DE102018110509A1

DE102018110509A1 - Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels

Info

Publication number: DE102018110509A1
Application number: DE102018110509.6A
Authority: DE
Inventors: Xi Yang; Liang Xi; Jeffrey A Rock; Siguang Xu; Yeh-Hung Lai
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2018-11-08
Also published as: CN108808054B; CN108808054A; US20180323463A1; US10388979B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels für ein Fahrzeug bereitgestellt, das Verfahren die folgenden Schritte umfassend: (1) das Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen, jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen mit einer variierenden Wirkflächen-Dicke zwischen den Brennstoffzellen; (2) das Messen einer Wirkflächen-Dicke für jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen und das Sortieren jeder Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen in entweder eine erste Gruppe, eine zweite Gruppe oder eine dritte Gruppe, basierend auf der Wirkflächen-Dicke für jede Brennstoffzelle; (3) das Montieren einer Zielanzahl an Brennstoffzellen auf einer Zielhöhe von mindestens entweder der ersten, zweiten oder dritten Gruppe auf eine erste Endplatte; und (4) das Befestigen einer zweiten Endplatte auf der Zielanzahl an Brennstoffzellen, wodurch die erste Endplatte einen Brennstoffzellenstapel bildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Brennstoffzellenstapel in Fahrzeugen und insbesondere ein Verfahren zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels mit verbesserter Effizienz.
HINTERGRUND
Die folgende vorliegende Offenbarung wird in Bezug auf Protonenaustauschmembran (PEM)-Brennstoffzellenstapel bereitgestellt. Die Herstellungsweise kann auch für andere Arten von Brennstoffzellenstapel, wie Festoxidbrennstoffzellenstapel, Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC) oder Direktmethanolbrennstoffzellen (DMFC), verwendet werden. Ferner kann die Erfindung auch für Elektrolysezellen, wie Festoxidelektrolysezellen, und deren Zellenstapel verwendet werden. Die elektrochemischen Reaktionen und der Betrieb einer Brennstoffzelle oder einer Elektrolysezelle sind nicht das Wesen der vorliegenden Erfindung, und werden somit nicht näher erläutert, sondern als einem Fachmann bekannt betrachtet.
In einem herkömmlichen Brennstoffzellenstapel 114 (wie in 1A dargestellt) ist eine Vielzahl von Brennstoffzelleneinheiten 112 und herkömmlichen ebenen Endplatten 110 zu einem Stapel 114 zusammengebaut. Es versteht sich, dass eine UEA 116 auf einer Bipolarplatte angeordnet sein kann, um dadurch eine Brennstoffzelle 118 unter den anderen ähnlich ausgebildeten Brennstoffzellen 118 durch gestrichelte Linien 115 dargestellten Brennstoffzelleneinheiten auszubilden. Die UEA 116 kann Diffusionsmedien (auch als Gasdiffusionsschicht bezeichnet), die angrenzend an einer Anodenstirnfläche und einer Kathodenstirnfläche einer Membranelektrolytanordnung (MEA) angeordnet sind, beinhalten. Die MEA beinhaltet einen dünnen protonenleitenden, polymeren Membran-Elektrolyten mit einem Anoden-Elektrodenfilm, der auf einer Stirnfläche desselben ausgebildet ist, und einen Kathoden-Elektrodenfilm, der auf dessen gegenüberliegenden Stirnfläche ausgebildet ist. Im Allgemeinen werden derartige Membran-Elektrolyte aus Ionenaustauscherharzen hergestellt und umfassen typischerweise ein perfluoroniertes Sulfonsäurepolymer, wie z. B. NAFION™, erhältlich von E.I. DuPont de Nemeours & Co. Die Anoden- und Kathodenfilme umfassen andererseits typischerweise (1) fein verteilte Kohlenstoffteilchen, sehr fein verteilte katalytische Teilchen, die auf den inneren und äußeren Oberflächen der Kohlenstoffteilchen getragen werden, sowie protonenleitfähiges Material (z. B. NAFION™), vermischt mit den katalytischen und Kohlenstoffteilchen, oder (2) katalytischen Teilchen, Sans-Kohlenstoff, dispergiert in einem Polytetrafluorethylen (PTFE)-Bindemittel.
Der Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels 114 ist abhängig von einem kleinen Übergangswiderstand zwischen den verschiedenen UEA's 116 und Bipolarplatten. Diese Druckkraft 132 muss groß genug sein und gleichmäßig genug über die gesamte Länge 130 des Brennstoffzellenstapels 114 verteilt sein, um elektrischen Kontakt zwischen jeder Brennstoffzelle 118 sicherzustellen, jedoch nicht so groß, dass zu hohe Druckkräfte 132 den Elektrolyten, die Elektroden und/oder die elektrische Verbindung beschädigen oder den Gasstrom über die aktiven Bereiche 116 behindern. Die Komprimierung des Brennstoffzellenstapels 114 ist auch von wesentlicher Bedeutung für die Dichtung zwischen den Schichten des Stapels, um das Stapelgas dicht zu halten. Jedoch ist es normal, unterschiedliche Druckkräfte 132 entlang der Länge 130 des Brennstoffzellenstapels 130 zu finden, was zu einem ineffizienten Brennstoffzellenstapel-Betrieb 114 führt.
In diesem Szenario können zu hohe Druckkräfte 132 in bestimmten Bereichen innerhalb eines Stapels 114 auftreten, während unzureichende Druckkräfte 132 in anderen Bereiche desselben Stapels auftreten können. Wie gezeigt, können Unebenheiten im Stapel zu Beschädigungen oder einer verringerten Leistung des Brennstoffzellenstapels führen. Dementsprechend muss ein Verfahren zur Herstellung eines robusten Brennstoffzellenstapels bereitgestellt werden, der die Verbraucher (Druckkräfte 132) entlang der Länge des Brennstoffzellenstapels von einer Endplatte zur anderen Endplatte gleichmäßig verteilt.
