DE102020209051A1

DE102020209051A1 - Fuel cell stack, method of manufacturing a fuel cell stack

Info

Publication number: DE102020209051A1
Application number: DE102020209051.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Steffens; Timo Bosch; Marie-Dominique Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2022-01-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel (1), umfassend eine Vielzahl von Brennstoffzellen (2) in gestapelter Anordnung, wobei jede Brennstoffzelle (2) mindestens eine Ausnehmung (3) zur Ausbildung eines Steigrohrs (4) und/oder eines Fallrohrs (5) des Brennstoffzellenstapels (1) aufweist. Erfindungsgemäß ragen Leitelemente (6) in das Steigrohr (4) und/oder in das Fallrohr (5) hinein, so dass das Steigrohr (4) und/oder das Fallrohr (5) einen in Stapelrichtung variierenden freien Strömungsquerschnitt aufweist bzw. aufweisen.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels (1).The invention relates to a fuel cell stack (1) comprising a large number of fuel cells (2) in a stacked arrangement, each fuel cell (2) having at least one recess (3) for forming a riser pipe (4) and/or a downpipe (5) of the fuel cell stack (1) has. According to the invention, guide elements (6) protrude into the riser pipe (4) and/or the downpipe (5), so that the riser pipe (4) and/or the downpipe (5) has or have a free flow cross section that varies in the stacking direction The invention also relates to a method for producing a fuel cell stack (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels, insbesondere eines erfindungsgemä-ßen Brennstoffzellenstapels.The invention relates to a fuel cell stack having the features of the preamble of claim 1. The invention also relates to a method for producing a fuel cell stack, in particular a fuel cell stack according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Ein Brennstoffzellenstapel, auch „Stack“ genannt, umfasst in der Regel eine Vielzahl von Brennstoffzellen in gestapelter Anordnung. Zur Versorgung der Einzelzellen mit den jeweiligen Reaktanten, in der Regel Wasserstoff und Sauerstoff, erstrecken sich durch den Stapel mehrere Versorgungskanäle, auch „Steigrohre“ genannt. Darüber hinaus sind weitere Kanäle zum Abtransport des abgereicherten Wasserstoffs sowie der abgereicherten Luft vorgesehen. Diese Kanäle werden auch „Fallrohre“ genannt. Steig- und Fallrohre müssen nicht zwingend vertikal verlaufen, je nach Lage oder Orientierung des Brennstoffzellenstapels können sie beispielsweise auch horizontal oder schräg verlaufen. Die Strömungsrichtung ist durch die Bezeichnung „Steigrohr“ oder „Fallrohr“ ebenfalls nicht vorgegeben.A fuel cell stack, also known as a “stack”, usually includes a large number of fuel cells in a stacked arrangement. To supply the individual cells with the respective reactants, usually hydrogen and oxygen, several supply channels, also called "risers", extend through the stack. In addition, further channels are provided for transporting away the depleted hydrogen and the depleted air. These channels are also called "downcomers". Riser and downpipes do not necessarily have to run vertically; depending on the position or orientation of the fuel cell stack, they can also run horizontally or at an angle, for example. The direction of flow is also not specified by the designation "riser pipe" or "down pipe".

Im Betrieb eines Brennstoffzellenstapels fällt sowohl kathoden- als auch anodenseitig Produktwasser an, das ebenfalls über die Fallrohre abtransportiert wird. Da üblicherweise der abgereicherte Wasserstoff bzw. das Anodenabgas zur Reduzierung des Wasserstoffverbrauchs rezirkuliert und zusammen mit frischem Wasserstoff erneut der Anode zugeführt wird, gilt es im Anodenabgas enthaltenes Wasser, in flüssiger Form oder als Wasserdampf, zu separieren und abzuführen. In der Regel wird hierzu ein Wasserabscheider mit einem Wasserbehälter eingesetzt. Ist der Wasserbehälter voll, kann er durch Öffnen eines Ventils, dem sogenannten „Drain-Ventil“, entleert werden.During the operation of a fuel cell stack, product water accumulates on both the cathode and the anode side, which is also transported away via the downpipes. Since the depleted hydrogen or the anode waste gas is usually recirculated to reduce hydrogen consumption and is fed back to the anode together with fresh hydrogen, the water contained in the anode waste gas, in liquid form or as water vapor, must be separated and removed. A water separator with a water container is usually used for this purpose. If the water tank is full, it can be emptied by opening a valve, the so-called "drain valve".

