DE102020128584A1 - Method for manufacturing a fuel cell stack, fuel cell and fuel cell stack having a plurality of fuel cells - Google Patents
Method for manufacturing a fuel cell stack, fuel cell and fuel cell stack having a plurality of fuel cells Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020128584A1 DE102020128584A1 DE102020128584.1A DE102020128584A DE102020128584A1 DE 102020128584 A1 DE102020128584 A1 DE 102020128584A1 DE 102020128584 A DE102020128584 A DE 102020128584A DE 102020128584 A1 DE102020128584 A1 DE 102020128584A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- stop
- fuel cell
- fuel cells
- fuel
- counter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines eine Mehrzahl von Brennstoffzellen (2) aufweisenden Brennstoffzellenstapels (1), umfassend die Schritte:a) Bereitstellen der Mehrzahl der Brennstoffzellen (2), die jeweils eine Bipolarplatte (4), eine Membranelektrodenanordnung (3) und einen Zellspannungsabgriff (6) mit einer Kontaktplatte (7) aufweisen,b) Nutzen des Bereichs des Zellspannungsabgriff (6) als Gegenanschlag (9) für die Ausrichtung der Brennstoffzellen (2) an einem Anschlag (10),c) Sicherung der Ausrichtung der Brennstoffzellen (2),d) Entfernen der Brennstoffzellen (2) von dem Anschlag (10). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzelle (2) sowie einen Brennstoffzellenstapel (1).The invention relates to a method for manufacturing a fuel cell stack (1) having a plurality of fuel cells (2), comprising the steps: a) providing the plurality of fuel cells (2), each of which has a bipolar plate (4), a membrane electrode arrangement (3) and have a cell voltage tap (6) with a contact plate (7),b) using the area of the cell voltage tap (6) as a counter-stop (9) for aligning the fuel cells (2) with a stop (10),c) securing the alignment of the fuel cells (2),d) removing the fuel cells (2) from the stop (10). The invention further relates to a fuel cell (2) and a fuel cell stack (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines eine Mehrzahl von Brennstoffzellen aufweisenden Brennstoffzellenstapels, umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen der Mehrzahl der Brennstoffzellen, die jeweils eine Bipolarplatte, eine Membranelektrodenanordnung und einen Zellspannungsabgriff mit einer Kontaktplatte aufweisen,
- b) Nutzen des Bereichs des Zellspannungsabgriffs als Gegenanschlag für die Ausrichtung der Brennstoffzellen an einem Anschlag,
- c) Sicherung der Ausrichtung der Brennstoffzellen,
- d) Entfernen der Brennstoffzellen von dem Anschlag.
- a) providing the plurality of fuel cells, each of which has a bipolar plate, a membrane electrode arrangement and a cell voltage tap with a contact plate,
- b) using the area of the cell voltage tap as a counter-stop for aligning the fuel cells with a stop,
- c) securing the alignment of the fuel cells,
- d) removing the fuel cells from the stop.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzelle sowie einen Brennstoffzellenstapel.The invention further relates to a fuel cell and a fuel cell stack.
Brennstoffzellen werden für die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente eine sogenannte Membranelektrodenanordnung, die ein Verbund aus einer protonenleitenden Membran und jeweils einer, beidseits an der Membran angeordneten Elektrode ist, nämlich einer Anode und Kathode. Zudem können Gasdiffusionslagen beidseitig der Membranelektrodenanordnung an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. Für eine Leistungssteigerung können mehrere Brennstoffzellen in Reihe geschaltet in einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasst werden.Fuel cells are used for the chemical conversion of fuel with oxygen into water in order to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain a so-called membrane electrode arrangement as a core component, which is a combination of a proton-conducting membrane and one electrode, namely an anode and cathode, arranged on both sides of the membrane. In addition, gas diffusion layers can be arranged on both sides of the membrane electrode arrangement on the sides of the electrodes facing away from the membrane. To increase performance, several fuel cells can be connected in series and combined in a fuel cell stack.