Die obigen in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist. Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer verbesserten Endplatteneinheit für einen Brennstoffzellenstapel, der Kompressionsladungen besser über den Brennstoffzellenstapel verteilt.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels mit im Wesentlichen gleichmäßig verteilten Druckkräften zwischen den verschiedenen Brennstoffzellen im Brennstoffzellenstapel bereit. Eine erste Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet die Schritte wie folgt: (1) Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen, jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen mit einer Wirkflächen-Dicke und einer Toleranz für die Wirkflächen-Dicke; (2) Messen einer Wirkflächen-Dicke für jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen und Sortieren jeder Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen in entweder eine erste Gruppe, eine zweite Gruppe oder eine dritte Gruppe, basierend auf der Wirkflächen-Dicke für jede Brennstoffzelle; (3) Montieren einer Zielanzahl an Brennstoffzellen auf einer Zielhöhe von mindestens entweder der ersten, zweiten oder dritten Gruppe auf eine erste Endplatte; und (4) Befestigen einer zweiten Endplatte auf die Zielanzahl an Brennstoffzellen, wodurch die erste Endplatte einen Brennstoffzellenstapel bildet. In der ersten Ausführungsform beinhaltet der Schritt des Messens und Sortierens den Schritt, eine nominale Brennstoffzelle auf die erste Gruppe, eine dünne Brennstoffzelle auf die zweite Gruppe und eine dicke Brennstoffzelle auf die dritte Gruppe zu richten.
Es versteht sich, dass der Schritt des Zusammenfügens der Zielanzahl an Brennstoffzellen den Schritt, dicke und dünne Brennstoffzellen auf der ersten Endplatte abzuwechseln, beinhalten kann, jedoch nicht notwendigerweise muss. Alternativ kann der Schritt des Zusammenfügens der Zielanzahl an Brennstoffzellen den Schritt des Bereitstellens dicker, nominaler und dünner Brennstoffzellen in einem wiederholten aufeinanderfolgenden Muster auf der ersten Endplatte beinhalten. In noch einer weiteren alternativen Weise kann der Schritt des Zusammenfügens der Zielanzahl an Brennstoffzellen den Schritt des Bereitstellens einer Vielzahl nominaler nebeneinander auf der ersten Endplatte liegender Brennstoffzellen bereitstellen.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Schritte: (1) Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen, jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen mit einer Wirkflächen-Dicke und einer Toleranz für die Wirkflächen-Dicke; (2) Messen einer Wirkflächen-Dicke für jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen und Sortieren jeder Brennstoffzelle in entweder einer ersten Gruppe, einer zweiten Gruppe oder einer dritten Gruppe; (3) Montieren einer ersten Vielzahl von Brennstoffzellen aus entweder der ersten, zweiten oder dritten Gruppe auf eine erste Endplatte bis mindestens eine der ersten, zweiten und dritten Gruppe entleert ist; (4) Montieren einer zweiten Vielzahl von Brennstoffzellen auf der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen bis eine Zielanzahl an Brennstoffzellen erreicht ist, die zweite Vielzahl von Brennstoffzellen wird aus entweder der ersten, zweiten oder dritten Gruppe von Brennstoffzellen gebildet; und (5) Befestigen einer zweiten Endplatte an der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen, wodurch die erste Endplatte einen Brennstoffzellenstapel bildet.
In der zweiten Ausführung kann die zweite Vielzahl von Brennstoffzellen aus alternierenden dünnen und dicke Brennstoffzellen und die zweite Vielzahl von Brennstoffzellen aus nominalen Brennstoffzellen gebildet sein. Alternativ kann bei der zweiten Ausführungsform die erste Vielzahl von Brennstoffzellen allein aus einer Vielzahl von nominalen Brennstoffzellen und die zweite Vielzahl von Brennstoffzellen aus mindestens entweder einer dünnen Brennstoffzelle oder einer dicken Brennstoffzelle gebildet sein. Wenn dünne und dicke Brennstoffzellen in der zweiten Vielzahl von Brennstoffzellen implementiert sind, können die dünne und dicke Brennstoffzelle in einem wiederholten aufeinanderfolgenden Muster angeordnet sein - wobei die dünnen und dicken Brennstoffzellen in abwechselnder Form angeordnet sind.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Schritte: (1) Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen, jede Brennstoffzelle mit einer Wirkflächen-Dicke und einer Toleranz für die Wirkflächen-Dicke; (2) das Messen einer Wirkflächen-Dicke für jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen und Sortieren jeder Brennstoffzelle in entweder einer ersten Gruppe, einer zweiten Gruppe oder einer dritten Gruppe; (3) das zufällige Montieren einer ersten Vielzahl von Brennstoffzellen aus einer oder mehreren der ersten, zweiten und dritten Gruppe auf eine erste Endplatte bis mindestens 50 Prozent einer Zielanzahl an Brennstoffzellen erreicht ist; (4) das selektive Montieren einer zweiten Vielzahl von Brennstoffzellen auf der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen bis 100 Prozent einer Zielanzahl an Brennstoffzellen und eine Zielhöhe erreicht ist, die zweite Vielzahl von Brennstoffzellen wird aus einer oder mehreren Brennstoffzellen der ersten, zweiten und dritten Gruppe von Brennstoffzellen gebildet; und (5) das Befestigen einer zweiten Endplatte an der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen, wodurch die erste Endplatte einen Brennstoffzellenstapel bildet.
Die vorliegende Offenbarung und ihre besonderen Eigenschaften und Vorteile werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen offensichtlicher werden.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, dem besten Modus, den Ansprüchen und den dazugehörigen Zeichnungen ersichtlich:

1A ist eine erweiterte Ansicht eines traditionellen PEM-Brennstoffzellenstapels.
