DE102019220529A1

DE102019220529A1 - Method for sealing a gap in a fuel cell

Info

Publication number: DE102019220529A1
Application number: DE102019220529.1A
Authority: DE
Inventors: Anton Ringel; Andreas Ringk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2021-06-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung eines zwischen einer ersten und einer zweiten Lage (2, 4) einer Brennstoffzelle angeordneten Zwischenraums (6), umfassend die Schritte eines Aufbringens (30) einer ersten Menge an Dichtmaterial (10a) auf die erste Lage (2), eines Aufbringens (32) einer zweiten Menge an Dichtmaterial (10b) auf die gegenüberliegend von der ersten Lage (2) angeordnete zweite Lage (4) sowie eines Verpressens (34) der ersten und der zweiten Lage (2, 4) zur Verbindung der auf der ersten und zweiten Lage (2, 4) angeordneten Menge an Dichtmaterial (10a, 10b) zu einer Dichtung (14) unter Ausbildung des abgedichteten Zwischenraums (6), wobei die erste Lage (2) und die zweite Lage (4) aus unterschiedlichen Materialien gebildet ist und auf die erste Lage (2) und die zweite Lage (4) unterschiedliche Dichtmaterialien (10a, 10b) aufgetragen werden.

The invention relates to a method for sealing an intermediate space (6) arranged between a first and a second layer (2, 4) of a fuel cell, comprising the steps of applying (30) a first amount of sealing material (10a) to the first layer (2 ), applying (32) a second amount of sealing material (10b) to the second layer (4) arranged opposite the first layer (2) and pressing (34) the first and second layers (2, 4) for connection the amount of sealing material (10a, 10b) arranged on the first and second layer (2, 4) to form a seal (14) with the formation of the sealed space (6), the first layer (2) and the second layer (4) is formed from different materials and different sealing materials (10a, 10b) are applied to the first layer (2) and the second layer (4).

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Abdichtung eines Zwischenraums einer Brennstoffzelle sowie einer Verbundschicht zur Verwendung in einer Brennstoffzelle.The present invention is based on a method for sealing an intermediate space in a fuel cell and a composite layer for use in a fuel cell.

