DE102015226740A1

DE102015226740A1 - fuel cell device

Info

Publication number: DE102015226740A1
Application number: DE102015226740.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Loibl; Imke Heeren; Andreas Haeffelin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2017-06-29

Abstract

Die Erfindung geht aus von Brennstoffzellenvorrichtung mit zumindest einem Brennstoffzellentubus (12). Es wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzellenvorrichtung eine Verwirbelungseinheit (14) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine zumindest im Wesentlichen laminare Gasströmung (16) in zumindest einer Umgebung des Brennstoffzellentubus (12) zumindest teilweise zu verwirbeln.The invention is based on a fuel cell device with at least one fuel cell tube (12). It is proposed that the fuel cell device has a turbulence unit (14) which is provided to at least partially fluidize an at least substantially laminar gas flow (16) in at least one environment of the fuel cell tube (12).

Description

Stand der TechnikState of the art

Es ist bereits eine Brennstoffzellenvorrichtung mit zumindest einem Brennstoffzellentubus, welcher eine glatte Außenoberfläche aufweist, vorgeschlagen worden.A fuel cell device having at least one fuel cell tube having a smooth outer surface has already been proposed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffzellenvorrichtung mit zumindest einem Brennstoffzellentubus.The invention is based on a fuel cell device with at least one fuel cell tube.

Es wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzellenvorrichtung eine Verwirbelungseinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine zumindest im Wesentlichen laminare Gasströmung in zumindest einer Umgebung des Brennstoffzellentubus zumindest teilweise zu verwirbeln.It is proposed that the fuel cell device has a turbulence unit which is provided to at least partially fluidize an at least substantially laminar gas flow in at least one environment of the fuel cell tube.

Unter einer „Brennstoffzellenvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, zumindest eine chemische Reaktionsenergie zumindest eines, insbesondere kontinuierlich zugeführten, Brenngases, insbesondere Wasserstoff und/oder Kohlenstoffmonoxid, und zumindest eines Oxidationsmittels, insbesondere Sauerstoff, insbesondere in elektrische und/oder thermische Energie, umzuwandeln. Die zumindest eine Brennstoffzellenvorrichtung ist vorzugsweise als Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) ausgebildet. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einem „Brennstoffzellentubus“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein zumindest im Wesentlichen röhrenförmiger Grundkörper verstanden werden. Insbesondere bildet der Brennstoffzellentubus zumindest einen Teil einer äußeren Hülle der Brennstoffzellenvorrichtung. Der Brennstoffzellentubus ist insbesondere an einer Endseite geschlossen ausgeführt. Insbesondere weist der Brennstoffzellentubus zumindest einen gasdurchlässig ausgebildeten Teilbereich auf. Insbesondere ist der Brennstoffzellentubus zumindest im Wesentlichen von einem keramischen Material gebildet. Der Brennstoffzellentubus besteht insbesondere mit einem Massenanteil von zumindest 75 %, vorteilhaft von zumindest 85 % und vorzugsweise von zumindest 95 % aus dem keramischen Material. Unter einem „keramischen Material“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein anorganisches, nichtmetallisches Material verstanden werden. Insbesondere kann das zumindest eine keramische Material zumindest teilweise kristallin sein. Unter „nichtmetallisch“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das zumindest eine keramische Material zumindest weitestgehend frei von insbesondere auf metallischen Bindungen beruhenden, metallischen Eigenschaften ist, jedoch Metallverbindungen, wie beispielsweise Metalloxide und/oder -silikate, umfassen kann. Das keramische Material kann insbesondere zumindest im Wesentlichen von einer Forsteritkeramik gebildet sein.In this context, a "fuel cell device" should be understood as meaning in particular a device which is provided with at least one chemical reaction energy of at least one, in particular continuously supplied, fuel gas, in particular hydrogen and / or carbon monoxide, and at least one oxidant, in particular oxygen, in particular electrical and / or thermal energy, to transform. The at least one fuel cell device is preferably designed as a solid oxide fuel cell (SOFC). By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state. In this context, a "fuel cell tube" is to be understood as meaning, in particular, an at least substantially tubular basic body. In particular, the fuel cell tube forms at least part of an outer shell of the fuel cell device. The fuel cell tube is designed in particular closed on one end side. In particular, the fuel cell tube has at least one gas-permeable part region. In particular, the fuel cell tube is at least substantially formed by a ceramic material. The fuel cell tube consists in particular of a mass fraction of at least 75%, advantageously of at least 85%, and preferably of at least 95%, of the ceramic material. A "ceramic material" is to be understood in this context in particular an inorganic, non-metallic material. In particular, the at least one ceramic material may be at least partially crystalline. By "nonmetallic" is to be understood in this context in particular that the at least one ceramic material is at least largely free of metallic compounds based on particular metallic properties, but may include metal compounds such as metal oxides and / or silicates. The ceramic material may in particular be formed at least substantially by a Forsteritkeramik.

