DE102020215416A1 - Electrochemical cell layer for a fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelllage (100) für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellenaggregats bevorzugt für ein Brennstoffzellenfahrzeug, mit einer Polarplatte (140; 142, 142; 142) und einer daran vorgesehenen Membran-Elektroden-Einrichtung (110), wobei die Polarplatte (140; 142, 142; 142) an/in ihrem Außenumfangsrand (150) wenigstens eine elektrische Kontakteinrichtung (151) für eine elektrische Kontaktvorrichtung (251) einer Zellspannungsüberwachung aufweist, und die Kontakteinrichtung (151) seitlich an ihrem Steckgesicht genau oder wenigstens eine elektrische Isolierung (123, 124) aufweist.The invention relates to an electrochemical cell layer (100) for a fuel cell stack of a fuel cell assembly, preferably for a fuel cell vehicle, having a polar plate (140; 142, 142; 142) and a membrane electrode device (110) provided thereon, the polar plate (140; 142, 142; 142) has at least one electrical contact device (151) for an electrical contact device (251) of cell voltage monitoring on/in its outer peripheral edge (150), and the contact device (151) has exactly or at least one electrical insulation (123 , 124).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelllage eines Brennstoffzellenaggregats bevorzugt für ein Brennstoffzellenfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung einen Brennstoffzellenstapel, eine Brennstoffzelle, ein Brennstoffzellenaggregat und ein Brennstoffzellensystem für ein Brennstoffzellenfahrzeug.The invention relates to an electrochemical cell layer of a fuel cell assembly, preferably for a fuel cell vehicle. Furthermore, the invention relates to a fuel cell stack, a fuel cell, a fuel cell unit and a fuel cell system for a fuel cell vehicle.

Stand der TechnikState of the art

In einer Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats z. B. eines Brennstoffzellensystems bspw. eines Brennstoffzellenfahrzeugs erfolgt eine elektrochemische Wandlung zweier Reaktanten zweier Betriebsmedien in elektrische Energie und Wärme. Hierbei umfasst die Brennstoffzelle zumindest eine Membran-Elektroden-Einheit, welche einen Schichtaufbau aus einer ionen- bzw. protonenleitenden Membran und beidseitig an der Membran vorgesehener, katalytischer Elektroden (Membran-Elektroden-Einheit mit Anoden- und Kathodenelektrode als Reaktivschichten) aufweist. Ferner ist beidseitig an der Membran-Elektroden-Einheit insbesondere eine Gasdiffusionslage und/oder eine mikroporöse Partikellage eingerichtet (Membran-Elektroden-Einrichtung). In der Regel ist die Brennstoffzelle mit einer Vielzahl von in einem Stapel angeordneter Membran-Elektroden-Einrichtungen und dazwischen angeordneter Bipolarplatten ausgebildet (Brennstoffzellenstapel).In a low-temperature polymer electrolyte fuel cell of a fuel cell unit z. B. a fuel cell system, for example. A fuel cell vehicle, there is an electrochemical conversion of two reactants of two operating media into electrical energy and heat. The fuel cell comprises at least one membrane-electrode unit, which has a layer structure of an ion- or proton-conducting membrane and catalytic electrodes (membrane-electrode unit with anode and cathode electrode as reactive layers) provided on both sides of the membrane. Furthermore, in particular a gas diffusion layer and/or a microporous particle layer is installed on both sides of the membrane-electrode unit (membrane-electrode device). As a rule, the fuel cell is formed with a multiplicity of membrane-electrode devices arranged in a stack and bipolar plates arranged between them (fuel cell stack).

Für einen Betrieb einer Brennstoffzelle ist eine Spannungsüberwachung ihrer Einzelzellen (CVM: (Single) Cell Voltage Monitoring) von Vorteil, wobei z. B. eine Zellüberwachungs-Steckerleiste mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktvorrichtungen, meist Pins (vgl. 4, Pin 251), die einzelnen Bipolarplatten der Brennstoffzelle elektromechanisch kontaktiert. Eine Montage der Steckerleiste erfolgt nach einem Stapeln der Bipolarplatten durch einen mechanischen Steckprozess der Zellüberwachungs-Steckerleiste an die elektrochemischen Zelllagen der Brennstoffzelle. Wichtig ist dabei, dass die Pins in die dafür vorgesehenen Öffnungen in den Bipolarplatten korrekt eingesteckt werden. Gerät ein Pin fälschlicherweise zwischen zwei Bipolarplatten statt in die dafür vorgesehene Öffnung, so werden diese Bipolarplatten elektrisch kurzgeschlossen, was bei Inbetriebnahme der Brennstoffzelle sehr schnell zu einer schädigenden Temperaturentwicklung führt.Voltage monitoring of its individual cells (CVM: (single) cell voltage monitoring) is advantageous for operating a fuel cell. B. a cell monitoring plug strip with a large number of electrical contact devices, mostly pins (cf. 4 , Pin 251) electromechanically contacts the individual bipolar plates of the fuel cell. After the bipolar plates have been stacked, the connector strip is assembled by mechanically plugging the cell monitoring connector strip onto the electrochemical cell layers of the fuel cell. It is important that the pins are correctly inserted into the openings provided in the bipolar plates. If a pin erroneously gets between two bipolar plates instead of in the opening provided for this purpose, these bipolar plates are electrically short-circuited, which very quickly leads to a damaging temperature development when the fuel cell is started up.

Aufgabenstellungtask

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Brennstoffzelle anzugeben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffzelle derart auszurüsten, dass eine fälschlicherweise zwischen zwei Bipolarplatten geratene elektrische Kontaktvorrichtung für eine Bipolarplatte, keinen elektrischen Kurzschluss zwischen diesen Bipolarplatten hervorruft. D. h. es soll ein prozesssicheres mechanisches Stecken der elektrischen Abgriffe der elektrochemischen Zelllagen eines Brennstoffzellenstapels der Brennstoffzelle bei den gegebenen Toleranzen des Brennstoffzellenstapels (Zelllagen) sowie eines Zellüberwachungs-Steckers, wie z. B. einer Zellüberwachungs-Steckerleiste, gewährleistet sein.It is an object of the invention to provide an improved fuel cell. In particular, it is an object of the invention to equip a fuel cell in such a way that an electrical contact device for a bipolar plate that has erroneously gotten between two bipolar plates does not cause an electrical short circuit between these bipolar plates. i.e. It is a process-reliable mechanical plugging of the electrical taps of the electrochemical cell layers of a fuel cell stack of the fuel cell with the given tolerances of the fuel cell stack (cell layers) and a cell monitoring plug, such. B. a cell monitoring power strip, be guaranteed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer elektrochemischen Zelllage für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellenaggregats bevorzugt für ein Brennstoffzellenfahrzeug, sowie mittels eines Brennstoffzellenstapels, einer Brennstoffzelle, eines Brennstoffzellenaggregats oder eines Brennstoffzellensystems insbesondere für ein Brennstoffzellenfahrzeug gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.The object of the invention is achieved by means of an electrochemical cell layer for a fuel cell stack of a fuel cell unit, preferably for a fuel cell vehicle, and by means of a fuel cell stack, a fuel cell, a fuel cell unit or a fuel cell system, in particular for a fuel cell vehicle. - Advantageous developments, additional features and / or advantages of the invention result from the dependent claims and the following description.

