DE102017212023A1

DE102017212023A1 - Endzellenheizung für Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102017212023A1
Application number: DE102017212023.1A
Authority: DE
Inventors: Kil Sang Jang
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Hanon Systems Corp; Kia Corp
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2018-01-18
Also published as: US11706845B2; US20180020506A1; KR20180008288A; US20210007185A1; US10820380B2; KR102371046B1

Abstract

Vorgesehen ist eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle, die in der Lage ist, zu verhindern, dass Wasser, das in Reaktionszellen eines Brennstoffzellenstapels vorhanden ist, eingefroren wird, um die Anfangsstartfähigkeit und die anfängliche Fahrleistung der Brennstoffzelle zum Zeitpunkt des Kaltstarts der Brennstoffzelle während des Winters mittels Anordnen von Heizungen an Endzellen, die an beiden Enden des Brennstoffzellenstapels angeordnet sind, zu verbessern und in der Lage ist, Luftdichtigkeit und Druckbeständigkeitseigenschaften von Luftdurchgängen und in der Endzelle ausgebildeten Brennstoffdurchgängen zu sichern.

Description

Technisches Gebiet
Die folgende Offenbarung bezieht sich auf eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle. Insbesondere bezieht sich die nachfolgende Offenbarung auf eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle, die in der Lage ist, zu verhindern, dass Wasser, das in Reaktionszellen eines Brennstoffzellenstapels vorhanden ist, eingefroren wird, um die Anfangsstartfähigkeit und die anfängliche Fahrleistung der Brennstoffzelle zum Zeitpunkt des Kaltstarts der Brennstoffzelle während des Winters mittels Anordnen von Heizungen an Endzellen, die an beiden Enden des Brennstoffzellenstapels angeordnet sind, zu verbessern.
Stand der Technik
Eine Brennstoffzelle ist im Allgemeinen eine Energieerzeugungsvorrichtung, die chemische Energie durch Oxidation und Reduktion von Wasserstoff in elektrische Energie umwandelt, nur Wasser (H₂O) als Nebenprodukt entlädt, im Wesentlichen kein NO_x, SO_x, und Staub erzeugt, eine geringe Menge an CO₂ erzeugt und im Gegensatz zu der bestehenden anderen chemischen Energie kaum Lärm erzeugt. Daher ist die Brennstoffzelle als die nächste Generation alternativer Energie prominent geworden.
Die Brennstoffzelle weist Einheitszellen auf, die im Wesentlichen eine Elektrolytplatte aufweisen, die einen Elektrolyten, eine Anode, eine Kathode und einen Separator enthalten, der die Elektrolytplatte, die den Elektrolyten, die Anode und die Kathode enthält, voneinander trennt. Da jedoch die Einheitszelle im allgemeinen eine niedrige Spannung von 0,6 bis 0,8 V erzeugt, wird ein Brennstoffzellenstapel 1, in dem mehrere zehn oder mehrere Hundert Einheitszellen 30 gestapelt sind, ausgestaltet, um eine gewünschte elektrische Leistung zu erhalten, wie in 2 dargestellt ist. Zusätzlich wird eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) ausgestaltet, indem die Elektrolytplatte, die den Elektrolyten, die Anode und die Kathode enthält integral miteinander ausgebildet wird, und Muster werden in dem Separator ausgebildet, der die Elektrolytplatte, die den Elektrolyten, die Anode und die Kathode enthält, voneinander trennt, um zu ermöglichen, dass Brennstoff und Luft strömen.
Zusätzlich können in der Brennstoffzelle verschiedene Brennstoffe wie Erdgas, Petroleum, Kohlegas, Methanol und dergleichen verwendet werden und werden durch eine Brennstoffreformiervorrichtung in Wasserstoff umgewandelt und werden verwendet.
Jedoch wird in der Brennstoffzelle, die in der Form des Brennstoffzellenstapels, wie oben beschrieben, ausgestaltet ist, verbleibendes Wasser durch Bindung zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in Einheitszellen (Endzellen), die an den äußersten Abschnitten in einer Stapelrichtung der Einheitszellen positioniert sind, erzeugt, und wird in den Endzellen durch eine kalte Außentemperatur im Winter eingefroren. Daher wird keine Elektrizität in den Endzellen erzeugt, so dass die Anfangsstartfähigkeit und die Oszillationsfähigkeit der Brennstoffzelle verschlechtert werden.
[Stand der Technik]
[Patentdokument]

KR 10-1466507 B1 (21.11.2014)

Darstellung der Erfindung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist darauf ausgerichtet, eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle vorzusehen, die in der Lage ist zu verhindern, dass Wasser, das in Reaktionszellen eines Brennstoffzellenstapels vorhanden ist, eingefroren wird, indem an beiden Enden des Brennstoffzellenstapels angeordnete Heizungen an Endzellen angeordnet sind.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindungen ist auch darauf ausgerichtet, eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle vorzusehen, die in der Lage ist, Luftdichtigkeit und Druckbeständigkeitseigenschaften von Luftdurchgängen und in der Endzelle ausgebildeten Brennstoffdurchgängen zu sichern.
In einem allgemeinen Aspekt weist eine Endzellenheizung 1000 für Brennstoffzelle auf: eine Endzelle 100 mit einem Körper 110 und einer oberen Abdeckung 120, die an eine obere Oberfläche des Körpers 110 gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser angeordnet ist und Luftkanäle 111 aufweist, die zwischen dem Körper 110 und der oberen Abdeckung 120 ausgebildet sind; ein Heizelement 200, das an der Endzelle 100 gestapelt und gekoppelt ist; und eine an dem Heizelement 200 gestapelte und in Kontakt stehende Elektrizitätssammelplatte 300.
Schmelzvorsprünge können ausgebildet sein, um an der oberen Oberfläche des Körpers 110 und/oder einer unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 vorzustehen, Schmelznuten können an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge konkav ausgebildet sein, so dass sie mit den Schmelzvorsprüngen in Kontakt stehen, und die Schmelzvorsprünge können derart aufgeschmolzen sein, dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander verbunden sind.
Die Schmelzvorsprünge und die Schmelznuten können an beiden Seiten der Luftkanäle 111 so ausgebildet sein, dass sie von den Luftkanälen 111 beabstandet sind.
In der Endzelle können Schmelzvorsprünge durch Vibrationsverschmelzung oder Laserverschmelzung derart aufgeschmolzen sein, dass der Körper und die obere Abdeckung miteinander verbunden und integral miteinander ausgebildet sind.
Eine Sitznut kann in einer unteren Oberfläche des Körpers konkav ausgebildet sein, und die Elektrizitätssammelplatte kann an einer unteren Oberfläche des Heizelements so gestapelt sein, dass sie mit der unteren Oberfläche des Heizelements in Kontakt steht, so dass das Heizelement und die Elektrizitätssammelplatte in die Sitznut eingesetzt und an dieser platziert sind.
In einem weiteren allgemeinen Aspekt kann eine Endzellenheizung 1000 für eine Brennstoffzelle, aufweisen: eine Endzelle 100 mit einem Körper 110, einer oberen Abdeckung 120, die an eine obere Oberfläche des Körpers 110 gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser angeordnet ist, und mit einer unteren Abdeckung 130, die an eine untere Oberfläche des Körpers 110 gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser angeordnet ist, mit Luftkanälen 111, die zwischen dem Körper 111 und der oberen Abdeckung 120 ausgebildet sind, und mit Brennstoffkanälen 112, die zwischen dem Körper 110 und der unteren Abdeckung 130 ausgebildet sind; ein Heizelement 200, das an der Endzelle 100 gestapelt und gekoppelt ist; und eine an dem Heizelement 200 gestapelte und in Kontakt stehende Elektrizitätssammelplatte 300.
Schmelzvorsprünge können ausgebildet sein, um an der oberen Oberfläche des Körpers 110 und/oder einer unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 vorzustehen, Schmelznuten können an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge konkav ausgebildet sein, so dass sie mit den Schmelzvorsprüngen in Kontakt stehen und die Schmelzvorsprünge können derart aufgeschmolzen sein, dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander verbunden sind, und Schmelzvorsprünge können ausgebildet sein, um an der unteren Oberfläche 130 des Körpers und/oder einer oberen Oberfläche der unteren Abdeckung 130 vorzustehen, Schmelznuten können an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge konkav ausgebildet sein, so dass sie mit den Schmelzvorsprüngen in Kontakt stehen und die Schmelzvorsprünge können derart aufgeschmolzen sein, dass der Körper 110 und die untere Abdeckung 130 miteinander verbunden sind.
Die Schmelzvorsprünge und die Schmelznuten können an beiden Seiten eines jeden der Luftkanäle 111 und der Brennstoffkanäle 112 so ausgebildet sein, dass sie von den Luftkanälen 111 und den Brennstoffkanälen 112 beabstandet sind.
In der Endzelle 100 können Schmelzvorsprünge mittels Vibrationsverschmelzung oder Laserverschmelzung derart aufgeschmolzen sein, dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander verbunden sind und der Körper 110 und die untere Abdeckung 130 miteinander verbunden sind, und der Körper 110, die obere Abdeckung 120, und die untere Abdeckung 130 daher integral miteinander ausgebildet sind.
