DE102016115828A1 - Cell arrangement, in particular for a fuel cell or battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zellanordnung (100) für eine Brennstoffzelle (10) oder eine Batterie (50), mit einem Stapelgehäuse (16, 56) und einem darin befindlichen Zellstapel (17, 57) mit einer Vielzahl von Einzelzellen (11, 51), dadurch gekennzeichnet, dass die Zellanordnung (100) eine einzige in ihrem Volumen veränderliche Vorspanneinrichtung (110) innen im Stapelgehäuse (16, 56) aufweist, wofür die Vorspanneinrichtung (110) wenigstens eine mit einem Gas gefüllte Kavität (112) umfasst, und in Abhängigkeit einer Temperatur in der Zellanordnung (100) durch das Gas in der Kavität (112) eine im Wesentlichen irreversible oder reversible Volumenveränderung der Vorspanneinrichtung (110) hervorrufbar ist. Mittels der Vorspanneinrichtung (110) ist aus einem Fluiddruck des Gases eine temperaturunabhängige oder temperaturabhängige mechanische Vorspannung in den Zellstapel (17, 57) einbringbar. Bevorzugt umfasst die Vorspanneinrichtung (110) eine Formmasse (110), in welcher eine Vielzahl von mit dem Gas gefüllten Kavitäten (112) enthalten sind. Zwischen dem Zellstapel (17, 57) und dem Stapelgehäuse (16, 56) kann ferner eine Wärmeleitfähigkeitseinrichtung (120) vorgesehen sein. Die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung (120) sitzt bevorzugt innen an einem Boden (19, 59) des Stapelgehäuses (16, 56) mechanisch vorgespannt an, wobei die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung (120) bevorzugt als ein Wärmeleitpad (120) ausgebildet ist.The invention relates to a cell arrangement (100) for a fuel cell (10) or a battery (50), comprising a stack housing (16, 56) and a cell stack (17, 57) with a plurality of individual cells (11, 51) therein; characterized in that the cell assembly (100) has a single variable in volume biasing means (110) internally in the stack housing (16, 56) for which the biasing means (110) comprises at least one gas filled cavity (112) and in dependence a temperature in the cell assembly (100) can be caused by the gas in the cavity (112) a substantially irreversible or reversible change in volume of the biasing means (110). By means of the biasing means (110) is a temperature-independent or temperature-dependent mechanical bias in the cell stack (17, 57) can be introduced from a fluid pressure of the gas. Preferably, the biasing means (110) comprises a molding compound (110) in which a plurality of gas-filled cavities (112) are contained. Between the cell stack (17, 57) and the stack housing (16, 56) may further be provided a thermal conductivity means (120). The heat-conducting device (120) is preferably seated in a mechanically prestressed manner on the inside of a bottom (19, 59) of the stack housing (16, 56), wherein the heat-conducting device (120) is preferably designed as a heat-conducting pad (120).

Description

Die Erfindung betrifft eine Zellanordnung für eine Brennstoffzelle oder eine Batterie, mit einem Stapelgehäuse und einem darin befindlichen Zellstapel mit einer Vielzahl von Einzelzellen. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennstoffzelle, eine Batterie oder ein Brennstoffzellenfahrzeug. The invention relates to a cell arrangement for a fuel cell or a battery, with a stack housing and a cell stack therein with a plurality of individual cells. Furthermore, the invention relates to a fuel cell, a battery or a fuel cell vehicle.

Eine Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats eines Brennstoffzellensystems nutzt eine elektrochemische Umsetzung eines wasserstoffhaltigen (H, H2) Brennstoffs mit Sauerstoff (O, O2) zu Wasser zur Erzeugung elektrischer Energie. Hierfür enthält die Brennstoffzelle als eine Kernkomponente wenigstens eine sogenannte Membran-Elektroden-Einheit (englisch MEA, Membrane Electrode Assembly), welche ein Gefüge aus einer ionenleitenden beziehungsweise protonenleitenden Membran und beidseitig an der Membran angeordneten Elektroden, einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode, ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Einheit an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. A fuel cell of a fuel cell assembly of a fuel cell system uses an electrochemical reaction of a hydrogen-containing (H, H 2 ) fuel with oxygen (O, O 2 ) to form water for generating electrical energy. For this purpose, the fuel cell contains as a core component at least one so-called membrane electrode assembly (MEA, Membrane Electrode Assembly), which is a structure of an ion-conducting or proton-conducting membrane and electrodes arranged on both sides of the membrane, an anode electrode and a cathode electrode. In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane-electrode assembly on the sides of the electrodes facing away from the membrane.

In der Regel ist die Brennstoffzelle mittels einer Vielzahl von in einem Stapel (englisch Stack) angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten ausgebildet, wobei sich deren elektrische Leistungen in einem Betrieb der Brennstoffzelle addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden-Einheiten sind meist Bipolarplatten, auch Flussfeldplatten oder Separatorplatten genannt, angeordnet, welche eine Versorgung der Membran-Elektroden-Einheiten, also einer Versorgung der Einzelzellen der Brennstoffzelle, mit den Betriebsmedien, den sogenannten Reaktanten, sicherstellen und üblicherweise auch einer Kühlung der Brennstoffzelle dienen. Zudem sorgen die Bipolarplatten für eine jeweilig elektrisch leitende elektrische Verbindung zu den jeweilig benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten. In general, the fuel cell is formed by means of a plurality of arranged in a stack (English stack) membrane electrode assemblies, wherein add their electrical power in an operation of the fuel cell. Bipolar plates, also called flux field plates or separator plates, are usually arranged between the individual membrane electrode units, which supply and usually also supply the membrane electrode units, ie a supply of the individual cells of the fuel cell, with the operating media, the so-called reactants serve a cooling of the fuel cell. In addition, the bipolar plates provide for a respective electrically conductive electrical connection to the respective adjacent membrane-electrode units.

In einem Betrieb der Einzelzellen der Brennstoffzelle (Einzelzelle: Membran-Elektroden-Einheit sowie ein zugehöriger Anodenraum begrenzt von einer Bipolarplatte und ein zugehöriger Kathodenraum begrenzt von einer zweiten Bipolarplatte) wird der Brennstoff, ein sogenanntes Anoden-Betriebsmedium, über ein anodenseitig offenes Flussfeld der Bipolarplatten den Anodenelektroden zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu 2H+ unter einer Abgabe von Elektronen (2e–) stattfindet (H2 => 2H+ + 2e–). Durch die Membranen beziehungsweise Elektrolyten der Membran-Elektroden-Einheiten hindurch, welche die betreffenden Reaktionsräume (Anodenraum-Kathodenraum-Paare der Einzelzellen) gasdicht voneinander trennen und elektrisch isolieren, erfolgt ein wassergebundener oder wasserfreier Transport der gebildeten Protonen (H+) von den Anodenelektroden ((zusammengesetzte) Anode der Brennstoffzelle) in den Anodenräumen der Einzelzellen zu den Kathodenelektroden ((zusammengesetzte) Kathode der Brennstoffzelle) in den Kathodenräumen der Einzelzellen. In an operation of the individual cells of the fuel cell (single cell: membrane electrode assembly and an associated anode space bounded by a bipolar plate and an associated cathode space bounded by a second bipolar plate), the fuel, a so-called anode operating medium, via an anode side open flow field of the bipolar plates supplied to the anode electrodes, where an electrochemical oxidation of H 2 to 2H + occurs with a release of electrons (2e - ) (H 2 => 2H + + 2e - ). Through the membranes or electrolytes of the membrane-electrode units, which gas-tightly separate and electrically isolate the respective reaction spaces (anode space-cathode space pairs of the individual cells), a water-bound or anhydrous transport of the protons (H + ) formed by the anode electrodes ( (composite) anode of the fuel cell) in the anode spaces of the single cells to the cathode electrodes ((composite) cathode of the fuel cell) in the cathode spaces of the single cells.

Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über elektrische Leitungen und einen elektrischen Verbraucher (Elektrotraktionsmotor, Verdichter, Klimaanlage et cetera) der Kathode zugeleitet. Den Kathodenelektroden der Kathode wird über ein kathodenseitig offenes Flussfeld der Bipolarplatten ein sauerstoffhaltiges Kathoden-Betriebsmedium zugeführt, wobei eine Reduktion von O2 zu 2O2– unter einer Aufnahme von Elektronen stattfindet (½O2 + 2e– => O2–). Gleichzeitig reagieren die an den Kathodenelektroden gebildeten Sauerstoffanionen (O2–) mit den durch die Membranen beziehungsweise Elektrolyten hindurch transportierten Protonen unter einer Bildung von Wasser (O2– + 2H+ => H2O). The electrons provided at the anode are fed via electrical lines and an electrical load (electric traction motor, compressor, air conditioning et cetera) of the cathode. An oxygen-containing cathode operating medium is supplied to the cathode electrodes of the cathode via a cathode field open flow field of the bipolar plates, wherein a reduction of O 2 to 2O 2- takes place under a recording of electrons (½O 2 + 2e - => O 2- ). At the same time, the oxygen anions (O 2- ) formed on the cathode electrodes react with the protons transported through the membranes or electrolytes to form water (O 2- + 2H + => H 2 O).

Ein Brennstoffzellenfahrzeug beschreibt ein Fahrzeug, welches zu einem großen Teil durch eine elektrische Energie einer Brennstoffzelle beziehungsweise eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellenaggregats des Fahrzeugs betreibbar ist beziehungsweise betrieben wird. Optional kann ein Energiespeicher, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, das Brennstoffzellenaggregat unterstützen, um einen Elektro(traktions)motor des Fahrzeugs, welcher ein Drehmoment für einen Antrieb des Fahrzeugs generiert, und gegebenenfalls einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. A fuel cell vehicle describes a vehicle, which is operated or operated to a large extent by an electrical energy of a fuel cell or a fuel cell stack of a fuel cell assembly of the vehicle. Optionally, an energy storage device, in particular a rechargeable battery, may assist the fuel cell assembly to supply an electrical (traction) motor of the vehicle which generates torque for propulsion of the vehicle and, optionally, an electrical consumer with electrical energy.

Um bei einer Brennstoffzelle eine effektive Generierung nutzbarer, elektrischer Energie zu gewährleisten, werden mehrere Einzelzellen als Brennstoffzellenstapel hintereinander angeordnet. Die für die Brennstoffzellen verwendeten Bipolarplatten und Membran-Elektroden-Einheiten sind mechanisch empfindlich. Daher ist es notwendig, den Brennstoffzellenstapel in einem Stapelgehäuse zu fixieren, wobei der Brennstoffzellenstapel mit Stapelgehäuse als Brennstoffzelle bezeichnet ist. Eine Fixierung im Stapelgehäuse muss derart gestaltet sein, dass ein Verrutschen der Einzelzellen und des gesamten Brennstoffzellenstapels im Wesentlichen nicht möglich ist, wobei eine Verspannung der Fixierung nicht zu fest sein darf, da sonst die Membran-Elektroden-Einheiten oder die Bipolarplatten beschädigt werden können. – Sinngemäß gilt dies auch für eine Anordnung von Batteriezellen in einer Batterie. In order to ensure effective generation of usable, electrical energy in a fuel cell, several individual cells are arranged as a fuel cell stack one behind the other. The bipolar plates and membrane-electrode assemblies used for the fuel cells are mechanically sensitive. Therefore, it is necessary to fix the fuel cell stack in a stack case, wherein the stacked-cell fuel cell stack is called a fuel cell. A fixation in the stack housing must be designed such that slippage of the individual cells and the entire fuel cell stack is essentially not possible, with a distortion of the fixation may not be too strong, otherwise the membrane-electrode units or the bipolar plates can be damaged. - Analogously, this also applies to an arrangement of battery cells in a battery.

