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Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren von Separatorplatten eines Brennstoffzellenstapels, insbesondere zum Anschluss an ein Zellüberwachungssystem.
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Zellüberwachungssysteme für Brennstoffzellensysteme umfassen ein Verbindungselement zum Kontaktieren der Separatorplatten (Monopolarplatten oder Bipolarplatten) eines Brennstoffzellenstapels. Das Verbindungselement wird über entsprechende elektrische Leiter mit einem Zellüberwachungsmodul verbunden. Im Zellüberwachungsmodul erfolgt die Verarbeitung bzw. Auswertung der an den Separatorplatten abgegriffenen Signale.
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Um dem Brennstoffzellenstapel möglichst bauraumoptimiert zu gestalten, werden die Separatorplatten mit möglichst kleinem Plattenabstand aneinandergesetzt. Beim Aufstecken der Verbindungselemente muss jede einzelne Separatorplatte kontaktiert werden, was bei entsprechend kleinem Plattenabstand eine besondere Herausforderung darstellt.
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Es ist eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Nachteile vorbekannter Lösungen zu verringern oder zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie ein Verfahren zum Kontaktieren von Separatorplatten anzugeben, das bei einfacher Durchführung eine betriebssichere und dauerfeste elektrische Kontaktierung der Separatorplatten ermöglicht. Weitere Aufgaben ergeben sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
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Die hier offenbarte Technologie betrifft unter anderem ein Brennstoffzellensystem mit mehreren gestapelten Brennstoffzellen. Das Brennstoffzellensystem ist beispielsweise für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff und Oxidationsmittel in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Die Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die durch einen ionenselektiven bzw. ionenpermeablen Separator getrennt sind. Die Anode wird mit Brennstoff versorgt. Bevorzugte Brennstoffe sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode wird mit Oxidationsmittel versorgt. Bevorzugte Oxidationsmittel sind bspw. Luft, Sauerstoff und Peroxide. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind beispielsweise: Nafion®, Flemion® und Aciplex®.
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Ein Brennstoffzellensystem umfasst neben den Brennstoffzellen periphere Systemkomponenten (BOP-Komponenten), die beim Betrieb zum Einsatz kommen können. In der Regel sind mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack zusammengefasst.
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Die Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems umfassen i.d.R. zwei Separatorplatten. Der ionenselektive Separator einer Brennstoffzelle ist i.d.R. jeweils zwischen zwei Separatorplatten angeordnet. Die eine Separatorplatte bildet zusammen mit dem ionenselektiven Separator die Anode aus. Die auf der gegenüberliegenden Seite des ionenselektiven Separators angeordnete weitere Separatorplatte bildet indes zusammen mit dem inonenselektiven Separator die Kathode aus. In den Separatorplatten sind bevorzugt Gaskanäle für Brennstoff bzw. für Oxidationsmittel vorgesehen.
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Die Separatorplatten können als Monopolarplatten und/oder als Bipolarplatten ausgebildet sein. Mit anderen Worten weist eine Separatorplatte zweckmäßig zwei Seiten auf, wobei die eine Seite zusammen mit einem ionenselektiven Separator eine Anode ausbildet und die zweite Seite zusammen mit einem weiteren ionenselektiven Separator einer benachbarten Brennstoffzelle eine Kathode. Zwischen den ionenselektiven Separatoren und den Separatorplatten sind i.d.R. noch sogenannte Gasdiffusionsschichten bzw. Gasdiffusionslagen (GDL) vorgesehen.