Wasserabscheider, Wasserbehälter und Drain-Ventil benötigen zusätzlichen Bauraum. Ferner steigt mit der Anzahl der Komponenten der Systemaufwand.Water separator, water tank and drain valve require additional space. Furthermore, the overhead increases with the number of components.

Die vorliegende Erfindung ist daher mit der Aufgabe befasst, das Wassermanagement in einem Brennstoffzellenstapel und/oder in einem Brennstoffzellensystem, umfassend einen Brennstoffzellenstapel, zu vereinfachen.The present invention is therefore concerned with the task of simplifying the water management in a fuel cell stack and/or in a fuel cell system comprising a fuel cell stack.

Zur Lösung der Aufgabe werden der Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the fuel cell stack with the features of claim 1 and the method with the features of claim 7 are proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the respective dependent claims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Der vorgeschlagene Brennstoffzellenstapel umfasst eine Vielzahl von Brennstoffzellen in gestapelter Anordnung. Jede Brennstoffzellen weist dabei mindestens eine Ausnehmung zur Ausbildung eines Steigrohrs und/oder eines Fallrohrs des Brennstoffzellenstapels auf. Erfindungsgemäß ragen Leitelemente in das Steigrohr und/oder in das Fallrohr hinein, so dass das Steigrohr und/oder das Fallrohr einen in Stapelrichtung variierenden freien Strömungsquerschnitt aufweist bzw. aufweisen.The proposed fuel cell stack includes a plurality of fuel cells in a stacked arrangement. Each fuel cell has at least one recess for forming a riser pipe and/or a downpipe of the fuel cell stack. According to the invention, guide elements protrude into the riser pipe and/or the downpipe, so that the riser pipe and/or the downpipe has or have a free flow cross section that varies in the stacking direction.

Wird bzw. werden das Steigrohr und/oder das Fallrohr mit einem Gas beaufschlagt, das Wasser in flüssiger Form oder als Dampf enthält, bewirkt das Leitelement nicht nur eine Umlenkung des Gasstroms, sondern ferner, dass zumindest ein Teil des Wassers an dem Leitelement abgeschieden wird. Denn durch die gezielte Umlenkung wird erreicht, dass im Gas enthaltene Wassertröpfchen aufgrund von Masseunterschieden an dem Leitelement hängen bleiben und sich dort zu größeren Tropfen sammeln. Diese können dann beispielsweise schwerkraftgetrieben aus dem Steig- und/oder Fallrohr abgeführt werden.If the riser pipe and/or the downpipe is/are acted upon by a gas containing water in liquid form or as vapor, the guide element not only causes the gas flow to be deflected, but also that at least part of the water is separated at the guide element . Because the targeted deflection ensures that the water droplets contained in the gas get stuck on the guide element due to mass differences and collect there to form larger droplets. These can then be discharged from the riser and/or downpipe, for example, driven by gravity.

Mit Hilfe der vorgeschlagenen Leitelemente kann somit eine stackinterne Wasserabscheidung realisiert werden, so dass ggf. ein weiterer Wasserabscheider außerhalb des Brennstoffzellenstapels entbehrlich ist. Entsprechend sinken der Bauraumbedarf und der Systemaufwand bei Integration des Brennstoffzellenstapel in ein Brennstoffzellensystem.With the help of the proposed guide elements, a stack-internal water separation can thus be implemented, so that a further water separator outside of the fuel cell stack may be unnecessary. The space required and the system complexity when integrating the fuel cell stack into a fuel cell system are correspondingly reduced.

Im Betrieb des Brennstoffzellenstapels sammelt sich an den Leitelementen nicht nur flüssiges Wasser in Form von Tröpfchen, sondern auch Kondensat, das sich bildet, wenn Wasserdampf auf die Leitelemente trifft. Das sich an den Leitelementen niederschlagende Wasser vereint sich zu größere Tropfen und/oder zu Rinnsalen, so dass es leichter aus dem Brennstoffzellenstapel abgeführt werden kann.During operation of the fuel cell stack, not only does liquid water collect on the guide elements in the form of droplets, but also condensate, which forms when water vapor hits the guide elements. The water condensing on the guide elements combines to form larger droplets and/or rivulets, so that it can be discharged more easily from the fuel cell stack.