Bisher werden für eine Verspannung eines Brennstoffzellenstapels oder eines Batteriezellenstapels lediglich mechanische Systeme oder Dichtsysteme eingesetzt. Hierbei müssen zum Beispiel Federelemente aufwendig vormontiert und eingepasst sein. Eine mittels einer Dichtungsmasse zu erzielende Verspannung ist schwierig einzustellen, wobei eine einmal eingestellte Verspannung durch Alterungs- und Relaxationsprozesse schwächer wird. Eine schwächer werdende Verspannung kann zu einer Lockerung des Zellenstapels führen. Eine Lockerung wiederum führt zu einer Verschlechterung einer Wärmeleitfähigkeit entlang des Zellenstapels, da die Einzelzellen nicht mehr „dicht-an-dicht“ angeordnet sind. Ein Brennstoffzellenstapel kann dabei in einem Betrieb überhitzen und bei Schädigung seiner Membranen ausfallen. So far, only mechanical systems or sealing systems are used for a strain of a fuel cell stack or a battery cell stack. In this case, for example, spring elements must be preassembled and fitted in a complex manner. One by means of a sealant too Achieving stress is difficult to adjust, with a set tension once weaker by aging and relaxation processes. A weakening tension can lead to a relaxation of the cell stack. A relaxation in turn leads to a deterioration of thermal conductivity along the cell stack, since the individual cells are no longer arranged "close-to-dense". A fuel cell stack can overheat in one operation and fail if its membranes are damaged.

Die DE 10 2004 023 461 A1 offenbart Kontaktelemente für einen Brennstoffzellenstapel zur Verbindung von Elektroden zweier benachbarter Einzelzellen des Brennstoffzellenstapels. Die Kontaktelemente weisen mit einem Gas gefüllte, abgeschlossene Hohlräume auf, wobei die Kontaktelemente auf den Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels angeordnet sind und sämtliche Lagen des Brennstoffzellenstapels aus einem Inneren des Brennstoffzellenstapels heraus gegenseitig verspannen. The DE 10 2004 023 461 A1 discloses contact elements for a fuel cell stack for connecting electrodes of two adjacent single cells of the fuel cell stack. The contact elements have gas-filled, closed cavities, wherein the contact elements are arranged on the bipolar plates of the fuel cell stack and brace each other layers of the fuel cell stack from an interior of the fuel cell stack out.

Die DE 10 2012 018 091 A1 offenbart eine Batterie aus einem Stapel von Einzelzellen, welche im Wesentlichen prismatisch ausgebildet und zu einem Batteriestapel aufgereiht sind. Zwischen den Einzelzellen der Batterie ist jeweils eine Luftkammerfolie angeordnet. Die Luftkammerfolien der Batterie verspannen sämtliche Lagen des Batteriestapels aus einem Inneren des Batteriestapels heraus gegenseitig. The DE 10 2012 018 091 A1 discloses a battery of a stack of single cells, which are formed substantially prismatic and lined up to form a battery stack. Between the individual cells of the battery an air chamber foil is arranged in each case. The air chamber foils of the battery clamp each of the layers of the battery pack out of an interior of the battery pack.

Die DE 10 2012 024 963 A1 lehrt eine Brennstoffzellen-Anordnung mit einem geschlossenen Stapelgehäuse, in welchem eine Vielzahl von zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefassten Einzelzellen angeordnet sind. Das Stapelgehäuse ist aus einem Gehäuseunterteil und einem Gehäusedeckel gebildet, wobei zwischen dem Gehäusedeckel und dem Brennstoffzellenstapel eine Mehrzahl von Federelementen beziehungsweise Schraubenfedern angeordnet sind, mittels welchen eine mechanische Vorspannung auf den Brennstoffzellenstapel ausübbar ist. The DE 10 2012 024 963 A1 teaches a fuel cell assembly with a closed stack housing, in which a plurality of combined into a fuel cell stack single cells are arranged. The stack housing is formed from a lower housing part and a housing cover, wherein between the housing cover and the fuel cell stack, a plurality of spring elements or coil springs are arranged, by means of which a mechanical bias on the fuel cell stack can be exercised.

Die DE 10 2013 013 723 B4 offenbart eine mechanische Verspannvorrichtung für die Einzelzellen eines Brennstoffzellenstapels einer Brennstoffzelle, wobei über die Verspannvorrichtung eine im Brennstoffzellenstapel erzeugte Wärme abführbar ist. Die massive Verspannvorrichtung ist an zwei Seiten des Brennstoffzellenstapels angebracht, wodurch eine wärmeleitende Verbindung zum Brennstoffzellenstapel entsteht. Abseits des Brennstoffzellenstapels kann die Verspannvorrichtung Kühlrippen zur passiven Kühlung aufweisen, oder die Verspannvorrichtung kann durch ein Überströmen mit einem Medium aktiv gekühlt werden. The DE 10 2013 013 723 B4 discloses a mechanical clamping device for the individual cells of a fuel cell stack of a fuel cell, wherein via the bracing device, a heat generated in the fuel cell stack can be dissipated. The massive bracing device is attached to two sides of the fuel cell stack, creating a thermally conductive connection to the fuel cell stack. Apart from the fuel cell stack, the bracing device can have cooling ribs for passive cooling, or the bracing device can be actively cooled by flowing over with a medium.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache Verspannung für einen in einem Stapelgehäuse befindlichen Zellstapel einer Brennstoffzelle oder einer Batterie, mit einer Vielzahl von Einzelzellen anzugeben, wobei ferner eine Überhitzung des Zellstapels vermieden sein soll. Hierbei soll die Verspannung dauerhaft eine Lockerung des Zellstapels verhindern. Des Weiteren soll eine entsprechende Brennstoffzelle, eine entsprechende Batterie oder ein Brennstoffzellenfahrzeug angegeben werden. It is an object of the invention to provide a simple bracing for a cell stack in a stacked housing of a fuel cell or a battery, with a plurality of individual cells, wherein furthermore an overheating of the cell stack should be avoided. Here, the tension should permanently prevent a relaxation of the cell stack. Furthermore, a corresponding fuel cell, a corresponding battery or a fuel cell vehicle should be specified.

Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer Zellanordnung für eine Brennstoffzelle oder eine Batterie, mit einem Stapelgehäuse und einem darin befindlichen Zellstapel mit einer Vielzahl von Einzelzellen; und mittels einer Brennstoffzelle, einer Batterie oder einem Brennstoffzellenfahrzeug; gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung. The object of the invention is by means of a cell arrangement for a fuel cell or a battery, with a stack housing and a cell stack therein with a multiplicity of individual cells; and by means of a fuel cell, a battery or a fuel cell vehicle; solved according to the independent claims. Advantageous developments, additional features and / or advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.

Die erfindungsgemäße Zellanordnung weist bevorzugt eine einzige in ihrem Volumen veränderliche Vorspanneinrichtung innen im Stapelgehäuse auf, wofür die Vorspanneinrichtung wenigstens eine mit einem Gas gefüllte Kavität umfasst, und in Abhängigkeit einer Temperatur in der Zellanordnung durch das Gas in der Kavität eine im Wesentlichen irreversible (unumkehrbare körperliche Änderung (nur vergrößerbar)) oder reversible (umkehrbare körperliche Änderung (vergrößerbar und wieder verkleinerbar)) Volumenveränderung der Vorspanneinrichtung hervorrufbar ist. Das heißt, dass ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Gases deutlich über einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Vorspanneinrichtung abseits des Gases liegt. Bevorzugt umfasst die Vorspanneinrichtung eine Vielzahl von Kavitäten. Gemäß der Erfindung ist mittels der Vorspanneinrichtung eine im Wesentlichen temperaturunabhängige (irreversibel, zeitlich nach einem erstmaligen Erwärmen) oder eine temperaturabhängige (reversibel, zeitlich nach einem jedem Kaltstart) mechanische Vorspannung innerhalb des Stapelgehäuses, von außen auf den Zellstapel in diesen einbringbar. The cell arrangement according to the invention preferably has a single variable in its volume biasing means inside the stack housing, for which the biasing means comprises at least one cavity filled with a gas, and depending on a temperature in the cell assembly by the gas in the cavity a substantially irreversible (irreversible physical Change (only enlargeable)) or reversible (reversible physical change (can be enlarged and reduced again)) Volume change of the biasing device is hervorufbar. That is, a thermal expansion coefficient of the gas is well above a coefficient of thermal expansion of the biasing means away from the gas. Preferably, the biasing means comprises a plurality of cavities. According to the invention, by means of the biasing device, a substantially temperature-independent (irreversible, temporally after a first heating) or a temperature-dependent (reversible, temporally after each cold start) mechanical bias within the stack housing, from the outside of the cell stack in this can be introduced.

In einer Ausführungsform ist zwischen dem Zellstapel und dem Stapelgehäuse ferner eine Wärmeleitfähigkeitseinrichtung vorgesehen, wobei der Zellstapel zwischen der Vorspanneinrichtung und der Wärmeleitfähigkeitseinrichtung eingerichtet ist, oder die Vorspanneinrichtung im Zellstapel vorgesehen ist, wobei der Zellstapel bevorzugt zwischen zwei Wärmeleitfähigkeitseinrichtungen eingerichtet ist. Hierbei sitzt der Zellstapel bevorzugt direkt an der Wärmeleitfähigkeitseinrichtung oder den Wärmeleitfähigkeitseinrichtungen an. Die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung sitzt oder die Wärmeleitfähigkeitseinrichtungen sitzen bevorzugt direkt innen am Stapelgehäuse an. Gemäß der Erfindung ergibt sich eine dauerhafte mechanische Verspannung des Zellstapels, welche über eine Lebensdauer des Zellstapels erhalten bleibt. Bei einem Austausch des Zellstapels kann die Vorspanneinrichtung ebenfalls getauscht werden. In one embodiment, a thermal conductivity device is further provided between the cell stack and the stack housing, wherein the cell stack is arranged between the biasing means and the thermal conductivity means, or the biasing means is provided in the cell stack, wherein the cell stack is preferably arranged between two thermal conductivity means. In this case, the cell stack preferably sits directly on the heat-conducting device or the heat-conducting devices. The heat-conducting device is seated or the heat-conducting devices preferably sit directly on the inside Stacking housing on. According to the invention results in a permanent mechanical tension of the cell stack, which is maintained over a lifetime of the cell stack. When replacing the cell stack, the biasing device can also be replaced.

Eine mittels der Vorspanneinrichtung eingerichtete Verspannung des Zellstapels ist im Wesentlichen temperaturunabhängig oder temperaturabhängig; das heißt, steigt die Temperatur, erfolgt keine oder eine gewünschte Zunahme einer mechanischen Vorspannkraft. Durch ein einmaliges (irreversible Volumenveränderung zeitlich nach einer Erstinbetriebnahme, siehe unten) oder immer wieder erfolgendes (reversible Volumenveränderung zeitlich nach jedem Kaltstart, siehe unten) Verdichten der Einzelzellen und ein bevorzugtes Anpressen des Zellstapels gegen die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung, wird eine Erhöhung einer Wärmeleitfähigkeit innerhalb des Zellstapels bewirkt. Dieser Effekt wird durch die bei einem Erstanstieg oder einem immer wieder erfolgenden Anstieg der Temperatur nachtreibende(n), expandierende(n) Kavität(en) gewährleistet. Die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung ist dafür bevorzugt in einem mechanischen Kontakt mit einer Wärmesenke. A tensioning of the cell stack established by means of the pretensioning device is essentially temperature-independent or temperature-dependent; that is, as the temperature rises, no or a desired increase in mechanical biasing force occurs. By a one-time (irreversible change in volume after a first start-up, see below) or recurring (reversible volume change temporally after each cold start, see below) compacting the individual cells and a preferred pressing of the cell stack against the thermal conductivity device, an increase in thermal conductivity within the cell stack causes. This effect is ensured by the expelling (n), expiring cavity (s) at a first increase or a recurring increase in temperature. The heat-conducting device is therefore preferably in mechanical contact with a heat sink.

