DE102020202075A1 - Electrochemical cell with feeding device - Google Patents

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Abstract

Es wird eine elektrochemische Zelle (100) vorgeschlagen, aufweisend eine Zuführungsvorrichtung (150) zum Zuführen von Betriebsmedien von einem Portanschluss (140) der elektrochemischen Zelle (100) in einen Zuführungsbereich (160) der elektrochemischen Zelle (100), wobei die Zuführungsvorrichtung (150) fluidmäßig an den Portanschlusses (140) gekoppelt ist und die Zuführungsvorrichtung (150) durch eine erste Platine (122a, 124b) und eine zweite Platine (124a, 122b) gebildet wird, und die Zuführungsvorrichtung (150) zumindest einen Zuführungskanal aufweist, in den eine Wulst einer Sicke (120a, b) der ersten (122a, 124b) Platine und eine Wulst einer Sicke (130a, b) der zweiten (122b, 124a) Platine hineinragt.An electrochemical cell (100) is proposed, having a supply device (150) for supplying operating media from a port connection (140) of the electrochemical cell (100) into a supply area (160) of the electrochemical cell (100), the supply device (150 ) is fluidly coupled to the port connection (140) and the feed device (150) is formed by a first board (122a, 124b) and a second board (124a, 122b), and the feed device (150) has at least one feed channel into which a bead of a bead (120a, b) of the first (122a, 124b) board and a bead of a bead (130a, b) of the second (122b, 124a) board protrudes.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle mit einer Zuführungsvorrichtung zum Zuführen von Betriebsmedien von einem Portanschluss der elektrochemischen Zelle in einen Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle.The invention relates to an electrochemical cell with a supply device for supplying operating media from a port connection of the electrochemical cell into a supply area of the electrochemical cell.

Stand der TechnikState of the art

Wasserstoffbasierte Brennstoffzellen als Beispiel für elektrochemische Zellen gelten als Basis für ein Mobilitätskonzept der Zukunft, da sie im Wesentlichen nur Wasser emittieren und schnelle Betankungszeiten ermöglichen. Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler, wobei eine Mehrzahl von solchen Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellen-Stack zusammengeschaltet werden, um eine entsprechend hohe Gesamtspannung bzw. Gesamtleistung bereitstellen zu können. Die Edukte Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (02) werden in elektrische Energie, Wasser (H2O) und Wärme gewandelt.
Beispielsweise PEM-Brennstoffzellen (PEM engl.:„proton-exchange-membrane‟; Protonen-Austausch-Membran) können mit der der Kathode der Brennstoffzelle zugeführten Luft, mit Sauerstoff als Oxidationsmittel und dem der Anode der Brennstoffzelle zugeführten Wasserstoff als Brennstoff, in einem elektrokatalytischen Elektrodenprozess betrieben werden, um elektrische Energie mit einem hohen Wirkungsgrad bereitzustellen. Brennstoffzellensysteme mit PEM-Brennstoffzellen sind bereits in ersten Serienanwendungen am Markt und haben ein großes Potential eine maßgebliche Rolle bei der Energie- und Verkehrswende zu spielen.Hydrogen-based fuel cells as an example of electrochemical cells are considered to be the basis for a mobility concept of the future, as they essentially only emit water and enable fast refueling times. Fuel cells are electrochemical energy converters, a plurality of such fuel cells being interconnected to form a fuel cell stack in order to be able to provide a correspondingly high total voltage or total power. The starting materials hydrogen (H2) and oxygen (02) are converted into electrical energy, water (H2O) and heat.
For example, PEM fuel cells (PEM: "proton exchange membrane"; proton exchange membrane) can be combined with the air supplied to the cathode of the fuel cell, with oxygen as the oxidizing agent and the hydrogen supplied to the anode of the fuel cell as fuel electrocatalytic electrode process to provide electrical energy with a high degree of efficiency. Fuel cell systems with PEM fuel cells are already on the market in their first series applications and have great potential to play a decisive role in the energy and transport transition.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

In elektrochemischen Zellen, wie Brennstoffzellen und Elektrolyseuren, sind die Betriebsmedien, wie beispielsweise der Brennstoff oder das Oxidationsmittel, durch eine Membran getrennt. Das Kühlmedium, als weiteres Betriebsmedium, strömt in angrenzenden Bipolarplatten (BPP). Diese können beispielsweise zweiteilig aus metallischen Blechen in Form von beispielsweise zwei Platinen ausgeführt sein, wobei eine der zwei Platinen zu der Anode der einen elektrochemischen Zelle und die andere Platine zur Kathode einer benachbarten elektrochemischen Zelle zugeordnet ist.
Für die Versorgung aller Brennstoffzellen im Brennstoffzellen-Stapel mit den jeweiligen Betriebsmedien verfügen die jeweiligen Platinen der Bipolarplatten bzw. der elektrochemischen Zellen über Öffnungen, die hier als Portanschlüsse bezeichnet werden und bei gestapelten elektrochemischen Zellen zusammen einen Port bilden. Diese Portanschlüsse können zur Abdichtung gegen die in dem Port befindlichen Betriebsmittel umlaufende Dichtungen aufweisen. Zur Zuführung der Betriebsmittel vom Port in einen aktiven Bereich der jeweiligen Brennstoffzelle, muss an bestimmten Teilbereichen des Portanschlusses das Betriebsmittel diese umlaufende Dichtung passieren. Dies kann beispielsweise durch eine Unterbrechung der Dichtung erfolgen. Für die Funktion des Brennstoffzellen-Stapels muss an der unterbrochenen Stelle dennoch die mechanische Stützwirkung für korrespondierende Dichtungen anderer Platinen gewährleistet sein.In electrochemical cells, such as fuel cells and electrolyzers, the operating media, such as the fuel or the oxidizing agent, are separated by a membrane. The cooling medium, as an additional operating medium, flows in the adjacent bipolar plates (BPP). These can, for example, be designed in two parts from metal sheets in the form of, for example, two boards, one of the two boards being assigned to the anode of one electrochemical cell and the other board being assigned to the cathode of an adjacent electrochemical cell.
To supply all fuel cells in the fuel cell stack with the respective operating media, the respective circuit boards of the bipolar plates or the electrochemical cells have openings, which are referred to here as port connections and together form a port in the case of stacked electrochemical cells. These port connections can have circumferential seals for sealing against the operating means located in the port. In order to feed the operating medium from the port into an active area of the respective fuel cell, the operating medium must pass this circumferential seal in certain partial areas of the port connection. This can be done, for example, by interrupting the seal. For the function of the fuel cell stack, however, the mechanical support effect for corresponding seals on other circuit boards must be guaranteed at the interrupted point.

Bei einer Abdichtung des Portanschlusses mit Dichtungen, die auf einem Wulst einer Sicke angeordnet sind, kann die einwirkende Kraft von gestapelten Brennstoffzellen über die Flanken der Sicke abgeleitet werden. Die Federwirkung übernimmt die Sicke. Nachteilig ist hierbei, dass die Auslegung der Sicke extrem präzise erfolgen muss und Toleranzen kaum ausgeglichen werden können. Ein weiterer Nachteil ist, dass Medien innerhalb der Sicke strömen können und somit die aktive elektrochemische Zelle unerwünscht umfließen.
Bei einer Abdichtung des Portanschlusses mit Dichtungen, die in einer durch eine Sicke gebildeten Nut angeordnet sind, muss die Dicke der eingelegten Dichtungen zur Durchleitung von Kühlmedium zwischen die bipolaren Platten nachteilhafterweise in diesem Bereich der Durchleitung reduziert werden, da die Höhe der Nut an diesen Stellen reduziert ist.If the port connection is sealed with seals which are arranged on a bead of a bead, the acting force can be derived from stacked fuel cells via the flanks of the bead. The bead takes over the spring action. The disadvantage here is that the design of the bead must be extremely precise and tolerances can hardly be compensated for. Another disadvantage is that media can flow within the bead and thus undesirably flow around the active electrochemical cell.
When sealing the port connection with seals that are arranged in a groove formed by a bead, the thickness of the inserted seals for the passage of cooling medium between the bipolar plates must disadvantageously be reduced in this area of the passage, since the height of the groove at these points is reduced.

Entsprechend einem Aspekt werden eine elektrochemische Zelle, ein Brennstoffzellen-Stack und eine Verwendung einer elektrochemischen Zelle entsprechend den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen, die zumindest zum Teil die beschriebenen Aufgaben lösen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to one aspect, an electrochemical cell, a fuel cell stack and a use of an electrochemical cell according to the features of the independent claims are proposed, which at least in part achieve the objects described. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims and the description below.

Dazu wird gemäß einem Aspekt eine elektrochemische Zelle vorgeschlagen, die eine Zuführungsvorrichtung zum Zuführen von Betriebsmedien von einem Portanschluss der elektrochemischen Zelle in einen Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle aufweist, wobei die Zuführungsvorrichtung fluidmäßig an den Portanschluss gekoppelt ist. Weiterhin wird die Zuführungsvorrichtung durch eine erste Platine und eine zweite Platine gebildet und die Zuführungsvorrichtung weist zumindest einen Zuführungskanal auf, in den eine Wulst einer Sicke der ersten Platine und eine Wulst einer Sicke der zweiten Platine hineinragen.For this purpose, according to one aspect, an electrochemical cell is proposed which has a supply device for supplying operating media from a port connection of the electrochemical cell into a supply area of the electrochemical cell, the supply device being fluidly coupled to the port connection. Furthermore, the feed device is formed by a first board and a second board and the feed device has at least one feed channel into which a bead of a bead of the first board and a bead of a bead of the second board protrude.

Der Begriff elektrochemische Zelle ist breit zu verstehen und umfasst zum Beispiel Brennstoffzellen oder Elektrolyseur-Zellen. Dabei weist jede elektrochemische Zelle eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode beispielsweise in Form von Platinen auf.
Da für den Betrieb einer elektrochemischen Zelle eine Kühlung notwendig ist, kann die elektrochemische Zelle in diesem Zusammenhang auch eine Kühlvorrichtung sowohl für die Anodenelektrode als auch für die Kathodenelektrode aufweisen. Insbesondere kann die elektrochemische Zelle eine Bipolarplatte als Anodenelektrode und/oder Kathodenelektrode aufweisen, die von einem Betriebsmedium wie beispielsweise einem Kühlmittel durchströmt wird.The term electrochemical cell is to be understood broadly and includes, for example, fuel cells or electrolyzer cells. Each electrochemical cell has an anode electrode and a cathode electrode, for example in the form of circuit boards.
Since cooling is necessary for the operation of an electrochemical cell, the electrochemical Cell in this context also have a cooling device for both the anode electrode and the cathode electrode. In particular, the electrochemical cell can have a bipolar plate as an anode electrode and / or cathode electrode through which an operating medium such as a coolant flows.

