DE102020207919A1 - Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly - Google Patents
Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020207919A1 DE102020207919A1 DE102020207919.6A DE102020207919A DE102020207919A1 DE 102020207919 A1 DE102020207919 A1 DE 102020207919A1 DE 102020207919 A DE102020207919 A DE 102020207919A DE 102020207919 A1 DE102020207919 A1 DE 102020207919A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fuel cell
- fuel
- bipolar half
- stacking direction
- plates
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
- H01M8/006—Flat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/14—Sealings between relatively-stationary surfaces by means of granular or plastic material, or fluid
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/028—Sealing means characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/028—Sealing means characterised by their material
- H01M8/0284—Organic resins; Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0286—Processes for forming seals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenanordnung (10) mit in einer Stapelrichtung (z) gestapelt angeordneten Brennstoffzellen (20), die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, sich orthogonal zur Stapelrichtung (z) betrachtet jeweils in ersten und zweiten Querrichtungen (x, y) erstrecken, und jeweils in der Stapelrichtung (z) gestapelt aufweisen: eine anodenseitige Bipolar-Halbplatte (22) mit einer Brennstoff-Kanalstruktur (24) zur Führung eines Brennstoffes; eine anodenseitige Gasdiffusionslage (26); eine Membran-Elektroden-Einheit (28), aufweisend eine Elektrolytmembran (30) und beiderseits davon angeordnete Elektrodenschichten (32, 34), die eine Anode (32) und eine Kathode (34) für eine elektrochemische Reaktion des Brennstoffes mit einem Oxidationsmittel ausbilden; eine kathodenseitige Gasdiffusionslage (36); eine kathodenseitige Bipolar-Halbplatte (38) mit einer Oxidationsmittel-Kanalstruktur (40) zur Führung des Oxidationsmittels. Erfindungsgemäß sind die Bipolar-Halbplatten (22, 38) an einem seitlichen Randbereich derart formgestaltet, dass diese an diesem seitlichen Randbereich stellenweise derart aneinander anliegen oder zumindest nahe aneinander heranragen, dass an einem entsprechenden seitlichen Randbereich der Brennstoffzellenanordnung (10) eine in Stapelrichtung (z) durchgehend sich erstreckende Kavität (49) ausgebildet ist, wobei diese Kavität (49) mit einem Dichtungsmaterial (50) gefüllt ist.The invention relates to a fuel cell arrangement (10) with fuel cells (20) arranged stacked in a stacking direction (z), each of which is plate-shaped and extends in first and second transverse directions (x, y) when viewed orthogonally to the stacking direction (z), and each having stacked in the stacking direction (z): an anode side bipolar half plate (22) having a fuel channel structure (24) for guiding a fuel; an anode-side gas diffusion layer (26); a membrane-electrode unit (28) comprising an electrolyte membrane (30) and electrode layers (32, 34) arranged on either side thereof, which form an anode (32) and a cathode (34) for an electrochemical reaction of the fuel with an oxidizing agent; a cathode-side gas diffusion layer (36); a cathode-side bipolar half-plate (38) having an oxidant channel structure (40) for carrying the oxidant. According to the invention, the bipolar half-plates (22, 38) are shaped on a lateral edge area in such a way that they rest against one another in places on this lateral edge area or at least protrude close to one another in such a way that on a corresponding lateral edge area of the fuel cell arrangement (10) a stacking direction (e.g ) continuously extending cavity (49) is formed, this cavity (49) being filled with a sealing material (50).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The present invention relates to a fuel cell arrangement according to the preamble of claim 1 and a method for producing a fuel cell arrangement according to the preamble of claim 9.
Eine derartige Brennstoffzellenanordnung wird im Stand der Technik auch als Brennstoffzellenstapel bezeichnet und weist in einer Stapelrichtung gestapelt angeordnete Brennstoffzellen auf, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind und sich orthogonal zur Stapelrichtung betrachtet jeweils in einer ersten Querrichtung und einer dazu orthogonalen zweiten Querrichtung erstrecken.Such a fuel cell arrangement is also referred to as a fuel cell stack in the prior art and has fuel cells stacked in a stacking direction, each of which is plate-shaped and, viewed orthogonally to the stacking direction, extends in a first transverse direction and a second transverse direction orthogonal thereto.
Die einzelnen Brennstoffzellen weisen jeweils in der Stapelrichtung gestapelt auf:
- - eine anodenseitige Bipolar-Halbplatte mit einer Brennstoff-Kanalstruktur zur Führung eines Brennstoffes,
- - eine anodenseitige Gasdiffusionslage,
- - eine Membran-Elektroden-Einheit, aufweisend eine Elektrolytmembran und in Stapelrichtung beiderseits davon angeordnete Elektrodenschichten, die eine Anode und eine Kathode für eine elektrochemische Reaktion des Brennstoffes mit einem Oxidationsmittel ausbilden,
- - eine kathodenseitige Gasdiffusionslage,
- - eine kathodenseitige Bipolar-Halbplatte mit einer Oxidationsmittel-Kanalstruktur zur Führung des Oxidationsmittels.
- - an anode-side bipolar half-plate with a fuel channel structure for guiding a fuel,
- - a gas diffusion layer on the anode side,
- - A membrane-electrode unit, comprising an electrolyte membrane and electrode layers arranged on both sides thereof in the stacking direction, which form an anode and a cathode for an electrochemical reaction of the fuel with an oxidizing agent,
- - a cathode-side gas diffusion layer,
- - A cathode-side bipolar half-plate with an oxidizing agent channel structure for guiding the oxidizing agent.
Zum Stand der Technik derartiger Brennstoffzellenstapel sei beispielhaft auf die Veröffentlichungen
Mit einer Brennstoffzellenanordnung kann durch eine elektrochemische Reaktion die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes (z. B. Wasserstoff) und eines kontinuierlich zugeführten Oxidationsmittels (z. B. Sauerstoff oder Luft) in elektrische Energie gewandelt werden.With a fuel cell arrangement, the chemical reaction energy of a continuously supplied fuel (e.g. hydrogen) and a continuously supplied oxidizing agent (e.g. oxygen or air) can be converted into electrical energy by means of an electrochemical reaction.
Im Betrieb der über die (elektrisch leitfähigen) Bipolar-Halbplatten in elektrischer Reihenschaltung angeordneten Brennstoffzellen müssen die Reaktanten der elektrochemischen Reaktion, also der Brennstoff (z. B. Wasserstoff) und das Oxidationsmittel (z. B. Luft), auf in Stapelrichtung betrachtet unterschiedlichen Seiten der Membran-Elektroden-Einheit innerhalb jeder Brennstoffzelle zugeführt werden.During operation of the fuel cells arranged in an electrical series connection via the (electrically conductive) bipolar half-plates, the reactants of the electrochemical reaction, i.e. the fuel (e.g. hydrogen) and the oxidizing agent (e.g. air), must be different when viewed in the stacking direction Sides of the membrane-electrode assembly are fed within each fuel cell.
Zu diesem Zweck sind die Bipolar-Halbplatten jeder Brennstoffzelle auf ihren der Membran-Elektroden-Einheit zugewandten Seiten jeweils mit der oben erwähnten Kanalstruktur ausgebildet, um den Brennstoff und das Oxidationsmittel auf den jeweiligen Seiten der Membran-Elektroden-Einheit über diese Kanalstrukturen in die dort angrenzende jeweilige Gasdiffusionslage einzubringen und somit über die jeweilige Gasdiffusionslage an die jeweilige Elektrodenschicht auf der entsprechenden Seite der Elektrolytmembran heranzuführen.For this purpose, the bipolar half-plates of each fuel cell are each designed with the above-mentioned channel structure on their sides facing the membrane-electrode unit in order to transfer the fuel and the oxidizing agent on the respective sides of the membrane-electrode unit via these channel structures into the there to introduce adjacent respective gas diffusion layer and thus to bring it up to the respective electrode layer on the corresponding side of the electrolyte membrane via the respective gas diffusion layer.
Die Elektrodenschichten sind üblicherweise aus einem Kohlenstoffmaterial gebildet und mit einem geeigneten Katalysator beschichtet bzw. durchsetzt. Die brennstoffseitige Elektrodenschicht bildet hierbei eine Anode und die oxidationsmittelseitige Elektrodenschicht eine Kathode der Membran-Elektroden-Einheit.The electrode layers are usually formed from a carbon material and coated or interspersed with a suitable catalyst. The electrode layer on the fuel side forms an anode and the electrode layer on the oxidizing agent side forms a cathode of the membrane-electrode unit.
Das Produkt der in den einzelnen Brennstoffzellen ablaufenden elektrochemischen Reaktion, beispielsweise Wasser, kann über den Oxidationsmittel (z. B. Luft)-führenden Brennstoffzellenbereich abgeführt werden.The product of the electrochemical reaction taking place in the individual fuel cells, for example water, can be discharged via the fuel cell area carrying the oxidizing agent (for example air).
