DE102020128825A1 - Brennstoffzellenstapel mit einer Trennung der Einströmseiten der Reaktionsmedien und Kraftfahrzeug mit einem solchen - Google Patents

Brennstoffzellenstapel mit einer Trennung der Einströmseiten der Reaktionsmedien und Kraftfahrzeug mit einem solchen Download PDF

Info

Publication number
DE102020128825A1
DE102020128825A1 DE102020128825.5A DE102020128825A DE102020128825A1 DE 102020128825 A1 DE102020128825 A1 DE 102020128825A1 DE 102020128825 A DE102020128825 A DE 102020128825A DE 102020128825 A1 DE102020128825 A1 DE 102020128825A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
cell stack
media
end plates
coolant
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
Application number
DE102020128825.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Oliver Keitsch
Fabian Lippl
Armin Siebel
Sebastian Voigt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102020128825.5A priority Critical patent/DE102020128825A1/de
Publication of DE102020128825A1 publication Critical patent/DE102020128825A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/72—Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/71—Arrangement of fuel cells within vehicles specially adapted for electric vehicles
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • 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
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • 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
    • H01M8/2465—Details of groupings of 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel (1) mit einer Mehrzahl von zwischen zwei Endplatten (3, 4) angeordneten Brennstoffzellen (2), denen über an den Endplatten (3, 4) vorhandenen Medienanschlüssen (5) Medien zuführbar oder durch diese ableitbar sind. Der ersten Endplatte (3) ist mindestens einer der Medienanschlüsse (5) zur Versorgung der Brennstoffzellen (2) mit dem Einen der an der Brennstoffzellenreaktion teilnehmenden Reaktionsmedien zugeordnet und der zweiten Endplatte (4) ist mindestens einer der Medienanschlüsse (5) zur Versorgung der Brennstoffzellen (2) mit dem Anderen der an der Brennstoffzellenreaktion teilnehmenden Reaktionsmedien zugeordnet. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer einen solchen Brennstoffzellenstapel (1) aufweisenden Brennstoffzellenvorrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel mit einer Mehrzahl von zwischen zwei Endplatten angeordneten Brennstoffzellen, denen über an den Endplatten vorhandenen Medienanschlüssen Medien zuführbar oder über diese ableitbar sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer einen solchen Brennstoffzellenstapel umfassenden Brennstoffzellenvorrichtung.
  • Brennstoffzellen dienen der Bereitstellung elektrischer Energie aus einer elektrochemischen Reaktion, in der ein Brennstoff, in der Regel Wasserstoff, mit einem Oxidationsmittel, in der Regel aus Luft entnommener Sauerstoff, reagiert. Zur Leistungssteigerung ist es dabei möglich, eine Mehrzahl von Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel zusammenzufassen, um insbesondere den Leistungsanforderungen zu genügen, die in Kraftfahrzeugen bestehen. Brennstoffzellen enthalten als Kernkomponente einen Elektrolyten und zugeordnete Elektroden. Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff (H2) oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch der Anode zugeführt. In Falle eines wasserstoffhaltigen Gases wird dieses zunächst reformiert und so Wasserstoff bereit gestellt. An der Anode findet eine elektrochemische Oxidation von H2 zu H+ unter Abgabe von Elektronen statt. 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.
  • Die DE 10 2014 224 873 A2 beschreibt einen Brennstoffzellenstapel, bei dem die Reaktionsmedien über Medienanschlüsse an einer ersten Endplatte eingeleitet und ausgeleitet werden, und bei dem das Kühlmittel über Medienanschlüsse an einer der ersten Endplatte gegenüberliegenden zweiten Endplatte eingeleitet und ausgeleitet wird.
