DE102022211320A1 - Method for packaging and providing a plurality of plate-shaped components for a fuel cell stack and stacks of plate-shaped components - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Verpacken von mehreren plattenförmigen Komponenten für einen Brennstoffzellenstapel weist die Schritte auf:a) Bereitstellen mehrerer als Bipolarplatten ausgebildeter plattenförmiger Komponenten mit einer Anodenseite und einer Kathodenseite, wobei eine Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt aufweist, und die andere Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite zumindest einen, insbesondere ebenen, Oberflächenabschnitt aufweist,b) Stapeln der mehreren Bipolarplatten derart, dass jeweils die Anodenseite und die Kathodenseite benachbarter Bipolarplatten einander zugewandt und in direktem Kontakt miteinander sind, um einen Bipolarplattenstapel zu bilden, undc) Verspannen des Bipolarplattenstapels, insbesondere unter Verwendung eines oder mehrerer Bänder, entlang einer Stapelrichtung des Bipolarplattenstapels derart, dass durch die Verspannung und einen jeweiligen Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts der einen Seite einer Bipolarplatte mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt der anderen Seite einer anderen Bipolarplatte jeweiliger benachbarter Bipolarplatten eine jeweilige Verbindung, insbesondere reibschlüssige Verbindung, zwischen den jeweiligen benachbarten Bipolarplatten hergestellt wird, sodass die mehreren Bipolarplatten, insbesondere verrutschsicher, gehalten werden.A method for packaging a plurality of plate-shaped components for a fuel cell stack comprises the steps of: a) providing a plurality of plate-shaped components designed as bipolar plates with an anode side and a cathode side, wherein one side selected from the anode side and the cathode side has at least one raised surface section, and the other side selected from the anode side and the cathode side has at least one, in particular flat, surface section, b) stacking the plurality of bipolar plates in such a way that the anode side and the cathode side of adjacent bipolar plates face each other and are in direct contact with each other in order to form a bipolar plate stack, and c) bracing the bipolar plate stack, in particular using one or more bands, along a stacking direction of the bipolar plate stack in such a way that the bracing and a respective contact of the at least one raised surface section of one side of a bipolar plate with the at least one surface section of the other side of another bipolar plate of respective adjacent bipolar plates creates a respective connection, in particular a frictional connection, between the respective adjacent bipolar plates so that the multiple bipolar plates are held, in particular, securely in place.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verpacken von mehreren plattenförmigen Komponenten für einen Brennstoffzellenstapel, ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer plattenförmiger Komponenten für die Herstellung eines Brennstoffzellenstapels, einen Stapel plattenförmiger Komponenten für einen Brennstoffzellenstapel sowie einen Transportstapel mit einem Stapel plattenförmiger Komponenten.The present invention relates to a method for packaging a plurality of plate-shaped components for a fuel cell stack, a method for providing a plurality of plate-shaped components for producing a fuel cell stack, a stack of plate-shaped components for a fuel cell stack and a transport stack with a stack of plate-shaped components.
Brennstoffzellensysteme mit einem Brennstoffzellenstapel, welcher mehrere übereinandergestapelte plattenförmige Komponenten, insbesondere Bipolarplatten, eine Anodenzwischenplatte, eine Kathodenzwischenplatte, eine Anodenendplatte und eine Kathodenendplatte, aufweist, wobei die Bipolarplatten, eine an einem Ende eines Bipolarplattenstapels befindliche Bipolarplatte und eine Anodenzwischenplatte, und eine an einem anderen Ende des Bipolarplattenstapels befindliche Bipolarplatte und eine Kathodenzwischenplatte jeweils durch dazwischen angeordnete Membrane getrennt sind, sind allgemein im Stand der Technik bekannt.Fuel cell systems with a fuel cell stack which has a plurality of plate-shaped components stacked one above the other, in particular bipolar plates, an anode intermediate plate, a cathode intermediate plate, an anode end plate and a cathode end plate, wherein the bipolar plates, a bipolar plate located at one end of a bipolar plate stack and an anode intermediate plate, and a bipolar plate located at another end of the bipolar plate stack and a cathode intermediate plate are each separated by membranes arranged therebetween, are generally known in the prior art.
Die Bipolarplatten weisen eine Anodenseite und eine der Anodenseite abgewandte Kathodenseite auf, die Anodenzwischenplatte weist eine Anodenseite auf, und die Kathodenzwischenplatte weist eine Kathodenseite auf, wobei während des Betriebs des Brennstoffzellensystems in den Raum bzw. innerhalb eines Strömungsfelds zwischen der Membran und der Anodenseite der Bipolarplatte bzw. der Anodenzwischenplatte ein Brennstoff, insbesondere ein Brenn- oder Anodengas wie etwa Wasserstoff, zugeführt wird, und in den Raum bzw. innerhalb eines Strömungsfelds zwischen der Membran und der Kathodenseite der Bipolarplatte bzw. der Kathodenzwischenplatte ein Oxidationsmittel, insbesondere ein Kathodengas wie etwa Sauerstoff, zugeführt wird. The bipolar plates have an anode side and a cathode side facing away from the anode side, the anode intermediate plate has an anode side, and the cathode intermediate plate has a cathode side, wherein during operation of the fuel cell system a fuel, in particular a fuel or anode gas such as hydrogen, is supplied into the space or within a flow field between the membrane and the anode side of the bipolar plate or the anode intermediate plate, and an oxidizing agent, in particular a cathode gas such as oxygen, is supplied into the space or within a flow field between the membrane and the cathode side of the bipolar plate or the cathode intermediate plate.
Bei der Herstellung des Brennstoffzellenstapels werden die plattenförmigen Komponenten, insbesondere die Bipolarplatten, üblicherweise von einem entsprechenden Hersteller, insbesondere Bipolarplattenhersteller, hergestellt, und von diesem an einen Brennstoffzellenstapel-Montierer, welcher auch als Stapler bezeichnet wird, geschickt, indem sie lose aufeinander in Schachteln aus Pappe gelegt werden, wobei sie jeweils durch Zwischenblätter voneinander getrennt sowie durch anderes Verpackungsmaterial gegen Transportschäden geschützt werden. Diese Schachteln werden dann in Kartons verpackt und diese Kartons dann auf Paletten gestapelt und verschickt bzw. auf den Transportweg zum Brennstoffzellenstapel-Montierer gegeben.When producing the fuel cell stack, the plate-shaped components, in particular the bipolar plates, are usually manufactured by a corresponding manufacturer, in particular a bipolar plate manufacturer, and sent by this to a fuel cell stack assembler, which is also referred to as a stacker, by placing them loosely on top of each other in cardboard boxes, whereby they are separated from each other by interleaves and protected against transport damage by other packaging material. These boxes are then packed in boxes and these boxes are then stacked on pallets and shipped or put on the transport route to the fuel cell stack assembler.
Bei dieser Vorgehensweise können durch während des Transports der plattenförmigen Komponenten auf die Schachteln bzw. Kartons ausgeübtes Rütteln und/oder Stöße möglicherweise vorhandene Partikel von den Zwischenblättern, dem Verpackungsmaterial und den Schachteln abgelöst werden und an den plattenförmigen Komponenten festhaften. Ferner kann beim Transport anderweitig Schmutz in die plattenförmigen Komponenten eingetragen werden.This approach may cause vibration and/or impact on the boxes or cartons during transport of the sheet components to dislodge any particles present on the interleaves, packaging material and boxes and adhere to the sheet components. Furthermore, dirt may otherwise be introduced into the sheet components during transport.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verpackung und Bereitstellung plattenförmiger Komponenten für die Herstellung eines Brennstoffzellenstapels zu verbessern.It is an object of the present invention to improve the packaging and provision of plate-shaped components for the production of a fuel cell stack.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.This problem is solved by the features of the independent patent claims. Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Verpacken von mehreren plattenförmigen Komponenten für einen Brennstoffzellenstapel gemäß einer Ausführung die folgenden Schritte auf:
- a) Bereitstellen mehrerer als Bipolarplatten ausgebildeter plattenförmiger Komponenten mit einer Anodenseite und einer Kathodenseite, wobei eine Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt aufweist, und die andere Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite zumindest einen, in einer Ausführung ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt aufweist,
- b) Stapeln der mehreren Bipolarplatten derart, dass jeweils die Anodenseite und die Kathodenseite benachbarter Bipolarplatten einander zugewandt und in direktem Kontakt miteinander sind, um einen Bipolarplattenstapel zu bilden, und
- c) Verspannen des Bipolarplattenstapels, in einer Ausführung unter Verwendung eines oder mehrerer Bänder, entlang einer Stapelrichtung des Bipolarplattenstapels derart, dass durch die Verspannung und einen jeweiligen Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts der einen Seite einer Bipolarplatte mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt der anderen Seite einer anderen Bipolarplatte jeweiliger benachbarter Bipolarplatten eine jeweilige Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen den jeweiligen benachbarten Bipolarplatten hergestellt wird, sodass die mehreren Bipolarplatten, in einer Ausführung verrutschsicher, gehalten werden.
- a) providing a plurality of plate-shaped components designed as bipolar plates with an anode side and a cathode side, wherein one side selected from the anode side and the cathode side has at least one raised surface section, and the other side selected from the anode side and the cathode side has at least one, in one embodiment flat or smooth, surface section,
- b) stacking the plurality of bipolar plates such that the anode side and the cathode side of adjacent bipolar plates face each other and are in direct contact with each other to form a bipolar plate stack, and
- c) bracing the bipolar plate stack, in one embodiment using one or more bands, along a stacking direction of the bipolar plate stack such that by bracing and a respective contact of the at least one raised surface section of one side of a bipolar plate with the at least one surface section of the other side of another bipolar plate of respective adjacent bipolar plates, a respective connection, in one embodiment a frictional connection, is produced between the respective adjacent bipolar plates, so that the plurality of bipolar plates are held in a slip-proof manner, in one embodiment.
Hierdurch kann in einer Ausführung sichergestellt werden, dass die plattenförmigen Komponenten, insbesondere die Bipolarplatten, welche beispielsweise aus einem Kunststoff und/oder aus einer Graphitverbindung gebildet sein oder diese(n) aufweisen können, aufgrund der Verspannung während des Transports nicht gegenseitig verrutschen, und somit keine Partikel durch das gegenseitige Verrutschen erzeugt werden können. Des Weiteren kann, da die plattenförmigen Komponenten in direktem Kontakt miteinander sind, auf die Zwischenblätter verzichtet werden, wodurch der (Zeit-) Aufwand beim Verpacken, die erforderliche Menge an Verpackungsmaterial sowie die Kosten für die Verpackung reduziert werden können.In one embodiment, this ensures that the plate-shaped components, in particular the bipolar plates, which can be made of or comprise a plastic and/or a graphite compound, for example, do not slip against each other due to the tension during transport, and thus no particles can be generated by the mutual slipping. Furthermore, since the plate-shaped components are in direct contact with each other, the intermediate sheets can be dispensed with, which means that the (time) effort required for packaging, the required amount of packaging material and the costs for packaging can be reduced.
Unter einem erhabenen Flächenabschnitt ist hierbei insbesondere ein (druckstabiler) Vorsprung zu verstehen, der auf der Anodenseite oder der Kathodenseite der plattenförmigen Komponente, insbesondere der Bipolarplatte angeordnet ist, sich in axialer Richtung bzw. Stapelrichtung erstreckt und ein axiales Ende der Bipolarplatte (mit) bestimmt und vorzugsweise einen Raumbereich radial umgibt, insbesondere umschließt.A raised surface section is to be understood here in particular as a (pressure-stable) projection which is arranged on the anode side or the cathode side of the plate-shaped component, in particular the bipolar plate, extends in the axial direction or stacking direction and (co-)determines an axial end of the bipolar plate and preferably radially surrounds, in particular encloses, a spatial region.
Unter einem Verspannen des Bipolarplattenstapels ist hierbei insbesondere zu verstehen, dass die Bipolarplatten durch eine extern ausgeübte Druck- oder Spannkraft, welche beispielsweise im Bereich von 4 bis 8 kN liegen kann, beispielsweise mittels einem oder mehreren Bändern, insbesondere Spannbändern, derart gegen- bzw. aneinandergedrückt werden, dass bei üblicherweise bei dem Transport auftretendem Rütteln oder Schütteln des Bipolarplattenstapels die einzelnen Bipolarplatten nicht gegeneinander verrutschen bzw. gegeneinander bewegt werden können.In this case, bracing of the bipolar plate stack is to be understood in particular as meaning that the bipolar plates are pressed against or against each other by an externally applied pressure or tension force, which can be in the range of 4 to 8 kN, for example by means of one or more straps, in particular tension straps, in such a way that when the bipolar plate stack is shaken or jolted as usually occurs during transport, the individual bipolar plates cannot slip against each other or be moved against each other.