In den einzelnen Brennstoffzellen müssen der Brennstoff-führende Bereich, d.h. anodenseitige Kanalstruktur, Gasdiffusionslage, Elektrodenschicht (Anode), und der Oxidationsmittel-führende Bereich, d.h. kathodenseitige Kanalstruktur, Gasdiffusionslage, Elektrodenschicht (Kathode), gegeneinander abgedichtet sein, um einen der Leistungseffizienz abträglichen Gasaustausch zwischen diesen Bereichen zu verhindern.In the individual fuel cells, the fuel-carrying area, i.e. the anode-side channel structure, gas diffusion layer, electrode layer (anode), and the oxidizing agent-carrying area, ie cathode-side channel structure, gas diffusion layer, electrode layer (cathode), must be sealed off from one another in order to prevent gas exchange that is detrimental to power efficiency to prevent between these areas.
Dies impliziert insbesondere, dass wenigstens einer der beiden Bereiche gegen die Umgebung der Brennstoffzelle bzw. des Brennstoffzellenstapels (z. B. Atmosphäre) hin abgedichtet sein muss, um einen solchen Austausch über die Umgebung zu unterbinden. In der Praxis wird hierbei zumindest der Brennstoff-führende Bereich gegenüber der Umgebung abgedichtet, um einen Verlust von Brennstoff aus diesem Brennstoffzellenbereich in die Umgebung sowie einen Eintrag eines Mediums (z. B. Luft) aus der Umgebung in diesen Brennstoffzellenbereich hinein zu verhindern.This implies in particular that at least one of the two areas must be sealed off from the surroundings of the fuel cell or the fuel cell stack (e.g. atmosphere) in order to prevent such an exchange via the surroundings. In practice, at least the fuel-carrying area is sealed off from the environment in order to prevent a loss of fuel from this fuel cell area into the environment and an entry of a medium (e.g. air) from the environment into this fuel cell area.
Insbesondere zur Ausbildung einer luftgekühlten Brennstoffzellenanordnung kann der Oxidationsmittel-führende Bereich auch „offen“ zur Umgebung hin ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die bei den einzelnen Brennstoffzellen vorgesehene Oxidationsmittel-Kanalstruktur an zwei in einer Querrichtung betrachtet einander entgegengesetzten Seiten der Brennstoffzelle offen sein, um im Betrieb eine Strömung des Oxidationsmittels (z. B. Luft) in dieser Querrichtung durch die Brennstoffzellenanordnung hindurch zu ermöglichen. Hierfür kann das Oxidationsmittel z. B. mit einem Gebläse durch die seitlich offene Brennstoffzellenanordnung hindurchgetrieben werden und hierbei zugleich für eine Kühlung sorgen.In particular, to form an air-cooled fuel cell arrangement, the oxidizing agent-carrying area can also be configured “open” to the environment. For example, the oxidizing agent channel structure provided in the individual fuel cells can be open on two opposite sides of the fuel cell when viewed in a transverse direction in order to enable the oxidizing agent (e.g. air) to flow in this transverse direction through the fuel cell arrangement during operation. For this it can Oxidizing agent e.g. B. be driven through the laterally open fuel cell assembly with a fan and at the same time ensure cooling.
In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhafter, wenn sowohl der Brennstoff-führende Bereich als auch der Oxidationsmittel-führende Bereich des Brennstoffzellenstapels gegeneinander und zur Umgebung hin abgedichtet sind.In many cases, however, it is more advantageous if both the fuel-conducting area and the oxidizing agent-conducting area of the fuel cell stack are sealed off from one another and from the environment.
Für derartige Abdichtungen üblich sind z. B. separat gefertigte und zwischen Bipolarplatte und Membran-Elektroden-Einheit eingelegte Dichtungen, oder z. B. ein Dispensen/Aufspritzen von Dichtungsmaterial an jeweiligen Komponenten der Brennstoffzellen (z. B. Bipolarplatte, Membran-Elektroden-Einheit) während eines Montageprozesses, oder eine Vorfertigung von Komponenten der Brennstoffzellen mit bereits daran angeformten Dichtungen.Common for such seals are z. B. separately manufactured and inserted between the bipolar plate and membrane-electrode unit seals, or z. B. a dispensing / spraying of sealing material on the respective components of the fuel cells (z. B. bipolar plate, membrane-electrode unit) during an assembly process, or a prefabrication of components of the fuel cells with already molded seals.
Falls an den Übergängen zwischen in Stapelrichtung einander benachbarten Brennstoffzellen die dort befindlichen Bipolar-Halbplatten voneinander beabstandet sind und in den somit vorhandenen Zwischenräumen ein Kühlmedium (z. B. Luft oder Wasser) geführt wird, um die Brennstoffzellenanordnung in dieser Weise zu kühlen, so benötigt weiterhin jede Bipolarplatte eine an einem seitlichen Randbereich der Brennstoffzellenanordnung, in der Regel sogar in einer Umfangsrichtung der Brennstoffzellenanordnung betrachtet ringsherum umlaufend eine weitere Dichtung (oder. z. B. Verschweißung von Bipolar-Halbplatten), um einen Austritt von Kühlmedium zu verhindern.If the bipolar half-plates located there are spaced apart from one another at the transitions between fuel cells that are adjacent to one another in the stacking direction and a cooling medium (e.g. air or water) is guided in the intermediate spaces in order to cool the fuel cell arrangement in this way, it is required Furthermore, each bipolar plate has a further seal (or, for example, welding of bipolar half-plates) all around, on a lateral edge area of the fuel cell arrangement, usually even viewed in a circumferential direction of the fuel cell arrangement, in order to prevent the escape of cooling medium.
Im Stand der Technik erfordern sämtliche Abdichtungen der vorstehend erläuterten Art nachteiliger Weise einen relativ großen Aufwand.In the prior art, all seals of the type explained above disadvantageously require a relatively large amount of effort.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Brennstoffzellenanordnung der eingangs genannten Art bzw. bei deren Herstellung einen neuartigen Weg aufzuzeigen, mit dem Abdichtungen im Hinblick auf die gewünschte Führung von Brennstoff und/oder Oxidationsmittel und/oder gegebenenfalls separat davon vorgesehenem Kühlmedium in einfacher Weise realisiert werden können.It is therefore an object of the present invention to show a novel way in a fuel cell arrangement of the type mentioned at the beginning or in its production, with which seals with regard to the desired guidance of fuel and / or oxidizing agent and / or optionally cooling medium provided separately therefrom in can be realized in a simple manner.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gemäß eines ersten Aspekts durch eine Brennstoffzellenanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.According to the invention, this object is achieved according to a first aspect by a fuel cell arrangement according to claim 1. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.
Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolar-Halbplatten an einem seitlichen Randbereich derart formgestaltet sind, dass die Bipolar-Halbplatten an diesem seitlichen Randbereich stellenweise derart aneinander anliegen oder zumindest nahe aneinander heranragen, dass an einem entsprechenden seitlichen Randbereich der Brennstoffzellenanordnung eine in Stapelrichtung durchgehend sich erstreckende Kavität ausgebildet ist, und dass diese Kavität mit einem Dichtungsmaterial gefüllt ist.The fuel cell arrangement according to the invention is characterized in that the bipolar half-plates are designed on a lateral edge area in such a way that the bipolar half-plates abut one another in places at this lateral edge area or at least protrude close to one another that one in the stacking direction continuously extending cavity is formed, and that this cavity is filled with a sealing material.
Dass die Kavität sich „in Stapelrichtung durchgehend“ erstreckt, soll bedeuten, dass es innerhalb der Kavität am seitlichen Randbereich der Brennstoffzellenanordnung Pfade gibt, die von einer in Stapelrichtung ersten (z. B. „untersten“) Brennstoffzelle durchgehend bis hin zu einer in Stapelrichtung letzten (z. B. „obersten“) Brennstoffzelle verlaufen. Im Bereich der Übergänge zwischen in Stapelrichtung betrachtet einander benachbarten Brennstoffzellen können Abschnitte der Kavität hierbei insbesondere z. B. durch in Stapelrichtung betrachtet durch die beiden dort befindlichen Bipolar-Halbplatten hindurchgehende Öffnungen gebildet sein, welche somit die Bereiche der Kavität unterhalb und überhalb des jeweiligen Übergangsbereiches miteinander verbinden.The fact that the cavity extends “continuously in the stacking direction” is intended to mean that there are paths within the cavity at the lateral edge area of the fuel cell arrangement that go from a first (e.g., “lowermost”) fuel cell in the stacking direction to one in the stacking direction last (e.g. "top") fuel cell. In the area of the transitions between adjacent fuel cells viewed in the stacking direction, sections of the cavity can in this case, in particular, e.g. B. viewed in the stacking direction through openings going through the two bipolar half-plates located there, which thus connect the areas of the cavity below and above the respective transition area with one another.