  • Andere Brennstoffzellenstapel sehen vor, alle Betriebsmedien, also sowohl das Kühlmittel als auch die Reaktanten, an ein- und derselben Endplatte des Brennstoffzellenstapels einzuleiten und von dort auch wieder auszuleiten. Dies führt dazu, dass der Bauraum zur Einführung der Reaktionsmedien stark begrenzt ist, wobei er noch begrenzter wird, wenn die Flussfelder der Bipolarplatten geradlinig ausgeführt werden. Die einzelnen Bestandteile des Brennstoffzellenstapels erfordern daher eine aufwändige Abdichtungs- und Verbindungstechnik, die oftmals zu Lasten einer optimierten Strömungsführung oder eines optimierten Strömungsdurchmessers ausgelegt werden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, der zudem verringerte Bauraumerfordernisse aufweist. Es ist darüber hinaus die Aufgabe, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel ist dabei insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Endplatte mindestens einer der Medienanschlüsse zur Versorgung der Brennstoffzellen mit dem Einen der an der Brennstoffzellenreaktion teilnehmenden Reaktionsmedien zugeordnet ist, und dass der zweiten Endplatte mindestens einer der Medienanschlüsse zur Versorgung der Brennstoffzellen mit dem Anderen der an der Brennstoffzellenreaktion teilnehmenden Reaktionsmedien zugeordnet ist.
  • Dies bewirkt also eine Trennung der Einströmseite der einzelnen Reaktionsmedien, wodurch die Medienführung außerhalb des Stapels entscheidend vereinfacht und somit funktionelle Bauraum-Vorteile erzielt werden können. Aufgrund der Reduzierung der Anzahl an Medienanschlüssen an einer der Endplatten des Brennstoffzellenstapels, liegt für die verbleibenden Medienanschlüsse auch ein größerer Bauraum vor, so dass diese hinsichtlich ihrer Strömungsführung optimiert ausgenutzt werden kann.
  • In diesem Zuge ist es von Vorteil, wenn jede der Endplatten ein Anschlusspaar umfasst, welches aus einem einlassseitigen Medienanschluss zur Zuleitung und einem auslassseitigen Medienanschluss zur Ableitung eines der beiden Reaktionsmedien gebildet ist. Somit liegt also an der einen Endplatte vollständig die Kathodengasversorgung vor, wobei an der anderen Endplatte vollständig die Brennstoffversorgung vorliegt. Diese Konfiguration führt ebenfalls zu einer scharfen Trennung der Einströmseiten der beiden Reaktionsmedien in den Brennstoffzellenstapel.
  • Außerdem ist es vorteilhaft, wenn eine der Endplatten ein Kühlmittelanschlusspaar umfasst, welches aus einem einlassseitigen Kühlmittelanschluss zur Zuleitung und einem auslassseitigem Kühlmittelanschluss zur Ableitung eines Kühlmittels gebildet ist. Auf diese Weise kann das Kühlmittelsystem an diejenige Endplatte bzw. an deren Medienanschlüsse angeschlossen werden, bei der mehr Bauraum verfügbar ist, wobei auch diejenige Endplatte für die Kühlmittelversorgung gewählt werden kann, die leichter zugänglich ist. Würde die Kühlmittelversorgung auf eine Seite des Brennstoffzellenstapels verlagert, die nur auf sehr schwer zugänglich ist, so könnten Leckagen der Kühlmittelleitung zu einem Liegenbleiben oder sogar zu gefährlichen Kurzschlüssen bei der Brennstoffzellenvorrichtung führen.
  • Es besteht zudem die Möglichkeit, dass das Kühlmittel auch innerhalb eines Hauptkanals von einer der Endplatten des Stapels ausgeleitet wird, um eine bauraumoptimale Kühlmittelversorgung einer weiteren Komponente der Brennstoffzellenvorrichtung zu erzielen. In diesem Zusammenhang ist es daher von Vorteil, wenn diejenige der Endplatten, an der das Kühlmittelanschlusspaar nicht vorliegt, mit einem auslassseitigen Medienanschluss zur Abzweigung von Kühlmittel in einen Kühlmittelteilkreislauf gebildet ist.