Stand der TechnikState of the art

Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler, bei denen bspw. Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser, elektrische Energie und Wärme umgewandelt werden. Zur Abdichtung einzelner Lagen der Brennstoffzellen werden in der Regel Kunststoffdichtungen verwendet. Diese Dichtungen werden auf eine Hälfte eines abzudichten Bauteils appliziert und anschließend mit der zweiten Hälfte verpresst. Hierbei kann es jedoch vorkommen, dass das Material und/oder die Oberfläche zwischen der über die Kunststoffdichtungen zu verbindenden Lagen unterschiedlich ist, sodass häufig kein für beide Lagen optimales Dichtmaterial ausgewählt werden kann. Häufig ist es so, dass das verwendete Dichtmaterial entweder für die erste Lage oder für die zweite Lage optimal ausgelegt ist und daher in Abhängigkeit von der entsprechenden Eignung unterschiedlich gut an den jeweiligen Ebenen haftet.Fuel cells are electrochemical energy converters in which, for example, hydrogen and oxygen are converted into water, electrical energy and heat. As a rule, plastic seals are used to seal individual layers of the fuel cells. These seals are applied to one half of a component to be sealed and then pressed together with the second half. Here, however, it can happen that the material and / or the surface is different between the layers to be connected via the plastic seals, so that it is often not possible to select a sealing material that is optimal for both layers. It is often the case that the sealing material used is optimally designed either for the first layer or for the second layer and therefore adheres to the respective planes to different degrees depending on the corresponding suitability.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der Erfindung ist gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs sowie gemäß einem zweiten Aspekt eine Verbundschicht zur Verwendung in einer Brennstoffzelle. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbundschicht und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.According to a first aspect, the subject matter of the invention is a method having the features of the independent method claim and, according to a second aspect, a composite layer for use in a fuel cell. Further features and details of the invention emerge from the respective subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention naturally also apply in connection with the composite layer according to the invention and in each case vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is or can always be made to the individual aspects of the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abdichtung eines Zwischenraums einer Brennstoffzelle dient hierbei insbesondere der Reduzierung einer Grenzflächendiffusion zwischen einem ersten Material und einem Dichtmaterial sowie zwischen einem zweiten von dem ersten verschiedenen Material und einem Dichtmaterial. Durch eine beidseitig reduzierte Grenzflächendiffusion ist es insbesondere möglich, über eine insbesondere selektive Auswahl eines Dichtmaterials eine beidseitig höhere Adhäsion zwischen einem ersten Material und einem Dichtmaterial sowie zwischen einem zweiten Material und einem Dichtmaterial zu gewährleisten, was eine materialoptimierte Abdichtung von zwischen zwei Lagen angeordneten Zwischenräumen einer Brennstoffzelle ermöglicht. Dies ermöglicht nicht nur eine stabilere und langlebigere Ausführung von Brennstoffzellen, sondern durch die bessere Abdichtung auch eine effektivere Umsetzung und energetische Ausbeute.The method according to the invention for sealing an intermediate space in a fuel cell serves in particular to reduce interface diffusion between a first material and a sealing material and between a second material different from the first and a sealing material. By means of a reduced interface diffusion on both sides, it is possible in particular to ensure a higher level of adhesion on both sides between a first material and a sealing material as well as between a second material and a sealing material by means of a particularly selective selection of a sealing material Fuel cell made possible. This not only enables a more stable and long-lasting design of fuel cells, but also a more effective implementation and energetic yield due to the better sealing.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abdichtung eines zwischen einer ersten und einer zweiten Lage einer Brennstoffzelle angeordneten Zwischenraums umfasst hierbei die Schritte eines Aufbringen einer ersten Menge an Dichtmaterial auf die erste Lage, eines Aufbringens einer zweiten Menge an Dichtmaterial auf die gegenüberliegend von der ersten Lage angeordnete zweite Lage sowie eines Verpressens der ersten und der zweiten Lage zur Verbindung der auf der ersten und zweiten Lage angeordneten Menge an Dichtmaterial zu einer Dichtung unter Ausbildung des abgedichteten Zwischenraums. Hierbei zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass die erste Lage und die zweite Lage aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind und auf die erste Lage und die zweite Lage unterschiedliche Dichtmaterialien aufgetragen werden.The method according to the invention for sealing an interspace arranged between a first and a second layer of a fuel cell comprises the steps of applying a first amount of sealing material to the first layer and applying a second amount of sealing material to the second layer arranged opposite the first layer and pressing the first and the second layer to connect the quantity of sealing material arranged on the first and second layer to form a seal with the formation of the sealed space. Here, the method according to the invention is characterized in that the first layer and the second layer are formed from different materials and different sealing materials are applied to the first layer and the second layer.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Abdichtung eines Zwischenraums einer Brennstoffzelle. Es kann jedoch ebenso zur Abdichtung von anderen zwischen einer ersten und einer zweiten Lage angeordneten Zwischenräumen angewendet werden. Der Begriff eines unterschiedlichen Materials kann im Rahmen der Erfindung insbesondere breiter verstanden werden, sodass unter diesem Begriff nicht nur Materialien zu verstehen sind, die eine zueinander unterschiedliche chemische Zusammensetzung besitzen, sondern auch Materialien mit deutlich unterschiedlicher Oberflächenstruktur, insbesondere anderer Gitterstruktur verstanden werden können. Ebenso können unter unterschiedlichen Dichtmaterialien nicht nur Dichtmaterialien unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung, sondern bspw. auch Dichtmaterialien mit anderen physikalischen Eigenschaften, wie zum Beispiel anderer Härte und anderer Partikelgröße oder dergleichen verstanden werden.The method according to the invention is particularly suitable for sealing an intermediate space in a fuel cell. However, it can also be used to seal other spaces arranged between a first and a second layer. The concept of a different material can be understood more broadly within the scope of the invention, so that this term is not only understood to mean materials that have a mutually different chemical composition, but also materials with significantly different surface structures, in particular different lattice structures. Likewise, different sealing materials can be understood to mean not only sealing materials of different chemical composition, but also, for example, sealing materials with different physical properties, such as different hardness and different particle sizes or the like.

