DE102015224126B4 - Manufacturing process for a separator plate and a fuel cell system - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Separatorplatte (14, 14', 14'') für eine Brennstoffzelle (101, 102, 103, 104), umfassend den Schritt: Befestigen von mindestens einem Kontaktelement (15, 15', 15'') an der Separatorplatte (14, 14', 14''), wobei das Befestigen durch plastische Verformung erfolgt, wobei mindestens ein Crimpbereich (140, 140', 140'') der Separatorplatte (14, 14', 14'') plastisch verformt wird.Method for producing a separator plate (14, 14', 14'') for a fuel cell (101, 102, 103, 104), comprising the step: attaching at least one contact element (15, 15', 15'') to the separator plate (14, 14', 14''), the fastening taking place by plastic deformation, at least one crimping area (140, 140', 140'') of the separator plate (14, 14', 14'') being plastically deformed.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Herstellungsverfahren einer Separatorplatte sowie ein Herstellungsverfahren eines Brennstoffzellensystems. Die hier offenbarte Technologie betrifft insbesondere den elektrischen Anschluss von Separatorplatten eines Brennstoffzellensystems an ein System zur Überwachung von mehreren Brennstoffzellen.The technology disclosed here relates to a manufacturing method of a separator plate and a manufacturing method of a fuel cell system. The technology disclosed here relates in particular to the electrical connection of separator plates of a fuel cell system to a system for monitoring multiple fuel cells.

Ein solches Zellüberwachungssystem (en.: cell voltage monitoring system bzw. CVM-System) überwacht i.d.R. eine Vielzahl an Brennstoffzellen. Die einzelnen Brennstoffzellen sind i.d.R. durch ein Kabel mit den CVM-System verbunden. Auch ist ein Stecker aus der DE102007003506 B4 bekannt, der einzelne Separatorplatten der Brennstoffzellen kontaktiert. Die DE 10 2004 028 424 A1 und die GB 2 521 401 A sind vorbekannte Lösungen.Such a cell voltage monitoring system (CVM system) usually monitors a large number of fuel cells. The individual fuel cells are usually connected to the CVM system by a cable. There is also a plug out of the DE102007003506 B4 known, which contacts individual separator plates of the fuel cells. The DE 10 2004 028 424 A1 and the GB 2 521 401 A are previously known solutions.

Es besteht ein Bedürfnis, die vielen Brennstoffzellen möglichst kostengünstig, ausfallsicher, fehlersicher und/oder möglichst platzsparend an ein CVM-System anzubinden.There is a need to connect the many fuel cells to a CVM system in a way that is as cost-effective, fail-safe, fail-safe and/or as space-saving as possible.

Es ist eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Nachteile der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Weitere Aufgaben ergeben sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is an object of the technology disclosed here to reduce or eliminate the disadvantages of the previously known solutions. Further tasks arise from the beneficial effects of the technology disclosed here. The task(s) is/are solved by the subject matter of the independent patent claims. The dependent claims represent preferred embodiments.

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Brennstoffzellensystem sowie ein Brennstoffzellensystem. Das Brennstoffzellensystem umfasst mehrere Brennstoffzellen. Das Brennstoffzellensystem ist beispielsweise für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für die mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff und Oxidationsmittel in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Die Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die durch einen ionenselektiven bzw. ionenpermeablen Separator getrennt sind. Die Anode weist eine Zufuhr für einen Brennstoff zur Anode auf. Bevorzugte Brennstoffe sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode weist beispielsweise eine Zufuhr für Oxidationsmittel auf. Bevorzugte Oxidationsmittel sind bspw. Luft, Sauerstoff und Peroxide. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind beispielsweise: Nation®, Flemion® und Aciplex®. Ein Brennstoffzellensystem umfasst mindestens eine Brennstoffzelle sowie periphere Systemkomponenten (BOP-Komponenten), die beim Betrieb der mindestens einen Brennstoffzelle zum Einsatz kommen können. In der Regel sind mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack zusammengefasst. Das Brennstoffzellensystem umfasst ferner die hier offenbarte Separatorplatte.The technology disclosed herein relates to a manufacturing method for a fuel cell system and a fuel cell system. The fuel cell system includes several fuel cells. The fuel cell system is intended, for example, for mobile applications such as motor vehicles, in particular to provide the energy for the at least one drive machine for moving the motor vehicle. In its simplest form, a fuel cell is an electrochemical energy converter that converts fuel and oxidizers into reaction products, producing electricity and heat. The fuel cell includes an anode and a cathode separated by an ion-selective or ion-permeable separator. The anode has a supply for a fuel to the anode. Preferred fuels are: hydrogen, low molecular weight alcohol, biofuels, or liquefied natural gas. The cathode has, for example, a supply for oxidizing agents. Preferred oxidizing agents include, for example, air, oxygen and peroxides. The ion-selective separator can be designed, for example, as a proton exchange membrane (PEM). A cation-selective polymer electrolyte membrane is preferably used. Examples of materials for such a membrane are: Nation®, Flemion® and Aciplex®. A fuel cell system includes at least one fuel cell and peripheral system components (BOP components) that can be used when operating the at least one fuel cell. As a rule, several fuel cells are combined to form a fuel cell stack. The fuel cell system further includes the separator plate disclosed herein.

Die Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems umfassen i.d.R. zwei Separatorplatten. Der ionenselektive Separator einer Brennstoffzelle ist i.d.R. jeweils zwischen zwei Separatorplatten angeordnet. Die eine Separatorplatte bildet zusammen mit dem ionenselektiven Separator die Anode aus. Die auf der gegenüberliegenden Seite des ionenselektiven Separators angeordnete weitere Separatorplatte bildet indes zusammen mit dem inonenselektiven Separator die Kathode aus. In den Separatorplatten sind bevorzugt Gaskanäle für Brennstoff bzw. für Oxidationsmittel vorgesehen.The fuel cells of the fuel cell system usually include two separator plates. The ion-selective separator of a fuel cell is usually arranged between two separator plates. One separator plate forms the anode together with the ion-selective separator. The further separator plate arranged on the opposite side of the ion-selective separator forms the cathode together with the ion-selective separator. Gas channels for fuel or oxidizing agents are preferably provided in the separator plates.

Die Separatorplatten können als Monopolarplatten und/oder als Bipolarplatten ausgebildet sein. Mit anderen Worten weist eine Separatorplatte zweckmäßig zwei Seiten auf, wobei die eine Seite zusammen mit einem ionenselektiven Separator eine Anode ausbildet und die zweite Seite zusammen mit einem weiteren ionenselektiven Separator einer benachbarten Brennstoffzelle eine Kathode.The separator plates can be designed as monopolar plates and/or bipolar plates. In other words, a separator plate expediently has two sides, one side forming an anode together with an ion-selective separator and the second side forming a cathode together with a further ion-selective separator of an adjacent fuel cell.