Der Begriff Betriebsmedium ist breit zu verstehen und umfasst alle Medien, die verwendet werden können, um eine elektrochemische Zelle zu betreiben. Insbesondere kann ein Betriebsmedium ein Kühlmittel für den Betrieb der elektrochemischen Zelle oder ein Prozessmedium wie beispielsweise ein Oxidationsmittel, wie der Sauerstoff der Luft, oder ein Brennstoff, wie beispielsweise Wasserstoffgas, sein.The term operating medium is to be understood broadly and includes all media that can be used to operate an electrochemical cell. In particular, an operating medium can be a coolant for operating the electrochemical cell or a process medium such as an oxidizing agent such as oxygen in the air or a fuel such as hydrogen gas.

Ein Portanschluss der elektrochemischen Zelle kann dabei ein Anschluss sein, mit dem jede einzelne elektrochemische Zelle eines Stapels von elektrochemischen Zellen mit den Betriebsmedien versorgt wird. Bei übereinander gestapelten elektrochemischen Zellen können die jeweils einzelnen Portanschlüsse zusammen einen Kanal in Form eines Ports durch den Stapel bilden und so mit Dichtungen gegenüber den Platinen abgedichtet sein, dass das jeweilige Betriebsmedium, das in jeweils einem solchen Kanal transportiert wird, so zwischen die jeweiligen Platinen zugeführt werden kann, dass die unterschiedlichen funktionellen Bereiche der elektrochemischen Zelle mit dem jeweils vorgesehenen Betriebsmedium versorgt werden. Für das Ausleiten der Betriebsmedien kann ein entsprechender Kanal bzw. Port bzw. Portanschluss in einem Stapel elektrochemischer Zellen vorgesehen sein.A port connection of the electrochemical cell can be a connection with which each individual electrochemical cell of a stack of electrochemical cells is supplied with the operating media. In the case of stacked electrochemical cells, the respective individual port connections can together form a channel in the form of a port through the stack and be sealed with seals against the boards so that the respective operating medium, which is transported in such a channel, between the respective boards can be supplied so that the different functional areas of the electrochemical cell are supplied with the respectively intended operating medium. A corresponding channel or port or port connection can be provided in a stack of electrochemical cells for discharging the operating media.

Die erste und die zweite Platine können zusammen sowohl eine Bipolarplatte als auch eine elektrochemische Zelle, wie beispielsweise eine Brennstoffzelle, bilden. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die erste Platine beispielsweise eine Kathoden-Platine und die zweite Platine einer Anoden-Platine darstellen kann. Dabei können die Anoden-Platine und die Kathoden-Platine zu einer elektrochemischen Zelle zugeordnet sein, oder zu zwei aneinandergrenzenden elektrochemischen Zellen zugeordnet werden.The first and the second circuit board can together form both a bipolar plate and an electrochemical cell, such as, for example, a fuel cell. In other words, this means that the first circuit board can represent, for example, a cathode circuit board and the second circuit board an anode circuit board. The anode board and the cathode board can be assigned to one electrochemical cell, or they can be assigned to two adjacent electrochemical cells.

Der Begriff einer Sicke ist breit zu verstehen und umfasst manuell oder maschinell hergestellte rinnenförmige Vertiefungen in Blechen, Platinen, Zylindern oder Rohren, um gewisse geometrische Strukturen zu erzielen oder beispielsweise auch zur Erhöhung der Steifigkeit von Teilen einer Struktur oder einer Gesamtanordnung von Strukturen. Insbesondere umfasst der Begriff Sicke eine sogenannte Vollsicke. Dabei bildet eine solche Sicke auf der einen Seite des Grundwerkstoffs, wie beispielsweise einem Blech oder einer Platine, in die die Sicke eingeformt wird, eine Vertiefung, die in diesem Zusammenhang als Nut bezeichnet wird, und auf der anderen Seite der Grundstruktur eine konkave Struktur, die in diesem Zusammenhang als Wulst bezeichnet wird.
Der Zuführungskanal kann vorgesehen sein, das jeweilige Betriebsmedium zu führen.The term bead is to be understood broadly and includes manually or machine-made trough-shaped depressions in metal sheets, plates, cylinders or tubes in order to achieve certain geometric structures or, for example, to increase the rigidity of parts of a structure or an overall arrangement of structures. In particular, the term bead includes a so-called full bead. Such a bead forms a recess on one side of the base material, such as a sheet metal or a plate into which the bead is formed, which is referred to as a groove in this context, and a concave structure on the other side of the base structure, which in this context is referred to as a bead.
The supply channel can be provided to guide the respective operating medium.

Durch den Zuführungskanal, in den die Wulst der Sicke der ersten Platine und die Wulst der Sicke der zweiten Platine hereinragt, kann das jeweilige Betriebsmedium in unterschiedliche Funktionsbereiche, wie einen Kühlmittelraum oder einen Elektrodenraum, der elektrochemischen Zelle eingeleitet werden, wobei die jeweiligen Sicken die Struktur des Zuführungskanals mechanisch stabilisieren und robust abstützen.
D. h., dass mit einer solchen Zuführungsvorrichtung einer elektrochemischen Zelle das robuste Prinzip der Abdichtung der elektrochemischen Zelle mit Dichtungen, die sich gegen die aufeinanderliegenden Bleche der Bipolarplatte abstützen, für die gesamte Bipolarplatte funktioniert. D. h. auch im Bereich der Kühlwasserzuführung als Betriebsmedium können beide Dichtungen zur einer Membran-Elektrodeneinheit die gleiche Dichtungs-Höhe aufweisen, und trotzdem kann das Kühlwasser als Betriebsmedium zwischen den Blechen durchgeführt werden.Through the feed channel, into which the bead of the bead of the first board and the bead of the bead of the second board protrude, the respective operating medium can be introduced into different functional areas, such as a coolant chamber or an electrode chamber, of the electrochemical cell, the respective beads forming the structure mechanically stabilize the feed channel and provide robust support.
This means that with such a feeding device of an electrochemical cell, the robust principle of sealing the electrochemical cell with seals which are supported against the metal sheets of the bipolar plate lying on top of one another works for the entire bipolar plate. I. E. Even in the area of the cooling water supply as the operating medium, both seals for a membrane-electrode unit can have the same seal height, and nevertheless the cooling water can be passed through between the metal sheets as the operating medium.

Die fluidmäßige Kopplung der Zuführungsvorrichtung an den Portanschluss kann eine Kopplung mit dem gesamten Portanschluss umfassen oder auch nur eine Kopplung an einen Teilbereich des Portanschlusses umfassen.The fluidic coupling of the feed device to the port connection can comprise a coupling to the entire port connection or also only a coupling to a partial area of the port connection.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die elektrochemische Zelle als Brennstoffzelle oder als Elektrolyseur ausgebildet ist.
Wenn die elektrochemische Zelle als Brennstoffzelle oder als Elektrolyseur ausgebildet ist, ist darunter auch zu verstehen, dass sie ausgebildet ist sowohl als Brennstoffzelle als auch als Elektrolyseur betrieben zu werden.
Das ermöglicht die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie bzw. die Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie mit einem entsprechenden Aufbau der Vorrichtung.According to one aspect, it is proposed that the electrochemical cell is designed as a fuel cell or as an electrolyzer.
If the electrochemical cell is designed as a fuel cell or as an electrolyzer, this is also to be understood as meaning that it is designed to be operated both as a fuel cell and as an electrolyzer.
This enables the conversion of chemical energy into electrical energy or the conversion of electrical energy into chemical energy with a corresponding structure of the device.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Sicke der ersten Platine gegen die Sicke der zweiten Platine versetzt angeordnet ist, so dass das Zuführen von Betriebsmedien von dem Portanschluss in den Zuführungsbereich ermöglicht wird.
Dabei können die Sicke der ersten Platine und die Sicke der zweiten Platine jeweils in einem Winkel zu einer Richtung vom Portanschluss zu einem Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle gerichtet sein. Dabei kann die Sicke der ersten Platine gegen die Sicke der zweiten Platine entlang der Richtung vom Portanschluss zu einem Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle versetzt sein. Insbesondere kann die Sicke der ersten Platine gegen die Sicke der zweiten Platine so weit versetzt angeordnet sein, dass durch den dabei entstehenden Abschnitt des Zuführungskanals eine lichte Dimension, wie die Breite oder die Höhe, des Zuführungskanals nicht eingeschränkt wird. Mit anderen Worten bedeutet das, dass der Zuführungskanal für die Zuführung von Betriebsmedien zu dem Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle in einem Winkel zu der Ausrichtung der Sicke der ersten Platine und der Sicke der zweiten Platine gerichtet ist.
Mit anderen Worten bedeutet die fluidmäßige Kopplung der Zuführungsvorrichtung an den Portanschluss, dass die Zuführungsvorrichtung so eingerichtet ist, dass ein Fluid wie beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas oder eine Mischung aus einer Flüssigkeit und einem Gas vom Portanschluss in die Zuführungsvorrichtung und weiter in den Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle geführt werden kann.According to one aspect, it is proposed that the bead of the first board is offset from the bead of the second board, so that the supply of operating media from the port connection into the supply area is made possible.
The bead of the first board and the bead of the second board can each be directed at an angle to a direction from the port connection to a feed area of the electrochemical cell. The bead of the first board can be offset from the bead of the second board along the direction from the port connection to a feed area of the electrochemical cell. In particular, the bead of the first board against the The bead of the second board can be offset so far that the resulting section of the feed channel does not restrict a clear dimension, such as the width or the height, of the feed channel. In other words, this means that the supply channel for supplying operating media to the supply area of the electrochemical cell is directed at an angle to the alignment of the bead of the first board and the bead of the second board.
In other words, the fluidic coupling of the feed device to the port connection means that the feed device is set up in such a way that a fluid such as a liquid or a gas or a mixture of a liquid and a gas from the port connection into the feed device and further into the feed area of the electrochemical cell can be performed.

Durch diesen Aufbau der elektrochemischen Zelle mit der Zuführungsvorrichtung wird die Einschränkung aufgehoben, dass die Bipolarplatte im Dichtbereich zur angrenzenden Membran-Elektrodeneinheit immer mit einer durchgehenden Struktur, entweder einer Dichtung oder einem glatten Blech, für die Abdichtung zur Dichtung der nächsten BPP enden muss. Somit ergibt sich mit der entsprechend dieser Beschreibung aufgebauten elektrochemischen Zelle eine glatte, abdichtbare Fläche zur nächsten angrenzenden elektrochemischen Zelle hin.This structure of the electrochemical cell with the supply device removes the restriction that the bipolar plate must always end with a continuous structure, either a seal or a smooth sheet metal, for the seal to seal the next BPP in the sealing area to the adjacent membrane-electrode unit. The electrochemical cell constructed in accordance with this description thus results in a smooth, sealable surface towards the next adjacent electrochemical cell.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Sicke der ersten Platine und die Sicke der zweiten Platine eingerichtet ist, in einer aus der jeweiligen Sicke resultierenden Nut auf der dem Zuführungskanal entgegengesetzten Seite der jeweiligen Platine, eine Dichtung aufzunehmen, die einen inneren Bereich der elektrochemischen Zelle, durch Kontakt mit einer Membran-Elektrodeneinheit der elektrochemischen Zelle, gegen einen äußeren Bereich der elektrochemischen Zelle abdichtet.According to one aspect, it is proposed that the bead of the first board and the bead of the second board is set up to receive a seal in a groove resulting from the respective bead on the side of the respective board opposite the feed channel, which seal an inner area of the electrochemical cell , by contact with a membrane-electrode unit of the electrochemical cell, seals against an outer region of the electrochemical cell.