Im Hinblick auf eine stabilere und langlebigere, insbesondere weniger rissanfällige Abdichtung kann im Rahmen der Erfindung insbesondere vorgesehen sein, dass die Dichtmaterialien für die erste und die zweite Lage gezielt örtlich versetzt zueinander aufgetragen werden, um bei einem Verpressen der ersten und zweiten Lage eine Dichtung aus zwei nebeneinander angeordneten und voneinander separieren homogenen Einzeldichtungen herzustellen. So ist im Rahmen der Erfindung erkannt worden, dass sich ein Riss in einer aus zwei nebeneinander angeordneten und voneinander separieren homogenen Einzeldichtungen gebildeten Dichtung bei Beanspruchung der Dichtung in der Regel nur bis zum Ende der ersten Einzeldichtung und nicht - wie im Falle einer einzelnen Dichtung - durch die gesamte Dichtung fortpflanzt.With regard to a more stable and long-lasting, in particular less crack-prone seal, the invention can in particular provide for the sealing materials for the first and second layers to be applied in a targeted manner offset from one another in order to produce a seal when the first and second layers are pressed to produce two homogeneous individual seals arranged next to one another and separate from one another. For example, it has been recognized within the scope of the invention that a crack in a seal formed from two homogeneous individual seals arranged next to one another and separated from one another, when the seal is stressed, usually only grows up to End of the first individual seal and not - as in the case of a single seal - propagated through the entire seal.

Ebenso kann im Hinblick auf eine stabilere und langlebigere, insbesondere weniger rissanfällige Abdichtung im Rahmen einer alternativen Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Dichtmaterialien vor einem Verpressen der ersten und zweiten Lage auf jede Lage in Form von zumindest zwei nebeneinander angeordneten Dichtmaterialstreifen aufgebracht werden, um bei einem Verpressen der ersten und zweiten Lage eine Dichtung aus zwei nebeneinander angeordneten und voneinander separierten heterogenen Einzeldichtungen herzustellen. Auch in einer solchen Dichtung pflanzt sich ein Riss in der Regel nur bis zum Ende der ersten Einzeldichtung und nicht - wie im Falle einer einzelnen Dichtung - durch die gesamte Dichtung fort. Darüber hinaus führt eine Dichtung aus zwei nebeneinander angeordneten und voneinander separierten heterogenen oder homogenen Einzeldichtungen zu einer Verlängerung möglicher Diffusionspfade zwischen einem Äußeren und einem Inneren eines abgedichteten Zwischenraums, was somit eine höhere Dichtheit gewährleistet.Likewise, with regard to a more stable and more durable, in particular less crack-prone seal, it can be provided within the scope of an alternative embodiment of the invention that the sealing materials are applied to each layer in the form of at least two strips of sealing material arranged next to one another before the first and second layers are pressed to produce a seal from two heterogeneous individual seals arranged next to one another and separated from one another when the first and second layers are pressed. In such a seal, too, a crack usually only propagates to the end of the first individual seal and not - as in the case of an individual seal - through the entire seal. In addition, a seal consisting of two heterogeneous or homogeneous individual seals arranged next to one another and separated from one another leads to an extension of possible diffusion paths between an exterior and an interior of a sealed space, which thus ensures a higher level of tightness.

Im Rahmen einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Herstellung einer vollständigen Abdichtung eines zwischen einer ersten und einer zweiten Lage angeordneten Zwischenraums kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die Dichtmaterialien vor einem Verpressen der ersten und zweiten Lage vollumfänglich auf der ersten und zweiten Lage aufgebracht werden.In the context of a structurally simple and inexpensive production of a complete seal of a space arranged between a first and a second layer, the invention can furthermore provide that the sealing materials are fully applied to the first and second layers before the first and second layers are pressed.

