprising a network structure has the advantage that it can be easily placed on the membrane electrode arrangement or bipolar plate as a separate layer comprising all seals, so that the assembly of the fuel cell stack is simplified.
Das Dichtungselement kann stoffschlüssig mit der Membran-Elektroden-Anordnung verbunden sein oder als separate Lage ausgebildet sein, die zwischen jeweils einer Membran-Elektroden-Anordnung und einer Bipolarplatte gestapelt angeordnet ist. The sealing element may be materially connected to the membrane electrode assembly or be formed as a separate layer, which is arranged stacked between each of a membrane-electrode assembly and a bipolar plate.
Obwohl durch die elastische Verformung des Dichtungselements bereits ein hoher Anpressdruck und eine sehr gute Fixierung des Kontaktelements erzielt wird, können weitere Maßnahmen vorgesehen sein, diese noch weiter zu verbessern. Although a high contact pressure and a very good fixation of the contact element is already achieved by the elastic deformation of the sealing element, further measures can be provided to further improve it.
In vorteilhafter Ausführung der Erfindung weist die Bipolarplatte eine Vertiefung auf, in der das Kontaktelement einliegt. Vorzugsweise entspricht die Kontur der Vertiefung im Wesentlichen der Kontur des Kontaktelements. Durch die Vertiefung wird das Kontaktelement noch besser fixiert und ein Verrutschen innerhalb der Plattenebene vermieden. Zudem erlaubt eine solche Vertiefung die Verwendung vergleichsweiser dicker Kontaktelemente. Vorzugsweise ist die Höhe der Vertiefung geringer als die Dicke des Kontaktelements, um somit weiterhin einen hohen Anpressdruck zu gewährleisten. In an advantageous embodiment of the invention, the bipolar plate has a recess in which rests the contact element. Preferably, the contour of the recess substantially corresponds to the contour of the contact element. Through the depression, the contact element is even better fixed and prevents slipping within the plane of the plate. In addition, such a recess allows the use of comparatively thick contact elements. Preferably, the height of the recess is less than the thickness of the contact element, so as to continue to ensure a high contact pressure.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Bipolarplatte und/oder das Dichtungselement Fixiermittel zur formschlüssigen Fixierung des Kontaktelements auf. Diese ergänzen die reibschlüssige Fixierung durch die elastische Deformation des Dichtungselements. Hierzu kann das Kontaktelement der Einzelzellspannungs-Messeinrichtung mit korrespondierenden Fixiermitteln ausgestattet sein, die einen Formschluss mit den Fixiermitteln der Bipolarplatte und/oder des Dichtungselements einzugehen vermögen. Beispielsweise umfassen die Fixiermittel zumindest einen Vorsprung der Bipolarplatte und/oder des Dichtungselements, die in zumindest eine hiermit korrespondierende Aussparung des Kontaktelements formschlüssig eingreift. In one embodiment of the invention, the bipolar plate and / or the sealing element has fixing means for the positive fixing of the contact element. These supplement the frictional fixing by the elastic deformation of the sealing element. For this purpose, the contact element of the single-cell voltage measuring device can be equipped with corresponding fixing means, which are capable of forming a positive connection with the fixing means of the bipolar plate and / or of the sealing element. For example, the fixing means comprise at least one projection of the bipolar plate and / or of the sealing element, which engages in a form-fitting manner in at least one recess of the contact element corresponding thereto.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Dichtungselement Druckverstärkungsmittel zur Verstärkung einer auf das Kontaktelement wirkenden Anpresskraft auf. Beispielsweise sind die Druckverstärkungsmittel als zumindest eine Erhebung ausgebildet, die in Richtung des Kontaktelements weist. Durch die zumindest eine Erhebung wird eine örtliche Verdickung des Dichtungselements erzielt und damit eine punktuelle Verstärkung der Anpresskraft. Auf diese Weise wird ein noch sicherer elektrischer Kontakt zwischen Kontaktelement und Bipolarplatte erzielt. In one embodiment of the invention, the sealing element on pressure amplifying means for reinforcing acting on the contact element pressing force. For example, the pressure amplifying means are formed as at least one elevation facing in the direction of the contact element. By at least one survey, a local thickening of the sealing element is achieved and thus a selective reinforcement of the contact pressure. In this way, a more secure electrical contact between the contact element and bipolar plate is achieved.
Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzelle eine Mehrzahl einander abwechselnd gestapelter Membran-Elektroden-Anordnungen und Bipolarplatten, das heißt, es handelt sich um einen Brennstoffzellenstapel. Dabei können sämtliche Paare aus Bipolarplatte und Membran-Elektroden-Anordnung eine Einzelzellspannungs-Messeinrichtung aufweisen. In dieser Ausgestaltung kann die Spannung jeder einzelnen Zelle mit hoher Genauigkeit direkt gemessen werden. Preferably, the fuel cell comprises a plurality of alternately stacked membrane-electrode assemblies and bipolar plates, that is, it is a fuel cell stack. In this case, all pairs of bipolar plate and membrane electrode assembly may have a single-cell voltage measuring device. In this embodiment, the voltage of each individual cell can be measured directly with high accuracy.
In alternativer Ausgestaltung weisen nur einzelne Paare aus Bipolarplatte und Membran-Elektroden-Anordnung eine Einzelzellspannungs-Messeinrichtung auf, insbesondere in regelmäßiger Verteilung. Beispielsweise kann jedes fünfte, zehnte oder zwanzigste Paar mit jeweils einer Einzelzellspannungs-Messeinrichtung ausgestattet sein, sodass die mittlere Zellspannung für Pakete mehrerer Einzelzellen erfasst werden kann. Die Ausstattung nur ausgewählter Einzelzellen mit einer Einzelzellspannungs-Messeinrichtung ist kostengünstiger und mit einem geringeren Verkabelungsaufwand verbunden. In an alternative embodiment, only individual pairs of bipolar plate and membrane electrode assembly on a single-cell voltage measuring device, in particular in a regular distribution. For example, each fifth, tenth or twentieth pair can each be equipped with a single-cell voltage measuring device so that the average cell voltage can be detected for packets of several individual cells. The equipment only selected individual cells with a single cell voltage measuring device is cheaper and less cabling.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, das eine Brennstoffzelle beziehungsweise einen Brennstoffzellenstapel gemäß der Erfindung aufweist. Insbesondere weist das Brennstoffzellensystem neben der Brennstoffzelle eine Anodenversorgung und eine Kathodenversorgung mit den entsprechenden Peripheriekomponenten auf. Another aspect of the invention relates to a fuel cell system comprising a fuel cell or a fuel cell stack according to the invention. In particular, in addition to the fuel cell, the fuel cell system has an anode supply and a cathode supply with the corresponding peripheral components.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle aufweist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Elektrofahrzeug, bei dem eine von dem Brennstoffzellensystem erzeugte elektrische Energie der Versorgung eines Elektrotraktionsmotors und/oder einer Traktionsbatterie bedient. Another aspect of the invention relates to a vehicle having a fuel cell system with a fuel cell according to the invention. The vehicle is preferably an electric vehicle in which an electrical energy generated by the fuel cell system serves to supply an electric traction motor and / or a traction battery.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Das Brennstoffzellensystem
Um den Brennstoffzellenstapel
Die Anodenversorgung
Die Kathodenversorgung
Die Kathodenversorgung
Das Brennstoffzellensystem
Verschiedene weitere Einzelheiten der Anoden- und Kathodenversorgung
Die
Beide Bauteile unterteilen sich in einen aktiven Bereich AA und inaktive Bereiche IA. Der aktive Bereich AA zeichnet sich dadurch aus, dass in diesem Bereich die Brennstoffzellreaktionen stattfinden. Zu diesem Zweck weist die Membran-Elektroden-Anordnung