Durch die versetzte Anordnung der Sicke der ersten Platine gegen die Sicke der zweiten Platine wird erreicht, dass trotz der vorhandenen Sicken die elektrochemische Zelle mit Dichtungen konstanter Höhe abgedichtet werden kann. Dabei kann diese Abdichtung mit der jeweiligen Dichtung in einem Bereich der Membran-Elektrodeneinheit erfolgen, in dem die Membran-Elektrodeneinheit eine Randverstärkung aufweist. Eine solche Randverstärkung der Membran-Elektroneneinheit kann vorgesehen sein, eine Abdichtung der Membran-Elektrodeneinheit zu verbessern.The offset arrangement of the bead of the first board against the bead of the second board ensures that the electrochemical cell can be sealed with seals of constant height despite the beading. This seal with the respective seal can take place in a region of the membrane-electrode unit in which the membrane-electrode unit has an edge reinforcement. Such an edge reinforcement of the membrane-electron unit can be provided in order to improve the sealing of the membrane-electrode unit.

Dies erleichtert die Auslegung einer elektrochemischen Zelle, macht den Auftragsprozess für die Dichtung robust und ist wirtschaftlich vorteilhaft. Es gibt keine Einschränkungen bezüglich des Dichtungsverlaufs, da beispielsweise die Dichtung des Portbereichs sowohl als separat umlaufende Dichtung um die Portbereiche oder aber auch als zusammenhängende Struktur mit anderen Dichtungen, z.B. mit T- Kreuzungen ausgeführt werden kann. Gleichzeitig kann die Dichtung über die gesamte Bipolarplatte bzw. Platine einen konstanten Querschnitt aufweisen, d.h. es sind keine Sprünge in der Höhe der Dichtung notwendig.This simplifies the design of an electrochemical cell, makes the application process for the seal robust, and is economically advantageous. There are no restrictions with regard to the course of the seal, since, for example, the seal of the port area can be designed as a separate circumferential seal around the port areas or as a cohesive structure with other seals, e.g. with T-junctions. At the same time, the seal can have a constant cross-section over the entire bipolar plate or circuit board, i.e. no jumps in the height of the seal are necessary.

Vorteilhaft ist weiterhin, dass durch die entsprechend große Dichtungshöhe in Kombination mit den Materialeigenschaften des Dichtungsmaterials ein guter Toleranzausgleich erzielt werden kann, wodurch die Produktzuverlässigkeit steigt bzw. der Ausschuss sinkt. Insbesondere kann die Abdichtung unterschiedlicher funktioneller Bereiche der elektrochemischen Zelle mittels einer Dichtung durchgängig um alle Portanschlüsse und die aktive Fläche herum oder als separate Dichtungen um die Portanschlüsse erfolgen.It is also advantageous that the correspondingly large seal height in combination with the material properties of the seal material can achieve good tolerance compensation, which increases product reliability or decreases scrap. In particular, different functional areas of the electrochemical cell can be sealed by means of a seal continuously around all port connections and the active surface or as separate seals around the port connections.

Dabei ist der Begriff Membran-Elektrodeneinheit breit zu verstehen und beinhaltete sowohl die Membran-Elektrodeneinheit selber als auch eine Membran-Elektrodeneinheit, die eine Randverstärkung aufweist.The term membrane electrode unit is to be understood broadly and includes both the membrane electrode unit itself and a membrane electrode unit which has an edge reinforcement.

Insbesondere kann unter dem äußeren Bereich der Bereich des Ports bzw. des Portanschlusses verstanden werden, der so beispielsweise gegen die aktive Fläche abgedichtet wird.In particular, the outer area can be understood to mean the area of the port or of the port connection, which is thus sealed off from the active surface, for example.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Nut der Sicke der ersten Platine und die Nut der Sicke der zweiten Platine eingerichtet ist, Dichtungen so aufzunehmen, dass diese jeweils mit einer korrespondierenden Dichtung auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Membran-Elektrodeneinheit so zusammenwirken, dass sich jeweils gegenüberliegend der jeweiligen Membran-Elektrodeneinheit korrespondierende Dichtungen gegeneinander abstützen.According to one aspect, it is proposed that the groove of the bead of the first board and the groove of the bead of the second board are set up to accommodate seals such that they interact with a corresponding seal on the respective opposite side of the membrane-electrode unit in such a way that each opposite to the respective membrane electrode unit support corresponding seals against each other.

Bei der hier vorgeschlagenen Lösung liegen sich bei der elektrochemischen Zelle mit der Zuführungsvorrichtung, die an einen Portanschluss fluidmäßig gekoppelt ist, der beispielsweise zum Zu- und Abfluss von Kühlmittel vorgesehen ist, immer zwei Dichtungen über die Membran-Elektrodeneinheit hinweg gegenüber. Bei einer elektrochemischen Zelle, die eine Zuführungsvorrichtung zum Zu- und Abführen von Prozessmedien vorsieht, kann aber zumindest eine der Dichtungen auch durch eine Stützstruktur ersetzt werden, da dort eine Abdichtung nicht notwendig ist, wie weiter unten erläutert wird. In diesem Fall kann einer Dichtung auch eine Stützstruktur über die Membran-Elektrodeneinheit hinweg gegenüberliegen.In the solution proposed here, in the electrochemical cell with the supply device, which is fluidly coupled to a port connection, which is provided, for example, for the inflow and outflow of coolant, two seals are always opposite across the membrane electrode unit. In the case of an electrochemical cell that provides a supply device for supplying and removing process media, at least one of the seals can also be replaced by a support structure, since a seal is not necessary there, as will be explained below. In this case, a seal can also be opposed by a support structure across the membrane-electrode unit.

Eine jeweilige Dichtung kann sowohl in die Nut eingelegt werden als auch an die jeweilige Platine angespritzt sein. Weiterhin kann die jeweilige Dichtung an die Membran-Elektrodeneinheit angespritzt sein und somit mit der Membran-Elektrodeneinheit verbunden sein, die sich entsprechend auch an einer Platine abstützen kann.A respective seal can either be inserted into the groove or molded onto the respective circuit board. Furthermore, the respective seal can be injection-molded onto the membrane electrode unit and thus connected to the membrane electrode unit, which can correspondingly also be supported on a circuit board.

Die Dichtungen sind jeweils auf einem Blech der Bipolarplatte bzw. der Platine angeordnet, z.B. in einer Dichtungsnut. Das jeweils andere Blech der Bipolarplatte bzw. Platine kann in diesem Bereich zu einer Stützstruktur, wie z.B. einer Wellen- oder Kanalstruktur umgeformt sein. Diese Stützstrukturen können die Kraft über die angrenzende Membran-Elektrodeneinheit, insbesondere im Bereich der Randverstärkung der Membran-Elektrodeneinheit, in die Stützstruktur der angrenzenden Bipolarplatte bzw. Platine weiterleiten. An dieser Stelle wird nicht abgedichtet, sondern nur die Kraft weitergeleitet. Die Abdichtung dieser Membran-Elektrodeneinheit erfolgt an einer versetzten Stelle. Nach diesem Prinzip wird die Kraft auf zwei Dichtlinien aufgeteilt und der Kraftfluss kann jeweils geradlinig durch die Dichtungen und entsprechend versetzten Stützstrukturen erfolgen.The seals are each arranged on a sheet metal of the bipolar plate or the circuit board, e.g. in a sealing groove. The respective other sheet metal of the bipolar plate or circuit board can be formed into a support structure, such as a wave or channel structure, in this area. These support structures can transmit the force via the adjacent membrane-electrode unit, in particular in the area of the edge reinforcement of the membrane-electrode unit, into the support structure of the adjacent bipolar plate or circuit board. At this point there is no sealing, only the force is transmitted. This membrane-electrode unit is sealed at an offset point. According to this principle, the force is divided between two sealing lines and the flow of force can take place in a straight line through the seals and correspondingly offset support structures.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die erste Platine und die zweite Platine eine Vielzahl von Stützrippen aufweisen, die jeweils in einem Winkel zur Richtung der jeweiligen Sicke der jeweiligen Platine ausgerichtet sind. Die Stützrippen, z. B. in Kanalform, können gleichzeitig sowohl der Zufuhr des Betriebsmediums aus dem Port in den Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle als auch der Stabilisierung der Sicken dienen. Durch den Versatz der Sicken bzw. Dichtungen kann das Betriebsmedium um bzw. unter diesen herumgeführt werden. Die drei weiteren Seiten bzw. weitere Teilbereiche des Ports können herkömmlich mit einer Sickendichtung oder einer Elastomer-Dichtung abgedichtet werden. Vorteilhafterweise kann die beschriebene Zuführungsvorrichtung der elektrochemischen Zelle mit herkömmlichen Tunnellösungen für die Zufuhr der Betriebsmedien kombiniert werden. Insbesondere können diese Stützrippen sickenartig in die erste Platine und/oder zweite Platine geformt werden.
Eine solche Stützrippe kann in den jeweiligen Platinen, die beispielsweise in Form von Blechen vorliegen, geformt werden, wodurch sich der Vorteil einer robusten mechanischen Unterstützung der Dichtung insbesondere von Strukturen wie beispielsweise der Sicken der angrenzenden bzw. benachbarten Platinen ergibt. Dabei können diese Stützrippen eine Höhe bzw. eine Prägetiefe aufweisen, die der Höhe bzw. der Prägetiefe der jeweiligen Sicken entspricht. Mit diesen Stützrippen kann eine angrenzende bzw. benachbarte Sicke engmaschig abgestützt werden und durch die winkelige Anordnung einen Zu- und Abfluss von Betriebsmedien ermöglichen. Mit anderen Worten sind die Stützrippen eingerichtet die Sicke der jeweils anderen Platine zu stützen.According to one aspect, it is proposed that the first plate and the second plate have a plurality of support ribs which are each aligned at an angle to the direction of the respective bead of the respective plate. The support ribs, e.g. B. in channel form, can serve both to supply the operating medium from the port into the supply area of the electrochemical cell and to stabilize the beads. By offsetting the beads or seals, the operating medium can be guided around or under them. The three other sides or further partial areas of the port can be sealed conventionally with a bead seal or an elastomer seal. The supply device for the electrochemical cell described can advantageously be combined with conventional tunnel solutions for supplying the operating media. In particular, these support ribs can be formed into the first plate and / or second plate in the manner of a bead.
Such a support rib can be formed in the respective blanks, which are in the form of sheet metal, for example, which results in the advantage of robust mechanical support for the seal, in particular of structures such as the beads of the adjoining or adjacent blanks. These support ribs can have a height or an embossing depth which corresponds to the height or the embossing depth of the respective beads. With these support ribs, an adjoining or neighboring bead can be supported closely and, thanks to the angular arrangement, enable the inflow and outflow of operating media. In other words, the support ribs are set up to support the bead of the respective other board.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass jeweils zwei benachbarte Stützrippen der Vielzahl der Stützrippen einen gegenseitigen Abstand aufweisen, um die Betriebsmedien über den Portanschluss dem Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle zuzuführen.According to one aspect, it is proposed that in each case two adjacent support ribs of the plurality of support ribs have a mutual spacing in order to supply the operating media to the supply area of the electrochemical cell via the port connection.