Bevorzugt umgreifen bzw. umgeben die Bänder den Bipolarplattenstapel und erstrecken sich insbesondere von einem Ende des Bipolarplattenstapels zum anderen Ende des Bipolarplattenstapels entlang der Stapelrichtung, über eine axiale Stirnseite des Bipolarplattenstapels, von dem anderen Ende des Bipolarplattenstapels entlang bzw. entgegengesetzt zu der Stapelrichtung zu dem einen Ende des Bipolarplattenstapels und über die andere axiale Stirnseite des Bipolarplattenstapels.The bands preferably encompass or surround the bipolar plate stack and extend in particular from one end of the bipolar plate stack to the other end of the bipolar plate stack along the stacking direction, over an axial end face of the bipolar plate stack, from the other end of the bipolar plate stack along or opposite to the stacking direction to one end of the bipolar plate stack and over the other axial end face of the bipolar plate stack.
Gemäß einer Ausführung wird in Schritt c) der Bipolarplattenstapel derart verspannt, dass durch die Verspannung und den jeweiligen Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts der einen Seite der einen Bipolarplatte mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt der anderen Seite der anderen Bipolarplatte der jeweiligen benachbarten Bipolarplatten eine jeweilige fluiddichte Abdichtung, in einer Ausführung in einer zur Stapelrichtung senkrechten Richtung, zwischen den jeweiligen benachbarten Bipolarplatten, bewirkt wird.According to one embodiment, in step c) the bipolar plate stack is clamped in such a way that the clamping and the respective contact of the at least one raised surface section of one side of the one bipolar plate with the at least one surface section of the other side of the other bipolar plate of the respective adjacent bipolar plates brings about a respective fluid-tight seal, in one embodiment in a direction perpendicular to the stacking direction, between the respective adjacent bipolar plates.
Hierdurch kann in einer Ausführung, in der der zumindest eine erhabene Flächenabschnitt und der entsprechende zumindest eine Oberflächenabschnitt ein Strömungsfeld der Anodenseite und der Kathodenseite benachbarter Bipolarplatten umgeben, der die beiden Strömungsfelder aufweisende Raum in senkrechter Richtung zur Stapelrichtung bzw. radial abgedichtet werden.As a result, in an embodiment in which the at least one raised surface section and the corresponding at least one surface section surround a flow field of the anode side and the cathode side of adjacent bipolar plates, the space having the two flow fields can be sealed in a direction perpendicular to the stacking direction or radially.
Gemäß einer Ausführung werden in Schritt a) mehrere Bipolarplatten mit jeweiligen, in einer Ausführung entlang der Stapelrichtung verlaufenden, separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel bereitgestellt, wobei
in Schritt b) die mehreren Bipolarplatten derart gestapelt werden, dass die separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel der mehreren Bipolarplatten jeweils derart aufeinander ausgerichtet sind, dass ein jeweiliger, in Stapelrichtung verlaufender, die jeweiligen Eingangsöffnungen aufweisender erster Durchgangskanal für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel gebildet wird, und dass ein jeweiliger, in Stapelrichtung verlaufender, die jeweiligen Ausgangsöffnungen aufweisender zweiter Durchgangskanal für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel gebildet wird, und
die eine Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite jeweilige erhabene Flächenabschnitte aufweist, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen umgeben, und die andere Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten entsprechende jeweilige Oberflächenabschnitte aufweist.According to one embodiment, in step a) a plurality of bipolar plates are provided with respective separate inlet openings and outlet openings for an anode gas and/or a cathode gas and/or a coolant, which in one embodiment run along the stacking direction, wherein
in step b) the plurality of bipolar plates are stacked in such a way that the separate inlet openings and outlet openings for the anode gas and/or the cathode gas and/or the coolant of the plurality of bipolar plates are each aligned with one another in such a way that a respective first passage channel for the anode gas and/or the cathode gas and/or the coolant is formed, which runs in the stacking direction and has the respective inlet openings, and that a respective second passage channel for the anode gas and/or the cathode gas and/or the coolant is formed, which runs in the stacking direction and has the respective outlet openings, and
one side selected from the anode side and the cathode side has respective raised surface portions surrounding the respective separate inlet openings and outlet openings, and the other side selected from the anode side and the cathode side has respective surface portions corresponding to the respective raised surface portions.
Hierdurch können in einer Ausführung die jeweiligen ersten Durchgangskanäle und die jeweiligen zweiten Durchgangskanäle senkrecht zur Stapelrichtung bzw. radial abgedichtet werden.In one embodiment, the respective first through-channels and the respective second through-channels can be sealed perpendicular to the stacking direction or radially.
Weiterhin kann es sich bei den jeweiligen Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen um sich in Stapelrichtung erstreckende Durchbrüche der Bipolarplatte handeln.Furthermore, the respective inlet and outlet openings can be openings in the bipolar plate that extend in the stacking direction.
Hierbei können ein erster Durchgangskanal für das Anodengas, welcher die jeweiligen Eingangsöffnungen der jeweiligen Bipolarplatten für das Anodengas enthält, ein erster Durchgangskanal für das Kathodengas, welcher die jeweiligen Eingangsöffnungen der jeweiligen Bipolarplatten für das Kathodengas enthält, ein erster Durchgangskanal für das Kühlmittel, welcher die jeweiligen Eingangsöffnungen der jeweiligen Bipolarplatten für das Kühlmittel enthält, ein zweiter Durchgangskanal für das Anodengas, welcher die jeweiligen Ausgangsöffnungen der jeweiligen Bipolarplatten für das Anodengas enthält, ein zweiter Durchgangskanal für das Kathodengas, welcher die jeweiligen Ausgangsöffnungen der jeweiligen Bipolarplatten für das Kathodengas enthält, und ein zweiter Durchgangskanal für das Kühlmittel, welcher die jeweiligen Ausgangsöffnungen der jeweiligen Bipolarplatten für das Kühlmittel enthält, gebildet werden.In this case, a first passage channel for the anode gas, which contains the respective inlet openings of the respective bipolar plates for the anode gas, a first passage channel for the cathode gas, which contains the respective inlet openings of the respective bipolar plates for the cathode gas, a first passage channel for the coolant, which contains the respective inlet openings of the respective bipolar plates for the coolant a second passage channel for the anode gas, which contains the respective outlet openings of the respective bipolar plates for the anode gas, a second passage channel for the cathode gas, which contains the respective outlet openings of the respective bipolar plates for the cathode gas, and a second passage channel for the coolant, which contains the respective outlet openings of the respective bipolar plates for the coolant.
Hierbei sind in der Bipolarplatte ferner Strömungskanäle vorgesehen, welche sich in einer Ausführung senkrecht zur Stapelrichtung von den jeweiligen Eingangs- bzw. Ausgangsöffnungen für das Anodengas wie etwa Wasserstoff und das Kathodengas wie etwa Sauerstoff in den Bereich, in dem die entsprechenden Strömungsfelder angeordnet sind, erstrecken, um zu ermöglichen, dass im Betrieb des Brennstoffzellenstapels das Anodengas und das Kathodengas zu den entsprechenden Strömungsfeldern strömt, und nicht verbrauchtes Anodengas und Kathodengas sowie die bei der chemischen Reaktion zwischen dem Anodengas und dem Kathodengas erzeugten Reaktionsprodukte wie etwa Wasser aus den entsprechenden Strömungsfeldern weg strömt.In this case, flow channels are also provided in the bipolar plate, which, in an embodiment perpendicular to the stack direction, extend from the respective inlet and outlet openings for the anode gas, such as hydrogen, and the cathode gas, such as oxygen, into the region in which the corresponding flow fields are arranged, in order to enable the anode gas and the cathode gas to flow to the corresponding flow fields during operation of the fuel cell stack, and unused anode gas and cathode gas, as well as the reaction products generated during the chemical reaction between the anode gas and the cathode gas, such as water, to flow away from the corresponding flow fields.
Des Weiteren sind in der Bipolarplatte Strömungskanäle vorgesehen, welche sich zwischen der Eingangs- und der Ausgangsöffnung, vorzugsweise linear, bei einigen Ausführungen zumindest abschnittsweise linear, zick-zack-förmig, sinusförmig und/oder mäanderartig, für das Kühlmittel erstrecken, um eine homogene Kühlung der Bipolarplatte erreichen zu können.Furthermore, flow channels are provided in the bipolar plate, which extend between the inlet and outlet openings, preferably linearly, in some embodiments at least in sections linearly, zigzag-shaped, sinusoidal and/or meandering, for the coolant in order to be able to achieve homogeneous cooling of the bipolar plate.
Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren ferner den Schritt auf:
- a1) Bereitstellen einer als Anodenzwischenplatte ausgebildeten plattenförmigen Komponente und einer als Kathodenzwischenplatte ausgebildeten plattenförmigen Komponente, wobei die Anodenzwischenplatte eine Anodenseite mit zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt, und die Kathodenzwischenplatte eine Kathodenseite mit zumindest einem, in einer Ausführung ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Kathodenseite ist, und die Kathodenzwischenplatte eine Kathodenseite mit zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt, und die Anodenzwischenplatte eine Anodenseite mit zumindest einem, in einer Ausführung ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Anodenseite ist, wobei
in Schritt b) die mehreren Bipolarplatten derart zwischen der Anoden- und der Kathodenzwischenplatte gestapelt werden, dass,
wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Anodenseite ist, die Anodenseite einer an einem Ende des Bipolarplattenstapels angeordneten Bipolarplatte der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte mit der Kathodenseite mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt zugewandt ist, und die Kathodenseite einer an einem anderen Ende des Bipolarplattenstapels angeordneten Bipolarplatte der Anodenseite der Anodenzwischenplatte mit der Anodenseite mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt zugewandt ist, und
wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Kathodenseite ist, die Kathodenseite einer an einem Ende des Bipolarplattenstapels angeordneten Bipolarplatte der Anodenseite der Anodenzwischenplatte mit der Anodenseite mit dem zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt zugewandt ist, und die Anodenseite einer an dem anderen Ende des Bipolarplattenstapels angeordneten Bipolarplatte der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte mit der Kathodenseite mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt zugewandt ist,
um einen Stapel plattenförmiger Komponenten zu bilden, welcher den Bipolarplattenstapel sowie die Anodenzwischenplatte und die Kathodenzwischenplatte aufweist, und
in Schritt c) der Stapel plattenförmiger Komponenten entlang der Stapelrichtung des Stapels plattenförmiger Komponenten derart verspannt wird, dass
durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts der Anodenseite der Anodenzwischenplatte mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt der Kathodenseite der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte eine Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen der Anodenzwischenplatte und der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte hergestellt wird, und durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen Oberflächenabschnitt der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt der Anodenseite der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte eine Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen der Kathodenzwischenplatte und der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte hergestellt wird, oder
durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen Oberflächenabschnitts der Anodenzwischenplatte mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt der Kathodenseite der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte eine Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen der Anodenzwischenplatte und der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte hergestellt wird, und durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte eine Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen der Kathodenzwischenplatte und der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte hergestellt wird,
sodass die mehreren Bipolarplatten, die Anodenzwischenplatte und die Kathodenzwischenplatte, in einer Ausführung verrutschsicher, gehalten werden, wobei
durch diese Verbindungen optional zusätzlich eine fluiddichte Abdichtung, in einer Ausführung in der zur Stapelrichtung senkrechten Richtung, zwischen der Anodenzwischenplatte und der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte und/oder eine fluiddichte Abdichtung, in einer Ausführung in der zur Stapelrichtung senkrechten Richtung, zwischen der Kathodenzwischenplatte und der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte bewirkt wird.According to one embodiment, the method further comprises the step:
- a1) Providing a plate-shaped component designed as an anode intermediate plate and a plate-shaped component designed as a cathode intermediate plate, wherein the anode intermediate plate has an anode side with at least one raised surface section, and the cathode intermediate plate has a cathode side with at least one, in one embodiment flat or smooth, surface section, when the other side of the plurality of bipolar plates is the cathode side, and the cathode intermediate plate has a cathode side with at least one raised surface section, and the anode intermediate plate has an anode side with at least one, in one embodiment flat or smooth, surface section, when the other side of the plurality of bipolar plates is the anode side, wherein
in step b) the plurality of bipolar plates are stacked between the anode and cathode intermediate plates such that,
if the other side of the plurality of bipolar plates is the anode side, the anode side of a bipolar plate arranged at one end of the bipolar plate stack faces the cathode side of the cathode intermediate plate with the cathode side with the at least one raised surface portion, and the cathode side of a bipolar plate arranged at another end of the bipolar plate stack faces the anode side of the anode intermediate plate with the anode side with the at least one surface portion, and
if the other side of the plurality of bipolar plates is the cathode side, the cathode side of a bipolar plate arranged at one end of the bipolar plate stack faces the anode side of the anode intermediate plate with the anode side with the at least one raised surface portion, and the anode side of a bipolar plate arranged at the other end of the bipolar plate stack faces the cathode side of the cathode intermediate plate with the cathode side with the at least one surface portion,
to form a stack of plate-shaped components comprising the bipolar plate stack and the anode intermediate plate and the cathode intermediate plate, and
in step c) the stack of plate-shaped components is clamped along the stacking direction of the stack of plate-shaped components such that
by the bracing and direct contact of the at least one raised surface section of the anode side of the anode intermediate plate with the at least one surface section of the cathode side of the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate, a connection, in one embodiment a frictional connection, is established between the anode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate, and by the bracing and direct contact of the at least one surface section of the cathode side of the cathode intermediate plate with the at least one raised surface section of the anode side of the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate, a connection, in one embodiment a frictional connection, is established between the cathode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate, or
by the bracing and direct contact of the at least one surface section of the anode intermediate plate with the at least one raised surface section of the cathode side of the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate, a connection, in one embodiment a frictional connection, is established between the anode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate, and by the bracing and direct contact of the at least one raised surface section the cathode side of the cathode intermediate plate is connected to the at least one surface section of the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate, a connection, in one embodiment a frictional connection, is established between the cathode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate,
so that the multiple bipolar plates, the anode intermediate plate and the cathode intermediate plate are held in a slip-proof manner in one design, whereby
These connections optionally additionally provide a fluid-tight seal, in an embodiment in the direction perpendicular to the stacking direction, between the anode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate and/or a fluid-tight seal, in an embodiment in the direction perpendicular to the stacking direction, between the cathode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate.