1B ist eine schematische Querschnittsansicht einer Brennstoffzelle gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
1C ist eine erweiterte Darstellung eines exemplarischen, nicht beschränkenden PEM-Brennstoffzellenstapels gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Flussdiagramm, welches eine erste Ausführungsform des Herstellungsverfahrens eines Brennstoffzellenstapels gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
3 ist ein Flussdiagramm, welches eine zweite Ausführungsform des Herstellungsverfahrens eines Brennstoffzellenstapels gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
4 ist ein Flussdiagramm, welches eine dritte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens eines Brennstoffzellenstapels gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
5 ist ein Flussdiagramm, welches eine vierte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens eines Brennstoffzellenstapels gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
6 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines exemplarischen Brennstoffzellenstapels und der Brennstoffzellen, die unter der ersten Ausführungsform des Verfahrens montiert sind.
7 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines exemplarischen Brennstoffzellenstapels und der Brennstoffzellen, die unter der zweiten Ausführungsform des Verfahrens montiert sind.
8 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines exemplarischen Brennstoffzellenstapels und der Brennstoffzellen, die unter der dritten Ausführungsform des Verfahrens montiert sind.
9 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines exemplarischen Brennstoffzellenstapels und der Brennstoffzellen, die unter der vierten Ausführungsform des Verfahrens montiert sind.

Gleiche Referenznummern beziehen sich auf gleiche Teile in der Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird nun im Detail auf derzeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, welche die besten Arten der Durchführung der vorliegenden Offenbarung darstellen, die den Erfindern gegenwärtig bekannt sind. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich.
Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich exemplarisch für die vorliegende Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Daher sind die spezifischen Details, die hierin offenbart werden, nicht als Beschränkungen zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für jegliche Aspekte der vorliegenden Offenbarung und/oder dienen nur als repräsentative Grundlage, um Fachleuten auf dem Gebiet die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten zu vermitteln.
Außer in den Beispielen oder wenn ausdrücklich erwähnt, sind alle numerischen Angaben zu Materialmengen oder Reaktions- und/oder Nutzungsbedingungen in dieser Beschreibung so zu verstehen, dass sie durch den Zusatz „etwa“ modifiziert werden, so dass sie den weitestmöglichen Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Das Ausführen innerhalb der angegebenen numerischen Grenzen wird im Allgemeinen bevorzugt. Ferner, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben: Prozent, „Teile von“ und Verhältniswerte nach Gewicht; wenn eine Gruppe oder Klasse von Materialien für einen bestimmten Zweck im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung als geeignet oder bevorzugt beschrieben wird, bedeutet das, dass Mischungen von zwei oder mehreren Mitgliedern der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sind; die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung und gilt in entsprechender Anwendung für normale grammatikalische Variationen der anfangs definierten Abkürzung entsprechend. Und es wird, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, die Messung einer Eigenschaft anhand derselben Technik gemessen, wie vorher oder nachher für dieselbe Eigenschaft angegeben ist.
Es versteht sich ferner, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen und Verfahren beschränkt ist, die im Folgenden beschrieben werden, da bestimmte Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Des Weiteren dient die hierin verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und ist in keiner Weise als einschränkend zu verstehen.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass, wie in der Spezifikation und den angehängten Patentansprüchen verwendet, die Singularformen „ein/e“ und „der/die/das“ auch die Pluralverweise umfassen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Der Verweis auf eine Komponente im Singular soll beispielsweise eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
Der Begriff „umfassend“ ist gleichbedeutend mit „beinhaltend“, „aufweisend“, „enthaltend“ oder „gekennzeichnet durch“. Diese Begriffe sind einschließlich und offen auszulegen, und schließen zusätzliche ungenannte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
Der Ausdruck „bestehend aus“ schließt jedes Element, jeden Schritt oder Bestandteil aus, der nicht in dem Anspruch spezifiziert ist. Wenn dieser Ausdruck in einem Abschnitt des Hauptteils eines Anspruchs erscheint, anstatt sofort nach der Einleitung zu folgen, begrenzt er nur das Element, das in dem Abschnitt beschrieben ist; wobei andere Elemente nicht vom Anspruch insgesamt ausgeschlossen werden.
Der Ausdruck „im Wesentlichen bestehend aus“ begrenzt den Umfang eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte, plus denjenigen, die nicht erheblich die Grund- und neuartigen Merkmal(e) des beanspruchten Gegenstands beeinflussen.
Die Begriffe „umfassend“, „bestehend aus“ und „im Wesentlichen bestehend aus“ können alternativ verwendeten werden. Wo einer von diesen drei Begriffen verwendet wird, kann der vorliegend offenbarte und beanspruchte Gegenstand die Verwendung eines der anderen beiden Begriffe beinhalten.
Offenbarungen der Veröffentlichungen, auf die in dieser Anwendung verwiesen wird, gelten durch Bezugnahme in vollem Umfang in diese Anwendung aufgenommen, um den Stand der Technik, auf die sich dies vorliegende Offenbarung bezieht, genauer zu beschreiben.
Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung oder die Anwendung oder Verwendungen der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels gemäß verschiedener Ausführungsformen bereit, worin die Druckkräfte zwischen den Brennstoffzellen innerhalb des Brennstoffzellenstapels im Wesentlichen gleich sind und/oder entlang der Länge 31 des Brennstoffzellenstapels 32 gleichmäßig verteilt sind. Wie in 1C dargestellt wird eine erweiterte Darstellung eines exemplarischen nicht beschränkenden Brennstoffzellenstapels 32 vorgesehen, worin jede Brennstoffzelle 12 im Brennstoffzellenstapel 32 gemäß der Wirkflächen-Dicke 14 jeder Brennstoffzelle 12 in der Brennstoffzelle 32 montiert ist, wies es in der vorliegenden Offenbarung weiter beschrieben wird. Eine exemplarische, aber nicht beschränkende Wirkflächen-Dicke 14 (nicht einschließlich der Bipolarplatte) kann in den Bereich 0,5 mm bis 2 mm fallen.