In einer Ausführungsform ist mittels der Vorspanneinrichtung aus einem Fluiddruck des Gases die im Wesentlichen temperaturunabhängige oder die temperaturabhängige mechanische Vorspannung in den Zellstapel eingebracht beziehungsweise immer wieder einbringbar, und/oder die Vorspanneinrichtung ist derart ausgebildet, dass bei einer steigenden Temperatur eine Überkompensation einer Wärmedehnung des Stapelgehäuses erfolgt, wobei die mechanische Vorspannung im Zellstapel zunimmt. Das heißt, dass gemäß der Erfindung die mechanische Vorspannung in den Zellstapel über die expandierende(n)/komprimierende(n) Kavität(en) selbstregelnd beziehungsweise selbsteinstellend erfolgt. Ein Maß für ein einmaliges irreversibles Expandieren beziehungsweise ein reversibles Expandieren/Komprimieren hängt von einem Volumen der Kavität(en) (Gaspolsterdicke) ab. In one embodiment, by means of the biasing means from a fluid pressure of the gas, the substantially temperature-independent or temperature-dependent mechanical bias is introduced into the cell stack or repeatedly introduced, and / or the biasing means is designed such that at a rising temperature overcompensation of thermal expansion of the stack housing takes place, wherein the mechanical bias in the cell stack increases. That is, according to the invention, the mechanical bias in the cell stack via the expanding / compressing cavity (s) is self-regulating or self-adjusting. A measure of a single irreversible expansion or a reversible expansion / compression depends on a volume of the cavity (s) (gas cushion thickness).

In einer Ausführungsform umfasst die Vorspanneinrichtung eine einmalig selbst expandierbare, oder eine selbst expandierbare und wieder selbst komprimierbare Formmasse, in welcher eine Vielzahl von mit dem Gas gefüllten Kavitäten enthalten ist. Dass die Vorspanneinrichtung aufgrund eines Temperaturgradienten ein einziges Mal selbst expandieren, oder selbst expandieren und wieder selbst komprimieren kann, liegt natürlich an dem aufgrund eines Temperaturanstiegs selbst expandierenden und aufgrund eines Temperaturabfalls wieder selbst komprimierenden Gases, welches innen in den Kavitäten vorliegt. Im Fall der Vorspanneinrichtung mit irreversiblen Volumenveränderungsvermögen hat das sich in den Kavitäten selbst komprimierende Gas im Wesentlichen keine körperlichen Auswirkungen mehr auf die Vorspanneinrichtung. Das heißt auch, dass die Vorspanneinrichtung in diesem Fall beim und gegebenenfalls auch noch nach dem erstmaligen Erwärmen aushärtet. In one embodiment, the pretensioning device comprises a once self-expandable, or a self-expandable and again self-compressible molding compound in which a plurality of cavities filled with the gas is contained. The fact that the pretensioner can expand itself once, or even expand and self-compress again due to a temperature gradient, is, of course, due to the self-expanding temperature due to a temperature increase and self-compressing due to a temperature drop inside the wells. In the case of the irreversible volume altering biasing means, the gas compressing in the cavities itself has substantially no physical impact on the biasing means. This also means that the biasing device hardens in this case when and possibly even after the initial heating.

Die Kavitäten der Vorspanneinrichtung mit irrreversiblem Volumenveränderungsvermögen sind aufgrund eines zum Beispiel im Wesentlichen inelastischen (harten) bzw. ausgehärteten Stoffs der Vorspanneinrichtung mechanisch vorgespannt und besitzen im Wesentlichen keine Tendenz sich zusammenzuziehen, wodurch sie einem in ihnen sinkenden Fluiddruck des Gases standhalten können. Die Kavitäten der Vorspanneinrichtung mit reversiblem Volumenveränderungsvermögen sind aufgrund eines zum Beispiel wenigstens bedingt elastischen Stoffs der Vorspanneinrichtung mechanisch vorgespannt und besitzen die Tendenz sich zusammenzuziehen, was von einem Fluiddruck des Gases in den Kavitäten temperaturabhängig und in der Folge druckabhängig kompensiert wird, da durch ein Vergrößern der Kavitäten eine mechanische Vorspannung der Kavitäten vergrößert wird. The cavities of the irreversible volume modifier biasing means are mechanically biased due to, for example, substantially inelastic (hard) material of the pretensioner and have substantially no tendency to contract, thereby being able to withstand a decreasing fluid pressure of the gas therein. The cavities of the reversible volume modifier biasing means are mechanically biased due to, for example, at least partially elastic material of the pretensioner, and have a tendency to contract, which is temperature dependent and subsequently pressure compensated by a fluid pressure of the gas in the cavities, as increased by Cavities a mechanical bias of the cavities is increased.

Die Kavitäten können dabei mikroskopisch, mesoskopisch und/oder makroskopisch sein. Eine obere Grenze für eine Größe wenigstens einer Kavität ist ein Volumen der Formmasse und eine untere Grenze für die Größen der Kavitäten ist ein irreversibles oder reversibles Volumenänderungsvermögen der Vorspanneinrichtung. Sind die Kavitäten zu klein und/oder zu wenige, so kann dies zu einer Unfähigkeit eines signifikanten Volumenänderungsvermögens führen. Das heißt, dass die Kavitäten derart bemessen und/oder zahlreich vorhanden sind, dass die Vorspanneinrichtung in einem relevanten Temperaturbereich (vergleiche auch unten) ein entsprechendes irreversibles oder reversibles Volumenänderungsvermögen besitzt. The cavities can be microscopic, mesoscopic and / or macroscopic. An upper limit for a size of at least one cavity is a volume of the molding material and a lower limit for the sizes of the cavities is an irreversible or reversible volume change capacity of the biasing device. If the cavities are too small and / or too few, this can lead to an inability of a significant volume change capacity. This means that the cavities are dimensioned and / or numerous such that the pretensioning device has a corresponding irreversible or reversible volume change capacity in a relevant temperature range (see also below).

In einer Ausführungsform weist die Zellanordnung einen Antiüberdruck-Hohlraum auf, mittels welchem ein Fluidüberdruck im Stapelgehäuse vermeidbar ist, wenn die Vorspanneinrichtung expandiert oder expandiert ist. In einer Ausführungsform ist der Antiüberdruck-Hohlraum zwischen einer Innenwand des Stapelgehäuses und dem Zellstapel eingerichtet. Hierbei ist wenigstens ein Antiüberdruck-Hohlraum innen im Stapelgehäuse eingerichtet. Es ist natürlich möglich, zwei, drei, vier oder mehr Antiüberdruck-Hohlräume im Stapelgehäuse bevorzugt zwischen einer Innenwand des Stapelgehäuses und dem Zellstapel einzurichten. In one embodiment, the cell assembly has an anti-overpressure cavity by means of which a fluid overpressure in the stack housing can be avoided when the pretensioner is expanded or expanded. In one embodiment, the anti-overpressure cavity is arranged between an inner wall of the stacked housing and the cell stack. In this case, at least one anti-overpressure cavity is set up inside the stack housing. It is of course possible to set up two, three, four or more anti-overpressure cavities in the stack housing preferably between an inner wall of the stack housing and the cell stack.

In einer Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung derart dimensioniert, dass mittels der Vorspanneinrichtung in einem Erstinbetriebnahmezustand oder einem kalten Zustand des Zellstapels eine wenigstens ausreichende mechanische Vorspannung in den Zellstapel einbringbar ist. In einer Ausführungsform weist die Vorspanneinrichtung in einem Erstinbetriebnahmezustand oder einem kalten Zustand des Zellstapels einen Abstand zu einer Innenwand des Stapelgehäuses auf. Bevorzugt ist hierbei, dass die Vorspanneinrichtung zu wenigstens zwei oder drei, insbesondere zu allen vier (bevorzugt vollumfänglich), Innenwänden des Stapelgehäuses einen Abstand aufweist. In one embodiment, the pretensioning device is dimensioned such that by means of the pretensioning device in an initial startup state or a cold state of the cell stack at least sufficient mechanical Preload can be introduced into the cell stack. In one embodiment, the pretensioner is at a distance from an inner wall of the stacked housing in a first start-up condition or a cold condition of the cell stack. In this case, it is preferable for the pretensioning device to have at least two or three, in particular all four (preferably full), inner walls of the stacked housing at a distance.

In einer Ausführungsform sitzt die Vorspanneinrichtung innen an einem Deckel des Stapelgehäuses mechanisch vorgespannt an. In einer Ausführungsform sitzt die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung innen an einem Boden des Stapelgehäuses mechanisch vorgespannt an. In einer Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung derart konstituiert, dass ein irreversibles oder reversibles Volumenänderungsvermögen der Vorspanneinrichtung, zum Beispiel ein einmaliger Expansionsgrad (keine Kontraktion mehr) oder ein Expansions-/Kontraktionsgrad, und/oder eine einmalige Expansionstemperatur (keine Kontraktion mehr) oder eine Expansions-/Kontraktionstemperatur, mittels einer Art und Menge der Kavitäten einstellbar ist. In einer Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung derart konstituiert, dass eine signifikante irreversible oder reversible Volumenveränderung der Vorspanneinrichtung erst ab einer Temperatur von ca. 50°C, von ca. 60°C, von ca. 70°C, von ca. 75°C, von ca. 80°C, von ca. 85°C, von ca. 90°C oder von ca. 95°C erfolgt. In one embodiment, the biasing device is seated on the inside mechanically biased on a cover of the stack housing. In one embodiment, the heat-conducting device sits on the inside mechanically biased on a bottom of the stack housing. In one embodiment, the biasing means is constituted such that an irreversible or reversible volume change capacity of the biasing means, for example, a one-time degree of expansion (no contraction) or an expansion / contraction degree, and / or a single expansion temperature (no contraction) or an expansion / Contraction temperature, by means of a type and quantity of cavities is adjustable. In one embodiment, the pretensioning device is constituted such that a significant irreversible or reversible change in volume of the pretensioning device is only from a temperature of about 50 ° C., from about 60 ° C., from about 70 ° C., from about 75 ° C., about 80 ° C, about 85 ° C, about 90 ° C or about 95 ° C.

In einer Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung stofflich einstückig, adhäsiv einstückig oder integral ausgebildet; ist die selbstständig vollständig funktionstüchtige Vorspanneinrichtung ausschließlich im Stapelgehäuse untergebracht; ist die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung als ein Wärmeleitpad ausgebildet; ist die Vorspanneinrichtung als eine Lagerscheibe ausgebildet; und/oder weist die Vorspanneinrichtung ein Epoxidharz, ein Silikon oder ungeschäumtes Polyurethan auf. In einer Ausführungsform der Zellanordnung ist durch diese Aufzählung ein Aufzählungspunkt, ist eine beliebige Mehrzahl von Aufzählungspunkten oder sind alle Aufzählungspunkte realisierbar. In one embodiment, the biasing means is materially integral, adhesively integral or integrally formed; is the independently fully functional biasing device housed only in the stack housing; the thermal conductivity device is designed as a heat conducting pad; the biasing means is formed as a bearing disc; and / or the biasing means comprises an epoxy resin, a silicone or unfoamed polyurethane. In one embodiment of the cell assembly, this enumeration is an enumeration point, is an arbitrary plurality of enumeration points, or is all enumeration points realizable.

Die erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung und die erfindungsgemäße Zellanordnung lassen sich einfach montieren. Durch die sich einmalig oder vielfach selbstständig anpassende Vorspanneinrichtung kann auf Sensoren und eine dafür notwendige Peripherie für eine Verbesserung einer Wärmeleitfähigkeit und/oder eine Verbesserung einer Verspannung des Zellstapels verzichtet werden. Gemäß der Erfindung wird auf punktuell auf den Zellstapel einwirkende Verspannungseinrichtungen verzichtet, wodurch eine Vergleichmäßigung einer mechanischen Vorspannung mittels der einmalig expandierbaren oder mittels der vielfach selbstständig expandierbaren und selbstständig wieder komprimierbaren Vorspanneinrichtung erfolgt. The biasing device according to the invention and the cell arrangement according to the invention can be mounted easily. Due to the one-time or many independently adaptive biasing device can be dispensed sensors and a peripheral necessary for improving a thermal conductivity and / or improving a strain of the cell stack. According to the invention, clamping devices acting on the cell stack are selectively dispensed with, whereby homogenization of a mechanical prestress by means of the once-expandable or by means of the often independently expandable and independently compressible prestressing device takes place.