Die erfindungsgemäße Zelllage umfasst eine Polarplatte und eine daran vorgesehene Membran-Elektroden-Einrichtung, wobei die Polarplatte an/in ihrem Außenumfangsrand wenigstens eine elektrische Kontakteinrichtung für eine elektrische Kontaktvorrichtung einer Zellspannungsüberwachung aufweist, und die Kontakteinrichtung seitlich an ihrem Steckgesicht genau oder wenigstens eine elektrische Isolierung aufweist. - Hierbei kann die Polarplatte wenigstens in einem Bereich an ihrer Kontakteinrichtung die elektrische Isolierung derart aufweisen, dass ein Kontakt der Polarplatte von einer für diese Zelllage fremden Kontaktvorrichtung der Zellspannungsüberwachung elektrisch isoliert ist.The cell layer according to the invention comprises a polar plate and a membrane electrode device provided thereon, the polar plate having at least one electrical contact device for an electrical contact device of cell voltage monitoring on/in its outer peripheral edge, and the contact device having exactly or at least one electrical insulation on the side of its connector face . The polar plate can have the electrical insulation in at least one area on its contact device in such a way that a contact of the polar plate is electrically isolated from a contact device of the cell voltage monitoring that is foreign to this cell layer.

D. h. ein falsches Stecken der für diese Zelllage fremden Kontaktvorrichtung kann nicht zu einem elektrischen Kurzschluss zwischen dieser und einer dazu direkt benachbarten Zelllage im Brennstoffzellenstapel führen. Beim falschen Stecken findet die für diese Zelllage fremde Kontaktvorrichtung ihren korrekten Platz an/in der zur Zelllage direkt benachbarten Zelllage nicht und könnte ohne die erfindungsgemäße elektrische Isolierung diese beiden benachbarten Zelllagen im Brennstoffzellenstapel elektrisch kurzschließen (vgl. 5). - Gemäß der Erfindung kann jedoch eine Leistungsabnahme einer betreffenden Brennstoffzelle und eine die Brennstoffzelle schädigende Temperaturentwicklung vermieden werden.i.e. incorrect plugging in of the contact device which is foreign to this cell layer cannot lead to an electrical short circuit between this and a cell layer directly adjacent to it in the fuel cell stack. If it is plugged in incorrectly, the contact device that is not used for this cell layer will not find its correct place on/in the cell layer directly adjacent to the cell layer and could electrically short-circuit these two adjacent cell layers in the fuel cell stack without the electrical insulation according to the invention (cf. 5 ). However, according to the invention, a drop in performance of a relevant fuel cell and a temperature development damaging the fuel cell can be avoided.

Zwischen der Polarplatte und einer Membran-Elektroden-Einheit der Membran-Elektroden-Einrichtung ist innerhalb der Zelllage ein Anodenraum bevorzugt mit einer Gasdiffusionslage und/oder einer mikroporösen Partikellage, oder ein Kathodenraum bevorzugt mit einer Gasdiffusionslage und/oder einer mikroporösen Partikellage eingerichtet. Dieser Anodenraum bzw. Kathodenraum ist hier nicht näher beschrieben und kann gemäß dem Stand der Technik oder anderweitig gemäß zukünftiger Entwicklungen ausgebildet sein. Ein diese Zelllage betreffender Kathodenraum bzw. Anodenraum ist analog zwischen dieser Zelllage und einer Polarplatte einer direkt benachbarbaren elektrochemischen Zelllage des Brennstoffzellenstapels einrichtbar. - Die Kontakteinrichtung ist für die Kontaktvorrichtung in Steckrichtung der Kontaktvorrichtung bevorzugt im Wesentlichen frei zugänglich.Between the polar plate and a membrane-electrode unit of the membrane-electrode device, an anode space, preferably with a gas diffusion layer and/or a microporous particle layer, or a cathode space, preferably with a gas diffusion layer and/or a microporous particle layer, is set up within the cell layer. This anode space or cathode space is not described in detail here and can be designed according to the prior art or otherwise according to future developments. A cathode space or anode space relating to this cell layer can be set up analogously between this cell layer and a polar plate of a directly adjacent electrochemical cell layer of the fuel cell stack. - The contact device is preferably essentially freely accessible for the contact device in the insertion direction of the contact device.

Der Außenumfangsrand der Polarplatte ist dabei einerseits vom an der Polarplatte wenigstens teilweise umlaufenden Außenumfangsabschnitt (Richtung der Dickenerstreckung) und andererseits von denjenigen beiden Umfangsflächenabschnitten (Richtung der Flächenerstreckung) gebildet, die sich vom Außenumfangsabschnitt jeweils etwas auf die beiden großflächigen Seiten der Polarplatte nach innen erstrecken. Schnitte man einen vollständigen Außenumfangsrand aus der Polarplatte heraus, so ergäbe sich ein Gebilde mit der Außenkontur der Polarplatte und einer der Außenkontur ähnlichen, aber kleineren Innenkontur. Eine jeweilige großflächige Seite der Polarplatte geht dabei in den Außenumfangsrand über, d. h. ein jeweiliger Umfangsflächenabschnitt deckt sich mit einem äußeren Umfangsrand der betreffenden großflächigen Seite.The outer peripheral edge of the polar plate is formed on the one hand by the outer peripheral section running at least partially around the polar plate (direction of thickness extension) and on the other hand by those two peripheral surface sections (direction of surface extension) that extend somewhat inwards from the outer peripheral section onto the two large sides of the polar plate. If a complete outer peripheral edge were cut out of the polar plate, the result would be a structure with the outer contour of the polar plate and an inner contour similar to the outer contour but smaller. A respective large-area side of the polar plate merges into the outer peripheral edge, i. H. a respective peripheral surface section coincides with an outer peripheral edge of the relevant large-surface side.