Zwischen den ionenselektiven Separatoren und den Separatorplatten sind i.d.R. noch sogenannte Gasdiffusionsschichten bzw. Gasdiffusionslagen (GDL) vorgesehen.So-called gas diffusion layers or gas diffusion layers (GDL) are usually provided between the ion-selective separators and the separator plates.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Separatorplatte für eine Brennstoffzelle sowie eine Separatorplatte. Ferner umfasst die hier offenbarte Technologie ein Verfahren zur Herstellung des hier offenbarten Brennstoffzellensystems mit mehreren Brennstoffzellen. Das Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellensystems umfasst den Schritt, wonach mehreren Separatorplatten mittels dem hier offenbarten Verfahren zur Herstellung einer Separatorplatte hergestellt sind.The technology disclosed herein includes a method for producing a separator plate for a fuel cell and a separator plate. Further, the technology disclosed herein includes a method of manufacturing the multiple fuel cell fuel cell system disclosed herein. The method for producing a fuel cell system includes the step of producing a plurality of separator plates using the method for producing a separator plate disclosed herein.

Das Verfahren umfasst zweckmäßig den Schritt: Befestigen von mindestens einem Kontaktelement an bzw. auf der Separatorplatte, wobei das Befestigen durch plastische Verformung erfolgt. Das Befestigen geschieht zweckmäßig vor dem Zusammenbau der Brennstoffzelle bzw. des Brennstoffzellenstapels.The method expediently includes the step: fastening at least one contact element to or on the separator plate, the fastening being carried out by plastic deformation. Fastening is expediently done before assembling the fuel cell or the fuel cell stack.

Das Kontaktelement ist also zweckmäßig ein separates Bauteil, das durch einen weiteren Schritt an die Separatorplatte montiert wird. Das Kontaktelement kann insbesondere durch Crimpen mit der Separatorplatte befestigt werden.The contact element is therefore expediently a separate component that is mounted on the separator plate in a further step. The contact element can be attached to the separator plate in particular by crimping.

Unter Crimpen versteht der Fachmann ein Fügeverfahren, bei dem zwei Komponenten durch plastische Verformung miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Bördeln, Quetschen, Kräuseln oder Falten. Eine Crimpverbindung ist i.d.R. eine nicht lösbare Verbindung. In internationalen Normen und Vorschriften sind die Anforderungen an Crimpverbindungen spezifiziert, so etwa in DIN EN 60352-2 (Ausgabedatum 2014-04): lötfreie Verbindungen - Teil 2: Crimpverbindungen - Allgemeine Anforderungen, Prüfverfahren und Anwendungshinweise, 2) MIL-DTL-22520 (Ausgabedatum 1997): Crimping Tools, Wire Termination, General Specification, sowie 3) ECSS-Q-ST-70-26C (Ausgabedatum 2007-08): Crimping of high-reliability Electrical Connections.The person skilled in the art understands crimping as a joining process in which two components are connected to one another through plastic deformation, for example through flanging, squeezing, curling or folding. A crimp connection is usually a non-detachable connection. The requirements for crimp connections are specified in international standards and regulations, for example in DIN EN 60352-2 (issue date 2014-04): solderless connections - Part 2: Crimp connections - general requirements, test methods and application notes, 2) MIL-DTL-22520 (issue date 1997): Crimping Tools, Wire Termination, General Specification, and 3) ECSS-Q- ST-70-26C (issue date 2007-08): Crimping of high-reliability electrical connections.

Die Separatorplatte kann mindestens einen Crimpbereich aufweisen. Der Crimpbereich ist insbesondere der plastisch verformbare Bereich bzw. die für das Crimpen vorgesehene plastisch verformbare Komponente der Separatorplatte. Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach sich der mindestens eine Crimpbereich plastisch verformt. Bevorzugt ist der mindestens eine Crimpbereich ausgebildet, nach dem Crimpen das Kontaktelement zumindest in einem Teilbereich des Kontaktelements vollständig zu umschließen.The separator plate can have at least one crimping area. The crimping area is in particular the plastically deformable area or the plastically deformable component of the separator plate intended for crimping. The method disclosed herein may include the step of plastically deforming the at least one crimp region. Preferably, the at least one crimping region is designed to completely enclose the contact element at least in a partial region of the contact element after crimping.

Ferner kann das hier offenbarte Verfahren den Schritt umfassen: Ausbilden des mindestens einen Crimpbereichs, beispielsweise durch Prägen, Stanzen und/oder Schweißen. Bevorzugt wird der Crimpbereich zeitgleich mit den Medienkanälen hergestellt. Beispielsweise kann ein Crimpbereich in der ursprünglichen Geometrie der Separatorplatte vorgesehen sein.Furthermore, the method disclosed here can include the step: forming the at least one crimping area, for example by embossing, punching and/or welding. The crimping area is preferably produced at the same time as the media channels. For example, a crimping area can be provided in the original geometry of the separator plate.

Das hier offenbarte Verfahren kann den Schritt umfassen, wonach der mindestens eine Crimpbereich im plastisch verformten Zustand (also nach dem Crimpen) benachbarte Teilbereiche aufweist. Bevorzugt können die benachbarten Teilbereiche stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Benachbarte Teilbereiche sind zweckmäßig unmittelbar benachbart ausgebildet. Beispielsweise können es Teilbereiche sein, die direkt aneinander angrenzen, wobei zwischen ihnen ein maximaler Spalt ausgebildet sein kann, der durch die stoffschlüssige Verbindung zumindest bereichsweise geschlossen werden kann. Die benachbarten Teilbereiche können sich ferner überlappen. Stoffschlüssige Verbindungen sind dabei alle Verbindungen, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind insbesondere nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen. Zu den stoffschlüssigen Verbindungsverfahren zählen beispielsweise Löten, Schweißen und/oder Kleben. Nicht umfasst vom Begriff „stoffschlüssige Verbindung“ sind Ausgestaltungen, bei denen die Kontaktelemente gleichzeitig mit der Separatorplatte aus demselben Material bzw. aus dem Separatorplattenhalbzeug durch Umformen (z.B. eine „Separatorplatten-Sicke“) hergestellt sind.The method disclosed here may include the step whereby the at least one crimping region has adjacent partial regions in the plastically deformed state (i.e. after crimping). The adjacent subregions can preferably be connected to one another in a materially bonded manner. Adjacent subareas are expediently designed to be immediately adjacent. For example, there can be partial areas that directly adjoin one another, with a maximum gap being formed between them, which can be closed at least in areas by the cohesive connection. The neighboring subareas can also overlap. Cohesive connections are all connections in which the connection partners are held together by atomic or molecular forces. In particular, they are non-detachable connections that can only be separated by destroying the connecting means. The cohesive connection methods include, for example, soldering, welding and/or gluing. The term “cohesive connection” does not include configurations in which the contact elements are made simultaneously with the separator plate from the same material or from the semi-finished separator plate by forming (e.g. a “separator plate bead”).

