DE102019216264A1 - Production method for producing a guiding device for guiding at least one fluid, as well as production method for producing a fuel cell unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren (100) zum Herstellen einer Leitvorrichtung (2) zum Leiten zumindest eines Fluides (200) für zumindest eine Brennstoffzelle (4) umfassend folgende Schritte:- Fertigen (101) eines Leitelementes (11) mit einer Kanalstruktur (12) zum Führen des Fluides (200),- Anordnen (102) eines Abdeckelementes (13) zum Abdecken der Kanalstruktur (12) an dem Leitelement (11), sodass das Leitelement (11) und das Abdeckelement (13) eine Leiteinheit (10) zum Leiten des Fluides (200) bilden.Ferner betrifft die Erfindung ein Produktionsverfahren einer Brennstoffzelleneinheit (1).The invention relates to a manufacturing method (100) for manufacturing a guiding device (2) for guiding at least one fluid (200) for at least one fuel cell (4), comprising the following steps: Manufacturing (101) a guiding element (11) with a channel structure (12) for guiding the fluid (200), - arranging (102) a cover element (13) for covering the channel structure (12) on the guide element (11) so that the guide element (11) and the cover element (13) have a guide unit (10) for The invention also relates to a method for producing a fuel cell unit (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren zum Herstellen einer Leitvorrichtung zum Leiten zumindest eines Fluides für zumindest eine Brennstoffzelle, sowie ein Herstellverfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelleneinheit mit mehreren Brennstoffzellen.The invention relates to a manufacturing method for manufacturing a guiding device for guiding at least one fluid for at least one fuel cell, as well as a manufacturing method for manufacturing a fuel cell unit with a plurality of fuel cells.
Stand der TechnikState of the art
Leitvorrichtungen zum Leiten von Fluiden in Brennstoffzellen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So werden in einem Brennstoffzellenstack Membran-Elektroden-Einheiten, sog. MEAs, mit Leitvorrichtungen abwechselnd angeordnet. Eine häufig verwendete Form solcher Leitvorrichtungen stellt eine Bipolarplatte dar. Bipolarplatten dienen dabei als elektrische Verbindung zwischen benachbarten Zellen und weisen eine Elektrode auf, die als Stromsammler dient. Ferner bieten Bipolarplatten durch einen zumindest doppelwandigen Aufbau und entsprechende Kanalstrukturen die Möglichkeit, dass Luft und Wasserstoff an den Seiten der MEAs strömt, während dazwischen eine Wasserkühlung bereitgestellt wird.Guiding devices for guiding fluids in fuel cells are known in principle from the prior art. For example, membrane electrode units, so-called MEAs, with guide devices are arranged alternately in a fuel cell stack. A frequently used form of such guide devices is a bipolar plate. Bipolar plates serve as an electrical connection between neighboring cells and have an electrode that serves as a current collector. Furthermore, through an at least double-walled construction and corresponding channel structures, bipolar plates offer the possibility of air and hydrogen flowing on the sides of the MEAs, while water cooling is provided in between.
Bei bekannten Herstellverfahren für Bipolarplatten, werden die Kanalstrukturen üblicherweise eingefräst, um eine möglichst hohe Genauigkeit zu erzielen. Dies ist jedoch zeitaufwendig und teuer. Alternativ ist es bekannt, sämtliche Geometrieelemente, wie z.B. die Kanalstruktur, einen Einströmbereich und Aufnahmen für Dichtungen in einem Umformschritt durch plastische Verformung eines Rohteils herzustellen. Prozessbedingt kann dies zu einer starken Streckung der eingesetzten dünnen Bleche führen, wodurch die erreichbaren Geometrieverhältnisse, wie Breite zu Tiefe, der Kanäle begrenzt sind und ein Einsatz von vorbeschichtetem Material erschwert oder unmöglich ist. Beispielsweise ist aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Herstellverfahren zum Herstellen einer Leitvorrichtung zum Leiten zumindest eines Fluides für zumindest eine Brennstoffzelle vorgesehen. Das Herstellverfahren umfasst folgende Schritte:
- - Fertigen eines Leitelementes mit einer Kanalstruktur zum Führen des Fluides, insbesondere wobei mehrere oder alle Kanäle der Kanalstruktur einzeln gefertigt werden,
- - Anordnen eines Abdeckelementes zum Abdecken der Kanalstruktur an dem Leitelement, sodass das Leitelement und das Abdeckelement eine Leiteinheit zum Leiten des Fluides bilden,
- - Anformen einer Anschlussschnittstelle an die Leiteinheit für einen Zugang zur Kanalstruktur zwischen dem Leitelement und dem Abdeckelement für das Fluid, insbesondere wobei das Anformen einer Anschlussschnittstelle nach dem Anordnen des Abdeckelementes durchgeführt wird.