Dadurch wird sowohl der Vorteil der konstanten Dichtungshöhe für eine Platine erreicht, da die entsprechenden Sicken der jeweiligen Platine eine einheitliche Tiefe aufweisen können, als auch eine mechanisch robuste Abstützung der Sicken durch die Vielzahl der lang gestreckten Strukturen erreicht. Dabei können die Stützrippen einen Zuführungskanal bilden, in dem die Betriebsmedien dem Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle zugeführt werden, um die Zuführungsvorrichtung und den Portanschluss fluidmäßig zu koppeln.This achieves the advantage of the constant sealing height for a board, since the corresponding beads of the respective board can have a uniform depth, and a mechanically robust support of the beads through the large number of elongated structures is achieved. The support ribs can form a feed channel in which the operating media are fed to the feed area of the electrochemical cell in order to fluidically couple the feed device and the port connection.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Vielzahl von Stützrippen sickenförmig in den jeweiligen Platinen ausgestaltet ist. Mit anderen Worten bedeutet das, dass die Sicken in den jeweiligen Platinen mit den Stützrippen mechanisch stabilisiert werden, die in die jeweilige Platine geformt werden und darüber hinaus in einem Stapel von elektrochemischen Zellen die Sicken der jeweils benachbarten und angrenzenden Sicken abstützen können. Dadurch, dass die Stützrippen sickenartig in den jeweiligen Platinen eingeprägt und ausgestaltet sind, ergibt sich eine wirtschaftliche Herstellung.According to one aspect, it is proposed that the plurality of support ribs be configured in the form of beads in the respective plates. In other words, this means that the beads in the respective blanks are mechanically stabilized with the support ribs, which are formed into the respective blanks and can also support the beads of the adjacent and adjoining beads in a stack of electrochemical cells. The fact that the support ribs are embossed and configured in the manner of a bead in the respective plates results in economical production.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Vielzahl von Stützrippen parallel in regelmäßigem Abstand angeordnet ist. Dadurch wird eine einheitliche Stabilisierung der Platine und der jeweiligen in die Platine geformten Sicke erreicht und die Abstützung der Sicken angrenzender Platinen erreicht.According to one aspect, it is proposed that the plurality of support ribs is arranged in parallel at regular intervals. As a result, a uniform stabilization of the board and the respective bead formed in the board is achieved and the support of the beads of adjacent boards is achieved.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Stützrippen der ersten und/oder zweiten Platine zumindest einen Teilbereich aufweist, der eine mechanische Kopplung der Stützrippen von der jeweils angrenzenden Sicke der gleichen Platine reduziert, um eine Federwirkung der jeweiligen Sicke zu verbessern.According to one aspect, it is proposed that at least some of the support ribs of the first and / or second plate have at least a partial area that reduces mechanical coupling of the support ribs from the respectively adjacent bead of the same plate in order to improve a spring effect of the respective bead.

Vorteilhafterweise kann durch einen solchen Teilbereich, der eine Federwirkung verbessert, in den Stützrippen ein harter Stopp beim Verpressen eines Stapels bzw. eines Stacks aus so aufgebauten elektrochemischen Zellen vermieden werden, indem beispielsweise die Stützrippen vor der Flanke der Dichtungsnut enden, so dass sich ein federndes Element ergibt, da die Versteifung zur Nut aufgehoben wird. Auf diese Weise kann ein Stapel bzw. Stack aus elektrochemischen Zellen, wie beispielsweise Brennstoffzellen, nachverpresst werden, da die beiden Dichtlinien nicht mehr direkt gekoppelt sind. Die resultierenden Flanken des Teils der Stützrippen mit Federwirkung können in jeder Bipolarplatte eine gewisse Federwirkung ermöglichen, so dass die Bipolarplatte bzw. ein Stapel bzw. Stack aus elektrochemischen Zellen, auch im Betrieb der elektrochemischen Zellen, nachverpresst werden können, falls es zu Setzungserscheinungen oder Relaxations-Vorgängen, z.B. verursacht durch eine Gasdiffusionsschicht der Membran-Elektrodeneinheit, kommt.Advantageously, a hard stop in the support ribs when a stack or a stack of electrochemical cells constructed in this way is pressed can be avoided by such a sub-area, which improves a spring effect, in that, for example, the support ribs end in front of the flank of the sealing groove, so that a resilient Element results because the stiffening to the groove is canceled. In this way a stack or stack can be made Electrochemical cells, such as fuel cells, are re-pressed, since the two sealing lines are no longer directly coupled. The resulting flanks of the part of the support ribs with a spring effect can enable a certain spring effect in each bipolar plate, so that the bipolar plate or a stack of electrochemical cells can be re-pressed, even when the electrochemical cells are in operation, if there are signs of settlement or relaxation Processes, e.g. caused by a gas diffusion layer on the membrane-electrode unit.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass für die Zuführung eines Betriebsmediums in den Anodenraum oder den Kathodenraum der elektrochemischen Zelle zumindest eine der ersten Platinen und/oder eine der zweiten Platinen eine fluiddurchgängige Öffnung aufweist. Dabei ist die Öffnung in der jeweiligen Platine so angeordnet, dass ein Fluid von einer Seite der Platine zur anderen (Rück-)Seite der Platine gelangen kann Vorteilhafterweise können durch das Aufbauprinzip mit versetzten Dichtungen bzw. versetzten Sicken auch die Prozessmedien, wie beispielsweise Prozessgase, der elektrochemischen Zelle zugeführt bzw. abgeführt werden. Zusätzliche Durchbrüche bzw. Öffnungen in der jeweiligen Platine, bzw. dem jeweiligen Blech, ermöglichen den Zugang zu den Prozessräumen bzw. Membran-Elektrodeneinheiten der elektrochemischen Zelle auf entsprechenden Rückseiten der Platinen. Insbesondere kann eine Sicken-Nut zum Verschweißen der beiden Plattenhälften an die Stützstrukturen angrenzen. Dabei kann die Sicke mit der Öffnung für die Aufnahme der Dichtung breiter ausgeführt werden, um ausreichenden Platz für eine solche Öffnung neben einer Auflagefläche für die Dichtung vorzusehen. Ein entsprechender Innendruck der elektrochemischen Zelle im Betrieb der elektrochemischen Zelle bewirkt, dass die Dichtung die Öffnung nicht verschließen kann.According to one aspect, it is proposed that at least one of the first plates and / or one of the second plates has a fluid-continuous opening for the supply of an operating medium into the anode space or the cathode space of the electrochemical cell. The opening in the respective circuit board is arranged in such a way that a fluid can pass from one side of the circuit board to the other (rear) side of the circuit board. the electrochemical cell are fed or discharged. Additional breakthroughs or openings in the respective circuit board or the respective sheet metal allow access to the process spaces or membrane-electrode units of the electrochemical cell on the corresponding rear sides of the circuit boards. In particular, a beaded groove for welding the two plate halves can adjoin the support structures. The bead with the opening for receiving the seal can be made wider in order to provide sufficient space for such an opening next to a support surface for the seal. A corresponding internal pressure in the electrochemical cell during operation of the electrochemical cell has the effect that the seal cannot close the opening.

Insbesondere können zwei der vier Dichtungen in diesem Aufbau der elektrochemischen Zellen alternativ oder zusätzlich durch jeweils eine Stützstruktur ersetzt werden, da entsprechend an diesen Stellen keine Abdichtung erforderlich ist.In particular, two of the four seals in this construction of the electrochemical cells can alternatively or additionally be replaced by a support structure each, since no seal is accordingly required at these points.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass bei der elektrochemischen Zelle die erste Platine und/oder die zweite Platine zur Bildung der Zuführungsvorrichtung für zumindest ein Betriebsmittel an einem Betriebsmittel-Zuführungs-Portanschluss verschieden zu einem Betriebsmittel-Ausgangs-Portanschluss sind.According to one aspect, it is proposed that, in the electrochemical cell, the first board and / or the second board for forming the supply device for at least one operating medium at an operating medium supply port connection are different from an operating medium output port connection.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die erste Platine und die zweite Platine der elektrochemischen Zelle die Zuführungsvorrichtung zum Zuführen von Betriebsmedien von dem Portanschluss wie oben beschrieben bilden, und dass
die erste Platine und die zweite Platine eine weitere Zuführungsvorrichtung zum Ausleiten von Betriebsmedien an einen weiteren Portanschluss bilden. Dabei ist die erste Platine für das Bilden der weiteren Zuführungsvorrichtung an dem weiteren Portanschluss entsprechend der zweiten Platine zur Bildung der Zuführungsvorrichtung ausgebildet, und die zweite Platine ist für das Bilden der weiteren Zuführungsvorrichtung an dem weiteren Portanschluss entsprechend der ersten Platine zur Bildung der Zuführungsvorrichtung ausgebildet.According to one aspect, it is proposed that the first circuit board and the second circuit board of the electrochemical cell form the supply device for supplying operating media from the port connection as described above, and that
the first board and the second board form a further supply device for discharging operating media to a further port connection. The first board for forming the further feed device on the further port connection is designed corresponding to the second board for forming the feed device, and the second board is designed for forming the further feed device on the further port connection corresponding to the first board for forming the feed device.

So kann ein Stapel elektrochemischer Zellen mit den beschriebenen Zuführungsvorrichtungen auch mit nur einem Typ von Platinen mit verschiedenen Ausformungen zur Bildung der jeweiligen Portanschlüsse für jeweils die Anoden-Platine und die Kathoden-Platine aufgebaut werden.Thus, a stack of electrochemical cells with the supply devices described can also be built up with only one type of circuit board with different shapes to form the respective port connections for the anode circuit board and the cathode circuit board.