Die benachbarten Teilbereiche werden bevorzugt mit demselben Werkzeug stoffschlüssig miteinander verbunden, mit dem auch verschiedene Komponenten einer Separatorplatte stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Bei den verschiedenen Komponenten kann es sich insbesondere um verschiedene Lagen bzw. verschiedene Separatorbleche (i.d.R. Metallplatten mit einer Plattenmaterialdicke von weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 3 oder 1 mm) handeln, die miteinander verbunden werden, um die verschiedenen Medienkanäle auszubilden. Die benachbarten Teilbereiche können bevorzugt in demselben Verfahrensschritt stoffschlüssig miteinander verbunden werden, in dem auch die verschiedenen Komponenten einer Separatorplatte stoffschlüssig miteinander verbunden werdenThe adjacent partial areas are preferably connected to one another in a materially bonded manner using the same tool with which various components of a separator plate are also connected to one another in a materially bonded manner. The different components can in particular be different layers or different separator sheets (usually metal plates with a plate material thickness of less than 5 mm, preferably less than 3 or 1 mm), which are connected to one another in order to form the different media channels. The adjacent partial areas can preferably be connected to one another in a materially bonded manner in the same process step in which the various components of a separator plate are also connected to one another in a materially bonded manner

Die hier offenbarte Separatorplatte für eine Brennstoffzelle kann umfassen: mindestens ein Kontaktelement und mindestens einen Crimpbereich. Der Crimpbereich kann plastisch verformt sein und das Kontaktelement an die Separatorplatte fixieren. Die Separatorplatte kann ferner eine stoffschlüssige Verbindung aufweisen, wobei die stoffschlüssige Verbindung im plastisch verformten Zustand benachbarte Teilbereiche des Crimpbereichs miteinander verbinden kann. Überdies kann die hier offenbarte Separatorplatte auch Merkmale umfassen, die im Zusammenhang mit den hier offenbarten Verfahren näher beschrieben sind.The fuel cell separator plate disclosed herein may include: at least one contact element and at least one crimp area. The crimping area can be plastically deformed and fix the contact element to the separator plate. The separator plate can also have a cohesive connection, wherein the cohesive connection can connect adjacent portions of the crimp area to one another in the plastically deformed state. Furthermore, the separator plate disclosed here can also include features that are described in more detail in connection with the methods disclosed here.

Besonders bevorzugt umfasst das hier offenbarte Verfahren zur Herstellung einer Separatorplatte die Schritte:

  • a. Ausbilden von mindestens einem Crimpbereich in mindestens einem Separatorblech einer Separatorplatte;
  • b. Einlegen und Fixieren der Separatorbleche in einem Werkzeug; und
  • c. Verschweißen der Separatorbleche und Verschweißen von elastisch verformten Teilbereichen des Crimpbereiches.
The method disclosed here for producing a separator plate particularly preferably comprises the steps:
  • a. Forming at least one crimping area in at least one separator sheet of a separator plate;
  • b. Inserting and fixing the separator sheets in a tool; and
  • c. Welding of the separator sheets and welding of elastically deformed parts of the crimping area.

Bevorzugt finden die Schritte a. bis c. in der angezeigten Reihenfolge statt, wobei die im Schritt c. zusammengefassten Schritte gleichzeitig oder sequentiell erfolgen können, bevorzugt mit derselben Schweißvorrichtung. Ferner umfasst das Verfahren bevorzugt den Schritt, wonach die Crimpbereiche nach dem Verfahrensschritt b. plastisch verformt werden, wodurch das Kontaktelement an die Separatorbleche fixiert wird.Steps a are preferred. to c. in the order shown, with the steps in step c. summarized steps can take place simultaneously or sequentially, preferably with the same Welding device. Furthermore, the method preferably includes the step after which the crimping areas after method step b. are plastically deformed, whereby the contact element is fixed to the separator sheets.

Das mindestens eine Kontaktelement kann als Kontaktstift oder als eine elektrische Leitung ausgebildet sein. Es handelt sich also bevorzugt um ein Element, das den elektrischen Strom gut leitet bzw. besser leitet als das sonstige Material der Separatorplatte. Bevorzugt sind die Separatorplatte und das Kontaktelement aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Das Kontaktelement kann beispielsweise aus Kupfer oder dessen Legierungen hergestellt sein. Insbesondere kann das Kontaktelement derart an der Separatorplatte vorgesehen sein, dass das Kontaktelement zumindest bereichsweise die Steifigkeit der Separatorplatte erhöht. Bevorzugt ist die Separatorplatte aus einem Metallblech hergestellt.The at least one contact element can be designed as a contact pin or as an electrical line. It is therefore preferably an element that conducts the electrical current well or conducts it better than the other material of the separator plate. The separator plate and the contact element are preferably made from different materials. The contact element can be made, for example, from copper or its alloys. In particular, the contact element can be provided on the separator plate in such a way that the contact element increases the rigidity of the separator plate at least in some areas. The separator plate is preferably made from a metal sheet.

Eine elektrische Leitung kann auch als elektrisches Kabel bezeichnet werden, insbesondere als ein mit Isolierstoffen ummantelter ein- oder mehradriger Verbund von Adern (Einzelleitungen), welcher der Übertragung von Energie und/oder Information dient. Ebenso kann eine in einem Flexleiter bzw. Flexkabel eingebettete elektrische Leitung mit umfasst sein.An electrical line can also be referred to as an electrical cable, in particular as a single- or multi-core assembly of wires (individual lines) coated with insulating materials and used to transmit energy and/or information. An electrical line embedded in a flex conductor or flex cable can also be included.

Das mindestens eine Kontaktelement kann ein freies Ende aufweisen. Das freie Ende des Kontaktelementes ist dabei das Ende des Kontaktelementes, das nicht an der Separatorplatte befestigt ist. Am freien Ende können insbesondere eine Phase und/oder eine Rundung vorgesehen sein. Eine solche Phase und/oder Rundung kann bewirken, dass ein Stecker leichter aufgesetzt werden kann. Ferner kann sich die Gefahr reduzieren, dass sich der Kontaktstift bei der Montage eines Steckers deformiert. Es kann also vorteilhaft fehlersicherer und schneller montiert werden.The at least one contact element can have a free end. The free end of the contact element is the end of the contact element that is not attached to the separator plate. In particular, a phase and/or a curve can be provided at the free end. Such a phase and/or rounding can make a plug easier to put on. Furthermore, the risk of the contact pin being deformed when installing a plug can be reduced. It can therefore advantageously be installed more reliably and quickly.

Gemäß der hier offenbarten Technologie kann das mindestens eine Kontaktelement vor dem Zusammenbau der Brennstoffzelle, insbesondere vor dem Zusammenbau des Brennstoffzellenstapels, befestigt werden. Mit anderen Worten werden also erst die Kontaktelemente an die Separatorplatten angebracht und anschließend die Komponenten des Brennstoffzellenstapels gestapelt. Dabei können zunächst einzeln die Brennstoffzellen erstellt werden und anschließend die Einzelzellen geschichtet werden. Bevorzugt entstehen die einzelnen Brennstoffzellen erst beim Zusammenführen der Komponenten des Brennstoffzellenstapels. Das Zusammensetzen der Separatorplatten und der weiteren Komponenten zu einem Brennstoffzellenstapel erfolgt also nach dem Befestigen des Kontaktelementes auf der Separatorplatte. Zweckmäßig werden jedoch Bipolarplatten eingesetzt.According to the technology disclosed here, the at least one contact element can be attached before assembling the fuel cell, in particular before assembling the fuel cell stack. In other words, first the contact elements are attached to the separator plates and then the components of the fuel cell stack are stacked. The fuel cells can first be created individually and then the individual cells can be layered. The individual fuel cells are preferably only created when the components of the fuel cell stack are brought together. The separator plates and the other components are put together to form a fuel cell stack after the contact element has been fastened to the separator plate. However, bipolar plates are expediently used.