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Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie ein Zellüberwachungssystem, das über die Verbindungselemente an den Separatorplatten elektrisch leitend kontaktiert ist. Das Zellüberwachungssystem (en.: cell voltage monitoring system bzw. CVM-System), insbesondere das Zellüberwachungsmodul des Zellüberwachungssystems kann ausgebildet sein, den Zustand von mindestens einer Zelle zu überwachen. I.d.R. überwacht es den Zustand von einer Vielzahl an Brennstoffzellen. Überwachen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das System direkt oder indirekt den Zustand der überwachten Zellen bestimmen kann. Vorteilhaft kann somit eine auftretende Degradation bzw. ein Zellausfall frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Es kann dadurch eventuell die Lebensdauer in einem gewissen Rahmen erhöht werden und/oder durch geeignete Gegenmaßnahmen die Performance der Zellgesamtheit gesteigert werden. Vorteilhaft kann mindestens eine Messgröße direkt oder indirekt erfasst werden. Die Messgröße kann insbesondere die elektrische Spannung der überwachten Zelle sein. Vorteilhaft werden die Einzelzellspannungen von mehreren bzw. allen Zellen sowie die Gesamtspannung ermittelt. Bevorzugt wird ferner der durch den Brennstoffzellenstapel fließende Strom bestimmt. Aus den gemessenen Spannungen kann das CVM-System beispielsweise einen der folgenden Werte bestimmen: Min-, Max- und Mittelwert der Einzelzellspannung. Vorteilhaft können somit Spannungsabweichungen zwischen den Einzelzellen bzw. zu einem Mittelwert der Einzelzellspannungen erkannt werden. Bevorzugt werden weitere Einzelzellanalyseverfahren durchgeführt, wie beispielsweise eine Impedanzberechnung (z.B: elektrochemische Impedanzspektroskopie).
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Die Aufgabe der hier offenbarten Technologie wird gelöst durch ein Verfahren zum Kontaktieren von Separatorplatten eines Brennstoffzellenstapels. Der Brennstoffzellenstapel ist insbesondere Bestandteil eines Brennstoffzellensystems, dass sich vorzugsweise in einem Fahrzeug befindet. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- (i) Zunächst erfolgt das Bereitstellen eines Brennstoffzellenstapels. Der Brennstoffzellenstapel weist mehrere parallele Separatorplatten auf. Die einzelnen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels und somit alle Separatorplatten sind bereits fest miteinander verbunden. Bei den Separatorplatten handelt es sich um Monopolarplatten oder Bipolarplatten. Eine y-Achse und eine z-Achse stehen senkrecht zueinander und jeweils parallel zu den Separatorplatten. Eine x-Achse steht senkrecht zur y-Achse und zur z-Achse sowie senkrecht zu den Separatorplatten.
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An zumindest einer Separatorplatte ist ein Kontaktbereich zum elektrischen Kontaktieren durch ein aufsteckbares Verbindungselement ausgebildet. Das Verbindungselement kann auch als Verbindungsstecker bezeichnet werden. Das Verbindungselement wird in Richtung der z-Achse auf den Brennstoffzellenstapel aufgesteckt. Vorzugsweise weiß das Verbindungselement ein Gehäuse auf, in dem mehrere Kontaktelemente angeordnet sind, wobei jeweils ein Kontaktelement zum Aufstecken auf einen Kontaktbereich einer Separatorplatte ausgebildet ist. So können durch das Aufstecken nur eines Verbindungselements gleichzeitig mehrere Separatorplatten kontaktiert werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in dem Verbindungselement die Kontaktelemente elektrisch leitend mit entsprechenden Leiterbahnen oder Kabeln verbunden sind. Vorzugsweise werden über diese Leiterbahnen oder Kabel die Kontaktelemente mit einer übergeordneten Struktur, beispielsweise einem Zellüberwachungsmodul verbunden.
- (ii) An dem beschriebenen Brennstoffzellenstapel erfolgten ein Umformen eines Umformbereichs zumindest einer Separatorplatte. Dieses Umformen erfolgt erst, wenn alle Separatorplatten im Brennstoffzellenstapel fest miteinander verbunden sind. Der Umformbereich der einen Separatorplatte befindet sich neben dem Kontaktbereich einer benachbarten Separatorplatte. „Benachbarte Separatorplatten“ sind unmittelbar nebeneinander angeordnete Separatorplatten. Das umformen des Umformbereichs erfolgt, um an dem benachbarten Kontaktbereich ausreichend Platz bzw. Bauraum für das Verbindungselement zu schaffen. Insbesondere bedarf es an dem benachbarten Kontaktbereich ausreichend Platz, sodass das Kontaktelement mit umgebender Isolierung aufgesteckt werden kann. Die das Kontaktelement umgebende Isolierung ist insbesondere ein Bestandteil des Gehäuses des Verbindungselements.