Dazu weist die jeweilige Platine für den Aufbau beispielsweise einer Bipolarplatte zwei unterschiedliche Ausformungen für ein Bilden der jeweiligen Portanschlüsse mit den beschriebenen entsprechenden Zuführungsvorrichtungen auf.For this purpose, the respective circuit board for the construction of a bipolar plate, for example, has two different shapes for forming the respective port connections with the corresponding supply devices described.

Der Verlauf der Sicke der Zuführungsvorrichtung für einen ersten Portanschluss solcher asymmetrischer Platinen weist dabei einen Verlauf auf, bei dem die Sicke in eine Richtung auf den Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle verschoben ist. Der Verlauf der Sicke der Zuführungsvorrichtung für einen zweiten Portanschluss der asymmetrischen Platine weist dabei einen Verlauf auf, bei dem die Sicke im Vergleich zu dem ersten Portanschluss entgegen der Richtung auf den Zuführungsbereich der elektrochemischen Zelle verschoben ist. Aus dieser räumlichen Verschiebung resultiert bei einem entsprechenden Anordnen der Platinen zu einer elektrochemischen Zelle oder einem elektrochemischen Stack, dass die beiden Sicken so zusammenwirken, dass sie die beschriebene Zuführungsvorrichtung bilden. Mit anderen Worten ergibt sich mit dem zweiten Portanschluss eine schmalere Form des Portanschlusses als mit dem ersten Portanschluss. Für eine Anordnung in einem Stapel bzw. Stack werden dann jeweils die Platinen bzw. die Bipolarplatten um 180° in der Platinenebene gedreht.The course of the bead of the feed device for a first port connection of such asymmetrical boards has a course in which the bead is shifted in one direction towards the feed area of the electrochemical cell. The course of the bead of the feed device for a second port connection of the asymmetrical board has a course in which the bead is shifted in comparison to the first port connection opposite to the direction of the feed area of the electrochemical cell. With a corresponding arrangement of the circuit boards to form an electrochemical cell or an electrochemical stack, this spatial displacement results in the two beads interacting in such a way that they form the feed device described. In other words, the second port connection results in a narrower shape of the port connection than the first port connection. For an arrangement in a stack or stack, the boards or the bipolar plates are then rotated by 180 ° in the plane of the board.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die erste Platine und die zweite Platine eine Zuführungsvorrichtung zum Zuführen von Betriebsmedien von einem Portanschluss wie oben beschrieben bilden, und die erste Platine und die zweite Platine eine weitere Zuführungsvorrichtung zum Ausleiten von Betriebsmedien an einen weiteren Portanschluss bilden. Dabei ist die erste Platine für das Bilden der weiteren Zuführungsvorrichtung an dem weiteren Portanschluss entsprechend der ersten Platine zur Bildung der Zuführungsvorrichtung ausgebildet, und die zweite Platine für das Bilden der weiteren Zuführungsvorrichtung an dem weiteren Portanschluss entsprechend der zweiten Platine zur Bildung der Zuführungsvorrichtung ausgebildet.According to one aspect, it is proposed that the first board and the second board form a supply device for supplying operating media from a port connection as described above, and the first board and the second board form a further supply device for discharging operating media to a further port connection. The first board is for building the next one Feed device formed on the further port connection corresponding to the first board to form the feed device, and the second board for forming the further feed device is formed on the further port connection corresponding to the second board to form the feed device.

Entsprechend diesem Aspekt können jeweils zwei unterschiedliche Platinen für die Anoden-Platine bzw. die Kathoden-Platine der elektrochemischen Zelle geprägt werden, die die entsprechend versetzten Sicken und gegebenenfalls Stützrippen aufweisen. Dabei können die jeweiligen Sicken die Dichtungen aufnehmen, die sich entsprechend korrespondierend an jeweils gegenüberliegenden Seiten der Membran-Elektrodeneinheit abstützen. Für die Platinen ergeben sich dadurch für einen Aufbau eines Stapels elektrochemischer Zellen beispielsweise vier unterschiedliche Designs, um daraus zumindest zwei unterschiedliche Bipolarplatte aufzubauen, die entsprechend abwechselnd zu einem Stapel bzw. Stack aneinander angeordnet werden können. Die zwei weiteren Designs resultieren aus einer unterschiedlichen Gestaltung des aktiven Bereichs der Anoden- bzw. Kathoden-Platine.In accordance with this aspect, two different plates can be embossed for the anode plate or the cathode plate of the electrochemical cell, which have the correspondingly offset beads and, if necessary, support ribs. The respective beads can accommodate the seals, which are correspondingly supported on opposite sides of the membrane-electrode unit. For the circuit boards, this results in, for example, four different designs for building a stack of electrochemical cells, in order to build at least two different bipolar plates from them, which can be arranged alternately to form a stack or stack. The two other designs result from a different design of the active area of the anode and cathode board.

Es wird ein Stack elektrochemischer Zellen vorgeschlagen, der mittels zwei unterschiedlichen Typen von elektrochemischen Zellen wie oben beschrieben gebildet wird, wobei bei den zwei unterschiedlichen Typen der elektrochemischen Zellen eine Sicke der Zuführungsvorrichtung in Platinen eines ersten Typs von elektrochemischen Zellen gegen eine Sicke der Zuführungsvorrichtung in den Platinen eines zweiten Typs von elektrochemischen Zellen versetzt angeordnet ist, so dass das Zuführen von Betriebsmedien von dem Portanschluss in den Zuführungsbereich ermöglicht wird.A stack of electrochemical cells is proposed, which is formed by means of two different types of electrochemical cells as described above, with the two different types of electrochemical cells a bead of the feed device in boards of a first type of electrochemical cells against a bead of the feed device in the Boards of a second type of electrochemical cells is arranged offset, so that the supply of operating media is made possible from the port connection in the supply area.

Ein solcher Stack aus elektrochemischen Zellen, weist eine Vielzahl von schichtartig nebeneinander angeordneten elektrochemischen Zellen auf.Such a stack of electrochemical cells has a multiplicity of electrochemical cells arranged in layers next to one another.

Es wird eine Verwendung einer elektrochemischen Zelle oder des Stacks elektrochemischer Zellen, wie sie oben beschrieben wurden, zum Betrieb einer mobilen Plattform vorgeschlagen.It is proposed that an electrochemical cell or the stack of electrochemical cells, as described above, be used for operating a mobile platform.

Mit einer Verwendung einer solchen elektrochemischen Zelle bzw. einem Stack aus solchen elektrochemischen Zellen kann ein Antrieb für eine mobile Plattform kostengünstig realisiert werden.With the use of such an electrochemical cell or a stack of such electrochemical cells, a drive for a mobile platform can be implemented cost-effectively.

Eine mobile Plattform kann ein zumindest teilweise automatisiertes System sein, das mobil ist, und/oder ein Fahrerassistenzsystem. Ein Beispiel kann ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrzeug bzw. ein Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem sein. Das heißt, in diesem Zusammenhang beinhaltet ein zumindest teilweise automatisiertes System eine mobile Plattform in Bezug auf eine zumindest teilweise automatisierte Funktionalität, aber eine mobile Plattform beinhaltet auch Fahrzeuge und andere mobile Maschinen einschließlich Fahrerassistenzsysteme. Weitere Beispiele für mobile Plattformen können Fahrerassistenzsysteme mit mehreren Sensoren, mobile Multisensor-Roboter wie z.B. Roboterstaubsauger oder Rasenmäher, ein Multisensor-Überwachungssystem, eine Fertigungsmaschine, ein Flugzeug, ein Schiff, eine Drohne, ein persönlicher Assistent oder ein Zugangskontrollsystem sein. Jedes dieser Systeme kann ein vollständig oder teilweise autonomes System sein.A mobile platform can be an at least partially automated system that is mobile and / or a driver assistance system. An example can be an at least partially automated vehicle or a vehicle with a driver assistance system. That is, in this context an at least partially automated system includes a mobile platform with regard to an at least partially automated functionality, but a mobile platform also includes vehicles and other mobile machines including driver assistance systems. Further examples of mobile platforms can be driver assistance systems with several sensors, mobile multi-sensor robots such as robotic vacuum cleaners or lawn mowers, a multi-sensor monitoring system, a production machine, an aircraft, a ship, a drone, a personal assistant or an access control system. Each of these systems can be a fully or partially autonomous system.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der 1 bis 9 näher erläutert. Hierbei zeigt die:

  • 1 eine Skizze eines Querschnitts von Zuführungsvorrichtungen einer elektrochemischen Zelle inklusive Kühlvorrichtung;
  • 2 eine isometrische Skizze einer Zuführungsvorrichtung für eine erste Bipolarplatte und eine Zuführungsvorrichtung für eine zweite Bipolarplatte einer elektrochemischen Zelle;
  • 3 eine isometrische Skizze einer Platine zum Bilden einer Zufü hru ngsvorrichtu ng;
  • 4 eine Skizze eines Querschnitts einer Zuführungsvorrichtung für Bipolarplatten einer elektrochemischen Zelle;
  • 5 eine Skizze eines Querschnitts von Zuführungsvorrichtungen einer elektrochemischen Zelle inklusive Kühlvorrichtung mit Teilbereichen von Stützrippen zum Entkoppeln;
  • 6 eine Skizze eines Querschnitts von Zuführungsvorrichtungen zur Zuführung von Prozessmedien zur Membran-Elektrodeneinheit einer elektrochemischen Zelle;
  • 7 eine Skizze eines Querschnitts von Zuführungsvorrichtungen zur Zuführung von Prozessmedien zur Membran-Elektrodeneinheit einer elektrochemischen Zelle mit Stützstruktur;
  • 8a eine Skizze einer Aufsicht auf eine Platine mit zwei gleich geformten Portanschlüssen eines ersten Typs;
  • 8b eine Skizze einer Aufsicht auf eine Platine mit zwei gleich geformten Portanschlüssen eines zweiten Typs;
  • 9a eine Skizze einer Aufsicht auf eine Platine mit zwei unterschiedlich geformten Portanschlüssen; und
  • 9b eine Skizze einer Aufsicht auf eine Platine mit zwei unterschiedlich geformten Portanschlüssen 180° gedreht.
In the following, embodiments of the invention are based on the 1 until 9 explained in more detail. Here the shows:
  • 1 a sketch of a cross section of feed devices of an electrochemical cell including cooling device;
  • 2 an isometric sketch of a feed device for a first bipolar plate and a feed device for a second bipolar plate of an electrochemical cell;
  • 3 an isometric sketch of a circuit board for forming a feeder device;
  • 4th a sketch of a cross section of a feeding device for bipolar plates of an electrochemical cell;
  • 5 a sketch of a cross section of feed devices of an electrochemical cell including cooling device with partial areas of support ribs for decoupling;
  • 6th a sketch of a cross section of supply devices for supplying process media to the membrane-electrode unit of an electrochemical cell;
  • 7th a sketch of a cross section of supply devices for supplying process media to the membrane-electrode unit of an electrochemical cell with support structure;
  • 8a a sketch of a plan view of a circuit board with two identically shaped port connections of a first type;
  • 8b a sketch of a plan view of a circuit board with two identically shaped port connections of a second type;
  • 9a a sketch of a plan view of a circuit board with two differently shaped port connections; and
  • 9b a sketch of a plan view of a circuit board with two differently shaped port connections rotated 180 °.