Unter Bezugnahme auf 1B wird eine schematische Querschnittsansicht einer exemplarischen, nicht beschränkenden Brennstoffzelle 12 gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die Wirkfläche 16 wird von der ersten Gasdiffusionsschicht 86, der mittleren Schicht 94 (mit einer Membran 90 und Katalysatorschichten 92), der zweiten Gasdiffusionsschicht 88 gebildet. Die Brennstoffzellen-Dicke 14 ist dargestellt als Abstand zwischen einer ersten Seite 26 der ersten Gasdiffusionsschicht 86 (dargestellt in 1B und 1C) und einer zweiten Seite 28 der Bipolarplatte 24. Die exemplarische Brennstoffzelle 12 beinhaltet eine Membran 90 mit Katalysatorschichten 92, die die mittlere Schicht 94 bilden. Die erste Subdichtung ist als Element 84 und die zweite Subdichtung als Element 96 dargestellt. Alternativ kann die erste und zweite Subdichtung als einzelne Subdichtung bereitgestellt werden. Die Wirkflächen-Dicke 14 kann als Abstand zwischen der zweiten Seite 28 der Bipolarplatte 24 und der ersten Seite 26 der ersten Gasdiffusionsschicht 86 definiert werden.
Es versteht sich, dass die Wirkflächen-Dicke 14 von einer Brennstoffzelle 12 zu einer anderen Brennstoffzelle 12 durch Änderungen der Wirkfläche variieren kann - mittlere Schicht 94, erste und zweite Gasdiffusionsschichten 86, 88. Es versteht sich auch, dass jede Änderung, die an der Bipolarplatte 24 auftreten kann, minimal ist und deshalb, alternativ, eine alternative Wirkflächen-Dicke 14' auch als Abstand zwischen der ersten Seite 26 der ersten Gasdiffusionsschicht 86 zu der zweiten Seite 104 der zweiten Gasdiffusionsschicht 88, wie dargestellt, gemessen werden kann. Es versteht sich weiterhin, dass die Wirkflächen-Schichten 16 entweder an der ersten Seite 106 oder der zweiten Seite 28 der Bipolarplatte 24 angeordnet sein können. Im nicht beschränkenden Beispiel, dargestellt in 1C, befindet sich die Wirkfläche 16 an der ersten Seite 106 der Bipolarplatte 24. Außerdem versteht sich auch, dass der Begriff Wirkflächen-Dicke 14, 14' in der vorliegenden Offenbarung so ausgelegt werden könnte, dass entweder Dicke 14 oder Dicke 14', wie in dem nicht beschränkenden Beispiel in 1C dargestellt, gemeint ist.
Unter Bezugnahme auf 2 ist als eine erste Ausführungsform des Herstellungsverfahrens 10 ein Brennstoffzellenstapel 32 (1C) in einem Flussdiagramm veranschaulicht. Der erste Schritt 40 des Herstellungsverfahrens beinhaltet das Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen mit unterschiedlichen Wirkflächen-Dicken. Der zweite Schritt 42 kann die Messung der Dicke jeder Brennstoffzellen-Wirkfläche und das Sortieren/Ausrichten jeder Brennstoffzelle in entweder eine erste Gruppe mit einer nominellen Wirkflächen-Dicke, eine zweite Gruppe mit einer dünnen Wirkflächen-Dicke und eine dritte Gruppe mit einer dicken Wirkflächen-Dicke beinhalten. Es versteht sich, dass ein exemplarischer Bereich für die erste Gruppe (nominale Wirkflächen-Dicke 14) eine Dickentoleranz 15 von etwa -10 µm bis etwa 10 µm haben kann. Das heißt, die Wirkfläche für die Brennstoffzellen in der ersten Gruppe könnte eine Dickentoleranz 15 haben, die von - 10 µm von der Ziel-Wirkflächen-Dicke bis +10 µm im Verhältnis zur Ziel-Wirkflächen-Dicke variiert. Ein nicht beschränkender Beispiel-Bereich für die zweite Gruppe (dünne Wirkflächen-Dicke 14), wobei die Toleranz 15 der Wirkflächen-Dicke in den Bereich von etwa - 25 µm bis etwa -10 µm im Verhältnis zur Ziel- (oder gewünschten) Wirkflächen-Dicke fallen kann. Das heißt, die Wirkfläche für Zellen in der zweiten Gruppe könnte so dünn sein, dass sie -25 µm von der Ziel-Dicke bis +10 µm von der Ziel-Wirkflächen-Dicke betragen kann. Ein nicht beschränkender Beispiel-Bereich für die dritte Gruppe (dicke Wirkflächen-Dicke 14) kann eine Toleranz 15 von etwa 10 µm bis etwa 25 µm im Verhältnis zur Ziel- oder gewünschten Wirkflächen-Dicke haben. Desgleichen kann in der dritten Gruppe die Wirkfläche für Zellen in dieser dritten Gruppe niedrig (oder dünn) und 10 µm dicker als die Ziel-Wirkflächen-Dicke bis zu 25 µm dicker als die Ziel-Wirkflächen-Dicke sein.