  • Es ist die Möglichkeit vorhanden, dass die Eine der Endplatten dazu eingerichtet ist, an einem Loslager festgelegt zu werden, und dass die Andere der Endplatten dazu eingerichtet ist, an einem Festlager festgelegt zu werden. Durch das Festlager kann der Brennstoffzellenstapel, insbesondere dessen Endplatte unverschiebbar an einem Montageteil, beispielsweise einem Montageteil des Kraftfahrzeugs fixiert werden, wobei das Montageteil vorzugsweise einen Rahmen des Kraftfahrzeugs bildet. Als Festlager kann beispielsweise eine Montageklammer eingesetzt werden, die mit einem Bolzen, insbesondere mit einer Schraube mit dem Montageteil verschraubt wird. Die Andere der Endplatten ist dabei an einem Loslager festgelegt, was ebenfalls durch eine Montageklammer gebildet sein kann, welche ein entsprechendes Langloch oder dergleichen vorsieht, so dass der Brennstoffzellenstapel hinsichtlich seiner Länge in Grenzen expandierbar oder komprimierbar ist. Das Loslager kann somit als ein Gleitlager verstanden werden. Eine Veränderung der Stapellänge oder der Stapelhöhe ergibt sich beispielsweise aufgrund der wirkenden Druckverhältnisse, aufgrund der vorherrschenden Feuchtigkeit und aufgrund der vorherrschenden Temperaturen innerhalb des Brennstoffzellenstapels.
  • Selbstverständlich ist in diesem Zuge auch die Möglichkeit vorhanden, dass die Montageklammern beide der Endplatten selbst dazu eingerichtet sind, an einem Festlager festgelegt zu werden. Auf diese Weise sind dann die Montageklammern also nicht mit Langlöchern versehen, sodass eine Kompression oder Expansion des Brennstoffzellenstapels verstärkt unterbunden wird. Es ist auch die Möglichkeit vorhanden, dass beide der Endplatten an einem Festlager festgelegt sind, wobei es auch hierbei möglich ist, dass diese Endplatten an einen Montageteil des Fahrzeugrahmens oder des Fahrzeugkörpers fixiert ist.
  • Um den Brennstoffzellenstapel hinsichtlich einzuhaltender Emissionsgrenzwerte abzudichten, ist es von Vorteil, wenn mindestens eine Abdeckung vorhanden ist, welche zusammen mit den beiden Endplatten ein geschlossenes Brennstoffzellenstapelgehäuse für die Brennstoffzellen bildet.
  • Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel entfaltet seine Wirkung und Vorteile beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug, bei dem der dort vorhandene Bauraum besser ausgenutzt wird.
  • 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 verwendbar, 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.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Illustration eines Brennstoffzellenstapels, bei dem eine Trennung der Einströmseiten der Reaktionsmedien vorliegt,
    • 2 eine der 1 entsprechende Darstellung eines weiteren Brennstoffzellenstapels, bei welchem die erste Endplatte an einem Loslager und die zweite Endplatte an einem Festlager fixiert sind, und bei welchem die Brennstoffversorgung über die Medienanschlüsse der ersten Endplatte und die Kathodengasversorgung über die Medienanschlüsse der zweiten Endplatte erfolgt,
    • 3 eine der 1 entsprechende Darstellung eines weiteren Brennstoffzellenstapels, bei welchem die erste Endplatte an einem Festlager und die zweite Endplatte an einem Loslager fixiert sind, und bei welchem die Kathodengasversorgung über die Medienanschlüsse der ersten Endplatte und die Brennstoffversorgung über die Medienanschlüsse der zweiten Endplatte erfolgt,
    • 4 eine der 2 entsprechende Darstellung eines weiteren Brennstoffzellenstapels, bei welchem beide Endplatten an einem Festlager fixiert sind,
    • 5 eine der 3 entsprechende Darstellung eines weiteren Brennstoffzellenstapels, bei welchem beide Endplatten an einem Festlager fixiert sind, und
    • 6 eine der 1 entsprechende Darstellung eines weiteren Brennstoffzellenstapels, bei welchem an der ersten Endplatten ein zusätzlicher Medienanschluss für die Abzweigung des Kühlmittels in einen Kühlmittelteilkreis vorliegt.