Eine Sitznut kann in einer unteren Oberfläche der unteren Abdeckung 130 konkav ausgebildet sein, und die Elektrizitätssammelplatte 300 kann an einer unteren Oberfläche des Heizelements 200 so gestapelt sein, dass sie mit der unteren Oberfläche des Heizelements 200 in Kontakt steht, so dass das Heizelement 200 und die Elektrizitätssammelplatte 300 in die Sitznut eingesetzt und an dieser platziert sind.
Eine Querschnittsfläche eines Abschnitts, in dem ein Schmelzvorsprung aufgeschmolzen ist, kann kleiner sein als derjenige eines Paares von Schmelznuten, die an beiden Seiten jedes Schmelzvorsprungs ausgebildet sind.
Vorstehende Teile 115 können ausgebildet sein, um an der oberen Oberfläche des Körpers 110 vorzustehen, Schmelzvorsprünge 113 können ausgebildet sein, um an den oberen Oberflächen der vorstehenden Teile 115 vorzustehen, und Einführnuten 121 können konkav an Positionen ausgebildet sein, die denen der vorstehenden Teile 115 in der oberen Abdeckung 120 entsprechen, so dass die vorstehenden Teile 115 und die Schmelzvorsprünge 113 in die Einführnuten 121 eingesetzt sind und die Schmelzvorsprünge 113 aufgeschmolzen sind, um mit den Einführnuten 121 verschmolzen zu werden.
Eine Höhe der Einführnut 121 kann höher als die des vorstehenden Teils 115 sein und eine Querschnittsfläche eines Raumes zwischen dem vorstehenden Teil 115 und der Einführnut 121 kann größer als die eines Teils sein, in dem der Schmelzvorsprung 113 aufgeschmolzen ist.
Eine Leitungsklemme 140, in der Klemmen 141 und Spritzgussteile 142 mittels Spritzgießen der Klemmen integral miteinander ausgebildet sind, können erneut spritzgegossen werden, so dass der Körper 110 und die Leitungsklemme 140 integral miteinander ausgebildet sind.
Die Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle kann ferner aufweisen: eine Endplatte 600, die an der oberen Abdeckung 120 gestapelt ist; und eine Dichtung 500, die zwischen der oberen Abdeckung 120 und der Endplatte 600 angeordnet ist und eng an diesen haftet.
Die Dichtung 600 kann ferner Dichtungsteile 530 aufweisen, die so ausgebildet sind, dass sie an beiden Oberflächen einer Platte 510 vorstehen, und eine Vielzahl von Verbindungslöchern 520 aufweisen, die in der Platte 510 ausgebildet sind, um durch die oberen und unteren Oberflächen der Platte 510 hindurch zu dringen, und die an den oberen und unteren Oberflächen der Platte 510 ausgebildeten Dichtungsteile 510 können durch die Verbindungslöcher 520 miteinander verbunden sein.
In der Dichtung 500 können die Platte 510 und die Dichtungsteile 530 mittels Spritzgießen integral miteinander ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Brennstoffzelle gemäß dem Stand der Technik darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 bis 5 sind Querschnittsteilansichten, die einen Aufschmelzungsprozess zur Herstellung einer Endzellenheizung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 bis 10 sind eine Querschnittsansicht und Querschnittsteilansichten, die verschiedene Beispiele einer Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
11 ist eine Querschnittsansicht, die eine Beziehung zwischen einer Querschnittsfläche eines Abschnitts, in dem ein Schmelzvorsprung zum Zeitpunkt der Verschmelzung aufgeschmolzen ist, und einer Querschnittsfläche eines Raumes veranschaulicht, in dem ein Grat, der mittels Aufschmelzung des Schmelzvorsprungs ausgebildet ist, gefüllt werden kann.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Leitungsklemme gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 und 14 sind jeweils eine perspektivische Explosionsansicht und eine perspektivische Zusammenbauansicht, welche die Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
15 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Dichtung und einer Endplatte gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
16 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Dichtung von 15 darstellt.
17 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein weiteres Beispiel einer Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
18 und 19 sind jeweils eine perspektivische Zusammenbauansicht und eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Brennstoffzelle mit der Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer oben beschriebenen Ausgestaltung im Detail unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
Erste beispielhafte Ausführungsform
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie dargestellt kann eine Endzellenheizung 1000 für eine Brennstoffzelle gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestaltet sein eine Endzelle 100 aufzuweisen mit einem Körper 110 und einer oberen Abdeckung 120, die an einer oberen Oberfläche des Körpers 110 gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser angeordnet ist und Luftkanäle 111 aufweist, die zwischen dem Körper 110 und der oberen Abdeckung 120 ausgebildet sind; ein Heizelement 200, das an der Endzelle 100 gestapelt und gekoppelt ist; und eine an dem Heizelement 200 gestapelte und in Kontakt stehende Elektrizitätssammelplatte 300.
Zunächst kann die Endzelle 100 hauptsächlich aus dem Körper 110 und der oberen Abdeckung 120 bestehen, und sowohl der Körper 110 als auch die obere Abdeckung 120 können beispielsweise aus einer Kunststoffplatte ausgebildet sein. Zusätzlich ist die obere Abdeckung 120 an der oberen Oberfläche des Körpers 110 gestapelt, so dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander gekoppelt oder verbunden werden können, so dass Oberflächen, die einander zugewandt sind, miteinander in Kontakt stehen. Zusätzlich sind die Luftkanäle 111 zwischen dem Körper 110 und der oberen Abdeckung 120 ausgebildet, so dass Luft entlang der Luftkanäle 111 strömen kann. In diesem Fall können die Luftkanäle 111 in der oberen Oberfläche des Körpers 110 oder in einer unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 konkav ausgebildet sein. Als ein Beispiel können die Luftkanäle 111, wie dargestellt, konkav in der oberen Oberfläche des Körpers 110 ausgebildet sein, und die geöffneten oberen Oberflächen der Luftkanäle 111 können durch die obere Abdeckung 120 geschlossen werden, die mit der oberen Oberfläche des Körpers 110 gekoppelt oder verbunden sind. Zusätzlich kann die Endzelle 100 in verschiedenen Formen ausgebildet sein, wie beispielsweise eine viereckige Form mit einer Länge, die größer als eine Breite und dergleichen ist, und kann Luftdurchgänge aufweisen, die in beiden Seiten davon in einer Längsrichtung ausgebildet sind, um durch ihre oberen und unteren Flächen hindurch zu dringen, und die Luftdurchgänge können mit den Luftkanälen verbunden sein. Zusätzlich kann die Endzelle 100 ein Durchgangsloch aufweisen, das an einer zentralen Seite davon ausgebildet ist, um durch die obere und untere Oberfläche davon hindurch zu dringen, und eine Elektrizitätssammelklemme 310, die an einer Elektrizitätssammelplatte 300 ausgebildet ist, die nachfolgend beschrieben wird, kann in das Durchgangsloch eingesetzt sein, um durch das Durchgangsloch hindurch zu dringen.
Das Heizelement 200, das ein Mittel ist, das in der Lage ist, Elektrizität zu empfangen und Wärme zu erzeugen, kann beispielsweise eine Filmheizung sein, die in einer Filmform ausgebildet ist, kann gestapelt und mit der Endzelle 100 verbunden werden, und kann in einer Sitznut eingesetzt und an dieser platziert sein, die konkav in einer unteren Oberfläche des Körpers 110 der Endzelle 100 als ein Beispiel ausgebildet ist, und kann an der Endzelle 100 gekoppelt und befestigt sein. Zusätzlich kann das Heizelement 200 auch ein Durchgangsloch aufweisen, dass so ausgebildet ist, dass es durch seine oberen und unteren Flächen hindurchdringt, so dass die Elektrizitätssammelklemme 310 der Elektrizitätssammelplatte 300 durch diese hindurchdringen und darin eingesetzt werden kann. Zusätzlich kann ein Wärmedämmblech 400 zwischen der Endzelle 100 und dem Heizelement 200 angeordnet sein, kann verhindern, dass Wärme, die von dem Heizelement 200 erzeugt wird, auf die aus einem Kunststoffmaterial gebildete Endzelle 100 übertragen wird, und kann aus einem elektrischen Isoliermaterial ausgebildet sein, um eine elektrische Isolierfunktion auszuführen.
Die Elektrizitätssammelplatte 300, die ein Teil ist, der in der Lage ist, in einem Brennstoffzellenstapel 1100 erzeugte Elektrizität zu sammeln und zu übertragen, kann eine Metallplatte sein, die aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, um so elektrisch zum Brennstoffzellenstapel zu leiten. Zusätzlich kann die Elektrizitätssammelplatte 300 in die in dem Körper 110 der Endzelle 100 ausgebildete Sitznut eingesetzt und darin platziert sein und kann so gestapelt werden, dass sie eng an der Unterseite des Heizelements 200 anliegt und mit dieser in Kontakt steht, um so mit der Endzelle 100 gekoppelt zu sein. Zusätzlich kann die Elektrizitätssammelklemme 310 so ausgebildet sein, dass sie an einer oberen Oberfläche der Elektrizitätssammelplatte 300 vorsteht und in die Durchgangslöcher der Endzelle 100 und dem Heizelement 200 eingesetzt und in diese gekoppelt werden kann, um durch die Durchgangslöcher hindurch zu dringen.
Daher wird die Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, gestapelt und mit einer Außenseite der äußersten Reaktionszelle des Brennstoffzellenstapels gekoppelt, um so eng an der Außenseite der äußersten Reaktionszelle zu haften, um so zu verhindern, dass Wasser in der Reaktionszelle eingefroren wird, wodurch es möglich wird, die Anfangsstartfähigkeit und die anfängliche Fahrleistung der Brennstoffzelle zu verbessern.