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In der allgemeinen und breiten Beschreibung der hier offenbarten Technologie, wird ein Umformbereich umgeformt, um Platz an dem benachbarten Kontaktbereich zu schaffen. In bevorzugter Ausführung erfolgt jedoch die Umformung an einer Vielzahl von Umformbereichen von mehreren, vorzugsweise allen Separatorplatten und eine Kontaktierung an einer Vielzahl von Kontaktbereichen von mehreren, vorzugsweise allen Separatorplatten. Hierzu werden insbesondere mehrere Verbindungselemente verwendet, wobei das einzelne Verbindungselement vorzugsweise 2 bis 50 Separatorplatten kontaktiert.
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Das „Umformen“ des Umformbereichs hat nicht zwangsläufig eine geometrische Änderung des Umformbereichs zur Folge, sondern bedeutet zumindest, dass der Umformbereich gegenüber dem restlichen Bereich der Separatorplatte umgeformt, insbesondere verbogen, wird. Zur tatsächlichen Umformung kommt es insbesondere in dem Übergangsbereich vom Umformbereich zum restlichen Bereich der Separatorplatte.
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Das hier offenbarte Verfahren bietet eine Möglichkeit, auch bei sehr eng aneinander stehenden Separatorplatten das Verbindungselement aufzustecken. Dies ist möglich, da angrenzend zu den Kontaktbereichen, an zumindest einer benachbarten Separatorplatte Umformbereiche vorgesehen sind. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass der, zumindest eine, Umformbereich in Richtung der x-Achse vom benachbarten Kontaktbereich weg umgeformt, vorzugsweise weggebogen, wird.
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In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass an beiden benachbarten Separatorplatten ein Umformbereich neben dem Kontaktbereich der mittleren Separatorplatte ausgebildet ist. Diese beiden Umformbereiche liegen bei einer Betrachtung entlang der x-Achse unmittelbar vor bzw. hinter dem Kontaktbereich. Die beiden Umformbereiche werden in entgegengesetzte Richtungen umgeformt, vorzugsweise umgebogen. Die „mittlere Separatorplatte“ kann innerhalb des Brennstoffzellenstapels natürlich jede Separatorplatte sein, mit Ausnahme der ersten und letzten Separatorplatte.
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Besonders bevorzugt werden die Kontaktbereiche innerhalb des Brennstoffzellenstapels versetzt angeordnet, sodass beidseitig von jedem Kontaktbereich ausreichend Bauraum zum Umformen der beiden benachbarten Umformbereiche zur Verfügung steht. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kontaktbereiche unterschiedlicher Separatorplatten entlang zumindest von drei Linien angeordnet sind. Die Linien verlaufen parallel zur x-Achse. Bei Betrachtung entlang dieser drei Linien sind immer zwischen zwei Kontaktbereichen zwei zueinander umgeformte Umformbereiche angeordnet. Betrachtet man beispielsweise vier Separatorplatten, so können entlang einer Linie die zwei äußeren Separatorplatten kontaktiert sein. Die zwei in der Mitte liegenden Separatorplatten weisen entlang der Linie umgeformte Umformbereiche auf. Die Kontaktierung der zwei in der Mitte liegenden Separatorplatten erfolgt demgemäß auf den beiden weiteren Linien.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mit einem Verbindungselement die Kontaktierung auf zumindest drei, vorzugsweise genau auf drei, Linien erfolgt. Auf der jeweiligen Linie können in dem Verbindungselement mehrere Kontaktelemente zum Kontaktieren mehrerer Separatorplatten pro Linie vorgesehen sein.
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Besonders bevorzugt werden für den Brennstoffzellenstapel mehrere, vorzugsweise alle, Separatorplatten als Gleichteile verwendet. Die erste und letzte Separatorplatte können dabei anders als die restlichen Separatorplatten ausgestaltet sein. Um möglichst viele Separatorplatten als Gleichteile zu verwenden, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die einzelne Separatorplatte zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei, Umformbereiche aufweist. Die Umformbereiche können dabei wahlweise umgeformt werden, oder ohne Umformung als Kontaktbereiche genutzt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Kontaktierung der Separatorplatten, wie oben beschrieben, entlang mehrerer zur x-Achse paralleler Linien erfolgt.