Ebenso kann im Rahmen einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Herstellung einer vollständigen Abdichtung eines zwischen einer ersten und einer zweiten Lage angeordneten Zwischenraums vorgesehen sein, dass die Dichtmaterialien in Form von Flüssigdichtstoffen, vorzugsweise in Form von Flüssigdichtstoffen auf Kunststoffbasis, insbesondere in Form von Flüssigdichtstoffen auf Silikonbasis und/oder Acrylbasis und/oder Polyurethanbasis und/oder Kautschukbasis ausgebildet sind. Die vorteilhafterweise verwendeten Flüssigdichtstoffe können hierbei insbesondere über die Verwendung von Spritzguss- oder des Dispenser-Verfahren auf die betreffenden Lagen aufgebracht werden.Likewise, within the scope of a structurally simple and inexpensive production of a complete seal of a space arranged between a first and a second layer, it can be provided that the sealing materials are in the form of liquid sealants, preferably in the form of liquid sealants based on plastic, in particular in the form of liquid sealants based on silicone and / or acrylic base and / or polyurethane base and / or rubber base are formed. The liquid sealants that are advantageously used can in this case be applied to the layers in question, in particular by using injection molding or the dispenser method.

Im Hinblick auf eine schnelle Verarbeitung sowie eine gute Haftung der Dichtmaterialien aneinander zur Gewährleistung einer stabilen und langlebigen Dichtung kann ferner vorgesehen sein, dass vor einem Verpressen der ersten und zweiten Lage ein zumindest kurzzeitiges Nachbehandeln der Dichtmaterialien erfolgt, wobei das Nachbehandeln vorzugsweise ein Trocknen und/oder Erhärten umfasst, wobei das Nachbehandeln insbesondere individuell an das verwendete Dichtmaterial angepasst wird.With regard to fast processing and good adhesion of the sealing materials to one another to ensure a stable and long-lasting seal, provision can also be made for the sealing materials to be post-treated at least for a short time before the first and second layers are pressed, the post-treatment preferably being drying and / or hardening, the aftertreatment being adapted in particular individually to the sealing material used.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Verbundschicht zur Verwendung in einer Brennstoffzelle, insbesondere herstellbar über ein voranstehend beschriebenes Verfahren. Hierbei umfasst die erfindungsgemäße Verbundschicht eine erste Lage aus einem ersten Material, eine gegenüberliegend von der ersten Lage angeordnete zweite Lage aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material sowie eine unmittelbar zwischen der ersten und der zweiten Lage angeordnete Dichtung. Hierbei zeichnet sich die erfindungsgemäße Verbundschicht dadurch aus, dass die Dichtung aus einem unmittelbar an die erste Lage angeordneten ersten Dichtmaterial und einem unmittelbar an die zweite Lage angeordneten, von dem ersten Dichtmaterial verschiedenen zweiten Dichtmaterial gebildet ist. Damit weist die erfindungsgemäße Verbundschicht die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zur
Abdichtung eines Zwischenraums einer Brennstoffzelle beschrieben worden sind.The invention also relates to a composite layer for use in a fuel cell, in particular producible using a method described above. Here, the composite layer according to the invention comprises a first layer made of a first material, a second layer arranged opposite the first layer made of a second material different from the first material, and a seal arranged directly between the first and second layers. Here, the composite layer according to the invention is characterized in that the seal is formed from a first sealing material arranged directly on the first layer and a second sealing material arranged directly on the second layer and different from the first sealing material. The composite layer according to the invention thus has the same advantages as already described in detail in relation to the method according to the invention
Sealing a space of a fuel cell have been described.

Im Hinblick auf eine stabilere und langlebiger, insbesondere weniger rissanfällige Abdichtung kann im Rahmen der Erfindung insbesondere vorgesehen sein, dass die Dichtung in Form von zwei nebeneinander angeordneten Einzeldichtungen gebildet ist, wobei die nebeneinander angeordneten Einzeldichtungen in Form von homogenen Einzeldichtungen aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind.With regard to a more stable and long-lasting, in particular less crack-prone seal, it can be provided within the scope of the invention that the seal is formed in the form of two individual seals arranged next to one another, the individual seals arranged next to one another being formed from different materials in the form of homogeneous individual seals.