Zusätzlich sind Schmelzvorsprünge ausgebildet, um an einer oder mehreren der oberen Oberfläche des Körpers 110 und der unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 vorzustehen, wobei Schmelznuten an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge konkav ausgebildet sind, so dass sie in Kontakt mit den Schmelzvorsprüngen stehen und die Schmelzvorsprünge derart aufgeschmolzen sind, dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander verbunden werden können.
Das heißt, als Beispiel, wie in den 3 bis 5 dargestellt, können die Schmelzvorsprünge 113 so ausgebildet sein, dass sie an der oberen Oberfläche des Körpers 110 vorstehen und die Schmelznuten 114 können an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge 113 konkav ausgebildet sein, so dass sie mit den Schmelzvorsprüngen 113 in Kontakt stehen. Eine Beschreibung wird auf Grundlage der Schmelzvorsprünge 113 und der Schmelznuten 114, die an einer oberen Oberfläche des Körpers 110 ausgebildet sind, vorgesehen. Die Schmelzvorsprünge 113 können so ausgebildet sein, dass sie von der oberen Oberfläche des Körpers 110 nach oben konvex sind, und die Schmelznuten 114 können benachbart zu den Schmelzvorsprüngen 113 an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge 113 ausgebildet sein, so dass sie von der oberen Oberfläche des Körpers 110 nach unten konkav sind. Zusätzlich kann die untere Oberfläche der oberen Abdeckung 120 eine ebene Fläche sein. Daher werden Endabschnitte der Schmelzvorsprünge 113 durch Verschmelzung geschmolzen, so dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander verbunden und miteinander gekoppelt sein können, und ein durch Aufschmelzung und Pressen der Schmelzvorsprünge 113 gebildeter Grat kann in die Schmelznuten 114 eingefüllt sein.
Zusätzlich können die Schmelzvorsprünge und die Schmelznuten an beiden Seiten der Luftkanäle 111 ausgebildet sein, so dass sie von den Luftkanälen 111 beabstandet sind.
Das heißt, die Anzahl der Luftkanäle 111 kann einer oder mehrere sein, wobei die Schmelzvorsprünge 113 und die Schmelznuten 114 entlang eines Pfades ausgebildet sein können, in dem die Luftkanäle 111 ausgebildet sind, und die Schmelzvorsprünge 113 und die Schmelznuten 114 können an beiden Seiten der Luftkanäle 111 so ausgebildet sein, dass sie von den Luftkanälen 111 beabstandet sind. Daher kann, wie dargestellt, ein Paar Schmelzvorsprünge 113 pro Luftkanal 111 ausgebildet sein, ein Schmelzvorsprung 113 kann an jeder der beiden Seiten eines Luftkanals 111 ausgebildet sein, ein Paar Schmelznuten 114 kann pro Schmelzvorsprung 113 ausgebildet sein, und eine Schmelznut 114 kann an jeder der beiden Seiten eines Schmelzvorsprungs 113 ausgebildet sein. Mit anderen Worten, Vorsprünge und Nuten, von denen ein Satz durch die an beiden Seiten eines Schmelzvorsprungs 113 gebildeten Schmelznuten 114 ausgebildet wird, können an beiden Seiten der Kanäle ausgebildet sein, und ein Satz von Vorsprüngen und Nuten kann an beiden Seiten jedes der beiden Kanäle ausgebildet werden. Daher werden die Schmelzvorsprünge entlang der Kanäle aufgeschmolzen, so dass die Kontaktflächen miteinander verbunden werden, wodurch es möglich ist, die Luftdichtigkeit jedes Kanals zu sichern und die Druckbeständigkeitseigenschaften von Fluiden, die entlang der Kanäle strömen, sicherzustellen.
Zusätzlich können in der Endzelle 100 die Schmelzvorsprünge mittels Vibrationsverschmelzung oder Laserverschmelzung derart aufgeschmolzen sein, dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander verbunden und integral miteinander ausgebildet sein können.
Das heißt in einem Zustand, in dem der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 in einer vertikalen Richtung gedrückt werden, so dass sie eng aneinander haften, nachdem die obere Abdeckung 120 an dem Körper 110 in einem Zustand angeordnet ist, in dem die Endabschnitte der Schmelzvorsprünge 113 nicht aufgeschmolzen sind, treten Vibrationen wie Ultraschallschwingungen oder dergleichen auf, so dass Wärme an einer Oberfläche erzeugt wird, an der die Schmelzvorsprünge 113 und die obere Abdeckung 120 miteinander in Kontakt stehen, um die Schmelzvorsprünge 113 zu verschmelzen, wodurch es möglich wird, den Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander zu verbinden. In diesem Fall kann der durch Verschmelzung der Schmelzvorsprünge 113 gebildete geschmolzene Grat in die Schmelznuten 114 geschoben werden. Daher können die obere Oberfläche des Körpers 110 und die untere Oberfläche der oberen Abdeckung 120 eng aneinanderhaften und miteinander verbunden werden, und der geschmolzene Grat kann nicht zwischen der oberen Oberfläche des Körpers 110 und der unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 eingesetzt werden.
Alternativ ist der Körper 110 als eine Absorptionsschicht ausgebildet, die in der Lage ist, einen Laserstrahl zu absorbieren, und die obere Abdeckung 120 ist als eine Transmissionsschicht ausgebildet, durch die der Laserstrahl transmittieren kann, so dass die Schmelzvorsprünge 113 durch die Laserverschmelzung aufgeschmolzen und verschmolzen werden, und der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 können somit integral miteinander ausgebildet sein.
Das heißt, in dem Zustand, in dem der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 in der vertikalen Richtung gedrückt werden, um so eng aneinander zu haften, nachdem die obere Abdeckung 120 an dem Körper 110 in dem Zustand angeordnet ist, in dem die Endabschnitte der Schmelzvorsprünge 113 nicht aufgeschmolzen sind, wird der Laserstrahl auf Abschnitte der Schmelzvorsprünge 113 gestrahlt, wodurch es möglich ist, Abschnitte zu verbinden, bei denen die Schmelzvorsprünge 113 und die obere Abdeckung 120 während des Aufschmelzens miteinander in Kontakt sind während die Schmelzvorsprünge 113 aufgeschmolzen sind.
Hier ist der Körper 110, an dem die Schmelzvorsprünge 113 ausgebildet sind, so ausgebildet, dass er eine schwarze Farbe aufweist, so dass der Laserstrahl darin absorbiert werden kann, so dass der Körper 110 als Laserabsorptionsschicht ausgebildet sein kann, und die obere Abdeckung 120 ist transparent ausgebildet, so dass der Laserstrahl hindurchtreten kann, so dass die obere Abdeckung 120 aus einer Lasertransmissionsschicht ausgebildet sein kann. Daher wird der Laserstrahl von oberhalb der oberen Abdeckung 120 abgestrahlt und kann durch die obere Abdeckung 120 hindurchtreten, um zu ermöglichen, dass die Schmelzvorsprünge 113 aufgeschmolzen und verschmolzen werden. Auch in diesem Fall kann der durch Aufschmelzen der Schmelzvorsprünge 113 gebildete aufgeschmolzene Grat in die Schmelznuten 114 geschoben werden, und die obere Oberfläche des Körpers 110 und die untere Oberfläche der oberen Abdeckung 120 können somit eng aneinanderhaften und miteinander verbunden sein.
Zusätzlich ist die Sitznut in der Unterseite des Körpers 110 konkav ausgebildet und die Elektrizitätssammelplatte 300 ist an der Unterseite des Heizelements 200 gestapelt, so dass sie mit der Unterseite des Bodens des Heizelements 200 in Kontakt steht, so dass das Heizelement 200 und die Elektrizitätssammelplatte 300 in die Sitznut eingesetzt und darin platziert sein können.
Das heißt, wie oben beschrieben, können das Heizelement 200 und die Elektrizitätssammelplatte 300 in die in der unteren Oberfläche des Körpers 110 konkav geformte Sitznut eingesetzt und in diese platziert sein, und die Elektrizitätssammelplatte 300 ist unterhalb angeordnet, um mit dem Heizelement 200 in Kontakt zu stehen. In diesem Fall kann das Wärmedämmblech 400 zwischen einer unteren Oberfläche der Sitznut und dem Heizelement 200 angeordnet sein, so dass das Wärmedämmblech 400 an dem Heizelement 200 angeordnet sein kann. Zusätzlich kann eine untere Oberfläche der Elektrizitätssammelplatte 300 ausgebildet sein, um weiter im Vergleich zu der unteren Oberfläche des Körpers 110 der Endzelle 100 vorzustehen oder mit der unteren Oberfläche des Körpers 110 der Endzelle 100 zusammenzufallen. Wenn daher die Elektrizitätssammelplatte der Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Reaktionszelle des Brennstoffzellenstapels so verbunden ist, um eng an der Reaktionszelle zu haften, können die elektrische Isolierung und die Luftdichtigkeit des Heizelements 200 und der Elektrizitätssammelplatte 300 leicht aufrechterhalten werden.