Das mindestens eine Kontaktelement kann insbesondere derart angeordnet und ausgebildet sein, dass das Kontaktelement direkt oder indirekt mit einem Zellüberwachungssystem verbindbar ist. Das Zellüberwachungssystem (en.: cell voltage monitoring system bzw. CVM-System) kann ausgebildet sein, den Zustand von mindestens einer Zelle zu überwachen. I.d.R. überwacht es den Zustand von einer Vielzahl an Brennstoffzellen. Überwachen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das System direkt oder indirekt den Zustand der überwachten Zellen bestimmen kann. Vorteilhaft kann somit eine auftretende Degradation bzw. ein Zellausfall frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Es kann dadurch eventuell die Lebensdauer in einem gewissen Rahmen erhöht werden und/oder durch geeignete Gegenmaßnahmen die Performance der Zellgesamtheit gesteigert werden.The at least one contact element can in particular be arranged and designed in such a way that the contact element can be connected directly or indirectly to a cell monitoring system. The cell monitoring system (en.: cell voltage monitoring system or CVM system) can be designed to monitor the state of at least one cell. It usually monitors the condition of a large number of fuel cells. In this context, monitoring means that the system can directly or indirectly determine the status of the monitored cells. This means that any degradation or cell failure that occurs can advantageously be detected early on and appropriate countermeasures can be initiated. This can potentially increase the service life to a certain extent and/or increase the performance of the cell as a whole through suitable countermeasures.

Vorteilhaft kann mindestens eine Messgröße direkt oder indirekt erfasst werden. Die Messgröße kann insbesondere die elektrische Spannung der überwachten Zelle sein. Vorteilhaft werden die Einzelzellspannungen von mehreren bzw. allen Zellen sowie die Gesamtspannung ermittelt. Bevorzugt wird ferner der durch den Brennstoffzellenstapel fließende Strom bestimmt. Aus den gemessenen Spannungen kann das CVM-System beispielsweise einen der folgenden Werte bestimmen: Min-, Max- und Mittelwert der Einzelzellspannung. Vorteilhaft können somit Spannungsabweichungen zwischen den Einzelzellen bzw. zu einem Mittelwert der Einzelzellspannungen erkannt werden. Bevorzugt werden weitere Einzelzellanalyseverfahren durchgeführt, wie beispielsweise eine Impedanzberechnung (z.B: elektrochemische Impedanzspektroskopie).Advantageously, at least one measurement variable can be recorded directly or indirectly. The measured variable can in particular be the electrical voltage of the monitored cell. The individual cell voltages of several or all cells as well as the total voltage are advantageously determined. The current flowing through the fuel cell stack is also preferably determined. From the measured voltages, the CVM system can, for example, determine one of the following values: minimum, maximum and average value of the individual cell voltage. Voltage deviations between the individual cells or from an average of the individual cell voltages can thus advantageously be detected. Further single cell analysis methods are preferably carried out, such as an impedance calculation (e.g.: electrochemical impedance spectroscopy).

Insbesondere können die einzelnen, mehreren oder alle Kontaktelemente nach dem Zusammensetzen der Komponenten zu einem Brennstoffzellenstapel an das Zellüberwachungssystem angeschlossen werden. Dabei erleichtern die Kontaktelemente das Kontaktieren der Separatorplatten. Die Kontaktelemente können als elektrische Leitungen ausgebildet sein. Die freien Enden der elektrischen Leitungen können nach dem Zusammensetzen gehalten werden. Eine Positioniervorrichtung, beispielsweise eine Art Kamm, kann ausgebildet sein, die einzelnen Leitungen (insbesondere deren freien Enden) zu greifen bzw. genau zu positionieren. Die gehaltenen freien Enden können dann direkt oder indirekt mit einem Zellüberwachungssystem verbunden werden. Somit kann vorteilhaft eine einfache, fehlersichere und kostengünstige Montage eines CVM-Systems realisiert werden. Die Kontaktelemente können beispielsweise über ein Steckerelement mit dem Zellüberwachungssystem verbunden werden, wobei das Steckerelement ausgebildet ist, Kontaktelemente von verschiedenen Separatorplatte zu kontaktieren.In particular, the individual, several or all contact elements can be connected to the cell monitoring system after the components have been assembled to form a fuel cell stack. The contact elements make it easier to contact the separator plates. The contact elements can be designed as electrical lines. The free ends of the electrical cables can be held after assembly. A positioning device, for example a type of comb, can be designed to grip or precisely position the individual lines (in particular their free ends). The retained free ends can then be connected directly or indirectly to a cell monitoring system. This means that a simple, fail-safe and cost-effective installation of a CVM system can be advantageously realized. The contact elements can, for example, have a plug element can be connected to the cell monitoring system, the plug element being designed to contact contact elements of different separator plates.

Bevorzugt weist die mindestens eine Separatorplatte mindestens eine Aussparung auf. Die mindestens eine Aussparung kann derart angeordnet und ausgebildet sein, dass die mindestens eine Aussparung einen Bereich ausspart, in dem mindestens ein Kontaktelement mindestens einer benachbarten Separatorplatte angeordnet ist. Mindestens ein Kontaktelement mindestens einer benachbarten Separatorplatte kann insbesondere derart ausgebildet und angeordnet sein, dass das mindestens eine Kontaktelement bzw. der mindestens eine Crimpbereich zumindest teilweise in die Aussparung hineinragt. Als Aussparung ist in diesem Zusammenhang auch anzusehen, wenn die Separatorplatte insgesamt verkürzt ausgebildet ist (d.h. über die gesamte Seite ausgespart). Somit lässt sich vorteilhaft der Platz zur Kontaktierung der Kontaktstifte durch ein Steckerelement vergrößern und/oder der benötigte Bauraum für den Brennstoffzellenstapel reduzieren.The at least one separator plate preferably has at least one recess. The at least one recess can be arranged and designed in such a way that the at least one recess leaves out an area in which at least one contact element of at least one adjacent separator plate is arranged. At least one contact element of at least one adjacent separator plate can in particular be designed and arranged such that the at least one contact element or the at least one crimping area projects at least partially into the recess. In this context, a recess can also be considered if the separator plate is shortened overall (i.e. recessed over the entire side). The space for contacting the contact pins using a plug element can thus advantageously be increased and/or the required installation space for the fuel cell stack can be reduced.

Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Verfahren, bei dem insbesondere ein Randbereich einer Bipolarplatte als Crimpelement ausgeführt sein kann. An dieses Crimpelement kann direkt das Kabel für die Zellspannungsüberwachung angebracht werden. Dies kann entweder am Rand der Bipolarplattenstruktur oder in einer gegenüber den Seitenrand der Bipolarplatte zurückversetzten Struktur ausgestaltet sein. In der Produktion kann eine Vorprägung der Crimpkontur beim Einlegen in die Verschweißwerkzeuge vorgesehen werden. Die Gesamtschließung des Crimps kann bevorzugt mit einer Laserpunktverstärkung erfolgen, beispielsweise auch durch die Werkzeugschließung beim Schweißen und bei gleichzeitiger Beigabe des Kabels. Die hier offenbarte Technologie erlaubt definiertere und fehlersichere Kontakte und somit bessere Messergebnisse. Ferner kann mit dem hier offenbarten Verfahren die Anzahl an Stecker und Steckergehäuse (vgl. DE102007003506 B4 ) deutlich reduziert werden. Damit einher geht eine deutliche Reduzierung des benötigten Bauraums und des Gewichts. Überdies lässt sich eine bessere Isolation der einzelnen Komponenten realisieren.In other words, the technology disclosed here relates to a method in which, in particular, an edge region of a bipolar plate can be designed as a crimping element. The cable for cell voltage monitoring can be attached directly to this crimping element. This can be designed either at the edge of the bipolar plate structure or in a structure set back from the side edge of the bipolar plate. During production, the crimp contour can be pre-embossed when inserted into the welding tools. The overall closure of the crimp can preferably be done with laser point reinforcement, for example by closing the tool during welding and at the same time adding the cable. The technology disclosed here allows more defined and fail-safe contacts and thus better measurement results. Furthermore, with the method disclosed here, the number of plugs and plug housings (cf. DE102007003506 B4 ) can be significantly reduced. This is accompanied by a significant reduction in the required installation space and weight. In addition, better insulation of the individual components can be achieved.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Seitenansicht des Brennstoffzellenstapels 100;
  • 2 eine schematische Draufsicht auf eine Bipolarplatte 14;
  • 3 eine schematische Detailansicht einer Bipolarplatte 14;
  • 4 eine schematische Detailansicht einer Bipolarplatte 14;
  • 5 eine schematische Detailansicht eines Crimpbereichs 140;
  • 6 eine schematische Detailansicht eines Crimpbereichs 140; und
  • 7 bis 9 verschiedene Ausgestaltungen in einer schematischen Seitenansicht eines Brennstoffzellenstapels 100.
The technology disclosed here will now be explained using the figures. Show it:
  • 1 a schematic side view of the fuel cell stack 100;
  • 2 a schematic top view of a bipolar plate 14;
  • 3 a schematic detailed view of a bipolar plate 14;
  • 4 a schematic detailed view of a bipolar plate 14;
  • 5 a schematic detailed view of a crimping area 140;
  • 6 a schematic detailed view of a crimping area 140; and
  • 7 to 9 various embodiments in a schematic side view of a fuel cell stack 100.

Die 1 zeigt schematisch einen Brennstoffzellenstapel 100 mit einer Vielzahl an Einzelzellen, von denen hier exemplarisch die Einzelzellen 101, 102, 103, 104 dargestellt sind. Die Einzelzellen werden durch zwei Endplatten 30 gehalten und vorgespannt. Benachbart zu den Endplatten 30 sind Stromabnehmer 20 vorgesehen. Die Separatorplatten sind hier als Bipolarplatten 14, 14', 14'' ausgebildet. Jeweils eine Hälfte zweier benachbarter Bipolarplatten 14, 14', 14'' bilden zusammen mit einem zwischen ihnen angeordneten Membrane Elektrode Assembly (MEA) 12, 12', 12'' eine Einzelzelle 101, 102, 103, 104 aus. Die gezeigten Bipolarplatten sind an ein Zellüberwachungssystem 400 angeschlossen, dass ausgebildet ist, den Zustand der Einzelzellen zu überwachen. Die Kontaktelemente 15, 15', 15'' sind hier auf den Bipolarplatten 14, 14', 14'' befestigt und ragen seitlich zu dem hier gestrichelt gezeigten Steckerelement 40 hervor. Das Steckerelement 40 verbindet das Steckerelement 40 mit einem Steuergerät 400, beispielsweise über einen Datenbus. Anstatt einem Steckerelement 40 können auch mehrere Steckerelemente 40 vorgesehen sein. Im Steckerelement 40 können beispielsweise Klemmelemente 42 angeordnet sein. Die Klemmelemente 42 können insbesondere derart angeordnet und ausgebildet sein, dass die Kontaktstifte 15, 15', 15'' in diese Klemmelemente einführbar sind, und dass die Klemmelemente 42 die Kontaktstifte 15, 15', 15'' einklemmen, wodurch ein elektrischer Kontakt entsteht. Insbesondere können die Klemmelemente 42 elastisch federnd ausgebildet sein (vgl. 6). Es ist auch denkbar, dass die Kontaktelemente direkt mit Elektronikkomponenten des CVM-Systems verbunden sind. Beispielsweise könnten die Kontaktelemente als Kontaktstifte ausgebildet sein, die direkt eine Platine des CVM-Systems kontaktieren. In den Figuren sind vorrangig Kontaktstifte gezeigt. Die im Zusammenhang mit diesen Figuren offenbarte Lehre ist ebenso auf Ausführungen mit elektrischen Leitungen anwendbar und soll als mitoffenbart gelten.The 1 shows schematically a fuel cell stack 100 with a large number of individual cells, of which the individual cells 10 1 , 10 2 , 10 3 , 10 4 are shown here as an example. The individual cells are held and biased by two end plates 30. Current collectors 20 are provided adjacent to the end plates 30. The separator plates are designed here as bipolar plates 14, 14 ', 14''. One half of each of two adjacent bipolar plates 14, 14', 14", together with a membrane electrode assembly (MEA) 12, 12', 12" arranged between them, form a single cell 10 1 , 10 2 , 10 3 , 10 4 . The bipolar plates shown are connected to a cell monitoring system 400 that is designed to monitor the condition of the individual cells. The contact elements 15, 15 ', 15'' are fastened here to the bipolar plates 14, 14', 14'' and protrude laterally from the plug element 40 shown here in dashed lines. The plug element 40 connects the plug element 40 to a control device 400, for example via a data bus. Instead of one plug element 40, several plug elements 40 can also be provided. For example, clamping elements 42 can be arranged in the plug element 40. The clamping elements 42 can in particular be arranged and designed in such a way that the contact pins 15, 15 ', 15'' can be inserted into these clamping elements, and that the clamping elements 42 clamp the contact pins 15, 15', 15'', thereby creating an electrical contact . In particular, the clamping elements 42 can be designed to be elastically resilient (cf. 6 ). It is also conceivable that the contact elements are connected directly to electronic components of the CVM system. For example, the contact elements could be designed as contact pins that directly contact a circuit board of the CVM system. Contact pins are primarily shown in the figures. The teaching disclosed in connection with these figures is also applicable to designs with electrical lines and should be considered disclosed.

Die 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Anodenseite der Bipolarplatte 14. Der Brennstoffzufuhrkanal 130, der Brennstoffabfuhrkanal 150, der Oxidationszufuhrkanal 160, der Oxidationsabfuhrkanal 180, der Kühlmittelzufuhrkanal 170 und der Kühlmittelabfuhrkanal 190 verlaufen hier senkrecht zur Zeichenebene. Diese Kanäle könnten in der Bipolarplatte 14 auch anders angeordnet sein. Die Dichtung 17 umgibt die Medienkanäle und das Flussfeld und dichtet die Brennstoffzelle zur Umgebung hin ab. Das Kontaktelement 15 ragt hier von den unmittelbar benachbarten Randbereichen R15 und vom übrigen Rand R der Bipolarplatte 14 hervor.The 2 shows a top view of an anode side of the bipolar plate 14. The fuel supply channel 130, the fuel discharge channel 150, the oxidation supply channel 160, the oxidation discharge channel 180, the coolant supply channel 170 and the coolant discharge channel 190 run perpendicular to the plane of the drawing. These channels could be in the bipolar Plate 14 can also be arranged differently. The seal 17 surrounds the media channels and the flow field and seals the fuel cell from the environment. The contact element 15 protrudes here from the immediately adjacent edge regions R 15 and from the remaining edge R of the bipolar plate 14.