Im Betrieb wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff (H2) oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu H+ unter Abgabe von Elektronen e- stattfindet. Über die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein wassergebundener oder wasserfreier Transport der Protonen H+ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt, so dass eine Reduktion von O2 zu O2- unter Aufnahme der Elektronen stattfindet. Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum die Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser.During operation, the fuel, in particular hydrogen (H 2 ) or a hydrogen-containing gas mixture, is fed to the anode, where an electrochemical oxidation of H 2 to H + takes place, with the release of electrons e - . A water-bound or water-free transport of the protons H + from the anode compartment into the cathode compartment takes place via the membrane, which separates the reaction compartments from one another in a gas-tight manner and insulates them electrically. The electrons provided at the anode are fed to the cathode via an electrical line. Oxygen or an oxygen-containing gas mixture is supplied to the cathode, so that a reduction of O 2 to O 2- takes place, taking up the electrons. At the same time, the oxygen anions in the cathode compartment react with the protons transported across the membrane to form water.
Es ist dabei auch ein sorgfältiges Temperaturmanagement erforderlich, so dass neben den Reaktanten ein Kühlmittel zur geeigneten Temperierung des Brennstoffzellenstapels, von den Reaktanten getrennt, an die jeweiligen aktiven Bereiche der Brennstoffzellen geführt wird, wobei eine Zu- und eine Abfuhr über sogenannte Medienführungen erfolgt. Neben der Membranelektrodenanordnung verfügt daher eine Brennstoffzelle in der Regel über eine Bipolarplatte, in der für jedes Medium als Medienführung eine Zuleitung, eine Ableitung sowie mindestens ein Medienkanal ausgebildet ist, der im Falle der Reaktanten in der Regel zu einem Flussfeld erweitert ist.Careful temperature management is also required, so that in addition to the reactants, a coolant for suitable temperature control of the fuel cell stack is routed separately from the reactants to the respective active areas of the fuel cells, with supply and removal taking place via so-called media ducts. In addition to the membrane electrode arrangement, a fuel cell therefore usually has a bipolar plate in which a feed line, a discharge line and at least one media channel are formed for each medium as a media guide, which in the case of the reactants is usually expanded to form a flow field.
In einem Brennstoffzellenstapel werden weiterhin zur Diagnose der fehlerfreien Funktion die elektrischen Spannungen jeder einzelnen Brennstoffzelle überwacht, wofür jede einzelne Brennstoffzelle elektrisch kontaktiert und mit einer Zellüberwachungseinheit verbunden wird. In der
Die Mehrzahl von Brennstoffzellen für einen Brennstoffzellenstapel werden im Allgemeinen mithilfe von einer Spannvorrichtung mit einer Kraft im Bereich von mehreren 10.000 N verpresst, um einen ausreichenden Kontaktdruck an der katalysatorbeschichteten Membran zur Reduktion ohmscher Verluste zu erzielen und mittels der hohen Verpressung Undichtigkeiten zu vermeiden. Für diesen Aufbau des Brennstoffzellenstapels müssen die einzelnen Brennstoffzellen ausgerichtet werden, um Toleranzen in der Zellreihe zu minimieren, wozu die Brennstoffzellen an Anschlägen ausgerichtet werden, an denen Strukturen an den Brennstoffzellen als Gegenanschläge angelegt werden. Die
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für den Aufbau eines Brennstoffzellenstapels bereit zu stellen, das die vorstehend genannten Nachteile mildert oder sogar beseitigt. Aufgabe ist weiterhin, eine verbesserte Brennstoffzelle und einen verbesserten Brennstoffzellenstapel bereit zu stellen.It is the object of the present invention to provide a method for constructing a fuel cell stack which mitigates or even eliminates the disadvantages mentioned above. The object is also to provide an improved fuel cell and an improved fuel cell stack.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und durch einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. This object is achieved by a method having the features of claim 1, by a fuel cell having the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.
Das eingangs genannte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine gegebene Struktur mit dem Zellspannungsabgriff für die Ausrichtung genutzt wird und daher darauf verzichtet werden kann, in bestimmten Bereichen keinen Überstand der Membranelektrodenanordnung vorzusehen.The method mentioned at the outset is characterized in that a given structure with the cell voltage tap is used for the alignment and therefore there is no need to provide any overhang of the membrane electrode arrangement in certain areas.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Kontaktplatte als Gegenanschlag genutzt wird, wobei die Kontaktplatte durch zwei mittels einer Freischneidung getrennten Zungen gebildet sein kann und dann die Freischneidung als Gegenanschlag genutzt wird.It is particularly preferred if the contact plate is used as a counter-stop, the contact plate being able to be formed by two tongues separated by a cut-out and the cut-out then being used as a counter-stop.