Zweite beispielhafte Ausführungsform
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie dargestellt, kann die Endzellenheizung 1000 für eine Brennstoffzelle gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so ausgestaltet sein, dass sie eine Endzelle 100 aufweist, die einen Körper 110 aufweist, eine obere Abdeckung 120, die an eine obere Oberfläche des Körpers 110 gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser angeordnet ist, und eine untere Abdeckung 130, die an eine untere Oberfläche des Körpers 110 gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser angeordnet ist, und Luftkanäle 111 aufweist, die zwischen dem Körper 111 und der oberen Abdeckung 120 ausgebildet sind, und Brennstoffkanäle 112 aufweist, die zwischen dem Körper 110 und der unteren Abdeckung 130 ausgebildet sind; ein Heizelement 200, das an der Endzelle 100 gestapelt und gekoppelt ist; und eine Elektrizitätssammelplatte 300, die an dem Heizelement 200 gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser ist.
Zunächst kann die Endzelle 100 hauptsächlich aus dem Körper 110, der oberen Abdeckung 120 und der unteren Abdeckung 130 bestehen, und der gesamte Körper 110, die obere Abdeckung 120 und die untere Abdeckung 130 können aus, zum Beispiel, einer Kunststoffplatte ausgebildet werden. Zusätzlich ist die obere Abdeckung 120 an der oberen Oberfläche des Körpers 110 gestapelt, so dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander gekoppelt oder verbunden werden können, so dass Oberflächen, die einander zugewandt sind, miteinander in Kontakt stehen, und die untere Abdeckung 130 ist an der unteren Oberfläche des Körpers 110 gestapelt, so dass der Körper 110 und die untere Abdeckung 130 miteinander gekoppelt oder verbunden werden können, so dass Oberflächen, die einander zugewandt sind, miteinander in Kontakt stehen.
Zusätzlich sind die Luftkanäle 111 zwischen dem Körper 110 und der oberen Abdeckung 120 ausgebildet, so dass Luft entlang der Luftkanäle 111 strömen kann und die Brennstoffkanäle 112 sind zwischen dem Körper 110 und der unteren Abdeckung 130 ausgebildet, so dass ein Brennstoffstoff, wie Wasserstoff oder dergleichen, entlang der Brennstoffkanäle 112 strömen kann. In diesem Fall können die Luftkanäle 111 konkav in der oberen Oberfläche des Körpers 110 oder einer unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 ausgebildet sein. Als Beispiel können die Luftkanäle 111, wie dargestellt, konkav in der oberen Oberfläche des Körpers 110 ausgebildet sein, und die geöffneten oberen Oberflächen der Luftkanäle 111 können durch die obere Abdeckung 120 geschlossen sein, die mit der oberen Oberfläche des Körpers 110 gekoppelt oder verbunden ist. Zusätzlich können die Brennstoffkanäle 112 konkav in der unteren Oberfläche des Körpers 110 oder einer oberen Oberfläche der unteren Abdeckung 130 ausgebildet sein. Als ein Beispiel können, wie dargestellt, die Brennstoffkanäle 112 konkav in der unteren Oberfläche des Körper 110 ausgebildet sein, und die geöffneten unteren Oberflächen der Brennstoffkanäle 112 können durch die untere Abdeckung 130 geschlossen werden, die mit der unteren Oberfläche des Körpers 110 gekoppelt oder verbunden ist. Zusätzlich kann die Endzelle 100 in verschiedenen Formen ausgebildet sein, wie beispielsweise eine viereckige Form mit einer Länge, die größer als eine Breite ist, und können Luftkanäle und Kraftstoffkanäle aufweisen, die an beiden Seiten davon in einer Längsrichtung ausgebildet sind, um durch ihre oberen und unteren Flächen hindurch zu dringen, die Luftdurchgänge können mit den Luftkanälen verbunden sein, und die Brennstoffdurchgänge können mit den Kraftstoffkanälen verbunden sein. Zusätzlich kann die Endzelle 100 ein Durchgangsloch aufweisen, das an einer zentralen Seite davon ausgebildet ist, um durch die obere und untere Oberfläche davon hindurchzutreten, und eine Elektrizitätssammel 310, die an der Elektrizitätssammelplatte 300 ausgebildet ist, kann in dem Durchgang eingesetzt werden, um durch das Durchgangsloch hindurch zu dringen.
Das Heizelement 200, das ein Mittel ist, das in der Lage ist, Elektrizität zu empfangen und Wärme zu erzeugen, kann beispielsweise eine Filmheizung sein, die in einer Filmform ausgebildet ist, kann gestapelt und mit der Endzelle 100 verbunden werden, und kann in einer Sitznut eingesetzt und an dieser platziert sein, die konkav in einer unteren Oberfläche des Körpers 110 der Endzelle 100 als ein Beispiel ausgebildet ist, und kann an der Endzelle 100 gekoppelt und befestigt sein. Zusätzlich kann das Heizelement 200 auch ein Durchgangsloch aufweisen, dass so ausgebildet ist, dass es durch seine oberen und unteren Flächen hindurchdringt, so dass die Elektrizitätssammelklemme 310 der Elektrizitätssammelplatte 300 durch diese hindurchdringen und darin eingesetzt werden kann. Zusätzlich kann ein Wärmedämmblech 400 zwischen der Endzelle 100 und dem Heizelement 200 angeordnet sein, kann verhindern, dass Wärme, die von dem Heizelement 200 erzeugt wird, auf die aus einem Kunststoffmaterial gebildete Endzelle 100 übertragen wird, und kann aus einem elektrischen Isoliermaterial ausgebildet sein, um eine elektrische Isolierfunktion auszuführen.
Die Elektrizitätssammelplatte 300, die ein Teil ist, der in der Lage ist, in einem Brennstoffzellenstapel 1100 erzeugte Elektrizität zu sammeln und zu übertragen, kann eine Metallplatte sein, die aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, um so elektrisch zum Brennstoffzellenstapel geleitet zu werden. Zusätzlich kann die Elektrizitätssammelplatte 300 in die in der unteren Abdeckung 130 der Endzelle 100 ausgebildete Sitznut eingesetzt und darin platziert sein und kann so gestapelt werden, dass sie eng an der Unterseite des Heizelements 200 anliegt und mit dieser in Kontakt steht, um so mit der Endzelle 100 gekoppelt zu sein. Zusätzlich kann die Elektrizitätssammelklemme 310 so ausgebildet sein, dass sie an einer oberen Oberfläche der Elektrizitätssammelplatte 300 vorsteht und in die Durchgangslöcher der Endzelle 100 und dem Heizelement 200 eingesetzt und in diese gekoppelt werden kann, um durch die Durchgangslöcher hindurch zu dringen.
Daher wird die Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, gestapelt und mit einer Außenseite der äußersten Reaktionszelle des Brennstoffzellenstapels gekoppelt, um so eng an der Außenseite der äußersten Reaktionszelle zu haften, um so zu verhindern, dass Wasser in der Reaktionszelle eingefroren wird, wodurch es möglich wird, die Anfangsstartfähigkeit und die anfängliche Fahrleistung der Brennstoffzelle zu verbessern.
Zusätzlich sind Schmelzvorsprünge ausgebildet, um an einer oder mehreren der oberen Oberfläche des Körpers 110 und der unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 und der unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 vorzustehen, wobei Schmelznuten an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge konkav ausgebildet sind, so dass sie in Kontakt mit den Schmelzvorsprüngen stehen und die Schmelzvorsprünge derart aufgeschmolzen sind, dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander verbunden werden können, und die Schmelzvorsprünge sind ausgebildet, um an einer oder mehreren der unteren Oberfläche des Körpers 110 und der oberen Oberfläche der unteren Abdeckung 130 vorzustehen, wobei Schmelznuten an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge konkav ausgebildet sind, so dass sie in Kontakt mit den Schmelzvorsprüngen stehen und die Schmelzvorsprünge derart aufgeschmolzen sind, dass der Körper 110 und die untere Abdeckung 130 miteinander verbunden werden können.
Das heißt, als Beispiel, können die Schmelzvorsprünge 113 so ausgebildet sein, dass sie an der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Körpers 110 vorstehen und die Schmelznuten 114 können an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge 113 konkav ausgebildet sein, so dass sie mit den Schmelzvorsprüngen 113 in Kontakt stehen, und die untere Oberfläche der oberen Abdeckung 120 und die obere Oberfläche der unteren Abdeckung können flache Oberflächen sein. Eine Beschreibung wird hierbei auf Grundlage der Schmelzvorsprünge 113 und der Schmelznuten 114, die an einer oberen Oberfläche des Körpers 110 ausgebildet sind, vorgesehen. Die Schmelzvorsprünge 113 können so ausgebildet sein, dass sie von der oberen Oberfläche des Körpers 110 nach oben konvex sind, und die Schmelznuten 114 können benachbart zu den Schmelzvorsprüngen 113 an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge 113 ausgebildet sein, so dass sie von der oberen Oberfläche des Körpers 110 nach unten konkav sind. Zusätzlich kann die untere Oberfläche der oberen Abdeckung 120 eine ebene Fläche sein. Daher werden Endabschnitte der Schmelzvorsprünge 113 durch Verschmelzung geschmolzen, so dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander verbunden und miteinander gekoppelt sein können, und ein durch Aufschmelzung und Pressen der Schmelzvorsprünge 113 gebildeter Grat kann in die Schmelznuten 114 eingefüllt sein. Ebenso können der Körper 110 und die untere Abdeckung 130 durch Verschmelzen miteinander gekoppelt und miteinander verbunden sein.
Zusätzlich können die Schmelzvorsprünge und die Schmelznuten an beiden Seiten der Luftkanäle 111 und den Brennstoffkanälen 112 ausgebildet sein, so dass sie von den Luftkanälen 111 und den Brennstoffkanälen beabstandet sind.
