DE19636904C1 - Plate- or rod-shaped fuel cell cooling element - Google Patents
Plate- or rod-shaped fuel cell cooling elementInfo
- Publication number
- DE19636904C1 DE19636904C1 DE19636904A DE19636904A DE19636904C1 DE 19636904 C1 DE19636904 C1 DE 19636904C1 DE 19636904 A DE19636904 A DE 19636904A DE 19636904 A DE19636904 A DE 19636904A DE 19636904 C1 DE19636904 C1 DE 19636904C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- section
- heat
- cooling element
- cooling
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
- H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0043—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein platten- oder stabförmiges Brennstoffzellen-Kühlelement mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Sie betrifft außerdem einen Brennstoffzellenstapel, beste hend aus übereinander gestapelten Einzelzellen mit einem oder mehreren zwischen den Einzelzellen angeordneten Brenn stoffzellen-Kühlelementen.The invention relates to a plate or rod-shaped Fuel cell cooling element with high thermal conductivity. It also affects a fuel cell stack, best consisting of stacked single cells with one or more Brenn arranged between the individual cells fabric cell cooling elements.
Es sind platten- oder rohrförmige Kühlvorrichtungen für Brennstoffzellen bekannt, die von einem Kühlmedium, z. B. Wasser oder Luft, durchströmt werden. Die Kühlvorrichtungen haben den Vorteil, eine relativ hohe Wärmemenge pro Zeitein heit abführen zu können. Es sind jedoch Zu- und Abführungs leitungen für das Kühlmedium, Pumpen und Wärmetauscher vor zusehen, die derartige Vorrichtungen technologisch aufwendig und kostspielig werden lassen.There are plate or tubular cooling devices for Fuel cells known from a cooling medium, for. B. Water or air. The cooling devices have the advantage of being a relatively high amount of heat per time to be able to dissipate. However, they are in and out lines for the cooling medium, pumps and heat exchangers watch such devices technologically complex and make it expensive.
Derartige Kühlvorrichtungen werden insbesondere bei Brenn stoffzellen mit Festelektrolyt, wie z. B. Membranbrennstoff zellen, die aus einem Stapel von mehreren Einzelzellen bestehen, eingesetzt. Die Einzelzellen sind brennstofftech nisch parallel angeordnet und elektrisch in Reihe geschal tet. Durch jede Einzelzelle fließt der gleiche Strom. Zwischen die Einzelzellen werden bipolare Platten gelegt, die jeweils die Anodenseite einer Einzelzelle mit der Katho denseite der nächsten Zelle verbinden.Cooling devices of this type are used, in particular, when burning fabric cells with solid electrolyte, such as. B. membrane fuel cells made up of a stack of several single cells exist, used. The individual cells are fuel-tech nically arranged in parallel and electrically formulated in a row tet. The same current flows through each individual cell. Bipolar plates are placed between the individual cells, each the anode side of a single cell with the catho connect the side of the next cell.
Diese bipolaren Platten werden nun teilweise als Kühlplatten ausgeführt, um die in den Einzelzellen entstehende Abwärme abzuführen, wie z. B. aus DE 42 34 093 A1, DE 39 07 819 A1 oder aus EP 0 295 629 A1 bekannt ist. Die Kühlplatten sind hohl ausgebildet und werden von einem Kühlmedium durch strömt. Meist wird Wasser, seltener wird Luft verwendet. Die Abwärme wird dann vom Kühlmedium an einen Wärmetauscher abgegeben. These bipolar plates are now sometimes called cooling plates to the waste heat generated in the individual cells dissipate such. B. from DE 42 34 093 A1, DE 39 07 819 A1 or is known from EP 0 295 629 A1. The cooling plates are hollow and are cooled by a cooling medium flows. Mostly water is used, less often air. The Waste heat is then transferred from the cooling medium to a heat exchanger submitted.
Es sind, z. B. aus DE 39 03 261 A1 oder EP 0 128 023 A1 wei tere nach dem gleichen Prinzip arbeitende, plattenförmige Kühlelemente bekannt, die nicht mit einem Hohlraum versehen sind. Vielmehr dienen dort vom Kühlmittel durchflossene Rohre, die in einen plattenförmigen Körper eingebettet sind, zur Wärmeaufnahme.There are e.g. B. from DE 39 03 261 A1 or EP 0 128 023 A1 knows tere plate-like working on the same principle Known cooling elements that do not provide a cavity are. Rather, coolant flows through it Pipes, which are embedded in a plate-shaped body, for heat absorption.
Derartig gekühlte Brennstoffzellen sind sehr überhitzungsempfindlich. Einerseits ist eine genügend hohe Temperatur einzuhalten, um mit der Brennstoffzelle einen optimalen Wirkungsgrad bei der Erzeugung elektrischer Ener gie zu erreichen. Andererseits darf die örtliche Temperatur im Inneren der Brennstoffzelle eine bestimmte Höhe nicht überschreiten, da schon geringe Überhitzungen die Lebens dauer einer Einzelzelle stark verkürzen können. Die bekann ten Flüssigkeitskühlungen arbeiten zwar mit einer Regelung, wie beispielsweise EP 0 295 629 A1 zeigt, die aber einen Temperaturgradienten in der Einzelzelle in Fließrichtung des Kühlmediums und somit örtliche Überhitzungen nicht aus schließt.Fuel cells cooled in this way are very good sensitive to overheating. On the one hand is a sufficiently high one Maintain temperature to be one with the fuel cell optimal efficiency in the generation of electrical energy to achieve. On the other hand, the local temperature a certain height inside the fuel cell exceed, because even slight overheating the life can significantly shorten the duration of a single cell. The got Though liquid cooling works with a regulation, as for example EP 0 295 629 A1 shows, but one Temperature gradients in the single cell in the flow direction of the Cooling medium and thus local overheating is not sufficient closes.
Aus EP 0 473 540 A2 ist darüber hinaus eine Lösung bekannt, bei der die den Sauerstoff für den Prozeß liefernde Luft gleichzeitig als Kühlmittel dient. Hierbei muß einmal mit einem erheblichen Luftüberschuß gearbeitet werden, zum ande ren sind spezielle Temperaturausgleichskörper erforderlich, über die die Luft die Wärme aufnehmen kann. Ein Tempe raturgradient entlang der chemisch aktiven Zonen ist bei dieser Lösung nicht zu vermeiden.A solution is also known from EP 0 473 540 A2, in which the air supplying the oxygen for the process also serves as a coolant. This must be done once a considerable excess of air are being worked on, special temperature compensation bodies are required, through which the air can absorb the heat. A tempe temperature gradient along the chemically active zones is at not avoid this solution.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kühl element der eingangs genannten Art anzugeben, das kon struktiv einfach aufgebaut ist und das zu einer vergleich mäßigten und konstanten Betriebstemperatur eines Wärmeträ gers beiträgt und so für den Einsatz in Brennstoffzellen geeignet ist. The invention is therefore based on the object of cooling to specify element of the type mentioned at the beginning, the con is structurally simple and that to a comparison moderate and constant operating temperature of a thermal medium gers contributes and so for use in fuel cells suitable is.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kühlelement einen Wärmeaustragsabschnitt und einen mit dem Wärmeträger in wärmeleitendem Kontakt stehenden Wärmeaufnah meabschnitt aufweist, dessen Querschnitt in Richtung auf den Wärmeaustragsabschnitt zunimmt.According to the invention the object is achieved in that the Cooling element a heat discharge section and one with the Heat transfer medium in heat-conducting contact has meab section whose cross section in the direction of the Heat discharge section increases.
In bevorzugter Weise kann das Kühlelement so ausgebildet sein, daß der Querschnitt des Wärmeaufnahmeabschnitts linear zunimmt.The cooling element can preferably be designed in this way be that the cross section of the heat absorbing section is linear increases.
In ebenso bevorzugter Weise kann das Kühlelement auch so ausgebildet sein, daß der Querschnitt des Wärmeaufnahmeab schnitts quadratisch zunimmt.In an equally preferred manner, the cooling element can also do so be designed so that the cross section of the heat absorption ab sectionally increases in square.
Weitere Möglichkeiten der Querschnittszunahme sind denkbar.Other possibilities for increasing the cross-section are conceivable.
Mit einer solchen Konstruktion ist es möglich, in dem Wärme träger, z. B. der Oberfläche einer Einzelzelle in Brennstoff zellen, über die gesamte Fläche eine vergleichmäßigte Tempe ratur und eine hohe Wärmeaustragsrate zu erhalten. Auf Kühl wasser oder Kühlluft kann bis zu einem bestimmten Bereich der abzuführenden Wärmeleistung ganz verzichtet werden.With such a construction it is possible in the heat carrier, e.g. B. the surface of a single cell in fuel cells, a uniform temperature over the entire surface temperature and a high heat dissipation rate. On cool water or cooling air can go up to a certain range of the heat output to be dissipated.
In bevorzugter Weise kann das Kühlelement weiterhin auch so ausgebildet sein, daß der Wärmeaufnahmeabschnitt von einer das Kühlelement zu einer Quader- oder Zylinderform ergänzen den Hülle umgeben ist, deren Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die des Kühlelements. Es kann so an den Wärmeträgern satt anliegen. Es können auch einzelne stabförmige Kühlele mente in eine plattenförmige Hülle eingebracht sein.In a preferred manner, the cooling element can also continue to do so be designed so that the heat absorbing portion of a complete the cooling element into a cuboid or cylindrical shape the envelope is surrounded, the thermal conductivity is lower than that of the cooling element. So it can on the heat transfer media fed up. Individual rod-shaped cooling elements can also be used elements in a plate-shaped casing.
Das Kühlelement kann bevorzugt aus Kupfer oder Aluminium bestehen.The cooling element can preferably be made of copper or aluminum consist.