Die MEA
Die in
In
Üblicherweise werden in einem Brennstoffzellenstapel
In der Vertiefung
Das in
Eine weitere Ausgestaltung des Kontaktelements
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100 100
- Brennstoffzellensystem The fuel cell system
- 10 10
- Brennstoffzellenstapel fuel cell stack
- 11 11
- Einzelzelle single cell
- 12 12
- Anodenraum anode chamber
- 13 13
- Kathodenraum cathode space
- 14 14
- Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) Membrane electrode assembly (MEA)
- 141 141
- Anodenseite anode side
- 142 142
- Kathodenseite cathode side
- 143 143
- katalytische Elektrode / Anode catalytic electrode / anode
- 144 144
- Versorgungsöffnung / Anodeneinlassöffnung Supply opening / anode inlet opening
- 145 145
- Versorgungsöffnung / Anodenauslassöffnung Supply opening / anode outlet opening
- 146 146
- Versorgungsöffnung / Kathodeneinlassöffnung Supply opening / cathode inlet opening
- 147 147
- Versorgungsöffnung / Kathodenauslassöffnung Supply opening / cathode outlet opening
- 148 148
- Versorgungsöffnung / Kühlmitteleinlassöffnung Supply opening / coolant inlet opening
- 149 149
- Versorgungsöffnung / Kühlmittelauslassöffnung Supply opening / coolant outlet opening
- 15 15
- Bipolarplatte (Separatorplatte, Flussfeldplatte) Bipolar plate (separator plate, flow field plate)
- 150 150
- Vertiefung deepening
- 151 151
- Anodenseite anode side
- 152 152
- Kathodenseite cathode side
- 153 153
- Betriebsmittelkanal (Reaktantenkanal) Resource channel (reactant channel)
- 154 154
- Versorgungsöffnung / Anodeneinlassöffnung Supply opening / anode inlet opening
- 155 155
- Versorgungsöffnung/ Anodenauslassöffnung Supply opening / anode outlet opening
- 156 156
- Versorgungsöffnung / Kathodeneinlassöffnung Supply opening / cathode inlet opening
- 157 157
- Versorgungsöffnung / Kathodenauslassöffnung Supply opening / cathode outlet opening
- 158 158
- Versorgungsöffnung / Kühlmitteleinlassöffnung Supply opening / coolant inlet opening
- 159 159
- Versorgungsöffnung / Kühlmittelauslassöffnung Supply opening / coolant outlet opening
- 17 17
- Dichtungselement sealing element
- 171 171
- Druckverstärkungsmittel / Erhebung Pressure intensifier / survey
- 172 172
- Fixiermittel / Vorsprung Fixative / projection
- 18 18
- Kontaktelement contact element
- 181 181
- Fixiermittel / Aussparung Fixer / recess
- 20 20
- Anodenversorgung anode supply
- 21 21
- Anodenversorgungspfad Anode supply path
- 22 22
- Anodenabgaspfad Anode exhaust gas path
- 23 23
- Brennstofftank fuel tank
- 24 24
- Stellmittel actuating means
- 25 25
- Brennstoffrezirkulationsleitung Brennstoffrezirkulationsleitung
- 30 30
- Kathodenversorgung cathode supply
- 31 31
- Kathodenversorgungspfad Cathode supply path
- 32 32
- Kathodenabgaspfad Cathode exhaust path
- 33 33
- Verdichter compressor
- 34 34
- Elektromotor electric motor
- 35 35
- Leistungselektronik power electronics
- 36 36
- Turbine turbine
- 37 37
- Wastegate-Leitung Waste gate line
- 38 38
- Stellmittel actuating means
- 39 39
- Befeuchtermodul humidifier
- AA AA
- Aktiver Bereich (Reaktionsbereich, active area) Active area (reaction area, active area)
- IA IA
- Inaktiver Bereich (inactive area) Inactive area
- SA SA
- Versorgungsbereich (supply area) Supply area
- DA THERE
- Verteilerbereich (distribution area) Distribution area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- JP 2004288426 A [0006] JP 2004288426 A [0006]
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