Der dritte Schritt 44 des Verfahrens beinhaltet das Montieren einer Vielzahl von abwechselnden Brennstoffzellen 12 von der zweiten (dünnen) und dritten (dicken) Gruppe auf einer ersten Brennstoffzellen-Endplatte als eine erste Vielzahl von Brennstoffzellen bis entweder: (1) die Zielanzahl der Brennstoffzellen zusammengebaut ist; oder (2) mindestens entweder die zweite (dünne) oder dritte (dicke) Gruppe von Brennstoffzellen entleert ist. Es versteht sich, dass die Zielanzahl 52 von Brennstoffzellen (in 6 dargestellt) im Bereich von etwa 3 bis etwa 100 liegen kann, aber nicht notwendigerweise muss. Erneut bezugnehmend auf 6 ist ein schematisches Diagramm der Brennstoffzellen 12 und Brennstoffzellenstapel 32 dargestellt, worin mindestens entweder die zweite oder dritte Gruppe entleert ist. Daher, wenn entweder die zweite oder dritte Gruppen entleert ist, beinhaltet der vierte Schritt 46 das Bereitstellen von Brennstoffzellen aus der ersten Gruppe (nominal) für die teilweise zusammengebauten Stapel bis der Brennstoffzellenstapel abgeschlossen ist und ein fünfter Schritt 48 implementiert wird, der das Anbringen einer zweiten Brennstoffzellen-Endplatte an der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen und der ersten Brennstoffzellen-Endplatte beinhaltet. Alternativ, wenn die Zielanzahl der Brennstoffzellen 12 zusammengebaut ist, umfasst unter Verwendung der zweiten und dritten Gruppe der alternative vierte Schritt 49 das Montieren der zweiten Brennstoffzellen-Endplatte an der Vielzahl von Brennstoffzellen und der ersten Brennstoffzellen-Endplatte.
Unter erneuter Bezugnahme auf 6 ist, wie gezeigt, wird die Charge 30 der Brennstoffzellen 12 (mit verschiedenen Wirkflächen-Dicken 14 und einer Toleranz 15 für jede Wirkflächen-Dicke) in die erste Gruppe (dargestellt durch Element 54), die zweite Gruppe (dargestellt durch Element 56) und die dritte Gruppe (dargestellt durch Element 58) unterteilt. Die Brennstoffzellen 12 werden dann aus der ersten, zweiten und dritten Gruppe 54, 56, 58, wie oben beschrieben, ausgewählt und auf eine erste Endplatte 70 als eine erste Vielzahl von Brennstoffzellen 66 montiert bis die Zielanzahl 52 von Brennstoffzellen erreicht wird. Wie gezeigt kommen dünne Brennstoffzellen 62 aus der zweiten Gruppe 56 und dicke Brennstoffzellen 64 aus der dritten Gruppe 58. Jedoch, wenn mindestens entweder die zweite Gruppe 56 oder die dritte Gruppe 58 entleert sind (keine Brennstoffzellen 12 verbleiben in Gruppen 56, 58) bevor die Zielanzahl 52 erreicht ist, werden die nominalen Brennstoffzellen 60 aus der ersten Gruppe 54 als zweite Vielzahl 61 der Brennstoffzellen zur ersten Vielzahl 66 von Brennstoffzellen hinzugefügt, bis die Zielanzahl 52 von Brennstoffzellen für den Stapel 32 erreicht ist. Diese zusätzliche Gruppe von nominalen Brennstoffzellen 60 bildet eine zweite Vielzahl von Brennstoffzellen 61. Anschließend wird, wie oben beschrieben, die zweite Endplatte 72 auf der ersten und zweiten Vielzahl von Brennstoffzellen 66, 61 (die montierten Brennstoffzellen 68) und der ersten Endplatte 70, wie schon einmal dargestellt, angebracht bis die Zielanzahl 52 erreicht ist.
Unter Bezugnahme auf 3 wird nun eine zweite Ausführungsform des Herstellungsverfahrens 10" der vorliegenden Offenbarung in einem Flussdiagramm veranschaulicht. 7 zeigt die Brennstoffzellen 12 und den Brennstoffzellenstapel 32" implementiert unter der zweiten Ausführungsform des Verfahrens 10" in 3. Der erste Schritt 40" des Verfahrens 10" in 3 beinhaltet das Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen, jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen mit einer Wirkflächen-Dicke und einer Toleranz 15 für jede Wirkflächen-Dicke. Der zweite Schritt 42" beinhaltet das Messen der Dicke 14 jeder Brennstoffzelle in der Charge und das Sortieren jeder Brennstoffzelle in entweder eine erste Gruppe, eine zweite Gruppe oder eine dritte Gruppe. Die erste Gruppe von Brennstoffzellen kann eine Wirkfläche mit einer Nenndicke 14 im Bereich von -10 µm bis etwa 10 µm haben. Die zweite Gruppe von Brennstoffzellen kann eine Wirkfläche mit einer Nenndicke 14 im Bereich von - 25 µm bis etwa -10 µm und die dritte Gruppe von Brennstoffzellen kann eine Wirkfläche mit einer Nenndicke 14 im Bereich von 10 µm bis etwa 25 µm haben. Unter erneuter Bezugnahme auf 3 beinhaltet der dritte Schritt 44" des Verfahrens 10" das Montieren einer ersten Vielzahl von Brennstoffzellen aus der ersten, der zweiten und der dritten Gruppe in einem wiederholten aufeinanderfolgenden Muster (dargestellt als Element 160 im nicht beschränkenden Beispiel in 7). Die Vielzahl der Brennstoffzellen aus der ersten, zweiten und dritten Gruppe wird auf einer ersten Brennstoffzellen-Endplatte montiert bis die Zielanzahl der Brennstoffzellen erreicht ist. Der vierte Schritt 46" beinhaltet das Befestigen der zweiten Brennstoffzellen-Endplatte an der Vielzahl von Brennstoffzellen und der ersten Brennstoffzellen -Endplatte.