Hierdurch können in einer Ausführung neben den Bipolarplatten auch die Anodenzwischenplatte und die Kathodenzwischenplatte verrutschsicher verpackt werden.In this way, in addition to the bipolar plates, the anode intermediate plate and the cathode intermediate plate can also be packaged in a slip-proof manner.
Unter einem erhabenen Flächenabschnitt der Anodenseite der Anodenzwischenplatte bzw. der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte ist hierbei insbesondere ein (druckstabiler) Vorsprung zu verstehen, der auf der Anodenseite der Anodenzwischenplatte bzw. der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte angeordnet ist, sich in axialer Richtung bzw. Stapelrichtung erstreckt und ein axiales Ende der Anodenzwischenplatte bzw. Kathodenzwischenplatte (mit-) bestimmt und vorzugsweise einen Raumbereich radial umgibt, insbesondere umschließt.A raised surface section of the anode side of the anode intermediate plate or the cathode side of the cathode intermediate plate is to be understood in particular as a (pressure-stable) projection which is arranged on the anode side of the anode intermediate plate or the cathode side of the cathode intermediate plate, extends in the axial direction or stacking direction and (co-)determines an axial end of the anode intermediate plate or cathode intermediate plate and preferably radially surrounds, in particular encloses, a spatial region.
Unter einem Verspannen des Stapels plattenförmiger Komponenten ist hierbei insbesondere zu verstehen, dass die Bipolarplatten, die Anodenzwischenplatte und die Kathodenzwischenplatte durch eine extern ausgeübte Druck- oder Spannkraft, welche beispielsweise im Bereich von 4 bis 8 kN liegen kann, beispielsweise mittels einem oder mehreren Bändern, insbesondere Spannbändern, derart gegeneinandergedrückt werden, dass bei üblicherweise bei dem Transport auftretendem Rütteln oder Schütteln des Stapels plattenförmiger Komponenten die einzelnen plattenförmigen Komponenten nicht gegeneinander verrutschen bzw. gegeneinander bewegt werden können.In this case, bracing the stack of plate-shaped components is understood to mean in particular that the bipolar plates, the anode intermediate plate and the cathode intermediate plate are pressed against one another by an externally applied pressure or tension force, which can be in the range of 4 to 8 kN, for example by means of one or more bands, in particular tension bands, in such a way that when the stack of plate-shaped components is shaken or jolted as usually occurs during transport, the individual plate-shaped components cannot slip against one another or be moved against one another.
Bevorzugt umgreifen bzw. umgeben die Bänder den Stapel plattenförmiger Komponenten und erstrecken sich insbesondere von einem Ende des Stapels plattenförmiger Komponenten zum anderen Ende des Stapels plattenförmiger Komponenten entlang der Stapelrichtung, über eine axiale Stirnseite des Stapels plattenförmiger Komponenten, von dem anderen Ende des Stapels plattenförmiger Komponenten entlang bzw. entgegengesetzt zu der Stapelrichtung zu dem einen Ende des Stapels plattenförmiger Komponenten und über die andere axiale Stirnseite des Stapels plattenförmiger Komponenten.The bands preferably encompass or surround the stack of plate-shaped components and extend in particular from one end of the stack of plate-shaped components to the other end of the stack of plate-shaped components along the stacking direction, over an axial end face of the stack of plate-shaped components, from the other end of the stack of plate-shaped components along or opposite to the stacking direction to one end of the stack of plate-shaped components and over the other axial end face of the stack of plate-shaped components.
Gemäß einer Ausführung werden in Schritt a1) eine Anodenzwischenplatte mit einer jeweiligen, in einer Ausführung entlang der Stapelrichtung verlaufenden, separaten Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel, und eine Kathodenzwischenplatte mit einer jeweiligen, in einer Ausführung entlang der Stapelrichtung verlaufenden, separaten Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel bereitgestellt, wobei
der zumindest eine erhabene Flächenabschnitt der Anodenseite der Anodenzwischenplatte jeweilige erhabene Flächenabschnitte aufweist, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen der Anodenzwischenplatte umgeben, und die Kathodenseite der benachbarten Bipolarplatte jeweilige, den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten der Anodenzwischenplatte entsprechende Oberflächenabschnitte aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Kathodenseite ist, oder
der zumindest eine erhabene Flächenabschnitt der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte jeweilige erhabene Flächenabschnitte aufweist, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen der Kathodenzwischenplatte umgeben, und die Anodenseite der benachbarten Bipolarplatte jeweilige, den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten der Kathodenzwischenplatte entsprechende Oberflächenabschnitte aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Anodenseite ist, wobei
die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen der Anodenzwischenplatte oder der Kathodenzwischenplatte Bestandteile des jeweiligen ersten Durchgangskanals sind und die jeweiligen separaten Ausgangsöffnungen der Anodenzwischenplatte oder der Kathodenzwischenplatte Bestandteile des jeweiligen zweiten Durchgangskanals sind.According to one embodiment, in step a1) an anode intermediate plate with a respective separate inlet opening and outlet opening for an anode gas and/or a cathode gas and/or a coolant, which in one embodiment run along the stacking direction, and a cathode intermediate plate with a respective separate inlet opening and outlet opening for an anode gas and/or a cathode gas and/or a coolant, which in one embodiment run along the stacking direction, are provided, wherein
the at least one raised surface portion of the anode side of the anode intermediate plate has respective raised surface portions which surround the respective separate inlet openings and outlet openings of the anode intermediate plate, and the cathode side of the adjacent bipolar plate has respective surface portions corresponding to the respective raised surface portions of the anode intermediate plate when the other side of the plurality of bipolar plates is the cathode side, or
the at least one raised surface portion of the cathode side of the cathode intermediate plate has respective raised surface portions surrounding the respective separate inlet openings and outlet openings of the cathode intermediate plate, and the anode side of the adjacent bipolar plate has respective surface portions corresponding to the respective raised surface portions of the cathode intermediate plate when the other side of the plurality of bipolar plates is the anode side, wherein
the respective separate inlet openings of the anode intermediate plate or the cathode intermediate plate are components of the respective first through-channel and the respective separate outlet openings of the anode intermediate plate or the cathode intermediate plate are components of the respective second through-channel.
Hierbei weisen somit die jeweiligen ersten bzw. zweiten Durchgangskanäle die entsprechenden jeweiligen Eingangs- bzw. Ausgangsöffnungen der Anodenzwischenplatte bzw. der Kathodenzwischenplatte auf.In this case, the respective first and second through-channels have the corresponding respective inlet and outlet openings of the anode intermediate plate and the cathode intermediate plate, respectively.
Insbesondere können hierbei in einer Ausführung der erste Durchgangskanal für das Anodengas die Eingangsöffnung der Kathodenzwischenplatte für das Anodengas, der erste Durchgangskanal für das Kathodengas die Eingangsöffnung der Kathodenzwischenplatte für das Kathodengas und die Eingangsöffnung der Anodenzwischenplatte für das Kathodengas, der erste Durchgangskanal für das Kühlmittel die Eingangsöffnung der Kathodenzwischenplatte für das Kühlmittel, der zweite Durchgangskanal für das Anodengas die Ausgangsöffnung der Kathodenzwischenplatte für das Anodengas, der zweite Durchgangskanal für das Kathodengas die Ausgangsöffnung der Kathodenzwischenplatte für das Kathodengas und die Ausgangsöffnung der Anodenzwischenplatte für das Kathodengas, und der zweite Durchgangskanal für das Kühlmittel die Ausgangsöffnung der Kathodenzwischenplatte für das Kühlmittel enthalten.In particular, in one embodiment, the first passage channel for the anode gas can be the inlet opening of the cathode intermediate plate for the anode gas, the first passage channel for the cathode gas can be the inlet inlet opening of the cathode intermediate plate for the cathode gas and the inlet opening of the anode intermediate plate for the cathode gas, the first passage channel for the coolant contains the inlet opening of the cathode intermediate plate for the coolant, the second passage channel for the anode gas contains the outlet opening of the cathode intermediate plate for the anode gas, the second passage channel for the cathode gas contains the outlet opening of the cathode intermediate plate for the cathode gas and the outlet opening of the anode intermediate plate for the cathode gas, and the second passage channel for the coolant contains the outlet opening of the cathode intermediate plate for the coolant.
Zudem können hierbei in einer anderen Ausführung der erste Durchgangskanal für das Kathodengas die Eingangsöffnung der Anodenzwischenplatte für das Kathodengas, der erste Durchgangskanal für das Anodengas die Eingangsöffnung der Kathodenzwischenplatte für das Anodengas und die Eingangsöffnung der Anodenzwischenplatte für das Anodengas, der erste Durchgangskanal für das Kühlmittel die Eingangsöffnung der Anodenzwischenplatte für das Kühlmittel, der zweite Durchgangskanal für das Kathodengas die Ausgangsöffnung der Anodenzwischenplatte für das Kathodengas, der zweite Durchgangskanal für das Anodengas die Ausgangsöffnung der Kathodenzwischenplatte für das Anodengas und die Ausgangsöffnung der Anodenzwischenplatte für das Anodengas, und der zweite Durchgangskanal für das Kühlmittel die Ausgangsöffnung der Anodenzwischenplatte für das Kühlmittel enthalten.In addition, in another embodiment, the first passage channel for the cathode gas can contain the inlet opening of the anode intermediate plate for the cathode gas, the first passage channel for the anode gas can contain the inlet opening of the cathode intermediate plate for the anode gas and the inlet opening of the anode intermediate plate for the anode gas, the first passage channel for the coolant can contain the inlet opening of the anode intermediate plate for the coolant, the second passage channel for the cathode gas can contain the outlet opening of the anode intermediate plate for the cathode gas, the second passage channel for the anode gas can contain the outlet opening of the cathode intermediate plate for the anode gas and the outlet opening of the anode intermediate plate for the anode gas, and the second passage channel for the coolant can contain the outlet opening of the anode intermediate plate for the coolant.
Weiterhin kann es sich bei den jeweiligen Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen um sich in Stapelrichtung erstreckende Durchbrüche der Anodenzwischenplatte bzw. der Kathodenzwischenplatte handeln.Furthermore, the respective inlet openings and outlet openings can be openings in the anode intermediate plate or the cathode intermediate plate extending in the stacking direction.
Hierbei sind in der Anodenzwischenplatte bzw. der Kathodenzwischenplatte ferner Strömungskanäle vorgesehen, welche sich in einer Ausführung senkrecht zur Stapelrichtung von den jeweiligen Eingangs- bzw. Ausgangsöffnungen für das Anodengas wie etwa Wasserstoff und das Kathodengas wie etwa Sauerstoff in den Bereich, in dem die entsprechenden Strömungsfelder angeordnet sind, erstrecken, um zu ermöglichen, dass im Betrieb des Brennstoffzellenstapels das Anodengas und das Kathodengas zu den entsprechenden Strömungsfeldern strömt, und nicht verbrauchtes Anodengas und Kathodengas sowie die bei der chemischen Reaktion zwischen dem Anodengas und dem Kathodengas erzeugten Reaktionsprodukte wie etwa Wasser aus den entsprechenden Strömungsfeldern weg strömt.In this case, flow channels are also provided in the anode intermediate plate or the cathode intermediate plate, which, in one embodiment, extend perpendicular to the stack direction from the respective inlet or outlet openings for the anode gas, such as hydrogen, and the cathode gas, such as oxygen, into the region in which the corresponding flow fields are arranged, in order to enable the anode gas and the cathode gas to flow to the corresponding flow fields during operation of the fuel cell stack, and unused anode gas and cathode gas, as well as the reaction products generated during the chemical reaction between the anode gas and the cathode gas, such as water, to flow away from the corresponding flow fields.