Die elektrische Isolierung kann im Bereich der Kontakteinrichtung außen auf dem Außenumfangsrand vorgesehen sein. Ferner kann die elektrische Isolierung die Kontakteinrichtung an genau/wenigstens einer Seite oder genau/wenigstens zwei Seiten im Wesentlichen vollständig abdecken. Des Weiteren kann die elektrische Isolierung die Kontakteinrichtung an genau/wenigstens einer Seite oder genau/ wenigstens zwei Seiten überragen.The electrical insulation can be provided outside on the outer peripheral edge in the area of the contact device. Furthermore, the electrical insulation can essentially completely cover the contact device on precisely/at least one side or precisely/at least two sides. Furthermore, the electrical insulation can protrude beyond the contact device on exactly/at least one side or exactly/at least two sides.

Die elektrische Isolierung kann mit der Polarplatte fest und insbesondere lösbar oder unlösbar verbunden sein. Ferner kann die elektrische Isolierung mit der Polarplatte stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, sein. Des Weiteren kann die elektrische Isolierung mit der Polarplatte formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden, insbesondere zusammengesteckt, sein. Insbesondere wenn die Polarplatte mit der elektrischen Isolierung unlösbar verbunden ist, kann die Kontakteinrichtung bzw. der Pin die elektrische Isolierung nicht einfach zur Seite schieben; entsprechend wird so ein potenziell möglicher Kurzschluss vermieden.The electrical insulation can be permanently and in particular detachably or non-detachably connected to the polar plate. Furthermore, the electrical insulation can be materially connected to the polar plate, in particular glued. Furthermore, the electrical insulation can be positively and/or non-positively connected to the polar plate, in particular plugged together. In particular, if the polar plate is inseparably connected to the electrical insulation, the contact device or the pin cannot simply push the electrical insulation aside; accordingly, a potential short circuit is avoided.

Die Membran-Elektroden-Einrichtung kann in einer Dichtmanschette (oft auch als (Sub-)Gasket bezeichnet) eingerichtet sein, wobei ein Rand, insbesondere ein äußerer Rand, der Dichtmanschette die elektrische Isolierung bildet. Hierbei sind in einem Brennstoffzellenstapel z. B. lokale, einseitige elektrische Isolierungen der Polarplatten mittels der jeweiligen Dichtmanschette der Membran-Elektroden-Einrichtungen möglich, wofür in einem Bereich der Kontaktvorrichtungen, insbesondere von Kontaktpins, der Spannungsüberwachung, die Dichtmanschetten z. B. lokal stoffschlüssig an die Polarplatten fest angebunden sind. Für das stoffschlüssige Anbinden kann ein externer Klebstoff für die Dichtmanschetten oder ein Schmelzklebstoff der Dichtmanschetten selbst genutzt werden.The membrane electrode device can be set up in a sealing collar (often also referred to as a (sub)gasket), with an edge, in particular an outer edge, of the sealing collar forming the electrical insulation. Here are in a fuel cell stack z. B. local, one-sided electrical insulation of the polar plates by means of the respective sealing sleeve of the membrane electrode devices possible, for which purpose in an area of the contact devices, in particular of contact pins, the voltage monitoring, the sealing sleeves z. B. are locally firmly attached to the polar plates. An external adhesive for the sealing sleeves or a hot-melt adhesive for the sealing sleeves themselves can be used for the material connection.

Die Dichtmanschette kann an und/oder abseits der Membran-Elektroden-Einrichtung einen Dichtabschnitt aufweisen. Ferner kann die Dichtmanschette zwischen der Membran-Elektroden-Einrichtung, insbesondere ihrem Dichtabschnitt, und ihrer elektrischen Isolierung einen Übergangsabschnitt aufweisen. Des Weiteren kann die elektrische Isolierung der Dichtmanschette einen Überhangabschnitt als einen freien Endabschnitt aufweisen, der über die Polarplatte hinaussteht.The sealing sleeve can have a sealing section on and/or off the membrane electrode device. Furthermore, the sealing collar can have a transition section between the membrane electrode device, in particular its sealing section, and its electrical insulation. Furthermore, the electrical insulation of the grommet may have an overhang portion as a free end portion protruding beyond the polar plate.

Bevorzugt geht dabei der Dichtabschnitt in den Übergangsabschnitt integral über. Ferner geht bevorzugt der Übergangsabschnitt in die elektrische Isolierung der Dichtmanschette integral über. Der Übergangsabschnitt weist bevorzugt einen s-förmigen Knick oder einen s-förmig runden Verlauf auf, der eine Höhe einer Dichtung (vgl. u.) für die elektrische Isolierung überbrückt, damit diese fest mit der Polarplatte verbunden werden kann.The sealing section preferably merges integrally into the transition section. Furthermore, the transition section preferably transitions integrally into the electrical insulation of the sealing sleeve. The transition section preferably has an S-shaped kink or an S-shaped, rounded course, which bridges the height of a seal (see below) for the electrical insulation, so that this can be firmly connected to the polar plate.

Zwischen der die Membran-Elektroden-Einrichtung betreffenden Polarplatte und deren Dichtmanschette kann eine Dichtung (oft auch als Sealing bezeichnet) eingerichtet sein. Ferner kann auf der Dichtmanschette abseits der die Membran-Elektroden-Einrichtung betreffenden Polarplatte eine zweite Dichtung (wiederum oft als Sealing bezeichnet) eingerichtet sein. Bevorzugt sind die Dichtungen oberhalb und unterhalb am Dichtabschnitt der Dichtmanschette, bevorzugt in Hochrichtung des Brennstoffzellenstapels fluchtend, eingerichtet. Diese Dichtungen dienen einer Fluiddichtung einer Medienversorgung, Medienentsorgung (Kühlmedium (hinströmend/abströmend), Kathoden-Betriebsmedium/Abgasmedium und/ oder Anoden-Betriebsmedium/Abgasmedium) sowie des betreffenden Anodenraums bzw. Kathodenraums im Brennstoffzellenstapel.A seal (often also referred to as a sealing) can be set up between the polar plate relating to the membrane-electrode device and its sealing sleeve. Furthermore, a second seal (again often referred to as a sealing) can be set up on the sealing collar away from the polar plate relating to the membrane-electrode device. The seals are preferably set up above and below the sealing section of the sealing collar, preferably aligned in the vertical direction of the fuel cell stack. These seals serve as a fluid seal for a media supply, media disposal (cooling medium (flowing/outflowing), cathode operating medium/exhaust gas medium and/or anode operating medium/exhaust gas medium) and the relevant anode space or cathode space in the fuel cell stack.