Insbesondere weist die tubulare Brennstoffzellenvorrichtung zumindest eine Funktionsschicht auf, welche auf den wenigstens einen zumindest teilweise gasdurchlässig ausgebildeten Teilbereich aufgebracht ist. Unter einer „Funktionsschicht“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Schicht verstanden werden, welche insbesondere zumindest eine Anode und zumindest eine Kathode sowie zumindest ein zwischen der zumindest einen Anode und der zumindest einen Kathode angeordnetes Elektrolyt aufweist. Insbesondere kann die zumindest eine Funktionsschicht auf einer Innenseite und/oder einer Außenseite des Brennstoffzellentubus angeordnet sein. Vorzugsweise ist die zumindest eine Funktionsschicht vollständig auf einer Innenseite des Brennstoffzellentubus angeordnet.In particular, the tubular fuel cell device has at least one functional layer, which is applied to the at least one at least partially gas-permeable formed part region. In this context, a "functional layer" is to be understood as meaning, in particular, a layer which has, in particular, at least one anode and at least one cathode and at least one electrolyte arranged between the at least one anode and the at least one cathode. In particular, the at least one functional layer can be arranged on an inner side and / or an outer side of the fuel cell tube. Preferably, the at least one functional layer is arranged completely on an inner side of the fuel cell tube.

Unter einer „Verwirbelungseinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine an zumindest einer Oberfläche des Brennstoffzellentubus angeordnete Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine zumindest im Wesentlichen laminare, zumindest unmittelbar an der Oberfläche des Brennstoffzellentubus entlang strömende Gasströmung zumindest teilweise zu verwirbeln. Vorzugsweise ist die Verwirbelungseinheit zumindest teilweise einstückig mit dem Brennstoffzellentubus ausgebildet. Unter „einstückig“ soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling.In this context, a "swirling unit" should be understood as meaning, in particular, a unit arranged on at least one surface of the fuel cell tube, which is intended to at least partially swirl an at least substantially laminar gas flow, at least directly along the surface of the fuel cell tube. Preferably, the turbulence unit is at least partially formed integrally with the fuel cell tube. By "one piece" should be understood in particular at least materially connected connected, for example, by a welding process, a gluing process, a Anspritzprozess and / or another, the skilled person appear useful process, and / or advantageously formed in one piece, such as by a Manufacture from a casting and / or by a production in a one- or multi-component injection molding process and advantageously from a single blank.

Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung mit verbesserten Betriebseigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine vorteilhafte Strömungsverteilung einer Gasströmung, insbesondere einer Brenngasströmung und/oder einer Oxidationsgasströmung innerhalb der Brennstoffzelleneinheit erreicht werden. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Gasversorgung und/oder eine vorteilhafte Kühlung der Brennstoffzellenvorrichtung erreicht werden.By such a configuration, a generic fuel cell device having improved operating characteristics can be provided. In particular, an advantageous flow distribution of a gas flow, in particular a fuel gas flow and / or an oxidizing gas flow within the fuel cell unit can be achieved. As a result, in particular an advantageous gas supply and / or a advantageous cooling of the fuel cell device can be achieved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Verwirbelungseinheit eine Vielzahl von Verwirbelungsvertiefungen aufweist. Insbesondere sind die Verwirbelungsvertiefungen zumindest im Wesentlichen an zumindest einer Oberfläche des Brennstofftubus angeordnet. Die Verwirbelungsvertiefungen sind insbesondere dazu vorgesehen, eine Änderung einer Strömungsrichtung der Gasströmung an der Oberfläche des Brennstoffzellentubus zu bewirken. Die Verwirbelungsvertiefungen sind insbesondere zumindest teilweise in ein Oberflächenmaterial des Brennstoffzellentubus eingebracht. Vorzugsweise sind die Verwirbelungsvertiefungen jeweils zumindest im Wesentlichen kugelsegmentförmig ausgebildet. Alternativ ist es jedoch ebenso denkbar, dass die Verwirbelungsvertiefungen eine von einem Kugelsegment abweichende Geometrie aufweisen. Insbesondere können die Verwirbelungsvertiefungen zumindest im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet sein. Alternativ ist es jedoch ebenso denkbar, dass die Verwirbelungsvertiefungen sich hinsichtlich einer Geometrie unterscheiden. Hierdurch kann vorteilhaft einfach eine Verwirbelung der Gasströmung an einer Oberfläche des Brennstoffzellentubus erreicht werden.In a preferred embodiment of the invention it is proposed that the turbulence unit has a plurality of Verwirbelungsvertiefungen. In particular, the turbulence recesses are arranged at least substantially on at least one surface of the fuel tube. The swirling depressions are in particular intended to bring about a change of a flow direction of the gas flow at the surface of the fuel cell tube. The swirling depressions are in particular at least partially introduced into a surface material of the fuel cell tube. Preferably, the Verwirbelungsvertiefungen are each formed at least substantially spherical segment. Alternatively, however, it is likewise conceivable for the turbulence recesses to have a geometry deviating from a spherical segment. In particular, the Verwirbelungsvertiefungen may be at least substantially identical to each other. Alternatively, however, it is also conceivable that the Verwirbelungsvertiefungen differ with respect to a geometry. As a result, advantageously a swirling of the gas flow on a surface of the fuel cell tube can be achieved.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Verwirbelungseinheit an einer Außenseite des Brennstoffzellentubus angeordnet ist. Insbesondere bedeckt die Verwirbelungseinheit zumindest 75 %, vorzugsweise zumindest 85 % und besonders bevorzugt zumindest 85 % einer Außenseite des Brennstoffzellentubus. Hierdurch kann vorteilhaft einfach eine Verwirbelung der Gasströmung an einer Außenseite des Brennstoffzellentubus erreicht werden.Furthermore, it is proposed that the turbulence unit is arranged on an outer side of the fuel cell tube. In particular, the turbulence unit covers at least 75%, preferably at least 85%, and more preferably at least 85% of an outside of the fuel cell tube. As a result, it is advantageously possible to achieve simply a turbulence of the gas flow on an outer side of the fuel cell tube.

Zudem wird vorgeschlagen, dass der Brennstoffzellentubus einen porös ausgebildeten Teilbereich aufweist und die Verwirbelungseinheit zumindest teilweise an dem Teilbereich angeordnet ist. Unter einem „porösen Bereich“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich verstanden werden, welcher Hohlräume aufweist, die insbesondere fluidtechnisch untereinander und/oder mit einer Umgebung in Verbindung stehen. Insbesondere ist die Funktionsschicht auf dem porösen Bereich angeordnet. Insbesondere ist der poröse Bereich dazu vorgesehen einer Kathode der Funktionsschicht ein Oxidationsgas zuzuführen. Insbesondere ist eine Vielzahl von Verwirbelungsausnehmungen in dem porösen Bereich angeordnet. Hierdurch kann eine Kathode der Funktionsschicht vorteilhaft mit einem Oxidationsgas versorgt werden.In addition, it is proposed that the fuel cell tube has a porous subregion and the swirling unit is arranged at least partially on the subregion. In this context, a "porous region" is to be understood as meaning, in particular, a region which has cavities which, in particular, are fluidically connected to one another and / or to an environment. In particular, the functional layer is arranged on the porous region. In particular, the porous region is intended to supply an oxidation gas to a cathode of the functional layer. In particular, a plurality of Verwirbelungsausnehmungen in the porous region is arranged. As a result, a cathode of the functional layer can advantageously be supplied with an oxidizing gas.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Brennstoffzellentubus einen zumindest im Wesentlichen gasdicht ausgebildeten Kopfbereich aufweist und die Verwirbelungseinheit zumindest teilweise an dem Kopfbereich angeordnet ist. Der gasdichte Kopfbereich ist insbesondere dazu vorgesehen, den Brennstoffzellentubus einseitig zumindest im Wesentlichen gasdicht zu verschließen. Der Kopfbereich ist insbesondere zumindest im Wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet. Hierdurch kann eine vorteilhafte Verwirbelung eines Gasstroms in einem Kopfbereich des Brennstoffzellentubus erreicht werden.Furthermore, it is proposed that the fuel cell tube has an at least substantially gas-tight head region and the turbulence unit is arranged at least partially on the head region. The gas-tight head region is in particular provided to close the fuel cell tube on one side at least substantially gas-tight. The head region is in particular at least substantially hemispherical in shape. As a result, an advantageous turbulence of a gas flow in a head region of the fuel cell tube can be achieved.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verwirbelungseinheit zumindest dazu vorgesehen ist, eine Oxidationsgasströmung zumindest teilweise zu verwirbeln. Hierdurch kann eine vorteilhafte Versorgung einer Kathode einer Funktionsschicht mit einem Oxidationsgas und/oder eine vorteilhafte Kühlung der Brennstoffzellenvorrichtung erreicht werden.It is further proposed that the turbulence unit is at least provided to at least partially fluidize an oxidizing gas flow. In this way, an advantageous supply of a cathode of a functional layer with an oxidizing gas and / or an advantageous cooling of the fuel cell device can be achieved.