Des Weiteren sind in der Anodenzwischenplatte bzw. der Kathodenzwischenplatte Strömungskanäle vorgesehen, welche sich, vorzugsweise linear, bei einigen Ausführungen zumindest abschnittsweise linear, zick-zack-förmig, sinusförmig und/oder mäanderartig, zwischen der Eingangs- und der Ausgangsöffnung für das Kühlmittel erstrecken, um eine homogene Kühlung der Anodenzwischenplatte bzw. der Kathodenzwischenplatte erreichen zu können.Furthermore, flow channels are provided in the anode intermediate plate or the cathode intermediate plate, which extend, preferably linearly, in some embodiments at least in sections linearly, zigzag-shaped, sinusoidal and/or meander-like, between the inlet and outlet openings for the coolant in order to be able to achieve homogeneous cooling of the anode intermediate plate or the cathode intermediate plate.
Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren ferner die Schritte auf:
- a2) Bereitstellen einer ersten und einer zweiten Trägerplatte, und
- b1) Anordnen der ersten und zweiten Trägerplatte derart, dass der Stapel plattenförmiger Komponenten zwischen der ersten und zweiten Trägerplatte positioniert ist, um einen Transportstapel zu bilden, wobei
- a2) providing a first and a second carrier plate, and
- b1) arranging the first and second carrier plates such that the stack of plate-shaped components is positioned between the first and second carrier plates to form a transport stack, wherein
Hierdurch kann in einer Ausführung die auf die axialen Stirnflächen des Stapels plattenförmiger Komponenten lokal wirkende Spannkraft verringert werden, wodurch eine Gefahr der Beschädigung der an den Enden befindlichen plattenförmigen Komponenten reduziert werden kann.In one embodiment, this makes it possible to reduce the clamping force acting locally on the axial end faces of the stack of plate-shaped components, thereby reducing the risk of damage to the plate-shaped components located at the ends.
Bevorzugt weisen die ersten und zweiten Trägerplatten, welche beispielsweise Wechselladungsträger sind, einen radial über den Stapel plattenförmiger Komponenten hinausragenden Vorsprung auf, in dem eine oder mehrere Aussparungen in radialer Richtung angeordnet sind, und in welchen die Bänder abschnittsweise angeordnet sein können. Auf diese Weise kann die Gefahr der Beschädigung des Stapels plattenförmiger Komponenten weiter reduziert werden.Preferably, the first and second carrier plates, which are, for example, interchangeable load carriers, have a projection which projects radially beyond the stack of plate-shaped components and in which one or more recesses are arranged in the radial direction and in which the bands can be arranged in sections. In this way, the risk of damage to the stack of plate-shaped components can be further reduced.
Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren ferner die Schritte auf:
- a3) Bereitstellen einer als Kathodenendplatte ausgebildeten plattenförmigen Komponente und einer als Anodenendplatte ausgebildeten plattenförmigen Komponente, und
- b2) Anordnen der Kathodenendplatte und der Anodenendplatte derart, dass der Stapel plattenförmiger Komponenten zwischen der Kathodenendplatte und der Anodenendplatte positioniert ist, um einen Transportstapel zu bilden, wobei
- a3) providing a plate-shaped component designed as a cathode end plate and a plate-shaped component designed as an anode end plate, and
- b2) arranging the cathode end plate and the anode end plate such that the stack of plate-shaped components is positioned between the cathode end plate and the anode end plate to form a transport stack, wherein
Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren ferner den Schritt auf:
- d) Einbringen des verspannten Stapels plattenförmiger Komponenten oder des verspannten Transportstapels in einen Behälter.
- d) Placing the clamped stack of plate-shaped components or the clamped transport stack into a container.
Hierdurch kann in einer Ausführung der in dem Behälter befindliche, vorzugsweise von diesem vollständig umgebene, verspannte Stapel plattenförmiger Komponenten oder der verspannte Transportstapel geschützt durch den Behälter sicher transportiert werden. In one embodiment, the clamped stack of plate-shaped components located in the container, preferably completely surrounded by it, or the clamped transport stack can be safely transported while protected by the container.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Bereitstellen mehrerer plattenförmiger Komponenten für die Herstellung eines Brennstoffzellenstapels gemäß einer Ausführung die folgenden Schritte auf:
- a) Bereitstellen eines nach einem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Verpacken von mehreren plattenförmigen Komponenten für einen Brennstoffzellenstapel verpackten Stapels plattenförmiger Komponenten,
- b) Verbinden des ersten Durchgangskanals für das Anodengas und/oder des ersten Durchgangskanals für das Kathodengas und/oder des ersten Durchgangskanals für das Kühlmittel mit einer jeweiligen ersten Fluidleitung, Verbinden des zweiten Durchgangskanals für das Anodengas und/oder des zweiten Durchgangskanals für das Kathodengas und/oder des zweiten Durchgangskanals für das Kühlmittel mit einer jeweiligen zweiten Fluidleitung, und
- c) Spülen des Stapels plattenförmiger Komponenten mit einem Spülmedium, in einer Ausführung deionisiertem Wasser oder vollentsalztem Wasser, durch Zuführen des Spülmediums zu dem Stapel plattenförmiger Komponenten über zumindest eine der ersten Fluidleitungen und durch Abführen des Spülmediums von dem Stapel plattenförmiger Komponenten über die entsprechende(n) zweite(n) Fluidleitung(en), und/oder
- d) Spülen des Stapels plattenförmiger Komponenten mit dem Spülmedium durch Zuführen des Spülmediums zu dem Stapel plattenförmiger Komponenten über zumindest eine der zweiten Fluidleitungen und durch Abführen des Spülmediums von dem Stapel plattenförmiger Komponenten über die entsprechende(n) erste(n) Fluidleitung(en).
- a) providing a stack of plate-shaped components packaged according to a method described above for packaging a plurality of plate-shaped components for a fuel cell stack,
- b) connecting the first passage channel for the anode gas and/or the first passage channel for the cathode gas and/or the first passage channel for the coolant to a respective first fluid line, connecting the second passage channel for the anode gas and/or the second passage channel for the cathode gas and/or the second passage channel for the coolant to a respective second fluid line, and
- c) rinsing the stack of plate-shaped components with a rinsing medium, in one embodiment deionized water or demineralized water, by supplying the rinsing medium to the stack of plate-shaped components via at least one of the first fluid lines and by removing the rinsing medium from the stack of plate-shaped components via the corresponding second fluid line(s), and/or
- d) flushing the stack of plate-shaped components with the flushing medium by supplying the flushing medium to the stack of plate-shaped components via at least one of the second fluid lines and by removing the flushing medium from the stack of plate-shaped components via the corresponding first fluid line(s).
Hierdurch können in einer Ausführung vorteilhaft innerhalb des Stapels plattenförmiger Komponenten befindliche Verunreinigungen bzw. Partikel ausgespült werden.In one embodiment, this advantageously allows contaminants or particles located within the stack of plate-shaped components to be flushed out.
Hierbei werden bevorzugt die Schritte c) und d) hintereinander ausgeführt, um innerhalb des Stapels plattenförmiger Komponenten anhaftende Verunreinigungen bzw. Partikel besser lösen zu können.In this case, steps c) and d) are preferably carried out one after the other in order to better remove contaminants or particles adhering within the stack of plate-shaped components.
Weiterhin wird hierzu vorzugsweise ein Spülmedium mit einer Temperatur im Bereich von 50 °C bis 60 °C verwendet.Furthermore, a rinsing medium with a temperature in the range of 50 °C to 60 °C is preferably used for this purpose.
Gemäß einer Ausführung weist das Verfahren ferner den Schritt auf:
- e) Anlegen eines Unterdrucks an dem Stapel plattenförmiger Komponenten durch Anschließen einer Fluidpumpe an zumindest eine der ersten Fluidleitungen und Betreiben der Fluidpumpe, und/oder
- f) Anlegen eines Unterdrucks an dem Stapel plattenförmiger Komponenten durch Anschließen der Fluidpumpe an zumindest eine der zweiten Fluidleitungen und Betreiben der Fluidpumpe.
- e) applying a negative pressure to the stack of plate-shaped components by connecting a fluid pump to at least one of the first fluid lines and operating the fluid pump, and/or
- f) applying a negative pressure to the stack of plate-shaped components by connecting the fluid pump to at least one of the second fluid lines and operating the fluid pump.
Hierdurch kann bei einigen Ausführungen der Bipolarplattenstapel bzw. der Stapel getrocknet werden.In some designs, this allows the bipolar plate stack or stack to be dried.
Bei einigen Ausführungen kann hierbei ein Unterdruck im Bereich von 70 mbar bis 80 mbar angelegt werden, um die Trocknung verbessern zu können.In some versions, a negative pressure in the range of 70 mbar to 80 mbar can be applied to improve drying.
Weiterhin kann bei einigen Ausführungen hierbei an jeder der ersten Fluidleitungen bzw. jeder der zweiten Fluidleitungen derselbe Unterdruck angelegt werden, um die Gefahr einer Beschädigung der plattenförmigen Komponenten verringern zu können.Furthermore, in some embodiments, the same negative pressure can be applied to each of the first fluid lines or each of the second fluid lines in order to reduce the risk of damage to the plate-shaped components.
Bei einigen Ausführungen kann während der Ausführung der Schritte e) bzw. f) an den jeweiligen anderen Fluidleitungen der ersten und zweiten Fluidleitungen eine Druckquelle für ein Gas, bei einigen Ausführungen trockenes, partikelfreies Gas wie etwa Luft, angeschlossen werden, mit der das Gas in die ersten bzw. zweiten Fluidleitungen gefördert wird, um die Trocknung weiter verbessern zu können. Hierbei kann das Gas eine Temperatur im Bereich von 30 °C bis 40 °C, bei einigen Ausführungen 30 °C bis 35 °C, aufweisen, wodurch im Falle, dass es sich bei dem Spülmedium um deionisiertes Wasser oder vollentsalztes Wasser handelt, das Spülmedium bei Anlegen eines Unterdrucks im Bereich von 70 mbar bis 80 mbar zum Kochen gebracht werden kann.In some embodiments, during the execution of steps e) or f), a pressure source for a gas, in some embodiments dry, particle-free gas such as air, can be connected to the respective other fluid lines of the first and second fluid lines, with which the gas is conveyed into the first or second fluid lines in order to be able to further improve the drying. The gas can have a temperature in the range of 30 °C to 40 °C, in some embodiments 30 °C to 35 °C, whereby in the case of the rinsing medium being deionized water or demineralized water, the rinsing medium can be brought to the boil when a negative pressure in the range of 70 mbar to 80 mbar is applied.
Bei einigen Ausführungen weist das Verfahren ferner die Schritte auf:
- g) Lösen der Verspannung des Stapels plattenförmiger Komponenten, und
- h) Zerlegen des Stapels plattenförmiger Komponenten durch Trennung der mehreren plattenförmigen Komponenten voneinander.
- g) releasing the tension of the stack of plate-shaped components, and
- h) disassembling the stack of plate-shaped components by separating the plurality of plate-shaped components from one another.
Hierdurch kann bei einigen Ausführungen unter Verwendung der getrennten plattenförmigen Komponenten zusammen mit anderen Komponenten des Brennstoffzellenstapels, wie etwa der Membran, der Brennstoffzellenstapel endmontiert werden.This allows, in some embodiments, the fuel cell stack to be finally assembled using the separate plate-shaped components together with other components of the fuel cell stack, such as the membrane.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Stapel plattenförmiger Komponenten für einen Brennstoffzellenstapel gemäß einer Ausführung auf:
- mehrere als Bipolarplatten ausgebildete plattenförmige Komponenten mit einer Anodenseite und einer Kathodenseite, wobei eine Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt aufweist, und die andere Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite zumindest einen, in einer Ausführung ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt aufweist, wobei
- die mehreren Bipolarplatten derart gestapelt sind, dass jeweils die Anodenseite und die Kathodenseite benachbarter Bipolarplatten einander zugewandt und in direktem Kontakt miteinander sind, und einen Bipolarplattenstapel bilden, und
- der Bipolarplattenstapel entlang einer Stapelrichtung des Bipolarplattenstapels derart, in einer Ausführung mittels eines oder mehrerer Bänder, verspannt ist, dass
- durch die Verspannung und einen jeweiligen Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts der einen Seite einer Bipolarplatte mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt der anderen Seite einer anderen Bipolarplatte jeweiliger benachbarter Bipolarplatten eine jeweilige Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen den jeweiligen benachbarten Bipolarplatten hergestellt ist, sodass die mehreren Bipolarplatten verrutschsicher gehalten sind.