Das heißt, die Anzahl der Luftkanäle 111 kann ein oder mehrere sein, die Schmelzvorsprünge 113 und die Schmelznuten 114 können entlang einem Pfad ausgebildet sein, in der die Luftkanäle 111 ausgebildet sind, und die Schmelzvorsprünge 113 und die Schmelznuten 114 können an beiden Seiten der Luftkanäle 111 so ausgebildet sein, dass sie von den Luftkanälen 111 beabstandet sind. Daher kann, wie dargestellt, ein Paar Schmelzvorsprünge 113 pro Luftkanal 111 ausgebildet sein, ein Schmelzvorsprung 113 kann an jeder der beiden Seiten eines Luftkanals 111 ausgebildet sein, ein Paar Schmelznuten 114 kann pro Schmelzvorsprung 113 ausgebildet sein, und eine Schmelznut 114 kann an jeder der beiden Seiten eines Schmelzvorsprungs 113 ausgebildet sein. Mit anderen Worten, Vorsprünge und Nuten, von denen ein Satz durch die an beiden Seiten eines Schmelzvorsprungs 113 gebildeten Schmelznuten 114 ausgebildet ist, können an beiden Seiten der Kanäle ausgebildet sein, und ein Satz von Vorsprüngen und Nuten kann an beiden Seiten jedes der beiden Kanäle ausgebildet werden. Daher werden die Schmelzvorsprünge entlang der Kanäle aufgeschmolzen, so dass die Kontaktflächen miteinander verbunden werden, wodurch es möglich wird, die Luftdichtigkeit jedes Kanals zu sichern und die Druckbeständigkeitseigenschaften von Fluiden, die entlang der Kanäle strömen, sicherzustellen. Ebenso kann die Anzahl der Brennstoffkanäle 112 auch einer oder mehrere sein, die Schmelzvorsprünge 113 und die Schmelznuten 114 können entlang einem Pfad ausgebildet sein, in der die Brennstoffkanäle 112 ausgebildet sind, und die Schmelzvorsprünge 113 und die Schmelznuten 114 können an beiden Seiten der Brennstoffkanäle 112 so ausgebildet sein, dass sie von den Brennstoffkanälen 112 beabstandet sind.
In der Endzelle 100 können zusätzlich Schmelzvorsprünge mittels Vibrationsverschmelzung oder Laserverschmelzung derart aufgeschmolzen sein, dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander verbunden sind und der Körper 110 und die untere Abdeckung 130 miteinander verbunden sind. Daher können der Körper 110, die obere Abdeckung 120, und die untere Abdeckung 130 integral miteinander ausgebildet sein.
Das heißt in einem Zustand, in dem die obere Abdeckung 120, der Körper 110 und die untere Abdeckung 130 der Reihe nach gestapelt sind und in einer vertikalen Richtung gedrückt werden, so dass sie eng aneinander haften, nachdem die obere Abdeckung 120 an dem Körper 110 und die untere Abdeckung 130 unterhalb des Körpers 110 angeordnet ist, in einem Zustand angeordnet ist, in dem die Endabschnitte der Schmelzvorsprünge 113 nicht aufgeschmolzen sind, treten Vibrationen wie Ultraschallschwingungen oder dergleichen auf, so dass Wärme an einer Oberfläche erzeugt wird, an der die Schmelzvorsprünge 113, die an der oberen Seite des Körpers 110 ausgebildet sind, und die obere Abdeckung 120 miteinander in Kontakt stehen, um die Schmelzvorsprünge 113 zu verschmelzen, wodurch es möglich wird, den Körper 110 und die obere Abdeckung 120 miteinander zu verbinden. Zusätzlich wird Wärme an einer Oberfläche erzeugt, an der die Schmelzvorsprünge 113, die an der unteren Seite des Körpers 110 ausgebildet sind, und die untere Abdeckung 130 miteinander in Kontakt stehen, um die Schmelzvorsprünge 113 zu verschmelzen, wodurch es möglich wird, den Körper 110 und die untere Abdeckung 130 miteinander zu verbinden. In diesem Fall kann der durch Verschmelzung der Schmelzvorsprünge 113 gebildete aufgeschmolzene Grat in die Schmelznuten 114 geschoben werden. Daher können die obere Oberfläche des Körpers 110 und die untere Oberfläche der oberen Abdeckung 120 eng aneinanderhaften und miteinander verbunden werden, und die untere Oberfläche des Körpers 110 und die obere Oberfläche der unteren Abdeckung 130 können eng aneinanderhaften und miteinander verbunden werden. In diesem Fall kann der geschmolzene Grat nicht zwischen der oberen Oberfläche des Körpers 110 und der unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 eingesetzt werden.
Alternativ ist der Körper 110 als eine Absorptionsschicht ausgebildet, die in der Lage ist, einen Laserstrahl zu absorbieren, und die obere Abdeckung 120 und die untere Abdeckung 130 sind als eine Transmissionsschicht ausgebildet, durch die der Laserstrahl transmittieren kann, so dass die Schmelzvorsprünge 113 durch die Laserverschmelzung aufgeschmolzen und verschmolzen werden, und die obere Abdeckung 120, der Körper und die untere Abdeckung 130 können somit integral miteinander ausgebildet sein.
Das heißt, in dem Zustand, in dem die obere Abdeckung 120, der Körper 110 und die untere Abdeckung 130 der Reihe nach gestapelt sind und in einer vertikalen Richtung gedrückt werden, um so eng aneinander zu haften, nachdem die obere Abdeckung 120 an dem Körper 110 und die untere Abdeckung 130 unterhalb des Körpers 110 in dem Zustand angeordnet ist, in dem die Endabschnitte der Schmelzvorsprünge 113 nicht aufgeschmolzen sind, wird der Laserstrahl von oberhalb der oberen Abdeckung 120 und unterhalb der unteren Abdeckung 130 in Richtung der Schmelzvorsprünge 130 gestrahlt, wodurch es möglich ist, Abschnitte zu verbinden, bei denen die Schmelzvorsprünge 113 und die obere Abdeckung 120 während des Aufschmelzens miteinander in Kontakt sind und Abschnitte zu verbinden, bei denen die Schmelzvorsprünge 113 und die untere Abdeckung 130 während des Aufschmelzens miteinander in Kontakt sind während die Schmelzvorsprünge 113 aufgeschmolzen sind.
Hier ist der Körper 110, an dem die Schmelzvorsprünge 113 ausgebildet sind, so ausgebildet, dass er eine schwarze Farbe aufweist, so dass der Laserstrahl darin absorbiert werden kann, so dass der Körper 110 als Laserabsorptionsschicht ausgebildet sein kann, und die obere Abdeckung 120 und die untere Abdeckung 130 sind transparent ausgebildet, so dass der Laserstrahl hindurchtreten kann, so dass die obere Abdeckung 120 und die untere Abdeckung 130 aus einer Lasertransmissionsschicht ausgebildet sein können. Daher wird der Laserstrahl von oberhalb der oberen Abdeckung 120 abgestrahlt und kann durch die obere Abdeckung 120 hindurchtreten, um zu ermöglichen, dass die Schmelzvorsprünge 113 aufgeschmolzen und verschmolzen werden. Auch in diesem Fall kann der durch Aufschmelzen der Schmelzvorsprünge 113 gebildete aufgeschmolzene Grat in die Schmelznuten 114 geschoben werden. Daher können die obere Oberfläche des Körpers 110 und die untere Oberfläche der oberen Abdeckung 120 somit eng aneinanderhaften und miteinander verbunden sein, und die untere Oberfläche des Körpers 110 und die obere Oberfläche der unteren Abdeckung 130 können eng aneinanderhaften und miteinander verbunden sein.
Zusätzlich ist die Sitznut in der Unterseite der unteren Abdeckung 130 konkav ausgebildet, und die Elektrizitätssammelplatte 300 ist an der Unterseite des Heizelements 200 gestapelt, so dass sie mit der unteren Oberfläche des Heizelements 200 in Kontakt steht, so dass das Heizelement 200 und die Elektrizitätssammelplatte 300 in die Sitznut eingesetzt und darin platziert sein kann.
Das heißt, wie oben beschrieben, können das Heizelement 200 und die Elektrizitätssammelplatte 300 in die in der unteren Oberfläche der unteren Abdeckung 130 konkav geformte Sitznut eingesetzt und in diese platziert sein. In diesem Fall ist die Elektrizitätssammelplatte 300 unterhalb des Heizelements angeordnet, um mit dem Heizelement 200 in Kontakt zu stehen, und das Wärmedämmblech 400 kann zwischen einer unteren Oberfläche der Sitznut und dem Heizelement 200 angeordnet sein, so dass das Wärmedämmblech 400 an dem Heizelement 200 angeordnet sein kann. Zusätzlich kann eine untere Oberfläche der Elektrizitätssammelplatte 300 ausgebildet sein, um weiter im Vergleich zu der unteren Oberfläche des Körpers 110 der Endzelle 100 vorzustehen oder mit der unteren Oberfläche des Körpers 110 der Endzelle 100 zusammenzufallen. Wenn daher die Elektrizitätssammelplatte der Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Reaktionszelle des Brennstoffzellenstapels so verbunden ist, um eng an der Reaktionszelle zu haften, können die elektrische Isolierung und die Luftdichtigkeit des Heizelements 200 und der Elektrizitätssammelplatte 300 leicht aufrechterhalten werden.