Die 3 zeigt eine schematische Detailansicht auf eine Bipolarplatte 14. Die Bipolarplatte 14 umfasst einen Crimpbereich 140. Der Crimpbereich 140 ist hier ein Teil des Blechs, aus dem die Bipolarplatte 14 gebildet ist. Die Bipolarplatte 14 weist einen unmittelbar benachbarten (Seiten)Rand R15 auf. Der Crimpbereich 140 ist sowohl bezüglich des unmittelbar benachbarten Randes R15 als auch relativ zum gesamten Rand R der Bipolarplattenseite vorstehend bzw. abstehend ausgebildet. Insbesondere umfasst der Crimpbereich 140 einen Halsbereich bzw. Stegbereich 144, der sich vom unmittelbar benachbarten Rand R15 nach außen weg erstreckt. Dieser Halsbereich muss aber nicht vorgesehen sein. Am vorderen Ende des Halsbereiches 144 sind zwei lateral verlaufende Arme 142, 142 vorgesehen. Diese Arme 142, 142 dienen als plastisch verformbare Teilbereiche 142. Diese plastisch verformbaren Teilbereiche 142, 142 können um das Kontaktelement 15, 15', 15'' gelegt werden (vgl. 6 und 7). Der Crimpbereich 140 muss aber nicht bzgl. der ganzen Seitenkante der Bipolarplatte 14 vorstehend ausgebildet sein.The 3 shows a schematic detailed view of a bipolar plate 14. The bipolar plate 14 includes a crimping area 140. The crimping area 140 is here a part of the sheet metal from which the bipolar plate 14 is formed. The bipolar plate 14 has an immediately adjacent (side) edge R 15 . The crimping area 140 is designed to protrude or protrude relative to both the immediately adjacent edge R 15 and relative to the entire edge R of the bipolar plate side. In particular, the crimping area 140 includes a neck area or web area 144, which extends outwards from the immediately adjacent edge R 15 . However, this neck area does not have to be provided. At the front end of the neck region 144, two laterally extending arms 142, 142 are provided. These arms 142, 142 serve as plastically deformable partial areas 142. These plastically deformable partial areas 142, 142 can be placed around the contact element 15, 15 ', 15'' (cf. 6 and 7 ). However, the crimping area 140 does not have to be designed to protrude relative to the entire side edge of the bipolar plate 14.

Die 4 zeigt eine weitere schematische Detailansicht auf eine Bipolarplatte 14. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Crimpbereich 140 zurückversetzt angeordnet. Der Crimpbereich 140 ist hier bzgl. des unmittelbar benachbarten Randes R15 vorstehend und bzgl. des gesamten Randes R der Bipolarplattenseite nicht vorstehend ausgebildet. Somit ist der Crimpbereich 140 vor und nach der plastischen Verformung mechanisch geschützt angeordnet.The 4 shows a further schematic detailed view of a bipolar plate 14. In the exemplary embodiment shown here, the crimping area 140 is arranged set back. The crimping area 140 is here projecting relative to the immediately adjacent edge R 15 and not projecting relative to the entire edge R of the bipolar plate side. The crimping area 140 is therefore arranged to be mechanically protected before and after the plastic deformation.

Die 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Klemmelementes 42, dass hier ein als Kontaktstift ausgebildetes Kontaktelement 15 elektrisch leitend kontaktiert. Am freien Ende 152 des Kontaktelementes 15 ist hier eine Rundung vorgesehen, die das Aufschieben des Klemmelementes 42 erleichtert. Die Teilbereiche 142, 142 umschließen hier fest das Kontaktelement 15 und fixieren es. Die Teilbereiche 142, 142 sind hier überlappend angeordnet. Besonders bevorzugt werden diese überlappenden Teilbereiche 142, 142 durch einen Schweißpunkt miteinander verbunden. Somit kann vorteilhaft eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Kontaktelement 15 und der Bipolarplatte 14 erzielt werden.The 5 shows an enlarged view of the clamping element 42, which here makes electrically conductive contact with a contact element 15 designed as a contact pin. A curve is provided here at the free end 152 of the contact element 15, which makes it easier to slide on the clamping element 42. The partial areas 142, 142 firmly enclose the contact element 15 and fix it. The partial areas 142, 142 are arranged overlapping here. These overlapping partial areas 142, 142 are particularly preferably connected to one another by a spot weld. A particularly stable connection between the contact element 15 and the bipolar plate 14 can thus advantageously be achieved.

Die 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines als elektrische Leitung ausgebildeten Kontaktelementes 15. Die elektrische Leitung umfasst ein festes Ende 156, das direkt an die Bipolarplatte 14 befestigt ist. Ferner umfasst die elektrische Leitung ebenfalls ein freies Ende 154, das nicht an der Bipolarplatte befestigt ist. Das freie Ende 154 ist über einen isolierten Leitungsabschnitt vom festen Ende 156 und von der Bipolarplatte 14 beabstandet. Durch diese vor dem Stapeln an die Bipolarplatte 14 angebrachte Leitung erhöht sich die Flexibilität bei der Gestaltung des elektrischen Anschlusses zum CVM-System 400. Die einzelnen elektrischen Leitungen 15 der einzelnen Bipolarplatten können nach dem Stapeln über eine automatisierte Positioniervorrichtung in eine definierte Position überführt werden, beispielsweise indem ein Vereinzelungselement (hier ein Kamm K) der Positioniervorrichtung unmittelbar benachbart zum Rand R der Bipolarplatten an die elektrischen Leitungen (in diesem Bereich ist die Position der einzelnen elektrischen Leitungen definiert) angelegt wird und anschließend das Vereinzelungselement K vom Rand R weg bewegt wird bis das freien Ende 154 der Leitungen im bzw. unmittelbar benachbart zum Vereinzelungselement K angeordnet ist. In dieser zweiten Position sind die einzelnen Positionen der freien Enden 152 gut definiert. Die Positioniervorrichtung kann dann diese freien Enden 152 weiter fixieren, um eine elektrische Verbindung zum CVM-System zu herzustellen, beispielsweise indem ein Steckerelement 40 auf die freien Enden 152 aufgesetzt wird. Wie bei der 6 ist auch hier ein Crimpbereich 140 mit elastisch verformten Teilbereichen 142, 142 vorgesehen, die die elektrische Leitung fixieren.The 6 shows an enlarged view of a contact element 15 designed as an electrical line. The electrical line includes a fixed end 156 which is attached directly to the bipolar plate 14. Furthermore, the electrical line also includes a free end 154 that is not attached to the bipolar plate. The free end 154 is spaced from the fixed end 156 and from the bipolar plate 14 via an insulated line section. This line, which is attached to the bipolar plate 14 before stacking, increases the flexibility in designing the electrical connection to the CVM system 400. After stacking, the individual electrical lines 15 of the individual bipolar plates can be moved into a defined position using an automated positioning device. for example, by placing an isolating element (here a comb K) of the positioning device on the electrical lines immediately adjacent to the edge R of the bipolar plates (the position of the individual electrical lines is defined in this area) and then moving the isolating element K away from the edge R until the free end 154 of the lines is arranged in or immediately adjacent to the separating element K. In this second position, the individual positions of the free ends 152 are well defined. The positioning device can then further fix these free ends 152 to establish an electrical connection to the CVM system, for example by placing a plug element 40 on the free ends 152. Like with that 6 A crimping area 140 with elastically deformed partial areas 142, 142 is also provided here, which fix the electrical line.