- - Manufacturing a guide element with a channel structure for guiding the fluid, in particular wherein several or all channels of the channel structure are manufactured individually,
- - Arranging a cover element for covering the channel structure on the guide element, so that the guide element and the cover element form a guide unit for guiding the fluid,
- Forming a connection interface on the guide unit for access to the channel structure between the guide element and the cover element for the fluid, in particular wherein the connection interface is molded after the cover element has been arranged.
Somit kann die Leitvorrichtung mehrschichtig und/oder plattenartig ausgebildet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Leitvorrichtung um eine Bipolarplatte, die zwischen zwei Membran-Elektroden-Einheiten in einer Brennstoffzelleneinheit anordbar ist. Bei dem Fluid kann es sich um ein Brenngas, insbesondere um Luft und/oder Wasserstoff, oder um ein Kühlmittel zum Kühlen der zumindest einen Brennstoffzelle handeln. Vorzugsweise kann durch die Kanalstruktur ein Führen mehrerer Fluide ermöglicht werden. Beispielsweise kann die Leitvorrichtung zum Führen des Kühlmittels zwischen dem Leitelement und dem Abdeckelement in der Kanalstruktur ausgebildet sein. Ferner ist es denkbar, dass an einer dem Leitelement abgewandten Seite des Abdeckelementes Luft führbar ist und an der dem Abdeckelement abgewandten Seite des Leitelementes Wasserstoff oder ein anderer Brennstoff. Somit können vorzugsweise drei unterschiedliche Fluide durch die Leitvorrichtung führbar sein. Insbesondere kann das Leitelement beidseitig eine Kanalstruktur aufweisen. Vorzugsweise wird die Kanalstruktur beim Fertigen des Leitelementes eingeprägt, sodass das Leitelement beidseitig Kanäle erhält. Unter dem Zugang für das Fluid kann ein Eingang und/oder ein Ausgang verstanden werden, über den das Fluid in die Kanalstruktur zwischen dem Leitelement und dem Abdeckelement einbringbar oder aus dem das Fluid aus der Kanalstruktur ausbringbar ist.The guide device can thus be designed in a multilayered and / or plate-like manner. The guide device is preferably a bipolar plate which can be arranged between two membrane-electrode units in a fuel cell unit. The fluid can be a fuel gas, in particular air and / or hydrogen, or a coolant for cooling the at least one fuel cell. A plurality of fluids can preferably be guided through the channel structure. For example, the guide device for guiding the coolant between the guide element and the cover element can be formed in the channel structure. Furthermore, it is conceivable that air can be guided on a side of the cover element facing away from the guide element and hydrogen or another fuel can be guided on the side of the guide element remote from the cover element. Thus, preferably three different fluids can be passed through the guide device. In particular, the guide element can have a channel structure on both sides. The channel structure is preferably embossed when the guide element is manufactured, so that the guide element has channels on both sides. The access for the fluid can be understood to mean an inlet and / or an outlet via which the fluid can be introduced into the channel structure between the guide element and the cover element or from which the fluid can be discharged from the channel structure.