Ebenso kann Hinblick auf eine stabilere und langlebigere, insbesondere weniger rissanfällige Abdichtung im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Dichtung in Form von zwei nebeneinander angeordneten Einzeldichtungen gebildet ist, wobei die nebeneinander angeordneten Einzeldichtungen in Form von heterogenen Einzeldichtungen der gleichen Materialkombination ausgebildet sind.Likewise, with regard to a more stable and longer-lasting seal, in particular less crack-prone seal, it can be provided within the scope of the invention that the seal is formed in the form of two individual seals arranged next to one another, the individual seals arranged next to one another being in the form of heterogeneous individual seals of the same material combination.

Im Rahmen einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Herstellung einer vollständigen Abdichtung eines zwischen einer ersten und einer zweiten Lage angeordneten Zwischenraums kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die Dichtung vollumfänglich zwischen der ersten und der zweiten Lage angeordnet ist.In the context of a structurally simple and inexpensive production of a complete seal of an intermediate space arranged between a first and a second layer, it can furthermore be provided according to the invention that the seal is arranged completely between the first and the second layer.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Brennstoffzelle, umfassend eine voranstehend beschriebene Verbundschicht.The invention also relates to a fuel cell comprising a composite layer described above.

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.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description in which, with reference to the drawings, exemplary embodiments of the invention are shown in FIG Described individually. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abdichtung eines Zwischenraums einer Brennstoffzelle,
2 eine schematische Darstellung der Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundschicht einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung der Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundschicht einer Brennstoffzelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung eines Vergleiches einer herkömmlichen Verbundschicht einer Brennstoffzelle mit der erfindungsgemäßen Verbundschicht einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf eine vorteilhafte Rissunterdrückung,
5 eine schematische Darstellung eines Vergleiches einer herkömmlichen Verbundschicht einer Brennstoffzelle mit der erfindungsgemäßen Verbundschicht einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf eine vorteilhafte Verlängerung eines Diffusionspfades.

Show it:

1 a schematic representation of the individual steps of a method according to the invention for sealing an intermediate space in a fuel cell,
2 a schematic representation of the production of a composite layer according to the invention of a fuel cell according to a first embodiment,
3 a schematic representation of the production of a composite layer according to the invention of a fuel cell according to a second embodiment,
4th a schematic representation of a comparison of a conventional composite layer of a fuel cell with the inventive composite layer of a fuel cell according to a first embodiment with regard to an advantageous crack suppression,
5 a schematic representation of a comparison of a conventional composite layer of a fuel cell with the inventive composite layer of a fuel cell according to a first embodiment with regard to an advantageous lengthening of a diffusion path.

1 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abdichtung eines Zwischenraums 6 einer Bren nstoffzelle. 1 shows a schematic representation of the individual steps of a method according to the invention for sealing an interspace 6th a fuel cell.

Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren nach einer Bereitstellung einer ersten und einer zweiten Lage 2, 4 einer Brennstoffzelle die Schritte eines Aufbringens 30 einer ersten Menge an Dichtmaterial 10a auf die erste Lage 2, eines Aufbringens 32 einer zweiten Menge an Dichtmaterial 10b auf die gegenüberliegend von der ersten Lage 2 angeordnete zweite Lage 4 sowie eines Verpressens 34 der ersten und der zweiten Lage 2, 4 zur Verbindung der auf der ersten und zweiten Lage 2, 4 angeordneten Menge an Dichtmaterial 10a, 10b zu einer Dichtung 14 unter Ausbildung des abgedichteten Zwischenraums 6, wobei die erste Lage 2 und die zweite Lage 4 erfindungsgemäß aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind und auf die erste Lage 2 und die zweite Lage 4 unterschiedliche Dichtmaterialien 10a, 10b aufgetragen werden.Here, the method according to the invention comprises providing a first and a second layer 2 , 4th a fuel cell, the steps of applying 30th a first amount of sealing material 10a on the first layer 2 , an application 32 a second amount of sealing material 10b on the opposite of the first layer 2 arranged second layer 4th as well as pressing 34 the first and the second layer 2 , 4th for connecting the layers on the first and second layers 2 , 4th arranged amount of sealing material 10a , 10b to a seal 14th with the formation of the sealed space 6th , being the first layer 2 and the second layer 4th are formed according to the invention from different materials and on the first layer 2 and the second layer 4th different sealing materials 10a , 10b be applied.