Als Anschlag kann ein Stab genutzt werden, dessen Querschnitt so bemessen ist, dass der Stab in die Freischneidung eingeführt werden kann, um so eine Ausrichtung gegenüber einem Freiheitsgrad zu ermöglichen. Alternativ kann auch als Anschlag ein Stab genutzt werden, dessen Querschnitt so bemessen ist, dass der Stab an den am freien Ende der Freischneidung schräg verlaufenden Zungen angelegt werden kann, da so eine Ausrichtung gegenüber zwei Freiheitsgraden erzielt wird.A rod can be used as a stop, the cross section of which is dimensioned in such a way that the rod can be inserted into the cut-out in order to enable alignment with respect to a degree of freedom. Alternatively, a rod can also be used as a stop, the cross section of which is dimensioned in such a way that the rod can be placed against the tongues running obliquely at the free end of the cut-out, since this achieves an alignment with respect to two degrees of freedom.
Wenn der Stab im Querschnitt rechteckig geformt ist, dann ist gegenüber einer runden Gestaltung eine verbesserte Biegesteifigkeit gegeben.If the rod has a rectangular shape in cross section, then there is improved flexural rigidity compared to a round shape.
Für kleine Kontaktplatten und entsprechend kleinen Steckern kann unmittelbar neben dem Zellspannungsabgriff an der Bipolarplatte der Gegenanschlag ausgebildet sein.For small contact plates and correspondingly small plugs, the counter-stop can be formed directly next to the cell voltage tap on the bipolar plate.
Eine Brennstoffzelle mit einer Bipolarplatte, einer Membranelektrodenanordnung und einem eine Kontaktplatte aufweisenden Zellspannungsabgriff kann dann so ausgeführt seine, dass bis auf den Bereich des Zellspannungsabgriffes in Umfangsrichtung ein Überstand der Membranelektrodenanordnung oder eines die Membranelektrodenanordnung umgebenden Isolationsrahmens über die Bipolarplatte vorhanden ist, also ein verbesserter Schutz gegen Kurzschlüsse vorliegt, wobei für bestimmte Anwendungsfälle unmittelbar neben dem Zellspannungsabgriff an der Bipolarplatte ein Gegenanschlag ausgebildet ist. Hier stellt insbesondere auch der Stecker die Einhaltung des gewünschten Abstandes sicher.A fuel cell with a bipolar plate, a membrane electrode arrangement and a cell voltage tap with a contact plate can then be designed in such a way that, except for the area of the cell voltage tap, the membrane electrode arrangement or an insulating frame surrounding the membrane electrode arrangement protrudes over the bipolar plate in the circumferential direction, i.e. there is improved protection against Short circuits are present, with a counter-stop being formed directly next to the cell voltage tap on the bipolar plate for certain applications. Here, the plug in particular also ensures that the desired distance is maintained.
Die vorstehend genannten Vorteile und Wirkungen gelten sinngemäß auch für einen Brennstoffzellenstapel mit einer Mehrzahl von derartigen Brennstoffzellen, die nach dem vorstehenden Verfahren gefertigt sind.The advantages and effects mentioned above also apply mutatis mutandis to a fuel cell stack with a plurality of such fuel cells that are manufactured using the above method.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verbindbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be combined not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention. Embodiments are therefore also to be regarded as included and disclosed by the invention which are not explicitly shown or explained in the figures, but which result from the explained embodiments and can be generated by means of separate combinations of features.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer Brennstoffzelle mit einer Kontaktplatte für einen Stecker für die Zellspannungsüberwachung, -
2 eine schematische Darstellung einer Mehrzahl von Brennstoffzellen, die durch einen auf deren Kontaktplatten aufgesteckten Stecker hinsichtlich ihres gegenseitigen Abstandes gesichert sind, -
3 eine schematische Darstellung auf den die Kontaktplatte aufweisenden Ausschnitt einer Brennstoffzelle zur Veranschaulichung des Zusammenwirkens von einem Anschlag und der als Gegenanschlag genutzten Kontaktplatte, -
4 eine der3 entsprechende Darstellung mit einem alternativ geformten Anschlag, -
5 eine der3 entsprechende Darstellung mit der Ausbildung des Gegenanschlag unmittelbar benachbart zu der Kontaktplatte, -
6 eine der3 entsprechende Darstellung mit einem alternativ geformten, zwei Freiheitsgrade sperrenden Anschlag, -
7 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer aus dem Stand der Technik bekannten Brennstoffzelle mit einem fehlenden Überstand der Membranelektrodenanordnung im Bereich des Gegenanschlages.