Mit der Erfindung können vorteilhaft beispielsweise weniger Einzelkomponenten bei der Herstellung der Brennstoffzellenanordnung zusammenzuführen (zu Stapeln) sein, da die bei der Erfindung vorgesehene, mit dem Dichtungsmaterial gefüllte Kavität je nach konkreter Ausgestaltung z. B. die bislang üblichen eingelegten Dichtungen zu ersetzen vermag. Darüber hinaus kann die mit dem Dichtungsmaterial gefüllte Kavität auch die bislang an bestimmten Komponenten der Brennstoffzellen (z. B. Bipolarplatte, Membran-Elektroden-Einheit) aufgetragenen oder angeformten Dichtungen entbehrlich machen.With the invention, for example, fewer individual components can advantageously be brought together (in stacks) in the production of the fuel cell arrangement, since the cavity filled with the sealing material provided in the invention, depending on the specific configuration, e.g. B. able to replace the previously usual inserted seals. In addition, the cavity filled with the sealing material can also make the seals previously applied or molded onto certain components of the fuel cells (e.g. bipolar plate, membrane-electrode unit) unnecessary.
Demzufolge müssen in der Regel auch weniger Toleranzen beachtet werden und die Montagedauer zur Herstellung der Brennstoffzellenanordnung kann vorteilhaft reduziert werden.As a result, fewer tolerances usually have to be taken into account and the assembly time for producing the fuel cell arrangement can advantageously be reduced.
Durch eine Befüllung der Kavität mit dem Dichtungsmaterial kann die Dichtung vorteilhaft in einem einzigen Prozessschritt eingebracht werden. Das erwähnte „aneinander anliegen“ bzw. „nahe aneinander heranragen“ der Bipolar-Halbplatten realisiert an den betreffenden Stellen eine Begrenzung der Kavität, d.h. an diesen Stellen vermag das Dichtungsmaterial während des Befüllens nicht auszutreten. In der Praxis (jedoch auch abhängig z. B. von der Viskosität des Dichtungsmaterials bei der Befüllung) kann „nahe aneinander heranragen“ (in Stapelrichtung) z. B. dadurch gegeben sein, dass eine verbleibende minimale Spaltbreite kleiner als 0,1 mm, insbesondere kleiner als 0,05 mm ist.By filling the cavity with the sealing material, the seal can advantageously be introduced in a single process step. The mentioned "resting against one another" or "protruding close to one another" of the bipolar half-plates realizes a limitation of the cavity at the relevant points, i.e. at these points the sealing material cannot escape during filling. In practice (but also depending, for example, on the viscosity of the sealing material during filling), it can be "close to each other" (in the stacking direction), for example. B. be given that a remaining minimum gap width is less than 0.1 mm, in particular less than 0.05 mm.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann sich bei Ausgestaltungen ergeben, bei denen mit Hilfe der mit Dichtungsmaterial gefüllten Kavität eine mechanische Verspannung der elektrochemisch aktiven Flächen bzw. Bereiche (z. B. Membran-Elektroden-Einheiten, Gasdiffusionslagen) nicht mehr wie im Stand der Technik zwingend mit einer mechanischen Verspannung von Dichtungslagen im Brennstoffzellenstapel gekoppelt ist. So kann z. B. eine gleichmäßigere Kraftverteilung in den aktiven Bereichen vorteilhaft die Leistungsdichte der Brennstoffzellenanordnung erhöhen.Another advantage of the invention can result from configurations in which the electrochemically active ones are mechanically braced with the aid of the cavity filled with sealing material Areas or areas (e.g. membrane electrode units, gas diffusion layers) are no longer necessarily coupled with mechanical bracing of sealing layers in the fuel cell stack, as in the prior art. So z. B. a more uniform force distribution in the active areas advantageously increase the power density of the fuel cell arrangement.
Bevorzugt besitzen die einzelnen Brennstoffzellen jeweils eine plattenförmige Gestalt mit wenigstens annähernd rechteckiger Kontur, so dass sich ein dementsprechend etwa quaderförmiger Brennstoffzellenstapel ergibt.The individual fuel cells preferably each have a plate-like shape with an at least approximately rectangular contour, so that a corresponding roughly cuboid fuel cell stack results.
In einer Ausführungsform sind die Brennstoffzellen der Brennstoffzellenanordnung für einen Betrieb mit Wasserstoff als Brennstoff geeignet ausgebildet, z. B. mit einer als Protonenleitmembran ausgebildeten Elektrolytmembran.In one embodiment, the fuel cells of the fuel cell arrangement are designed to be suitable for operation with hydrogen as the fuel, e.g. B. with an electrolyte membrane designed as a proton conducting membrane.
Alternativ kommt jedoch auch z. B. eine Ausbildung der Brennstoffzellenanordnung für einen Betrieb mit einem anderen Brennstoff wie z. B. einer organischen Verbindung (z. B. Methan oder Methanol) oder z. B. Erdgas in Betracht.Alternatively, however, also z. B. a design of the fuel cell assembly for operation with a different fuel such. B. an organic compound (z. B. methane or methanol) or z. B. natural gas into consideration.
In einer Ausführungsform ist die Brennstoffzellenanordnung für einen Betrieb mit Luft als Oxidationsmittel geeignet ausgebildet.In one embodiment, the fuel cell arrangement is designed to be suitable for operation with air as the oxidizing agent.
In einer Verwendung der Brennstoffzellenanordnung kann ein Betrieb mit Druckaufladung des Brennstoffzellenstapels mit dem Oxidationsmittel vorgesehen sein, bei dem die Zufuhr des Oxidationsmittels unter einem gegenüber atmosphärischem Umgebungsdruck erhöhten Druck (Zufuhrdruck) auf einer Einlassseite für das Oxidationsmittel erfolgt. Der Einlassdruck kann z. B. größer als 1,2 bar, insbesondere größer als 1,5 bar, sein. Andererseits ist ein Einlassdruck von weniger als 5 bar, insbesondere weniger als 4 bar, zumeist ausreichend.In one use of the fuel cell arrangement, operation with pressure charging of the fuel cell stack with the oxidizing agent can be provided, in which the oxidizing agent is supplied under a pressure (supply pressure) that is higher than that of ambient atmospheric pressure on an inlet side for the oxidizing agent. The inlet pressure can e.g. B. greater than 1.2 bar, in particular greater than 1.5 bar. On the other hand, an inlet pressure of less than 5 bar, in particular less than 4 bar, is usually sufficient.
In einer Ausführungsform einer Verwendung der Brennstoffzellenanordnung erfolgt eine Abfuhr des Oxidationsmittels an einer Auslasseite, an welcher ein Unterdruck herrscht, der unterhalb atmosphärischem Umgebungsdruck liegt. Der Auslassdruck kann z. B. kleiner als 0,8 bar, insbesondere kleiner als 0,6 bar, sein. Andererseits ist zumeist ein Auslassdruck von mindestens 0,1 bar vorteilhaft.In one embodiment of a use of the fuel cell arrangement, the oxidizing agent is discharged at an outlet side at which a negative pressure prevails which is below atmospheric ambient pressure. The outlet pressure can e.g. B. less than 0.8 bar, in particular less than 0.6 bar. On the other hand, an outlet pressure of at least 0.1 bar is usually advantageous.
Die im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Kanalstrukturen der einzelnen Brennstoffzellen können jeweils mehrere, z. B. mehr als 10, oder z. B. mehr als 50, parallel zueinander verlaufende Kanäle aufweisen. Jede der Kanalstrukturen kann z. B. insbesondere jeweils geradlinig und parallel zueinander verlaufende Kanäle aufweisen. In einer Ausführungsform verlaufen geradlinige Kanäle der Brennstoff-Kanalstrukturen und der Oxidationsmittel-Kanalstrukturen in einer gemeinsamen (gleichen) Richtung orthogonal zur Stapelrichtung der Brennstoffzellenanordnung. In einer anderen Ausführungsform verlaufen solche geradlinigen Kanäle einerseits der Brennstoff-Kanalstrukturen und andererseits der Oxidationsmittel-Kanalstrukturen in unterschiedlichen Richtungen orthogonal zur Stapelrichtung. Insbesondere können diese verschiedenen Richtungen der Kanäle orthogonal zueinander orientiert vorgesehen sein.The channel structures of the individual fuel cells provided in the context of the invention can each have several, e.g. B. more than 10, or z. B. have more than 50, parallel channels. Each of the channel structures can e.g. B. in particular each have rectilinear and parallel channels. In one embodiment, straight channels of the fuel channel structures and the oxidizing agent channel structures run in a common (same) direction orthogonal to the stacking direction of the fuel cell arrangement. In another embodiment, such straight channels, on the one hand, of the fuel channel structures and, on the other hand, of the oxidizing agent channel structures, run in different directions orthogonal to the stacking direction. In particular, these different directions of the channels can be provided oriented orthogonally to one another.