Vorteilhafterweise ragen die Leitelemente in mindestens ein Fallrohr des Brennstoffzellenstapels hinein, über welches feuchtes Anodenabgas oder feuchte Luft abgeführt wird. Denn hier ist der Wassergehalt des jeweiligen Gases besonders hoch. Zudem muss Anodenabgas bevor es rezirkuliert wird, getrocknet werden, so dass hier die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage treten.Advantageously, the guide elements protrude into at least one downpipe of the fuel cell stack, via which moist anode waste gas or moist air is discharged. This is because the water content of the respective gas is particularly high here. In addition, anode waste gas must be dried before it is recirculated, so that the advantages of the invention are particularly evident here.

Darüber hinaus können mit Hilfe der vorgeschlagenen Leitelemente die Strömungs- und Druckverhältnisse in einem Steig- und/oder Fallrohr beeinflusst werden. Die Erfindung ermöglicht somit nicht nur eine Optimierung des Wassermanagements, sondern ferner des Gasmanagements innerhalb eines Brennstoffzellenstapels.In addition, with the help of the proposed guide elements, the flow and pressure conditions in a riser and/or downpipe can be influenced. The invention thus enables not only an optimization of the water management, but also of the gas management within a fuel cell stack.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Leitelemente durch Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels ausgebildet. Das heißt, das keine zusätzlichen Komponenten benötigt werden, die in den Brennstoffzellenstapel integriert werden müssen. Zur Ausbildung der Leitelemente sind vorzugsweise die Brennstoffzellen unterschiedlich ausgestaltet und/oder in einer Ebene senkrecht zur Stapelrichtung versetzt zueinander angeordnet. Die letztgenannte Variante weist den Vorteil auf, dass identische Brennstoffzellen verwendet werden können, so dass aufgrund der vielen Gleichteile die Produktionskosten sinken und die Prozesssicherheit steigt. Als nachteilig erweist sich jedoch, dass sich die Außenabmessungen des Brennstoffzellenstapels ändern. Daher wird die erstgenannte Variante bevorzugt. Dies gilt insbesondere, da mit zunehmender Automatisierung die Brennstoffzellen in hoher Stückzahl gefertigt werden können, so dass der Nachteil der Varianz an Bedeutung verliert.According to a preferred embodiment of the invention, the guide elements are formed by fuel cells of the fuel cell stack. This means that no additional components are required that have to be integrated into the fuel cell stack. In order to form the guide elements, the fuel cells are preferably configured differently and/or are offset from one another in a plane perpendicular to the stacking direction. The last-mentioned variant has the advantage that identical fuel cells can be used, so that production costs are reduced and process reliability is increased due to the large number of identical parts. However, it has proven to be disadvantageous that the external dimensions of the fuel cell stack change. The first option is therefore preferred. This applies in particular since, with increasing automation, the fuel cells can be manufactured in large numbers, so that the disadvantage of variance becomes less important.

Die Ausnehmungen von mindestens zwei übereinander angeordneten Brennstoffzellen können beispielsweise unterschiedlich groß ausgebildet und/oder in einer Ebene senkrecht zur Stapelrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Dies hat zur Folge, dass sie sich nur noch bereichsweise überdecken. Die Funktion des Steig- bzw. Fallrohrs bleibt auf diese Weise erhalten, zugleich werden in den freien Strömungsquerschnitt hineinragende Leitelemente ausgebildet.The recesses of at least two fuel cells arranged one above the other can, for example, have different sizes and/or be offset from one another in a plane perpendicular to the stacking direction. As a result, they only overlap in certain areas. The function of the riser or fall pipe is retained in this way, and at the same time guide elements projecting into the free flow cross section are formed.

Bevorzugt bilden die Leitelemente an- und umströmbare Leitflächen aus. Anströmbare Leitflächen sind solche, die im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases ausgerichtet sind. Umströmbare Leitflächen sind solche, die im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Gases ausgerichtet sind. Zur Förderung der Wasserabscheidung sind insbesondere anströmbare Leitflächen von Vorteil, da sich hier das im Gas enthaltene Wasser besonders leicht niederschlagen und sammeln kann.The guide elements preferably form guide surfaces that can be flown onto and around. Baffles that can be flown onto are those that are aligned essentially perpendicularly to the direction of flow of the gas. Baffles that can be flowed around are those that are aligned essentially parallel to the direction of flow of the gas. In order to promote water separation, baffles that can be flown against are particularly advantageous, since the water contained in the gas can be deposited and collected particularly easily here.