- a plurality of plate-shaped components designed as bipolar plates with an anode side and a cathode side, wherein one side selected from the anode side and the cathode side has at least one raised surface section, and the other side selected from the anode side and the cathode side has at least one, in one embodiment flat or smooth, surface section, wherein
- the plurality of bipolar plates are stacked such that the anode side and the cathode side of adjacent bipolar plates face each other and are in direct contact with each other, forming a bipolar plate stack, and
- the bipolar plate stack is braced along a stacking direction of the bipolar plate stack in such a way, in one embodiment by means of one or more bands, that
- by the bracing and a respective contact of the at least one raised surface portion of one side of a bipolar plate with the at least one surface portion of the other side of another bipolar plate of respective adjacent bipolar plates, a respective connection, in one embodiment a frictional connection, is produced between the respective adjacent bipolar plates, so that the plurality of bipolar plates are held slip-proof.
Gemäß einer Ausführung ist für jedes Paar von benachbarten Bipolarplatten durch den Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts der einen Seite der einen Bipolarplatte mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt der anderen Seite der anderen Bipolarplatte eine fluiddichte Verbindung, in einer Ausführung in einer zur Stapelrichtung senkrechten Richtung, zwischen den benachbarten Bipolarplatten hergestellt.According to one embodiment, for each pair of adjacent bipolar plates, a fluid-tight connection, in one embodiment in a direction perpendicular to the stacking direction, is established between the adjacent bipolar plates by the contact of the at least one raised surface portion of one side of one bipolar plate with the at least one surface portion of the other side of the other bipolar plate.
Gemäß einer Ausführung weisen die mehreren Bipolarplatten jeweilige, in einer Ausführung entlang der Stapelrichtung verlaufende, separate Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel auf, wobei
die mehreren Bipolarplatten derart gestapelt sind, dass die separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel der mehreren Bipolarplatten jeweils derart aufeinander ausgerichtet sind, dass ein jeweiliger, in Stapelrichtung verlaufender, durch die jeweiligen Eingangsöffnungen gebildeter erster Durchgangskanal für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel gebildet ist, und dass ein jeweiliger, in Stapelrichtung verlaufender, durch die jeweiligen Ausgangsöffnungen gebildeter zweiter Durchgangskanal für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel gebildet ist, und
die eine Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite jeweilige erhabene Flächenabschnitte aufweist, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen umgeben, und die andere Seite ausgewählt aus der Anodenseite und der Kathodenseite den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten entsprechende jeweilige Oberflächenabschnitte aufweist.According to one embodiment, the plurality of bipolar plates have respective separate inlet openings and outlet openings for an anode gas and/or a cathode gas and/or a coolant, in one embodiment extending along the stacking direction, wherein
the plurality of bipolar plates are stacked in such a way that the separate inlet openings and outlet openings for the anode gas and/or the cathode gas and/or the coolant of the plurality of bipolar plates are each aligned with one another in such a way that a respective first through-channel for the anode gas and/or the cathode gas and/or the coolant is formed in the stacking direction and is formed by the respective inlet openings, and that a respective second through-channel for the anode gas and/or the cathode gas and/or the coolant is formed in the stacking direction and is formed by the respective outlet openings, and
one side selected from the anode side and the cathode side has respective raised surface portions surrounding the respective separate inlet openings and outlet openings, and the other side selected from the anode side and the cathode side has respective surface portions corresponding to the respective raised surface portions.
Gemäß einer Ausführung weist der Stapel ferner auf:
- eine als Anodenzwischenplatte ausgebildete plattenförmige Komponente und eine als Kathodenzwischenplatte ausgebildete plattenförmige Komponente, wobei die Anodenzwischenplatte eine Anodenseite mit zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt, und die Kathodenzwischenplatte eine Kathodenseite mit zumindest einem, in einer Ausführung ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Kathodenseite ist, und die Kathodenzwischenplatte eine Kathodenseite mit zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt, und die Anodenzwischenplatte eine Anodenseite mit zumindest einem, in einer Ausführung ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Anodenseite ist, wobei
- die mehreren Bipolarplatten derart zwischen der Anoden- und der Kathodenzwischenplatte gestapelt sind, dass,
- wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Anodenseite ist, die Anodenseite einer an einem Ende des Bipolarplattenstapels angeordneten Bipolarplatte der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte mit der Kathodenseite mit dem zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt zugewandt ist, und die Kathodenseite einer an einem anderen Ende des Bipolarplattenstapels angeordneten Bipolarplatte der Anodenseite der Anodenzwischenplatte mit der Anodenseite mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt zugewandt ist, und
- wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Kathodenseite ist, die Kathodenseite einer an einem Ende des Bipolarplattenstapels angeordneten Bipolarplatte der Anodenseite der Anodenzwischenplatte mit der Anodenseite mit dem zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt zugewandt ist, und die Anodenseite einer an dem anderen Ende des Bipolarplattenstapels angeordneten Bipolarplatte der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte mit der Kathodenseite mit der Oberfläche zugewandt ist,
- und dass der Stapel plattenförmiger Komponenten gebildet ist, welcher den Bipolarplattenstapel sowie die Anodenzwischenplatte und die Kathodenzwischenplatte aufweist, und
- der Stapel plattenförmiger Komponenten entlang der Stapelrichtung des Stapels plattenförmiger Komponenten derart verspannt ist, dass
- durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts der Anodenseite der Anodenzwischenplatte mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt der Kathodenseite der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte eine Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen der Anodenzwischenplatte und der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte hergestellt ist, und durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen Oberflächenabschnitts der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt der Anodenseite der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte eine Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen der Kathodenzwischenplatte und der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte hergestellt ist, oder
- durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen Oberflächenabschnitts der Anodenseite der Anodenzwischenplatte mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt der Kathodenseite der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte eine Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen der Anodenzwischenplatte und der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte hergestellt ist, und durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt der Anodenseite der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte eine Verbindung, in einer Ausführung reibschlüssige Verbindung, zwischen der Kathodenzwischenplatte und der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte hergestellt ist, sodass die plattenförmigen Komponenten, in einer Ausführung verrutschsicher, gehalten sind, wobei durch diese Verbindungen optional zusätzlich eine fluiddichte Abdichtung, in einer Ausführung in der zur Stapelrichtung senkrechten Richtung, zwischen der Anodenzwischenplatte und der der Anodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte und/oder eine fluiddichte Abdichtung, in einer Ausführung in der zur Stapelrichtung senkrechten Richtung, zwischen der Kathodenzwischenplatte und der der Kathodenzwischenplatte benachbarten Bipolarplatte hergestellt ist.
- a plate-shaped component designed as an anode intermediate plate and a plate-shaped component designed as a cathode intermediate plate, wherein the anode intermediate plate has an anode side with at least one raised surface section, and the cathode intermediate plate has a cathode side with at least one, in one embodiment flat or smooth, surface section when the other side of the plurality of bipolar plates is the cathode side, and the cathode intermediate plate has a cathode side with at least one raised surface section, and the anode intermediate plate has an anode side with at least one, in one embodiment flat or smooth, surface section when the other side of the plurality of bipolar plates is the anode side, wherein
- the plurality of bipolar plates are stacked between the anode and cathode intermediate plates such that,
- if the other side of the plurality of bipolar plates is the anode side, the anode side of a bipolar plate arranged at one end of the bipolar plate stack is the cathode side the cathode intermediate plate with the cathode side facing the at least one raised surface portion, and the cathode side of a bipolar plate arranged at another end of the bipolar plate stack faces the anode side of the anode intermediate plate with the anode side facing the at least one surface portion, and
- if the other side of the plurality of bipolar plates is the cathode side, the cathode side of a bipolar plate arranged at one end of the bipolar plate stack faces the anode side of the anode intermediate plate with the anode side with the at least one raised surface portion, and the anode side of a bipolar plate arranged at the other end of the bipolar plate stack faces the cathode side of the cathode intermediate plate with the cathode side with the surface,
- and that the stack of plate-shaped components is formed, which comprises the bipolar plate stack as well as the anode intermediate plate and the cathode intermediate plate, and
- the stack of plate-shaped components is clamped along the stacking direction of the stack of plate-shaped components such that
- by the bracing and direct contact of the at least one raised surface section of the anode side of the anode intermediate plate with the at least one surface section of the cathode side of the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate, a connection, in one embodiment a frictional connection, is established between the anode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate, and by the bracing and direct contact of the at least one surface section of the cathode side of the cathode intermediate plate with the at least one raised surface section of the anode side of the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate, a connection, in one embodiment a frictional connection, is established between the cathode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate, or
- by the bracing and direct contact of the at least one surface section of the anode side of the anode intermediate plate with the at least one raised surface section of the cathode side of the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate, a connection, in one embodiment a frictional connection, is established between the anode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate, and by the bracing and direct contact of the at least one raised surface section of the cathode side of the cathode intermediate plate with the at least one surface section of the anode side of the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate, a connection, in one embodiment a frictional connection, is established between the cathode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate, so that the plate-shaped components are held in a slip-proof manner in one embodiment, wherein these connections optionally additionally provide a fluid-tight seal, in one embodiment in the direction perpendicular to the stacking direction, between the anode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the anode intermediate plate and/or a fluid-tight seal, in one embodiment in the direction perpendicular to the stacking direction, between the cathode intermediate plate and the bipolar plate adjacent to the cathode intermediate plate.
Gemäß einer Ausführung weist die Anodenzwischenplatte eine jeweilige, in einer Ausführung entlang der Stapelrichtung verlaufende, separate Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel auf, wobei die Kathodenzwischenplatte eine jeweilige, in einer Ausführung entlang der Stapelrichtung verlaufende, separate Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel aufweist, und
der zumindest eine erhabene Flächenabschnitt der Anodenseite der Anodenzwischenplatte jeweilige erhabene Flächenabschnitte aufweist, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen der Anodenzwischenplatte umgeben, und die Kathodenseite der benachbarten Bipolarplatte jeweilige, den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten der Anodenzwischenplatte entsprechende Oberflächenabschnitte aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Kathodenseite ist, oder
der zumindest eine erhabene Flächenabschnitt der Kathodenseite der Kathodenzwischenplatte jeweilige erhabene Flächenabschnitte aufweist, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen der Kathodenzwischenplatte umgeben, und die Anodenseite der benachbarten Bipolarplatte jeweilige, den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten der Kathodenzwischenplatte entsprechende Oberflächenabschnitte aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten die Anodenseite ist, wobei
die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen der Anodenzwischenplatte oder der Kathodenzwischenplatte Bestandteile des jeweiligen ersten Durchgangskanals sind und die jeweiligen separaten Ausgangsöffnungen der Anodenzwischenplatte oder der Kathodenzwischenplatte Bestandteile des jeweiligen zweiten Durchgangskanals sind.According to one embodiment, the anode intermediate plate has a respective separate inlet opening and outlet opening for an anode gas and/or a cathode gas and/or a coolant, which in one embodiment runs along the stacking direction, wherein the cathode intermediate plate has a respective separate inlet opening and outlet opening for an anode gas and/or a cathode gas and/or a coolant, which in one embodiment runs along the stacking direction, and
the at least one raised surface portion of the anode side of the anode intermediate plate has respective raised surface portions which surround the respective separate inlet openings and outlet openings of the anode intermediate plate, and the cathode side of the adjacent bipolar plate has respective surface portions corresponding to the respective raised surface portions of the anode intermediate plate when the other side of the plurality of bipolar plates is the cathode side, or
the at least one raised surface portion of the cathode side of the cathode intermediate plate has respective raised surface portions surrounding the respective separate inlet openings and outlet openings of the cathode intermediate plate, and the anode side of the adjacent bipolar plate has respective surface portions corresponding to the respective raised surface portions of the cathode intermediate plate when the other side of the plurality of bipolar plates is the anode side, wherein
the respective separate inlet openings of the anode intermediate plate or the cathode intermediate plate are components of the respective first through passage channel and the respective separate outlet openings of the anode intermediate plate or the cathode intermediate plate are components of the respective second passage channel.
Ein Transportstapel gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung weist auf:
- einen vorstehend beschriebenen Stapel plattenförmiger Komponenten, und
- entweder eine erste Trägerplatte und eine zweite Trägerplatte, wobei der Stapel plattenförmiger Komponenten zwischen der ersten und zweiten Trägerplatte positioniert ist, sodass der Transportstapel gebildet ist, wobei
- der Transportstapel entlang der Stapelrichtung des Stapels plattenförmiger Komponenten derart verspannt ist, dass die plattenförmigen Komponenten durch die Verspannung, in einer Ausführung verrutschsicher, gehalten sind, oder
- eine als Kathodenendplatte ausgebildete plattenförmige Komponente und eine als Anodenendplatte ausgebildete plattenförmige Komponente, wobei
- der Stapel plattenförmiger Komponenten zwischen der Kathodenendplatte und der Anodenendplatte positioniert ist, sodass der Transportstapel gebildet ist, und
- der Transportstapel entlang der Stapelrichtung des Stapels plattenförmiger Komponenten derart verspannt ist, dass die plattenförmigen Komponenten durch die Verspannung, in einer Ausführung verrutschsicher, gehalten sind.