Alternativ zu geradlinig verlaufenden Kanälen können für die Brennstoff-Kanalstrukturen und/oder die Oxidationsmittel-Kanalstrukturen jedoch prinzipiell auch kompliziertere Verläufe der jeweiligen Kanäle vorgesehen sein, wie z. B. Verläufe beinhaltend Abwinkelungen und/oder Krümmungen, z. B. mäanderförmige Verläufe in der der von erster und zweiter Querrichtung aufgespannten „Brennstoffzellenebene“.As an alternative to rectilinear channels, more complicated courses of the respective channels can in principle also be provided for the fuel channel structures and / or the oxidizing agent channel structures, such as, for. B. Gradients containing bends and / or curvatures, z. B. meandering courses in the "fuel cell plane" spanned by the first and second transverse directions.
Die Kanäle der Kanalstrukturen können z. B. einen rechteckigen oder abgerundet-rechteckigen Querschnitt besitzen und können z. B. durch ein Einfräsen, ein Stanzen, ein Prägen oder ein Ätzen im Rahmen der Fertigung der Bipolar-Halbplatten bzw. Bipolarplatten ausgebildet worden sein.The channels of the channel structures can, for. B. have a rectangular or rounded-rectangular cross-section and can, for. B. have been formed by milling, punching, embossing or etching in the course of manufacturing the bipolar half-plates or bipolar plates.
In einer Ausführungsform sind die Bipolar-Halbplatten aus einem metallischen Material gebildet. Alternativ können die Bipolar-Halbplatten insbesondere z. B. aus einem Kohlenstoffmaterial oder z. B. aus einem elektrisch leitenden Kunststoffmaterial (z. B. entsprechend dotiert, z. B. mit Ruß) gebildet sein, oder aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material.In one embodiment, the bipolar half-plates are formed from a metallic material. Alternatively, the bipolar half-plates can in particular, for. B. of a carbon material or z. B. be formed from an electrically conductive plastic material (z. B. appropriately doped, z. B. With carbon black), or from another electrically conductive material.
Gemäß einer Ausführungsform werden die bei der Erfindung vorgesehenen Bipolar-Halbplatten jeweils separat voneinander vorgefertigt und bei der Herstellung der Brennstoffzellenanordnung durch ein Stapeln der einzelnen Komponenten entsprechend in den Stapel eingefügt.According to one embodiment, the bipolar half-plates provided in the invention are each prefabricated separately from one another and inserted into the stack during the production of the fuel cell arrangement by stacking the individual components.
Zumeist bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Bipolar-Halbplatten für das Innere des Brennstoffzellenstapels jeweils separat voneinander vorgefertigt, jedoch vor deren Einfügung in die Brennstoffzellenanordnung paarweise miteinander verbunden wurden, z. B. durch eine Verklebung oder Verschweißung, so dass bei der Herstellung des Brennstoffzellenstapels Bipolarplatten verwendet werden (die jeweils aus zwei Bipolar-Halbplatten zusammengesetzt sind). An den beiden in Stapelrichtung betrachteten Enden können auch bei dieser Ausführungsform jeweils einzelne Bipolar-Halbplatten angeordnet werden („Endplatten“).Mostly preferred is an embodiment in which the bipolar half-plates for the interior of the fuel cell stack are each prefabricated separately from one another, but have been connected to one another in pairs before they are inserted into the fuel cell assembly, e.g. B. by gluing or welding, so that bipolar plates are used in the manufacture of the fuel cell stack (which are each composed of two bipolar half-plates). In this embodiment, too, individual bipolar half-plates (“end plates”) can be arranged at the two ends viewed in the stacking direction.
Im Inneren des Brennstoffzellenstapels kann bei den einzelnen Brennstoffzellen eine Außenseite (d.h. die der Kanalstruktur abgewandte Seite) der anodenseitigen Bipolar-Halbplatte z. B. direkt an einer Außenseite (d.h. der Kanalstruktur abgewandt) der kathodenseitigen Bipolar-Halbplatte einer in Stapelrichtung benachbarten (angrenzenden) Brennstoffzelle anliegen, bzw. die Außenseite der kathodenseitigen Bipolar-Halbplatte einer Brennstoffzelle direkt an der Außenseite der anodenseitigen Bipolar-Halbplatte einer benachbarten Brennstoffzelle anliegen, sei es mit oder ohne feste Verbindung wie z. B. Verklebung, Verschweißung etc. In the interior of the fuel cell stack, the individual fuel cells can have an outside (ie the side facing away from the channel structure) of the anode-side bipolar half-plate z. B. directly on an outside (ie facing away from the channel structure) of the cathode-side bipolar half-plate of an adjacent (adjacent) fuel cell in the stacking direction, or the outside of the cathode-side bipolar half-plate of a fuel cell directly on the outside of the anode-side bipolar half-plate of an adjacent fuel cell apply, be it with or without a fixed connection such as B. Bonding, welding, etc.
In einer Ausführungsform der Brennstoffzellenanordnung ist vorgesehen, dass an jedem solchen Übergang zwischen Brennstoffzellen die dort befindlichen Bipolar-Halbplatten in deren mittleren Bereich direkt (und ohne größeren Zwischenraum) aneinander anliegen.In one embodiment of the fuel cell arrangement, it is provided that at each such transition between fuel cells the bipolar half-plates located there lie directly against one another in their central area (and without a large gap).
In einer anderen Ausführungsform der Brennstoffzellenanordnung ist vorgesehen, dass an jedem Übergang zwischen in Stapelrichtung einander benachbarten Brennstoffzellen die dort befindlichen Bipolar-Halbplatten in deren mittleren Bereich voneinander beabstandet sind. In dem somit vorhandenen Zwischenraum kann im Betrieb der Brennstoffzellenanordnung z. B. ein Kühlmedium (z. B. Luft oder Wasser) geführt sein, um die Brennstoffzelle damit zu kühlen. Hierbei kann in dem Zwischenraum z. B. eine weitere Kanalstruktur („Kühlmedium-Kanalstruktur“) zur Führung eines Kühlmediums wie z. B. Kühlwasser ausgebildet sein.In another embodiment of the fuel cell arrangement, it is provided that the bipolar half-plates located there are spaced apart from one another in their central region at each transition between fuel cells that are adjacent to one another in the stacking direction. In the space thus present, during operation of the fuel cell arrangement, for. B. a cooling medium (z. B. air or water) to cool the fuel cell with it. Here, in the space z. B. another channel structure ("cooling medium channel structure") for guiding a cooling medium such. B. be designed cooling water.
In einer Ausführungsform sind die Gasdiffusionslagen aus einem Kohlenstoff-Vlies gebildet. Alternativ kommen, je nach vorgesehenem Brennstoff und Oxidationsmittel, auch andere Materialien in Betracht.In one embodiment, the gas diffusion layers are formed from a carbon fleece. Alternatively, depending on the intended fuel and oxidizing agent, other materials can also be considered.
In einer Ausführungsform sind die Anode und Kathode ausbildenden Elektrodenschichten der Membran-Elektroden-Einheit der Brennstoffzellen mit einem Katalysator wie insbesondere z. B. einem Material enthaltend Platin oder Palladium beschichtet oder durchsetzt.In one embodiment, the anode and cathode forming electrode layers of the membrane-electrode unit of the fuel cells with a catalyst such as in particular z. B. coated or interspersed with a material containing platinum or palladium.