Der nachstehend beschriebene Inhalt kann sowohl auf die erste beispielhafte Ausführungsform, als auch auf die zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden, die oben beschrieben wurden.
Zunächst kann eine Querschnittsfläche eines Abschnitts, in dem der Schmelzvorsprung 113 aufgeschmolzen ist, kleiner sein als derjenige eines Paares von Schmelznuten 114, die an beiden Seiten jedes Schmelzvorsprungs 113 ausgebildet sind.
Das heißt, wie oben beschrieben, wird der aufgeschmolzene Grat, der durch Aufschmelzung des Schmelzvorsprungs 113 zum Zeitpunkt der Verschmelzung ausgebildet wird, in die an beiden Seiten des Schmelzvorsprungs 113 gebildeten Schmelznuten 114 eingeschoben, und Räume des Paars der Schmelznuten 114 sind breiter als eine Menge an Graten, so dass der Grat nicht in einen Raum zwischen der oberen Oberfläche des Körpers 110 und der unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 und nicht in einen Raum zwischen der unteren Oberfläche des Körper 110 und der oberen Oberfläche der unteren Abdeckung 130 eingeschoben wird. Daher können die obere Oberfläche des Körpers 110 und die untere Oberfläche der oberen Abdeckung 120 eng aneinanderhaften und die untere Oberfläche des Körpers 110 und die obere Oberfläche der unteren Abdeckung 130 können eng aneinanderhaften.
Zusätzlich sind vorstehende Teile 115 ausgebildet, um an der oberen Oberfläche des Körpers 110 vorzustehen, Schmelzvorsprünge 113 sind so ausgebildet, dass sie an den oberen Oberflächen der vorstehenden Teile 115 vorstehen, und Einführungsnuten 121 sind an Positionen, die denen der vorstehenden Teile 115 in der oberen Abdeckung 120 entsprechen, konkav ausgebildet, so dass die vorstehenden Teile 115 und die Schmelzvorsprünge 113 in die Einführnuten 121 eingesetzt werden können und die Schmelzvorsprünge 113 aufgeschmolzen sind können, um mit den Einführnuten 121 verschmolzen zu werden.
Das heißt, wie in den 7 bis 10 gezeigt ist, kann der vorstehende Teil 115, der so ausgebildet ist, dass er von der oberen Oberfläche des Körpers 110 nach oben vorsteht, in die Einführnut 121, die in der unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 120 nach oben geformt ist, eingesetzt werden, so dass der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 in einem Zustand miteinander verbunden werden können, in dem Positionen des Körpers 110 und der oberen Abdeckung 120 in einer horizontalen Richtung genau befestigt sind. In diesem Fall kann der Schmelzvorsprung 113 so ausgebildet sein, dass er von der oberen Oberfläche des vorstehenden Teils 115 nach oben vorsteht, eine Breite aufweist, die schmaler als die des vorstehenden Teils 115 ist und aufgeschmolzen wird, um mit der Einführnut 121 verbunden zu werden. Zusätzlich können der vorstehende Teil 115 und die Einführnut 121 an dem äußersten Abschnitt der Endzelle 100 in der horizontalen Richtung ausgebildet sein, und der vorstehende Teil 115 kann so ausgebildet sein, dass der Schmelzvorsprung 113 und die Schmelznut 114 des Körpers 110 in einer horizontalen Richtung an einer Innenseite angeordnet ausgebildet sind. Zusätzlich können vorstehende Teile 115 und Schmelzvorsprünge 113 und Einführnuten 121 auch in dem Körper 110 bzw. der unteren Abdeckung 130 wie in der gekoppelten und verbundenen Struktur zwischen dem Körper 110 und der oben beschriebenen oberen Abdeckung 120 ausgebildet sein.
Zusätzlich ist eine Höhe der Einführnut 121 höher als die des vorstehenden Teils 115 und eine Querschnittsfläche eines Raums zwischen dem vorstehenden Teil 115 und der Einführnut 121 kann größer als die eines Teils sein, in dem der Schmelzvorsprung 113 aufgeschmolzen ist.
Das heißt, der Körper 110 und die obere Abdeckung 120 werden beispielhaft in dem Fall beschrieben, in dem der Schmelzvorsprung 113 von der oberen Oberfläche des vorstehenden Teils 115 des Körpers 110 nach oben ausgebildet ist, wie in den 7 bis 10 dargestellt, die Höhe der Einführnut 121 ist höher als die des vorstehenden Teils 115, so dass der Schmelzvorsprung in einem Zustand ist, in dem er maximal gedrückt wird, wenn die obere Oberfläche des Körpers 110 und die untere Oberfläche der oberen Abdeckung 120 eng aneinander haften, während der Schmelzvorsprung aufgeschmolzen wird. In diesem Fall wird der durch das Aufschmelzen des Schmelzvorsprungs gebildete Grat in einen Raumabschnitt geschoben, der zwischen dem vorstehenden Teil 115 und der Einführnut 121 ausgebildet ist. Aus diesem Grund ist der Raumabschnitt so ausgebildet, dass er ein Volumen aufweist, das größer als ein Betrag des Schmelzvorsprungs 113 ist, der maximal aufgeschmolzen sind kann. Hierbei kann das Volumen durch eine Querschnittsfläche berechnet werden, und in dem Fall, in dem der vorstehende Teil 115 und die Einführnut 121 in der gleichen Breite ausgebildet sind, ist eine minimale Querschnittsfläche des Raumabschnitts der Wert, der durch Multiplizieren einer Differenz zwischen der Breite des vorstehenden Teils 115 und der Breite des Schmelzvorsprungs 113 mit einer Differenz zwischen der Höhe der Einführungsnut 121 und der Höhe des vorstehenden Teils 115 erhalten wird, der größer sein kann als derjenige eines Abschnitts, in dem der Schmelzvorsprung maximal aufgeschmolzen und gepresst werden kann, was ein Wert ist, der durch Multiplizieren eines Wertes, der durch Subtrahieren der Höhe der Einführungsnut von der Summe der Höhe des vorstehenden Teils und der Höhe der Einführungsnut, mit der Breite des Schmelzvorsprungs erhalten wird. Das heißt, wie in 11 gezeigt, kann eine Querschnittsfläche des Teils A kleiner sein als die Summe der Querschnittsflächen des Teils B, welche beide Seiten des Schmelzvorsprungs 113 sind. Zusätzlich können, obwohl nicht dargestellt, auch Einführnuten in der unteren Abdeckung 130 ausgebildet sein und die vorstehenden Teile 115 können eingesetzt und mit der Einführnut gekoppelt sein.
Zusätzlich ist eine Leitungsklemme 140, in der die Klemmen 141 und die Spritzgussteile 142 integral miteinander mittels spritzgießen der Klemmen 141 verbunden sind, wiederum spritzgegossen, so dass der Körper 110 und die Leitungsklemme 140 integral miteinander ausgebildet sein können.
Dies soll ermöglichen, dass die Klemmen 141 integral mit dem Körper 110 ausgebildet sind, wenn der Körper 110 durch Spritzgießen hergestellt wird. Unter Bezugnahme auf die 12 und 14, nachdem zwei Klemmen parallel zueinander angeordnet sind, um voneinander beabstandet zu sein und an einer Spritzgießform befestigt zu werden, wird ein primäres Spritzgießen durchgeführt, so dass die Klemmen 141 spritzgegossen werden um mit Spritzgussteilen 142 integral ausgebildet zu sein, wodurch es möglich wird, eine integrierte Leitungsklemme 140 auszubilden. Nachdem die Leitungsklemme 140, wie oben beschrieben, wieder an der Spritzgussform befestigt ist, wird das sekundäre Spritzgießen erneut durchgeführt, so dass die Leitungsklemme 140 spritzgegossen werden kann, um integral mit dem Körper 110 ausgebildet zu werden.
Zusätzlich kann die Endzellenheizung 1000 für eine Brennstoffzelle so ausgestaltet sein, dass sie ferner eine Endplatte 600, die an der oberen Abdeckung 120 gestapelt ist, und eine Dichtung 500 aufweist, die zwischen der oberen Abdeckung 120 und der Endplatte 600 angeordnet ist und eng an dieser haftet.
Das heißt, unter Bezugnahme auf die 15 und 16, da die Endzelle 100 aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist, kann die aus einem Metall gebildete Endplatte 600 mit einer Oberfläche der Endzelle 100 gekoppelt sein, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen. In diesem Fall kann die Dichtung 500 zwischen der Endzelle 100 und der Endplatte 600 angeordnet und eng an dieser befestigt sein, um eine Luftdichtigkeit an einer Kontaktfläche zwischen der Endzelle 100 und der Endplatte 600 aufrechtzuerhalten.
Hierbei weist die Dichtung 500 Dichtelemente 530 auf, die so ausgebildet sind, dass sie an beiden Oberflächen einer Platte 510 vorstehen und eine Vielzahl von Verbindungslöchern 520 sind in der Platte 510 ausgebildet, um durch die oberen und unteren Flächen der Platte 510 hindurch zu dringen, und die Dichtelemente, die an den oberen und unteren Oberflächen der Platte 510 ausgebildet sind, können durch die Verbindungslöcher 520 miteinander verbunden sein.