Die 7 zeigt schematisch eine Detailansicht auf eine Ausführung gemäß den 1 und 2. Vereinfachend wurden bei den 7 bis 9 die Dichtungen 17 weggelassen. Die Kontaktelemente 15, 15' ,15'' sind hier derart bemessen, dass sie in den Zwischenraum zwischen zwei unmittelbar benachbarten Bipolarplatten 14, 14', 14'' angeordnet werden können, ohne dass durch diese Kontaktelemente ein elektrischer Kurzschluss zwischen zwei unmittelbar benachbarten Bipolarplatten entsteht. Hier sind keine Aussparungen 18, 18', 18'' vorgesehen.The 7 shows schematically a detailed view of an embodiment according to 1 and 2 . Simplifying things have been done with the 7 to 9 the seals 17 are omitted. The contact elements 15, 15', 15'' are dimensioned here such that they can be arranged in the space between two immediately adjacent bipolar plates 14, 14', 14'' without these contact elements causing an electrical short circuit between two immediately adjacent bipolar plates arises. No recesses 18, 18', 18'' are provided here.

Die 8 zeigt schematisch eine Detailansicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel. Die Aussparungen 18, 18', 18'' ermöglichen hier den Einsatz größerer Crimpbereiche 140 bzw. größerer Kontaktelemente 15 bei annähernd gleichem Package. Die einzelnen Crimpbereiche 140, 140', 140'' und bevorzugt auch die Aussparungen 18, 18',18'' sind hier versetzt angeordnet in einer Richtung senkrecht zur Brennstoffzellenstapellängsachse bzw. zur Stapelrichtung Z. Die Bipolarplatte 14 umfasst eine Aussparung 18. Diese Aussparung 18 kann in Y-Richtung eine gewisse Tiefe aufweisen. Ferner kann die Aussparung 18 sich in Y-Richtung auch über die gesamte Seitenkante erstrecken. Mit anderen Worten ist die Bipolarplatte 18 dann in X-Richtung verglichen mit der Separatorplatte 14'' verkürzt ausgebildet. Vorteilhaft können hier die Kontaktelemente 15, 15', 15'' und/oder die Crimpbereiche 140, 140', 140'' in die Aussparungen 18, 18', 18'' hineinragen. Nicht gezeigt ist eine weitere Bipolarplatte 14'' mit der Aussparung 18'', in die das Kontaktelement 15' eingreift. Diese Aussparung 18'' ist hier nicht am Rand der Bipolarplatte angeordnet, sondern beabstandet vom Rand zwischen dem Flussfeld und dem Rand.The 8th shows schematically a detailed view of a further exemplary embodiment. The recesses 18, 18', 18'' enable the use of larger crimp areas 140 or larger contact elements 15 with approximately the same package. The individual crimping areas 140, 140', 140'' and preferably also the recesses 18, 18', 18'' are arranged offset here in a direction perpendicular to the fuel cell stack longitudinal axis or to the stacking direction Z. The bipolar plate 14 includes a recess 18. This recess 18 can have a certain depth in the Y direction. Furthermore, the recess 18 can also extend over the entire side edge in the Y direction. In other words it is Bipolar plate 18 is then shortened in the X direction compared to the separator plate 14''. Here, the contact elements 15, 15', 15'' and/or the crimping areas 140, 140', 140'' can advantageously protrude into the recesses 18, 18', 18''. Not shown is a further bipolar plate 14'' with the recess 18'' into which the contact element 15' engages. This recess 18'' is not arranged on the edge of the bipolar plate here, but is spaced from the edge between the flow field and the edge.

9 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der die Kontaktelemente 15, 15'' bzw. Crimpbereiche 140, 140'' zweier unmittelbar benachbarter Bipolarplatten 14, 14'' zueinander hin zeigen und in Aussparungen 18, 18'' der unmittelbar benachbarten Bipolarplatten 14, 14'' eingreifen. Auch diese Ausgestaltung ermöglicht einen kompakten Aufbau. 9 shows a further embodiment in which the contact elements 15, 15" or crimp areas 140, 140" of two immediately adjacent bipolar plates 14, 14" point towards each other and in recesses 18, 18" of the immediately adjacent bipolar plates 14, 14'' intervene. This configuration also enables a compact structure.

Voranstehend Figuren zeigen exemplarisch die hier offenbarte Technologie. Die hier offenbarte Technologie ist aber nicht auf die in den Figuren gezeigten konkreten Ausgestaltungen beschränkt. Beispielsweise können anstatt Bipolarplatten auch Monopolarplatten eingesetzt werden. Die Offenbarung bzgl. einer Bipolarplatte ist also auch auf eine Monopolarplatte anwendbar. Diese beiden Plattenarten können verallgemeinert als Separatorplatten bezeichnet werden. Sofern hier von einer Separatorplatte die Rede ist soll dies immer eine Monopolarplatte und auch eine Bipolarplatte mit umfassen. Insbesondere können die gezeigten Ausführungsbeispiele alle ebenfalls mit elektrischen Leitungen ausgebildet werden. Das Kontaktelement, der Crimpbereich sowie die Aussparung können ebenso nicht in einem Eckbereich, sondern in einem Mittenbereich einer Bipolarplattenseite angeordnet sein. Ferner kann zwischen einem Kontaktelement und einer unmittelbar benachbarten Separatorplatte ein Isolator angeordnet sein, der bevorzugt Teil eines Subframes (=Mittel zum Halten der MEA) ist.The figures above show examples of the technology disclosed here. However, the technology disclosed here is not limited to the specific embodiments shown in the figures. For example, monopolar plates can also be used instead of bipolar plates. The disclosure regarding a bipolar plate is therefore also applicable to a monopolar plate. These two types of plates can be generally referred to as separator plates. If we are talking about a separator plate, this should always include a monopolar plate and also a bipolar plate. In particular, the exemplary embodiments shown can all also be designed with electrical lines. The contact element, the crimping area and the recess can also not be arranged in a corner area, but in a central area of a bipolar plate side. Furthermore, an insulator can be arranged between a contact element and an immediately adjacent separator plate, which is preferably part of a subframe (=means for holding the MEA).