Das sich an den Leitelementen sammelnde Wasser kann in Form größerer Tropfen wieder dem Gas im Steig- und/oder Fallrohr zugeführt und mit dem Gas abgeführt werden. Dies birgt jedoch das Risiko in sich, dass Wasser beim Abführen wieder zerstäubt wird. In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass über die Leitelemente ein Nebenkanal innerhalb des Steigrohrs und/oder der Fallrohrs ausgebildet wird, über den Wasser, das an den Leitelementen kondensiert und/oder sich an den Leitelementen sammelt, abführbar ist. Zur Ausbildung des Nebenkanals können beispielsweise die Ausnehmungen in den Brennstoffzellen durch Leitelemente unterteilt sein.The water that collects on the guide elements can be returned to the gas in the riser and/or downpipe in the form of larger droplets and discharged with the gas. However, this involves the risk that water will be atomized again when it is discharged. In a further development of the invention, it is therefore proposed that a secondary channel is formed within the riser pipe and/or the downpipe via the guide elements, via which water that condenses on the guide elements and/or collects on the guide elements can be drained. To form the secondary channel, the recesses in the fuel cells can be subdivided by guide elements, for example.

Um das jeweilige Gas in ein Steig- oder Fallrohr einzuleiten, wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzellen in Verbindung mit dem Steigrohr und/oder dem Fallrohr stehende Strömungsfelder ausbilden. Derartige Strömungsfelder können beispielsweise einerseits durch eine Gasdiffusionslage der Brennstoffzelle und andererseits durch eine Separatorplatte, insbesondere eine Monopolar- oder Bipolarplatte, begrenzt werden, welche der Trennung der Brennstoffzelle von einer benachbarten Brennstoffzelle dient.In order to introduce the respective gas into a riser or downpipe, it is proposed that the fuel cells form flow fields in connection with the riser pipe and/or the downpipe. Such flow fields can be limited, for example, on the one hand by a gas diffusion layer of the fuel cell and on the other hand by a separator plate, in particular a monopolar or bipolar plate, which serves to separate the fuel cell from an adjacent fuel cell.

Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels vorgeschlagen. Bei dem Verfahren werden eine Vielzahl von Brennstoffzellen übereinandergestapelt, so dass in den Brennstoffzellen ausgebildete Ausnehmungen mindestens ein Steigrohr und/oder mindestens ein Fallrohr ausbilden. Erfindungsgemäß werden mehrere unterschiedlich gestaltete Brennstoffzellen, insbesondere mehrere Brennstoffzellen mit unterschiedlichen Ausnehmungen, übereinandergestapelt. Dies hat zur Folge, dass das Steigrohr und/oder das Fallrohr einen sich in Stapelrichtung variierenden freien Strömungsquerschnitt aufweist bzw. aufweisen. Das Verfahren eignet sich daher insbesondere zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens lassen sich demnach die gleichen, zuvor in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel beschriebenen Vorteile erzielen. Zudem ist das Verfahren einfach und kostengünstig umsetzbar.In addition, a method for producing a fuel cell stack is proposed. In the method, a large number of fuel cells are stacked one on top of the other, so that recesses formed in the fuel cells form at least one riser pipe and/or at least one downpipe. According to the invention, several differently designed fuel cells, in particular several fuel cells with different recesses, are stacked one on top of the other. The consequence of this is that the riser pipe and/or the downpipe has or have a free flow cross section that varies in the stacking direction. The method is therefore particularly suitable for producing a fuel cell stack according to the invention. The same advantages as described above in connection with the fuel cell stack according to the invention can therefore be achieved with the aid of the proposed method. In addition, the process can be implemented easily and inexpensively.

Bevorzugt werden bei dem vorgeschlagenen Verfahren mehrere Brennstoffzellen übereinandergestapelt, deren Ausnehmungen sich hinsichtlich ihrer Größe und/oder Lage unterscheiden, so dass einzelne Brennstoffzellen in das Steigrohr und/oder in das Fallrohr hineinragen und den freien Strömungsquerschnitt einschränkende Leitelemente ausbilden. Zur Ausbildung der Leitelemente werden somit keine zusätzlichen Komponenten benötigt.In the proposed method, several fuel cells are preferably stacked one on top of the other, the recesses of which differ in terms of their size and/or position, so that individual fuel cells protrude into the riser pipe and/or the downpipe and form guide elements that restrict the free flow cross section. No additional components are therefore required to form the guiding elements.