  • In 1 ist eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellenstapels 1 gezeigt. Hierbei ist eine Mehrzahl an übereinander gestapelten Brennstoffzellen 2 vorhanden. Die Zellen sind parallel zueinander angeordnet und zwischen zwei Endplatten 3, 4 verspannt.
  • Die Endplatten 3, 4 weisen Medienanschlüsse 5 auf, um den Brennstoffzellen 2 Medien zuzuführen, oder Medien aus den Brennstoffzellen 2 auszuleiten. Erfindungsgemäß ist der ersten Endplatte 3 mindestens einer der Medienanschlüsse 5 zur Versorgung der Brennstoffzellen 2 mit dem Einen der an der Brennstoffzellenreaktion teilnehmenden Reaktionsmedien zugeordnet, wobei der zweiten Endplatte 4 mindestens einer der Medienanschlüsse 5 zur Versorgung der Brennstoffzellen mit dem Anderen der an der Brennstoffzellenreaktion teilnehmenden Reaktionsmedien zugeordnet ist. Dabei umfasst jede der Endplatten 3, 4 ein Anschlusspaar, welches aus einem einlassseitigen Medienanschluss 5 zur Zuleitung und einem auslassseitigen Medienanschluss 5 zur Ableitung eines der beiden Reaktionsmedien gebildet ist. Einer der beiden Endplatten 3, 4 ist zudem ein Kühlmittelanschlusspaar zugewiesen, welches aus einem einlassseitigen Kühlmittelanschluss zur Zuleitung und einem auslassseitigen Kühlmittelanschluss zur Ableitung des Kühlmittels gebildet ist.
  • In dem Beispiel nach 1 ist an der ersten Endplatte 3 das Anschlusspaar zur Versorgung der Brennstoffzellen 2 mit Brennstoff vorhanden, wobei dieses Anschlusspaar eine Brennstoffzuleitung 6 und eine Brennstoffableitung 7 umfasst, die strömungsmechanisch mit einer Brennstoffversorgung 14 verbunden sind. Die Brennstoffversorgung 14 sieht beispielsweise einen Brennstofftank vor, der über eine Brennstoffzufuhrleitung mit dem einlassseitigen Medienanschluss 5, nämlich der Brennstoffzuleitung 6 strömungsmechanisch verbunden ist. Über die Brennstoffableitung 7 kann überschüssiges, nicht abreagierter Brennstoff aus dem Stapel ausgeleitet und gegebenenfalls rezirkuliert werden. An der zweiten Endplatte 4 liegt demgegenüber ein Anschlusspaar vor, das sich aus der Kathodengaszuleitung 8 und der Kathodengasableitung 9 zusammensetzt. Hierbei ist also das Kathodengas-Anschlusspaar mit einer Kathodengasversorgung 15 verbunden, in welcher typischerweise ein Verdichter, ein Ladeluftkühler, ein Befeuchter und dergleichen vorliegen. Ebenfalls an der zweiten Endplatte 4 ist die Kühlmittelversorgung 16 angeschlossen, die hierzu eine Kühlmittelzuleitung 10 und eine Kühlmittelableitung 11 vorsieht.