In einer Ausführungsform ist an einem seitlichen Randbereich (insbesondere zumindest am seitlichen Rand) der Membran-Elektroden-Einheit eine so genannte Unterdichtung vorgesehen. Die Unterdichtung stellt eine dort auf beiden Seiten der Membran-Elektroden-Einheit angeordnete und z. B. den seitlichen Rand der Membran-Elektroden-Einheit umschließende (umgreifende) Dichtfläche bereit. Die Unterdichtung kann z. B. bereits bei der Fertigung der Membran-Elektroden-Einheit als Bestandteil derselben ausgebildet, z. B. angeformt worden sein. Alternativ können Unterdichtungen z. B. separat gefertigt werden und bei der Herstellung der Brennstoffzellenanordnung an den betreffenden Stellen eingelegt werden.In one embodiment, a so-called sub-seal is provided on a lateral edge region (in particular at least on the lateral edge) of the membrane-electrode unit. The sub-gasket is a arranged there on both sides of the membrane-electrode unit and z. B. the side edge of the membrane-electrode unit enclosing (encompassing) sealing surface ready. The subgasket can, for. B. already formed in the manufacture of the membrane-electrode unit as part of the same, z. B. have been molded. Alternatively, sub-seals can e.g. B. are manufactured separately and inserted in the manufacture of the fuel cell assembly at the relevant points.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass am seitlichen Randbereich der Brennstoffzellen die Membran-Elektroden-Einheit (oder zumindest die Elektrolytmembran der Membran-Elektroden-Einheit) in seitlicher Richtung über seitliche Ränder der benachbarten Gasdiffusionslagen herausragt.In one embodiment it is provided that the membrane-electrode unit (or at least the electrolyte membrane of the membrane-electrode unit) protrudes laterally over the side edges of the adjacent gas diffusion layers on the side edge area of the fuel cells.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kavität sich in einer Umfangsrichtung der Brennstoffzellenanordnung betrachtet ringsherum durchgehend erstreckt. Dies soll bedeuten, dass es im Bereich jeder Brennstoffzelle wenigstens einen ringförmig geschlossen innerhalb der Kavität und vollständig um den Umfang des Brennstoffzellenstapel herum verlaufenden Pfad gibt.In one embodiment of the invention it is provided that the cavity extends all around, viewed in a circumferential direction of the fuel cell arrangement. This is intended to mean that in the area of each fuel cell there is at least one annularly closed path within the cavity and running completely around the circumference of the fuel cell stack.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine in seitlicher Richtung betrachtet äußere Wandung der Kavität gebildet ist durch aneinander anliegende seitliche Ränder der Bipolar-Halbplatten.In one embodiment of the invention, it is provided that an outer wall of the cavity, viewed in the lateral direction, is formed by lateral edges of the bipolar half-plates resting against one another.
Diese Ausführungsform betreffend die Bildung einer äußeren Wandung der Kavität ist im Bereich eines Überganges zwischen einander benachbarten Brennstoffzellen insofern unproblematisch, als sich in diesem Bereich zwei Bipolar-Halbplatten gegenüberstehen, die im Betrieb der Brennstoffzellenanordnung auf gleichem elektrischen Potential liegen.This embodiment relating to the formation of an outer wall of the cavity is unproblematic in the area of a transition between adjacent fuel cells insofar as two bipolar half-plates face each other in this area, which are at the same electrical potential when the fuel cell arrangement is in operation.
Falls diese Ausführungsform jedoch zur Bildung einer äußeren Wandung der Kavität im Bereich einer Brennstoffzelle eingesetzt wird, so liegen die beiden sich gegenüberstehenden Bipolar-Halbplatten im Betrieb der Brennstoffzellenanordnung auf verschiedenen elektrischen Potentialen. In diesem Fall kann zumindest in einem Anlagebereich (Kontaktfläche zwischen den Bipolar-Halbplatten) eine elektrische Isolierung vorgesehen sein, die z. B. durch eine elektrisch isolierende Beschichtung an wenigstens einer der beiden Bipolar-Halbplatten bewerkstelligt sein kann (oder z. B. durch eine dort eingelegte Isolationslage).However, if this embodiment is used to form an outer wall of the cavity in the area of a fuel cell, the two opposing bipolar half-plates are at different electrical potentials when the fuel cell arrangement is in operation. In this case, electrical insulation can be provided at least in one contact area (contact surface between the bipolar half-plates), which z. B. can be accomplished by an electrically insulating coating on at least one of the two bipolar half-plates (or z. B. by an insulation layer inserted there).
In einer abgewandelten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine in seitlicher Richtung betrachtet äußere Wandung der Kavität gebildet ist durch nahe aneinander heranragende seitliche Ränder der Bipolar-Halbplatten (z. B. mit einer Spaltbreite von kleiner als 0,1 mm).In a modified embodiment, it is provided that an outer wall of the cavity, viewed in the lateral direction, is formed by lateral edges of the bipolar half-plates projecting close to one another (e.g. with a gap width of less than 0.1 mm).
Diese abgewandelte Ausführungsform kann zur Bildung einer äußeren Wandung der Kavität sowohl im Bereich einer Brennstoffzelle als auch im Bereich eines Überganges zwischen einander benachbarten Brennstoffzellen eingesetzt werden. Bei einem Befüllen der Kavität kann (elektrisch isolierendes) Dichtungsmaterial in einen im betreffenden Bereich zwischen den seitlichen Rändern der Bipolar-Halbplatten befindlichen Spalt eindringen.This modified embodiment can be used to form an outer wall of the cavity both in the area of a fuel cell and in the area of a transition between adjacent fuel cells. When the cavity is filled, (electrically insulating) sealing material penetrate into a gap located in the relevant area between the lateral edges of the bipolar half-plates.
In einer Weiterbildung der vorstehenden Ausführungsformen betreffend die Bildung einer äußeren Wandung der Kavität im Bereich einer Brennstoffzelle ist vorgesehen, dass bei jeder Brennstoffzelle der seitliche Rand der anodenseitigen Bipolar-Halbplatte und/oder der seitliche Rand der kathodenseitigen Bipolar-Halbplatte einen in Stapelrichtung (und zur jeweils anderen Bipolar-Halbplatte hin) abstehenden Vorsprung aufweist.In a further development of the above embodiments relating to the formation of an outer wall of the cavity in the area of a fuel cell, it is provided that in each fuel cell the side edge of the anode-side bipolar half-plate and / or the side edge of the cathode-side bipolar half-plate is one in the stacking direction (and to the each other bipolar half-plate towards) has protruding projection.
Es liegt dann ein am seitlichen Rand einer der beiden Bipolar-Halbplatten ausgebildeter Vorsprung an dem ohne Vorsprung ausgebildeten seitlichen Rand der anderen Bipolarplatte an (oder ragt nahe an diesen heran), oder es liegt der Vorsprung am seitlichen Rand einer der beiden Bipolar-Halbplatten an einem am seitlichen Rand der anderen Bipolarplatte ausgebildeten Vorsprung an (oder ragt nahe an diesen heran).A projection formed on the lateral edge of one of the two bipolar half-plates then rests against the lateral edge of the other bipolar plate formed without a projection (or protrudes close to it), or the projection rests on the lateral edge of one of the two bipolar half-plates a projection formed on the lateral edge of the other bipolar plate (or protrudes close to it).
Damit kann ein ansonsten innerhalb jeder Brennstoffzelle zwischen den seitlichen Rändern der beiden Bipolar-Halbplatten in Stapelrichtung betrachtet bestehender Abstand überbrückt werden und hierbei die seitlich nach außen hin begrenzende Wandung der Kavität gebildet werden. In einer spezielleren Ausführungsform weist sowohl der seitliche Rand der anodenseitigen Bipolar-Halbplatte als auch der seitliche Rand der kathodenseitigen Bipolar-Halbplatte einen solchen Vorsprung auf, wobei diese Vorsprünge in Stapelrichtung betrachtet z. B. wenigstens annähernd gleich hoch bemessen sein können (und somit in Stapelrichtung betrachtet jeweils etwa in der Mitte der Brennstoffzelle enden).In this way, a distance that otherwise exists within each fuel cell between the lateral edges of the two bipolar half-plates viewed in the stacking direction can be bridged and the cavity wall that laterally delimits outward can be formed. In a more specific embodiment, both the side edge of the anode-side bipolar half-plate and the side edge of the cathode-side bipolar half-plate have such a projection, these projections viewed in the stacking direction z. B. can be dimensioned at least approximately the same height (and thus, viewed in the stacking direction, each end approximately in the middle of the fuel cell).
Diese Weiterbildung betreffend die Bildung einer äußeren Wandung der Kavität im Bereich einer Brennstoffzelle lässt sich in analoger Weise auch für den Bereich eines Überganges zwischen einander benachbarten Brennstoffzellen einsetzen, d.h. auch in diesem Bereich kann vorgesehen sein, dass der seitliche Rand der anodenseitigen Bipolar-Halbplatte (einer Brennstoffzelle) und/oder der seitliche Rand der kathodenseitigen Bipolar-Halbplatte (einer benachbarten Brennstoffzelle) einen in Stapelrichtung und zur jeweils anderen Bipolar-Halbplatte hin abstehenden Vorsprung aufweist.This further development relating to the formation of an outer wall of the cavity in the area of a fuel cell can also be used in an analogous manner for the area of a transition between adjacent fuel cells, i.e. in this area it can also be provided that the lateral edge of the anode-side bipolar half-plate ( a fuel cell) and / or the lateral edge of the cathode-side bipolar half-plate (of an adjacent fuel cell) has a projection protruding in the stacking direction and towards the respective other bipolar half-plate.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine in seitlicher Richtung betrachtet innere Wandung der Kavität im Bereich jeder Brennstoffzelle gebildet ist durch Zwischenbereiche der Bipolar-Halbplatten, die jeweils an einer der beiden Seiten (anodenseitig bzw. kathodenseitig) eines seitlichen Randbereiches (insbesondere z. B. deren seitlichen Randes) der Membran-Elektroden-Einheit anliegen. Insbesondere können die Zwischenbereiche der Bipolar-Halbplatten z. B. jeweils an einer der beiden Seiten einer Unterdichtung anliegen (und diese ggf. etwas komprimieren), die am seitlichen Randbereich bzw. Rand der Membran-Elektroden-Einheit angeordnet ist, z. B. einstückig ausgebildet deren seitlichen Rand umgreift, oder z. B. aus zwei Teilen besteht, die jeweils auf einer der beiden Seiten des seitlichen Randbereiches bzw. Randes angeordnet sind.In one embodiment of the invention it is provided that an inner wall of the cavity, viewed in the lateral direction, is formed in the area of each fuel cell by intermediate areas of the bipolar half-plates, which are each on one of the two sides (anode side or cathode side) of a side edge area (in particular e.g. B. the side edge) of the membrane-electrode assembly. In particular, the intermediate areas of the bipolar half-plates z. B. each rest on one of the two sides of a sub-gasket (and possibly compress it a little), which is arranged on the lateral edge area or edge of the membrane-electrode unit, z. B. integrally formed engages around the side edge, or z. B. consists of two parts, which are each arranged on one of the two sides of the lateral edge region or edge.