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

BezugszeichenlisteReference symbol list

101, 102, 103, 104101, 102, 103, 104
BrennstoffzelleFuel cell
12, 12', 12''12, 12', 12''
MEAMEA
14, 14', 14''14, 14', 14''
SeparatorplatteSeparator plate
15, 15', 15''15, 15', 15''
KontaktelementContact element
1717
Dichtungpoetry
18, 18', 18''18, 18', 18''
Aussparungrecess
2020
Stromabnehmerpantograph
3030
EndplattenEnd plates
4040
SteckerelementConnector element
4242
KlemmelementClamping element
100100
BrennstoffzellenstapelFuel cell stack
130130
BrennstoffzufuhrkanalFuel supply channel
140, 140', 140''140, 140', 140''
Crimpbereichcrimping area
142142
TeilbereichSub-area
144144
StegbereichJetty area
150150
BrennstoffabfuhrkanalFuel discharge channel
160160
OxidationszufuhrkanalOxidation feed channel
170170
KühlmittelzufuhrkanalCoolant supply channel
180180
OxidationsabfuhrkanalOxidation removal channel
190190
KühlmittelabfuhrkanalCoolant discharge channel
152, 154152, 154
freies Endefree ending
156156
festes Endefixed end
400400
ZellüberwachungssystemCell monitoring system
RR
Randedge
KK
KammComb

Claims (11)

Verfahren zur Herstellung einer Separatorplatte (14, 14', 14'') für eine Brennstoffzelle (101, 102, 103, 104), umfassend den Schritt: Befestigen von mindestens einem Kontaktelement (15, 15', 15'') an der Separatorplatte (14, 14', 14''), wobei das Befestigen durch plastische Verformung erfolgt, wobei mindestens ein Crimpbereich (140, 140', 140'') der Separatorplatte (14, 14', 14'') plastisch verformt wird.Method for producing a separator plate (14, 14', 14'') for a fuel cell (10 1 , 10 2 , 10 3 , 10 4 ), comprising the step: attaching at least one contact element (15, 15', 15'' ) on the separator plate (14, 14', 14''), the fastening taking place by plastic deformation, with at least one crimping area (140, 140', 140'') of the separator plate (14, 14', 14'') being plastic is deformed. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt: Ausbilden des mindestens einen Crimpbereichs (140, 140', 140'') durch Prägen, Stanzen und/oder Schweißen.Procedure according to Claim 1 , further comprising the step: forming the at least one crimping area (140, 140', 140'') by stamping, punching and/or welding. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Crimpbereich (140, 140', 140'') benachbarte Teilbereiche (142) aufweist, und wobei die benachbarten Teilbereiche (142) stoffschlüssig miteinander verbunden werden.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the at least one crimping area (140, 140', 140'') has adjacent partial areas (142), and wherein the adjacent partial areas (142) are connected to one another in a materially bonded manner. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die benachbarten Teilbereiche (142) mit demselben Werkzeug stoffschlüssig miteinander verbunden werden, mit dem auch verschiedene Komponenten einer Separatorplatte (14, 14', 14'') stoffschlüssig miteinander verbunden werden; und/oder wobei die benachbarten Teilbereiche (142) in demselben Verfahrensschritt stoffschlüssig miteinander verbunden werden, in dem auch verschiedene Komponenten einer Separatorplatte (14, 14', 14'') stoffschlüssig miteinander verbunden werden.Procedure according to Claim 3 , wherein the adjacent subregions (142) are materially connected to one another using the same tool with which various components of a separator plate (14, 14 ', 14'') are also materially connected to one another; and/or wherein the adjacent subregions (142) are materially connected to one another in the same process step in which various components of a separator plate (14, 14', 14'') are also materially connected to one another. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das mindestens eine Kontaktelement (15, 15', 15'') ein Kontaktstift oder eine elektrische Leitung ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one contact element (15, 15', 15'') is a contact pin or an electrical line. Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellensystems mit mehreren Brennstoffzellen, umfassend die Schritte: - Herstellen von mehreren Separatorplatten (14, 14', 14'') mittels einem Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, und - Zusammensetzen der Separatorplatten (14, 14', 14'') und weiterer Komponenten zu einem Brennstoffzellenstapel (100).Method for producing a fuel cell system with multiple fuel cells, comprising the steps: - Producing a plurality of separator plates (14, 14 ', 14'') using a method according to one of the preceding claims, and - Assembling the separator plates (14, 14', 14'') and other components to form a fuel cell stack (100). Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kontaktelemente (15, 15', 15'') als elektrische Leitungen ausgebildet sind, wobei freie Enden (154) der elektrischen Leitungen nach dem Zusammensetzen gehalten werden, und wobei die freien Enden (154) direkt oder indirekt mit einem Zellüberwachungssystem (400) verbunden werden.Procedure according to Claim 6 , wherein the contact elements (15, 15 ', 15'') are designed as electrical lines, free ends (154) of the electrical lines being held after assembly, and wherein the free ends (154) are directly or indirectly connected to a cell monitoring system ( 400). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei mindestens eine Separatorplatte (14, 14', 14'') mindestens eine Aussparung (18, 18', 18'') aufweist, wobei die mindestens eine Aussparung (18, 18', 18'') derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die mindestens eine Aussparung (18, 18', 18'') einen Bereich der Separatorplatte (14, 14', 14'') ausspart, in dem mindestens ein Kontaktelement (15, 15', 15'') mindestens einer benachbarten Separatorplatte (14, 14', 14'') angeordnet ist.Procedure according to Claim 6 or 7 , wherein at least one separator plate (14, 14', 14'') has at least one recess (18, 18', 18''), wherein the at least one recess (18, 18', 18'') is arranged and designed in such a way in that the at least one recess (18, 18', 18'') leaves out an area of the separator plate (14, 14', 14'') in which at least one contact element (15, 15', 15'') is at least one adjacent Separator plate (14, 14 ', 14'') is arranged. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das mindestens eine Kontaktelement (15, 15', 15'') der mindestens einen benachbarten Separatorplatte (14, 14', 14'') derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das mindestens eine Kontaktelement (15, 15', 15'') zumindest teilweise in die mindestens eine Aussparung (18, 18', 18'') hineinragt.Procedure according to Claim 8 , wherein the at least one contact element (15, 15', 15'') of the at least one adjacent separator plate (14, 14', 14'') is designed and arranged such that the at least one contact element (15, 15', 15'') at least partially protrudes into the at least one recess (18, 18', 18''). Separatörplatte (14, 14', 14'') für eine Brennstoffzelle (101, 102, 103, 104), umfassend: - mindestens ein Kontaktelement (15, 15', 15''); und - mindestens einen Crimpbereich (140, 140', 140'');, wobei der Crimpbereich (140, 140', 140'') plastisch verformt ist und das Kontaktelement (15, 15', 15'') an der Separatorplatte (14, 14', 14'') fixiert.Separator plate (14, 14', 14'') for a fuel cell (10 1 , 10 2 , 10 3 , 10 4 ), comprising: - at least one contact element (15, 15', 15''); and - at least one crimping area (140, 140', 140''), wherein the crimping area (140, 140', 140'') is plastically deformed and the contact element (15, 15', 15'') is attached to the separator plate ( 14, 14', 14'') fixed. Separatorplatte (14, 14', 14'') nach Anspruch 10, ferner umfassend eine stoffschlüssige Verbindung, wobei die stoffschlüssige Verbindung im plastisch verformten Zustand benachbarte Teilbereiche (142) des Crimpbereichs (140, 140', 140'') miteinander verbindet.Separator plate (14, 14 ', 14'') after Claim 10 , further comprising a cohesive connection, wherein the cohesive connection connects adjacent portions (142) of the crimping area (140, 140', 140'') to one another in the plastically deformed state.
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