  • Es ist ausweislich 2 die Möglichkeit gegeben, dass in der Einbausituation des Stapels die erste Endplatte 3 an einem Loslager 12 (Gleitlager) fixiert ist, und dass die zweite Endplatte 4 an einem Festlager 13 fixiert ist. Auf diese Weise kann der Brennstoffzellenstapel 1 in Abhängigkeit des Drucks der Medien, in Abhängigkeit der Feuchtigkeit oder in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur in Grenzen expandieren oder komprimieren, ohne dabei an seiner Dichtigkeit zu verlieren. Die Seite des Festlagers 13 kann dabei beispielsweise an einem Fahrzeugkörper oder einem Fahrzeugrahmen starr fixiert sein, wobei die Seite des Loslagers 12 gleitend an diesem gelagert sein kann.
  • 3 zeigt eine der 2 entsprechende Konfiguration des Brennstoffzellenstapels 1, wobei hierbei aber an die erste Endplatte 3 die Kathodengasversorgung 15 und an die zweite Endplatte 4 die Brennstoffversorgung 14 angebunden sind. Dementsprechend liegen also auch die Kathodengaszuleitung 8 und die Kathodengasableitung 9 an der ersten Endplatte 3 vor. Die Brennstoffzuleitung 6 und die Brennstoffableitung 7 liegen dementsprechend an der zweiten Endplatte 4 vor.
  • In 4 ist die Möglichkeit gezeigt, dass beide Endplatten 3, 4 an einem Festlager 13, insbesondere an einem Fahrzeugkörper oder Fahrzeugrahmen starr festgelegt werden, um Kontraktionen des Stapels abzumildern oder gänzlich zu unterbinden. Auch hier ist wiederum die Brennstoffversorgung 14 an die erste Endplatte 3 angeschlossen, wobei die Kathodengasversorgung 15 an die zweite Endplatte 4 angeschlossen ist.
  • In 5 ist eine umgekehrte Konfiguration gezeigt, bei der die Endplatten 3, 4 ebenfalls beide an einem Festlager 13 gelagert sind, jedoch der ersten Endplatte 3 die Kathodengasversorgung 15 und der zweiten Endplatte 4 die Brennstoffversorgung 14 zugewiesen sind.
  • In 6 ist eine Erweiterung des Stapels dahingehend zu erkennen, dass diejenige Endplatte 3, 4, die als solche nicht an eine Kühlmittelversorgung 16 angeschlossen ist, einen zusätzlichen Medienanschluss 5 für Kühlmittel aufweist, der eine Kühlmittelabzweigung 17 darstellt. Diese Kühlmittelabzweigung 17 leitet einen Teil des Kühlmittels in einen Kühlmittelteilkreis 19, in welchen eine weitere zu temperierende Komponente 18 der Brennstoffzellenvorrichtung eingebunden ist. Auch bei der Ausgestaltung nach 6 ist die Möglichkeit vorhanden, dass entweder eine der beiden Endplatten 3, 4 an einem Loslager 12 und die andere der beiden Endplatten 3, 4 an einem Festlager 13, oder dass beide der Endplatten 3, 4 an einem Festlager 13 fixiert sind.
  • Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel 1 kann insbesondere in einer Brennstoffzellenvorrichtung eines Kraftfahrzeugs genutzt werden, bei welchem der verfügbare Bauraum effizienter ausgenutzt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennstoffzellenstapel
    2
    Brennstoffzelle (Einheitszelle)
    3
    erste Endplatte
    4
    zweite Endplatte
    5
    Medienanschluss
    6
    Brennstoffzuleitung (einlassseitiger Medienanschluss)
    7
    Brennstoffableitung (auslassseitiger Medienanschluss)
    8
    Kathodengaszuleitung (einlassseitiger Medienanschluss)
    9
    Kathodengasableitung (auslassseitiger Medienanschluss)
    10
    Kühlmittelzuleitung (einlassseitiger Medienanschluss)
    11
    Kühlmittelableitung (auslassseitiger Medienanschluss)
    12
    Loslager / Gleitlager
    13
    Festlager
    14
    Brennstoffversorgung
    15
    Kathodengasversorgung
    16
    Kühlmittelversorgung
    17
    Kühlmittelabzweigung (auslassseitiger Medienanschluss)
    18
    Komponente
    19
    Kühlmittelteilkreis
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014224873 A2 [0003]

Claims (10)

  1. Brennstoffzellenstapel (1) mit einer Mehrzahl von zwischen zwei Endplatten (3, 4) angeordneten Brennstoffzellen (2), denen über an den Endplatten (3, 4) vorhandenen Medienanschlüssen (5) Medien zuführbar oder durch diese ableitbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Endplatte (3) mindestens einer der Medienanschlüsse (5) zur Versorgung der Brennstoffzellen (2) mit dem Einen der an der Brennstoffzellenreaktion teilnehmenden Reaktionsmedien zugeordnet ist, und dass der zweiten Endplatte (4) mindestens einer der Medienanschlüsse (5) zur Versorgung der Brennstoffzellen (2) mit dem Anderen der an der Brennstoffzellenreaktion teilnehmenden Reaktionsmedien zugeordnet ist.