Die Polarplatte kann genau eine Kontakteinrichtung oder wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, Kontakteinrichtungen aufweisen. Ferner kann die Kontakteinrichtung als eine in eine Ebene der Polarplatte hineingehende Kontakteinrichtung ausgebildet sein. Des Weiteren kann die oder die wenigstens eine Kontakteinrichtung als eine Öffnung, eine Buchse, ein Pin oder ein Tab ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Kontakteinrichtung stofflich einstückig mit der Polarplatte verbunden oder integral mit der Polarplatte ausgebildet sein.The polar plate can have exactly one contact device or at least two, in particular exactly two, contact devices. Furthermore, can the contact device can be designed as a contact device going into a plane of the polar plate. Furthermore, the or the at least one contact device can be designed as an opening, a socket, a pin or a tab. In addition, the contact device can be materially connected in one piece to the polar plate or can be formed integrally with the polar plate.

Die Zelllage kann zwischen ihrer Polarplatte und einer Membran-Elektroden-Einheit ihrer Membran-Elektroden-Einrichtung einen Anodenraum oder einen Kathodenraum aufweisen. Der Anodenraum bzw. der Kathodenraum kann von einer Gasdiffusionslage und/oder einer mikroporösen Partikellage innerlich begrenzt sein. Ferner kann die Zelllage abseits ihrer Polarplatte eine Gasdiffusionslage und/oder eine mikroporöse Partikellage für einen Kathodenraum bzw. einen Anodenraum aufweisen.The cell layer can have an anode space or a cathode space between its polar plate and a membrane-electrode assembly of its membrane-electrode device. The anode space or the cathode space can be internally delimited by a gas diffusion layer and/or a microporous particle layer. Furthermore, the cell layer can have, apart from its polar plate, a gas diffusion layer and/or a microporous particle layer for a cathode space or an anode space.

Die Polarplatte kann als ein Bestandteilteil (Monopolarplatte) einer Bipolarplatte, als Bipolarplatte oder als Monopolarplatte ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Zelllage als ein fester Verbund aus der Polarplatte und der in die Dichtmanschette eingerichteten Membran-Elektroden-Einrichtung ausgebildet. Ferner ist die Zellspannungs-Überwachung für die Zelllage bevorzugt als eine Einzelzellspanungs-Überwachung ausgebildet.The polar plate can be designed as a component part (monopolar plate) of a bipolar plate, as a bipolar plate or as a monopolar plate. The cell layer is preferably designed as a solid composite of the polar plate and the membrane electrode device installed in the sealing sleeve. Furthermore, the cell voltage monitoring for the cell layer is preferably designed as an individual cell voltage monitor.

Figurenlistecharacter list

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Bei der Erfindung kann ein Merkmal positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein. In dieser Spezifikation ist ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist. D. h. die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal optional ist. - In den lediglich beispielhaften und schematischen Figuren (Fig.) der Zeichnung zeigen:

  • 1 in einem vereinfachten Blockschaltbild eine Ausführungsform eines Brennstoffzellenaggregats für ein Brennstoffzellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, gemäß der Erfindung,
  • 2 in einer explodierten Perspektivansicht eine elektrochemische Zelllage, die eine Bipolarplatte und eine einseitig daran vorsehbare Membran-Elektroden-Einrichtung aufweist,
  • 3 einen zweidimensionalen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Zelllage aus 2 in einem Bereich ihrer elektrischen Kontakteinrichtung für eine Zellspannungsüberwachung des Brennstoffzellenaggregats,
  • 4 einen zweidimensionalen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels in einem Bereich seiner elektrischen Kontakteinrichtungen für die Zellspannungsüberwachung, und
  • 5 einen zweidimensionalen Ausschnitt eines Brennstoffzellenstapels ohne die Erfindung in einem Bereich seiner elektrischen Kontakteinrichtungen für die Zellspannungsüberwachung.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the attached schematic drawing, which is not true to scale. In the case of the invention, a feature can be positive, ie present, or negative, ie absent. In this specification, a negative feature is not explicitly explained as a feature unless emphasis is placed on its absence according to the invention. i.e. the invention actually made and not constructed by the prior art is to omit this feature. The absence of a feature (negative feature) in an embodiment indicates that the feature is optional. - Show in the merely exemplary and schematic figures (Fig.) Of the drawing:
  • 1 in a simplified block diagram an embodiment of a fuel cell unit for a fuel cell system of a fuel cell vehicle according to the invention,
  • 2 an exploded perspective view of an electrochemical cell layer that has a bipolar plate and a membrane electrode device that can be provided on one side,
  • 3 a two-dimensional section of the cell layer according to the invention 2 in an area of their electrical contact device for cell voltage monitoring of the fuel cell aggregate,
  • 4 a two-dimensional section of a fuel cell stack according to the invention in an area of its electrical contact devices for cell voltage monitoring, and
  • 5 a two-dimensional section of a fuel cell stack without the invention in an area of its electrical contact devices for cell voltage monitoring.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen dreier Ausführungsformen (3: Ausführungsformen eins und zwei, 4: Ausführungsform drei) einer elektrochemische Zelllage 100 und eines Brennstoffzellenstapels 10 einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats 1 für ein Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, d. h. eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Brennstoffzelle bzw. ein Brennstoffzellensystem, näher erläutert.The invention is based on exemplary embodiments of three embodiments ( 3 : Embodiments one and two, 4 : Embodiment three) of an electrochemical cell layer 100 and a fuel cell stack 10 of a fuel cell of a fuel cell assembly 1 for a low-temperature polymer electrolyte fuel cell system of a fuel cell vehicle, ie a motor vehicle having a fuel cell or a fuel cell system, explained in more detail.

In der Zeichnung sind nur diejenigen Abschnitte des Brennstoffzellensystems dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Only those sections of the fuel cell system which are necessary for an understanding of the invention are shown in the drawing. Although the invention is described and illustrated in detail by preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed embodiments. Other variations can be devised without departing from the scope of the invention.