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In besonders bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass das Umformen des zumindest einen Umformbereichs durch Aufstecken eines Umformwerkzeugs auf den Brennstoffzellenstapel erfolgt. Insbesondere werden dabei mit einem Umformwerkzeug und somit mit einem Aufsteckvorgang mehrere Umformbereiche, mehrerer Separatorplatten gleichzeitig umgeformt. Das Aufstecken des Umformwerkzeugs erfolgt in Richtung der z- Achse.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Umformwerkzeug integraler Bestandteil des Verbindungselements ist. Das Verbindungselement weist ein Gehäuse auf. In oder an dem Gehäuse sind die Kontaktelemente zum Kontaktieren der Kontaktbereiche der Separatorplatten angeordnet. Das Gehäuse dient dabei nicht nur zur Aufnahme sondern insbesondere auch zur Isolierung der Kontaktelemente. In der bevorzugten Ausführung sind Bereiche des Gehäuses so geformt, dass sie als Umformwerkzeug zum Umformen der Umformbereiche beim Aufstecken des Verbindungselements wirken.
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Vorzugsweise umfasst das Umformwerkzeug, als eigenständiges Werkzeug oder integriert in das Verbindungselement, zumindest eine schräge Biegefläche. Diese schräge Biegefläche ist insbesondere geneigt zu der durch die y-Achse und z-Achse aufgespannten Ebene. Beim Aufstecken des Umformwerkzeugs liegt diese schräge Biegefläche am Umformbereich an. Durch die Bewegung des Umformwerkzeugs entlang der z- Achse verbiegt die schräge Biegefläche den Umformbereich in Richtung der x-Achse.
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Vorzugsweise weist das Umformwerkzeug mehrere Paare an schrägen Biegeflächen auf. Die Biegeflächen eines Paares sind dabei in entgegengesetzte Richtungen geneigt, sodass ein Paar die beiden, zu einem jeweiligen Kontaktbereich benachbarten Umformbereiche von diesem Kontaktbereich weg biegt.
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Die hier offenbarte Technologie umfasst auch das beschriebene Umformwerkzeug zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Das Umformwerkzeug ist dabei ausgebildet zum Aufstecken auf dem Brennstoffzellenstapel und zum Umformen des zumindest einen Umformbereichs.
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Die hier offenbarte Technologie umfasst auch das beschriebene Verbindungselement zum Kontaktieren der Separatorplatten des Brennstoffzellenstapels, vorzugsweise zum Zwecke des Anschlusses an ein Zellüberwachungsmodul. Das Verbindungselement umfasst ein Gehäuse in oder an dem das beschriebene Umformwerkzeug ausgebildet ist. Des Weiteren umfasst das Verbindungselement zumindest ein Kontaktelement in oder an dem Gehäuse. Die Anzahl der Kontaktelemente richtet sich dabei nach den zu kontaktieren Separatorplatten.
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Die hier offenbarte Technologie umfasst auch eine einzelne Separatorplatte eines Brennstoffzellenstapels, vorzugsweise ausgebildet zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Die Separatorplatte weist zumindest einen nicht-umgeformten Umformbereich auf. Insbesondere weist die Separatorplatte mehrere nicht umgeformte Umformbereiche auf, die wahlweise zur Umformung oder als Kontaktbereich nutzbar sind.
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Der, zumindest eine, nicht-umgeformte Umformbereich der Separatorplatte ist durch zumindest eine Sollbruchstelle und/oder durch zumindest eine durchbrochene Stelle vom restlichen Bereich der Separatorplatte getrennt. Insbesondere sind beidseitig des einzelnen Umformbereichs solche Sollbruchstellen und/oder durchbrochene Stellen ausgebildet, sodass der Umformbereich ohne weiteres aus der durch die y-Achse und z- Achse aufgespannten Ebene gebogen werden kann.
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Vorzugsweise ist die Sollbruchstelle als strukturelle Schwachstelle der Separatorplatte ausgebildet. Diese strukturelle Schwachstelle kann beispielsweise durch eine Materialverjüngung oder eine Materialschwächung gebildet sein. Die Sollbruchstelle ist durch umformende, vorzugsweise biegende, Beaufschlagung des Umformbereichs auftrennbar.
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Die hier offenbarte Technologie umfasst auch einen Brennstoffzellenstapel mit mehreren parallelen, fest miteinander verbundenen Separatorplatten, wie sie soeben beschrieben wurden. Die Separatorplatten sind derart fest miteinander verbunden, sodass deren Plattenabstand nicht mehr verändert werden kann. Innerhalb des Brennstoffzellenstapels liegen die Umformbereiche in den Separatorplatten im nicht-umgeformten Zustand vor. Dieser Brennstoffzellenstapel eignet sich somit zur Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens.