  2. Brennstoffzellenstapel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Endplatten (3, 4) ein Anschlusspaar umfasst, welches aus einem einlassseitigen Medienanschluss (5) zur Zuleitung und einem auslassseitigen Medienanschluss (5) zur Ableitung eines der beiden Reaktionsmedien gebildet ist.
  3. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Endplatten (3, 4) ein Kühlmittelanschlusspaar umfasst, welches aus einem einlassseitigen Kühlmittelanschluss zur Zuleitung und einem auslassseitigen Kühlmittelanschluss zur Ableitung eines Kühlmittels gebildet ist.
  4. Brennstoffzellenstapel (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige der Endplatten (3, 4), an der das Kühlmittelanschlusspaar nicht vorliegt, mit einem auslassseitigen Medienschluss (5) zur Abzweigung von Kühlmittel in einen Kühlmittelteilkreis (19) gebildet ist.
  5. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eine der Endplatten (3, 4) dazu eingerichtet ist, an einem Loslager (12) festgelegt zu werden, und dass die Andere der Endplatten (3, 4) dazu eingerichtet ist, an einem Festlager (13) festgelegt zu werden.
  6. Brennstoffzellenstapel (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eine der Endplatten (3, 4) an einem Loslager (12) festgelegt ist, und dass die Andere der Endplatten (3, 4) an einem Festlager (13) festgelegt ist.
  7. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide der Endplatten (3, 4) dazu eingerichtet sind, an einem Festlager (13) festgelegt zu werden.
  8. Brennstoffzellenstapel (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide der Endplatten (3, 4) an einem Festlager (13) festgelegt sind.
  9. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abdeckung vorhanden ist, welche zusammen mit den beiden Endplatten (3, 4) ein geschlossenes Brennstoffzellenstapelgehäuse für die Brennstoffzellen (2) bildet.
  10. Kraftfahrzeug mit einer einen Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisenden Brennstoffzellenvorrichtung.