- a stack of plate-shaped components as described above, and
- either a first carrier plate and a second carrier plate, wherein the stack of plate-shaped components is positioned between the first and second carrier plates so that the transport stack is formed, wherein
- the transport stack is braced along the stacking direction of the stack of plate-shaped components in such a way that the plate-shaped components are held by the bracing, in one embodiment, in a slip-proof manner, or
- a plate-shaped component designed as a cathode end plate and a plate-shaped component designed as an anode end plate, wherein
- the stack of plate-shaped components is positioned between the cathode end plate and the anode end plate so that the transport stack is formed, and
- the transport stack is clamped along the stacking direction of the stack of plate-shaped components in such a way that the plate-shaped components are held by the clamping, in one embodiment in a slip-proof manner.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, zumindest wo technisch sinnvoll, auch für den zweiten Aspekt, den dritten Aspekt und den vierten Aspekt der Erfindung und deren vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.The features and advantages described with respect to the first aspect of the invention and its advantageous embodiment also apply, at least where technically reasonable, to the second aspect, the third aspect and the fourth aspect of the invention and their advantageous embodiment and vice versa.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren, in denen durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet werden. Es zeigen, wenigstens teilweise schematisch:
-
1 : einen Transportstapel mit einem Stapel plattenförmiger Komponenten für einen Brennstoffstoffzellenstapel gemäß einer ersten Ausführung, -
2 : einen Transportstapel mit einem Stapel plattenförmiger Komponenten für einen Brennstoffstoffzellenstapel gemäß einer zweiten Ausführung, -
3 eine plattenförmige Komponente für einen Brennstoffzellenstapel gemäß einer Ausführung, -
4 einen Abschnitt einer plattenförmigen Komponente für einen Brennstoffzellenstapel gemäß einer Ausführung, -
5 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Verpacken von mehreren plattenförmigen Komponenten für einen Brennstoffzellenstapel gemäß einer Ausführung, und -
6 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Bereitstellen mehrerer plattenförmiger Komponenten für die Herstellung eines Brennstoffzellenstapels gemäß einer Ausführung.
-
1 : a transport stack with a stack of plate-shaped components for a fuel cell stack according to a first embodiment, -
2 : a transport stack with a stack of plate-shaped components for a fuel cell stack according to a second embodiment, -
3 a plate-shaped component for a fuel cell stack according to an embodiment, -
4 a section of a plate-shaped component for a fuel cell stack according to an embodiment, -
5 a flow chart illustrating a method for packaging a plurality of plate-shaped components for a fuel cell stack according to an embodiment, and -
6 a flow chart illustrating a method for providing a plurality of plate-shaped components for producing a fuel cell stack according to an embodiment.
Die
Der Transportstapel 700 weist einen Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 für den Brennstoffzellenstapel auf. Der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 weist mehrere als Bipolarplatten 100 ausgebildete plattenförmige Komponenten 100, 300, 400 mit einer Anodenseite 110 und einer Kathodenseite 120 auf, wobei eine Seite ausgewählt aus der Anodenseite 110 und der Kathodenseite 120 zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt 130-1, 130-2 aufweist, und die andere Seite ausgewählt aus der Anodenseite 110 und der Kathodenseite 120 zumindest einen, insbesondere ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt 140 aufweist.The
Hierbei ist in
Die mehreren Bipolarplatten 100 sind derart gestapelt, dass jeweils die Anodenseite 110 und die Kathodenseite 120 benachbarter Bipolarplatten 100 einander zugewandt und in direktem Kontakt miteinander sind, und einen Bipolarplattenstapel 200 bilden.The plurality of
Der Bipolarplattenstapel 200 ist entlang einer Stapelrichtung Z des Bipolarplattenstapels 200 mittels bzw. unter Verwendung eines oder mehrerer Bänder 180 derart verspannt, dass durch die Verspannung und einen jeweiligen Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts 130-1, 130-2 der einen Seite einer Bipolarplatte 100 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 140 der anderen Seite einer anderen Bipolarplatte 100 jeweiliger benachbarter Bipolarplatten 100 eine jeweilige reibschlüssige Verbindung zwischen den jeweiligen benachbarten Bipolarplatten 100 hergestellt ist, sodass die mehreren Bipolarplatten 100 verrutschsicher gehalten sind.The
Hierbei ist für jedes Paar von benachbarten Bipolarplatten 100 durch den Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts 130-1, 130-2 der einen Seite der einen Bipolarplatte 100 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 140 der anderen Seite der anderen Bipolarplatte 100 eine fluiddichte Verbindung in einer zur Stapelrichtung Z senkrechten Richtung X, Y zwischen den benachbarten Bipolarplatten 100 hergestellt.Here, for each pair of adjacent
Die mehreren Bipolarplatten 100 weisen jeweilige, entlang der Stapelrichtung Z verlaufende separate nicht gezeigte Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel auf, wobei die mehreren Bipolarplatten 100 derart gestapelt sind, dass die separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel der mehreren Bipolarplatten 100 jeweils derart aufeinander ausgerichtet sind, dass ein jeweiliger, in Stapelrichtung Z verlaufender, durch die jeweiligen Eingangsöffnungen gebildeter nicht gezeigter erster Durchgangskanal für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel gebildet ist, und dass ein jeweiliger, in Stapelrichtung Z verlaufender, durch die jeweiligen Ausgangsöffnungen gebildeter nicht gezeigter zweiter Durchgangskanal für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel gebildet ist.The plurality of
Die eine Seite ausgewählt aus der Anodenseite 110 und der Kathodenseite 120 weist jeweilige erhabene Flächenabschnitte 130-2 auf, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen umgeben, und die andere Seite ausgewählt aus der Anodenseite 110 und der Kathodenseite 120 weist den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten 130-2 entsprechende jeweilige Oberflächenabschnitte 140 auf.One side selected from the
Der Stapel 500 weist ferner eine als Anodenzwischenplatte 300 ausgebildete plattenförmige Komponente und eine als Kathodenzwischenplatte 400 ausgebildete plattenförmige Komponente auf, wobei die Anodenzwischenplatte 300 eine Anodenseite 310 mit zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt 311-1, 311-2, und die Kathodenzwischenplatte 400 eine Kathodenseite 410 mit zumindest einem ebenen bzw. glatten Oberflächenabschnitt 411 aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Kathodenseite 120 ist, und die Kathodenzwischenplatte 400 eine Kathodenseite 410 mit zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt 411-1, 411-2, und die Anodenzwischenplatte 300 eine Anodenseite 310 mit zumindest einem ebenen bzw. glatten Oberflächenabschnitt 312 aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Anodenseite 110 ist.The
Die mehreren Bipolarplatten 100 sind derart zwischen der Anoden- und der Kathodenzwischenplatte 300, 400 gestapelt, dass, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Anodenseite 110 ist, die Anodenseite 110 einer an einem Ende 201 des Bipolarplattenstapels 200 angeordneten Bipolarplatte 100 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 mit der Kathodenseite 410 mit dem zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt 411-1, 411-2 zugewandt ist, und die Kathodenseite 120 einer an einem anderen Ende 202 des Bipolarplattenstapels 200 angeordneten Bipolarplatte 100 der Anodenseite 310 der Anodenzwischenplatte 300 mit der Anodenseite 320 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 312 zugewandt ist, und wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Kathodenseite 120 ist, die Kathodenseite 120 einer an einem Ende 201 des Bipolarplattenstapels 200 angeordneten Bipolarplatte 100 der Anodenseite 310 der Anodenzwischenplatte 300 mit der Anodenseite 310 mit dem zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt 311-1, 311-2 zugewandt ist, und die Anodenseite 110 einer an dem anderen Ende 202 des Bipolarplattenstapels 200 angeordneten Bipolarplatte 100 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 mit der Kathodenseite 410 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 412 zugewandt ist, und dass der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 gebildet ist, welcher den Bipolarplattenstapel 200 sowie die Anodenzwischenplatte 300 und die Kathodenzwischenplatte 400 aufweist.The plurality of bipolar plates 100 are stacked between the anode and cathode intermediate plates 300, 400 such that, when the other side of the plurality of bipolar plates 100 is the anode side 110, the anode side 110 of a bipolar plate 100 arranged at one end 201 of the bipolar plate stack 200 faces the cathode side 410 of the cathode intermediate plate 400 with the cathode side 410 with the at least one raised surface portion 411-1, 411-2, and the cathode side 120 of a bipolar plate 100 arranged at another end 202 of the bipolar plate stack 200 faces the anode side 310 of the anode intermediate plate 300 with the anode side 320 with the at least one surface portion 312, and when the other side of the plurality of bipolar plates 100 is the cathode side 120, the cathode side 120 of a bipolar plate 100 arranged at one end 201 of the bipolar plate stack 200 faces the anode side 310 of the anode intermediate plate 300 with the anode side 310 with the at least one raised surface section 311-1, 311-2, and the anode side 110 of a bipolar plate 100 arranged at the other end 202 of the bipolar plate stack 200 faces the cathode side 410 of the cathode intermediate plate 400 with the cathode side 410 with the at least one surface section 412, and that the stack 500 of plate-shaped components 100, 300, 400 is formed, which has the bipolar plate stack 200 as well as the anode intermediate plate 300 and the cathode intermediate plate 400.
Hierbei ist der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 entlang der Stapelrichtung Z des Stapels 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 derart verspannt, dass durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts 311-1, 311-2 der Anodenseite 310 der Anodenzwischenplatte 300 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 140 der Kathodenseite 120 der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Anodenzwischenplatte 300 und der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 hergestellt ist, und durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen Oberflächenabschnitts 412 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt 130-1, 130-2 der Anodenseite 110 der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Kathodenzwischenplatte 400 und der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 hergestellt ist, oder durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen Oberflächenabschnitts 312 der Anodenseite 310 der Anodenzwischenplatte 300 mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt 130-1, 130-2 der Kathodenseite 120 der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Anodenzwischenplatte 300 und der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 hergestellt ist, und durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts 411-1, 411-2 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 140 der Anodenseite 110 der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Kathodenzwischenplatte 400 und der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 hergestellt ist, sodass die plattenförmigen Komponenten 100, 300, 400 verrutschsicher gehalten sind.In this case, the
Durch diese Verbindungen sind zusätzlich eine fluiddichte Abdichtung in der zur Stapelrichtung Z senkrechten Richtung X, Y zwischen der Anodenzwischenplatte 300 und der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 und eine fluiddichte Abdichtung in der zur Stapelrichtung Z senkrechten Richtung X, Y zwischen der Kathodenzwischenplatte 400 und der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 hergestellt.These connections additionally produce a fluid-tight seal in the direction X, Y perpendicular to the stacking direction Z between the anode
Die Anodenzwischenplatte 300 weist eine nicht gezeigte jeweilige, entlang der Stapelrichtung Z verlaufende, separate Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel auf, und die Kathodenzwischenplatte 400 weist eine nicht gezeigte jeweilige, entlang der Stapelrichtung Z verlaufende, separate Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel auf.The anode
In der in
In der in
Hierbei sind die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen der Anodenzwischenplatte 300 oder der Kathodenzwischenplatte 400 Bestandteile des (jeweiligen) ersten Durchgangskanals (für das Kathodengas, das Anodengas und das Kühlmittel), und die jeweiligen separaten Ausgangsöffnungen der Anodenzwischenplatte 300 oder der Kathodenzwischenplatte 400 sind Bestandteile des (jeweiligen) zweiten Durchgangskanals (für das Kathodengas, das Anodengas und das Kühlmittel).Here, the respective separate inlet openings of the anode
Gemäß einer Ausführung weist der Transportstapel 700 ferner eine erste Trägerplatte 601 und eine zweite Trägerplatte 602 auf, wobei der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 zwischen der ersten und zweiten Trägerplatte 601, 602 positioniert ist, sodass der Transportstapel 700 gebildet ist.According to one embodiment, the
Hierbei ist der Transportstapel 700 entlang der Stapelrichtung Z des Stapels 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 mittels des einen Bandes 180 oder der mehreren Bänder 180 derart verspannt, dass die plattenförmigen Komponenten 100, 300, 400 durch die Verspannung verrutschsicher gehalten sind.Here, the
Gemäß einer anderen Ausführung weist der Transportstapel 700 ferner eine als Anodenendplatte 610 ausgebildete plattenförmige Komponente und eine als Kathodenendplatte 611 ausgebildete plattenförmige Komponente auf, wobei der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 zwischen der Anodenendplatte 610 und der Kathodenendplatte 611 positioniert ist, sodass der Transportstapel 700 gebildet ist.According to another embodiment, the
Hierbei ist der Transportstapel 700 entlang der Stapelrichtung Z des Stapels 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 mittels des einen Bandes 180 oder der mehreren Bänder 180 derart verspannt, dass die mehreren plattenförmigen Komponenten 100, 300, 400 durch die Verspannung verrutschsicher gehalten sind.Here, the
Die plattenförmige Komponente 100, 300, 400 kann als Bipolarplatte 100, als Anodenzwischenplatte 300 oder als Kathodenzwischenplatte 400 ausgebildet sein.The plate-shaped
Die Bipolarplatte 100 weist jeweilige Eingangsöffnungen 141-1, 141-2 und 141-3 für ein Anodengas, ein Kathodengas und ein Kühlmittel sowie jeweilige Ausgangsöffnungen 142-1, 142-2 und 142-3 für das Anodengas, das Kathodengas und das Kühlmittel auf.The
Eine Zwischenplatte ausgewählt aus der Anodenzwischenplatte 300 und der Kathodenzwischenplatte 400 weist ebenfalls jeweilige Eingangsöffnungen 340-1, 340-2, 340-3 bzw. 440-1, 440-2, 440-3 für das Anodengas, das Kathodengas und das Kühlmittel sowie jeweilige Ausgangsöffnungen 341-1, 341-2, 341-3 bzw. 441-1, 441-2, 441-3für das Anodengas, das Kathodengas und das Kühlmittel auf.An intermediate plate selected from the anode
Die andere Zwischenplatte weist hingegen lediglich eine Eingangsöffnung 340-1, 440-1 und eine Ausgangsöffnung 341-1, 441-1 für das entsprechende Gas auf, wobei die Anodenzwischenplatte 300 eine Eingangsöffnung 340-1 und eine Ausgangsöffnung 341-1 für das Kathodengas, und die Kathodenzwischenplatte 400 eine Eingangsöffnung 440-1 und eine Ausgangsöffnung 441-1 für das Anodengas aufweist.The other intermediate plate, on the other hand, has only one inlet opening 340-1, 440-1 and one outlet opening 341-1, 441-1 for the corresponding gas, wherein the anode
Des Weiteren weisen die Bipolarplatte 100, die Anodenzwischenplatte 300 und die Kathodenzwischenplatte 400 einen oder mehrere Gaseinlässe 143 sowie einen oder mehrere Gasauslässe 144 auf, welche über jeweilige, innerhalb der jeweiligen plattenförmigen Komponente 100, 300, 400 angeordnete Strömungskanäle mit den entsprechenden Eingangs- und Ausgangsöffnungen für das Anodengas bzw. das Kathodengas verbunden sind, um die Zuströmung des Anodengases bzw. des Kathodengases in ein Strömungsfeld 145 bzw. die Abströmung des Anodengases bzw. des Kathodengases aus dem Strömungsfeld 145 zu ermöglichen.Furthermore, the
Die plattenförmige Komponente 100, 300, 400 kann als Bipolarplatte 100, als Anodenzwischenplatte 300 oder als Kathodenzwischenplatte 400 ausgebildet sein.The plate-shaped
Die jeweilige plattenförmige Komponente 100, 300, 400 weist die jeweiligen oben beschriebenen erhabenen Flächenabschnitte 130-1, 311-1, 411-1 auf, welche das Strömungsfeld 145 der Anodenseite 110 bzw. der Kathodenseite 120 der Bipolarplatte 100 bzw. das entsprechende Strömungsfeld 145 der Anodenseite 310 der Anodenzwischenplatte 300 bzw. das entsprechende Strömungsfeld 145 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 radial umgeben.The respective plate-shaped
Des Weiteren weist die jeweilige plattenförmige Komponente 100, 300, 400 die jeweiligen oben beschriebenen erhabenen Flächenabschnitte 130-2, 311-2, 411-2, welche die jeweilige Eingangsöffnung 141-2, 340-2, 440-2 umgeben, sowie die jeweiligen oben beschriebenen erhabenen nicht gezeigten Flächenabschnitte 130-2, 311-2, 411-2 auf, die die nicht gezeigten Eingangsöffnungen 141-1, 141-3, 340-1, 340-3, 440-1, 440-3 und Ausgangsöffnungen 142-1, 142-2, 142-3, 341-1, 341-2, 341-3, 441-1, 441-2, 441-3 umgeben.Furthermore, the respective plate-shaped
In einem Schritt S10 werden mehrere als Bipolarplatten 100 ausgebildete plattenförmige Komponenten 100, 300, 400 mit einer Anodenseite 110 und einer Kathodenseite 120 bereitgestellt, wobei eine Seite ausgewählt aus der Anodenseite 110 und der Kathodenseite 120 zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt 130-1, 130-2 aufweist, und die andere Seite ausgewählt aus der Anodenseite 110 und der Kathodenseite 120 zumindest einen, in einigen Ausführungen ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt 140 aufweist,In a step S10, a plurality of plate-shaped
In einem Schritt S20 werden die mehreren Bipolarplatten 100 derart gestapelt, dass jeweils die Anodenseite 110 und die Kathodenseite 120 benachbarter Bipolarplatten 100 einander zugewandt und in direktem Kontakt miteinander sind, wodurch ein Bipolarplattenstapel 200 gebildet wird.In a step S20, the plurality of
In einem Schritt S30 wird der Bipolarplattenstapel 200 unter Verwendung eines oder mehrerer Bänder 180 entlang einer Stapelrichtung Z des Bipolarplattenstapels 200 derart verspannt, dass durch die Verspannung und einen jeweiligen Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts 130-1, 130-2 der einen Seite einer Bipolarplatte 100 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 140 der anderen Seite einer anderen Bipolarplatte 100 jeweiliger benachbarter Bipolarplatten 100 eine jeweilige reibschlüssige Verbindung zwischen den jeweiligen benachbarten Bipolarplatten 100 hergestellt wird, sodass die mehreren Bipolarplatten 100 verrutschsicher gehalten werden.In a step S30, the
Hierbei wird der Bipolarplattenstapel 200 bei einigen Ausführungen ferner derart verspannt, dass durch die Verspannung und den jeweiligen Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts 130-1, 130-2 der einen Seite der einen Bipolarplatte 100 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 140 der anderen Seite der anderen Bipolarplatte 100 der jeweiligen benachbarten Bipolarplatten 100 eine jeweilige fluiddichte Abdichtung in einer zur Stapelrichtung Z senkrechten Richtung X, Y zwischen den jeweiligen benachbarten Bipolarplatten 100 bewirkt wird.In some embodiments, the
Bei einigen Ausführungen werden in Schritt S10 mehrere Bipolarplatten 100 mit jeweiligen entlang der Stapelrichtung Z verlaufenden separaten Eingangsöffnungen 141-1, 141-2, 141-3 und Ausgangsöffnungen 142-1, 142-2, 142-3 für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel bereitgestellt, wobei in Schritt S20 die mehreren Bipolarplatten 100 derart gestapelt werden, dass die separaten Eingangsöffnungen 141-1, 141-2, 141-3 und Ausgangsöffnungen 142-1, 142-2, 142-3 für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel der mehreren Bipolarplatten 100 jeweils derart aufeinander ausgerichtet sind, dass ein jeweiliger, in Stapelrichtung Z verlaufender, die jeweiligen Eingangsöffnungen 141-1, 141-2, 141-3 aufweisender erster Durchgangskanal für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel gebildet wird, und dass ein jeweiliger, in Stapelrichtung Z verlaufender, die jeweiligen Ausgangsöffnungen 142-1, 142-2, 142-3 aufweisender zweiter Durchgangskanal für das Anodengas und/oder das Kathodengas und/oder das Kühlmittel gebildet wird, und die eine Seite ausgewählt aus der Anodenseite 110 und der Kathodenseite 120 jeweilige erhabene Flächenabschnitte 130-2 aufweist, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen 141-1, 141-2, 141-3 und Ausgangsöffnungen 142-1, 142-2, 142-3 umgeben, und die andere Seite ausgewählt aus der Anodenseite 110 und der Kathodenseite 120 den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten 130-2 entsprechende jeweilige Oberflächenabschnitte 140 aufweist.In some embodiments, in step S10, a plurality of bipolar plates 100 are provided with respective separate inlet openings 141-1, 141-2, 141-3 and outlet openings 142-1, 142-2, 142-3 for an anode gas and/or a cathode gas and/or a coolant, each running along the stacking direction Z, wherein in step S20 the plurality of bipolar plates 100 are stacked such that the separate inlet openings 141-1, 141-2, 141-3 and outlet openings 142-1, 142-2, 142-3 for the anode gas and/or the cathode gas and/or the coolant of the plurality of bipolar plates 100 are each aligned with one another such that a respective first through-channel running in the stacking direction Z and having the respective inlet openings 141-1, 141-2, 141-3 for the anode gas and/or the cathode gas and/or the coolant, and that a respective second through-channel for the anode gas and/or the cathode gas and/or the coolant is formed, running in the stacking direction Z and having the respective outlet openings 142-1, 142-2, 142-3, and one side selected from the anode side 110 and the cathode side 120 has respective raised surface sections 130-2 which surround the respective separate inlet openings 141-1, 141-2, 141-3 and outlet openings 142-1, 142-2, 142-3, and the other side selected from the anode side 110 and the cathode side 120 has respective surface sections 140 corresponding to the respective raised surface sections 130-2.
Bei einigen Ausführungen weist das Verfahren ferner den Schritt S11 auf, in dem eine als Anodenzwischenplatte 300 ausgebildete plattenförmige Komponente 100, 300, 400 und eine als Kathodenzwischenplatte 400 ausgebildete plattenförmige Komponente 100, 300, 400 bereitgestellt werden, wobei die Anodenzwischenplatte 300 eine Anodenseite 310 mit zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt 311-1, 311-2, und die Kathodenzwischenplatte 400 eine Kathodenseite 410 mit zumindest einem, in einigen Ausführungen ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt 411 aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Kathodenseite 120 ist, und die Kathodenzwischenplatte 400 eine Kathodenseite 410 mit zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt 411-1, 411-2, und die Anodenzwischenplatte 300 eine Anodenseite 310 mit zumindest einem, in einigen Ausführungen ebenen bzw. glatten, Oberflächenabschnitt 312 aufweist, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Anodenseite 110 ist.In some embodiments, the method further comprises step S11 in which a plate-shaped
In diesem Fall werden in Schritt S20 die mehreren Bipolarplatten 100 derart zwischen der Anoden- und der Kathodenzwischenplatte 300, 400 gestapelt, dass, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Anodenseite 110 ist, die Anodenseite 110 einer an einem Ende 201 des Bipolarplattenstapels 200 angeordneten Bipolarplatte 100 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 mit der Kathodenseite 410 mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt 411-1, 411-2 zugewandt ist, und die Kathodenseite 120 einer an einem anderen Ende 202 des Bipolarplattenstapels 200 angeordneten Bipolarplatte 100 der Anodenseite 310 der Anodenzwischenplatte 300 mit der Anodenseite 320 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 312 zugewandt ist, und wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Kathodenseite 120 ist, die Kathodenseite 120 einer an einem Ende 201 des Bipolarplattenstapels 200 angeordneten Bipolarplatte 100 der Anodenseite 310 der Anodenzwischenplatte 300 mit der Anodenseite 310 mit dem zumindest einem erhabenen Flächenabschnitt 311-1, 311-2 zugewandt ist, und die Anodenseite 110 einer an dem anderen Ende 202 des Bipolarplattenstapels 200 angeordneten Bipolarplatte 100 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 mit der Kathodenseite 410 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 412 zugewandt ist.In this case, in step S20, the plurality of bipolar plates 100 are stacked between the anode and the cathode intermediate plate 300, 400 in such a way that, when the other side of the plurality of bipolar plates 100 is the anode side 110, the anode side 110 of a bipolar plate 100 arranged at one end 201 of the bipolar plate stack 200 faces the cathode side 410 of the cathode intermediate plate 400 with the cathode side 410 with the at least one raised surface section 411-1, 411-2, and the cathode side 120 of a bipolar plate 100 arranged at another end 202 of the bipolar plate stack 200 faces the anode side 310 of the anode intermediate plate 300 with the anode side 320 with the at least one surface section 312, and when the other Side of the plurality of bipolar plates 100 is the cathode side 120, the cathode side 120 of a bipolar plate 100 arranged at one end 201 of the bipolar plate stack 200 faces the anode side 310 of the anode intermediate plate 300 with the anode side 310 with the at least one raised surface section 311-1, 311-2, and the anode side 110 of a bipolar plate 100 arranged at the other end 202 of the bipolar plate stack 200 faces the cathode side 410 of the cathode intermediate plate 400 with the cathode side 410 with the at least one surface section 412.
Hierdurch wird ein Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 gebildet, welcher den Bipolarplattenstapel 200 sowie die Anodenzwischenplatte 300 und die Kathodenzwischenplatte 400 aufweist.This forms a
Weiterhin wird in diesem Fall in Schritt S30 der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 entlang der Stapelrichtung Z derart verspannt, dass
durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts 311-1, 311-2 der Anodenseite 310 der Anodenzwischenplatte 300 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 140 der Kathodenseite 120 der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Anodenzwischenplatte 300 und der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 hergestellt wird, und durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen Oberflächenabschnitts 412 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt 130-1, 130-2 der Anodenseite 110 der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Kathodenzwischenplatte 400 und der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 hergestellt wird, oder
durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen Oberflächenabschnitts 312 der Anodenzwischenplatte 300 mit dem zumindest einen erhabenen Flächenabschnitt 130-1, 130-2 der Kathodenseite 120 der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Anodenzwischenplatte 300 und der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 hergestellt wird, und durch die Verspannung und einen direkten Kontakt des zumindest einen erhabenen Flächenabschnitts 411-1, 411-2 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 mit dem zumindest einen Oberflächenabschnitt 140 der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Kathodenzwischenplatte 400 und der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 hergestellt wird, sodass die mehreren Bipolarplatten 100, die Anodenzwischenplatte 300 und die Kathodenzwischenplatte 400 verrutschsicher gehalten werden.Furthermore, in this case, in step S30, the
by the tension and direct contact of the at least one raised surface section 311-1, 311-2 of the
by the bracing and direct contact of the at least one
Durch diese Verbindungen werden zusätzlich eine fluiddichte Abdichtung in der zur Stapelrichtung Z senkrechten Richtung X, Y zwischen der Anodenzwischenplatte 300 und der der Anodenzwischenplatte 300 benachbarten Bipolarplatte 100 und eine fluiddichte Abdichtung in der zur Stapelrichtung Z senkrechten Richtung X, Y zwischen der Kathodenzwischenplatte 400 und der der Kathodenzwischenplatte 400 benachbarten Bipolarplatte 100 bewirkt.These connections additionally provide a fluid-tight seal in the direction X, Y perpendicular to the stacking direction Z between the anode
Bei einigen Ausführungen werden in Schritt S11 eine Anodenzwischenplatte 300 mit einer jeweiligen, entlang der Stapelrichtung Z verlaufenden, separaten Eingangsöffnung 340-1, 340-2, 340-3 und Ausgangsöffnung 341-1, 341-2, 341-3 für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel, und eine Kathodenzwischenplatte 400 mit einer jeweiligen, entlang der Stapelrichtung Z verlaufenden, separaten Eingangsöffnung 440-1, 440-2, 440-3 und Ausgangsöffnung 441-1, 441-2, 441-3 für ein Anodengas und/oder ein Kathodengas und/oder ein Kühlmittel bereitgestellt.In some embodiments, in step S11, an anode
Hierbei weist der zumindest eine erhabene Flächenabschnitt 311-1, 311-2 der Anodenseite 310 der Anodenzwischenplatte 300 jeweilige erhabene Flächenabschnitte 311-2 auf, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen 340-1, 340-2, 340-3 und Ausgangsöffnungen 341-1, 341-2, 341-3 der Anodenzwischenplatte 300 umgeben, und die Kathodenseite 120 der benachbarten Bipolarplatte 100 weist jeweilige, den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten 311-2 der Anodenzwischenplatte 300 entsprechende Oberflächenabschnitte 140 auf, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Kathodenseite 120 ist, oder der zumindest eine erhabene Flächenabschnitt 411-1, 411-2 der Kathodenseite 410 der Kathodenzwischenplatte 400 weist jeweilige erhabene Flächenabschnitte 411-2 auf, welche die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen 440-1, 440-2, 440-3 und Ausgangsöffnungen 441-1, 441-2, 441-3 der Kathodenzwischenplatte 400 umgeben, und die Anodenseite 110 der benachbarten Bipolarplatte 100 weist jeweilige, den jeweiligen erhabenen Flächenabschnitten 311-2 der Kathodenzwischenplatte 400 entsprechende Oberflächenabschnitte 140 auf, wenn die andere Seite der mehreren Bipolarplatten 100 die Anodenseite 110 ist.Here, the at least one raised surface section 311-1, 311-2 of the
Dabei sind die jeweiligen separaten Eingangsöffnungen 340-1, 340-2, 340-3; 440-1, 440-2, 440-3 der Anodenzwischenplatte 300 oder der Kathodenzwischenplatte 400 Bestandteile des jeweiligen ersten Durchgangskanals, und die jeweiligen separaten Ausgangsöffnungen 341-1, 341-2, 341-3; 441-1, 441-2, 441-3 der Anodenzwischenplatte 300 oder der Kathodenzwischenplatte 400 Bestandteile des jeweiligen zweiten Durchgangskanals.The respective separate inlet openings 340-1, 340-2, 340-3; 440-1, 440-2, 440-3 of the anode
Bei einigen Ausführungen weist das Verfahren ferner den Schritt S12, in dem eine erste und eine zweite Trägerplatte 601, 602 bereitgestellt werden, und den Schritt S21 auf, in dem die erste und zweite Trägerplatte 601, 602 derart angeordnet werden, dass der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 zwischen der ersten und der zweiten Trägerplatte 601, 602 positioniert ist, wodurch ein Transportstapel 700 gebildet wird.In some embodiments, the method further comprises step S12 in which a first and a second carrier plate 601, 602 are provided, and step S21 in which the first and second carrier plates 601, 602 are arranged such that the
Hierbei wird in Schritt S30 der Transportstapel 700 entlang der Stapelrichtung Z des Stapels 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400, insbesondere mittels des einen Bandes 180 oder der mehreren Bänder 180, derart verspannt, dass die plattenförmigen Komponenten 100, 300, 400 durch die Verspannung verrutschsicher gehalten werden.In step S30, the
Bei einigen Ausführungen weist das Verfahren ferner den Schritt S13, in dem eine als Anodenendplatte 610 ausgebildete plattenförmige Komponente und eine als Kathodenendplatte 611 ausgebildete plattenförmige Komponente bereitgestellt werden, und den Schritt S22 auf, in dem die Anodenendplatte 610 und die Kathodenendplatte 611 derart angeordnet werden, dass der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 zwischen der Anodenendplatte 610 und der Kathodenendplatte 611 positioniert ist, wodurch ein Transportstapel 700 gebildet wird.In some embodiments, the method further comprises step S13 in which a plate-shaped component formed as an anode end plate 610 and a plate-shaped component formed as a cathode end plate 611 are provided, and step S22 in which the anode end plate 610 and the cathode end plate 611 are arranged such that the
Hierbei wird in Schritt S30 der Transportstapel 700 entlang der Stapelrichtung Z des Bipolarplattenstapels 200, insbesondere mittels des einen Bandes 180 oder der mehreren Bänder 180, derart verspannt, dass die mehreren plattenförmigen Komponenten 100, 300, 400 durch die Verspannung verrutschsicher gehalten werden.In step S30, the
Bei einigen Ausführungen weist das Verfahren ferner den Schritt S40 auf, in dem der verspannte Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 oder der verspannte Transportstapel 700 in einen Behälter eingebracht wird.In some embodiments, the method further comprises step S40 in which the clamped
In einem Schritt S100 wird ein verpackter Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 bereitgestellt.In a step S100, a packaged
In einem Schritt S110 werden der erste Durchgangskanal für das Anodengas und der erste Durchgangskanal für das Kathodengas und der erste Durchgangskanal für das Kühlmittel mit einer jeweiligen ersten Fluidleitung verbunden, und der zweite Durchgangskanal für das Anodengas und der zweite Durchgangskanal für das Kathodengas und der zweite Durchgangskanal für das Kühlmittel mit einer jeweiligen zweiten Fluidleitung verbunden.In a step S110, the first passageway for the anode gas and the first passageway for the cathode gas and the first passageway for the coolant are connected to a respective first fluid line, and the second passageway for the anode gas and the second passageway for the cathode gas and the second passageway for the coolant are connected to a respective second fluid line.
In einem Schritt S120 wird der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 mit einem Spülmedium, beispielsweise deionisiertem Wasser oder vollentsalztem Wasser, durch Zuführen des Spülmediums zu dem Stapel plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 über zumindest eine der ersten Fluidleitungen und durch Abführen des Spülmediums von dem Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 über die entsprechende(n) zweite(n) Fluidleitung(en) gespült.In a step S120, the
Zusätzlich oder alternativ zu Schritt S120 wird in einem Schritt S130 der Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 mit dem Spülmedium durch Zuführen des Spülmediums zu dem Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 über zumindest eine der zweiten Fluidleitungen und durch Abführen des Spülmediums von dem Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 über die entsprechende(n) erste(n) Fluidleitung(en) gespült.In addition or alternatively to step S120, in a step S130 the
In einem Schritt S140 wird ein Unterdruck an dem Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 durch Anschließen einer Fluidpumpe an zumindest eine der ersten Fluidleitungen und Betreiben der Fluidpumpe angelegt.In a step S140, a negative pressure is applied to the
Zusätzlich oder alternativ zu Schritt S140 wird in einem Schritt S150 ein Unterdruck an dem Stapel 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 durch Anschließen der Fluidpumpe an zumindest eine der zweiten Fluidleitungen und Betreiben der Fluidpumpe angelegt.Additionally or alternatively to step S140, in a step S150 a negative pressure is applied to the
In einem Schritt S160 wird die Verspannung des Stapels 500 plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 gelöst, wobei in einem Schritt S170 der Stapel plattenförmiger Komponenten 100, 300, 400 durch Trennung der mehreren plattenförmigen Komponenten 100, 300, 400 voneinander zerlegt wird.In a step S160, the tension of the
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- BipolarplatteBipolar plate
- 110110
- Anodenseite der BipolarplatteAnode side of the bipolar plate
- 120120
- Kathodenseite der BipolarplatteCathode side of the bipolar plate
- 130130
- erhabener Flächenabschnitt der Bipolarplatteraised surface section of the bipolar plate
- 140140
- Oberflächenabschnitt der BipolarplatteSurface section of the bipolar plate
- 141141
- Eingangsöffnung der BipolarplatteEntrance opening of the bipolar plate
- 142142
- Ausgangsöffnung der BipolarplatteBipolar plate outlet opening
- 143143
- GaseinlassGas inlet
- 144144
- GasauslassGas outlet
- 145145
- StrömungsfeldFlow field
- 180180
- Bandtape
- 200200
- BipolarplattenstapelBipolar plate stack
- 201201
- ein Ende des herzustellenden Bipolarplattenstapelsone end of the bipolar plate stack to be produced
- 202202
- anderes Ende des herzustellenden Bipolarplattenstapelsother end of the bipolar plate stack to be produced
- 300300
- AnodenzwischenplatteAnode intermediate plate
- 310310
- Anodenseite der AnodenzwischenplatteAnode side of the anode intermediate plate
- 311311
- erhabener Flächenabschnitt der Anodenzwischenplatteraised surface section of the anode intermediate plate
- 312312
- Oberflächenabschnitt der AnodenzwischenplatteSurface section of the anode intermediate plate
- 340340
- Eingangsöffnung der AnodenzwischenplatteInlet opening of the anode intermediate plate
- 341341
- Ausgangsöffnung der AnodenzwischenplatteOutlet opening of the anode intermediate plate
- 400400
- KathodenzwischenplatteCathode intermediate plate
- 410410
- Kathodenseite der KathodenzwischenplatteCathode side of the cathode intermediate plate
- 411411
- erhabener Flächenabschnitt der Kathodenzwischenplatteraised surface section of the cathode intermediate plate
- 412412
- Oberflächenabschnitt der KathodenzwischenplatteSurface section of the cathode intermediate plate
- 440440
- Eingangsöffnung der KathodenzwischenplatteEntrance opening of the cathode intermediate plate
- 441441
- Ausgangsöffnung der KathodenzwischenplatteCathode intermediate plate outlet opening
- 500500
- Stapel plattenförmiger KomponentenStack of plate-shaped components
- 601601
- erste Trägerplattefirst carrier plate
- 602602
- zweite Trägerplattesecond carrier plate
- 610610
- AnodenendplatteAnode end plate
- 611611
- KathodenendplatteCathode end plate
- 700700
- TransportstapelTransport stack
- ZZ
- StapelrichtungStacking direction
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DE102019124925A1 (en) | 2018-10-02 | 2020-04-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | CONVEYOR DEVICE FOR A SEPARATOR FOR A FUEL CELL |
-
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- 2022-10-25 DE DE102022211320.9A patent/DE102022211320A1/en active Pending
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DE102019124925A1 (en) | 2018-10-02 | 2020-04-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | CONVEYOR DEVICE FOR A SEPARATOR FOR A FUEL CELL |
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Legal Events
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