Die 1 skizziert einen Querschnitt einer elektrochemischen Zelle 100 mit Zuführungsvorrichtungen 150 zum Zuführen von Kühlmittel von einem Portanschluss 140 der elektrochemischen Zelle 100 in einen Zuführungsbereich 160 der elektrochemischen Zelle 100. Zusätzlich sind in der 1 Teile angrenzender elektrochemischer Zellen skizziert, um eine Periodizität der Strukturen von Elementen gestapelter elektrochemischer Zellen anzudeuten. Die Zuführungsvorrichtung 150 ist fluidmäßig an den Portanschlusses 140 gekoppelt. D. h. die elektrochemische Zelle ist mit der Zuführungsvorrichtung 150 eingerichtet, von dem Port eines Stapels von elektrochemischen Zellen über den Portanschluss 140 Kühlmittel entsprechend der Strömungsrichtung 145 durch die Zuführungsvorrichtung 150 in den Zuführungsbereich 160 der elektrochemischen Zelle zu führen.the 1 outlines a cross section of an electrochemical cell 100 with feeding devices 150 for supplying coolant from a port connection 140 the electrochemical cell 100 into a feed area 160 the electrochemical cell 100 . In addition, the 1 Parts of adjacent electrochemical cells sketched to indicate a periodicity of the structures of elements of stacked electrochemical cells. The feeding device 150 is fluidly connected to the port connection 140 coupled. I. E. the electrochemical cell is with the delivery device 150 established from the port of a stack of electrochemical cells via the port connector 140 Coolant according to the direction of flow 145 through the feeding device 150 in the feed area 160 to lead the electrochemical cell.

Im Folgenden wird die Zuführungsvorrichtung 150 entsprechend dem oberen Teil des Querschnittes der elektrochemischen Zelle der 1 erläutert, da der untere Teil des Querschnittes den entsprechenden Aufbau spiegelverkehrt wiederholt.The following is the feeding device 150 corresponding to the upper part of the cross section of the electrochemical cell of 1 explained, since the lower part of the cross-section repeats the corresponding structure mirror-inverted.

Diese Zuführungsvorrichtung 150 wird durch eine erste Platine 122a und eine zweite Platine 124a gebildet, wobei die Zuführungsvorrichtung 150 zumindest einen Zuführungskanal aufweist, in den eine Wulst einer Sicke 120a der ersten Platine 122a und eine Wulst einer Sicke 130a der zweiten Platine 124a hineinragt.This feeding device 150 is through a first board 122a and a second board 124a formed, the feeding device 150 has at least one feed channel into which a bead of a bead 120a the first board 122a and a bead of a bead 130a the second board 124a protrudes.

Die elektrochemische Zelle 100 kann als Brennstoffzelle oder als Elektrolyseur ausgebildet sein.The electrochemical cell 100 can be designed as a fuel cell or as an electrolyzer.

Die Sicke 120a der ersten Platine 122a ist gegen die Sicke 130a der zweiten Platine 124a versetzt angeordnet, so dass das Zuführen des Kühlmittels entsprechend der angedeuteten Flussrichtung 145 von dem Portanschluss 140 in den Zuführungsbereich 160 der elektrochemischen Zelle 100 ermöglicht wird. Die Sicke 120a der ersten Platine 122a und die Sicke 130a der zweiten Platine 124a bilden in diesem Ausführungsbeispiel einen im Wesentlichen rechten Winkel zu einer Richtung vom Portanschluss 140 zu dem Zuführungsbereich 160 der elektrochemischen Zelle 100. Der Versatz der Sicke 120a der ersten Platine 122a gegen die Sicke 130a der zweiten Platine 124a entlang der Richtung vom Portanschluss 140 zu einem Zuführungsbereich 160 der elektrochemischen Zelle 100 ist dabei so groß, dass durch den dabei entstehenden Abschnitt des Zuführungskanals eine lichte Dimension, wie die Breite oder die Höhe, des Zuführungskanals nicht eingeschränkt wird.
Die Sicke 120a der ersten Platine 122a und die Sicke 130a der zweiten Platine 124a ist eingerichtet, in einer aus der jeweiligen Sicke 120a, 130a resultierenden Nut auf der dem Zuführungskanal entgegengesetzten Seite der jeweiligen Platine 122a, 124a eine Dichtung 152a, 154a aufzunehmen, die einen inneren Bereich der elektrochemischen Zelle 100, durch Kontakt mit einer Membran-Elektrodeneinheit 110 der elektrochemischen Zelle 100, gegen einen äußeren Bereich, wie beispielsweise den Bereich des Portanschlusses, der elektrochemischen Zelle 100 abdichten kann. Somit kann durch die versetzte Anordnung der Sicke 120a der ersten Platine 122a gegen die Sicke 130a der zweiten Platine 124a erreicht werden, dass trotz der vorhandenen Sicken 120a, 130a, die in den Zuführungskanal hereinragen, die elektrochemische Zelle 100 mit Dichtungen 152a, 154a konstanter Höhe abgedichtet werden kann.The bead 120a the first board 122a is against the bead 130a the second board 124a arranged offset, so that the supply of the coolant according to the indicated flow direction 145 from the port connector 140 in the feed area 160 the electrochemical cell 100 is made possible. The bead 120a the first board 122a and the bead 130a the second board 124a In this exemplary embodiment, form an essentially right angle to a direction from the port connection 140 to the feed area 160 the electrochemical cell 100 . The offset of the bead 120a the first board 122a against the bead 130a the second board 124a along the direction from the port connector 140 to a feed area 160 the electrochemical cell 100 is so large that the resulting section of the feed channel does not restrict a clear dimension, such as the width or the height, of the feed channel.
The bead 120a the first board 122a and the bead 130a the second board 124a is set up in one of the respective bead 120a , 130a resulting groove on the opposite side of the feed channel of the respective board 122a , 124a a seal 152a , 154a accommodate an inner area of the electrochemical cell 100 , by contact with a membrane electrode assembly 110 the electrochemical cell 100 , against an outer area, such as the area of the port connection, of the electrochemical cell 100 can seal. Thus, the staggered arrangement of the bead 120a the first board 122a against the bead 130a the second board 124a can be achieved that despite the existing beads 120a , 130a that protrude into the feed channel, the electrochemical cell 100 with seals 152a , 154a constant height can be sealed.

Dabei ist in der 1 zu erkennen, dass die Nut der Sicke 120a der ersten Platine 122a und die Nut der Sicke 130a der zweiten Platine 124a eingerichtet ist, Dichtungen 152a, 154a so aufzunehmen, dass diese jeweils mit einer korrespondierenden Dichtung 152b, 154b auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Membran-Elektrodeneinheit 110 so zusammenwirken, dass sich jeweils gegenüberliegend der jeweiligen Membran-Elektrodeneinheit 110 korrespondierende Dichtungen 152a,b; 154a,b gegeneinander abstützen.It is in the 1 to see that the groove of the bead 120a the first board 122a and the groove of the bead 130a the second board 124a is set up seals 152a , 154a so that they each have a corresponding seal 152b , 154b on the opposite side of the membrane-electrode unit 110 cooperate in such a way that the respective membrane-electrode unit is located opposite one another 110 corresponding seals 152a, b ; 154a, b support each other.

Durch diesen Aufbau der Zuführungsvorrichtung 150 der elektrochemischen Zelle 100 liegen sich immer zwei Dichtungen, wie beispielsweise die Dichtungen 154a, 154b, über die Membran-Elektrodeneinheit 110 gegenüber. With this structure of the feeding device 150 the electrochemical cell 100 there are always two seals, such as the seals 154a , 154b , via the membrane electrode assembly 110 opposite to.

Entsprechendes gilt für die weiteren Dichtungen der elektrochemischen Zelle 100 im Bereich der Zuführungsvorrichtung 150, wenn der Querschnitt der elektrochemischen Zelle 100, der in der 1 abgebildet ist, in einem Stapel von elektrochemischen Zellen 100 übereinander angeordnet ist.The same applies to the other seals of the electrochemical cell 100 in the area of the feeding device 150 when the cross section of the electrochemical cell 100 , the Indian 1 is shown in a stack of electrochemical cells 100 is arranged one above the other.

Eine Vielzahl von Stützrippen 180, die jeweils in einem Winkel zur Richtung einer jeweiligen Erstreckung der Sicke 120a, 130a in der jeweiligen Platine ausgerichtet sind, sind in der 1 durch dünne Linien angedeutet. Dabei dienen die Stützrippen, z.B. in Kanalform gleichzeitig der Zufuhr des Kühlmittels aus dem Port über den Portanschluss 140 in den Zuführungsbereich 160 der elektrochemischen Zelle 100 als auch der Stabilisierung der jeweils benachbarten Sicken 120a, 130a. Diese Vielzahl von Stützrippen 180 ist sickenartig in die erste Platine 122a und die zweite Platine 124a eingeformt und stabilisiert die versetzt angeordneten Sicken 120a, 130a und stützt die jeweils benachbarten Sicken 120, 130a der benachbarten Platinen. Auf der dem Zuführungsbereich 160 der elektrochemischen Zelle 100 gegenüberliegenden Seite des Ports 140 kann die elektrochemische Zelle 100 durch eine entsprechende Anordnung von Sicken und Dichtungen im Außenbereich der elektrochemischen Zelle 170 abgedichtet werden und/oder durch verkleben und/oder verschweißen der einander angrenzenden Platinen an einer Stelle 112 abgedichtet werden.A variety of support ribs 180 , each at an angle to the direction of a respective extension of the bead 120a , 130a are aligned in the respective circuit board are in the 1 indicated by thin lines. The support ribs, for example in the form of a channel, serve at the same time to supply the coolant from the port via the port connection 140 in the feed area 160 the electrochemical cell 100 as well as the stabilization of the adjacent beads 120a , 130a . This multitude of support ribs 180 is bead-like in the first board 122a and the second board 124a The staggered beads are molded in and stabilized 120a , 130a and supports the adjacent beads 120 , 130a of the neighboring boards. On the the feeder area 160 the electrochemical cell 100 opposite side of the port 140 can the electrochemical cell 100 through a corresponding arrangement of beads and seals in the outer area of the electrochemical cell 170 are sealed and / or by gluing and / or welding the boards adjacent to one another at one point 112 be sealed.