Die Dichtmaterialien 10a, 10b können vorliegend vor einem Verpressen 34 der ersten und zweiten Lage 2, 4 insbesondere vollumfänglich auf die erste und zweite Lage 2, 4 aufgebracht werden.The sealing materials 10a , 10b can present before pressing 34 the first and second layer 2 , 4th especially fully on the first and second layer 2 , 4th be applied.

Die Dichtmaterialien 10a, 10b können ferner in Form von Flüssigdichtstoffen, vorzugsweise in Form von Flüssigdichtstoffen auf Kunststoffbasis, insbesondere in Form von Flüssigdichtstoffen auf Silikonbasis und/oder Acrylbasis und/oder Polyurethanbasis und/oder Kautschukbasis ausgebildet sein.The sealing materials 10a , 10b can also be in the form of liquid sealants, preferably in the form of liquid sealants based on plastics, in particular in the form of liquid sealants based on silicone and / or acrylic and / or polyurethane and / or rubber.

Ferner ist es vorstellbar, dass vor einem Verpressen 34 der ersten und zweiten Lage 2, 4 noch ein zumindest kurzzeitiges Nachbehandeln 36 der Dichtmaterialien 10a, 10b erfolgt, wobei das Nachbehandeln vorzugsweise ein Trocknen und/oder Erhärten umfassen kann, und insbesondere individuell an das verwendete Dichtmaterial 10a, 10b angepasst sein kann.It is also conceivable that before pressing 34 the first and second layer 2 , 4th or at least a brief aftertreatment 36 the sealing materials 10a , 10b takes place, wherein the aftertreatment can preferably include drying and / or hardening, and in particular individually to the sealing material used 10a , 10b can be customized.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundschicht 1 einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 shows a schematic representation of the production of a composite layer according to the invention 1 a fuel cell according to a first embodiment.

Wie vorliegend dargestellt, ist es ferner möglich, die Dichtmaterialien 10a, 10b für die erste und die zweite Lage 2, 4 gezielt örtlich versetzt zueinander (bspw. mit einem Abstand D) aufzutragen, um bei einem Verpressen 34 der ersten und zweiten Lage 2, 4 eine Dichtung 14 aus zwei nebeneinander angeordneten und voneinander separierten homogenen Einzeldichtungen 16a, 16b herzustellen. Unter einer homogenen Einzeldichtung wird insbesondere eine Dichtung verstanden, die nur aus einem einzigen Material gebildet ist.As shown here, it is also possible to use the sealing materials 10a , 10b for the first and second layer 2 , 4th to be applied in a targeted manner offset to one another (for example at a distance D) in order to be able to use a pressing 34 the first and second layer 2 , 4th a seal 14th consisting of two homogeneous individual seals arranged next to one another and separated from one another 16a , 16b to manufacture. A homogeneous individual seal is understood to mean, in particular, a seal that is formed only from a single material.

3 zeigt eine schematische Darstellung der Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundschicht 1 einer Brennstoffzelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 3 shows a schematic representation of the production of a composite layer according to the invention 1 a fuel cell according to a second embodiment.