Die erfindungsgemäße Brennstoffzelle, die erfindungsgemäße Batterie oder das erfindungsgemäße Brennstoffzellenfahrzeug, weist eine erfindungsgemäße Zellanordnung auf. In einer Ausführungsform steht die Zellanordnung mit einer Wärmesenke, und insbesondere im Fall des Brennstoffzellenfahrzeugs steht die Zellanordnung mit einer Karosserie des Brennstoffzellenfahrzeugs in mechanischem Kontakt. The fuel cell according to the invention, the battery according to the invention or the fuel cell vehicle according to the invention has a cell arrangement according to the invention. In one embodiment, the cell assembly is a heat sink, and particularly in the case of the fuel cell vehicle, the cell assembly is in mechanical contact with a body of the fuel cell vehicle.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Abschnitte, Elemente, Bauteile, Einheiten, Schemata und/oder Komponenten, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung (siehe unten), der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und in den Figuren der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine mögliche, in der Beschreibung (Erfindungsbeschreibung (siehe oben), Figurenbeschreibung) nicht erläuterte, in der Zeichnung nicht dargestellte und/oder nicht abschließende Alternative, eine statische und/oder kinematische Umkehrung, eine Kombination et cetera zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung beziehungsweise einer Komponente, einem Schema, einer Einheit, einem Bauteil, einem Element oder einem Abschnitt davon, kann ferner der Bezugszeichenliste entnommen werden. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the attached schematic and not to scale drawing. Sections, elements, components, units, schemes and / or components that have identical, univocal or analogous training and / or function are in the description of the figures (see below), the list of reference numerals, the patent claims and in the figures of the drawing with the same Reference number marked. A possible, in the description (description of the invention (see above), figure description) not explained, not shown in the drawing and / or not final alternative, a static and / or kinematic reversal, a combination et cetera to the embodiments of the invention or a component , a scheme, a unit, a component, an element or a portion thereof, the list of reference numerals can be further removed.

Bei der Erfindung kann ein Merkmal (Einheit, Komponente, Abschnitt, Element, Bauteil, Funktion et cetera) positiv, das heißt vorhanden, oder negativ, das heißt abwesend, ausgestaltet sein, wobei ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert ist, wenn nicht Wert darauf gelegt ist, dass es abwesend ist. Ein Merkmal dieser Spezifikation kann nicht nur in einer angegebenen Art und/oder Weise, sondern auch in einer anderen Art und/oder Weise angewendet sein (Isolierung, Zusammenfassung, Ersetzung, Hinzufügung, Alleinstellung, Weglassung et cetera). Insbesondere ist es möglich, anhand eines Bezugszeichens und einem diesen zugeordneten Merkmal, beziehungsweise vice versa, in der Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und/oder der Zeichnung, ein Merkmal in den Patentansprüchen und/oder der Beschreibung zu ersetzen, hinzuzufügen oder wegzulassen. Darüber hinaus kann dadurch ein Merkmal in einem Patentanspruch ausgelegt und/oder näher spezifiziert werden. In the invention, a feature (unit, component, section, element, component, function, etc.) may be positively, that is, present, or negative, that is, absent, with a negative feature not explicitly explained as a feature, if not It is important that it is absent. A feature of this specification may be applied not only in a specified manner and / or manner, but also in a different manner and / or manner (isolation, summary, substitution, addition, isolation, et cetera). In particular, it is possible to replace, add or omit a feature in the claims and / or the description based on a reference numeral and a feature assigned thereto, or vice versa, in the description, the list of reference numerals, the patent claims and / or the drawing. In addition, a feature in a claim can be interpreted and / or specified in more detail.

Die Merkmale dieser Spezifikation sind (angesichts des (meist unbekannten) Stands der Technik) auch als optionale Merkmale interpretierbar; das heißt jedes Merkmal kann als ein fakultatives, arbiträres oder bevorzugtes, also als ein nicht verbindliches, Merkmal aufgefasst werden. So ist eine Herauslösung eines Merkmals, gegebenenfalls inklusive seiner Peripherie, aus einem Ausführungsbeispiel möglich, wobei dieses Merkmal dann auf einen verallgemeinerten Erfindungsgedanken übertragbar ist. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal in Bezug auf die Erfindung optional ist. Ferner ist bei einem Artbegriff für ein Merkmal auch ein Gattungsbegriff für das Merkmal mitlesbar (gegebenenfalls weitere hierarchische Gliederung in Untergattung, Sektion et cetera), wodurch, zum Beispiel unter Beachtung von Gleichwirkung und/oder Gleichwertigkeit, eine Verallgemeinerung eines oder diesen Merkmals möglich ist. – In den lediglich beispielhaften Figuren zeigen: The features of this specification are also interpretable as optional features (given the (mostly unknown) state of the art); the means each feature can be considered as an optional, arbitrary or preferred, so as a non-binding, feature. Thus, a detachment of a feature, possibly including its periphery, from an embodiment possible, this feature is then transferable to a generalized inventive concept. The absence of a feature (negative feature) in one embodiment demonstrates that the feature is optional with respect to the invention. Furthermore, in the case of a type term for a feature, a generic term for the feature is also readable (possibly further hierarchical structure into subgenus, section et cetera), whereby a generalization of one or this feature is possible, for example, taking into account equality and / or equivalence. - In the merely exemplary figures show:

1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Brennstoffzellenaggregats eines Brennstoffzellensystems gemäß der Erfindung; 1 a simplified block diagram of a preferred embodiment of a fuel cell assembly of a fuel cell system according to the invention;

2 eine schematische Schnittdarstellung einer Brennstoffzelle oder einer Batterie bei einer Montage einer komprimierten Vorspanneinrichtung in einem Stapelgehäuse beziehungsweise zeitlich vor/bei einer Erstinbetriebnahme oder zeitlich vor/bei einem Kaltstart der Brennstoffzelle oder der Batterie (zwei Ausführungsformen); und 2 a schematic sectional view of a fuel cell or a battery during assembly of a compressed biasing device in a stack housing or time before / at a first start-up or time before / during a cold start of the fuel cell or the battery (two embodiments); and

3 eine schematische Schnittdarstellung der Brennstoffzelle oder der Batterie aus 2 in einem kalten und/oder warmen Zustand, oder zeitlich während oder direkt nach einem Betrieb der Brennstoffzelle oder einem Gebrauch der Batterie, wobei die Vorspanneinrichtung im Stapelgehäuse jeweils expandiert ist (zwei Ausführungsformen). 3 a schematic sectional view of the fuel cell or the battery 2 in a cold and / or warm state, or during or directly after an operation of the fuel cell or a use of the battery, wherein the biasing means in the stack case is respectively expanded (two embodiments).

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen einer Zellanordnung 100 für eine Brennstoffzelle 10 (1 bis 3) eines Brennstoffzellenaggregats 1 für ein Fahrzeug (Personenkraftwagen, Personentransportwagen, Bus, ATV (englisch All Terrain Vehicle), Kraftrad, Nutzfahrzeug, (Schwerst-)Lastkraftwagen, Baufahrzeug, Baumaschine, Sonderfahrzeug, Schienenfahrzeug) näher erläutert. Ferner ist die Erfindung anhand von Ausführungsformen einer Zellanordnung 100 für eine Batterie 50 (2 und 3) näher erläutert. The invention is based on embodiments of a cell arrangement 100 for a fuel cell 10 ( 1 to 3 ) of a fuel cell assembly 1 for a vehicle (passenger car, passenger transport vehicle, bus, ATV (English All Terrain Vehicle), motorcycle, commercial vehicle, (heavy) truck, construction vehicle, construction machine, special vehicle, rail vehicle) explained in more detail. Furthermore, the invention is based on embodiments of a cell arrangement 100 for a battery 50 ( 2 and 3 ) explained in more detail.

In der 1 sind nur diejenigen Abschnitte des Brennstoffzellenaggregats 1 dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung für die Brennstoffzelle 10 notwendig sind. Insbesondere ist auf eine Darstellung einer Peripherie des Brennstoffzellenaggregats 1, von Sensoren, elektronischer, elektrischer und leistungselektrischer Vorrichtungen und/oder Einrichtungen et cetera weitgehend verzichtet worden. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele (Brennstoffzelle 10, Batterie 50) näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. In the 1 are only those sections of the fuel cell aggregate 1 which is an understanding of the invention for the fuel cell 10 necessary. In particular, attention is drawn to a representation of a periphery of the fuel cell assembly 1 , Sensors, electronic, electrical and power electrical devices and / or facilities et cetera been largely waived. Although the invention in detail by preferred embodiments (fuel cell 10 , Battery 50 ) and is illustrated, the invention is not limited by the disclosed embodiments. Other variations can be deduced therefrom without departing from the scope of the invention.

Die 1 zeigt das Brennstoffzellenaggregat 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Brennstoffzellenaggregat 1 ist bevorzugt Teil eines Brennstoffzellensystems des nicht weiter dargestellten Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, welches bevorzugt einen Elektrotraktionsmotor (Brennstoffzellenfahrzeug) aufweist, das beziehungsweise welcher durch eine Brennstoffzelle 10 des Brennstoffzellenaggregats 1 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Das Brennstoffzellensystem unterscheidet sich vom Brennstoffzellenaggregat 1 insbesondere durch nicht dargestellte leistungselektrische, elektrische und elektronische Vorrichtungen und/oder Einrichtungen (Wandler, Batterie, Wechselrichter et cetera), ein Motorsteuergerät (englisch ECU, Engine Control Unit) et cetera, welche das Brennstoffzellenaggregat 1 nicht mitumfasst. The 1 shows the fuel cell aggregate 1 according to a preferred embodiment of the invention. The fuel cell aggregate 1 is preferably part of a fuel cell system of the vehicle not shown in detail, in particular a motor vehicle or an electric vehicle, which preferably has an electric traction motor (fuel cell vehicle), which or by a fuel cell 10 of the fuel cell aggregate 1 can be supplied with electrical energy. The fuel cell system differs from the fuel cell aggregate 1 In particular by not shown power electrical, electrical and electronic devices and / or devices (converter, battery, inverter et cetera), an engine control unit (English ECU, Engine Control Unit) et cetera, which the fuel cell assembly 1 not included.

Das Brennstoffzellenaggregat 1 umfasst als eine Kernkomponente die Brennstoffzelle 10 beziehungsweise einen Brennstoffzellenstapel 17, die beziehungsweise welcher bevorzugt eine Vielzahl von in Stapelform angeordneten Einzel-Brennstoffzellen 11, nachfolgend als Einzelzellen 11 bezeichnet, aufweist, wobei der Brennstoffzellenstapel 17 in einem bevorzugt fluiddichten Stapelgehäuse 16 untergebracht ist. Jede Einzelzelle 11 umfasst einen Anodenraum 12 und einen Kathodenraum 13, wobei der Anodenraum 12 und der Kathodenraum 13 von einer Membran (Teil einer Membran-Elektroden-Einheit 14, siehe unten), bevorzugt einer ionenleitfähigen Polymerelektrolyt-Membran, räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind (siehe Detailausschnitt). The fuel cell aggregate 1 includes as a core component the fuel cell 10 or a fuel cell stack 17 , Which or which preferably a plurality of stacked individual fuel cells 11 , below as single cells 11 designated, wherein the fuel cell stack 17 in a preferably fluid-tight stack housing 16 is housed. Every single cell 11 includes an anode compartment 12 and a cathode compartment 13 , wherein the anode compartment 12 and the cathode compartment 13 from a membrane (part of a membrane-electrode assembly 14 , see below), preferably an ion-conductive polymer electrolyte membrane, spatially and electrically separated from each other (see detail).

Die Anodenräume 12 und die Kathodenräume 13 der Brennstoffzelle 10 weisen flächig begrenzend an den Membranen jeweils eine katalytische Elektrode (Teil der betreffenden Membran-Elektroden-Einheit 14, siehe im Folgenden), das heißt eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode, auf, welche jeweils eine Teilreaktion (siehe oben) einer Brennstoffzellen-Umsetzung katalysieren. Die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode weisen jeweils ein katalytisches Material, beispielsweise Platin, auf, welches bevorzugt auf einem elektrisch leitfähigen Trägermaterial mit einer vergleichsweise großen spezifischen Oberfläche, beispielsweise einem kohlenstoffbasierten Material, geträgert vorliegt. The anode rooms 12 and the cathode rooms 13 the fuel cell 10 each have a catalytic electrode (part of the respective membrane-electrode unit 14 , see below), that is, an anode electrode and a cathode electrode, each of which catalyzes a partial reaction (see above) of a fuel cell reaction. The anode electrode and the cathode electrode each comprise a catalytic material, for example platinum, which is preferably supported on an electrically conductive carrier material with a comparatively large specific surface, for example a carbon-based material.