Zudem wird ein Brennstoffzellenstack mit zumindest zwei erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtungen vorgeschlagen. Insbesondere sind die Brennstoffzellenvorrichtungen elektrisch und/oder fluidtechnisch verschaltet. Hierdurch kann auf einfache Weise ein Brennstoffzellenstack realisiert werden.In addition, a fuel cell stack with at least two fuel cell devices according to the invention is proposed. In particular, the fuel cell devices are electrically and / or fluidly connected. As a result, a fuel cell stack can be realized in a simple manner.

Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenvorrichtung vorgeschlagen, bei welchem eine Verwirbelungseinheit während eines Spritzgießens an einen Brennstoffzellentubus angeformt wird. Insbesondere werden die Verwirbelungsvertiefungen der Verwirbelungseinheit mittels einer Negativform unmittelbar während einer Herstellung des Brennstoffzellentubus in eine Oberfläche des Brennstoffzellentubus eingebracht. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache und/oder kostengünstige Herstellung erreicht werden.Furthermore, a method for producing a fuel cell device is proposed, in which a turbulence unit is molded onto a fuel cell barrel during injection molding. In particular, the swirling cavities of the swirling unit are introduced by means of a negative mold directly during production of the fuel cell tube into a surface of the fuel cell tube. This allows an advantageously simple and / or cost-effective production can be achieved.

Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.The fuel cell device according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the fuel cell device according to the invention may have a different number from a number of individual elements, components and units mentioned herein for fulfilling a mode of operation described herein.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:Show it:

1 eine perspektivische Ansicht einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellentubus und einer Verwirbelungseinheit, 1 a perspective view of a fuel cell device with a fuel cell tube and a Verwirbelungseinheit,

2 eine Schnittdarstellung eines porös ausgebildeten Teilbereichs des Brennstoffzellentubus, 2 a sectional view of a porous formed portion of the fuel cell tube,

3 eine Prinzipdarstellung einer Verwirbelung einer laminaren Gasströmung durch die Verwirbelungseinheit und 3 a schematic representation of a turbulence of a laminar gas flow through the Verwirbelungseinheit and

4 Schnittdarstellung eines Brennstoffzellenstacks mit einer Mehrzahl von Brennstoffzellenvorrichtungen. 4 Sectional view of a fuel cell stack with a plurality of fuel cell devices.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Brennstoffzellenvorrichtung 10 mit einem Brennstoffzellentubus 12. Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 weist eine Verwirbelungseinheit 14, welche dazu vorgesehen ist, eine zumindest im Wesentlichen laminare Gasströmung 16 in zumindest einer Umgebung des Brennstoffzellentubus 12 zumindest teilweise zu verwirbeln. Die Verwirbelungseinheit 14 ist einstückig mit dem Brennstoffzellentubus 12 ausgebildet. Die Verwirbelungseinheit 14 weist eine Vielzahl von Verwirbelungsvertiefungen 18 (hier lediglich angedeutet dargestellt) auf. Die Verwirbelungseinheit 14 ist an einer Außenseite 20 des Brennstoffzellentubus 12 angeordnet. Der Brennstoffzellentubus 12 weist einen porös ausgebildeten Teilbereich 22 und einen gasdicht ausgebildeten Kopfbereich 24 auf. Die Verwirbelungseinheit 14 ist sowohl in dem porös ausgebildeten Teilbereich 22 als auch in dem gasdicht ausgebildeten Kopfbereich 24 angeordnet. 1 shows a perspective view of a fuel cell device 10 with a fuel cell tube 12 , The fuel cell device 10 has a vortex unit 14 , which is intended, an at least substantially laminar gas flow 16 in at least one environment of the fuel cell tube 12 to whirl at least partially. The vortex unit 14 is integral with the fuel cell tube 12 educated. The vortex unit 14 has a variety of Verwirbelungsvertiefungen 18 (shown here only indicated) on. The vortex unit 14 is on an outside 20 the fuel cell tube 12 arranged. The fuel cell tube 12 has a porous trained portion 22 and a gas-tight head area 24 on. The vortex unit 14 is both in the porous trained portion 22 as well as in the gastight trained head area 24 arranged.