Unter Bezugnahme auf 7 sind nun ein exemplarischer Brennstoffzellenstapel 32" und die in Verfahren 10" implementierten Brennstoffzellen dargestellt. Die Charge 30" der Brennstoffzellen 12 (mit verschiedenen Wirkflächen-Dicken 14 und einer Toleranz 15 für jede Wirkflächen-Dicke) ist in die erste Gruppe (dargestellt durch Element 54") die zweite Gruppe (dargestellt durch Element 56") und die dritte Gruppe (dargestellt durch Element 58") unterteilt. Die Brennstoffzellen 12 werden dann aus der ersten, zweiten und dritten Gruppe 54, 56, 58, wie oben beschrieben, in einem wiederholten aufeinanderfolgenden Muster 160 ausgewählt und auf eine erste Endplatte 70" montiert bis die Zielanzahl 52" von Brennstoffzellen erreicht ist. Wie gezeigt kommen dünne Brennstoffzellen 62" aus der zweiten Gruppe 56" und dicke Brennstoffzellen 64" aus der dritten Gruppe 58". Anschließend wird, wie oben beschrieben, die zweite Endplatte 72" auf der Vielzahl von montierten Brennstoffzellen 68" und der ersten Endplatte 70, wie in 7 dargestellt, angebracht.
Unter Bezugnahme auf 4 wird nun eine dritte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens 10'" der vorliegenden Offenbarung in einem Flussdiagramm veranschaulicht. Die Brennstoffzellen 12 und Brennstoffzellenstapel 32"' unter der dritten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens 10'" sind in 8 der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wieder mit Bezug auf 4 beinhaltet der erste Schritt 40'" des Herstellungsverfahrens 10'" das Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen, jede Brennstoffzelle mit einer Wirkflächen-Dicke und einer Toleranz 15 für jede Wirkflächen-Dicke. Der zweite Schritt 42'" beinhaltet das Messen der Wirkflächen-Dicke jeder Brennstoffzelle in der Charge und das Sortieren jeder Brennstoffzelle in entweder eine erste Gruppe, eine zweite Gruppe oder eine dritte Gruppe. Die erste Gruppe 54'" (in 7 dargestellt) ist durch eine oder mehrere Brennstoffzellen definiert, welche eine Wirkflächen-Dicke 14 im Bereich von -10 µm bis etwa 10 µm haben. Die zweite Gruppe 56'" (in 7 dargestellt) von Brennstoffzellen hat eine Wirkfläche 16 in jeder Brennstoffzelle mit einer Dicke 14 im Bereich von - 25 µm bis etwa -10 µm, und die dritte Gruppe 58'" von Brennstoffzellen hat eine Wirkfläche 16 mit einer Nenndicke 14 im Bereich von 10 µm bis etwa 25 µm. Der dritte Schritt 44'" beinhaltet das zufällige Montieren einer ersten Vielzahl von Brennstoffzellen aus einer oder mehreren der ersten, zweiten und dritten Gruppe auf der ersten Endplatte, so dass die erste Vielzahl von Brennstoffzellen mindestens 50 % der Zielanzahl der Brennstoffzellen 52 bildet. Der vierte Schritt 46'" beinhaltet das selektive Montieren einer zweiten Vielzahl von Brennstoffzellen für den Stapel aus entweder der ersten, zweiten oder dritten Gruppe, so dass 100 % der Zielanzahl an Brennstoffzellen im Stapel und die Zielhöhe (Elemente 74 in 8) erreicht werden. Der fünfte Schritt 48'" beinhaltet das Befestigen einer zweiten Brennstoffzellen-Endplatte an der Vielzahl von montierten Brennstoffzellen und der ersten Brennstoffzellen-Endplatte. Es versteht sich, dass, mit Bezug auf alle Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, eine exemplarische aber nicht einschränkende Zielanzahl (oder gewünschte Anzahl) von Brennstoffzellen in den Bereich von 3 Brennstoffzellen bis 100 Brennstoffzellen fallen.
Wie in 8 dargestellt wird die Charge 30'" der Brennstoffzellen 12 (mit einer Wirkflächen-Dicke 14, 14' und einer Toleranz 15 für jede Brennstoffzelle in der Charge 30) in die erste Gruppe (dargestellt durch Element 54'"), die zweite Gruppe (dargestellt durch Element 56'") und die dritte Gruppe (dargestellt durch Element 58'") unterteilt. Die Brennstoffzellen 12 werden dann aus der ersten, zweiten und dritten Gruppe 54'", 56'", 58'", wie oben beschrieben, ausgewählt und auf eine erste Endplatte 70'" montiert, so dass die erste Vielzahl von Brennstoffzellen 66'" mindestens 50 % der Zielanzahl 52'" von Brennstoffzellen bilden. Die nominalen Brennstoffzellen 60'" kommen aus der ersten Gruppe 54'", die dünnen Brennstoffzellen 62'" kommen aus der zweiten Gruppe 56'" und die dicken Brennstoffzellen 64'" kommen aus der dritten Gruppe 58"'. Wie bereits zuvor beschrieben wird eine zweite Vielzahl von Brennstoffzellen 61'" aus mindestens der ersten, zweiten und dritten Gruppe 54'", 56'", 58'" selektiv an der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen 66"" sehr sorgfältig montiert bis die Zielanzahl 52'" und die Zielhöhe 74 (in 8 dargestellt) erreicht sind. Der Schritt des selektiven Montierens beinhaltet den Schritt des Ermittelns einer verbleibenden Zielhöhe 75, jeweils wenn eine neue Brennstoffzelle der zweiten Vielzahl 61"' von Brennstoffzellen hinzugefügt wird. Die Zielhöhe 74 kann, muss aber nicht notwendigerweise, im Bereich von etwa 0,61 m bis etwa 1,22 m liegen. Jedoch versteht sich, dass die Brennstoffzellen innerhalb von +3 mm oder -3 mm der Zielhöhe zusammengesetzt werden müssen. Da jede neue Brennstoffzelle der zweiten Vielzahl von Brennstoffzellen 61'" hinzugefügt wird, nimmt die verbleibende Zielhöhe 75 progressiv bis null ab. Wie oben beschrieben, sobald die Zielhöhe 75 erreicht und die Zielanzahl 52"" erreicht sind, kann die zweite Endplatte 72"' an der Vielzahl der montierten Brennstoffzellen 68'" und der ersten Endplatte 70"', wie in 8 dargestellt, befestigt werden. Es versteht sich, dass bei allen Ausführungsformen, die eine Zielhöhe implementieren, eine exemplarische, nicht beschränkende vordefinierte Zielhöhe im Bereich von etwa 2,54 cm bis etwa 1,22 m liegen kann.