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Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der schematischen Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Ausschnitt seines Brennstoffzellenstapel mit einem Verbindungselement zur Durchführung des offenbarten Verfahrens,
- 2-4 Ausschnitte von unterschiedlichen Separatorplatten des Brennstoffzellenstapels,
- 5 den in 1 gekennzeichneten Schnitt A:A,
- 6 den in 1 gekennzeichneten Schnitt B:B, und
- 7 den in 1 gekennzeichneten Schnitt C:C.
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Die 1 bis 7 zeigen die hier offenbarte Technologie in schematischen Darstellungen.
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1 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Brennstoffzellenstapels 1. Gezeigt sind dabei Ausschnitte von sechs Separatorplatten 2 des Brennstoffzellenstapels 1. Der gesamte Brennstoffzellenstapel 1 umfasst vorzugsweise wesentlich mehr als sechs Separatorplatten 2.
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Des Weiteren zeigt 1 rein schematisch Bestandteile eines Verbindungselements 3, im gezeigten Beispiel zur Kontaktierung von sechs Separatorplatten 2. In einer alternativen Ausgestaltung können mit einem Verbindungselement 3 auch mehr oder weniger als sechs Separatorplatten 2 kontaktiert werden.
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Parallel zu den Separatorplatten 2 sind eine y-Achse und eine z- Achse definiert. Senkrecht zu den Separatorplatten 2 steht eine x-Achse. Die drei Achsen stehen jeweils senkrecht zueinander. Die Separatorplatten 2 sind mit einem Plattenabstand 4 fest miteinander verbunden.
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Jede Separatorplatte 2 weist einen Kontaktbereich 202 und zwei Umformbereiche 201 auf, der Einfachheit halber nur schematisch und kantig gezeichnet. Entsprechend den Kontaktbereichen 202 weist das Verbindungselement drei Kontaktelemente 302 auf. Die Kontaktbereiche 202 bzw. die Kontaktelemente 302 sind entlang von drei zur x-Achse parallelen Linien angeordnet. Im gezeigten Beispiel sind pro Linie zwei Kontaktbereiche 202 bzw. Kontaktelement 302 vorgesehen.
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Die Kontaktelemente 302 im Verbindungselement 3 sind jeweils umgeben von einem Gehäuse 301 des Verbindungselements 3. Das Gehäuse 301 ist sowohl als Umformwerkzeug als auch als Isolierung ausgebildet.
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In dem Brennstoffzellenstapel 1 befinden sich beidseitig eines jeden Kontaktbereichs 202 Umformbereiche 201. Die Umformbereiche 201 sind durch das Einstecken des Verbindungselements 3 von dem jeweiligen Kontaktbereich 202 weg gebogen, wodurch ausreichend Platz für das entsprechende Kontaktelement 302 mit umgebendem Gehäuse 301 zur Verfügung steht.
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Die Darstellung in 1 zeigt mehrere Bereiche, jeweils mit einem Kontaktelement 302, des Verbindungselements 3. Diese mehreren Bereiche sind insbesondere über das Gehäuse 301 fest miteinander verbunden und somit in einem Verbindungselement 3 integriert. Das gezeigte Beispiel zeigt sechs dieser Bereiche, jeweils mit einem Kontaktelement 302 integriert in einem Verbindungselement 3. In allgemeiner Betrachtung ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Verbindungselement 3 innerhalb des Gehäuses 301 eine beliebige Anzahl solcher Bereiche, jeweils mit einem Kontaktelement 302 aufweist.
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Die 3 und 4 zeigen unterschiedliche Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Umformbereiche 201 in der Separatorplatte 2. Im gezeigten Beispiel nach 1 weist jede Separatorplatte 2 drei der Umformbereiche 201 auf. Pro Separatorplatte 2 werden jedoch nur zwei der drei Umformbereiche 201 umgebogen. Der eine verbleibende Umformbereich 201 wird als Kontaktbereich 202 genutzt.