Wie in 3 erkennbar, ist es ebenfalls möglich, die Dichtmaterialien 10a, 10b vor einem Verpressen 34 der ersten und zweiten Lage 2, 4 auf jeder Lage 2, 4 in Form von zumindest zwei nebeneinander angeordneten Dichtmaterialstreifen 20 aufzubringen, um bei einem Verpressen 34 der ersten und zweiten Lage 2, 4 eine Dichtung 14 aus zwei nebeneinander angeordneten und voneinander separierten heterogenen Einzeldichtungen 18a, 18b herzustellen.As in 3 recognizable, it is also possible to use the sealing materials 10a , 10b before pressing 34 the first and second layer 2 , 4th in every situation 2 , 4th in the form of at least two strips of sealing material arranged next to one another 20th to apply in a grouting 34 the first and second layer 2 , 4th a seal 14th of two heterogeneous individual seals arranged next to one another and separated from one another 18a , 18b to manufacture.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Vergleiches einer herkömmlichen Verbundschicht 1 einer Brennstoffzelle mit der erfindungsgemäßen Verbundschicht 1 einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf eine vorteilhafte Rissunterdrückung. 4th shows a schematic representation of a comparison of a conventional composite layer 1 a fuel cell with the composite layer according to the invention 1 a fuel cell according to a first embodiment with regard to an advantageous crack suppression.

Wie in 4 erkennbar, pflanzt sich ein innerhalb einer Dichtung angeordneter Riss 22 im Falle einer Dichtung 14 aus zwei nebeneinander angeordneten und voneinander separierten Einzeldichtungen 16 a, 16b nicht durch die gesamte Dichtung fort, sondern eben nur durch die erste Einzeldichtung 16b, sodass die Verbundschicht 1 den innerhalb der Verbundschicht 1 angeordneten Zwischenraum 6 weiterhin abdichtet.As in 4th recognizable, a crack is planted inside a seal 22nd in the case of a seal 14th of two individual seals arranged next to one another and separated from one another 16 a, 16b does not continue through the entire seal, but only through the first individual seal 16b so that the composite layer 1 those within the composite layer 1 arranged space 6th continues to seal.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Vergleiches einer herkömmlichen Verbundschicht 1 einer Brennstoffzelle mit der erfindungsgemäßen Verbundschicht 1 einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf eine vorteilhafte Verlängerung eines Diffusionspfades 24. 5 shows a schematic representation of a comparison of a conventional composite layer 1 a fuel cell with the composite layer according to the invention 1 a fuel cell according to a first embodiment with regard to an advantageous extension of a diffusion path 24 .

Wie in 5 erkennbar, bildet sich ein Grenzflächen-Diffusionspfad 24 vornehmlich dort aus, wo eine schlechtere Anbindung zwischen einer Lage 2, 4 und der Dichtung 14, bzw. 16a, 16b besteht. Wie vorliegend zu erkennen, ist durch die erfindungsgemäße Anordnung von zwei nebeneinander angeordneten und voneinander separierten homogenen Einzeldichtungen 16a, 16b der Diffusionspfad 24 innerhalb der erfindungsgemäßen Verbundschicht 1 verlängert, was somit zu einer verbesserten Abdichtung eines innerhalb der Verbundschicht angeordneten Zwischenraums 6 nach außen hin führt.As in 5 recognizable, an interface diffusion path is formed 24 primarily where there is a poor connection between a location 2 , 4th and the seal 14th , or. 16a , 16b consists. As can be seen in the present case, the inventive arrangement of two homogeneous individual seals arranged next to one another and separated from one another 16a , 16b the diffusion path 24 within the composite layer according to the invention 1 extended, which thus leads to an improved sealing of an interspace arranged within the composite layer 6th leads to the outside world.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abdichtung eines Zwischenraums 6 einer Brennstoffzelle sowie einer erfindungsgemäßen Verbundschicht 1 zur Verwendung in einer Brennstoffzelle ist es insbesondere möglich, eine beidseitig materialoptimierte Abdichtung eines Zwischenraums 6 einer Brennstoffzelle und somit eine bessere Fixierung von Dichtungen 14 an eine erste und zweite Lage 2, 4 zu gewährleisten. Ferner ist es insbesondere mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der gegenständlichen Verbundschicht 1 möglich, längere Diffusionspfade 24 zwischen einem Zwischenraum 6 einer Brennstoffzelle und dem Äußeren zu schaffen und für eine effektive Unterbrechung von Rissen innerhalb von Dichtungen 14 zu sorgen.By means of the method according to the invention for sealing an intermediate space 6th a fuel cell and a composite layer according to the invention 1 For use in a fuel cell, it is possible, in particular, to seal an intermediate space that is material-optimized on both sides 6th a fuel cell and thus a better fixation of seals 14th to a first and second layer 2 , 4th to guarantee. Furthermore, it is in particular by means of the embodiments of the present composite layer according to the invention 1 possible, longer diffusion paths 24 between a space 6th a fuel cell and the exterior and for effective breaking of cracks within seals 14th to care.