-
1 a schematic, perspective view of a section of a fuel cell with a contact plate for a connector for cell voltage monitoring, -
2 a schematic representation of a plurality of fuel cells, which are secured by a connector plugged onto their contact plates with regard to their mutual spacing, -
3 a schematic representation of the section of a fuel cell having the contact plate to illustrate the interaction of a stop and the contact plate used as a counter-stop, -
4 one of the3 corresponding representation with an alternatively shaped stop, -
5 one of the3 corresponding representation with the formation of the counter-stop directly adjacent to the contact plate, -
6 one of the3 corresponding representation with an alternatively shaped stop blocking two degrees of freedom, -
7 a schematic, perspective view of a section of a fuel cell known from the prior art with a missing overhang of the membrane electrode arrangement in the area of the counter-stop.
Eine Brennstoffzellenvorrichtung weist einen Brennstoffzellenstapel 1 mit einer Mehrzahl von in Stapelrichtung angeordneten Brennstoffzellen 2 auf.A fuel cell device includes a fuel cell stack 1 having a plurality of
Jede der Brennstoffzellen 2 umfasst eine Anode, eine Kathode sowie eine die Anode von der Kathode trennende, protonenleitfähige Membran. Die Membran ist aus einem lonomer, vorzugsweise einem sulfonierten Polytetrafluorethylen-Polymer (PTFE) oder einem Polymer der perfluorierten Sulfonsäure (PFSA) gebildet. Alternativ kann die Membran auch als eine sulfonierte Hydrocarbon-Membran gebildet sein.Each of the
Über einen Anodenraum kann der Anode Brennstoff, insbesondere Wasserstoff aus einem Brennstofftank zugeführt werden. In einer Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) werden an der Anode Brennstoff oder Brennstoffmoleküle in Protonen und Elektronen aufgespaltet. Die Membran lässt die Protonen hindurch, ist aber undurchlässig für die Elektronen. An der Anode erfolgt beispielsweise die Reaktion: 2H2 → 4H+ + 4e- (Oxidation/Elektronenabgabe). Während die Protonen durch die Membran zur Kathode hindurchtreten, werden die Elektronen über einen externen Stromkreis an die Kathode oder an einen Energiespeicher geleitet.The anode can be supplied with fuel, in particular hydrogen, from a fuel tank via an anode space. In a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEM fuel cell), fuel or fuel molecules are split into protons and electrons at the anode. The membrane lets the protons through but is impermeable to the electrons. At the anode, for example, the reaction takes place: 2H 2 → 4H + + 4e - (oxidation/donation of electrons). While the protons pass through the membrane to the cathode, the electrons are conducted to the cathode or an energy storage device via an external circuit.
Über einen Kathodenraum kann der Kathode das Kathodengas (zum Beispiel Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Luft) zugeführt werden, so dass kathodenseitig die folgende Reaktion stattfindet: O2 + 4H+ + 4e-→ 2H2O (Reduktion/Elektronenaufnahme).The cathode gas (for example oxygen or oxygen-containing air) can be fed to the cathode via a cathode chamber, so that the following reaction takes place on the cathode side: O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O (reduction/electron acceptance).
Der Brennstoffzellenstapel 1 verfügt auch über eine durch Spannelemente gebildete Spannvorrichtung für das Zusammendrücken der Brennstoffzellen 2. Den endständigen Brennstoffzellen 2 sind dabei Endplatten zugeordnet, an denen für die Krafteinleitung die Spannvorrichtung angeschlossen ist, wobei an einer der Endplatten oder auch an beiden Endplatten die Medienführungen für den Brennstoff, das Oxidationsmittel und ein Kühlmittel angeordnet sind.The fuel cell stack 1 also has a tensioning device formed by tensioning elements for compressing the
Für die Verteilung der Reaktanten und eines Kühlmittels verfügt eine Brennstoffzelle 2 neben der aus der Membran und den Elektroden gebildeten Membranelektrodenanordnung 3 über eine Bipolarplatte 4, in der für jedes Medium eine Zuleitung, eine Ableitung sowie mindestens ein Medienkanal ausgebildet ist, der im Falle der Reaktanten in der Regel zu einem Flussfeld erweitert ist. Die Membranelektrodenanordnung 3 überragt seitlich die Bipolarplatte 4 mit einem Überstand 5, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Hierbei kann der Membranelektrodenanordnung 3 auch ein den aktiven Bereich umgebender Isolationsrahmen zugeordnet sein, der den Überstand 5 bereitstellt.For the distribution of the reactants and a coolant, a
Der Brennstoffzellenstapel 1 verfügt weiterhin vorzugsweise für jede der Brennstoffzellen 2 über einen Zellspannungsabgriff 6 zur elektrischen Verbindung mit einer Zellüberwachungseinheit, um so eine Diagnose der fehlerfreien Funktion zu ermöglichen. Der Zellspannungsabgriff 6 nutzt dazu eine Kontaktplatte 7 (
Die Brennstoffzellen 2 mit den Bipolarplatten 4 und den Membranelektrodenanordnungen 3 müssen beim Aufbau eines Brennstoffzellenstapels 1 ausgerichtet werden, um Toleranzen zu minimieren.