Vorteilhafterweise werden die Ausnehmungen in den Brennstoffzellen zur Ausbildung eines Nebenkanals unterteilt. Die Ausnehmungen können beispielsweise mittels Stanzen hergestellt werden. In diesem Fall können für eine Ausnehmung zwei Stanzungen vorgenommen werden, so dass diese durch einen Steg voneinander getrennt sind.Advantageously, the recesses in the fuel cells are subdivided to form a secondary channel. The recesses can be produced, for example, by means of stamping. In this case, two punches can be made for a recess, so that they are separated from one another by a web.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in den Brennstoffzellen ausgebildete Strömungsfelder mit dem Steigrohr und/oder mit dem Fallrohr verbunden werden. Auf diese Weise kann im Betrieb des Brennstoffzellenstapels die Versorgung der einzelnen Brennstoffzellen mit den benötigten Gasen und/oder der Abtransport der abgereicherten feuchten Gase sichergestellt werden.Furthermore, it is proposed that flow fields formed in the fuel cells connected to the riser pipe and/or the downpipe. In this way, the supply of the individual fuel cells with the required gases and/or the removal of the depleted moist gases can be ensured during operation of the fuel cell stack.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

1 einen schematischen Querschnitt durch einen Brennstoffzellenstapel gemäß dem Stand der Technik,
2 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel und
3 einen schematischen Querschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel.

Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:

1 a schematic cross section through a fuel cell stack according to the prior art,
2 a schematic cross section through a fuel cell stack according to the invention and
3 a schematic cross section through another fuel cell stack according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 zeigt den üblichen Aufbau eines Brennstoffzellenstapels 1. Mehrere identische Brennstoffzellen 2 sind übereinandergestapelt angeordnet, so dass in den Brennstoffzellen 2 ausgebildete Ausnehmungen 3 einander exakt überdecken. Diese bilden somit einen ersten Kanal bzw. ein Steigrohr 4 zur Versorgung der Brennstoffzellen 2 mit einem benötigten Gas und einen zweiten Kanal bzw. ein Fallrohr 5 zum Abtransport des abgereicherten Gases aus. Die Strömungsrichtung durch die Kanäle ist jeweils durch einen Pfeil angedeutet. Da Steigrohr 4 und das Fallrohr 5 weisen somit einen freien Strömungsquerschnitt auf, der konstant ist. 1 shows the usual structure of a fuel cell stack 1. Several identical fuel cells 2 are arranged stacked one on top of the other, so that recesses 3 formed in the fuel cells 2 exactly overlap one another. These thus form a first channel or a riser pipe 4 for supplying the fuel cells 2 with a required gas and a second channel or a downpipe 5 for transporting away the depleted gas. The direction of flow through the channels is indicated by an arrow in each case. The riser pipe 4 and the downpipe 5 thus have a free flow cross section that is constant.

Der 2 ist ein erfindungsgemäßer Brennstoffzellenstapel 1 zu entnehmen. Dieser weist ebenfalls mehrere übereinander gestapelte Brennstoffzellen 2 auf. Diese unterscheiden sich jedoch im Hinblick auf die Größe und/oder Lage der Ausnehmungen 3, so dass der freie Strömungsquerschnitt des Steigrohrs 4 und des Fallrohrs 5 in Stapelrichtung variieren. Die in den freien Strömungsquerschnitt hineinragenden Brennstoffzellen 2 bilden Leitelemente 6 aus, die zu einer gezielten Umlenkung des hindurchströmenden Gases führen. Im Gas enthaltenes Wasser, flüssig oder als Dampf, kann sich an Leitflächen 7 der Leitelemente 6 niederschlagen und dort sammeln. Über die Zeit bilden sich größere Wasserstopfen an den Leitflächen 7 aus, die schließlich schwerkraftgetrieben abgeführt werden. Senkrecht zu den Leitflächen 7 verlaufende Leitflächen 8 dienen der Umlenkung des Gases.the 2 a fuel cell stack 1 according to the invention can be seen. This likewise has a plurality of fuel cells 2 stacked one on top of the other. However, these differ with regard to the size and/or position of the recesses 3, so that the free flow cross section of the riser pipe 4 and the downpipe 5 vary in the stacking direction. The fuel cells 2 protruding into the free flow cross section form guide elements 6 which lead to a targeted deflection of the gas flowing through. Water contained in the gas, liquid or as steam, can be reflected on guide surfaces 7 of the guide elements 6 and collect there. Over time, larger water plugs form on the guide surfaces 7, which are finally discharged under the force of gravity. Guide surfaces 8 running perpendicularly to the guide surfaces 7 serve to deflect the gas.