Ein Gefüge aus einer Membran und den dazugehörigen Elektroden wird auch als Membran-Elektroden-Einheit 14 bezeichnet. Zwischen zwei solchen Membran-Elektroden-Einheiten 14 (in der 1 ist lediglich eine einzelne Membran-Elektroden-Einheit 14 angedeutet) ist ferner eine Bipolarplatte 15 angeordnet (in der 1 wiederum lediglich angedeutet), welche einer Zuführung von Betriebsmedien 3, 5 in einen betreffenden Anodenraum 12 einer ersten Einzelzelle 11 und einen betreffenden Kathodenraum 13 einer direkt dazu benachbarten zweiten Einzelzelle 11 dient und welche darüber hinaus eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zwei direkt zueinander benachbarten Einzelzellen 11 realisiert. A structure of a membrane and the associated electrodes is also called a membrane-electrode unit 14 designated. Between two such membrane-electrode units 14 (in the 1 is only a single membrane electrode assembly 14 indicated) is further a bipolar plate 15 arranged (in the 1 again merely indicated), which supply of operating media 3 . 5 into a relevant anode compartment 12 a first single cell 11 and a respective cathode compartment 13 a directly adjacent second single cell 11 serves and which, moreover, an electrically conductive connection between the two directly adjacent individual cells 11 realized.

Zwischen einer Bipolarplatte 15 und einer direkt dazu benachbarten Anodenelektrode einer Membran-Elektroden-Einheit 14 ist ein Anodenraum 12 und zwischen einer Kathodenelektrode derselben Membran-Elektroden-Einheit 14 und einer direkt dazu benachbarten zweiten Bipolarplatte 15 ist ein Kathodenraum 13 einer Einzelzelle 11 (Anodenraum-Kathodenraum-Paar 12/13) ausgebildet. Optional können Gasdiffusionslagen zwischen den Membran-Elektroden-Einheiten 14 und den Bipolarplatten 15 angeordnet sein. In der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise im Brennstoffzellenstapel 17 sind also Membran-Elektroden-Einheiten 14 und Bipolarplatten 15 abwechselnd angeordnet beziehungsweise gestapelt (Brennstoffzellenstapel 17). Between a bipolar plate 15 and a directly adjacent anode electrode of a membrane-electrode assembly 14 is an anode room 12 and between a cathode electrode of the same membrane-electrode assembly 14 and a second bipolar plate directly adjacent thereto 15 is a cathode compartment 13 a single cell 11 (Anode space-cathode space pair 12 / 13 ) educated. Optionally, gas diffusion layers between the membrane-electrode assemblies 14 and the bipolar plates 15 be arranged. In the fuel cell 10 or in the fuel cell stack 17 So are membrane electrode units 14 and bipolar plates 15 alternately arranged or stacked (fuel cell stack 17 ).

Zur Versorgung der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 17 mit den Betriebsmedien 3, 5 weist das Brennstoffzellenaggregat 1 beziehungsweise das Brennstoffzellensystem einerseits eine Anodenversorgung 20 und andererseits eine Kathodenversorgung 30 auf. To supply the fuel cell 10 or the fuel cell stack 17 with the operating media 3 . 5 has the fuel cell aggregate 1 or the fuel cell system on the one hand an anode supply 20 and on the other hand, a cathode supply 30 on.

Die Anodenversorgung 20 umfasst einen Anoden-Versorgungspfad 21, welcher einer Zuführung eines Anoden-Betriebsmediums 3, einem Brennstoff 3, beispielsweise Wasserstoff 3 oder einem wasserstoffhaltigen Gasgemisch 3, in die Anodenräume 12 der Brennstoffzelle 10 dient. Zu diesem Zweck verbindet der Anoden-Versorgungspfad 21 einen Brennstoffspeicher 23 oder Brennstofftank 23 mit einem Anodeneingang der Brennstoffzelle 10. Die Anodenversorgung 20 umfasst ferner einen Anoden-Abgaspfad 22, welcher ein Anoden-Abgas 4 aus den Anodenräumen 12 durch einen Anodenausgang der Brennstoffzelle 10 hindurch abführt. Ein aufgebauter Anoden-Betriebsdruck auf einer Anodenseite der Brennstoffzelle 10 ist bevorzugt mittels eines Stellmittels 24 im Anoden-Versorgungspfad 21 einstellbar. The anode supply 20 includes an anode supply path 21 , which is a supply of an anode operating medium 3 , a fuel 3 , for example hydrogen 3 or a hydrogen-containing gas mixture 3 , in the anode rooms 12 the fuel cell 10 serves. For this purpose, the anode supply path connects 21 a fuel storage 23 or fuel tank 23 with an anode input of the fuel cell 10 , The anode supply 20 further includes an anode exhaust path 22 , which is an anode exhaust 4 from the anode chambers 12 through an anode output of the fuel cell 10 through. An established anode operating pressure on an anode side of the fuel cell 10 is preferably by means of an actuating means 24 in the anode supply path 21 adjustable.

Darüber hinaus weist die Anodenversorgung 20 bevorzugt eine Brennstoff-Rezirkulationsleitung 25 auf, welche den Anoden-Abgaspfad 22 mit dem Anoden-Versorgungspfad 21 fluidmechanisch verbindet. Eine Rezirkulation des Anoden-Betriebsmediums 3, also dem eigentlich bevorzugt zu tankenden Brennstoff 3, ist oft eingerichtet, um das zumeist überstöchiometrisch eingesetzte Anoden-Betriebsmedium 3 der Brennstoffzelle 10 zurückzuführen und zu nutzen. In der Brennstoff-Rezirkulationsleitung 25 ist bevorzugt ein weiteres Stellmittel 26 angeordnet, mittels welchem eine Rezirkulationsrate einstellbar ist. Ferner kann an/in der Brennstoff-Rezirkulationsleitung 25 ein Verdichter vorgesehen sein (nicht dargestellt). In addition, the anode supply points 20 preferably a fuel recirculation line 25 on which the anode exhaust path 22 with the anode supply path 21 fluid mechanically connects. A recirculation of the anode operating medium 3 , that is, the actually preferred to be fueled fuel 3 , is often set up, the most over-stoichiometric anode operating medium 3 the fuel cell 10 to be returned and used. In the fuel recirculation line 25 is preferably a further adjusting agent 26 arranged, by means of which a recirculation rate is adjustable. Further, on / in the fuel recirculation line 25 a compressor may be provided (not shown).

Die Kathodenversorgung 30 umfasst einen Kathoden-Versorgungspfad 31, welcher den Kathodenräumen 13 der Brennstoffzelle 10 ein Kathoden-Betriebsmedium 5 beispielsweise Sauerstoff 5 oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch 5, bevorzugt Luft 5, zuführt, welche insbesondere aus der Umgebung 2 ansaugbar ist. Die Kathodenversorgung 30 umfasst ferner einen Kathoden-Abgaspfad 32, welcher ein Kathoden-Abgas 6, insbesondere eine Abluft 6, aus den Kathodenräumen 13 der Brennstoffzelle 10 hindurch abführt und dieses beziehungsweise diese einer gegebenenfalls vorgesehenen Abgaseinrichtung (nicht dargestellt) zuführt. The cathode supply 30 includes a cathode supply path 31 which is the cathode spaces 13 the fuel cell 10 a cathode operating medium 5 for example, oxygen 5 or an oxygen-containing gas mixture 5 , preferably air 5 , feeds, which in particular from the environment 2 is sucked. The cathode supply 30 further includes a cathode exhaust path 32 , which is a cathode exhaust 6 , in particular an exhaust air 6 , from the cathode rooms 13 the fuel cell 10 dissipates and this or this optionally provided exhaust device (not shown) supplies.

Für eine Förderung und Verdichtung des Kathoden-Betriebsmediums 5 ist am/im Kathoden-Versorgungspfad 31 bevorzugt wenigstens ein Kathodenverdichter 33 angeordnet. In Ausführungsbeispielen ist der Kathodenverdichter 33 als ein ausschließlich oder ein auch elektromotorisch angetriebener Kathodenverdichter 33 ausgestaltet, dessen Antrieb (auch) mittels eines Elektromotors 34 oder eines Antriebs 34 erfolgt, welcher bevorzugt mit einer entsprechenden Leistungselektronik 35 ausgestattet ist. For a promotion and compression of the cathode operating medium 5 is at / in the cathode supply path 31 preferably at least one cathode compressor 33 arranged. In embodiments, the cathode compressor 33 as a cathode compressor driven exclusively or also by an electric motor 33 designed, the drive (also) by means of an electric motor 34 or a drive 34 takes place, which preferably with a corresponding power electronics 35 Is provided.

Bevorzugt ist der Kathodenverdichter 33 als ein wenigstens elektrisch angetriebener Turbolader 33 (englisch ETC, Electric Turbo Charger) ausgebildet. Der Kathodenverdichter 33 kann ferner durch eine im Kathoden-Abgaspfad 32 angeordnete Kathodenturbine 36 mit gegebenenfalls variabler Turbinengeometrie, unterstützend mittels einer gemeinsamen Welle oder einem Getriebe antreibbar sein. Die Kathodenturbine 36 stellt einen Expander dar, welcher eine Expansion des Kathoden-Abgases 6 und somit eine Absenkung dessen Fluiddrucks bewirkt (Steigerung eines Wirkungsgrads Brennstoffzelle 10). The cathode compressor is preferred 33 as an at least electrically driven turbocharger 33 (English ETC, Electric Turbo Charger) trained. The cathode compressor 33 can also be characterized by a in the cathode exhaust path 32 arranged cathode turbine 36 optionally with variable turbine geometry, be supportive by means of a common shaft or a gear drivable. The cathode turbine 36 represents an expander, which is an expansion of the cathode exhaust gas 6 and thus a lowering of the fluid pressure causes (increase efficiency fuel cell 10 ).

Die Kathodenversorgung 30 kann gemäß der dargestellten Ausführungsform ein Wastegate 37 beziehungsweise eine Wastegate-Leitung 37 aufweisen, welches beziehungsweise welche den Kathoden-Versorgungspfad 31 beziehungsweise eine Kathoden-Versorgungsleitung mit dem Kathoden-Abgaspfad 32 beziehungsweise einer Kathoden-Abgasleitung verbindet, also einen kathodenseitigen Bypass für die Brennstoffzelle 10 darstellt. Das Wastegate 37 erlaubt es, einen Betriebsdruck des Kathoden-Betriebsmediums 5 kurzfristig in der Brennstoffzelle 10 zu reduzieren, ohne den Kathodenverdichter 33 herunterzufahren. Ein im Wastegate 37 angeordnetes Stellmittel 38 erlaubt eine Einstellung eines Volumenstroms des die Brennstoffzelle 10 gegebenenfalls umgehenden Kathoden-Betriebsmediums 5. The cathode supply 30 may according to the illustrated embodiment, a wastegate 37 or a wastegate line 37 which or which the cathode supply path 31 or a cathode supply line with the cathode exhaust path 32 or a cathode exhaust pipe connects, so a cathode-side bypass for the fuel cell 10 represents. The wastegate 37 allows an operating pressure of the cathode operating medium 5 short term in the fuel cell 10 reduce without the cathode compressor 33 shut down. One in the wastegate 37 arranged adjusting means 38 allows adjustment of a volume flow of the fuel cell 10 optionally immediate cathode operating medium 5 ,

Sämtliche Stellmittel 24, 26, 38 des Brennstoffzellenaggregats 1 können als regelbare, steuerbare oder nicht regelbare Ventile, Klappen, Drosseln, Blenden et cetera ausgebildet sein. Für eine Isolierung der Brennstoffzelle 10 von der Umgebung 2 oder eine anderweitige Aufgabe kann wenigstens ein weiteres entsprechendes Stellmittel in der Anodenversorgung 20 und/oder der Kathodenversorgung 30, zum Beispiel an/in einem Anoden-Pfad 21, 22 beziehungsweise einer Leitung des Anoden-Pfads 21, 22, und/oder an/in einem Kathoden-Pfad 31, 32 beziehungsweise einer Leitung des Kathoden-Pfads 31, 32 angeordnet sein. All adjusting means 24 . 26 . 38 of the fuel cell aggregate 1 can be designed as controllable, controllable or non-controllable valves, flaps, throttles, apertures et cetera. For insulation of the fuel cell 10 from the surroundings 2 or another object may be at least one further corresponding actuating means in the anode supply 20 and / or the cathode supply 30 , for example on / in an anode path 21 . 22 or a line of the anode path 21 . 22 , and / or on / in a cathode path 31 . 32 or a line of the cathode path 31 . 32 be arranged.