Unter Bezugnahme auf 5 wird nun eine vierte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens 10"" der vorliegenden Offenbarung in einem Flussdiagramm veranschaulicht. Wieder mit Bezug auf 5 beinhaltet der erste Schritt 40"" des Herstellungsverfahrens das Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen, jede Brennstoffzelle mit einer Wirkflächen-Dicke 14 und einer Toleranz 15 für jede Wirkflächen-Dicke. Der zweite Schritt 42"" beinhaltet das Messen der Wirkflächen-Dicke jeder Brennstoffzelle in der Charge und das Sortieren/Ausrichten jeder Brennstoffzelle in entweder eine erste Gruppe, eine zweite Gruppe oder eine dritte Gruppe. Die erste Gruppe ist durch eine oder mehrere Brennstoffzellen definiert, welche eine Wirkflächen-Dicke 14 haben, die in der Toleranz 15 im Bereich von -10 µm bis etwa 10 µm der Ziel-Wirkflächen-Dicke liegt. Eine exemplarische, aber nicht beschränkende Wirkflächen-Dicke 14 (nicht einschließlich der Bipolarplatte) kann in den Bereich 0,5 mm bis 2 mm fallen. Die zweite Gruppe von Brennstoffzellen kann eine Wirkfläche mit einer Nenndicke 14 im Bereich von - 25 µm bis etwa -10 µm im Verhältnis zur Ziel- oder gewünschten Wirkflächen-Dicke haben, und die dritte Gruppe von Brennstoffzellen kann eine Wirkfläche mit einer Wirkflächen-Dicke 14 im Toleranz-Bereich von 10 µm bis etwa 25 µm größer als die Ziel-Wirkflächen-Dicke haben. Der dritte Schritt 44"" beinhaltet das Montieren einer ersten Vielzahl von Brennstoffzellen aus der ersten Gruppe auf einer ersten Brennstoffzellen-Endplatte bis: (1) die Zielanzahl der Brennstoffzellen erreicht ist oder (2) die erste Gruppe von Brennstoffzellen der nominalen Brennstoffzellen entleert ist. Wenn die erste Vielzahl von Brennstoffzellen ausschließlich aus der ersten Gruppe mit einer Nenndicke stammen, versteht es sich, dass die Druckkräfte 35 und Abstände zwischen der Wirkfläche für jede nominale Brennstoffzelle 60"" (in 9 dargestellt) in der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen im Wesentlichen konstant mit minimaler Variation sind. Wenn die erste Vielzahl von Brennstoffzellen die Zielanzahl an Brennstoffzellen erreicht hat, beinhaltet der vierte Schritt 48"" das Anbringen einer zweiten Brennstoffzellen-Endplatte an der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen und der ersten Brennstoffzellen-Endplatte. Alternativ, falls die erste Vielzahl von Brennstoffzellen nicht die Zielanzahl der Brennstoffzellen für den Stapel erreicht hat und die erste Gruppe von Brennstoffzellen verbraucht ist, so dass keine Brennstoffzellen in der ersten Gruppe verbleiben, beinhaltet der alternative vierte Schritt 46"" das Bereitstellen einer oder mehrerer Brennstoffzellen aus mindestens entweder der zweiten Gruppe oder der dritten Gruppe, bis die Zielanzahl des Brennstoffzellenstapels erreicht ist, dann beinhaltet der alternative fünfte Schritt 49"" (nach Schritt 46"') das Anbringen einer zweiten Brennstoffzellen-Endplatte an die Vielzahl von Brennstoffzellen und die erste Brennstoffzellen-Endplatte. Es wird bevorzugt, muss jedoch nicht notwendigerweise, zwischen dicken und dünnen Brennstoffzellen (wenn beide verwendet werden) in der zweiten Vielzahl 61"" von Brennstoffzellen abzuwechseln, um eine ziemlich gleichmäßige Verteilung der Druckkräfte 35 über den Stapel 32 sicherzustellen.
Unter Bezugnahme auf 9 werden nun die exemplarischen in Verfahren 10"" implementierten Brennstoffzellenstapel 80 und 82 und Brennstoffzellen 12 in 5 dargestellt. Die Charge 30"" der Brennstoffzellen 12 (mit verschiedenen Wirkflächen-Dicken 14) ist in die erste Gruppe (dargestellt durch Element 54"") die zweite Gruppe (dargestellt durch Element 56"") und die dritte Gruppe (dargestellt durch Element 58"") unterteilt. Nominale Brennstoffzellen 60"" aus der ersten Gruppe 54"" sind als erste Vielzahl von Brennstoffzellen 66"" auf eine erste Endplatte 70"" wie oben beschrieben, montiert, bis entweder: (1) die Zielanzahl 52"" der Brennstoffzellen erreicht ist oder (2) die erste Gruppe 54"" der nominalen Brennstoffzellen 60"" entleert ist. Wenn die Zielanzahl 52"" von Brennstoffzellen über die erste Vielzahl von Brennstoffzellen 66"" erreicht ist, wird die zweite Endplatte 72"" an der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen 66"" und der ersten Endplatte 70"" befestigt, wodurch ein Brennstoffzellenstapel 80 gebildet wird. Jedoch, wie oben beschrieben, werden in dem alternativen Fall, dass die erste Gruppe 54"" alle nominalen Brennstoffzellen 60"" entleert hat, bevor die Zielanzahl erreicht ist, die Brennstoffzellen 62"", 64""' aus der zweiten und dritten Gruppe (vorzugsweise in abwechselnder Form) als die zweite Vielzahl von Brennstoffzellen 61"" hinzugefügt bis die Zielanzahl 52"" der Brennstoffzellen erreicht ist. Sobald die Zielanzahl 52"" erreicht ist, wird die zweite Endplatte 72"" wieder an der Zielanzahl 52"" der Brennstoffzellen und der ersten Endplatte 70"" befestigt, wodurch der Brennstoffzellenstapel 82 gebildet wird.