Claims

Method for sealing an intermediate space (6) arranged between a first and a second layer (2, 4) of a fuel cell, comprising the steps: - applying (30) a first quantity of sealing material (10a) to the first layer (2), Applying (32) a second amount of sealing material (10b) to the second layer (4) arranged opposite the first layer (2), pressing (34) the first and second layers (2, 4) to connect the first and second layer (2, 4) arranged amount of sealing material (10a, 10b) to form a seal (14) with the formation of the sealed space (6), characterized in that the first layer (2) and the second layer (4) is formed from different materials and different sealing materials (10a, 10b) are applied to the first layer (2) and the second layer (4).

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the sealing materials (10a, 10b) for the first and the second layer (2, 4) are applied in a targeted manner offset from one another in order to create a seal when the first and second layers (2, 4) are pressed (34) (14) from two homogeneous individual seals (16a, 16b) arranged next to one another and separated from one another.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing materials (10a, 10b) are in the form of at least two strips of sealing material arranged next to each other before pressing (34) the first and second layers (2, 4) onto each layer (2, 4) (20) are applied in order to produce a seal (14) from two heterogeneous individual seals (18a, 18b) arranged next to one another and separated from one another when pressing (34) the first and second layers (2, 4).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing materials (10a, 10b) are applied over their entire circumference to the first and second layers (2, 4) before pressing (34) the first and second layers (2, 4).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing materials (10a, 10b) are in the form of liquid sealants, preferably in the form of liquid sealants based on plastic, in particular in the form of liquid sealants based on silicone and / or acrylic and / or polyurethane and / or rubber are trained.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that prior to pressing (34) the first and second layers (2, 4) an at least brief aftertreatment (36) of the sealing materials (10a, 10b) takes place, the aftertreatment (36) preferably being a Comprises drying and / or hardening, the post-treatment (36) being adapted in particular individually to the sealing material (10a, 10b) used.

Composite layer (1) for use in a fuel cell, in particular producible by a method according to one of the Claims 1 to 6th comprising: - a first layer (2) made of a first material, - a second layer (4) arranged opposite the first layer (2) and made of a second material different from the first material, - a seal (14) arranged directly between the first and second layer (2, 4), characterized in that the seal (14) consists of a first sealing material (10a) arranged directly on the first layer (2) and a first sealing material (10a) arranged directly on the second layer (4) arranged, from the first sealing material (10a) different second sealing material (10b) is formed.

Composite layer (1) according to Claim 7 , characterized in that the seal (14) is formed in the form of two individual seals (16a, 16b) arranged next to one another, the individual seals (16a, 16b) arranged next to one another being formed from different materials in the form of homogeneous individual seals (16a, 16b) .

Composite layer (1) according to Claim 7 or 8th , characterized in that the seal (14) is formed in the form of two individual seals (18a, 18b) arranged next to one another, the individual seals (18a, 18b) arranged next to one another being in the form of heterogeneous individual seals (18a, 18b) of the same material combination .

Composite layer (1) according to one of the Claims 7 to 9 , characterized in that the seal (14) is arranged completely between the first (2) and the second layer (4).

A fuel cell comprising a composite layer (1) according to one of the Claims 7 to 10 .