Das Leitelement kann ein elektrisch leitendes Material aufweisen, um als Elektrode, insbesondere als Stromsammler, in der Brennstoffzelle einsetzbar zu sein. Beispielsweise kann das Leitelement ein Metall und/oder einen elektrisch leitenden Kunststoff aufweisen. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Leitelement einen elektrisch leitenden Anschluss umfasst. Das Leitelement kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass mehrere Abschnitte des Leitelementes einzeln gefertigt werden und anschließend aneinander befestigt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Leitelement um ein einstückiges Bauteil.The guide element can have an electrically conductive material in order to be able to be used as an electrode, in particular as a current collector, in the fuel cell. For example, the guide element can have a metal and / or an electrically conductive plastic. Furthermore, it can be provided that the guide element comprises an electrically conductive connection. The guide element can be made in one piece or in several pieces. For example, it is conceivable that several sections of the guide element are manufactured individually and then attached to one another. The guide element is preferably a one-piece component.
Bei dem Abdeckelement kann es sich beispielsweise um einen Deckel handeln, der im Montagezustand die Kanalstruktur verschließt. Das Abdeckelement kann plattenartig, insbesondere als Blechteil oder als Kunststoffplatte, ausgeführt sein. Somit kann die Kanalstruktur ausschließlich durch das Leitelement vorgegeben sein. Alternativ ist es denkbar, dass das Abdeckelement ebenfalls eine Kanalstruktur aufweist, die mit der Kanalstruktur des Leitelementes kombiniert wird, um die fertigen Kanäle der Leitvorrichtung auszugestalten.The cover element can be, for example, a cover that closes the channel structure in the assembled state. The cover element can be designed in the manner of a plate, in particular as a sheet metal part or as a plastic plate. Thus, the channel structure can only be achieved through the Guide element be given. Alternatively, it is conceivable that the cover element also has a channel structure which is combined with the channel structure of the guide element in order to design the finished channels of the guide device.
Beim Anformen der Anschlussschnittstelle an die Leiteinheit wird die Anschlussschnittstelle vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Leitelement und/oder dem Abdeckelement verbunden. Insbesondere kann der Anschlussschnittstelle beim Anformen an die Leiteinheit ihre geometrische Form gegeben werden. Die Anschlussschnittstelle kann einen Kanaleingang oder mehrere Kanaleingänge aufweisen, durch den oder durch die das Fluid in die Kanalstruktur einbringbar ist. Insbesondere kann die Anschlussschnittstelle zum Anschließen an ein Fluidsystem ausgebildet sein.When the connection interface is molded onto the guide unit, the connection interface is preferably cohesively connected to the guide element and / or the cover element. In particular, the connection interface can be given its geometric shape when it is molded onto the guide unit. The connection interface can have a channel inlet or a plurality of channel inlets through which or through which the fluid can be introduced into the channel structure. In particular, the connection interface can be designed for connection to a fluid system.
Somit werden voranstehende, aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise behoben. Insbesondere wird die Herstellung einer Leitvorrichtung zum Leiten eines Fluides für zumindest eine Brennstoffzelle in kostengünstiger Art und Weise vereinfacht. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Thus, the above disadvantages known from the prior art are at least partially eliminated. In particular, the production of a guiding device for guiding a fluid for at least one fuel cell is simplified in a cost-effective manner. Further features and details of the invention emerge from the respective subclaims, the description and the drawings.