Die 1 zeigt das Brennstoffzellenaggregat 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, mit wenigstens einer, insbesondere einer Mehrzahl von zu einem Brennstoffzellenstapel 10, ebenfalls als Brennstoffzelle bezeichenbar, gebündelten Einzel-Brennstoffzellen 11 (Einzelzellen 11), die in einem bevorzugt fluiddichten Stapelgehäuse 16 untergebracht sind. Jede Einzelzelle 11 umfasst einen Anodenraum 12, bevorzugt mit einer Gasdiffusionslage und einer mikroporösen Partikellage, und einen Kathodenraum 13, bevorzugt mit einer Gasdiffusionslage und einer mikroporösen Partikellage, die von einer Membran einer Membran-Elektroden-Einheit 15 räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind.the 1 shows the fuel cell assembly 1 according to a preferred embodiment, with at least one, in particular a plurality of individual fuel cells 11 (individual cells 11) bundled to form a fuel cell stack 10, also referred to as a fuel cell, which are accommodated in a preferably fluid-tight stack housing 16. Each individual cell 11 comprises an anode compartment 12, preferably with a gas diffusion layer and a microporous particle layer, and a cathode compartment 13, preferably with a gas diffusion layer and a microporous particle layer, which are spatially and electrically separated from one another by a membrane of a membrane-electrode unit 15.

Zwischen zwei direkt zueinander benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten 15, 15 inkl. eines betreffenden Anodenraums 12 und Kathodenraums 13 ist jeweils eine Bipolarplatte 140; 142, 142 (Plattenbaugruppe, Strömungsfeldplatte) angeordnet, welche u. a. einer Hinführung/Abführung von Betriebsmedien 3, 5 in einen Anodenraum 12 einer ersten Einzelzelle 11 und einen Kathodenraum 13 einer direkt dazu benachbarten zweiten Einzelzelle 11 dient und darüber hinaus eine elektrisch leitende Verbindung zwischen diesen Einzelzellen 11 realisiert. - Zur Versorgung der Brennstoffzelle mit ihren eigentlichen Betriebsmedien 3 (Anoden-Betriebsmedium, eigentlicher Brennstoff), 5 (Kathoden-Betriebsmedium, meist Luft) weist das Brennstoffzellenaggregat 1 eine Anodenversorgung 20 und eine Kathodenversorgung 30 auf.A bipolar plate 140; 142, 142 (plate assembly, flow field plate) arranged, which serves, among other things, for supplying/removing operating media 3, 5 into an anode space 12 of a first individual cell 11 and a cathode space 13 of a second individual cell 11 directly adjacent thereto and also realizes an electrically conductive connection between these individual cells 11. The fuel cell unit 1 has an anode supply 20 and a cathode supply 30 to supply the fuel cell with its actual operating media 3 (anode operating medium, actual fuel), 5 (cathode operating medium, usually air).

Die Anodenversorgung 20 umfasst insbesondere: einen Brennstoffspeicher 23 für das Anoden-Betriebsmedium 3 (hinströmend); einen Anoden-Versorgungspfad 21 mit einen Ejektor 24; einen Anoden-Abgaspfad 22 für ein Anoden-Abgasmedium 4 (abströmend, meist in die Umgebung 2); bevorzugt eine Brennstoff-Rezirkulationsleitung 25 mit einer darin befindlichen Fluid-Fördereinrichtung 26 und ggf. einen Wasserabscheider.The anode supply 20 includes in particular: a fuel reservoir 23 for the anode operating medium 3 (inflow); an anode supply path 21 having an ejector 24; an anode off-gas path 22 for an anode off-gas medium 4 (outflowing, mostly into the environment 2); preferably a fuel recirculation line 25 with a fluid delivery device 26 located therein and possibly a water separator.

Die Kathodenversorgung 30 umfasst insbesondere: einen Kathoden-Versorgungspfad 31 für das Kathoden-Betriebsmedium 5 (hinströmend, meist aus der Umgebung 2), mit bevorzugt einer Fluid-Fördereinrichtung 33; einen Kathoden-Abgaspfad 32 für ein Kathoden-Abgasmedium 6 (abströmend, meist in die Umgebung 2) mit bevorzugt einer Turbine 34, ggf. der eines Abgasturboladers; bevorzugt einem Feuchteübertrager 36; ggf. einem Wastegate 35 zwischen dem Kathoden-Versorgungspfad 31 und dem Kathoden-Abgaspfad 22; und ggf. einen Wasserabscheider.The cathode supply 30 includes in particular: a cathode supply path 31 for the cathode operating medium 5 (flowing, mostly from the environment 2), with preferably a fluid delivery device 33; a cathode exhaust gas path 32 for a cathode exhaust gas medium 6 (outflowing, mostly into the environment 2) with preferably a turbine 34, possibly that of an exhaust gas turbocharger; preferably a moisture transmitter 36; possibly a wastegate 35 between the cathode supply path 31 and the cathode exhaust gas path 22; and, if necessary, a water separator.

Das Brennstoffzellenaggregat 1 umfasst ferner insbesondere eine Kühlmediumversorgung 40, durch welche hindurch die Brennstoffzelle bevorzugt mittels ihrer Bipolarplatten 140; 142, 142 (Kühlmediumpfade 42) in einen Kühlkreislauf wärmeübertragend zum Temperieren einbindbar ist. Die Kühlmediumversorgung 40 umfasst einen Kühlmedium-Zulaufpfad 41 und einen Kühlmedium-Ablaufpfad 43. Eine Förderung des in der Kühlmediumversorgung 40 zirkulierenden Kühlmediums 7 (hinströmend), 8 (abströmend) erfolgt bevorzugt mittels wenigstens einer Kühlmedium-Fördereinrichtung 44. - Das Brennstoffzellensystem umfasst neben dem Brennstoffzellenaggregat 1 periphere Systemkomponenten, wie z. B. ein Steuergerät, welches eines des Brennstoffzellenfahrzeugs selbst sein kann.The fuel cell assembly 1 also includes in particular a cooling medium supply 40 through which the fuel cell preferably by means of their bipolar plates 140; 142, 142 (cooling medium paths 42) can be integrated into a cooling circuit in a heat-transferring manner for temperature control. The cooling medium supply 40 comprises a cooling medium inflow path 41 and a cooling medium outflow path 43. The cooling medium 7 (flowing in), 8 (flowing out) circulating in the cooling medium supply 40 is preferably conveyed by means of at least one cooling medium conveying device 44 Fuel cell unit 1 peripheral system components such. B. a control unit, which can be one of the fuel cell vehicle itself.