2 zeigt eine Schnittdarstellung des porös ausgebildeten Teilbereichs 22. Insbesondere ist der porös ausgebildete Teilbereich 22 von einem porösen Forsteritmaterial gebildet. Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 weist des Weiteren eine Funktionsschicht 28 auf, welche an einer Innenseite des Brennstoffzellentubus 12 angeordnet ist. Die Funktionsschicht 28 weist eine Anode 30, eine Kathode 32 und einen zwischen der Anode 30 und der Kathode 32 angeordneten Elektrolyt 34 auf. Die Funktionsschicht 28 ist mit der Kathodenseite auf dem porös ausgebildeten Teilbereich 22 angeordnet. Ein Oxidationsgas, insbesondere Sauerstoff oder Luft, wird der Funktionsschicht 28 in einem Betriebszustand über den porös ausgebildeten Teilbereich 22 zugeführt. Ferner zeigt die 2 eine in dem porös ausgebildeten Teilbereich 22 angeordnete Verwirbelungsvertiefung 18 der Verwirbelungseinheit 14. Die Verwirbelungsvertiefung 18 ist kugelsegmentförmig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich sind auch Verwirbelungsvertiefungen denkbar, welche eine von einem Kugelsegment abweichende Geometrie aufweisen. Die Verwirbelungseinheit 14 ist dazu vorgesehen, eine Oxidationsgasströmung 26 zumindest teilweise zu verwirbeln. Durch einen verringerten Diffusionsweg im Bereich der Verwirbelungsvertiefung 18 können kathodenseitige Diffusionsverluste vorteilhaft reduziert werden. 2 shows a sectional view of the porous trained portion 22 , In particular, the porous portion formed 22 formed by a porous Forsteritmaterial. The fuel cell device 10 furthermore has a functional layer 28 which is on an inside of the fuel cell tube 12 is arranged. The functional layer 28 has an anode 30 , a cathode 32 and one between the anode 30 and the cathode 32 arranged electrolyte 34 on. The functional layer 28 is with the cathode side on the porous formed portion 22 arranged. An oxidizing gas, in particular oxygen or air, becomes the functional layer 28 in an operating state over the porous formed portion 22 fed. Furthermore, the shows 2 one in the porous formed portion 22 arranged Verwirbelungsvertiefung 18 the vortex unit 14 , The swirl well 18 is formed spherical segment. Alternatively or additionally, Verwirbelungsvertiefungen are conceivable, which have a deviating from a spherical segment geometry. The vortex unit 14 is intended to be an oxidizing gas flow 26 to whirl at least partially. Due to a reduced diffusion path in the area of the swirling depression 18 Cathode-side diffusion losses can be advantageously reduced.

3 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Verwirbelung einer laminaren Gasströmung 16, insbesondere einer Oxidationsgasströmung 26, durch die Verwirbelungseinheit 14. Die sich durch die Verwirbelungsvertiefungen 18 bildende turbulare Strömung 36 führt zu einem verbesserten Massenaustausch mit dem porös ausgebildeten Teilbereich 22. Ferner verbessert die turbulare Strömung 36 einen Wärmeübergang zwischen der Gasströmung 16 und dem Brennstoffzellentubus 12, wodurch eine vorteilhaft effektive Kühlwirkung erreicht werden kann. 3 shows a schematic representation of a turbulence of a laminar gas flow 16 , in particular an oxidizing gas flow 26 , through the turbulence unit 14 , The through the Verwirbelungsvertiefungen 18 forming turbulent flow 36 leads to an improved mass exchange with the porous formed portion 22 , Further, the turbulent flow improves 36 a heat transfer between the gas flow 16 and the fuel cell tube 12 , whereby an advantageous effective cooling effect can be achieved.