Das heißt, die Dichtung 500 kann die Platte 510 und die Dichtelemente 530 mit einer Plattenform aufweisen, und die Dichtelemente 530 können so ausgebildet sein, dass sie an beiden Oberflächen der Platte 510 vorstehen. Zusätzlich werden die Verbindungslöcher 520, die durch beide Oberflächen der Platte 510 hindurchdringen in der Platte 510 ausgebildet, und die an beiden Oberflächen der Platte 510 ausgebildeten Dichtelemente 530 können durch die Verbindungslöcher 520 miteinander verbunden sein. Daher sind die Dichtelemente 530, die im Allgemeinen aus einem Gummi- oder Silikonmaterial ausgebildet sind, um eine Schwierigkeit bei der Aufrechterhaltung von Formen zu haben, gekoppelt und an der Platte 510 befestigt, wodurch es möglich wird, einfach Formen des Dichtungsglieds 530 aufrechtzuerhalten und zu verhindern, dass Feuchtigkeit, Fremdmaterialien und dergleichen zwischen der Endplatte 600 und der Endzelle 100 eingesetzt werden.
In diesem Fall können Sitznuten entlang von Abschnitten von beiden Oberflächen der Platte 510 konkav ausgebildet sein, an der die Dichtelemente so ausgebildet sind, dass Teile der Dichtelemente eingesetzt werden können und somit eine Trennung der Dichtelemente verhindert werden kann. Zusätzlich kann die Endplatte 600 ein darin ausgebildetes Durchgangsloch aufweisen, so dass die Elektrizitätssammelklemme 310 hindurchdringen kann und darin ausgebildete Durchgänge aufweisen kann, um mit den mit den Kanälen der Endzelle 100 verbundenen Durchgängen verbunden zu sein. Zusätzlich kann die Dichtung 500 auch Elektrizitätssammelklemmenlöcher 550 darin aufweisen, so dass die Elektrizitätssammelklemme durch diese hindurchdringt und Durchgangslöcher 540 aufweist, die darin ausgebildet sind, um mit den Durchgängen verbunden zu werden. Zusätzlich wird ein Raum zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche der Elektrizitätssammelklemme 310, der durch die Endplatte 600 und das Durchgangsloch der Endplatte 600 hindurchdurchdringt, durch ein Dichtmittel oder dergleichen abgedichtet, wodurch es möglich wird zu verhindern, dass Feuchtigkeit, Fremdmaterialien und dergleichen, in Richtung der Elektrizitätssammelplatte 300 eingesetzt werden können.
Zusätzlich können in der Dichtung 500 die Platte 510 und die Dichtelemente 530 integral miteinander durch Spritzgießen ausgebildet sein.
Das heißt, nachdem die Platte 510 aus einem Metall ausgebildet ist, wird ein Spritzgießen durchgeführt, so dass die Dichtung 500 leicht in einer Form ausgebildet werden kann, in der die Dichtelemente 530 an beiden Oberflächen der Platte 510 ausgebildet sind und mittels der in der Platte 510 ausgebildeten Verbindungslöcher 520 miteinander verbunden sind.
Darüber hinaus, wie in 17 gezeigt, kann die Dichtung 500 nur Dichtelemente 530 aufweisen, die aus einem Gummi- oder Silikonmaterial ausgebildet sind, ohne die Platte 510 zu enthalten, und die Dichtelemente 531 können an beiden Seiten in der Längsrichtung angeordnet sein, um eine Luftdichtigkeit der Luftdurchgänge und der Kraftstoffdurchgänge, die in der Endzelle 110 ausgebildet sind, aufrechtzuerhalten.
Zusätzlich kann ein thermisches Kissen zwischen dem Heizelement 200 und der Elektrizitätssammelplatte 300 angeordnet und eng an diesem befestigt sein. Das heißt, obwohl nicht dargestellt, ist das thermische Kissen zwischen dem Heizelement 200 und der Elektrizitätssammelplatte 300 zwischengeschaltet und eng daran haftend, um so eine Wärmeleitungsfunktion zu verbessern, wodurch es möglich wird, dass die von dem Heizelement 200 erzeugte Wärme gut durch eine Elektrizitätssammelplatte 300 zu einer Reaktionszelle 1100a des Brennstoffzellenstapels 1100 übertragen wird. In diesem Fall kann die Thermoplatte auch ein darin ausgebildetes Durchgangsloch aufweisen, so dass die Elektrizitätssammelklemme 310 durch diese hindurchdringen kann.
Zusätzlich kann eine Brennstoffzelle 2000, die eine Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, so ausgestaltet sein, dass sie einen Brennstoffzellenstapel 1100 aufweist, der durch Stapeln von Einheitszellen ausgebildet ist und Luftdurchgänge 1110 und Brennstoffdurchgänge 1120 aufweist, die jeweils an beiden Seiten davon ausgebildet sind, um durch beide Oberflächen in einer Stapelrichtung hindurch zu dringen; und kann die Endzellenheizungen 1000 aufweisen, die mit dem Brennstoffzellenstapel 1100 gekoppelt und an Außenseiten von Einheitszellen gestapelt sind, die an den äußersten Abschnitten unter den Einheitszellen gestapelt sind, so dass Durchgänge miteinander verbunden sind.
Das heißt, die Brennstoffzelle 2000 kann durch Stapeln der Endzellenheizungen 1000 an dem Brennstoffzellenstapel 1100 ausgebildet werden, der durch Stapeln der Reaktionszellen 1100a ausgebildet wird, wie in den 18 und 19 dargestellt, und die Endzellenheizungen 1000 können an den Reaktionszellen 1100a gestapelt werden, die an den äußersten Abschnitten des Brennstoffzellenstapels 1100 gestapelt sind, und zwar in der gleichen Richtung wie die Stapelrichtung. In diesem Fall können die Luftdurchgänge 1100 und die in dem Brennstoffzellenstapel 1100 gebildeten Kraftstoffdurchgänge 1120 mit den Luftdurchgängen 151 und den Kraftstoffdurchgängen 152 der Endzellenheizungen 1000 verbunden sein, um den Luftdurchgängen 151 und den Kraftstoffgängen 152 der Endzellenheizungen 1000 zu entsprechen. In diesem Fall werden zwischen den Luftdurchgängen 1110 und den Brennstoffdurchgängen 1120 im Brennstoffzellenstapel 1100 Kühlkanäle ausgebildet, so dass ein Wärmetauschmedium (ein Kältemittel) durch die Einheitszellen hindurchtreten kann, um die Einheitszellen zu kühlen.
Daher können die Endzellenheizungen nicht nur an dem Brennstoffzellenstapel befestigt werden, indem die Endzellenheizungen an den Außenseiten der äußersten Reaktionszellen gestapelt werden, wie das Stapeln der Einheitszellen, die den Brennstoffzellenstapel bilden, und das Ankoppeln der Endzellenheizungen an den äußersten Reaktionszellen, um so eng an den äußersten Reaktionszellen zu haften, und eine Struktur zum miteinander verbinden der Durchgänge ist einfach, so dass die Endzellenheizungen sehr leicht installiert werden können. Zusätzlich ist es möglich, zu verhindern, dass Wasser in den Endzellen des Brennstoffzellenstapels unter Verwendung der Endzellenheizungen, wie oben beschrieben, eingefroren wird, so dass die Anfangsstartfähigkeit und die anfängliche Fahrleistung der Brennstoffzelle verbessert werden können.
Zusätzlich können die Endzellenheizungen 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung an beiden Seiten der äußersten Abschnitte des Brennstoffzellenstapels 1100 angeordnet sein. Hierbei können die Endzellenheizungen 1000 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem sowohl die Luftdurchgänge als auch die Brennstoffdurchgänge ausgebildet sind, an beiden Seiten des Brennstoffzellenstapels 1100 angeordnet sein. Alternativ kann die Endzellenheizung 1000 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in der nur die Luftkanäle, die an einer Seite des Brennstoffzellenstapels 1100 angeordnet sind, angeordnet sein und die Endzellenheizvorrichtung 1000 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in der sowohl die Luftkanäle als auch die Brennstoffkanäle ausgebildet sind, können an der anderen Seite des Brennstoffzellenstapels 1100 angeordnet sein.
Zusätzlich kann die Brennstoffzelle 2000 so ausgestaltet sein, dass sie ferner Abdeckungen 1400 aufweist, die an Außenseiten der Endzellenheizungen 1000 gestapelt sind, wobei Luftdurchgänge 1410 und Brennstoffdurchgänge 1420, die an beiden Seiten davon ausgebildet sind, so verbunden sind, dass sie zu den Luftdurchgängen 151 und den Kraftstoffdurchgängen 152 der Endzellenheizvorrichtungen 1000 verbunden sind, die so ausgebildet sind, dass sie die Elektrizitätssammelklemme 131 der Endzellenheizung 1000 nach außen freilegen und aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen; und Befestigungselemente 1500, deren beide Enden mit den Abdeckungen 1400 verbunden sind, aufweisen, so dass der Brennstoffzellenstapel 1100, die Endzellenheizungen 1000 und die Abdeckungen 1400 in Stapelrichtung eng aneinander haften.