Die 2 zeigt beispielhaft eine einzelne elektrochemische Zelllage 100 des Brennstoffzellenstapels 10, aufweisend eine einzelne Bipolarplatte 140 (auch als Polarplatte 140 bezeichenbar) und eine einzelne daran vorsehbare Membran-Elektroden-Einrichtung 110. Die Membran-Elektroden-Einrichtung 110 umfasst eine Membran-Elektroden-Einheit 15 sowie Einrichtungen, wie eine Gasdiffusionslage und/oder eine mikroporöse Partikellage etc., für deren Anodenraum 12 und deren Kathodenraum 13, welche von Dichtungen 130 (vgl. u.) abdichbar sind.the 2 shows an example of a single electrochemical cell layer 100 of the fuel cell stack 10, having a single bipolar plate 140 (also known as a polar plate 140) and a single membrane-electrode device 110 that can be provided on it. The membrane-electrode device 110 comprises a membrane-electrode unit 15 as well as devices, such as a gas diffusion layer and/or a microporous particle layer, etc., for their anode space 12 and their cathode space 13, which can be sealed by seals 130 (see below).

Vorliegend sind zwei Monopolarplatten 142, 142 (auch jeweils als Polarplatte 142 bezeichenbar), insbesondere zwei stofflich einstückige oder integrale Monopolarplatten 142, 142, zur zweiteiligen oder stofflich einstückigen Bipolarplatte 140 (auch als Polarplatte 140 bezeichenbar) zusammengefasst. Es ist natürlich möglich, eine einteilige Bipolarplatte 140 (auch als Polarplatte 140 bezeichenbar) stofflich einstückig oder integral auszubilden. Ferner ist die Erfindung statt mit einer Bipolarplatte 140 auch mit einer einzelnen Monopolarplatte 142 (auch als Polarplatte 142 bezeichenbar) realisierbar.In the present case, two monopolar plates 142, 142 (also referred to as polar plates 142), in particular two materially one-piece or integral monopolar plates 142, 142, are combined to form a two-part or materially one-piece bipolar plate 140 (also referred to as polar plate 140). It is of course possible to design a one-piece bipolar plate 140 (also referred to as a polar plate 140) as a one-piece or integral material. Furthermore, instead of using a bipolar plate 140, the invention can also be implemented using a single monopolar plate 142 (which can also be referred to as a polar plate 142).

Die Bipolarplatte 140; 142, 142 weist (vgl. auch die 3 und 4) an/in ihrem Außenumfangsrand 150 (vgl. o.) wenigstens eine elektrische Kontakteinrichtung 151 für eine elektrische Kontaktvorrichtung 251 (4) einer Zellspannungsüberwachung auf. Gemäß der Erfindung weist die Kontakteinrichtung 151 an ihrem Steckgesicht, bevorzugt seitlich an ihrem Steckgesicht, eine dort festgelegte elektrische Isolierung 123, 124 auf. Insbesondere weist die Bipolarplatte 140; 142, 142 die elektrische Isolierung 123, 124 derart auf, dass die Bipolarplatte 140; 142, 142 von einer für diese Zelllage 100 fremden Kontaktvorrichtung 251 der Zellspannungsüberwachung elektrisch isoliert ist. - In der 3 sind zwei alternative Kontakteinrichtungen 151 dargestellt, einerseits eine Buchse 151 (durchgezogen, auch 4) und andererseits ein Pin 151 (gestrichelt).The bipolar plate 140; 142, 142 (cf. also the 3 and 4 ) on/in its outer peripheral edge 150 (cf. above) at least one electrical contact device 151 for an electrical contact device 251 ( 4 ) of cell voltage monitoring. According to the invention, the contact device 151 has electrical insulation 123, 124 fixed there on its mating face, preferably laterally on its mating face. In particular, the bipolar plate 140; 142, 142 the electrical insulation 123, 124 in such a way that the bipolar plate 140; 142, 142 is electrically insulated from a contact device 251 of cell voltage monitoring that is foreign to this cell layer 100. - In the 3 two alternative contact devices 151 are shown, on the one hand a socket 151 (solid, also 4 ) and on the other hand a pin 151 (dashed).

Hierbei zeigt die 3 oben eine elektrische Isolierung 123, 124 für die Buchse 151, ausgebildet als elektrisch isolierende Materiallage 123 entlang eines Umfangsflächenabschnitts (Richtung der Flächenerstreckung) der Bipolarplatte 140; 142, 142, und in Richtung ihres freien Endes als umgebogene isolierende Materiallage 124 ein kurzes Stück entlang eines Außenumfangsabschnitts (Richtung der Dickenerstreckung) der Bipolarplatte 140; 142, 142. Ferner zeigt die 3 unten eine elektrische Isolierung 123, 124 für den Pin 151, ausgebildet als elektrisch isolierende Materiallage 123 entlang eines Umfangsflächenabschnitts (Richtung der Flächenerstreckung) der Bipolarplatte 140; 142, 142, und weiter in diese Richtung als isolierende Materiallage 124 z. B. über ein freies Ende der Bipolarplatte 140; 142, 142 hinaus.Here shows the 3 at the top an electrical insulation 123, 124 for the socket 151, formed as an electrically insulating material layer 123 along a peripheral surface section (direction of surface extension) of the bipolar plate 140; 142, 142, and towards its free end as a bent insulating material layer 124 a short distance along an outer peripheral portion (direction of thickness extension) of the bipolar plate 140; 142, 142. Furthermore, the 3 below an electrical insulation 123, 124 for the pin 151, formed as an electrically insulating material layer 123 along a peripheral surface section (direction of surface extension) of the bipolar plate 140; 142, 142, and further in this direction as insulating material layer 124 z. B. via a free end of the bipolar plate 140; 142, 142 out.

Die 4 zeigt eine Integration der Erfindung in eine Dichtmanschette 120 für die Membran-Elektroden-Einrichtung 110 der Zelllage 100. Hierbei fungiert ein Rand 123, 124, insbesondere ein äußerer Rand 123, 124, der Dichtmanschette 120 als elektrische Isolierung 123, 124. Welcher der in 2 dargestellten Ränder der Dichtmanschette 120 hierfür in Frage kommt, hängt von den Gegebenheiten des Brennstoffzellenstapels 10 ab. Prinzipiell können sämtliche vier in der 2 dargestellten Ränder der Dichtmanschette 120 dafür in Frage kommen.the 4 shows an integration of the invention in a sealing sleeve 120 for the membrane-electrode device 110 of the cell layer 100. Here, fun an edge 123, 124, in particular an outer edge 123, 124, of the sealing sleeve 120 yaws as electrical insulation 123, 124. Which of the in 2 illustrated edges of the sealing sleeve 120 for this purpose depends on the circumstances of the fuel cell stack 10 . In principle, all four in the 2 illustrated edges of the sealing collar 120 come into question.