In den 1 bis 7 ist der Bereich der Ports und Zuführungsvorrichtungen der Bipolarplatte immer so dargestellt, dass beide Platinen die gleiche Prägetiefe aufweisen. Sie berühren sich also in halber Höhe der Bipolarplatte (Berühr-Ebene), wodurch die Dichtungen auf Anoden und Kathodenseite die gleiche Höhe haben können. Im Allgemeinen kann die Prägetiefe unterschiedlich sein. Dann haben Dichtungen auf einer Seite der elektrochemischen Zelle immer noch eine einheitliche Höhe und die Dichtungshöhe der Anodenseite von der Kathodenseite kann sich unterscheiden, da oftmals die Kanalstrukturen im aktiven Bereich der Zelle auf der Anodenseite verschieden sind von der Kathodenseite und somit unterschiedliche Prägetiefen aufweisen. Dabei kann die Kathodenseite tiefer geprägt sein, da der Volumenstrom im Luftbetrieb größer als auf der Anode ist. Die Lage einer so entstehenden Berühr-Ebene kann im aktiven Bereich der elektrochemischen Zelle unabhängig von der im Portbereich gewählt werden.In the 1 until 7th the area of the ports and feed devices of the bipolar plate is always shown in such a way that both boards have the same embossing depth. So they touch halfway up the bipolar plate (contact plane), which means that the seals on the anode and cathode side can have the same height. In general, the embossing depth can be different. Then seals on one side of the electrochemical cell still have a uniform height and the seal height of the anode side from the cathode side can differ, since the channel structures in the active area of the cell on the anode side are often different from the cathode side and thus have different embossing depths. The cathode side can be embossed deeper, since the volume flow in air mode is greater than on the anode. The position of a contact plane created in this way can be selected in the active area of the electrochemical cell independently of that in the port area.

Die Darstellung der 2 skizziert die Zuführungsvorrichtung 150 für Kühlmittel zu einer ersten Bipolarplatte 101 und die Zuführungsvorrichtung zu einer zweiten Bipolarplatte 102 einer elektrochemischen Zelle 100 entsprechend dem Querschnitt der 1 als isometrische Skizze, bei der die Membran-Elektrodeneinheiten 110 nicht wiedergegeben wurden.The representation of the 2 outlines the feeding device 150 for coolant to a first bipolar plate 101 and the delivery device to a second bipolar plate 102 an electrochemical cell 100 corresponding to the cross section of the 1 as an isometric sketch in which the membrane-electrode units 110 were not played back.

Die Darstellung der 3 skizziert isometrisch aus einer anderen Perspektive die zweite Platine 124a zum Bilden einer Zuführungsvorrichtung 150 entsprechend den 1 und 2. Dabei gibt der Pfeil 145 eine mögliche Flussrichtung des Kühlmittels bzw. des Betriebsmediums an.The representation of the 3 sketches the second circuit board isometrically from a different perspective 124a for forming a feeding device 150 according to the 1 and 2 . The arrow gives 145 a possible flow direction of the coolant or the operating medium.

Die 4 skizziert einen Querschnitt der Zuführungsvorrichtung 150 für die Bipolarplatten 101, 102 der elektrochemischen Zelle 100 in Längsrichtung in der Mitte der Dichtungen 152a, 152b entsprechend beispielsweise der 2. Dabei ist insbesondere die mechanische Stützwirkung der Stützrippen 180 für die Sicken 120a und 130b zu erkennen.the 4th outlines a cross section of the delivery device 150 for the bipolar plates 101 , 102 the electrochemical cell 100 lengthways in the middle of the seals 152a , 152b according to, for example, the 2 . The mechanical support effect of the support ribs is particularly important here 180 for the beads 120a and 130b to recognize.

Die 5 skizziert einen Querschnitt von Zuführungsvorrichtungen 150 einer elektrochemischen Zelle 100 zur Zuführung von Kühlmittel zu den Bipolarplatten der elektrochemischen Zelle 100, wobei die Stützrippen 180 der ersten und/oder zweiten Platine zumindest einen Teilbereich 185 aufweisen, der eine mechanische Kopplung der Stützrippen 180 von der jeweils angrenzenden Sicke 120a, b, 130a, b der gleichen Platine reduziert, um eine Federwirkung der jeweiligen Sicke 120a, b, 130a, b zu verbessern.
Dazu enden die Stützrippen 180 vor der Flanke der Dichtungsnut bzw. der Sicke 120a, 130a, so dass sich ein federndes Element ergibt, da die Versteifung zur Nut bzw. Sicke 120a, 130a aufgehoben wird.the 5 outlines a cross section of feeding devices 150 an electrochemical cell 100 for supplying coolant to the bipolar plates of the electrochemical cell 100 , with the support ribs 180 of the first and / or second circuit board at least a partial area 185 have a mechanical coupling of the support ribs 180 from the adjacent bead 120a, b , 130a, b the same plate reduced to a spring effect of the respective bead 120a, b , 130a, b to improve.
For this purpose the support ribs end 180 in front of the flank of the sealing groove or the bead 120a , 130a , so that there is a resilient element, as the stiffener to the groove or bead 120a , 130a will be annulled.

Die 6 skizziert einen Querschnitt einer Zuführungsvorrichtung 150 zur Zuführung von Prozessmedien zur Membran-Elektrodeneinheit 110 einer elektrochemischen Zelle 100. Dabei entspricht der Aufbau der Beschreibung zur 1 mit dem Unterschied, dass die zweite Platine 124c, d zur Zuführung von Prozessmedien eine fluiddurchgängige Öffnung 147 aufweist. Durch die versetzten Sicken mit den versetzten Dichtungen 152a und 154a können die Prozessmedien, wie beispielsweise Prozessgase, der elektrochemischen Zelle 100 zugeführt bzw. abgeführt werden. Dazu ist die Sicke mit der Öffnung 147 für die Aufnahme der Dichtung 154a und 152b breiter ausgeführt, um ausreichenden Platz für eine solche Öffnung 147 neben einer Auflagefläche für die Dichtung 154a und 152b vorzusehen.the 6th outlines a cross section of a delivery device 150 for supplying process media to the membrane electrode unit 110 an electrochemical cell 100 . The structure corresponds to the description for 1 with the difference that the second board 124c , d a fluid-continuous opening for the supply of process media 147 having. Due to the staggered beads with the staggered seals 152a and 154a can process media, such as process gases, of the electrochemical cell 100 are fed or discharged. There is also the bead with the opening 147 for the inclusion of the seal 154a and 152b made wider to provide enough space for such an opening 147 next to a support surface for the seal 154a and 152b to be provided.

Die 7 skizziert einen Querschnitt von Zuführungsvorrichtungen 150 zur Zuführung von Prozessmedien zur Membran-Elektrodeneinheit 110 einer elektrochemischen Zelle 100 mit einer Stützstruktur entsprechend einer tiefer geprägten Stützrippe 180 in dem eine 154a der vier Dichtungen 152a, 154a, 154b, 152b in diesem Aufbau der elektrochemischen Zelle 100 durch eine gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispiel modifizierte Stützrippe 180 als Stützstruktur ersetzt wird, da entsprechend an dieser Stelle keine Abdichtung erforderlich ist.
In 7 ist nur eine Dichtung durch eine Stützstruktur ersetzt. Prinzipiell kann aber auch noch die Dichtung 152b durch eine Stützstruktur ersetzt werden. Diese modifizierte Stützstruktur 180 übernimmt dabei die Stützwirkung der ersetzten Dichtung 154a, wie in der 6 skizziert ist. Durch Modifizieren der Stützstruktur kann analog auch die Dichtung 152b ersetzt werden.the 7th outlines a cross section of feeding devices 150 for supplying process media to the membrane electrode unit 110 an electrochemical cell 100 with a support structure corresponding to a more deeply embossed support rib 180 in the one 154a of the four seals 152a , 154a , 154b , 152b in this structure of the electrochemical cell 100 by a modified support rib compared to the previous embodiment 180 is replaced as a support structure, since accordingly no seal is required at this point.
In 7th only one seal is replaced by a support structure. In principle, however, the seal can also be used 152b be replaced by a support structure. This modified support structure 180 assumes the supporting effect of the replaced seal 154a , like in the 6th is sketched. By modifying the support structure, the seal can also be modified analogously 152b be replaced.

Die 8a skizziert eine Aufsicht auf eine Platine mit zwei gleich geformten Portanschlüssen eines ersten Typs.the 8a sketches a plan view of a circuit board with two identically shaped port connections of a first type.

Die 8b skizziert eine Aufsicht auf eine Platine mit zwei gleich geformten Portanschlüssen eines zweiten Typs.the 8b sketches a plan view of a circuit board with two port connections of the same shape of a second type.

Die 9a skizziert eine Aufsicht auf eine Platine mit zwei unterschiedlich geformten Portanschlüssen.the 9a sketches a plan view of a circuit board with two differently shaped port connections.

Die 9b skizziert eine Aufsicht auf eine Platine mit zwei unterschiedlich geformten Portanschlüssen, die gegenüber der Darstellung in der 9 a um 180° gedreht ist.the 9b outlines a plan view of a circuit board with two differently shaped port connections, which are opposite to the illustration in the 9 a rotated by 180 °.