Um dies zu vermeiden, wird ein Verfahren zur Fertigung eines eine Mehrzahl von Brennstoffzellen 2 aufweisenden Brennstoffzellenstapels 1 bereit gestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen der Mehrzahl der
Brennstoffzellen 2, die jeweils eine Bipolarplatte 4,eine Membranelektrodenanordnung 3 und einen Zellspannungsabgriff 6 mit einerKontaktplatte 7 aufweisen, - b) Nutzen des Bereichs des Zellspannungsabgriffs 6
als Gegenanschlag 9 für dieAusrichtung der Brennstoffzellen 2 aneinem Anschlag 10, - c) Sicherung der Ausrichtung der
Brennstoffzellen 2, - d)
Entfernen der Brennstoffzellen 2von dem Anschlag 10.
- a) Providing the plurality of
fuel cells 2, each of which has abipolar plate 4, amembrane electrode arrangement 3 and acell voltage tap 6 with acontact plate 7, - b) using the area of the
cell voltage tap 6 as acounter-stop 9 for aligning thefuel cells 2 on astop 10, - c) securing the alignment of the
fuel cells 2, - d) removing the
fuel cells 2 from thestop 10.
Die Sicherung gemäß dem Schritt c) kann dabei durch die Spannvorrichtung erfolgen. Auch bewirkt die Nutzung des Steckers für die Zellspannungsüberwachung, dass der Abstand zwischen den Bipolarplatten 4 sichergestellt ist, wobei ein mehrere Kontaktplatten 7 kontaktierender Stecker 8 entsprechend der
Gemäß dem Verfahren kann insbesondere die aus
Aufgrund dieses Verfahrens ist es möglich, eine Brennstoffzelle 2 mit einer Bipolarplatte 4, einer Membranelektrodenanordnung 3 und einem eine Kontaktplatte 7 aufweisenden Zellspannungsabgriff 6 zu nutzen, bei der bis auf den Bereich des Zellspannungsabgriffes 6 in Umfangsrichtung vollständig ein Überstand 5 der Membranelektrodenanordnung 3 oder deren Isolationsrahmen über die Bipolarplatte 4 gegeben ist, also der Überstand 5 als Schutz gegen einen Kurzschluss vollständig zur Verfügung steht. Auch kann für kleine Stecker 8 unmittelbar neben dem Zellspannungsabgriff 6 an der Bipolarplatte 4 der Gegenanschlag 9 ausgebildet sein.This method makes it possible to use a
Brennstoffzellenvorrichtungen mit einem derartigen Brennstoffzellenstapel 2 zeigen ihre Vorteile insbesondere bei der Anwendung in einem Kraftfahrzeug, da dort besondere mechanische Belastungen und Erschütterungen vorliegen.Fuel cell devices with a
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Brennstoffzellenstapelfuel cell stack
- 22
- Brennstoffzellefuel cell
- 33
- Membranelektrodenanordnungmembrane electrode assembly
- 44
- Bipolarplattebipolar plate
- 55
- ÜberstandGot over
- 66
- Zellspannungsabgriffcell voltage tap
- 77
- Kontaktplattecontact plate
- 88th
- Steckerplug
- 99
- Gegenanschlagcounterattack
- 1010
- Anschlagattack
- 1111
- Freischneidungclearance
- 1212
- ZungeTongue
- 1313
- StabRod
- 1414
- freies Endefree end
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 112010005607 B4 [0006]DE 112010005607 B4 [0006]
- US 2018/0351182 A1 [0006]US 2018/0351182 A1 [0006]
- US 2012/0270136 A1 [0006]US 2012/0270136 A1 [0006]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020128584.1A DE102020128584A1 (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Method for manufacturing a fuel cell stack, fuel cell and fuel cell stack having a plurality of fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020128584.1A DE102020128584A1 (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Method for manufacturing a fuel cell stack, fuel cell and fuel cell stack having a plurality of fuel cells |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020128584A1 true DE102020128584A1 (en) | 2022-05-05 |
Family
ID=81184165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020128584.1A Pending DE102020128584A1 (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Method for manufacturing a fuel cell stack, fuel cell and fuel cell stack having a plurality of fuel cells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020128584A1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120270136A1 (en) | 2011-04-22 | 2012-10-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