Durch das Anformen der Anschlussschnittstelle, kann vermieden werden, dass es prozessbedingt zu einer starken Streckung des Leitelementes kommt. Dadurch können verbesserte Geometrieverhältnisse, wie Breite zu Tiefe, von Kanälen der Kanalstruktur begrenzt erreicht werden. Ferner kann dadurch ermöglicht sein, dass das Leitelement ein vorbeschichtetes Material aufweist. Ferner kann das Fertigen des Leitelementes für eine Serienproduktion verbessert sein.By shaping the connection interface, it can be avoided that the process-related stretching of the guide element occurs. As a result, improved geometrical relationships, such as width to depth, can be achieved in a limited manner by channels of the channel structure. Furthermore, this can make it possible for the guide element to have a pre-coated material. Furthermore, the manufacture of the guide element for series production can be improved.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Kanalstruktur beim Fertigen des Leitelementes durch einen mehrstufigen Umformvorgang eines plattenförmigen Rohelementes hergestellt wird. Bei dem Rohelement kann es sich z.B. um ein Blech oder eine Kunststoffplatte handeln. Bei dem Umformvorgang kann das Rohelement plastisch verformt werden, um die Kanalstruktur zu erhalten. Insbesondere kann die Kanalstruktur in das Rohelement eingeprägt werden, um die Kanalstruktur beidseitig des Leitelementes auszubilden. Durch die Umformung in mehreren Stufen, kann eine Streckung des Leitelementes reduziert werden. So kann vorgesehen sein, dass mit jeder Stufe des Umformvorgangs ein Kanal teilweise oder vollständig ausgebildet wird. Insbesondere kann der mehrstufige Umformvorgang einen Folgeverbundvorgang und/oder einen Lamellenwalzvorgang umfassen.Furthermore, in a production method according to the invention, it can advantageously be provided that the channel structure is produced during production of the guide element by a multi-stage reshaping process of a plate-shaped raw element. The raw element can be a sheet metal or a plastic plate, for example. During the forming process, the raw element can be plastically deformed in order to obtain the channel structure. In particular, the channel structure can be embossed into the raw element in order to form the channel structure on both sides of the guide element. By reshaping in several stages, stretching of the guide element can be reduced. It can thus be provided that a channel is partially or completely formed with each stage of the forming process. In particular, the multi-stage forming process can include a progressive composite process and / or a lamellar rolling process.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der mehrstufige Umformvorgang, insbesondere für mehrere oder alle Kanäle der Kanalstruktur einzeln, durch zumindest ein erstes und ein zweites Werkzeugelement durchgeführt wird, wobei das Herstellverfahren folgende Schritte umfasst:
- - Niederhalten des Rohelementes durch das erste Werkzeugelement,
- - Umformen des Rohelementes durch das zweite Werkzeugelement
- - Holding down the raw element by the first tool element,
- - Reshaping of the raw element by the second tool element
Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Werkzeugelement um einen Niederhalter handeln, durch welchen das Rohelement zumindest abschnittsweise fixiert wird, um die Verformung eines weiteren Abschnittes durch das zweite Werkzeugelement zu vereinfachen und/oder zu ermöglichen. Dabei ist es denkbar, dass das Rohelement durch das erste Werkzeugelement auf ein weiteres Werkzeugelement, insbesondere in Form einer Matrize, gedrückt wird. Das zweite Werkzeugelement kann in Form eines Stempels ausgebildet sein, um z.B. einen Kanal der Kanalstruktur in das Rohelement zu formen. Durch das Niederhalten des Rohelementes wird eine Streckung zumindest teilweise verhindert. Weiterhin kann durch den Einsatz der beiden Werkzeugelemente eine effiziente Serienproduktion ermöglicht sein, bei welcher beispielsweise ein Rohelement in Form eines Bandmaterials umgeformt wird. Insbesondere kann das Bandmaterial durch ein Schneidwerkzeug für das Leitelement zugeschnitten werden oder zugeschnitten sein.For example, the first tool element can be a hold-down device by means of which the raw element is fixed at least in sections in order to simplify and / or enable the deformation of a further section by the second tool element. It is conceivable that the raw element is pressed by the first tool element onto a further tool element, in particular in the form of a die. The second tool element can be designed in the form of a punch, for example in order to form a channel of the channel structure in the raw element. By holding down the raw element, stretching is at least partially prevented. Furthermore, through the use of the two tool elements, efficient series production can be made possible, in which, for example, a raw element is reshaped in the form of a strip material. In particular, the strip material can be cut or cut to size by a cutting tool for the guide element.