Das heißt, die Abdeckungen 1400, die aus dem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sind, können an den Außenseiten in einer Dickenrichtung von zwei Endzellenheizungen 1000 angeordnet sein, die jeweils an beiden Oberflächen des Brennstoffzellenstapels 1100 in die Dickenrichtung gestapelt angeordnet sind und die beiden Abdeckungen 1400, die beiden Endzellenheizungen 1000 und der Brennstoffzellenstapel 1100 können miteinander gekoppelt und befestigt werden, so dass sie in der Stapelrichtung unter Verwendung der Befestigungselemente 1500 eng aneinander haften. In diesem Fall können die Abdeckungen 1400 Durchgangslöcher aufweisen, die darin ausgebildet sind, so dass die Elektrizitätssammelklemmen 310 in diese eingesetzt und zu ihrer Außenseite hin freigelegt werden können. Zusätzlich kann eine der beiden Abdeckungen 1400 Verbindungslöcher aufweisen, die darin ausgebildet sind, um mit den Kraftstoffdurchgängen und den Luftdurchgängen verbunden zu sein, und die andere der beiden Abdeckungen 1400 kann darin ausgebildete Verbindungslöcher aufweisen, um mit dem Kühlkanäle verbunden zu sein. Zusätzlich können die Befestigungselemente 1500 in einer Plattenform ausgebildet sein, die in der Dickenrichtung langgestreckt ist, und beide Enden der Befestigungselemente 1500 können in einer Breitenrichtung gebogen werden und an den Abdeckungen 1400 durch Befestigungsmittel wie Bolzen gekoppelt und befestigt sein.
Die Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung kann verhindern, dass Wasser in der Reaktionszelle des Brennstoffzellenstapels eingefroren wird, um die anfängliche Startfähigkeit und die anfängliche Fahrleistung der Brennstoffzelle zu verbessern.
Zusätzlich können die Luftdichtigkeit und die Druckwiderstandseigenschaften der Luftdurchgänge und der in der Endzelle gebildeten Kraftstoffdurchgänge durch die Vibrationsverschmelzung und die Laserverschmelzung gesichert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann unterschiedlich angewendet werden. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung von Fachleuten auf verschiedene Weise modifiziert werden, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ohne von dem in den Ansprüchen beanspruchten Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1000: Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle
100: Endzelle
110: Körper
111: Luftkanäle
112: Brennstoffkanäle
113: Schmelzvorsprung
114: Schmelznut
115: Vorstehender Teil
120: obere Abdeckung
121: Einführnut
130: untere Abdeckung
140: Leitungsklemme
141: Klemme
142: Spritzgussteil
151: Luftdurchgang
152: Brennstoffdurchgang
200: Heizelement
300: Elektrizitätssammelplatte
310: Elektrizitätssammelklemme
400: Wärmedämmblech
500: Dichtung
510: Platte
520: Verbindungsloch
530: Dichtelement
531: Dichtelement
540: Durchgangsloch
550: Elektrizitätssammelklemmenloch
600: Endplatte
2000: Brennstoffzelle
1100: Brennstoffzellenstapel
1100a: Reaktionszelle
1110: Luftdurchgang
1120: Brennstoffdurchgang
1400: Abdeckung
1410: Luftdurchgang
1420: Brennstoffdurchgang
1500: Befestigungselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-1466507 B1 [0006]

Claims

Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle, aufweisend: eine Endzelle mit einem Körper und einer oberen Abdeckung, die an einer oberen Oberfläche des Körpers gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser angeordnet ist und Luftkanäle aufweist, die zwischen dem Körper und der oberen Abdeckung ausgebildet sind; ein Heizelement, das an der Endzelle gestapelt und gekoppelt ist; und eine an dem Heizelement gestapelte und in Kontakt stehende Elektrizitätssammelplatte.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei Schmelzvorsprünge ausgebildet sind, um an der oberen Oberfläche des Körpers und/oder einer unteren Oberfläche der oberen Abdeckung vorzustehen, wobei Schmelznuten an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge konkav ausgebildet sind, so dass sie mit den Schmelzvorsprüngen in Kontakt stehen und die Schmelzvorsprünge derart aufgeschmolzen sind, dass der Körper und die obere Abdeckung miteinander verbunden sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Schmelzvorsprünge und die Schmelznuten an beiden Seiten der Luftkanäle so ausgebildet sind, dass sie von den Luftkanälen beabstandet sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei in der Endzelle Schmelzvorsprünge durch Vibrationsverschmelzung oder Laserverschmelzung derart aufgeschmolzen sind, dass der Körper und die obere Abdeckung miteinander verbunden und integral miteinander ausgebildet sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei eine Sitznut in einer unteren Oberfläche des Körpers konkav ausgebildet ist, und die Elektrizitätssammelplatte an einer unteren Oberfläche des Heizelements so gestapelt ist, dass sie mit der unteren Oberfläche des Heizelements in Kontakt steht, so dass das Heizelement und die Elektrizitätssammelplatte in die Sitznut eingesetzt und an dieser platziert sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle, aufweisend: eine Endzelle mit einem Körper, einer oberen Abdeckung, die an einer oberen Oberfläche des Körpers gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser angeordnet ist, und mit einer unteren Abdeckung, die an einer unteren Oberfläche des Körpers gestapelt und in Kontakt stehend mit dieser angeordnet ist, mit Luftkanälen, die zwischen dem Körper und der oberen Abdeckung ausgebildet sind, und mit Brennstoffkanälen, die zwischen dem Körper und der unteren Abdeckung ausgebildet sind; ein Heizelement, das an der Endzelle gestapelt und gekoppelt ist; und eine an dem Heizelement gestapelte und in Kontakt stehende Elektrizitätssammelplatte.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 6, wobei Schmelzvorsprünge ausgebildet sind, um an der oberen Oberfläche des Körpers und/oder einer unteren Oberfläche der oberen Abdeckung vorzustehen, wobei Schmelznuten an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge konkav ausgebildet sind, so dass sie mit den Schmelzvorsprüngen in Kontakt stehen und die Schmelzvorsprünge derart aufgeschmolzen sind, dass der Körper und die obere Abdeckung miteinander verbunden sind, und Schmelzvorsprünge ausgebildet sind, um an der unteren Oberfläche des Körpers und/oder einer oberen Oberfläche der unteren Abdeckung vorzustehen, wobei Schmelznuten an beiden Seiten der Schmelzvorsprünge konkav ausgebildet sind, so dass sie mit den Schmelzvorsprüngen in Kontakt stehen und die Schmelzvorsprünge derart aufgeschmolzen sind, dass der Körper und die untere Abdeckung miteinander verbunden sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 6, wobei die Schmelzvorsprünge und die Schmelznuten an beiden Seiten eines jeden der Luftkanäle und der Brennstoffkanäle so ausgebildet sind, dass sie von den Luftkanälen und den Brennstoffkanälen beabstandet sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 6, wobei in der Endzelle Schmelzvorsprünge durch Vibrationsverschmelzung oder Laserverschmelzung derart aufgeschmolzen sind, dass der Körper und die obere Abdeckung miteinander verbunden sind und der Körper und die untere Abdeckung miteinander verbunden sind, und der Körper, die obere Abdeckung, und die untere Abdeckung daher integral miteinander ausgebildet sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 6, wobei eine Sitznut in einer unteren Oberfläche der unteren Abdeckung konkav ausgebildet ist, und die Elektrizitätssammelplatte an einer unteren Oberfläche des Heizelements so gestapelt ist, dass sie mit der unteren Oberfläche des Heizelements in Kontakt steht, so dass das Heizelement und die Elektrizitätssammelplatte in die Sitznut eingesetzt und an dieser platziert sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 6, wobei eine Querschnittsfläche eines Abschnitts, in dem ein Schmelzvorsprung aufgeschmolzen ist, kleiner ist als derjenige eines Paares von Schmelznuten, die an beiden Seiten jedes Schmelzvorsprungs ausgebildet sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 6, wobei vorstehende Teile ausgebildet sind, um an der oberen Oberfläche des Körpers vorzustehen, Schmelzvorsprünge ausgebildet sind, um an den oberen Oberflächen der vorstehenden Teile vorzustehen, und Einführnuten konkav an Positionen ausgebildet sind, die denen der vorstehenden Teile in der oberen Abdeckung entsprechen, so dass die vorstehenden Teile und die Schmelzvorsprünge in die Einführnuten eingesetzt sind und die Schmelzvorsprünge aufgeschmolzen sind, um mit den Einführnuten verschmolzen zu werden.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 12, wobei eine Höhe der Einführnut höher als die des vorstehenden Teils ist und eine Querschnittsfläche eines Raumes zwischen dem vorstehenden Teil und der Einführnut größer als die eines Teils ist, in dem der Schmelzvorsprung aufgeschmolzen ist.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 6, wobei eine Leitungsklemme, in der Klemmen und Spritzgussteile mittels Spritzgießen der Klemmen integral miteinander ausgebildet sind, erneut spritzgegossen wird, so dass der Körper und die Leitungsklemme integral miteinander ausgebildet sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 6, ferner aufweisend: eine Endplatte, die an der oberen Abdeckung gestapelt ist; und eine Dichtung, die zwischen der oberen Abdeckung und der Endplatte angeordnet ist und eng an diesen haftet.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 15, wobei die Dichtung Dichtungsteile, die so ausgebildet sind, dass sie an beiden Oberflächen einer Platte vorstehen, und eine Vielzahl von Verbindungslöchern aufweist, die in der Platte ausgebildet sind, um durch die oberen und unteren Oberflächen der Platte hindurch zu dringen, und die an den oberen und unteren Oberflächen der Platte ausgebildeten Dichtungsteile durch die Verbindungslöcher miteinander verbunden sind.
Endzellenheizung für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 16, wobei in der Dichtung die Platte und die Dichtungsteile mittels Spritzgießen integral miteinander ausgebildet sind.