Unter „Zwischenbereich“ einer Bipolar-Halbplatte ist ein Bereich zu verstehen, der (in seitlicher Richtung betrachtet) zwischen dem seitlichen Rand und einem mittleren Bereich der betreffenden Bipolar-Halbplatte liegt.The “intermediate area” of a bipolar half-plate is to be understood as an area which (viewed in the lateral direction) lies between the lateral edge and a central area of the relevant bipolar half-plate.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei der Brennstoffzelle der Zwischenbereich der anodenseitigen Bipolar-Halbplatte und/oder der Zwischenbereich der kathodenseitigen Bipolar-Halbplatte einen in Stapelrichtung (und zur jeweils anderen Bipolar-Halbplatte hin) abstehenden Vorsprung aufweist.In a further development of this embodiment it is provided that in the fuel cell the intermediate area of the anode-side bipolar half-plate and / or the intermediate area of the cathode-side bipolar half-plate has a protrusion protruding in the stacking direction (and towards the respective other bipolar half-plate).
Damit können innerhalb jeder Brennstoffzelle in Stapelrichtung betrachtet ansonsten vorhandene Abstände zwischen einerseits den beiden Bipolar-Halbplatten und andererseits den beiden Seiten (anodenseitig bzw. kathodenseitig) des seitlichen Randes der Membran-Elektroden-Einheit überbrückt werden. Der oder die Vorsprünge können somit z. B. zusammen mit dem seitlichen Rand der Membran-Elektroden-Einheit die seitlich nach innen hin begrenzende Wandung der Kavität bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist sowohl der Zwischenbereich der anodenseitigen Bipolar-Halbplatte als auch der Zwischenbereich der kathodenseitigen Bipolar-Halbplatte einen solchen Vorsprung auf, wobei diese Vorsprünge in Stapelrichtung betrachtet bevorzugt wenigstens annähernd gleich hoch bemessen sind. Das „nahe aneinander Heranragen“ der Bipolar-Halbplatten erfolgt dann bis auf einen gegenseitigen Abstand, welcher der in Stapelrichtung gemessenen Dicke der Membran-Elektroden-Einheit an der Stelle entspricht, an der die Enden der Vorsprünge daran anliegen.In this way, otherwise existing gaps between the two bipolar half-plates on the one hand and the two sides (on the anode side and cathode side) of the lateral edge of the membrane-electrode unit can be bridged within each fuel cell, viewed in the stacking direction. The or the projections can thus, for. B. together with the lateral edge of the membrane-electrode unit form the wall of the cavity that delimits the side inwardly. In a preferred embodiment, both the intermediate area of the anode-side bipolar half-plate and the intermediate area of the cathode-side bipolar half-plate have such a projection, these projections, viewed in the stacking direction, preferably being at least approximately the same size. The “close to one another” of the bipolar half-plates then takes place except for a mutual distance which corresponds to the thickness of the membrane-electrode unit measured in the stacking direction at the point at which the ends of the projections rest on it.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine in seitlicher Richtung betrachtet innere Wandung der Kavität im Bereich eines Überganges zwischen (in Stapelrichtung betrachtet) einander benachbarten Brennstoffzellen gebildet ist durch Zwischenbereiche der Bipolar-Halbplatten, die aneinander anliegen oder zumindest nahe aneinander heranragen.In one embodiment of the invention it is provided that an inner wall of the cavity, viewed in the lateral direction, is formed in the region of a transition between (viewed in the stacking direction) adjacent fuel cells by intermediate regions of the bipolar half-plates that rest against one another or at least protrude close to one another.
Wie bereits erwähnt können an den Übergängen zwischen in Stapelrichtung einander benachbarten Brennstoffzellen die dort befindlichen Bipolar-Halbplatten (bzw. zumindest deren mittlere Bereiche) in Stapelrichtung betrachtet voneinander beabstandet sein, insbesondere um im Bereich dieser Übergänge zwischen den Brennstoffzellen ein Kühlmedium zu führen.As already mentioned, the bipolar half-plates located there (or at least their middle areas) can be used at the transitions between fuel cells that are adjacent to one another in the stacking direction. be spaced apart from one another when viewed in the stacking direction, in particular in order to guide a cooling medium in the area of these transitions between the fuel cells.
Insbesondere in diesem Fall kann vorgesehen sein, dass in jedem dieser Übergangsbereiche der Zwischenbereich wenigstens einer der beiden Bipolar-Halbplatten einen in Stapelrichtung und zur jeweils anderen Bipolar-Halbplatte hin abstehenden Vorsprung aufweist, um den Abstand zu überbrücken und die innere Wandung der Kavität auszubilden.In this case, in particular, it can be provided that in each of these transition areas the intermediate area of at least one of the two bipolar half-plates has a protrusion protruding in the stacking direction and towards the other bipolar half-plate in order to bridge the gap and form the inner wall of the cavity.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die durch das in der Kavität befindliche Dichtungsmaterial realisierte Dichtung aus einem elastischen Kunststoffmaterial gebildet, das bei der Herstellung der Brennstoffzellenanordnung in einem fließfähigen, also z. B. flüssigen bis zähflüssigen Zustand in die Kavität gefüllt und nachfolgend ausgehärtet wurde (in einen bevorzugt dauerelastischen Zustand).In one embodiment of the invention, the seal realized by the sealing material located in the cavity is formed from an elastic plastic material which, during the manufacture of the fuel cell assembly, is in a flowable, ie z. B. liquid to viscous state was filled into the cavity and then cured (in a preferably permanently elastic state).
In einer Ausführungsform ist das Dichtungsmaterial ein Polymermaterial wie z. B. ein Silikonmaterial. Auch kann z. B. ein Kautschukmaterial (z. B. FKM) oder z. B. ein Epoxidmaterial wie z. B. Propylenoxid (PO) als Dichtungsmaterial zum Einsatz kommen. Nach einem Befüllen der Kavität mit fließfähigem Dichtungsmaterial kann dieses z. B. thermisch und/oder (z. B. als Mehrkomponentenmaterial ausgebildet) chemisch bis auf einen gewünschten Härtegrad ausgehärtet, z. B. vernetzt werden.In one embodiment the sealing material is a polymer material such as e.g. B. a silicone material. Also z. B. a rubber material (z. B. FKM) or z. B. an epoxy material such. B. Propylene oxide (PO) can be used as a sealing material. After filling the cavity with flowable sealing material this can, for. B. thermally and / or (z. B. formed as a multi-component material) chemically cured to a desired degree of hardness, z. B. be networked.
In einer Ausführungsform weist die Brennstoffzellenanordnung ferner ein die gestapelten Brennstoffzellen mitsamt der im seitlichen Randbereich ausgebildeten Dichtung wenigstens teilweise umgebendes Gehäuse auf. Das Gehäuse kann z. B. eine Rahmenstruktur darstellen oder aufweisen, mittels welcher die gestapelte Anordnung der Brennstoffzellen fixiert und ggf. verspannt (z. B. in Stapelrichtung druckbelastet) wird. Das Gehäuse kann z. B. aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt sein, die bei der Herstellung (Montage) der Brennstoffzellenanordnung zueinander positioniert und miteinander verbunden wurden.In one embodiment, the fuel cell arrangement furthermore has a housing which at least partially surrounds the stacked fuel cells together with the seal formed in the lateral edge region. The housing can e.g. B. represent or have a frame structure by means of which the stacked arrangement of the fuel cells is fixed and, if necessary, braced (for example, pressure-loaded in the stacking direction). The housing can e.g. B. be composed of several housing parts that were positioned and connected to one another during the manufacture (assembly) of the fuel cell assembly.