Das Brennstoffzellenaggregat 1 weist ferner bevorzugt einen Befeuchter 39 auf. Der Befeuchter 39 ist einerseits derart im Kathoden-Versorgungspfad 31 angeordnet, dass er vom Kathoden-Betriebsmedium 5 durchströmbar ist. Andererseits ist der Befeuchter 39 derart im Kathoden-Abgaspfad 32 angeordnet, dass er vom Kathoden-Abgas 6 durchströmbar ist. Der Befeuchter 39 ist dabei im Kathoden-Versorgungspfad 31 bevorzugt stromabwärts des Kathodenverdichters 33 und stromaufwärts eines Kathodeneingangs der Brennstoffzelle 10, und im Kathoden-Abgaspfad 32 zwischen einem Kathodenausgang der Brennstoffzelle 10 und der am/im Kathoden-Abgaspfad 32 vorgesehenen Kathodenturbine 36 angeordnet. Ein Feuchteüberträger (nicht dargestellt) des Befeuchters 39 weist bevorzugt eine Vielzahl von Membranen auf, die oft entweder flächig oder in Form von Hohlfasern, gegebenenfalls als ein Hohlfaserkörper, ausgebildet sind. The fuel cell aggregate 1 further preferably comprises a humidifier 39 on. The humidifier 39 On the one hand, this is the case in the cathode supply path 31 arranged it from the cathode operating medium 5 can be flowed through. On the other hand, the humidifier 39 such in the cathode exhaust path 32 arranged it from the cathode exhaust 6 can be flowed through. The humidifier 39 is in the cathode supply path 31 preferably downstream of the cathode compressor 33 and upstream of a cathode input of the fuel cell 10 , and in the cathode exhaust path 32 between a cathode output of the fuel cell 10 and the on / in the cathode exhaust path 32 provided cathode turbine 36 arranged. A moisture transmitter (not shown) of the humidifier 39 preferably has a plurality of membranes, which are often formed either flat or in the form of hollow fibers, optionally as a hollow fiber body.

Verschiedene weitere Einzelheiten des Brennstoffzellensystems beziehungsweise des Brennstoffzellenaggregats 1 beziehungsweise der Brennstoffzelle 10 / des Brennstoffzellenstapels 17, der Anodenversorgung 20 und/oder der Kathodenversorgung 30 sind in der 1 aus Gründen einer Übersichtlichkeit nicht dargestellt. So kann der Befeuchter 39 seitens des Kathoden-Versorgungspfads 31 und/oder seitens des Kathoden-Abgaspfads 32 mittels eines Bypasses umgangen werden (Stellmittel). Es kann ferner ein Turbinen-Bypass seitens des Kathoden-Abgaspfads 32 vorgesehen sein, welcher die Kathodenturbine 134 umgeht (Stellmittel). Various further details of the fuel cell system or of the fuel cell aggregate 1 or the fuel cell 10 / of the fuel cell stack 17 , the anode supply 20 and / or the cathode supply 30 are in the 1 not shown for reasons of clarity. So can the humidifier 39 from the cathode supply path 31 and / or the cathode exhaust path 32 be bypassed by means of a bypass (adjusting means). There may also be a turbine bypass on the cathode exhaust pathway 32 be provided, which is the cathode turbine 134 bypasses (adjusting means).

Des Weiteren kann im Anoden-Abgaspfad 22 und/oder im Kathoden-Abgaspfad 32 ein Wasserabscheider verbaut sein, mittels welchem ein aus der betreffenden Teilreaktion der Brennstoffzelle 10 entstehendes Produktwasser kondensierbar und/oder abscheidebar und gegebenenfalls in einen Wassersammler zum Speichern ableitbar ist. Des Weiteren kann die Anodenversorgung 20 alternativ oder zusätzlich einen zur Kathodenversorgung 30 analogen Befeuchter 39 aufweisen. Ferner kann der Anoden-Abgaspfad 22 in den Kathoden-Abgaspfad 32 beziehungsweise vice versa münden, wobei das Anoden-Abgas 4 und das Kathoden-Abgas 6 gegebenenfalls über die gemeinsame Abgaseinrichtung abgeführt werden können. Darüber hinaus kann in Ausführungsbeispielen das Kathoden-Betriebsmedium 5 einen am/im Kathoden-Versorgungspfad 31 vorgesehenen Ladeluftkühler durchströmen. Furthermore, in the anode exhaust path 22 and / or in the cathode exhaust path 32 a water separator be installed, by means of which a from the relevant partial reaction of the fuel cell 10 resulting product water condensable and / or separable and optionally in a water collector for storing is derivable. Furthermore, the anode supply 20 alternatively or additionally to the cathode supply 30 analog humidifier 39 exhibit. Furthermore, the anode exhaust path 22 in the cathode exhaust path 32 or vice versa, the anode exhaust gas 4 and the cathode off-gas 6 optionally can be removed via the common exhaust device. Moreover, in embodiments, the cathode operating medium 5 a on / in the cathode supply path 31 flow through the provided intercooler.

Das Brennstoffzellenaggregat 1 umfasst eine in der 1 beispielhaft und stark vereinfacht dargestellte Kühlmediumversorgung 40, welche einen Kühlkreislauf 40 umfasst, in welchen die Brennstoffzelle 10 wärmeübertragend eingebunden ist. Der Kühlkreislauf 40 umfasst einen Kühlmedium-Zulaufpfad 41, welcher der Brennstoffzelle 10 ein vergleichsweise kühles Kühlmedium 7 zuführt, und ferner einen Kühlmedium-Ablaufpfad 42, welcher von der Brennstoffzelle 10 ein vergleichsweise warmes Kühlmedium 8 abführt. Eine Förderung des im Kühlkreislauf 40 zirkulierenden Kühlmediums 7/8 erfolgt bevorzugt mittels wenigstens einer elektromotorisch betriebenen Kühlmediumpumpe im Kühlkreislauf 40. Das Kühlmedium 7/8, insbesondere Wasser 7/8, ein Wasser-Alkohol-Gemisch 7/8 oder ein Wasser-Ethylenglykol-Gemisch 7/8, ist von einem Kühler beziehungsweise Fahrzeughauptkühler im Kühlkreislauf kühlbar, welcher üblicherweise ein Luftgebläse aufweist. The fuel cell aggregate 1 includes one in the 1 exemplified and greatly simplified cooling medium supply 40 , which is a cooling circuit 40 includes, in which the fuel cell 10 is integrated heat transfer. The cooling circuit 40 includes a cooling medium supply path 41 , which of the fuel cell 10 a comparatively cool cooling medium 7 supplies, and further a cooling medium discharge path 42 that of the fuel cell 10 a comparatively warm cooling medium 8th dissipates. A promotion of the in the cooling circuit 40 circulating cooling medium 7 / 8th is preferably carried out by means of at least one electric motor driven cooling medium pump in the cooling circuit 40 , The cooling medium 7 / 8th , especially water 7 / 8th , a water-alcohol mixture 7 / 8th or a water-ethylene glycol mixture 7 / 8th is coolable by a radiator or main vehicle radiator in the cooling circuit, which usually has an air blower.

Gemäß der Erfindung umfasst die Brennstoffzelle 10 beziehungsweise eine Batterie 50 jeweils eine Zellanordnung 100 mit einer Vielzahl von Einzelzellen 11, 51, die jeweils in einem Stapelgehäuse 16, 56 der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise der Batterie 50 untergebracht sind. Die jeweilige Vielzahl von Einzelzellen 11, 51 konstituieren einen Brennstoffzellenstapel 17 der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise einen Batteriezellenstapel 57 der Batterie 50, welcher nachfolgend jeweils als ein Zellstapel 17, 57 bezeichnet ist. According to the invention, the fuel cell comprises 10 or a battery 50 one cell arrangement each 100 with a variety of single cells 11 . 51 , each in a stacking case 16 . 56 the fuel cell 10 or the battery 50 are housed. The respective large number of single cells 11 . 51 constitute a fuel cell stack 17 the fuel cell 10 or a battery cell stack 57 the battery 50 , which subsequently each as a cell stack 17 . 57 is designated.

Ferner umfasst die jeweilige Zellanordnung 100 eine erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung 110 für den betreffenden Zellstapel 17, 57 sowie gegebenenfalls jeweils eine bevorzugt als ein Wärmeleitpad 120 ausgebildete Wärmeleitfähigkeitseinrichtung 120. Die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung 120 ist in einem verbauten Zustand des Zellstapels 17, 57 beziehungsweise der Brennstoffzelle 10 oder Batterie 50, in einem indirekten (2 und 3) oder direkten, wärmeübertragenden und mechanischen Kontakt mit einer Wärmesenke 200 zum Abtransportieren einer im Zellstapel 17, 57 erzeugten oder vorliegenden Wärme. Furthermore, the respective cell arrangement comprises 100 a biasing device according to the invention 110 for the relevant cell stack 17 . 57 and optionally one each preferably as a Wärmeleitpad 120 trained thermal conductivity device 120 , The thermal conductivity device 120 is in a built-in state of the cell stack 17 . 57 or the fuel cell 10 or battery 50 , in an indirect ( 2 and 3 ) or direct, heat transfer and mechanical contact with a heat sink 200 to remove one in the cell stack 17 . 57 generated or present heat.

Die erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung 110 ist in bevorzugten Ausführungsformen als eine Formmasse 110 beziehungsweise eine Lagerscheibe 110 ausgebildet, in welcher wenigstens eine Kavität 112 vorgesehen ist. Bevorzugt weist die Vorspanneinrichtung 110 als Formmasse 110 Epoxidharz, Silikon oder ungeschäumtes Polyurethan mit einer Vielzahl von Kavitäten 112 auf. Die Kavitäten 112 können dabei zum Beispiel als Mikrosphären 112 ausgebildet sein. Die Kavität 112 ist beziehungsweise die Kavitäten 112 sind mit einem Gas gefüllt, das aus der Kavität 112 beziehungsweise den Kavitäten 112 bevorzugt nicht wesentlich entweichen kann. The biasing device according to the invention 110 is in preferred embodiments as a molding material 110 or a bearing disk 110 formed, in which at least one cavity 112 is provided. Preferably, the biasing means 110 as a molding material 110 Epoxy, silicone or unfoamed polyurethane with a variety of cavities 112 on. The cavities 112 can do this for example as microspheres 112 be educated. The cavity 112 is or the cavities 112 are filled with a gas that comes out of the cavity 112 or the cavities 112 preferably can not escape significantly.