4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Brennstoffzellenstacks 38. Der Brennstoffzellenstack 38 weist zwei Teilstacks 40, 42 auf. Die Teilstacks 40, 42 umfassen jeweils eine Trägerplatte 44, 46 und eine Mehrzahl von Brennstoffzellenvorrichtungen 10. Die Brennstoffzellenvorrichtungen 10 sind jeweils an den Trägerplatten 44, 46 angeordnet. Die Teilstacks 40, 42 weisen beispielhaft jeweils sechs Brennstoffzellenvorrichtungen 10 auf. Alternativ können Teilstacks jedoch auch eine von sechs abweichende Anzahl von Brennstoffzellenvorrichtungen aufweisen. Die Trägerplatten 44, 46 bilden teilweise eine Begrenzung eines Luftraums 48 aus. An einem Umfang der Trägerplatten 44, 46 angebrachte Keramik- und/oder Metallplatten 50 schließen den Luftraum 48 ab. Die Brennstoffzellenvorrichtungen 10 der Teilstacks 40, 42 ragen ausgehend von den Trägerplatten 44, 46 in den Luftraum 48 hinein. 4 shows a sectional view of a fuel cell stack 38 , The fuel cell stack 38 has two partial stacks 40 . 42 on. The partial stacks 40 . 42 each comprise a carrier plate 44 . 46 and a plurality of fuel cell devices 10 , The fuel cell devices 10 are each on the carrier plates 44 . 46 arranged. The partial stacks 40 . 42 For example, each have six fuel cell devices 10 on. Alternatively, however, partial stacks may also have one of six different numbers of fuel cell devices. The carrier plates 44 . 46 partially form a boundary of an airspace 48 out. On a circumference of the carrier plates 44 . 46 attached ceramic and / or metal plates 50 close the airspace 48 from. The fuel cell devices 10 the partial stacks 40 . 42 protrude from the carrier plates 44 . 46 in the airspace 48 into it.

Die Trägerplatten 44, 46 weisen jeweils auf einer dem Luftraum 48 abgewandten Seite eine großflächige Kavität 52, 54 auf. Eine Lufteinströmung erfolgt jeweils über einen Lufteinlasskanal 56, welcher in die Kavitäten 52, 54 mündet. Die Trägerplatten 44, 46 weisen jeweils eine Mehrzahl von Ausnehmungen 58 auf, welche dazu vorgesehen sind, ein Oxidationsgas in den Luftraum 48 zu leiten. Die Ausnehmungen 58 können beispielsweise als Durchgangsbohrungen ausgeführt sein. Die Ausnehmungen 58 verbinden die Kavitäten 52, 54 jeweils mit dem Luftraum 48. The carrier plates 44 . 46 each point to one of the airspace 48 opposite side of a large cavity 52 . 54 on. An air inflow takes place via an air inlet duct 56 which is in the cavities 52 . 54 empties. The carrier plates 44 . 46 each have a plurality of recesses 58 which are intended, an oxidizing gas in the air space 48 to lead. The recesses 58 can be designed for example as through holes. The recesses 58 connect the cavities 52 . 54 each with the airspace 48 ,

Claims

Fuel cell device with at least one fuel cell tube ( 12 ), characterized by a swirling unit ( 14 ), which is intended, an at least substantially laminar gas flow ( 16 ) in at least one environment of the fuel cell tube ( 12 ) to whirl at least partially.

Fuel cell device according to claim 1, characterized in that the turbulence unit ( 14 ) at least partially integral with the fuel cell tube ( 12 ) is trained.

Fuel cell device according to claim 1 or 2, characterized in that the turbulence unit ( 14 ) a plurality of swirl pits ( 18 ) having.

Fuel cell device according to claim 3, characterized in that the swirling depressions ( 18 ) are each formed at least substantially spherical segment.

Fuel cell device according to one of the preceding claims, characterized in that the turbulence unit ( 14 ) on an outside ( 20 ) of the fuel cell tube ( 12 ) is arranged.

Fuel cell device according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cell tube ( 12 ) a porous portion ( 22 ) and the Verwirbelungseinheit ( 14 ) at least partially at the subregion ( 22 ) is arranged.

Fuel cell device according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cell tube ( 12 ) an at least substantially gas-tight head region ( 24 ) and the Verwirbelungseinheit ( 14 ) at least partially at the head area ( 24 ) is arranged.

Fuel cell device according to one of the preceding claims, characterized in that the turbulence unit ( 14 ) is at least provided to an oxidizing gas flow ( 26 ) to whirl at least partially.

Fuel cell stack with at least two fuel cell devices ( 10 ) according to one of claims 1 to 8.

Method for producing a fuel cell device ( 10 ), in particular according to one of claims 1 to 8, with at least one fuel cell tube, characterized in that a turbulence unit during an injection molding to the fuel cell tube ( 12 ) is formed.