Gemäß eines weiteren Aspekts betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzellenanordnung, welches aufweist:
- - Bilden einer Brennstoffzellenanordnung durch stapelndes Anordnen von Brennstoffzellen in einer Stapelrichtung, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind und sich orthogonal zur Stapelrichtung betrachtet jeweils in einer ersten Querrichtung und einer dazu orthogonalen zweiten Querrichtung erstrecken, wobei die Brennstoffzellen jeweils in der Stapelrichtung gestapelt aufweisen: eine anodenseitige Bipolar-Halbplatte mit einer Brennstoff-Kanalstruktur zur Führung eines Brennstoffes; eine anodenseitige Gasdiffusionslage; eine Membran-Elektroden-Einheit, aufweisend eine Elektrolytmembran und in Stapelrichtung beiderseits davon angeordnete Elektrodenschichten, die eine Anode und eine Kathode für eine elektrochemische Reaktion des Brennstoffes mit einem Oxidationsmittel ausbilden; eine kathodenseitige Gasdiffusionslage; und eine kathodenseitige Bipolar-Halbplatte mit einer Oxidationsmittel-Kanalstruktur zur Führung des Oxidationsmittels,
- Forming a fuel cell arrangement by stacking fuel cells in a stacking direction, each of which is plate-shaped and, viewed orthogonally to the stacking direction, extends in a first transverse direction and a second transverse direction orthogonal thereto, the fuel cells each having, stacked in the stacking direction: an anode-side bipolar -Half-plate with a fuel channel structure for guiding a fuel; an anode-side gas diffusion layer; a membrane-electrode unit, comprising an electrolyte membrane and electrode layers arranged on both sides thereof in the stacking direction, which form an anode and a cathode for an electrochemical reaction of the fuel with an oxidizing agent; a cathode-side gas diffusion layer; and a cathode-side bipolar half-plate with an oxidizing agent channel structure for guiding the oxidizing agent,
Gemäß der Erfindung ist bei diesem Herstellungsverfahren vorgesehen, dass die Bipolar-Halbplatten an einem seitlichen Randbereich derart formgestaltet sind, dass die Bipolar-Halbplatten bei dem stapelnden Anordnen an diesem seitlichen Randbereich stellenweise derart aneinander zur Anlage kommen oder zumindest einander so nahe kommen, dass an einem entsprechenden seitlichen Randbereich der Brennstoffzellenanordnung eine in Stapelrichtung durchgehend sich erstreckende Kavität ausgebildet wird, und dass das Verfahren ferner ein Füllen der Kavität mit einem Dichtungsmaterial aufweist.According to the invention, it is provided in this manufacturing method that the bipolar half-plates are shaped on a lateral edge area in such a way that the bipolar half-plates come to rest against one another or at least come so close to one another when they are stacked at this lateral edge area A cavity extending continuously in the stacking direction is formed in a corresponding lateral edge region of the fuel cell arrangement, and that the method further comprises filling the cavity with a sealing material.
Das „eineinander nahekommen“ der Bipolar-Halbplatten realisiert an den betreffenden Stellen eine Begrenzung der Kavität, so dass an diesen Stellen während des Befüllens das Dichtungsmaterial nicht austritt. Abhängig z. B. von der Viskosität des Dichtungsmaterials bei der Befüllung kann dies in der Praxis z. B. implizieren, dass die Bipolar-Halbplatten an diesen Stellen sich einander näher als 0,1 mm, insbesondere näher als 0,05 mm, kommen. Wie bereits erwähnt, für den Fall, dass an einer betreffenden Stelle zusätzlich auch ein Abschnitt der Membran-Elektroden-Einheit (oder einer sonstigen Lage wie Dichtungs- und/oder elektrische Isolationslage) als Begrenzung der Kavität fungiert, so kann das „eineinander nahe kommen“ auch bis auf einen gegenseitigen Abstand bedeuten, welcher der in Stapelrichtung gemessenen Dicke der betreffenden Lage (z. B. Membran-Elektroden-Einheit) entspricht, an der die Bipolar-Halbplatten (bzw. z. B. Enden von daran vorgesehenen Vorsprüngen) daran zur Anlage kommen.The “coming close to each other” of the bipolar half-plates creates a delimitation of the cavity at the relevant points, so that the sealing material does not escape at these points during filling. Depending on e.g. B. on the viscosity of the sealing material during filling, this can in practice, for. B. imply that the bipolar half-plates come closer to each other than 0.1 mm, in particular closer than 0.05 mm, at these points. As already mentioned, in the event that a section of the membrane-electrode unit (or some other layer such as sealing and / or electrical insulation layer) also acts as a delimitation of the cavity at a relevant point, this can “come close to one another "Also means apart from a mutual distance which corresponds to the thickness of the relevant layer (e.g. membrane-electrode unit) measured in the stacking direction, on which the bipolar half-plates (or e.g. ends of projections provided thereon) come to the plant.
Die für die erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung beschriebenen Ausführungsformen und besonderen Ausgestaltungen können, einzeln oder in beliebiger Kombination, in analoger Weise auch als Ausführungsformen bzw. besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens vorgesehen sein, und umgekehrt.The embodiments and special configurations described for the fuel cell arrangement according to the invention can also be provided, individually or in any combination, in an analogous manner as embodiments or special configurations of the production method according to the invention, and vice versa.
In einer Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren nach der Befüllung mit dem Dichtungsmaterial die Durchführung einer Temperierung der Brennstoffzellenanordnung (zur thermisch induzierten bzw. beschleunigten Aushärtung des Dichtungsmaterials). Bei einer Temperierung kann z. B. eine Temperatur von mehr als 50°C, insbesondere mehr als 100°C vorgesehen sein.In one embodiment, the production method comprises, after filling with the sealing material, the implementation of temperature control of the fuel cell arrangement (for the thermally induced or accelerated curing of the sealing material). With a temperature control z. B. a temperature of more than 50 ° C., in particular more than 100 ° C., can be provided.
In einer Ausführungsform umfasst das Herstellungsverfahren nach einer Aushärtung des Dichtungsmaterials ein mechanisches Verspannen der Brennstoffzellenanordnung bzw. zumindest deren seitlichen Randbereiches.In one embodiment, the production method comprises, after the sealing material has hardened, mechanical bracing of the fuel cell arrangement or at least its lateral edge region.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen jeweils schematisch dar:
-
1 eine Schnittansicht einer Brennstoffzelle gemäß eines Ausführungsbeispiels nach dem Stand der Technik, -
2 eine Schnittansicht einer Brennstoffzellenanordnung aus gestapelt angeordneten Brennstoffzellen gemäß eines Ausführungsbeispiels, in einem ersten Stadium der Herstellung, -
3 eine Schnittansicht der Brennstoffzellenanordnung von2 in einem darauffolgenden zweiten Stadium der Herstellung, -
4 eine Schnittansicht der Brennstoffzellenanordnung von3 in einem darauffolgenden dritten Stadium der Herstellung, und -
5 eine Schnittansicht einer Brennstoffzellenanordnung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, in einer der4 entsprechenden Darstellung.
-
1 a sectional view of a fuel cell according to an exemplary embodiment according to the prior art, -
2 a sectional view of a fuel cell arrangement made of stacked fuel cells according to an exemplary embodiment, in a first stage of manufacture, -
3 FIG. 3 is a sectional view of the fuel cell assembly of FIG2 in a subsequent second stage of manufacture, -
4th FIG. 3 is a sectional view of the fuel cell assembly of FIG3 in a subsequent third stage of manufacture, and -
5 a sectional view of a fuel cell arrangement according to a further embodiment, in one of the4th corresponding representation.