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Gemäß den 2 bis 4 sind alle drei Umformbereiche 201 durch durchbrochene Stellen 203 und/oder Sollbruchstellen 204 vom restlichen Bereich der Separatorplatte 2 getrennt. Diese durchbrochenen Stellen 203 bzw. Sollbruchstellen 204 verlaufen vorzugsweise entlang von zwei zur z- Achse parallelen Linien, sodass der Umformbereich 201 aus der durch die y-Achse und z- Achse aufgespannten Ebene herausgebogen werden kann.
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5 zeigt den in 1 gekennzeichneten Schnitt A:A. Zu sehen ist dabei ein Ausschnitt des Verbindungselements 3. Das gesamte Verbindungselement 3 umfasst im gezeigten Beispiel sechs solcher in 5 dargestellten Bereiche, zum Kontaktieren von sechs Separatorplatten 2.
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Das Kontaktelement 302 steckt auf dem Kontaktbereich 202 der zu kontaktierenden Separatorplatte 2. Die Umformbereiche 201 der benachbarten Separatorplatten 2 sind nach außen umgebogen. Das Gehäuse 301 des Verbindungselements 3 umfasst zwei gegenüberliegende Biegeflächen 303. Beim Einstecken des Verbindungselements 3 kommen diese beiden Biegeflächen 303 an den noch nicht-umgeformten Umformbereichen 201 zum Anliegen. Durch weiteres Eindrücken des Verbindungselements 3 entlang der z-Achse drücken die beiden Biegeflächen 303 die beiden Umformbereiche 201 nach außen.
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In der Ebene gemäß dem Schnitt A:A weiß das Gehäuse 301 am untersten Ende eine kleinste Breite 5 auf. Diese kleinste Breite 5 ist geringer als der doppelte Plattenabstand 4, sodass das Verbindungselement 3 zwischen zwei noch nicht-umgeformte Umformbereiche 201 eingesetzt.
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Ferner zeigt 5 eine größte Breite 6 des Verbindungselements 3 an einer Stelle des Verbindungselements 3, die noch zwischen die Separatorplatten 2 passen muss. Diese größte Breite 6 ist größer als der doppelte Plattenabstand 4. Das Umformen der Umformbereiche 201 ermöglicht jedoch, dass das Verbindungselement 3 mit der größten Breite 6 zwischen den Umformbereichen 201 Platz findet.
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6 zeigt den in 1 gekennzeichneten Schnitt B:B. In dieser Ebene ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Gehäuse 301 eine Montageöffnung 304 an seiner Unterseite aufweist, sodass das Kontaktelement 302 von unten in das Gehäuse 301 eingesetzt werden kann.
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4 zeigt den in 1 gekennzeichneten Schnitt C:C. Zu sehen ist ein Ausschnitt des Verbindungselements 2. Eines der Kontaktelemente 302 liegt dabei in der Schnittebene. Das benachbarte Kontaktelement 302 liegt hinter der Schnittebene. Im gezeigten Beispiel erstrecken sich die Biegeflächen 303 an einzelnen Fortsätzen nach unten in Richtung der z- Achse. Allerdings ist auch jegliche andere Ausgestaltung des Gehäuses 301 bzw. des in das Gehäuse integrierten Umformwerkzeugs möglich.
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Im gezeigten Beispiel, erfolgt das Umformen der Umformbereiche 201 durch Einsetzen des Verbindungselements 3 bzw. durch das in das Gehäuse 301 integrierte Umformwerkzeug mit den Biegeflächen 303.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, zunächst lediglich ein Umformwerkzeug auf dem Brennstoffzellenstapel 1 aufzustecken und wieder abzuziehen. Dieses Umformwerkzeug kann sehr ähnlich dem Verbindungselement 3, allerdings ohne den Kontaktelementen 302 gestaltet sein. Nach dem Umformen durch das Umformwerkzeug kann ein Verbindungselement 3 ohne den Biegeflächen 303 genutzt werden.
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Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennstoffzellenstapel
- 2
- Separatorplatten
- 3
- Verbindungselement
- 4
- Plattenabstand
- 5
- kleinste Breite
- 6
- größte Breite
- 201
- Umformbereiche
- 202
- Kontaktbereiche
- 203
- durchbrochene Stellen
- 204
- Sollbruchstellen
- 301
- Gehäuse/Umformwerkzeug
- 302
- Kontaktelement
- 303
- Biegeflächen
- 304
- Montageöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007102031 A1 [0003]
- WO 2005069026 A1 [0003]
- DE 102007003506 B4 [0003]