Ein die Kavität 112 beziehungsweise die Kavitäten 112 vollständig umgebender Feststoff der Vorspanneinrichtung 110 ist bevorzugt derart inelastisch (hart) oder derart elastisch ausgebildet, dass die gesamte Vorspanneinrichtung 110 lediglich ein einziges mal expandieren (irreversibles Volumenveränderungsvermögen), oder immer wieder beziehungsweise vielfach expandieren und wieder komprimieren (reversibles Volumenveränderungsvermögen) kann. Das Expandieren erfolgt bei einem Temperaturanstieg der Vorspanneinrichtung 110, welcher in der zeitlichen Folge das Gas in der Kavität 112 beziehungsweise den Kavitäten 112 und somit die gesamte Vorspanneinrichtung 110 expandieren lässt. Ein Komprimieren des Gases findet bei einem Temperaturabfall statt, wobei sich eine dann vergleichsweise inelastische (harte), weil zum Beispiel ausgehärtete Vorspanneinrichtung 110 im Wesentlichen nicht wieder zusammenzieht, eine vergleichsweise elastische Vorspanneinrichtung 110 hingegen schon. Ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Feststoffs der Vorspanneinrichtung 110 soll hier außer Acht gelassen sein. A the cavity 112 or the cavities 112 completely surrounding solid of the pretensioner 110 is preferably such inelastic (hard) or elastically designed so that the entire biasing device 110 expand only once (irreversible volume change capacity), or repeatedly expand or multiply and re-compress (reversible volume change capacity) can. The expansion takes place at a temperature rise of the pretensioner 110 , which in time sequence the gas in the cavity 112 or the cavities 112 and thus the entire pretensioner 110 expand. A compression of the gas takes place at a temperature drop, which is then a comparatively inelastic (hard), for example, hardened biasing means 110 essentially does not contract again, a comparatively resilient biasing means 110 however, already. A thermal expansion coefficient of the solid of the pretensioner 110 should be ignored here.

Da die Vorspanneinrichtung 110 in ihrem Montagezustand (3) vollständig im betreffenden Stapelgehäuse 16, 56 zwischen dem Stapelgehäuse 16, 56 und dem jeweiligen Zellstapel 17, 57 mechanisch eingeklemmt ist, überträgt sich ein fluidmechanischer Druck des Gases in der Kavität 112 beziehungsweise den Kavitäten 112 über den Feststoff der Vorspanneinrichtung 110 innen auf das Stapelgehäuse 16, 56 und zugleich innen auf den Zellstapel 17, 57. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte mechanische Vorspannung von außen auf den Zellstapel 17, 57 beziehungsweise dessen Stirnseite. Because the pretensioner 110 in their mounting state ( 3 ) completely in the respective stack housing 16 . 56 between the stack case 16 . 56 and the respective cell stack 17 . 57 is mechanically clamped, transmits a fluid mechanical pressure of the gas in the cavity 112 or the cavities 112 over the solids of the pretensioner 110 inside on the stack case 16 . 56 and at the same time inside the cell stack 17 . 57 , This results in an increased mechanical bias from the outside on the cell stack 17 . 57 or its front side.

Das jeweilige Stapelgehäuse 16, 56 ist in Längsrichtung an seinem Umfang im Wesentlichen (gegebenenfalls vorhandener Fluidanschluss) fluiddicht geschlossen, wobei sich jeweils unten ein im Wesentlichen (gegebenenfalls vorhandener Fluidanschluss) fluiddichter Boden 19, 59 des Stapelgehäuses 16, 56 anschließt. In Längsrichtung gegenüberliegend zum Boden 19, 59 ist das betreffende Stapelgehäuse 16, 56 mit einem Deckel 18, 59 fluiddicht verschließbar (gestrichelte Linie (18, 58) in der 2) oder verschlossen (durchgezogene Linie (18, 58) in der 2 und 3). Zwischen einer Innenwand, insbesondere einer Innenseitenwand, des betreffenden Stapelgehäuses 16, 56 und dem jeweiligen Zellstapel 17, 57 kann ein Antiüberdruck-Hohlraum 130 eingerichtet sein. The respective stack housing 16 . 56 is fluid-tight in the longitudinal direction at its periphery substantially (possibly existing fluid connection), wherein in each case below a substantially (possibly existing fluid connection) fluid-tight bottom 19 . 59 of the stack housing 16 . 56 followed. Longitudinally opposite the ground 19 . 59 is the stacking case in question 16 . 56 with a lid 18 . 59 fluid-tight sealable (dashed line ( 18 . 58 ) in the 2 ) or closed (solid line ( 18 . 58 ) in the 2 and 3 ). Between an inner wall, in particular an inner side wall, of the respective stacked housing 16 . 56 and the respective cell stack 17 . 57 can be an overpressure cavity 130 be furnished.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel (2 und 3) ist eine Bodenendplatte des jeweiligen Zellstapels 17, 57 mit einem Wärmeleitpad 120 innen im betreffenden Stapelgehäuse 16, 56 versehen, um dort eine gute Wärmeableitung zur jeweiligen Wärmesenke 200 zu bewirken. Eine Endplatte des jeweiligen Zellstapels 17, 57 an einer Öffnung des betreffenden Stapelgehäuses 16, 56 innen im Stapelgehäuse 16, 56 ist mit einer als einem Endstück konzipierten Vorspanneinrichtung 110 zum Beispiel aus Epoxidharz, Silikon oder ungeschäumtem Polyurethan versehen, welche eine Vielzahl von Kavitäten 112 enthält. Die Vorspanneinrichtung 110 kann in der Weise ausgelegt sein, dass bereits ohne eine Expansion (siehe oben) der Kavitäten 112 eine ausreichende mechanische Vorspannkraft (von außen am jeweiligen Zellstapel 17, 57 innen im betreffenden Stapelgehäuse 16, 56) im jeweiligen Zellstapel 17, 57 vorliegt. In the illustrated embodiment ( 2 and 3 ) is a bottom end plate of the respective cell stack 17 . 57 with a thermal pad 120 inside in the respective stack housing 16 . 56 provided to there a good heat dissipation to the respective heat sink 200 to effect. An end plate of the respective cell stack 17 . 57 at an opening of the respective stack housing 16 . 56 inside in the stack housing 16 . 56 is with a designed as a tail biasing device 110 For example, made of epoxy resin, silicone or non-foamed polyurethane, which has a variety of cavities 112 contains. The pretensioner 110 may be designed in such a way that already without an expansion (see above) of the cavities 112 a sufficient mechanical biasing force (from the outside of each cell stack 17 . 57 inside in the respective stack housing 16 . 56 ) in the respective cell stack 17 . 57 is present.

Steigt eine Temperatur der Brennstoffzelle 10 auf zum Beispiel auf über 70°C bis 80°C oder eine Temperatur der Batterie 50 auf über 50°C bis 60°C an, wird aufgrund einer Auslegung (irreversibles oder reversibles Volumenveränderungsvermögen) der jeweiligen Vorspanneinrichtung 110 eine deutlich zunehmende Expansion der Kavitäten 112 bewirkt. Die Expansion bewirkt eine Verdichtung des jeweiligen Zellstapels 17, 57 und somit eine permanent oder eine sich mit steigender Temperatur immer wieder einrichtende, verbesserte Wärmeableitung, insbesondere über das Wärmeleitpad 120, am der Vorspanneinrichtung 110 gegenüberliegenden Ende des Zellstapels 17, 57. Bevorzugt befinden sich zwischen dem jeweiligen Stapelgehäuse 16, 56 und dem betreffenden Zellstapel 17, 57 wenigstens eine "Frei-Expansionszone" (Antiüberdruck-Hohlraum 120), um einen zu großen Fluidüberdruck im Stapelgehäuse 16, 56 zu vermeiden. If a temperature of the fuel cell rises 10 on for example to over 70 ° C to 80 ° C or a temperature of the battery 50 to over 50 ° C to 60 ° C, becomes due to a design (irreversible or reversible volume change capacity) of the respective biasing device 110 a significantly increasing expansion of the cavities 112 causes. The expansion causes a compression of the respective cell stack 17 . 57 and thus a permanent or an ever-increasing with increasing temperature, improved heat dissipation, in particular on the Wärmeleitpad 120 , at the pretensioner 110 opposite end of the cell stack 17 . 57 , Preferably located between the respective stack housing 16 . 56 and the cell stack in question 17 . 57 at least one "free-expansion zone" (anti-overpressure cavity 120 ), too much fluid pressure in the stack housing 16 . 56 to avoid.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Brennstoffzellenaggregat des Brennstoffzellensystems Fuel cell aggregate of the fuel cell system
2 2
Umgebung, Luft Environment, air
3 3
Fluid, Betriebsmedium, Reaktant, insbesondere Anoden-Betriebsmedium, eigentlicher Brennstoff, bevorzugt Wasserstoff oder wasserstoffhaltiges Gasgemisch, hinströmend Fluid, operating medium, reactant, in particular anode operating medium, actual fuel, preferably hydrogen or hydrogen-containing gas mixture, inflowing
4 4
Fluid, Abgas gegebenenfalls inklusive flüssiges Wasser, insbesondere Anoden-Abgas, abströmendFluid, exhaust possibly including liquid water, in particular anode exhaust, outflowing
5 5
Fluid, Betriebsmedium, Reaktant, insbesondere Kathoden-Betriebsmedium, bevorzugt (Umgebungs-)Luft, hinströmend Fluid, operating medium, reactant, in particular cathode operating medium, preferably (ambient) air, flowing
6 6
Fluid, Abgas gegebenenfalls inklusive flüssiges Wasser, insbesondere Kathoden-Abgas, bevorzugt Abluft, abströmend Fluid, exhaust gas optionally including liquid water, in particular cathode exhaust gas, preferably exhaust air, outflowing
7 7
Fluid, Kühlmedium, Kühlwasser (Wasser, Wasser-Alkohol-Gemisch, Wasser-Ethylenglykol-Gemisch), hinströmend Fluid, cooling medium, cooling water (water, water-alcohol mixture, water-ethylene glycol mixture), inflowing
8 8th
Fluid, Kühlmedium, Kühlwasser, abströmend Fluid, cooling medium, cooling water, outflowing
10 10
Brennstoffzelle des Brennstoffzellenaggregats 1 beziehungsweise des BrennstoffzellensystemsFuel cell of the fuel cell unit 1 or the fuel cell system
11 11
Einzelzelle mit einer Anodenelektrode der Anode der Brennstoffzelle 10 und einer Kathodenelektrode der Kathode der Brennstoffzelle 10, Einzel-Brennstoffzelle Single cell with an anode electrode of the anode of the fuel cell 10 and a cathode electrode of the cathode of the fuel cell 10 , Single fuel cell
12 12
Anodenraum einer Einzelzelle 11 Anode compartment of a single cell 11
13 13
Kathodenraum einer Einzelzelle 11 Cathode space of a single cell 11
14 14
Membran-Elektroden-Einheit mit bevorzugt einer Polymerelektrolyt-Membran sowie einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode und gegebenenfalls jeweils einem Träger dafür Membrane electrode unit with preferably a polymer electrolyte membrane and an anode electrode and a cathode electrode and optionally in each case a carrier therefor
15 15
Bipolarplatte, Flussfeldplatte, Separatorplatte Bipolar plate, flow field plate, separator plate
16 16
Stapelgehäuse der Brennstoffzelle 10 Stack housing of the fuel cell 10
17 17
Brennstoffzellenstapel der Brennstoffzelle 10, Zellstapel Fuel cell stack of the fuel cell 10 , Cell stack
18 18
Deckel des Stapelgehäuses 16 Cover of the stack housing 16
19 19
Boden des Stapelgehäuses 16 Bottom of the stack housing 16
20 20
Brennstoffzellen-Versorgung, Anodenversorgung, Anodenkreislauf der Brennstoffzelle Fuel cell supply, anode supply, anode circuit of the fuel cell
1010
beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10 or the fuel cell stack 10
21 21
Pfad, Versorgungspfad, Strömungspfad, Anoden-Versorgungspfad Path, supply path, flow path, anode supply path
22 22
Pfad, Abgaspfad, Strömungspfad, Anoden-Abgaspfad Path, exhaust path, flow path, anode exhaust path
23 23
Brennstoffspeicher, Brennstofftank mit Anoden-Betriebsmedium 3 Fuel storage, fuel tank with anode operating medium 3
24 24
Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et cetera Adjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera
25 25
Brennstoff-Rezirkulationsleitung Fuel recirculation line
26 26
Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Adjusting means, (on) controllable, (controllable), not adjustable, in particular valve, flap,
30 30
Brennstoffzellen-Versorgung, Kathodenversorgung, Kathodenkreislauf der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10 Fuel cell supply, cathode supply, cathode circuit of the fuel cell 10 or the fuel cell stack 10
31 31
Pfad, Versorgungspfad, Strömungspfad, Kathoden-Versorgungspfad Path, supply path, flow path, cathode supply path
32 32
Pfad, Abgaspfad, Strömungspfad, Kathoden-Abgaspfad Path, exhaust path, flow path, cathode exhaust path
33 33
(zweite) Fluid-/Luft-Fördereinrichtung, Verdichter, Kathodenverdichter, Kompressor, Pumpe mit dem Motor 34 (second) fluid / air conveyor, compressor, cathode compressor, compressor, pump with the motor 34
34 34
Motor, Elektromotor, Antrieb mit Elektromotor, gegebenenfalls inklusive Getriebe Motor, electric motor, drive with electric motor, possibly including gearbox
35 35
Elektronik, insbesondere Leistungselektronik für den Motor 34 Electronics, in particular power electronics for the motor 34
37 37
Wastegate, Wastegate-Leitung Wastegate, Wastegate pipe
38 38
Stellmittel, (ein)regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel, Blende et cetera Adjusting means, (on) controllable, (controllable), not controllable, in particular valve, flap, throttle, aperture et cetera
39 39
Befeuchter, Feuchteübertrager mit Feuchteüberträger Humidifier, humidity transmitter with humidity transmitter
40 40
Brennstoffzellen-Versorgung, Kühlmediumversorgung, Kühlkreislauf der Brennstoffzelle Fuel cell supply, cooling medium supply, cooling circuit of the fuel cell
1010
beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10 or the fuel cell stack 10
41 41
Pfad, Zulaufpfad, Strömungspfad, Kühlmedium-Zulaufpfad Path, inlet path, flow path, cooling medium inlet path
42 42
Pfad, Ablaufpfad, Strömungspfad, Kühlmedium-Ablaufpfad Path, drain path, flow path, cooling medium drain path
50 50
Batterie battery
51 51
Einzelzelle der Batterie 50 Single cell of the battery 50
56 56
Stapelgehäuse der Batterie 50 Stack case of the battery 50
57 57
Batteriezellenstapel der Batterie 50, Zellstapel Battery cell stack of the battery 50 , Cell stack
58 58
Deckel des Stapelgehäuses 56 Cover of the stack housing 56
59 59
Boden des Stapelgehäuses 56 Bottom of the stack housing 56
100 100
Zellanordnung für die Brennstoffzelle 10 beziehungsweise die Batterie 50 Cell arrangement for the fuel cell 10 or the battery 50
110 110
Vorspanneinrichtung für Brennstoffzellenstapel 17 beziehungsweise Batteriezellenstapel 57, Formmasse, Lagerscheibe mit irreversiblem oder reversiblem VolumenveränderungsvermögenBiasing device for fuel cell stack 17 or battery cell stack 57 , Molding compound, bearing disc with irreversible or reversible Volumenveränderungsvermögen
112 112
Kavität(en) der Vorspanneinrichtung 110 Cavity (s) of the pretensioner 110
120 120
Wärmeleitfähigkeitseinrichtung, Wärmeleitpad Thermal conductivity device, thermal pad
130 130
Antiüberdruck-Hohlraum Anti pressure cavity
200 200
Wärmesenke heat sink