Die Brennstoffzelle
Die Richtung orthogonal zu der von den Querrichtungen x, y aufgespannten Plattenebene wird als Stapelrichtung z bezeichnet, da in der Praxis zumeist aus einer Vielzahl derartiger in Stapelrichtung z gestapelt angeordneter Brennstoffzellen
Die Brennstoffzelle
Es handelt sich dabei zunächst um eine anodenseitige Bipolar-Halbplatte
Über die aus elektrisch leitfähigem Material (z. B. Metall) hergestellte Bipolar-Halbplatte
An der Innenseite der Bipolar-Halbplatte
Die Membran-Elektroden-Einheit
Im Betrieb der Brennstoffzelle
In Stapelrichtung z an diese elektrisch leitfähige, für das Oxidationsmittel durchlässige Gasdiffusionslage
Das Produkt der elektrochemischen Reaktion, beispielsweise Wasser, kann über den Oxidationsmittel (z. B. Luft)-führenden Brennstoffzellenbereich abgeführt werden, welcher hier z. B. die Oxidationsmittel-Kanalstruktur
In der Brennstoffzelle
Zu diesem Zweck weist die Brennstoffzelle
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, bei einer Brennstoffzelle wie z. B. der in
Nachfolgend werden mit Bezug auf die
Bei dieser nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele (insbesondere des in
Jede der im Beispiel identisch ausgebildeten Brennstoffzellen
Um im Betrieb der einzelnen Brennstoffzellen
In analoger Weise, um die Oxidationsmittel-Kanalstrukturen
Im Unterschied zu der in
Wesentlich ist hierbei zunächst, dass die Bipolar-Halbplatten
In Bereichen der einzelnen Brennstoffzellen
In den Bereichen der Übergänge zwischen einander benachbarten Brennstoffzellen
Die
Im dargestellten Beispiel gemäß der
Das Dichtungsmaterial
Nach vollständiger Befüllung der Kavität
Das Einfüllen des Dichtungsmaterials
Das nach der Aushärtung einen elastischen Zustand beibehaltende Dichtungsmaterial
Das Dichtungsmaterial
Im Ausführungsbeispiel gemäß der
Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegen an jedem Übergang zwischen in Stapelrichtung z einander benachbarten Brennstoffzellen
In diesem Bereich der Übergänge zwischen in Stapelrichtung z betrachtet einander benachbarten Brennstoffzellen
Im dargestellten Beispiel ist bei den Brennstoffzellen
Am seitlichen Randbereich der Brennstoffzellen
Was den Bereich der einzelnen Brennstoffzellen
Mit diesen Vorsprüngen wird innerhalb jeder Brennstoffzelle
Im dargestellten Beispiel befindet sich in einem Spalt zwischen den Enden der Vorsprünge der seitlichen Ränder
Im Bereich der Kavität
Abweichend vom dargestellten Beispiel könnte der seitliche Rand der Membran-Elektroden-Einheit
Ebenfalls abweichend vom dargestellten Beispiel könnten die Vorsprünge der seitlichen Ränder
Im dargestellten Beispiel wird im Bereich jeder Brennstoffzelle
Ähnlich wie die seitlichen Ränder
Mit „Zwischenbereich“ (
Mit den Vorsprüngen der Zwischenbereiche
Wie bereits erwähnt könnte abweichend vom dargestellten Beispiel der seitliche Rand der Membran-Elektroden-Einheit
Insbesondere in letzteren Fällen kann das Dichtungsmaterial
Im Unterschied zu der in den
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Da im dargestellten Beispiel der
Vorteilhaft befindet sich Dichtungsmaterial
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 2357698 B1 [0004]EP 2357698 B1 [0004]
- EP 2445045 B1 [0004]EP 2445045 B1 [0004]
- EP 2584635 B1 [0004]EP 2584635 B1 [0004]
- EP 2946431 B1 [0004]EP 2946431 B1 [0004]
- EP 3316377 A1 [0004]EP 3316377 A1 [0004]
Claims (9)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020207919.6A DE102020207919A1 (en) | 2020-06-25 | 2020-06-25 | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly |
PCT/EP2021/067351 WO2021260113A1 (en) | 2020-06-25 | 2021-06-24 | Fuel cell assembly and method for producing a fuel cell assembly |
DE112021003385.9T DE112021003385A5 (en) | 2020-06-25 | 2021-06-24 | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020207919.6A DE102020207919A1 (en) | 2020-06-25 | 2020-06-25 | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020207919A1 true DE102020207919A1 (en) | 2021-12-30 |
Family
ID=76807606
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020207919.6A Withdrawn DE102020207919A1 (en) | 2020-06-25 | 2020-06-25 | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly |
DE112021003385.9T Pending DE112021003385A5 (en) | 2020-06-25 | 2021-06-24 | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112021003385.9T Pending DE112021003385A5 (en) | 2020-06-25 | 2021-06-24 | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE102020207919A1 (en) |
WO (1) | WO2021260113A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114566689B (en) * | 2022-02-10 | 2024-01-19 | 浙江氢邦科技有限公司 | Flat tube type cell stack air cavity packaging tool and cell stack air cavity packaging method thereof |
CN114420967B (en) * | 2022-03-29 | 2022-08-05 | 潍柴动力股份有限公司 | Hydrogen fuel cell stack and method for solving problem of rapid life decay of end unit |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2584635B1 (en) | 2010-06-15 | 2015-05-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and method for manufacturing fuel cell |
EP2357698B1 (en) | 2006-08-31 | 2015-09-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solid polymer fuel cell-purpose electrolyte membrane, production method therefor and membrane-electrode assembly |
EP2445045B1 (en) | 2009-12-01 | 2016-03-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
EP2946431B1 (en) | 2013-01-18 | 2017-11-08 | Daimler AG | Fuel cell assembly, fuel cell stack and preparation methods therefor |
EP3316377A1 (en) | 2016-10-25 | 2018-05-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gasket and fuel cell stack |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3532547B2 (en) * | 2000-11-30 | 2004-05-31 | 本田技研工業株式会社 | Method for manufacturing seal-integrated separator |
EP1653538A1 (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-03 | Sgl Carbon Ag | Cooling plate module with integrated sealant for a fuel cell stack |
US20070212587A1 (en) * | 2005-04-01 | 2007-09-13 | Nick Fragiadakis | Apparatus for and method of forming seals in an electrochemical cell assembly |
CN108598522B (en) * | 2018-04-28 | 2023-01-31 | 上海治臻新能源股份有限公司 | Sealing structure for enhancing stability of fuel cell stack |
-
2020
- 2020-06-25 DE DE102020207919.6A patent/DE102020207919A1/en not_active Withdrawn
-
2021
- 2021-06-24 DE DE112021003385.9T patent/DE112021003385A5/en active Pending
- 2021-06-24 WO PCT/EP2021/067351 patent/WO2021260113A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2357698B1 (en) | 2006-08-31 | 2015-09-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solid polymer fuel cell-purpose electrolyte membrane, production method therefor and membrane-electrode assembly |
EP2445045B1 (en) | 2009-12-01 | 2016-03-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
EP2584635B1 (en) | 2010-06-15 | 2015-05-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and method for manufacturing fuel cell |
EP2946431B1 (en) | 2013-01-18 | 2017-11-08 | Daimler AG | Fuel cell assembly, fuel cell stack and preparation methods therefor |
EP3316377A1 (en) | 2016-10-25 | 2018-05-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gasket and fuel cell stack |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112021003385A5 (en) | 2023-04-13 |
WO2021260113A1 (en) | 2021-12-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10207743A1 (en) | Electrode for polymer electrolyte fuel cell e.g. for electric vehicle or motorized wheelchair, has solid polymer electrolyte membrane, electrode layers and reinforcing members integrally formed by sealing member | |
EP2973809B1 (en) | Bipolar plate for a fuel cell, fuel cell and method for producing the bipolar plate | |
DE102010024316A1 (en) | Seal for a bipolar plate of a fuel cell | |
DE102014221351A1 (en) | fuel cell | |
WO2021260113A1 (en) | Fuel cell assembly and method for producing a fuel cell assembly | |
DE112007000282T5 (en) | fuel cell | |
DE102014202215A1 (en) | Fuel cell stack and method for its assembly | |
EP3679616B1 (en) | Method for producing an assembly of a bipolar plate and a mea employing magnetic fixation means | |
DE102017101954A1 (en) | Membrane electrode assembly and fuel cell stack | |
DE102014205551A1 (en) | Method for producing a bipolar plate with seal and bipolar plate | |
EP4166691A1 (en) | Frame for pem electrolytic cells and pem electrolytic cell stack for producing high pressure hydrogen by means of differential pressure electrolysis | |
DE102020128317A1 (en) | Bipolar plate, fuel cell and fuel cell stack | |
DE102014203150B4 (en) | Fuel cell and method for producing a fuel cell stack | |
DE102020213132A1 (en) | Membrane electrode assembly for an electrochemical cell and method of making a membrane electrode assembly | |
DE102010054305A1 (en) | Fuel cell stack e.g. polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell stack has gas diffusion layers fixed on adjacent bipolar plate and formed with stabilization layers | |
DE102015218757A1 (en) | Membrane electrode assembly and fuel cell stack and fuel cell system with such | |
DE102018204365A1 (en) | Fuel cell stack with improved end plate assembly | |
DE102020207918B4 (en) | Fuel cell arrangement and method for producing a fuel cell arrangement | |
DE102020212764A1 (en) | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly | |
DE102015221158A1 (en) | Method of making a membrane-electrode assembly and membrane-electrode assembly | |
DE102020212103A1 (en) | Fuel cell assembly and method for manufacturing a fuel cell assembly | |
DE102016111794A1 (en) | Membrane electrode assembly, fuel cell stack and method of making a membrane-electrode assembly | |
DE102022206639A1 (en) | Stack structure for an electrochemical energy converter and method for producing the stack structure | |
DE102020116848A1 (en) | Bipolar plate and fuel cell stack | |
DE102020114460A1 (en) | Bipolar plate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
|
R118 | Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings |