DE10224962B4

DE10224962B4 - Brennstoffzellenanordnung

Info

Publication number: DE10224962B4
Application number: DE10224962A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Toyota Tanaka; Toru Toyota Bisaka; Akira Toyota Aoto; Hiroaki Toyota Nishiumi; Yutaka Toyota Hotta; Shunichi Toyota Shibasaki; Susumu Toyota Oda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: DE10224962A1; US20020187380A1; USRE42720E1; US6803142B2

Abstract

Brennstoffzellenanordnung (20), mit
zumindest einem Brennstoffzellenstapel (52), der eine Vielzahl gestapelter Einheitszellen (40) hat, und
Endplatten (60, 62), die den zumindest einen Brennstoffzellenstapel einklemmen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die eine Endplatte (62) an ihrer Unterseite an zwei Befestigungen (86, 88) an einem Gehäusekasten (10) befestigt ist, während die andere Endplatte (60) am davon abgewandten Ende an ihrer Unterseite an einem Mittelpunktsabschnitt über eine Befestigung (82) an dem Gehäusekasten (10) befestigt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsbereich
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzellenanordnung, die aus zumindest einem Brennstoffzellenstapel besteht und, ausführlicher ausgedrückt, auf ihre Festlegung und Sicherung.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Heutzutage liegt die Forschung und Entwicklung in einem Fahrzeug, das mit einem System bestückt ist, das durch Brennstoffzellen elektrische Energie erzeugt, und das die elektrische Energie, die während der Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt wird, nutzt. Normalerweise sind Brennstoffzellen, die in einem durch eine Brennstoffzelle elektrische Energie erzeugenden System enthalten sind, in der Form eines Brennstoffzellenstapels ausgebildet, der eine Vielzahl gestapelter Einheitszellen hat. Ein Verfahren zur Sicherung von Brennstoffzellenstapel wurde vorgeschlagen, bei dem ein Brennstoffzellenstapel durch ein Paar Endplatten gesichert wird, die auf beiden Seiten des Stapels in der Richtung der gestapelten Einheitszellen angeordnet sind.
Wenn eine Brennstoffzelle, die einen Brennstoffzellenstapel, wie zuvor erwähnt, hat, in einem Fahrzeug eingebaut wird, entsteht eine Gefahr in einer positionellen Abweichung und Verformung der gestapelten Einheitszellen, was durch Torsionskräfte ausgelöst werden kann, die aufgrund einer Torsion des Fahrzeugkörpers oder durch Vibrationen in dem Fahrzeug auf die Brennstoffzelle wirken. Eine derartige geringfügige Abweichung oder Verformung kann ein Austreten eines Kühlgases, Brennstoffgases oder dergleichen verursachen. Ferner wird eine derartige Abweichung oder Verformung die Stabilität der Montagebefestigung der Röhre zum Zuführen und Ausgeben eines Brennstoffgases, eines Oxidationsgases und eines Kühlmittels, und der elektrischen Systemleitung, usw., zu dem Stapel verringern, und deren Montagegenauigkeit verschlechtern. Um die Brennstoffzellen in das Fahrzeug stabil einzubauen, muss der Einbau für jeden Brennstoffzellenstapel getrennt durchgeführt werden, so dass sich die Arbeitsstunden, die für den Einbau notwendig sind, erhöhen.
DE 100 49 801 A1 offenbart das Stapeln von Brennstoffzellenstapeln (10A bis 10B) in Reihen in einem einzigen Gehäuse (siehe 4 der D2).
Eine Brennstoffzellenanordnung, die aus der JP 2001030771 A bekannt ist, ist mit Endplatten 46, 48 über Schienen, die in x-Richtung über die ganze Breite der Endplatte verlaufen, an dem Fahrzeug über Gummipuffer 626, 642 befestigt. Die vordere Schiene 622, die in Fahrtrichtung zeigt, hat ein L-förmiges Profil, dessen einer Schenkel 622a durch Anlage mit der Endplatte diese in Fahrtrichtung fixiert und dessen anderer Schenkel 622b diese über Gummipuffer mit dem Fahrzeug verbindet. Durch die L-förmige Schiene 622 ist die Brennstoffzellenanordnung in der Fahrtrichtung fixiert und Vibrationen quer zur Fahrrichtung oder in vertikaler Richtung können durch die Gummipuffer absorbiert werden.
Bei einer weitern Brennstoffzellenanordnung der JP 2001030771 A ist der Brennstoffzellenstapel innerhalb einer Vier-Punkt-Befestigung gehalten.
ÜBERBLICK DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffzelle zu schaffen, die die zuvor erwähnten Probleme lösen kann. Ausführlicher ausgedrückt, ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, das Auftreten einer Torsion eines Brennstoffzellenstapels zu verhindern, der in einem Brennstoffzellengehäusekasten angeordnet ist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bezeichnen.
1 ist eine schematische Perspektivansicht eines Gehäusekastens 10, der einen Brennstoffzellenstapel 52 enthält, in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2a ist eine Seitenansicht der Brennstoffzellenanordnung 20.
2b ist eine Teilansicht der Brennstoffzellenanordnung 20.
3 ist eine Teilansicht einer Struktur einer Befestigung 86.
4 ist eine Teilansicht der Brennstoffzellenanordnung 20.
5 ist eine Perspektivansicht eines bestimmten Beispiels des Verstärkungsbauteils 300.
6 ist eine Teilansicht eines Beispiels der Struktur einer Befestigung 82.
7 ist eine schematische Draufsicht einer Brennstoffzellenanordnung 120 in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
8 ist eine Teilansicht der Brennstoffzellenanordnung 120, die in 7 gezeigt ist.
9 ist eine vergrößerte Ansicht einer Seite einer Endplatte 126 für einen Druckmechanismus 150 eines Brennstoffzellenstapels 122a und seinem benachbarten Bauteilen.
10 ist eine vergrößerte Teilansicht benachbarter Abschnitte der Endplatte 124 der Kühlwasserkanäle, in dem Brennstoffzellenstapel 122a.
11 ist ein Schaltplan, der einen Kurzschluss elektrisch darstellt.
12 ist eine Darstellung, die einen Aufbau einer Brennstoffzellenanordnung 220 in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch darstellt.
13 ist eine Darstellung, die einen Aufbau einer Brennstoffzellenanordnung 320 in Übereinstimmung mit einem vierten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt.
14a ist eine vergrößerte Teilansicht eines Gehäusekastens 310 der Brennstoffzellenanordnung 320.
14b ist eine Draufsicht der Brennstoffzellenanordnung 320.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Erfindung wird folgend mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben.
(ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Brennstoffzellenanordnung 20 in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Gehäusekasten 10 ist aus einem Metall, wie z.B. Aluminium oder dergleichen, gefertigt und an einem Fahrzeugkörper 30 über Rahmen 12, 14, 16 und 18 befestigt. Der Gehäusekasten 10 enthält einen Brennstoffzellenstapel 52.
Der Brennstoffzellenstapel 52 wird durch Stapeln einer Vielzahl Einheitszellen 40 mit Separatoren 50, die dazwischen angeordnet sind, ausgebildet. Der Brennstoffzellenstapel 52 wird durch Endplatten 60, 62 von gegenüberliegenden Seiten eingeklemmt, die aus einem Metall, einem Harz oder dergleichen gefertigt sind. Jede Einheitszelle 40 ist aus einem Polyelektrolytfilm (d.h. einem auf Fluorkohlenstoff basierenden, aus Harz ausgebildeten Ionenaustauscherfilm, der eine Dicke von 100 μm bis 200 μm hat) und zwei Elektroden (einer Anode und einer Kathode) hergestellt, die den Polyelektrolytfilm enthalten.
Die Endplatte 60 ist mit einem Druckmechanismus 70 zum Drücken des Brennstoffzellenstapels 52 von den beiden Seiten vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Druckbauteil, das den Druckmechanismus 70 ausbildet, ein Bolzen, der sich durch ein Durchgangsloch der Endplatte 60 erstreckt. Durch Festziehen des Bolzens, werden die gestapelten Einheitszellen 40 gedrückt. Die Endplatte 62 kann ebenfalls mit einem gleichartigen Druckmechanismus versehen sein.
Jede Einheitszelle bzw. Brennstoffzelle 40 hat ein Kühlwasserloch, ein Brennstoffgasloch und ein Oxidationsgasloch (nicht gezeigt). Wenn eine Vielzahl Brennstoffzellen 40 gestapelt werden, bilden diese Löcher Durchgänge für das Kühlwasser, das Brennstoffgas und das Oxidationsgas, die sich durch die gestapelten Brennstoffzellen 40 erstrecken.
Ein Verstärkungsbauteil 300 kann zwischen den Rahmen 12 und 14 des Gehäusekastens 10 vorgesehen sein (1 zeigt ein Gehäusekasten, der mit einem Verstärkungsbauteil 300 versehen ist). Das Verstärkungsbauteil 300 wird später beschrieben.
2a ist eine Seitenansicht der Brennstoffzellenanordnung 20. 2b ist eine Teilansicht des Gehäusekastens 10, der den Brennstoffzellenstapel 52 enthält, wobei die Ansicht entlang der Linie 2b-2b aus 2a genommen wird. Wie in 2b gezeigt ist, ist der Gehäusekasten 10 über die Rahmen 16, 18 an dem Fahrzeugkörper 30 befestigt. Die Endplatte 62 des Brennstoffzellenstapels 52 ist über Befestigungen 86, 88 an gegenüberliegenden Enden einer unteren Fläche der Endplatte 62 an dem Gehäusekasten 10 befestigt.
3 ist eine Teilansicht des Gehäusekastens 10, die ein Beispiel des Aufbaus der Befestigungen 86, 88 zeigt. Eine Grundplatte 123 ist über einen Bolzen 100 und eine Mutter 110 an dem Gehäusekasten 10 befestigt. Gleichermaßen ist eine Grundplatte 123 über einen Bolzen 102 und eine Mutter 112 an dem Gehäusekasten 10 befestigt. Die Endplatte 62 ist über eine Halteplatte 130 über Festziehen eines Bolzens 104 an der Grundplatte 123 befestigt. Ein elektrischer Isolator 125 ist zwischen dem Bolzen 104 und der Halteplatte 123 vorgesehen, so dass die Endplatte 62 und der Gehäusekasten 10 voneinander elektrisch isoliert sind. Eine innere Fläche des Gehäusekastens 10 ist mit einem isolierenden Material (nicht gezeigt) beschichtet. Auf diese Weise werden die isolierenden Eigenschaften zwischen der Endplatte 62 und der Brennstoffzelle 20 verbessert.
4 ist eine Teilansicht des Gehäusekastens 10, der den Brennstoffzellenstapel 52 enthält, wobei die Ansicht entlang einer Linie 4-4 aus 2a genommen wird. In 4 ist über die Rahmen 12, 14 der Gehäusekasten 10 an dem Fahrzeugkörper 30 befestigt. Die Endplatte 60 des Brennstoffzellenstapels 52 ist an einem Mittelpunktsabschnitt einer unteren Fläche der Endplatte 60 über eine Befestigung 82 an dem Gehäusekasten 10 befestigt. Ein Beispiel der Struktur der Befestigung 82 kann gleich der der Befestigungen 86, 88 sein.
Wie zuvor beschrieben worden ist, ist der Brennstoffzellenstapel 52, der in dem Gehäusekasten 10 enthalten ist, an den drei Stellen, das heißt, an den Befestigungen 82, 86, 88 an dem Gehäusekasten 10 befestigt. Daher wird eine untere Fläche des Brennstoffzellenstapels 52 über eine dreieckige Ebene bestimmt, die durch drei Punkte der Befestigungen 82, 86, 88 definiert ist. Selbst wenn eine Torsion, bzw. ein Verdrehen, in dem Fahrzeugkörper 30 oder in dem Gehäusekasten 10 auftritt, kann die Wirkung der Torsion auf den Brennstoffzellenstapel 52 verhindert oder verringert werden. Daher kann ein Austreten eines Gases, das durch eine Abweichung einer Brennstoffzelle 40 in dem Stapel verursacht wird, verhindert werden. Ferner wird es ebenfalls möglich, die Stabilität der Befestigung der Röhren zum Zuführen und Ausgeben des Brennstoffgases, des Oxidationsgases und des Kühlmittels und der elektrischen Systemleitungen usw. zu dem Brennstoffzellenstapel und ihre Montagegenauigkeit durch eine positionelle Abweichung einer gestapelten Brennstoffzelle 40 vor einer Verschlechterung zu schützen.
Der Gehäusekasten in Übereinstimmung mit der Erfindung kann ebenfalls eine Verstärkung haben, die einen Bodenflächenabschnitt verstärkt, der die Position des zuvor erwähnten dritten Halteabschnitts enthält, und der sich in einer Richtung senkrecht zu der Stapelrichtung erstreckt. Ausführlicher ausgedrückt, wird beispielsweise durch ein Verstärkungsbauteil 300, das eine Struktur hat, wie in 5 gezeigt ist, ein Bodenflächenabschnitt des Gehäusekastens 10, wo die Befestigung 82 angeordnet ist, vorzugsweise verstärkt. 6 zeigt eine Teilansicht der Befestigung 82, die durch ein Verstärkungsbauteil 300 verstärkt ist. Aufgrund der Verstärkung, die durch das Verstärkungsbauteil 300 erzielt wird, gewinnt der Gehäusekasten 10 eine Struktur, die der Belastung des Brennstoffzellenstapels 52, die sich auf der Seite der Befestigung 82 konzentriert, Stand halten kann.
Wie aus der obigen Beschreibung verstanden werden kann, kann die Erfindung ein Auftreten einer Abweichung einer Brennstoffzelle 40 in dem Stapel der Brennstoffzelle 40 selbst dann verhindern, wenn eine Abweichung in dem Gehäusekasten 10 oder des Fahrzeugkörpers 30 auftritt.
(ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
Folgend wird das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. 7 ist eine schematische Draufsicht einer Brennstoffzellenanordnung 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 8 ist eine Teilansicht entlang einer Linie 8-8 aus 7. Die Brennstoffzellenanordnung 120 hat zwei Reihen Brennstoffzellenstapel 122a, 122b, zwei Endplatten 124, 126, vier Spannplatten 128a, 128b, 129a, 129b, eine Brennstoff oder Oxidationsgas-, Kühlwasser-Zuführ-/Ausgaberöhre 140 und einen Druckmechanismus 150. Jedes der Brennstoffzellenstapel 122a, 122b ist durch Stapeln einer Vielzahl Einheitszellen bzw. Brennstoffzellen 121 ausgebildet. Die Endplatten 124, 126 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Brennstoffzellenstapel 122a, 122b und sind quer zu den beiden Stapeln angeordnet. Die Spannplatten 128a, 128b, 129a, 129b erstrecken sich zwischen den beiden Endplatten 124, 126 und über unteren und oberen Flächen der Brennstoffzellenstapel 122a, 122b. Hinsichtlich der Brennstoffzellenstapel 122a, 122b, führt die Brennstoff- oder Oxidationsgas-, Kühlwasser-Zuführ/Ausgaberöhre 140 Wasserstoff als Brennstoff zu oder gibt es aus, Sauerstoff als Oxidationsmittel zu oder gibt es aus, und Kühlwasser zu oder gibt es aus. Der Druckmechanismus 150 übt auf die zwei Brennstoffzellenstapel 122a, 122b in der Stapelrichtung Druck aus.
Die zwei Brennstoffzellenstapel 122a, 122b sind durch eine Anschlussplatte 132, die an einer Seite der Endplatte 124 angeordnet ist, in Reihe elektrisch verbunden. Gleich der Endplatte 124 liegt die Anschlussplatte 132 quer zu den zwei Brennstoffzellenstapeln 122a, 122b.
Elektrische Energie kann von den Brennstoffzellenstapeln 122a, 122b über einen plus-seitigen Ausgabeanschluss 138 und einen minus-seitigen Ausgabeanschluss 139 gewonnen werden. Der plus-seitige Ausgabeanschluss 138 ist auf einem Seitenendabschnitt der Endplatte 126 des Brennstoffzellenstapels 122a vorgesehen. Der minus-seitige Ausgabeanschluss 139 ist auf einem Seitenendabschnitt der Endplatte 126 des Brennstoffzellenstapels 122b vorgesehen.
Eine Isolatorplatte 134, die aus einem elektrisch isolierenden Material (beispielsweise aus einem Harz) ausgebildet ist, ist zwischen Endplatte 124 und Anschlussplatte 132 angeordnet. Daher sind die Endplatte 124 und die Anschlussplatte 132 voneinander isoliert. Sowohl die Endplatte 124, die Anschlussplatte 132 als auch die Isolatorplatte 134 haben sechs Zuführlöcher und sechs Ausgabelöcher. Die Zuführlöcher führen Wasserstoff, Sauerstoff und Kühlwasser zu den zwei Brennstoffzellenstapeln 122a, 122b. Die Ausgabelöcher geben Wasserstoff, Luft und Kühlwasser von den zwei Brennstoffzellenstapeln 122a, 122b aus.
Obgleich nicht in der Zeichnung dargestellt, hat jeder der Brennstoffzellenstapel 122a, 122b sechs Kanäle, die sich in der Stapelrichtung dort durch erstrecken. Die Kanäle auf der Seite der Endplatte 124 sind mit zwölf Löchern (sechs Zuführlöchern und sechs Ausgabelöchern) verbunden, die in der Endplatte 124, der Anschlussplatte 132 und der Isolatorplatte 134 ausgebildet sind. Durch Verbinden der Brennstoff- oder Oxidationsmittel-, Kühlwasser-Zuführ-/Ausgaberöhre 140 zu den sechs Zuführlöchern und den sechs Ausgabelöchern der Endplatte 124 und durch Zuführen von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugen die zwei Brennstoffzellenstapel 122a, 122b elektrische Energie.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Druckmechanismus 150 auf der Seite einer Endplatte 126 des Brennstoffzellenstapels 122a und seiner benachbarten Bauteile. Wie in 9 gezeigt ist, ist der Druckmechanismus 150 zwischen der Endplatte 126 und einer Isolatorplatte 136 angeordnet, die an einem Ende des Brennstoffzellenstapels 122a angeordnet ist. Der Druckmechanismus 150 ist durch eine Druckplatte 151, eine erste Tellerfeder 152, ein Kraft aufnehmendes oberes Bauteil 153, ein Schraubenbauteil 154, einen Stopper 155 und eine zweite Tellerfeder 156 ausgebildet. Die Druckplatte 151 übt Druck über die Isolatorplatte 136 auf den Brennstoffzellenstapel 122a in der Stapelrichtung auf. Die erste Tellerfeder 152 übt eine Kraft auf die Druckplatte 151 aus. Das Kraft aufnehmende obere Bauteil 153 erhält eine Kraft entgegengesetzt zu der ersten Tellerfeder 152. Das Schraubenbauteil 154 erhält eine Kraft von dem Kraft aufnehmenden oberen Bauteil 153 und stellt den Druck auf den Brennstoffzellenstapel 122a ein. Der Stopper 155 erhält die Kraft des Schraubenbauteils 154. Die zweite Tellerfeder 156 ist zwischen dem Stopper 155 und der Endplatte 126 angeordnet. Ein gleichartiger Druckmechanismus 150 ist ebenfalls auf dem Brennstoffzellenstapel 122b angeordnet. Bei diesem Aufbau sind die Tellerfedern 152, 156 Druckbauteile.
Wie in 8 gezeigt ist, ist ein Montagemetallstück 162 an einer zentralen Stelle in einem unteren Abschnitt der Endplatte 124 vorgesehen, und zwei Montagemetallstücke 164, 166 sind an zwei Stellen auf gegenüberliegenden Endabschnitten eines unteren Abschnitts der Endplatte 126 vorgesehen. (In 8 ist das Montagemetallstück 164 hinter dem Montagemetallstück 166 versteckt.) Die Brennstoffzelle 120 ist an dem Fahrzeugkörper an den drei Stellen der Montagemetallstücke 162, 164, 166 montiert. Obgleich bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Brennstoffzelle 120 über die drei Montagemetallstücke 162, 164, 166 an dem Fahrzeugkörper montiert ist, kann die Brennstoffzelle 120 ebenfalls über Gummibefestigungen an dem Fahrzeugkörper montiert sein.
Gemäß der zuvor beschriebenen Brennstoffzellenanordnung 120 des zweiten Ausführungsbeispiels werden die zwei Brennstoffzellenstapel 122a, 122b durch Anordnen der zwei Endplatten 124, 126 auf den gegenüberliegenden Enden der Brennstoffzellenstapel 122a, 122b gehalten und liegen quer zu den zwei Stapeln. Daher können die zwei Brennstoffzellenstapel 122a, 122b als eine einzige Einheit gehandhabt werden. Folglich kann die Stabilität der Montagebefestigung der Brennstoff- oder Oxidationsgas-Zuführ-/Ausgaberöhre 140 und ihre Montagegenauigkeit verbessert werden.
Ferner können bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die zwei Brennstoffzellenstapel 122a, 122b als eine einzige Einheit gehandhabt werden. Da daher die Brennstoffzellenanordnung 120 an dem Fahrzeugkörper über drei Befestigungen, das heißt, dem Montagestück 162, das auf der Endplatte 124 angeordnet ist, und den Montagestücken 164, 166, die auf der Endplatte 126 angeordnet sind, montiert werden können, können bei diesem Ausführungsbeispiel verglichen mit dem Fall, bei dem die Brennstoffzellenstapel an einem Fahrzeugkörper einzeln montiert werden, die Arbeitsstunden für die Montagearbeit verringert werden.
Gemäß der Brennstoffzelleanordnung 120 des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Anschlussplatte 132 auf der Seite der Endplatte 124 angeordnet, so dass sie die zwei Brennstoffzellenstapel 122a, 122b in Reihe berührt, und die Brennstoff- oder Oxidationsgas-, Kühlwasser-Zuführ-/Ausgaberöhre 140 auf der Seite der Endplatte 124 vorgesehen. Daher kann Wasserstoff, Luft und Kühlmittel an den Stellen gleichen elektrischen Potentials zugeführt und abgegeben werden. Als Folge daraus ist es möglich, die Hydrolyse von Wasser zu verhindern, die durch Zuführen von Wasser an Stellen unterschiedlichen elektrischen Potentials verursacht werden kann, und ferner möglich, elektrische Verluste zu verringern. Aufgrund der zuvor beschriebenen Anordnung können die Ausgabeanschlüsse 138, 139 der Brennstoffzellenanordnung 120 an der Seite der Endplatte 126 vorgesehen sein, die gegenüber der Brennstoff oder Oxidationsgas-, Kühlwasser-Zuführ-/Ausgaberöhre 140 ist. Daher kann der Freiheitsgrad in der Gestaltung der Leitungen für elektrische Energie erhöht werden. Bei der Brennstoffzelle gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung kann der positive und der negative Ausgabeanschluss zum Zuführen elektrischer Energie an einer Seite eines der zwei Endabschnitte angeordnet sein.
Gemäß der Brennstoffzellenanordnung 120 des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Brennstoff- oder Oxidationsgas-, Kühlwasser-Zuführ-/Ausgaberöhre 140 an der Seite der Endplatte 124 angeordnet, und der Druckmechanismus 150 ist an der gegenüberliegenden Seite, das heißt, an der Seite der Endplatte 126 vorgesehen. Daher ist es nicht länger notwendig, eine Verschiebung des Stapels, was durch beispielsweise Einstellung des auf die Brennstoffzellenstapel 122a, 122b aufgewendeten Druckes verursacht wird, hinsichtlich der Montage der Brennstoff- oder Oxidationsgas-, Kühlwasser-Zuführ-/Ausgaberöhre 140 zu berücksichtigen. Als Folge daraus kann die Montageeigenschaft der Brennstoff- oder Oxidationsgas-, Kühlwasser-Zuführ-/Ausgaberöhre 140 verbessert werden, und die Abdichtungs- Eigenschaften hinsichtlich Wasserstoff, Sauerstoff und Kühlwasser können ohne die Notwendigkeit, einen komplizierten Aufbau anzunehmen, gewährleistet werden.
10 ist eine vergrößerte Teilansicht benachbarter Abschnitte der Endplatte 124 der Kühlwasserkanäle, die in dem Brennstoffzellenstapel 122a ausgebildet sind. Wie zuvor beschrieben worden ist, sind die Anschlussplatte 132 und die Isolatorplatte 134 zwischen der Endplatte 124 und der benachbarten Einheitszelle 121 in einem Seitenendabschnitt der Endplatte 124 des Brennstoffzellenstapels 122a angeordnet. Die Isolatorplatte 134 hat eine derartige Dicke α, dass der elektrische Strom, der durch eine Signalleitung eines Sensors fließt, der in dem Brennstoffzellenstapel 122a angeordnet ist (beispielsweise eine Signalleitung zum Erfassen der Spannung der Einheitszelle), zu dem Zeitpunkt eines Kurzschlusses, was als Kurzschlussabschnitte die Signalleitung und Wasser umfasst, das in einem Kanal 134a der Isolatorplatte 134 enthalten ist, innerhalb eines Bereichs des elektrischen Stroms ist, der nicht die Signalleitung unterbricht.
11 ist ein Schaltplan, der einen Kurzschluss elektrisch darstellt. Normalerweise wird der Brennstoffzellenstapel 122a durch die Isolatorplatte 136 elektrisch isoliert, die an der Seite der Endplatte 126 angeordnet ist. Für den Fall, dass der Brennstoffzellenstapel 122a einen Kurzschluss hat, der durch eine Signalleitung ausgebildet wird, die mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden ist, wird nun die Spannplatte 128a, und das Kühlwasser, das in dem Kanal 134a der Isolatorplatte 134 enthalten ist, berücksichtigt. Der elektrische Strom durch die Signalleitung wird durch den Wert des Widerstandes des Kühlwassers in dem Kanal 134a der Isolatorplatte 134 bestimmt. Der Wert des Widerstands wird durch die Länge des Kanals 134a, das heißt, durch die Dicke α der Isolatorplatte 134 bestimmt. Bei der Brennstoffzellenanordnung 120 des Ausführungsbeispiels wird ein Unterbrechen der Signalleitung, die durch einen Kurzschlussstrom verursacht wird, durch Ausbilden einer Isolatorplatte 134 verhindert, die eine Dicke von zumindest 3 mm hat, was auf Experimente und dergleichen zurückzuführen ist. Die Dicke α der Isolatorplatte 134 wird durch das Material und den Teilbereich der verwendeten Signalstrecke, die Eigenschaft des Kühlwassers usw. bestimmt.
Bei der Brennstoffzellenanordnung 120 des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Isolatorplatte 134, die von einem elektrisch isolierenden Material als ein Plattenbauteil mit einer besonderen Dicke ausgebildet ist, die durch eine Signalleitung eines Sensors oder dergleichen bestimmt wird, der an dem Brennstoffzellenstapel angebracht ist, an der Seite der Endplatte 124 angeordnet, wo die Brennstoff- oder Oxidationsgas-, Kühlwasser-Zuführ-/Ausgaberöhre 140 verbunden ist. Selbst wenn daher ein Kurzschluss verursacht wird, der die Signalleitung als einen Abschnitt davon enthält, wird die Signalleitung vor einem Unterbrechen geschützt.
Obgleich bei der Brennstoffzellenanordnung 120 des zweiten Ausführungsbeispiels die zwei Endplatten 124, 126 an den gegenüberliegenden Enden der zwei Brennstoffzellenstapel 122a, 122b und quer zu den zwei Stapeln angeordnet sind, ist es ebenfalls möglich, zwei Endplatten an gegenüberliegenden Enden von mehr als zwei Brennstoffzellen beispielsweise vier Stapel, sechs Stapel usw. anzuordnen, so dass sich die Endplatten über die Enden aller Stapel erstrecken.
Obgleich die Brennstoffzellenanordnung 120 des zweiten Ausführungsbeispiels unter der Annahme, dass die Brennstoffzellenanordnung 120 in einem Fahrzeug eingebaut wird, zuvor beschrieben worden ist, ist es nicht notwendig die Brennstoffzellenanordnung 120 in einem Fahrzeug einzubauen.
(DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
Bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird eine positionelle Abweichung des Brennstoffzellenstapels dadurch verhindert, dass es weniger wahrscheinlich gemacht wird, dass Vibrationen oder eine Verformung eines Fahrzeugkörpers, wo die Brennstoffzelle eingebaut ist, auf den Brennstoffzellenstapel übertragen wird. Auf diese Weise wird ein Austreten eines Gases verhindert. Gegenmaßnahmen, die unternommen werden sollten, wenn Brennstoffgas aus einem Brennstoffzellenstapel aufgrund einer positionellen Abweichung austritt, werden als drittes und viertes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Ein für den Gebrauch in einem Fahrzeug geeigneter Brennstoffzellenstapel ist normalerweise durch ein Dichtungsbauteil derart abgedichtet, dass ein Austreten von Wasserstoff als ein Brennstoffgas, Luft als ein Oxidationsmittel oder Kühlwasser von dem Brennstoffstapel mit Ausnahme eines geringen Durchdringens von Wasserstoff, Luft oder Kühlwasser über ein Dichtungsbauteil verhindert wird. Der Brennstoffzellenstapel ist in einem gut abgedichteten Gehäusekasten enthalten, um ein Eindringen von Regenwasser oder dergleichen von außen zu verhindern, und um einer Person oder dergleichen keinen elektrischen Schlag zu geben.
Wenn Luft oder Kühlwasser durch das Dichtungsbauteil in geringer Menge dringt, was durch eine Abweichung oder Verformung eines Brennstoffzellenstapels verursacht wird, die durch Vibrationen oder Spannungen erzeugt werden, die von dem Fahrzeugkörper auf die Brennstoffzelle übertragen werden, tritt kein Problem auf. Wie für den Wasserstoff, der durch das Dichtungsbauteil tritt, besteht wegen seiner Brennbarkeit die Notwendigkeit der Freigabe von dem Gehäusekasten zu der Außenseite.
Normalerweise altert das Dichtungsbauteil, das ein Austreten von Wasserstoff oder Sauerstoff verhindert, während des Gebrauchs. In einigen Fällen tritt Wasserstoff oder Sauerstoff aus einem Brennstoffstapel aus. Wenn dies passiert, wird es notwendig sein, den Wasserstoff von dem Gehäusekasten zu der Außenseite zu führen. Wenn ferner Wasserstoff von einem Brennstoffzellenstapel austritt, besteht die Notwendigkeit einer Gegenmaßnahme gegen einen rapiden Druckanstieg in dem Brennstoffzellenstapelgehäusekasten, der durch Entzünden des ausgetretenen Wasserstoffs verursacht wird.
12 ist eine Darstellung, die einen Aufbau der Brennstoffzellenanordnung 220 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch darstellt. Ein Gehäusekasten 210 bei diesem Ausführungsbeispiel hat in seinem obersten Abschnitt einen Ventilationsabschnitt 228, der eine Ventilationsöffnung 224 und eine Wasserstoff permeable Membran 226 hat, die die Ventilationsöffnung 224 abdichtet. Der ganze Gehäusekasten 210 mit Ausnahme des Ventilationsabschnitts 228 wird abgedichtet, um den enthaltenen Brennstoffzellenstapel 222 von der Außenseite vollständig abzudichten.
Die Wasserstoff permeable Membran 226 ist aus einem Material hergestellt, das ein Durchdringen von Gasen, wie z.B. Wasserstoff, Luft usw., ermöglicht, aber kein Durchdringen von Wasser ermöglicht, wie beispielsweise aus porösem Material.
Zum Zweck der Darstellung wird angenommen, dass eine geringe Menge Wasserstoff als ein Brennstoff durch ein Dichtungsbauteil von dem Brennstoffzellenstapel 222, der in dem Gehäusekasten 210 des dritten Ausführungsbeispiels enthalten ist, tritt, oder dass Wasserstoff aufgrund eines Schadens des Dichtungsbauteils austritt, wobei sich Wasserstoff von dem Brennstoffzellenstapel 222 in dem Gehäusekasten 210 verteilt und sich in dem Ventilationsabschnitt 228 ansammelt, der in einem obersten Abschnitt des Gehäusekastens 210 angeordnet ist, da Wasserstoff leichter als Luft ist. Der in dem Ventilationsabschnitt 228 gesammelte Wasserstoff tritt durch die Wasserstoff permeable Membran 226 und wird auf diese Weise aus dem Gehäusekasten 210 ausgegeben.
Gemäß der Brennstoffzellenanordnung 220 des dritten Ausführungsbeispiels wird die geringe Menge an Wasserstoff, die durch das Dichtungsbauteil von dem Brennstoffzellenstapel 222 tritt, und die Menge an Wasserstoff, die aus dem Brennstoffzellenstapel 222 tritt, über den Ventilationsabschnitt 228 ausgegeben. Auf diese Weise kann ein Anstieg der Wasserstoffkonzentration in dem Gehäusekasten 210 eingeschränkt werden. Da ferner der Ventilationsabschnitt 228 in einem obersten Abschnitt des Gehäusekastens 210 vorgesehen ist, kann die Wasserstoffventilation wirkungsvoll verbessert werden.
In der Brennstoffzellenanordnung 220 des dritten Ausführungsbeispiels ist der Ventilationsabschnitt 228 in einem obersten Abschnitt des Gehäusekastens 210 vorgesehen. Jedoch muss der Ventilationsabschnitt 228 nicht in einem obersten Abschnitt angeordnet sein, wenn der Ventilationsabschnitt 228 in einem oberen Abschnitt des Gehäusekastens 210 angeordnet ist, und eine Ventilation des Gehäusekastens 210 ermöglicht. Obgleich in der Brennstoffzellenanordnung 220 des dritten Ausführungsbeispiels nur ein Ventilationsabschnitt 228 in dem obersten Abschnitt des Gehäusekastens 210 vorgesehen ist, ist es ebenfalls möglich, eine Vielzahl Ventilationsabschnitte vorzusehen.
(VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
Als nächstes wird eine Brennstoffzellenanordnung 320 eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben.
13 ist eine Darstellung, die einen Aufbau der Brennstoffzellenanordnung 320 des vierten Ausführungsbeispiels schematisch darstellt. 14b ist eine Draufsicht der Brennstoffzellenanordnung 320. 14b ist eine vergrößerte Teilansicht entlang der Linie 14b-14b aus 14b. Bei der Brennstoffzellenanordnung 320 des vierten Ausführungsbeispiels ist ein Druckentlastungsabschnitt 322, der durch Abdichten eines Druckentlastungsloches 324 mit einem Druckentlastungsdeckel 326 über ein doppelseitiges Klebeband 328, das eine bestimmte Klebestärke hat, ausgebildet ist, in einem kastenseitigen Abschnitt vorgesehen. An der Stelle des Druckentlastungsabschnitts 322 wird ebenfalls das Abdichten bewirkt, so dass ein enthaltener Brennstoffzellenstapel (nicht gezeigt) vollständig von der Außenseite abgedichtet ist.
Der Bereich der Öffnung des Druckentlastungslochs 324 wird derart berechnet, dass, wenn ein vorbestimmter Überdruck (beispielsweise 6 kPa; Manometer), der kleiner oder gleich dem Berstdruck des Gehäusekastens ist, auftritt, die Kraft, die auf den Druckentlastungsdeckel 326 wirkt, die Klebekraft des zweiseitigen Klebebands 328 überwindet. Dieser vorbestimmte Druck wird durch das Material des Kastens oder dergleichen bestimmt.
Als nächstes wird ein Fall betrachtet, bei dem Wasserstoff aus dem Brennstoffzellenstapel tritt, der in der Brennstoffzellenanordnung 320 des vierten Ausführungsbeispiels enthalten ist, die wie oben aufgebaut ist, und der sich durch eine bestimmte Ursache entzündet.
Wenn Wasserstoff in der Gegenwart von Sauerstoff entzündet wird, brennt er explosionsartig. Zum Zeitpunkt einer derartigen explosiven Verbrennung, erhöht sich der Druck in dem Gehäusekasten 310 schlagartig. Wenn der Innendruck des Gehäusekastens 310 einen vorbestimmten Druck erreicht, überwindet die Kraft, die auf den Druckentlastungsdeckel 326 wirkt, basierend auf dem Innendruck des Gehäusekastens 310 die Klebekraft des zweiseitigen Klebebands 328. Auf diese Weise wird der Druck innerhalb des Gehäusekastens 310 unterhalb eines vorbestimmten Drucks gehalten. Der vorbestimmte Druck wird an oder unterhalb des Brechdruckes des Gehäusekastens 310 bestimmt. Es ist möglich, ein Brechen des Gehäusekastens 310, was durch einen nicht normalen Druckanstieg verursacht wird, zu verhindern, selbst wenn Wasserstoff explosionsartig brennen sollte. Der Druckwert (vorbestimmte Druck) zur Entlastung des Druckes an dem Druckentlastungsabschnitt 322 kann durch die Klebekraft des doppelseitigen Klebebandes 328 und dem Bereich zum Öffnen des Druckentlastungsloches 324 bestimmt werden.
Gemäß der Brennstoffzellenanordnung 320 des vierten Ausführungsbeispiels verhindert das Vorsehen des Druckentlastungsabschnitts 322, dass der Innendruck des Gehäusekastens 310 nicht normal hoch wird. Als Folge daraus, ist es möglich, ein Brechen des Gehäusekastens 310 aufgrund eines nicht normalen Druckanstiegs zu verhindern.
Obgleich bei der Brennstoffzellenanordnung 320 des vierten Ausführungsbeispiels der Druckentlastungsdeckel 326 über das doppelseitige Klebeband 328 befestigt ist, um das Druckentlastungsloch 324 abzudichten, kann das zweiseitige Klebeband 328 durch ein Dichtungsbauteil ersetzt werden, und der Druckentlastungsdeckel 326 kann mit Hilfe von Bolzen an dem Druckentlastungsloch 324 angebracht sein. In diesem Fall ist es angemessen, eine Anordnung anzunehmen, bei der, wenn die Kraft basierend auf einem vorbestimmten Druck auf den Druckentlastungsdeckel 326 wirkt, das Innengas entspannt wird, indem die Befestigungskraft des Bolzens überwunden wird.
Obgleich bei der Brennstoffzellenanordnung 320 des vierten Ausführungsbeispiels der Druckentlastungsabschnitt 322 in einer Seitenfläche des Gehäusekastens 310 vorgesehen ist, kann der Druckentlastungsabschnitt 322 an einer oberen Fläche oder unteren Fläche des Gehäusekastens 310 vorgesehen sein. Obgleich ferner bei dem Gehäusekasten 310 des vierten Ausführungsbeispiels nur ein Druckentlastungsabschnitt 322 vorgesehen ist, ist es ebenfalls möglich, eine Vielzahl Druckentlastungsabschnitte vorzusehen.
Obgleich die Brennstoffzellenanordnung 220 des dritten Ausführungsbeispiels und die Brennstoffzellenanordnung 320 des vierten Ausführungsbeispiels getrennt voneinander beschrieben worden sind, ist es ebenfalls angemessen, eine Brennstoffzellenanordnung vorzusehen, die mit einem Gehäusekasten, der einen Ventilationsabschnitt 228 hat, was in Verbindung mit der Brennstoffzellenanordnung 220 des dritten Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, und mit einem Druckentlastungsabschnitt 322 versehen ist, der in Verbindung mit der Brennstoffzellenanordnung 320 des vierten Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist.
Die Brennstoffzellenanordnung 220 des dritten Ausführungsbeispiels und die Brennstoffzellenanordnung 320 des vierten Ausführungsbeispiels sind getrennt beschrieben worden. Technische Ideen, die aus den Ausführungsbeispielen begriffen werden können, werden folgend beschrieben:

– Eine Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, der einen Gas permeablen Abschnitt hat, der ein Durchdringen eines Gases ermöglicht, aber kein Durchdringen einer Flüssigkeit ermöglicht.

Bei der Brennstoffzellenanordnung, die mit einem zuvor beschriebenen Gehäusekasten versehen sind, ermöglicht der Gas permeable Abschnitt ein Durchdringen eines Gases aber ermöglicht kein Durchdringen von Flüssigkeit. Das heißt, dass der Gas permeable Abschnitt ein Durchdringen eines Gases ermöglicht, während ein Eintreten einer Flüssigkeit, wie z.B. Regenwasser oder dergleichen, verhindert wird. Auf diese Weise kann der Innenraum des Gehäuses belüftet werden.

– Eine Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, wobei der zuvor erwähnte Gas permeable Abschnitt ein Wasserstoff permeabler Abschnitt ist, der kein Durchdringen von Wasser erlaubt, aber ein Durchdringen zumindest von Wasserstoff ermöglicht.
– Eine Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, wobei der zuvor erwähnte Wasserstoff permeable Abschnitt ein Durchgangsloch, das in dem Gehäusekasten ausgebildet ist, und eine Wasserstoff permeable Membran hat, die das Durchgangsloch abdeckt.

Bei den in einem Gehäusekasten enthaltenen Brennstoffzellen, wie zuvor beschrieben worden ist, kann zumindest Wasserstoff aus dem Gehäusekasten zu der Außenseite freigegeben werden.

– Eine Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, wobei der Gas permeable Abschnitt in einem oberen Abschnitt des Gehäusekastens ausgebildet ist.

Bei dieser Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, kann Wasserstoff, der leichter als Luft ist, in höherer Menge zu der Außenseite treten, so dass die Ventilationswirkung verbessert werden kann.

– Eine Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, der einen Brennstoffzellenstapel aufnimmt, und der einen Druckentlastungsabschnitt hat, der Druck von dem Gehäusekasten freigibt, wenn der Druck in dem Gehäusekasten einen vorbestimmten Wert erreicht.

Bei dieser Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, gibt der Druckentlastungsabschnitt den Druck frei, wenn der Druck in dem Gehäusekasten den vorbestimmten Druck erreicht. Daher ist es möglich, einen nicht normalen Druck in dem Gehäusekasten zu verhindern.

– Eine Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, wobei der Druckentlastungsabschnitt ein Durchgangsloch, das in dem Gehäusekasten ausgebildet ist, und das einen vorbestimmten Bereich ausbildet, und ein Dichtungsbauteil hat, das das Durchgangsloch mit einer vorbestimmten Klebekraft abdichtet.
– Eine Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, wobei der vorbestimmte Bereich ein Bereich ist, der eine Kraft verursacht, die die vorbestimmte Haftkraft überwindet, wenn der vorbestimmte Druck darauf wirkt.

Bei dieser Brennstoffzellenanordnung, die einen Gehäusekasten enthält, kann Gas über den Druckentlastungsabschnitt entweichen, wenn der Luftdruck des Gehäusekastens einen vorbestimmten Wert erreicht oder ihn überschreitet.
Während die Erfindung mit Bezug auf das beschrieben worden ist, was derzeit als ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele angesehen wird, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf diese offenbarten Ausführungsbeispiele oder Bauweisen begrenzt ist. Im Gegenteil dazu, kann die Erfindung ebenfalls auf eine verschiedene andere Art und Weise ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen durchgeführt werden.

Claims

Brennstoffzellenanordnung (20), mit zumindest einem Brennstoffzellenstapel (52), der eine Vielzahl gestapelter Einheitszellen (40) hat, und Endplatten (60, 62), die den zumindest einen Brennstoffzellenstapel einklemmen, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Endplatte (62) an ihrer Unterseite an zwei Befestigungen (86, 88) an einem Gehäusekasten (10) befestigt ist, während die andere Endplatte (60) am davon abgewandten Ende an ihrer Unterseite an einem Mittelpunktsabschnitt über eine Befestigung (82) an dem Gehäusekasten (10) befestigt ist.
Brennstoffzellenanordnung (20) gemäß Anspruch 1, wobei eine Befestigung (82; 86; 88) zumindest eine Grundplatte (123), die über Bolzen (100, 102) und Muttern (110, 112) an dem Gehäusekasten befestigt ist, eine Halteplatte (130), die über Festziehen eines Bolzens (104) an der Grundplatte (123) die jeweilige Endplatte festlegt, und einen elektrischen Isolator (125) aufweist, der zur elektrischen Isolierung zwischen dem Bolzen (104) und der Halteplatte (123) vorgesehen ist.
Brennstoffzellenanordnung (20) gemäß Anspruch 2, wobei ein Verstärkungsbauteil (300) einen Bodenflächenabschnitt des Gehäusekastens (10), bei dem die Befestigung (82) angeordnet ist, verstärkt.
Brennstoffzellenanordnung (20) gemäß Anspruch 3, wobei das Verstärkungsbauteil (300) durch die Bolzen (100, 102), durch die die zumindest eine Grundplatte (123) an dem Gehäusekasten (10) gehalten ist, mit dem Gehäusekasten (10) und der Grundplatte (123) verbunden ist.
Brennstoffzellenanordnung (20) gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl Brennstoffzellenstapel (122a, 122b) parallel angeordnet sind, und sich die erste Endplatte (124) über erste Endabschnitte der Brennstoffzellenstapel (122a, 122b) erstreckt, und sich die zweite Endplatte (126) über zweite, von den ersten Endabschnitten abgewandte Endabschnitte der Brennstoffzellenstapel (122a, 122b) erstreckt.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß Anspruch 5, wobei sich Spannplatten (128a, 128b, 129a, 129b) zwischen beiden Endplatten (124, 126) und über untere und obere Flächen der Brennstoffzellenstapel erstrecken.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß Anspruch 5 oder 6, mit Fluid-Zuführ/Ausgabelöchern, die ein Fluid hinsichtlich eines Brennstoffzellenstapels (122a, 122b) zuführen und ausgeben, und die in der ersten Endplatte (124) vorgesehen sind.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß Anspruch 7, wobei die Fluid-Zuführ/Ausgabelöcher ein erstes Brennstoff-Zuführ-/Ausgabeloch, das Brennstoff hinsichtlich einer ersten Elektrodenseite zuführt und ausgibt; ein zweites Brennstoff-Zuführ-/Ausgabeloch, das Brennstoff hinsichtlich einer zweiten Elektrodenseite zuführt und ausgibt; und ein Kühlmittel-Zuführ-/Ausgabeloch, das Kühlmittel zum Kühlen der Brennstoffzellenstapel (122a, 122b) zuführt und ausgibt, aufweisen.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß Anspruch 7 oder 8, mit einer Isolatorplatte (134), die mit einem elektrisch isolierenden Material als ein Plattenbauteil ausgebildet ist, das eine vorbestimmte Dicke (α) hat, und die zwischen der ersten Endplatte (124) und den Brennstoffzellenstapeln (122a, 122b) angeordnet ist.
Brennstoffzellenanordnung nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch einen Spannungserfassungssensor, wobei die Fluidzuführ-/-abführlöcher ein Wasserzuführ-/-abführloch umfassen, das Wasser zuführt und abführt, und wobei die vorbestimmte Dicke (α) der Isolatorplatte (134) derart gewählt ist, dass, wenn die Brennstoffzelle (122a) einen Kurzschluss hat, der als Teile davon eine Signalleitung des mit dem Brennstoffzellenstapel (122a) verbundenen Sensors und das in einem Wasserzufuhr-/-abführkanal (134a) der Isolatorplatte (134) vorliegende Wasser einschließt, der Widerstand des vom Kurzschluss erfassten Wassers den Fluss elektrischen Stroms durch die Signalleitung nicht unterbricht.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die vorbestimmte Dicke (α) zumindest 3 mm beträgt.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, mit einem Druckbauteil (70, 152, 156), das innerhalb der zweiten Endplatte (126) angeordnet ist, und das einen Druck in der Stapelrichtung jeder der Brennstoffzellenstapel (122a, 122b) aufbringt.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß Anspruch 12, wobei das Druckbauteil eine Vielzahl kegelförmiger Tellerfedern (152, 156) aufweist.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei das Druckbauteil Bolzen (70) enthält, die sich durch die Brennstoffzellenstapel (122a, 122b) erstrecken.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 5, 7 bis 14, ferner mit einer Anschlussplatte (132), die in einer Plattenform aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet ist, und die eine Vielzahl benachbarter Brennstoffzellenstapel (122a, 122b) an der Seite der zweiten Endplatte (124) in Reihe elektrisch verbindet.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß Anspruch 15, wobei die Vielzahl Brennstoffzellenstapel zwei Brennstoffzellenstapel (122a, 122b) sind, und wobei die Anschlussplatte (132) innerhalb der ersten Endplatte angeordnet ist, und einen ersten Endabschnitt des ersten Brennstoffzellenstapels (122a) und einen zweiten Endabschnitt des zweiten Brennstoffzellenstapels (122b), der benachbart zu dem ersten Brennstoffzellenstapel (122a) ist, verbindet.
Brennstoffzellenanordnung (120) gemäß Anspruch 16, ferner mit einem positiven Ausgabeanschluss (138) und einem negativen Ausgabeanschluss (139), die auf dem Seitenabschnitt der zweiten Endplatte (126) angeordnet sind.
Brennstoffzellenanordnung gemäß Anspruch 15, wobei die Vielzahl Brennstoffzellenstapel mehr als drei Brennstoffzellenstapel sind, und eine erste Anschlussplatte, die innerhalb der ersten Endplatte enthalten ist, den ersten Endabschnitt eines Brennstoffzellenstapels und den zweiten Endabschnitt eines benachbarten Brennstoffzellenstapels verbindet, und wobei eine zweite Anschlussplatte, die innerhalb der zweiten Endplatte enthalten ist, den zweiten Endabschnitt des einen Brennstoffzellenstapels und den ersten Endabschnitt des anderen benachbarten Brennstoffzellenstapels verbindet.