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Zellanordnung (100) für eine Brennstoffzelle (10) oder eine Batterie (50), mit einem Stapelgehäuse (16, 56) und einem darin befindlichen Zellstapel (17, 57) mit einer Vielzahl von Einzelzellen (11, 51), dadurch gekennzeichnet, dass die Zellanordnung (100) eine einzige in ihrem Volumen veränderliche Vorspanneinrichtung (110) innen im Stapelgehäuse (16, 56) aufweist, wofür die Vorspanneinrichtung (110) wenigstens eine mit einem Gas gefüllte Kavität (112) umfasst, und in Abhängigkeit einer Temperatur in der Zellanordnung (100) durch das Gas in der Kavität (112) eine im Wesentlichen irreversible oder reversible Volumenveränderung der Vorspanneinrichtung (110) hervorrufbar ist. Cell arrangement ( 100 ) for a fuel cell ( 10 ) or a battery ( 50 ), with a stack housing ( 16 . 56 ) and a cell stack ( 17 . 57 ) with a plurality of single cells ( 11 . 51 ), characterized in that the cell arrangement ( 100 ) a single variable in volume biasing device ( 110 ) inside in the stack housing ( 16 . 56 ), for which the pretensioning device ( 110 ) at least one cavity filled with a gas ( 112 ), and in dependence on a temperature in the cell arrangement ( 100 ) by the gas in the cavity ( 112 ) a substantially irreversible or reversible volume change of the biasing device ( 110 ) can be evoked. Zellanordnung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zellstapel (17, 57) und dem Stapelgehäuse (16, 56) ferner eine Wärmeleitfähigkeitseinrichtung (120) vorgesehen ist, wobei der Zellstapel (17, 57) zwischen der Vorspanneinrichtung (110) und der Wärmeleitfähigkeitseinrichtung (120) eingerichtet ist, oder die Vorspanneinrichtung (110) im Zellstapel (17, 57) vorgesehen ist, wobei der Zellstapel (17, 57) zwischen zwei Wärmeleitfähigkeitseinrichtungen (120) eingerichtet ist. Cell arrangement ( 100 ) according to claim 1, characterized in that between the cell stack ( 17 . 57 ) and the stack case ( 16 . 56 ) further comprises a thermal conductivity device ( 120 ), the cell stack ( 17 . 57 ) between the pretensioner ( 110 ) and the thermal conductivity device ( 120 ), or the pretensioning device ( 110 ) in the cell stack ( 17 . 57 ), the cell stack ( 17 . 57 ) between two thermal conductivity devices ( 120 ) is set up. Zellanordnung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorspanneinrichtung (110) aus einem Fluiddruck des Gases eine im Wesentlichen temperaturunabhängige oder eine temperaturabhängige mechanische Vorspannung in den Zellstapel (17, 57) eingebracht oder einbringbar ist; und/oder die Vorspanneinrichtung (110) derart ausgebildet ist, dass bei einer steigenden Temperatur eine Überkompensation einer Wärmedehnung des Stapelgehäuses (16, 56) erfolgt, wobei die mechanische Vorspannung im Zellstapel (17, 57) zunimmt. Cell arrangement ( 100 ) according to claim 1 or 2, characterized in that by means of the pretensioning device ( 110 ) from a fluid pressure of the gas, a substantially temperature-independent or a temperature-dependent mechanical bias in the cell stack ( 17 . 57 ) is introduced or can be introduced; and / or the pretensioner ( 110 ) is designed such that at a rising temperature overcompensation of a thermal expansion of the stack housing ( 16 . 56 ), wherein the mechanical bias in the cell stack ( 17 . 57 ) increases. Zellanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (110) eine einmalig selbst expandierbare oder eine selbst expandierbare und wieder selbst komprimierbare Formmasse (110) umfasst, in welcher eine Vielzahl von mit dem Gas gefüllten Kavitäten (112) enthalten ist. Cell arrangement ( 100 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pretensioning device ( 110 ) a once self-expandable or self-expandable and again self-compressible molding composition ( 110 ), in which a plurality of cavities filled with the gas ( 112 ) is included. Zellanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellanordnung (100) einen Antiüberdruck-Hohlraum (130) aufweist, mittels welchem ein Fluidüberdruck im Stapelgehäuse (16, 56) vermeidbar ist, wenn die Vorspanneinrichtung (110) expandiert oder expandiert ist; und/oder der Antiüberdruck-Hohlraum (130) zwischen einer Innenwand des Stapelgehäuses (16, 56) und dem Zellstapel (17, 57) eingerichtet ist. Cell arrangement ( 100 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cell arrangement ( 100 ) an anti-overpressure cavity ( 130 ), by means of which a fluid overpressure in the stack housing ( 16 . 56 ) is avoidable if the pretensioning device ( 110 ) is expanded or expanded; and / or the anti-overpressure cavity ( 130 ) between an inner wall of the stacking housing ( 16 . 56 ) and the cell stack ( 17 . 57 ) is set up. Zellanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (110) derart dimensioniert ist, dass: mittels der Vorspanneinrichtung (110) in einem Erstinbetriebnahmezustand oder einem kalten Zustand des Zellstapels (17, 57) eine wenigstens ausreichende mechanische Vorspannung in den Zellstapel (17, 57) einbringbar ist; und/oder die Vorspanneinrichtung (110) in einem Erstinbetriebnahmezustand oder einem kalten Zustand des Zellstapels (17, 57) einen Abstand zu einer Innenwand des Stapelgehäuses (16, 56) aufweist. Cell arrangement ( 100 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pretensioning device ( 110 ) is dimensioned such that: by means of the pretensioning device ( 110 ) in a first start-up state or a cold state of the cell stack ( 17 . 57 ) at least sufficient mechanical bias in the cell stack ( 17 . 57 ) can be introduced; and / or the pretensioner ( 110 ) in a first start-up state or a cold state of the cell stack ( 17 . 57 ) a distance to an inner wall of the stack housing ( 16 . 56 ) having. Zellanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (110) innen an einem Deckel (18, 58) des Stapelgehäuses (16, 56) mechanisch vorgespannt ansitzt; und/oder die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung (120) innen an einem Boden (19, 59) des Stapelgehäuses (16, 56) mechanisch vorgespannt ansitzt. Cell arrangement ( 100 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pretensioning device ( 110 ) inside a lid ( 18 . 58 ) of the stack housing ( 16 . 56 ) mechanically prestressed ansitzt; and / or the thermal conductivity device ( 120 ) on the inside of a floor ( 19 . 59 ) of the stack housing ( 16 . 56 ) is mechanically prestressed. Zellanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (110) derart konstituiert ist, dass ein irreversibles oder reversibles Volumenänderungsvermögen der Vorspanneinrichtung (110) mittels einer Art und Menge der Kavitäten (112) einstellbar ist; und/oder eine signifikante irreversible oder reversible Volumenveränderung der Vorspanneinrichtung (110) erst ab einer Temperatur von ca. 50°C, von ca. 60°C, von ca. 70°C, von ca. 75°C, von ca. 80°C, von ca. 85°C, von ca. 90°C oder von ca. 95°C erfolgt. Cell arrangement ( 100 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pretensioning device ( 110 ) is constituted such that an irreversible or reversible volume change capacity of the pretensioning device ( 110 ) by means of a type and quantity of cavities ( 112 ) is adjustable; and / or a significant irreversible or reversible volume change of the pretensioning device ( 110 above a temperature of about 50 ° C, from about 60 ° C, from about 70 ° C, from about 75 ° C, from about 80 ° C, from about 85 ° C, from about 90 ° C or from about 95 ° C. Zellanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass: die Vorspanneinrichtung (110) stofflich einstückig, adhäsiv einstückig oder integral ausgebildet ist; die selbstständig vollständig funktionstüchtige Vorspanneinrichtung (110) ausschließlich im Stapelgehäuse (16, 56) untergebracht ist; die Wärmeleitfähigkeitseinrichtung (120) als ein Wärmeleitpad (120) ausgebildet ist; die Vorspanneinrichtung (110) als eine Lagerscheibe (110) ausgebildet ist; und/oder die Vorspanneinrichtung (110) Epoxidharz, Silikon oder ungeschäumtes Polyurethan aufweist. Cell arrangement ( 100 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that: the pretensioning device ( 110 ) materially integral, adhesive is integrally formed or integrally formed; the independently fully functional pretensioning device ( 110 ) exclusively in the stack housing ( 16 . 56 ) is housed; the thermal conductivity device ( 120 ) as a thermal pad ( 120 ) is trained; the pretensioner ( 110 ) as a bearing disk ( 110 ) is trained; and / or the pretensioner ( 110 ) Epoxy resin, silicone or unfoamed polyurethane. Brennstoffzelle (10), Batterie (50) oder Brennstoffzellenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzelle (10), die Batterie (50) oder das Brennstoffzellenfahrzeug eine Zellanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, wobei die Zellanordnung (100) insbesondere mit einer Wärmesenke oder einer Karosserie in einem mechanischem Kontakt steht. Fuel cell ( 10 ), Battery ( 50 ) or fuel cell vehicle, characterized in that the fuel cell ( 10 ), the battery ( 50 ) or the fuel cell vehicle has a cell arrangement ( 100 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the cell arrangement ( 100 ) is in mechanical contact, in particular with a heat sink or a body.
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