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Rohelement bei dem mehrstufigen Umformvorgang entlang einer Herstellrichtung, insbesondere um eine Kanalbreite der Kanalstruktur, bewegt wird, wobei das erste Werkzeugelement dem zweiten Werkzeugelement in der Herstellrichtung nachgeordnet ist und/oder dass ein Nachformen einer durch das zweite Werkzeugelement geformten Formstruktur durch das erste Werkzeugelement erfolgt. Durch die Bewegung in die Herstellrichtung kann das Rohelement weiterbefördert werden, sodass das Niederhalten und/oder das Umformen durch das erste und/oder zweite Werkzeugelement durch eine Hubbewegung des ersten bzw. zweiten Werkzeugelementes ausgeführt werden kann. Durch das Nachformen kann die Kanalstruktur mit einer erhöhten Genauigkeit und/oder mit feineren Geometrien ausgebildet werden. Beispielsweise kann das Rohelement durch das zweite Werkzeugelement vorgeformt werden. Durch das erste Werkzeugelement können dann z.B. Radien und/oder weitere Geometrieelemente eingeformt werden. Beispielsweise sind auch Lochungen durch das erste Werkzeugelement denkbar.Furthermore, in a manufacturing method according to the invention, it can advantageously be provided that the raw element is moved in the multi-stage forming process along a manufacturing direction, in particular by a channel width of the channel structure, the first tool element being arranged downstream of the second tool element in the manufacturing direction and / or that a reshaping of the second tool element formed form structure is carried out by the first tool element. As a result of the movement in the manufacturing direction, the raw element can be conveyed further, so that holding down and / or reshaping by the first and / or second tool element can be carried out by a lifting movement of the first or second tool element. As a result of the post-shaping, the channel structure can be formed with increased accuracy and / or with finer geometries. For example, the raw element can be preformed by the second tool element. The first tool element can then be used, for example, for radii and / or more Geometry elements are molded. For example, perforations through the first tool element are also conceivable.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Herstellverfahren folgenden Schritt umfasst:
- - Anformen eines Dichtelementes an die Leiteinheit.
- - Forming a sealing element on the guide unit.
Beim Anformen des Dichtelementes an die Leiteinheit kann das Dichtelement stoffschlüssig mit dem Abdeckelement und/oder dem Leitelement verbunden werden. Insbesondere kann dem Dichtelement beim Anformen des Dichtelementes an die Leiteinheit die geometrische Form gegeben werden. Das Dichtelement kann einen Kunststoff, insbesondere in Form eines Elastomers, umfassen. Insbesondere kann durch das Dichtelement die Leiteinheit zumindest bereichsweise gasdicht abgeschlossen werden. Insbesondere kann das Leitelement zum Abdeckelement versetzt angeordnet werden, sodass ein Spalt entsteht, in welchen ein Spritzgusswerkzeug zum Anformen des Dichtelementes eingeführt werden kann. Weiterhin ist es denkbar, dass das Anformen des Dichtelementes gleichzeitig mit dem Anformen der Anschlussschnittstelle durchgeführt wird, insbesondere, wenn das Dichtelement und die Anschlussschnittstelle materialeinheitlich ausgebildet werden.When the sealing element is molded onto the guide unit, the sealing element can be materially connected to the cover element and / or the guide element. In particular, the sealing element can be given the geometric shape when the sealing element is molded onto the guide unit. The sealing element can comprise a plastic, in particular in the form of an elastomer. In particular, the guide unit can be sealed in a gas-tight manner at least in some areas by the sealing element. In particular, the guide element can be arranged offset to the cover element, so that a gap is created in which an injection molding tool can be inserted for molding the sealing element. Furthermore, it is conceivable that the molding of the sealing element is carried out at the same time as the molding of the connection interface, in particular if the sealing element and the connection interface are made of the same material.
Es ist ferner bei einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren denkbar, dass das Anformen der Anschlussschnittstelle und/oder das Anformen des Dichtelementes einen Mehrkomponenten-Kunststoffspritzguss umfasst. Beispielsweise können der Mehrkomponenten-Kunststoffspritzguss und der Umformvorgang zum Fertigen der Kanalstruktur in einer Werkzeugeinheit durchgeführt werden. Dadurch kann das Herstellverfahren insgesamt vereinfacht sein, indem der Herstellprozess räumlich begrenzt wird. Dadurch kann ferner Zeit zum Herstellen der Leitvorrichtung eingespart werden. Vorzugsweise kann für das Anformen der Anschlussschnittstelle eine erste Kunststoffkomponente und für das Anformen des Dichtelementes eine zweite Kunststoffkomponente an die Leiteinheit angespritzt werden. Somit kann es sich bei dem Mehrkomponenten-Kunststoffspritzguss um einen Zweikomponenten-Kunststoffspritzguss handeln. Insbesondere werden beim Anformen der Anschlussschnittstelle und beim Anformen des Dichtelementes die Anschlussschnittstelle, das Dichtelement und die Leiteinheit stoffschlüssig miteinander verbunden.In a manufacturing method according to the invention, it is also conceivable that the molding of the connection interface and / or the molding of the sealing element comprises a multi-component plastic injection molding. For example, the multi-component plastic injection molding and the forming process for manufacturing the channel structure can be carried out in one tool unit. As a result, the manufacturing process can be simplified overall, in that the manufacturing process is spatially limited. As a result, time for manufacturing the guide device can also be saved. A first plastic component can preferably be molded onto the guide unit for molding the connection interface and a second plastic component for molding the sealing element. The multi-component plastic injection molding can thus be a two-component plastic injection molding. In particular, when the connection interface is molded and when the sealing element is molded, the connection interface, the sealing element and the guide unit are connected to one another in a materially bonded manner.
Es ist ferner bei einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren denkbar, dass beim Anformen der Anschlussschnittstelle und/oder beim Anformen des Dichtelementes zumindest ein Montageelement zur Montage der Leiteinheit und/oder der Leitvorrichtung in einem Brennstoffzellensystem an die Leiteinheit angeformt wird. Vorzugsweise wird das Montageelement dabei materialeinheitlich mit der Anschlussschnittstelle und/oder dem Dichtelement ausgebildet. Somit kann zumindest ein weiteres Geometrieelement in kostengünstiger Art und Weise hergestellt werden, insbesondere ohne dass eine zusätzliche Fertigungsstation notwendig ist. Durch das Montageelement kann die Leitvorrichtung zur Montage in einem Brennstoffzellenstapel vorbereitet werden, sodass durch das Anformen des Montageelementes auch nachfolgende Produktionsschritte zur Produktion einer Brennstoffzelleneinheit vereinfacht werden. Das Montageelement kann z.B. einen Clipsverbinder oder Fixierungen für einen Zellaufbau der Brennstoffzelle umfassen. Vorzugsweise können mehrere Montageelemente beim Anformen der Anschlussschnittstelle und/oder beim Anformen des Dichtelementes an die Leiteinheit angeformt werden.It is also conceivable in a manufacturing method according to the invention that at least one mounting element for mounting the guide unit and / or the guide device in a fuel cell system is molded onto the guide unit when the connection interface is molded and / or the sealing element is molded onto it. The mounting element is preferably made of the same material with the connection interface and / or the sealing element. In this way, at least one further geometric element can be produced in a cost-effective manner, in particular without the need for an additional production station. By means of the assembly element, the guide device can be prepared for assembly in a fuel cell stack, so that subsequent production steps for the production of a fuel cell unit are also simplified by the molding of the assembly element. The mounting element can, for example, comprise a clip connector or fixings for a cell structure of the fuel cell. A plurality of assembly elements can preferably be formed onto the guide unit when the connection interface is molded and / or when the sealing element is molded.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Abdeckelement beim Anordnen an das Leitelement mit dem Leitelement stoffschlüssig und/oder elektrisch leitend verbunden wird. Beispielsweise können das Abdeckelement und das Leitelement miteinander verschweißt oder verlötet werden, um eine stoffschlüssige und elektrisch leitende Verbindung herzustellen. Dadurch kann ein elektrischer Widerstand der Leiteinheit reduziert sein, z.B. wenn die Leiteinheit als Elektrode zumindest einer Brennstoffzelle oder zweier benachbarter Brennstoffzellen ausgebildet wird.Furthermore, in a manufacturing method according to the invention, it can advantageously be provided that the cover element is connected to the guide element in a materially and / or electrically conductive manner when it is arranged on the guide element. For example, the cover element and the guide element can be welded or soldered to one another in order to produce a cohesive and electrically conductive connection. This can reduce the electrical resistance of the guide unit, e.g. if the guide unit is designed as an electrode of at least one fuel cell or two adjacent fuel cells.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Abdeckelement an einer dem Leitelement abgewandten Seite des Abdeckelementes ein Begrenzungsmittel zum Führen eines weiteren Fluides aufweist. Das Begrenzungsmittel kann z.B. einen erhöht ausgebildeten Rand umfassen, um das weitere Fluid zu führen. Furthermore, in a manufacturing method according to the invention, it can advantageously be provided that the cover element has a limiting means for guiding a further fluid on a side of the cover element facing away from the guide element. The limiting means can, for example, comprise a raised edge in order to guide the further fluid.
Insbesondere kann durch das Begrenzungsmittel ein Crossflow von Reaktionsgasen ermöglicht werden. Das Begrenzungsmittel kann durch einen Umformvorgang, z.B. durch Biegen des Abdeckelementes hergestellt werden oder durch einen Kunststoff-Spritzgussvorgang an einen insbesondere flachen Abschnitt des Abdeckelementes angeformt werden.In particular, a crossflow of reaction gases can be made possible by the limiting means. The delimitation means can be produced by a forming process, e.g. by bending the cover element, or can be molded onto a particularly flat section of the cover element by means of a plastic injection molding process.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Produktionsverfahren zur Produktion einer Brennstoffzelleneinheit mit mehreren Brennstoffzellen vorgesehen. Dabei sind mehrere Brennstoffzellenelemente vorgesehen, die jeweils zwischen zwei Leitvorrichtungen angeordnet werden. Ferner werden die Leitvorrichtungen zuvor nach einem erfindungsgemäßen Herstellverfahren hergestellt.According to a further aspect of the invention, a production method for producing a fuel cell unit with a plurality of fuel cells is provided. Several fuel cell elements are provided, each of which is arranged between two guide devices. Furthermore, the guide devices are manufactured beforehand using a manufacturing method according to the invention.
Damit bringt ein erfindungsgemäßes Produktionsverfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren beschrieben worden sind. Durch die Anordnung der Brennstoffzellenelemente jeweils zwischen zwei Leitvorrichtungen wird somit insbesondere ein Brennstoffzellenstapel gebildet. Vorzugsweise ergibt sich dadurch eine abwechselnde Anordnung von Leitvorrichtungen und Brennstoffzellenelementen. Ein Brennstoffzellenelement kann z.B. eine Membran-Elektroden-Einheit umfassen.A production method according to the invention thus brings the same advantages as have already been described in detail with reference to a production method according to the invention. By arranging the fuel cell elements between two guide devices, in particular a fuel cell stack is thus formed. This preferably results in an alternating arrangement of guide devices and fuel cell elements. A fuel cell element can, for example, comprise a membrane-electrode unit.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
-
1 ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren zum Herstellen einer Leitvorrichtung in schematischer Darstellung der Verfahrensschritte, -
2 ein Fertigen eines Leitelementes bei dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren, -
3 das Leitelement nach einem Einbringen einer Kanalstruktur, -
4 eine Leiteinheit, -
5-7 Detailansichten der nach dem Herstellverfahren hergestellten Leitvorrichtu ng, -
8 eine nach einem erfindungsgemäßen Produktionsverfahren produzierte Brennstoffzelleneinheit.
-
1 a manufacturing method according to the invention for manufacturing a guide device in a schematic representation of the method steps, -
2 a production of a guide element in the production method according to the invention, -
3 the guide element after a channel structure has been introduced, -
4th a management unit, -
5-7 Detailed views of the guide device manufactured according to the manufacturing process, -
8th a fuel cell unit produced by a production method according to the invention.
In der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden für die gleichen technischen Merkmale auch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.In the following description of some exemplary embodiments of the invention, identical reference symbols are used for the same technical features in different exemplary embodiments.
Anschließend erfolgt ein Anordnen
Nach dem Anordnen
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