In einem Bereich um den äußeren Rand 123, 124 der Dichtmanschette 120 herum weist diese ausgehend von der Membran-Elektroden-Einrichtung 110 zunächst einen Dichtabschnitt 121 auf. Der Dichtabschnitt 121 weist bevorzugt zwei externe Dichtungen 130 auf, die zum Dichten einer Medienversorgung, einer Medienentsorgung und/oder eines betreffenden Anodenraums 12 bzw. Kathodenraums 13 eingerichtet sind. Der Dichtabschnitt 121 geht in einen bevorzugt s-förmigen Übergangsabschnitt 122 über, der das Niveau der Dichtmanschette 120 auf das Niveau einer Außenseite der Bipolarplatte 140; 142, 142 bringt.In an area around the outer edge 123 , 124 of the sealing sleeve 120 , the latter initially has a sealing section 121 starting from the membrane electrode device 110 . The sealing section 121 preferably has two external seals 130 which are set up to seal a media supply, a media disposal and/or a relevant anode space 12 or cathode space 13 . The sealing section 121 transitions into a preferably S-shaped transition section 122, which extends the level of the sealing sleeve 120 to the level of an outside of the bipolar plate 140; 142, 142 brings.

Der Übergangsabschnitt 122 geht in einen freien Endabschnitt der Dichtmanschette 120 als elektrische Isolierung 123, 124 über. Hierbei ist die elektrische Isolierung 123 fest mit der Außenseite der Bipolarplatte 140; 142, 142 verbunden, was z. B. mittels eines externen Klebstoffs für die Dichtmanschette 120 oder bevorzugt durch einen Schmelzklebstoff der Dichtmanschette 120 erfolgen kann. Ferner schließt sich an diesen Abschnitt 123 der elektrischen Isolierung 123, 124, ein frei von der Bipolarplatte 140; 142, 142 abstehender Überhangabschnitt 124 (elektrische Isolierung 124) der elektrischen Isolierung 123, 124 an.The transition section 122 merges into a free end section of the sealing sleeve 120 as electrical insulation 123, 124. Here, the electrical insulation 123 is fixed to the outside of the bipolar plate 140; 142, 142 connected, which z. B. by means of an external adhesive for the sealing collar 120 or preferably by a hot-melt adhesive of the sealing collar 120 can be done. Furthermore, this section 123 is followed by the electrical insulation 123, 124, free from the bipolar plate 140; 142, 142 protruding overhang portion 124 (electrical insulation 124) of the electric insulation 123, 124 on.

Die 5 zeigt, analog zur 4, was passieren kann, wenn die erfindungsgemäße elektrische Isolierung 123, 124 fehlt. Bei einem Fehlstecken einer Kontaktvorrichtung 251, kann die Kontaktvorrichtung 251 zwischen zwei direkt zueinander benachbarte Bipolarplatten 140 gelangen und diese im Brennstoffzellenstapel 10 elektrisch kurzschließen, was die bekannten Folgen nach sich zieht.the 5 shows, analogous to 4 , which can happen if the electrical insulation 123, 124 according to the invention is missing. If a contact device 251 is plugged in incorrectly, the contact device 251 can get between two bipolar plates 140 directly adjacent to one another and electrically short-circuit them in the fuel cell stack 10, which has the known consequences.

Claims (10)