DE102013210545A1 (en) | 2013-06-06 | 2014-12-11 | Volkswagen Ag | Method for assembling a fuel cell stack and positioning device for carrying out the method |
DE112010005607B4 (en) | 2010-05-28 | 2014-12-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Connector and fuel cell |
US20150221971A1 (en) | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Manufacturing method of fuel cell and gas separator for fuel cell |
US20180351182A1 (en) | 2015-11-27 | 2018-12-06 | Intelligent Energy Limited | Connector system for a fuel cell stack |
DE102019220601A1 (en) | 2019-12-30 | 2021-07-01 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Bipolar plate for a fuel cell stack and fuel cell stack with a bipolar plate |
-
2020
- 2020-10-30 DE DE102020128584.1A patent/DE102020128584A1/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112010005607B4 (en) | 2010-05-28 | 2014-12-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Connector and fuel cell |
US20120270136A1 (en) | 2011-04-22 | 2012-10-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
DE102013210545A1 (en) | 2013-06-06 | 2014-12-11 | Volkswagen Ag | Method for assembling a fuel cell stack and positioning device for carrying out the method |
US20150221971A1 (en) | 2014-02-05 | 2015-08-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Manufacturing method of fuel cell and gas separator for fuel cell |
US20180351182A1 (en) | 2015-11-27 | 2018-12-06 | Intelligent Energy Limited | Connector system for a fuel cell stack |
DE102019220601A1 (en) | 2019-12-30 | 2021-07-01 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Bipolar plate for a fuel cell stack and fuel cell stack with a bipolar plate |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2020193055A1 (en) | Bipolar plate for a fuel cell stack, and fuel cell stack | |
DE102014210358A1 (en) | FUEL CELL STACK WITH A DUMMY CELL | |
DE102014202215A1 (en) | Fuel cell stack and method for its assembly | |
WO2022089788A1 (en) | Bipolar plate, fuel cell and fuel cell stack | |
DE102020215024A1 (en) | Bipolar plate for an electrochemical cell, arrangement of electrochemical cells and method of manufacturing the bipolar plate | |
DE102011010607A1 (en) | PLATE CONNECTION METHOD FOR AN EMBEDDED FUEL CELL SENSOR | |
DE102020207919A1 (en) | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly | |
DE102019111700A1 (en) | Fuel cell stack assembly | |
DE102020128584A1 (en) | Method for manufacturing a fuel cell stack, fuel cell and fuel cell stack having a plurality of fuel cells | |
DE102020212104A1 (en) | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly | |
DE102020128043A1 (en) | Bipolar plate with integrated coolant channel | |
DE102020128312A1 (en) | Fuel cell stack, fuel cell device and motor vehicle with a fuel cell device | |
DE102016206140A1 (en) | Bipolar plate and fuel cell stack | |
DE102021104810A1 (en) | Fuel cell stack with at least two rows of cells, fuel cell device and motor vehicle | |
DE102020207918B4 (en) | Fuel cell arrangement and method for producing a fuel cell arrangement | |
DE102013208839A1 (en) | Polar plate, fuel cell with such and method for producing the polar plate | |
DE102018204816A1 (en) | The fuel cell assembly | |
EP4218075B1 (en) | Fuel cell assembly and method for producing a fuel cell assembly | |
WO2002009217A2 (en) | Method for operating a fuel cell | |
DE102020133764A1 (en) | Bipolar plate with interleaved reactant media ports and fuel cell stack | |
DE102020116848A1 (en) | Bipolar plate and fuel cell stack | |
WO2016110376A1 (en) | Fuel cell having a projecting bipolar plate | |
DE102021108981A1 (en) | Fuel cell stack with compressible fabric structure | |
WO2021089226A1 (en) | Cell arrangement | |
DE102015222245A1 (en) | Polar plate for a fuel cell stack |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT , DE Representative=s name: HENTRICH PATENT- & RECHTSANWAELTE PARTG MBB, DE |