DE102020128825.5A 2020-11-03 2020-11-03 Brennstoffzellenstapel mit einer Trennung der Einströmseiten der Reaktionsmedien und Kraftfahrzeug mit einem solchen Pending DE102020128825A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020128825.5A DE102020128825A1 (de) 2020-11-03 2020-11-03 Brennstoffzellenstapel mit einer Trennung der Einströmseiten der Reaktionsmedien und Kraftfahrzeug mit einem solchen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020128825.5A DE102020128825A1 (de) 2020-11-03 2020-11-03 Brennstoffzellenstapel mit einer Trennung der Einströmseiten der Reaktionsmedien und Kraftfahrzeug mit einem solchen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020128825A1 true DE102020128825A1 (de) 2022-05-05

Family

ID=81184549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020128825.5A Pending DE102020128825A1 (de) 2020-11-03 2020-11-03 Brennstoffzellenstapel mit einer Trennung der Einströmseiten der Reaktionsmedien und Kraftfahrzeug mit einem solchen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020128825A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010051753A1 (de) 2010-11-17 2012-05-24 Mtu Onsite Energy Gmbh Brennstoffzellenanordnung mit einem im Betrieb verformbaren Brennstoffzellenstapel
US20130177827A1 (en) 2010-09-16 2013-07-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell, fuel cell and method of manufacturing fuel cell
DE102014224873A1 (de) 2014-08-01 2016-02-04 Hyundai Motor Company Brennstoffzellenstapel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130177827A1 (en) 2010-09-16 2013-07-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell, fuel cell and method of manufacturing fuel cell
DE102010051753A1 (de) 2010-11-17 2012-05-24 Mtu Onsite Energy Gmbh Brennstoffzellenanordnung mit einem im Betrieb verformbaren Brennstoffzellenstapel
DE102014224873A1 (de) 2014-08-01 2016-02-04 Hyundai Motor Company Brennstoffzellenstapel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006019114B4 (de) Brennstoffzellensystem zur verbesserten Wasserstoff- und Sauerstoffverwendung
DE102014223520A1 (de) Befeuchtungsvorrichtung für Brennstoffzelle und Brennstoffzellensystem mit derselben
DE102016204474B4 (de) Wärmetauscher und Brennstoffzellensystem
DE102015215231A1 (de) Bipolarplatte sowie Brennstoffzellensystem mit einer solchen
DE102019206577A1 (de) Flussfeldplatte
DE102018200673A1 (de) Bipolarplatte, Brennstoffzelle und ein Kraftfahrzeug
DE102020128825A1 (de) Brennstoffzellenstapel mit einer Trennung der Einströmseiten der Reaktionsmedien und Kraftfahrzeug mit einem solchen
EP1750321A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenanordnung mit einem Gasgemisch mit einem Reaktionsgasanteil und einem Inertgasanteil sowie dafür geeignete Brennstoffzellenanordnung
DE102020119021B3 (de) Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellenvorrichtung sowie Brennstoffzellen-Fahrzeug
DE102019105016B4 (de) Brennstoffzellensystem
DE102020122081A1 (de) Festoxid-Brennstoffzellenvorrichtung sowie Brennstoffzellen-Fahrzeug
DE102019133091A1 (de) Brennstoffzellenvorrichtung, Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung
DE102021131243B3 (de) Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung
DE102022108522B3 (de) Brennstoffzellenvorrichtung und Verfahren zur Behandlung und Nutzung des kathodenseitigen Abgases
DE102020108651A1 (de) Brennstoffzellenstapel mit verzweigtem Einlassverteiler und Kraftfahrzeug
DE102021129527B3 (de) Brennstoffzellenstapel und Kraftfahrzeug mit einem solchen
DE102022103985B3 (de) Bipolarplatte, Brennstoffzellenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben der Brennstoffzellenvorrichtung
WO2002009217A2 (de) Verfahren zum betreiben einer brennstoffzelle
DE102015222552A1 (de) Brennstoffzellenstapel Bipolarplatten aufweisend sowie Brennstoffzellensystem
DE102020128290A1 (de) Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung
DE112004001990T5 (de) Brennstoffzellenstapel mit reduziertem Volumen
DE102022106825A1 (de) Modulbox, Verfahren zur Herstellung einer Modulbox, Brennstoffzellenvorrichtung sowie Brennstoffzellen-Fahrzeug
WO2000063996A1 (de) Vorrichtung zum pressen und versorgen mit medien eines stapels aus brennstoffzellen sowie brennstoffzellenstapel mit einer solchen vorrichtung
DE102020128558A1 (de) Endplatte, Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug
DE102016201707A1 (de) Bipolarplatte für Brennstoffzellen mit verbesserter Struktur, Brennstoffzellenstapel mit solchen Bipolarplatten sowie Fahrzeug mit einem solchen Brennstoffzellenstapel

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