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels, das Verfahren die folgenden Schritte umfassend: das Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen, jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen mit einer Wirkflächen-Dicke und einer Toleranz für jede Wirkflächen-Dicke; das Messen einer Wirkflächen-Dicke für jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen und Sortieren jeder Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen in entweder eine erste Gruppe, eine zweite Gruppe oder eine dritte Gruppe, basierend auf der Wirkflächen-Dicke für jede Brennstoffzelle; das Zusammenbauen einer Zielanzahl an Brennstoffzellen auf eine Zielhöhe von mindestens entweder der ersten, zweiten oder dritten Gruppen auf eine erste Endplatte; und das Befestigen einer zweiten Endplatte auf der Zielanzahl an Brennstoffzellen und der ersten Endplatte, wodurch ein Brennstoffzellenstapel gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Messens und Sortierens den Schritt der Ausrichtung einer nominalen Brennstoffzelle auf die erste Gruppe, das Ausrichten einer dünnen Brennstoffzelle auf die zweite Gruppe und das Ausrichten einer dicken Brennstoffzelle auf die dritte Gruppe beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, worin der Schritt des Zusammenfügens der Zielanzahl an Brennstoffzellen den Schritt beinhaltet, dicke und dünne Brennstoffzellen auf der ersten Endplatte abzuwechseln.
Verfahren nach Anspruch 2, worin der Schritt des Zusammenfügens der Zielanzahl an Brennstoffzellen den Schritt des Bereitstellens dicker, nominaler und dünner Brennstoffzellen in einem wiederholten aufeinanderfolgenden Muster auf der ersten Endplatte beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, worin der Schritt des Zusammenfügens der Zielanzahl an Brennstoffzellen den Schritt des Bereitstellens einer Vielzahl von nominalen Brennstoffzellen nebeneinander auf der ersten Endplatte beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, worin die Toleranz der Wirkflächen-Dicke für jede nominale Brennstoffzelle in einem Bereich von etwa -10 µm bis etwa 10 µm liegt, die Toleranz der Wirkflächen-Dicke für jede dünne Brennstoffzelle in einem Bereich von etwa - 25 µm bis etwa -10 µm und die Toleranz der Wirkflächen-Dicke für jede dicke Brennstoffzelle in einem Bereich von etwa 10 µm bis etwa 25 µm liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, worin die Wirkflächen-Dicke für jede nominale Brennstoffzelle eine Toleranz hat, die in einem Bereich von etwa -10 µm bis etwa 10 µm liegt, die Wirkflächen-Dicke für jede dünne Brennstoffzelle eine Toleranz hat, die in einem Bereich von etwa - 25 µm bis etwa -10 µm liegt, und die Wirkflächen-Dicke für jede dicke Brennstoffzelle eine Toleranz hat, die in einem Bereich von etwa 10 µm bis etwa 25 µm liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, worin die Toleranz der Wirkflächen-Dicke für jede nominale Brennstoffzelle in einem Bereich von etwa -10 µm bis etwa 10 µm liegt, die Toleranz der Wirkflächen-Dicke für jede dünne Brennstoffzelle in einem Bereich von etwa - 25 µm bis etwa -10 µm und die Toleranz der Wirkflächen-Dicke für jede dicke Brennstoffzelle in einem Bereich von etwa 10 µm bis etwa 25 µm liegt.
Verfahren zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels, das Verfahren die folgenden Schritte umfassend: das Bereitstellen einer Charge von Brennstoffzellen, jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen mit einer Wirkflächen-Dicke und einer Toleranz für jede Wirkflächen-Dicke; das Messen einer Wirkflächen-Dicke für jede Brennstoffzelle in der Charge von Brennstoffzellen und das Sortieren jeder Brennstoffzelle in entweder eine erste Gruppe, eine zweite Gruppe oder eine dritte Gruppe; das Montieren einer ersten Vielzahl von Brennstoffzellen aus der ersten, zweiten oder dritten Gruppe auf eine erste Endplatte bis mindestens entweder die erste, zweite oder dritte Gruppe entleert ist; das Montieren einer zweiten Vielzahl von Brennstoffzellen an der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen bis eine Zielanzahl an Brennstoffzellen erreicht ist, die zweite Vielzahl von Brennstoffzellen wird aus der ersten, zweiten oder dritten Gruppe von Brennstoffzellen gebildet; und das Befestigen einer zweiten Endplatte an der ersten Vielzahl von Brennstoffzellen und der ersten Endplatte, wodurch ein Brennstoffzellenstapel gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, worin der Schritt des Messens und Sortierens den Schritt des Ausrichtens einer nominalen Brennstoffzelle auf die erste Gruppe, des Ausrichtens einer dünnen Brennstoffzelle auf die zweite Gruppe und des Ausrichtens einer dicken Brennstoffzelle auf die dritte Gruppe beinhaltet.