Elektrochemische Zelllage (100) für einen Brennstoffzellenstapel (10) eines Brennstoffzellenaggregats (1) bevorzugt für ein Brennstoffzellenfahrzeug, mit einer Polarplatte (140; 142, 142; 142) und einer daran vorgesehenen Membran-Elektroden-Einrichtung (110), wobei die Polarplatte (140; 142, 142; 142) an/in ihrem Außenumfangsrand (150) wenigstens eine elektrische Kontakteinrichtung (151) für eine elektrische Kontaktvorrichtung (251) einer Zellspannungsüberwachung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinrichtung (151) seitlich an ihrem Steckgesicht genau oder wenigstens eine elektrische Isolierung (123, 124) aufweist.Electrochemical cell layer (100) for a fuel cell stack (10) of a fuel cell unit (1), preferably for a fuel cell vehicle, with a polar plate (140; 142, 142; 142) and a membrane electrode device (110) provided thereon, the polar plate ( 140; 142, 142; 142) on/in its outer peripheral edge (150) has at least one electrical contact device (151) for an electrical contact device (251) of a cell voltage monitor, characterized in that the contact device (151) on its connector face exactly or at least has electrical insulation (123, 124). Elektrochemische Zelllage (100) gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarplatte (140; 142, 142; 142) in einem Bereich an ihrer Kontakteinrichtung (151) die elektrische Isolierung (123, 124) derart aufweist, dass ein Kontakt der Polarplatte (140; 142, 142; 142) von einer für diese Zelllage (100) fremden Kontaktvorrichtung (251) der Zellspannungsüberwachung elektrisch isoliert ist.Electrochemical cell layer (100) according to the preceding claim, characterized in that the polar plate (140; 142, 142; 142) has the electrical insulation (123, 124) in a region on its contact device (151) such that a contact of the polar plate ( 140; 142, 142; 142) is electrically isolated from a contact device (251) of the cell voltage monitoring that is external to this cell layer (100). Elektrochemische Zelllage (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierung (123, 124): • im Bereich der Kontakteinrichtung (151) außen auf dem Außenumfangsrand (150) vorgesehen ist, • die Kontakteinrichtung (151) an genau/wenigstens einer Seite oder genau/wenigstens zwei Seiten im Wesentlichen vollständig abdeckt, und/oder • die Kontakteinrichtung (151) an genau/wenigstens einer Seite oder genau/wenigstens zwei Seiten überragt.Electrochemical cell layer (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical insulation (123, 124): • is provided in the area of the contact device (151) outside on the outer peripheral edge (150), • the contact device (151) on exactly / covers at least one side or exactly/at least two sides essentially completely, and/or • protrudes beyond the contact device (151) on exactly/at least one side or exactly/at least two sides. Elektrochemische Zelllage (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierung (123, 124): • mit der Polarplatte (140; 142, 142; 142) fest und insbesondere lösbar oder unlösbar verbunden ist, • mit der Polarplatte (140; 142, 142; 142) stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, ist, und/oder • mit der Polarplatte (140; 142, 142; 142) formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden, insbesondere zusammengesteckt, ist.Electrochemical cell layer (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical insulation (123, 124): • is firmly and in particular detachably or non-detachably connected to the polar plate (140; 142, 142; 142), • to the polar plate (140; 142, 142; 142) is materially connected, in particular glued, and/or • is positively and/or non-positively connected to the polar plate (140; 142, 142; 142), in particular plugged together. Elektrochemische Zelllage (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran-Elektroden-Einrichtung (110) in einer Dichtmanschette (120) eingerichtet ist, wobei ein Rand, insbesondere ein äußerer Rand, der Dichtmanschette (120) die elektrische Isolierung (123, 124) bildet.Electrochemical cell layer (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane electrode device (110) is set up in a sealing collar (120), wherein an edge, in particular an outer edge, of the sealing collar (120) the electrical insulation (123, 124). Elektrochemische Zelllage (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • die Dichtmanschette (120) an und/oder abseits der Membran-Elektroden-Einrichtung (110) einen Dichtabschnitt (121) aufweist, • die Dichtmanschette (120) zwischen der Membran-Elektroden-Einrichtung (110), insbesondere ihrem Dichtabschnitt (121), und ihrer elektrischen Isolierung (123, 124) einen Übergangsabschnitt (122) aufweist, und/oder • die elektrische Isolierung (123, 124) der Dichtmanschette (120) einen Überhangabschnitt (124) als einen freien Endabschnitt aufweist, der über die Polarplatte (140; 142, 142; 142) hinaussteht.Electrochemical cell layer (100) according to one of the preceding claims, characterized in that: • the sealing sleeve (120) on and/or apart from the membrane electrode device (110) has a sealing section (121), • the sealing sleeve (120) between the membrane electrode device (110), in particular its sealing section (121), and its electrical insulation (123, 124) has a transition section (122), and/or • the electrical insulation (123, 124) of the sealing collar (120) an overhang portion (124) as has a free end portion projecting beyond the polar plate (140; 142, 142; 142). Elektrochemische Zelllage (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der die Membran-Elektroden-Einrichtung (110) betreffenden Polarplatte (140; 142, 142; 142) und deren Dichtmanschette (120) eine Dichtung (130) eingerichtet ist, und/oder auf der Dichtmanschette (120) abseits der die Membran-Elektroden-Einrichtung (110) betreffenden Polarplatte (140; 142, 142; 142) eine zweite Dichtung (130) eingerichtet ist.Electrochemical cell layer (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a seal (130) is set up between the polar plate (140; 142, 142; 142) relating to the membrane electrode device (110) and its sealing collar (120). , and/or a second seal (130) is installed on the sealing sleeve (120) away from the polar plate (140; 142, 142; 142) relating to the membrane electrode device (110). Elektrochemische Zelllage (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • die Polarplatte (140; 142, 142; 142) genau eine Kontakteinrichtung (152) oder wenigstens zwei, insbesondere genau zwei, Kontakteinrichtungen (152) aufweist, • die Kontakteinrichtung (152) als eine in eine Ebene der Polarplatte (140; 142, 142; 142) hineingehende Kontakteinrichtung (152) ausgebildet ist, • die oder die wenigstens eine Kontakteinrichtung (152) als eine Öffnung (152), eine Buchse (152), ein Pin oder ein Tab ausgebildet ist, und/oder • die Kontakteinrichtung (152) stofflich einstückig mit der Polarplatte (140; 142, 142; 142) verbunden oder integral mit der Polarplatte (140; 142, 142; 142) ausgebildet ist.Electrochemical cell layer (100) according to one of the preceding claims, characterized in that: • the polar plate (140; 142, 142; 142) has exactly one contact device (152) or at least two, in particular exactly two, contact devices (152), • the The contact device (152) is designed as a contact device (152) extending into a plane of the polar plate (140; 142, 142; 142), • the or the at least one contact device (152) as an opening (152), a socket (152) , a pin or a tab is formed, and/or • the contact device (152) is integrally connected to the polar plate (140; 142, 142; 142) or is formed integrally with the polar plate (140; 142, 142; 142). Elektrochemische Zelllage (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • die Zelllage (100) zwischen ihrer Polarplatte (140; 142, 142; 142) und einer Membran-Elektroden-Einheit (15) ihrer Membran-Elektroden-Einrichtung (15) einen Anodenraum (12) oder einen Kathodenraum (13) aufweist, • der Anodenraum (12) oder der Kathodenraum(13) von einer Gasdiffusionslage und/oder einer mikroporösen Partikellage innerlich begrenzt ist, • die Zelllage (100) abseits ihrer Polarplatte (140; 142, 142; 142) eine Gasdiffusionslage und/oder eine mikroporöse Partikellage für einen Kathodenraum(13) oder einen Anodenraum (12) aufweist, und/oder • die Polarplatte (140; 142, 142; 142) als ein Bestandteilteil (142) einer Bipolarplatte (140), als Bipolarplatte (140; 142, 142) oder als Monopolarplatte (142) ausgebildet ist.Electrochemical cell layer (100) according to one of the preceding claims, characterized in that: • the cell layer (100) between its polar plate (140; 142, 142; 142) and a membrane-electrode unit (15) of its membrane-electrode device (15) has an anode compartment (12) or a cathode compartment (13), • the anode compartment (12) or the cathode compartment (13) is internally delimited by a gas diffusion layer and/or a microporous particle layer, • the cell layer (100) apart from its polar plate (140; 142, 142; 142) has a gas diffusion layer and/or a microporous particle layer for a cathode space (13) or an anode space (12), and/or • the polar plate (140; 142, 142; 142) as a component part ( 142) a bipolar plate (140), as a bipolar plate (140; 142, 142) or as a monopolar plate (142). Brennstoffzellenstapel (10), Brennstoffzelle, Brennstoffzellenaggregat (1) oder Brennstoffzellensystem für ein Brennstoffzellenfahrzeug, mit einer Vielzahl von elektrochemischen Zelllagen (100), dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrochemische Zelllage (100) oder im Wesentlichen alle elektrochemischen Zelllagen (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Fuel cell stack (10), fuel cell, fuel cell assembly (1) or fuel cell system for a fuel cell vehicle, with a plurality of electrochemical cell layers (100), characterized in that an electrochemical cell layer (100) or essentially all of the electrochemical cell layers (100) according to one of the preceding claims is formed.
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