Claims (15)

Elektrochemische Zelle (100), aufweisend eine Zuführungsvorrichtung (150) zum Zuführen von Betriebsmedien von einem Portanschluss (140) der elektrochemischen Zelle (100) in einen Zuführungsbereich (160) der elektrochemischen Zelle (100), wobei die Zuführungsvorrichtung (150) fluidmäßig an den Portanschlusses (140) gekoppelt ist und die Zuführungsvorrichtung (150) durch eine erste Platine (122a, 124b) und eine zweite Platine (124a, 122b) gebildet wird, und die Zuführungsvorrichtung (150) zumindest einen Zuführungskanal aufweist, in den eine Wulst einer Sicke (120a, b) der ersten (122a, 124b) Platine und eine Wulst einer Sicke (130a, b) der zweiten (122b, 124a) Platine hineinragen.Electrochemical cell (100), having a supply device (150) for supplying operating media from a port connection (140) of the electrochemical cell (100) into a Feed area (160) of the electrochemical cell (100), wherein the feed device (150) is fluidly coupled to the port connection (140) and the feed device (150) is provided by a first board (122a, 124b) and a second board (124a, 122b) is formed, and the feed device (150) has at least one feed channel into which a bead of a bead (120a, b) of the first (122a, 124b) board and a bead of a bead (130a, b) of the second (122b, 124a) The board protrude. Elektrochemische Zelle (100) gemäß Anspruch 1, die als Brennstoffzelle oder Elektrolyseur ausgebildet ist.Electrochemical cell (100) according to Claim 1 , which is designed as a fuel cell or electrolyzer. Elektrochemische Zelle (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicke (120a, b) der ersten Platine (122a, 124b) gegen die Sicke (130a, b) der zweiten Platine (122b, 124a) versetzt angeordnet ist, so dass das Zuführen von Betriebsmedien von dem Portanschluss (140) in den Zuführungsbereich (160) ermöglicht wird.Electrochemical cell (100) according to one of the preceding claims, wherein the bead (120a, b) of the first board (122a, 124b) is offset from the bead (130a, b) of the second board (122b, 124a) so that the Feeding of operating media from the port connection (140) into the feed area (160) is made possible. Elektrochemische Zelle (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicke (120a, b) der ersten Platine (122a, 124b) und die Sicke (130a, b) der zweiten Platine (122b, 124a) eingerichtet ist, in einer aus der jeweiligen Sicke (120a, b; 130a, b) resultierenden Nut, auf der dem Zuführungskanal entgegengesetzten Seite der jeweiligen Platine, eine Dichtung (152a, b, 154a, b) aufzunehmen, die einen inneren Bereich der elektrochemischen Zelle (100), durch Kontakt mit einer Membran-Elektrodeneinheit (110) der elektrochemischen Zelle (100), gegen einen äußeren Bereich der elektrochemischen Zelle (100) abdichtet.Electrochemical cell (100) according to one of the preceding claims, wherein the bead (120a, b) of the first board (122a, 124b) and the bead (130a, b) of the second board (122b, 124a) is set up in one of the respective bead (120a, b; 130a, b) resulting groove, on the opposite side of the feed channel of the respective circuit board to receive a seal (152a, b, 154a, b), which is an inner area of the electrochemical cell (100), by contact with a membrane electrode unit (110) of the electrochemical cell (100) against an outer region of the electrochemical cell (100). Elektrochemische Zelle (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Nut der Sicke (120a, b) der ersten Platine (122a, 124b) und die Nut der Sicke (130a, b) der zweiten Platine (122b, 124a) eingerichtet ist, Dichtungen (152a, 154a) so aufzunehmen, dass diese jeweils mit einer korrespondierenden Dichtung (152b, 154b) auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Membran-Elektrodeneinheit (110) so zusammenwirken, dass die sich jeweils gegenüberliegend der jeweiligen Membran-Elektrodeneinheit (110) korrespondierenden Dichtungen (152a,b; 154a,b) gegeneinander abstützen.Electrochemical cell (100) according to Claim 4 , wherein the groove of the bead (120a, b) of the first board (122a, 124b) and the groove of the bead (130a, b) of the second board (122b, 124a) is set up to receive seals (152a, 154a) so that each of these interact with a corresponding seal (152b, 154b) on the opposite side of the membrane electrode unit (110) in such a way that the seals (152a, b; 154a, b) corresponding to each other opposite the respective membrane electrode unit (110) support each other. Elektrochemische Zelle (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Platine (122a, 124b) und die zweite Platine (122b, 124a) eine Vielzahl von Stützrippen (180) aufweisen, die jeweils in einem Winkel zur Richtung der jeweiligen Sicke (120a, b, 130a, b) der jeweiligen Platine ausgerichtet sind.Electrochemical cell (100) according to one of the preceding claims, wherein the first board (122a, 124b) and the second board (122b, 124a) have a plurality of support ribs (180), each at an angle to the direction of the respective bead (120a , b, 130a, b) of the respective board are aligned. Elektrochemische Zelle (100) gemäß Anspruch 6, wobei jeweils zwei benachbarte Stützrippen (180) der Vielzahl der Stützrippen (180) einen gegenseitigen Abstand aufweisen, um die Betriebsmedien über den Portanschluss (140) dem Zuführungsbereich (160) der elektrochemischen Zelle (100) zuzuführen.Electrochemical cell (100) according to Claim 6 wherein two adjacent support ribs (180) of the plurality of support ribs (180) are spaced from one another in order to supply the operating media to the feed area (160) of the electrochemical cell (100) via the port connection (140). Elektrochemische Zelle (100) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Vielzahl von Stützrippen (180) sickenförmig in den jeweiligen Platinen (122a, b, 124a, b) ausgestaltet ist.Electrochemical cell (100) according to Claim 6 or 7th , wherein the plurality of support ribs (180) is designed in the form of beads in the respective plates (122a, b, 124a, b). Elektrochemische Zelle (100) gemäß Anspruch 6 bis 8, wobei die Vielzahl von Stützrippen (180) in der jeweiligen Platine (122a, b, 124a, b) parallel in regelmäßigem Abstand angeordnet ist.Electrochemical cell (100) according to Claim 6 until 8th , wherein the plurality of support ribs (180) in the respective plate (122a, b, 124a, b) is arranged in parallel at regular intervals. Elektrochemische Zelle (100) gemäß Anspruch 6 bis 9, wobei zumindest ein Teil der Stützrippen (180) der ersten und/oder zweiten Platine zumindest einen Teilbereich (185) aufweist, der eine mechanische Kopplung der Stützrippen (180) von der jeweils angrenzenden Sicke (120a, b, 130a, b) der gleichen Platine reduziert, um eine Federwirkung der jeweiligen Sicke (120a, b, 130a, b) zu verbessern.Electrochemical cell (100) according to Claim 6 until 9 , wherein at least some of the support ribs (180) of the first and / or second plate have at least one sub-area (185) that mechanically couples the support ribs (180) from the respectively adjoining bead (120a, b, 130a, b) of the same Plate reduced in order to improve a spring effect of the respective bead (120a, b, 130a, b). Elektrochemische Zelle (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Zuführung eines Betriebsmediums in den Anodenraum oder den Kathodenraum der elektrochemischen Zelle (100, 200) zumindest eine der ersten Platinen (122c, 124d, 810) und/oder eine der zweiten Platinen (122d, 124c, 820) eine fluiddurchgängige Öffnung (147) aufweist.Electrochemical cell (100) according to one of the preceding claims, wherein for the supply of an operating medium into the anode space or the cathode space of the electrochemical cell (100, 200) at least one of the first circuit boards (122c, 124d, 810) and / or one of the second circuit boards (122d, 124c, 820) has a fluid-through opening (147). Elektrochemische Zelle (100), bei der die erste Platine (900) und die zweite Platine (900) eine Zuführungsvorrichtung (150) zum Zuführen von Betriebsmedien von dem Portanschluss (140, 920) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche bilden; und die erste Platine (122a, 124b, 900) und die zweite Platine (124a, 122b, 900) eine weitere Zuführungsvorrichtung zum Ausleiten von Betriebsmedien an einen weiteren Portanschluss (940) bilden; wobei die erste Platine (122a, 124b, 900) für das Bilden der weiteren Zuführungsvorrichtung an dem weiteren Portanschluss (940) entsprechend der zweiten Platine (124a, 122b, 900) zur Bildung der Zuführungsvorrichtung (150) ausgebildet ist; und die zweite Platine (124a, 122b, 900) für das Bilden der weiteren Zuführungsvorrichtung an dem weiteren Portanschluss (940) entsprechend der ersten Platine (122a, 124b, 900) zur Bildung der Zuführungsvorrichtung (150) ausgebildet ist.Electrochemical cell (100), in which the first circuit board (900) and the second circuit board (900) form a supply device (150) for supplying operating media from the port connection (140, 920) according to one of the preceding claims; and the first circuit board (122a, 124b, 900) and the second circuit board (124a, 122b, 900) form a further feed device for discharging operating media to a further port connection (940); whereby the first board (122a, 124b, 900) for forming the further feed device is designed at the further port connection (940) corresponding to the second board (124a, 122b, 900) for forming the feed device (150); and the second circuit board (124a, 122b, 900) for forming the further feed device is designed at the further port connection (940) corresponding to the first circuit board (122a, 124b, 900) for forming the feed device (150). Elektrochemische Zelle (100), bei der die erste Platine (810) und die zweite Platine (820) eine Zuführungsvorrichtung (150, 820a) zum Zuführen von Betriebsmedien von einem Portanschluss (140, 812) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 bilden; und die erste Platine (122a, 124b, 810) und die zweite Platine (124a, 122b, 820) eine weitere Zuführungsvorrichtung zum Ausleiten von Betriebsmedien an einen weiteren Portanschluss (814, 818) bilden; wobei die erste Platine (122a, 124b, 810) für das Bilden der weiteren Zuführungsvorrichtung an dem weiteren Portanschluss (814, 818) entsprechend der ersten Platine (122a, 124b, 810) zur Bildung der Zuführungsvorrichtung (150) ausgebildet ist; und die zweite Platine (124a, 122b, 820) für das Bilden der weiteren Zuführungsvorrichtung an dem weiteren Portanschluss (814, 818) entsprechend der zweiten Platine (124a, 122b, 820) zur Bildung der Zuführungsvorrichtung (150) ausgebildet ist.Electrochemical cell (100), in which the first board (810) and the second board (820) have a supply device (150, 820a) for supplying operating media from a port connection (140, 812) according to one of the Claims 1 until 11 form; and the first board (122a, 124b, 810) and the second board (124a, 122b, 820) form a further feed device for discharging operating media to a further port connection (814, 818); wherein the first board (122a, 124b, 810) for forming the further feed device at the further port connection (814, 818) is designed corresponding to the first board (122a, 124b, 810) for forming the feed device (150); and the second circuit board (124a, 122b, 820) for forming the further feed device is designed at the further port connection (814, 818) corresponding to the second circuit board (124a, 122b, 820) for forming the feed device (150). Stack elektrochemischer Zellen, der mittels zweier unterschiedlicher Typen von elektrochemischen Zellen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gebildet wird, wobei bei den zwei unterschiedlichen Typen der elektrochemischen Zellen eine Sicke (820a, b) der Zuführungsvorrichtung (150) in Platinen eines ersten Typs von elektrochemischen Zellen gegen eine Sicke (840a, b) der Zuführungsvorrichtung (150) in den Platinen eines zweiten Typs von elektrochemischen Zellen versetzt angeordnet ist, so dass das Zuführen von Betriebsmedien von dem Portanschluss (140) in den Zuführungsbereich (160) ermöglicht wird.Stack of electrochemical cells, which is formed by means of two different types of electrochemical cells according to one of the preceding claims, wherein in the two different types of electrochemical cells a bead (820a, b) of the feed device (150) in boards of a first type of electrochemical cells against a bead (840a, b) of the feed device (150) is arranged offset in the circuit boards of a second type of electrochemical cells, so that operating media can be fed from the port connection (140) into the feed area (160). Verwendung einer elektrochemischen Zelle (100, 200) oder eines Stacks elektrochemischer Zellen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betrieb einer mobilen Plattform.Use of an electrochemical cell (100, 200) or a stack of electrochemical cells according to one of the preceding claims for operating a mobile platform.
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