Eine weitere Ausführungsform ist in der 3 dargestellt. 3 zeigt deutlich, dass die Brennstoffzellen 2 Strömungsfelder 10 ausbilden, die mit einem Fallrohr 5 verbunden sind. Über die Strömungsfelder 10 gelangt verbrauchtes bzw. abgereichertes Gas, beispielsweise Anodenabgas, das feinste Wassertröpfchen und/oder Wasserdampf enthält, in das Fallrohr 5. Über das Fallrohr 5 wird das Gas abtransportiert und dabei über die Leitflächen 7, 8 der Leitelemente 6 mehrfach umgelenkt. Aufgrund von Masseunterschieden schlägt sich das im Gas enthaltene Wasser an den Leitflächen 7 nieder und sammelt sich dort. Die Ausnehmungen 3 sind in der 3 durch weitere Leitelemente 6 mit Leitflächen 7 unterteilt, so dass ein Nebenkanal 9 ausgebildet wird. Durch geschickte Anordnung und Ausgestaltung der Leitelemente 6 kann das sich an den Leitflächen 7 sammelnde Wasser in den Nebenkanal 9 eingeleitet und über den Nebenkanal 9 abgeführt werden.Another embodiment is in the 3 shown. 3 shows clearly that the fuel cells 2 form flow fields 10 which are connected to a downpipe 5 . Spent or depleted gas, for example anode waste gas containing very fine water droplets and/or water vapor, passes via the flow fields 10 into the downpipe 5. The gas is transported away via the downpipe 5 and is deflected several times via the guide surfaces 7, 8 of the guide elements 6. Due to mass differences, the water contained in the gas is reflected on the guide surfaces 7 and collects there. The recesses 3 are in the 3 divided by further guide elements 6 with guide surfaces 7, so that a secondary channel 9 is formed. By skilfully arranging and designing the guide elements 6 , the water collecting on the guide surfaces 7 can be introduced into the secondary channel 9 and discharged via the secondary channel 9 .

Claims

Fuel cell stack (1), comprising a plurality of fuel cells (2) in a stacked arrangement, each fuel cell (2) having at least one recess (3) for forming a riser pipe (4) and/or a downpipe (5) of the fuel cell stack (1). , characterized in that guide elements (6) protrude into the riser pipe (4) and/or the downpipe (5), so that the riser pipe (4) and/or the downpipe (5) has or has a free flow cross section that varies in the stacking direction. exhibit.

Fuel cell stack (1) after claim 1 , characterized in that the guide elements (6) are formed by fuel cells (2) of the fuel cell stack (1), which are preferably configured differently and/or offset from one another in a plane perpendicular to the direction of the stack.

Fuel cell stack (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the recesses (3) of at least two fuel cells (2) arranged one above the other are of different sizes and/or are offset from one another in a plane perpendicular to the stacking direction, so that they overlap only in certain areas.

Fuel cell stack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the guide elements (6) form guide surfaces (7, 8) which can be flown onto and around.

Fuel cell stack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a secondary channel (9) is formed within the riser pipe (4) and/or the downpipe (5) via the guide elements (6), over which water which is on the guide elements (6) condensed and/or collects on the guide elements (6), can be discharged.

Fuel cell stack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel cells (2) form standing flow fields (10) in connection with the riser pipe (4) and/or the downpipe (5).

Method for producing a fuel cell stack (1), in which a large number of fuel cells (2) are stacked one on top of the other, so that recesses (3) formed in the fuel cells (2) form at least one riser pipe (4) and/or at least one downpipe (5). , characterized in that several differently designed fuel cells (2), in particular several fuel cells (2) with different recesses (3), are stacked one on top of the other.

procedure after claim 7 , characterized in that several fuel cells (2) are stacked one on top of the other, the recesses (3) of which differ in terms of their size and/or position, so that individual fuel cells (2) can be placed in the riser pipe (4) and/or in the downpipe (5) protrude and form guide elements (6) that restrict the free flow cross section.

procedure after claim 7 or 8th , characterized in that the recesses (3) in the fuel cells (2) to form a secondary channel (9) are divided.

Procedure according to one of Claims 6 until 8th , characterized in that flow fields (10) formed in the fuel cells (2) are connected to the riser pipe (4) and/or to the downpipe (5).