Die Einhüllung des erfindungsgemäßen Kühlelements hat insbe sondere den großen Vorteil, daß es auch für Brennstoffzellen mit aggressiven Medien anwendbar ist. Die Hülle, die den Wärmeaufnahmeabschnitt bedeckt, in dem das Kühlelement mit dem Wärmeträger in wärmeleitendem Kontakt steht, kann so aus einem resistenten Material, z. B. Titan oder Edelstahl, gefertigt sein.The encapsulation of the cooling element according to the invention has in particular special the big advantage that it is also for fuel cells can be used with aggressive media. The shell that the Covered heat absorption section in which the cooling element with the heat transfer medium is in heat-conducting contact, can a resistant material, e.g. B. titanium or stainless steel, be made.
Das Kühlelement ist in besonderer Weise geeignet für die Verwendung in Brennstoffzellenstapeln, bestehend aus über einander gestapelten Einzelzellen mit einem oder mehreren zwischen den Einzelzellen angeordneten Brennstoffzellen- Kühlelementen, die die Einzelzellen elektrisch verbinden und die über den Wärmeaufnahmeabschnitt in wärmeleitendem Kon takt mit den Einzelzellen stehen.The cooling element is particularly suitable for the Use in fuel cell stacks consisting of over stacked single cells with one or more fuel cell arranged between the individual cells Cooling elements that connect the individual cells electrically and the over the heat absorption section in heat-conductive con in tact with the individual cells.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnun gen zeigen:The invention is illustrated below with the aid of an embodiment game are explained in more detail. In the associated drawings show:
Fig. 1 die schematische Schnittdarstellung eines erfin dungsgemäßen plattenförmigen Kühlelements im Zusammenbau mit den Einzelzellen einer Brennstoff zelle, Fig. 1 is a schematic sectional view of a cell OF INVENTION to the invention the plate-shaped cooling element in the assembly with the individual cells of a fuel,
Fig. 2 den erfindungsgemäßen Aufbau eines Kühlelements gem. Fig. 1 im Schnitt, Fig. 2 shows the construction of a cooling element according to the invention. Fig. 1 in section,
Fig. 3 den Wärmefluß in einer Anordnung gem. Fig. 2, Fig. 3 shows the heat flow in an arrangement. Fig. 2,
Fig. 4 ein Diagramm für die Wärmefreisetzung in dem Wär meträger, Fig. 4 is a diagram of the heat release in the Wär meträger,
Fig. 5 ein Diagramm für den Wärmestrom in Längsrichtung des Kühlelements, Fig. 5 is a graph of heat flow in the longitudinal direction of the cooling element,
Fig. 6 ein Diagramm für den Temperaturverlauf einer bekannten Kühlvorrichtung mit gleichbleibendem Querschnitt, Fig. 6 is a diagram for the temperature profile of a prior art cooling device with a constant cross-section,
Fig. 7 ein Diagramm für den Temperaturverlauf bei sich linear vergrößerndem Querschnitt, Fig. 7 is a diagram for the temperature profile in linearly magnifying cross-section,
Fig. 8 ein Diagramm für den Temperaturverlauf bei quadra tisch zunehmendem Querschnitt des Wärmeaufnahmeab schnitts, Fig. 8 is a sectional diagram of the temperature course at quadra schematically increasing cross-section of the Wärmeaufnahmeab,
Fig. 9 einen herkömmlichen Brennstoffzellenstapel im Schnitt, Fig. 9 shows a conventional fuel cell stack in section,
Fig. 10 die Perspektivdarstellung eines Brennstoffzellen stapels mit einem Kühlelement gemäß Fig. 2 und Fig. 10 is a perspective view of a fuel cell stack with a cooling element according to FIG. 2 and
Fig. 11 die Perspektivdarstellung eines Brennstoffzellen stapels mit einem stabförmigen Kühlelement gemäß der Erfindung. Fig. 11 is a perspective view of a fuel cell stack with a rod-shaped cooling element according to the invention.
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Anwendung der Erfindung für einen Brennstoffzellenstapel. Fig. 1 zeigt vier Einzelzellen 1 eines solchen Stapels, wobei zwischen zwei der Einzelzellen eine Kühlplatte 2 eingelegt ist. Die Kühlplatte 2 erstreckt sich über die obere Ebene der Einzel zellen 1 und den Zellenrahmen 3 hinaus und bildet dort einen Wärmeaustragsabschnitt 4.The exemplary embodiment relates to an application of the invention for a fuel cell stack. Fig. 1 shows four individual cells 1 of such a stack, wherein a cooling plate 2 is sandwiched between two of the individual cells. The cooling plate 2 extends over the upper level of the individual cells 1 and the cell frame 3 and forms a heat dissipation section 4 there .
Wie Fig. 2 anschaulich zeigt, besteht die Kühlplatte 2 aus zwei Teilen, einer äußeren Kühlplatten-Hülle 5 und dem erfindungsgemäßen Kühlelement mit dem Wärmeaufnahmeabschnitt 6 und dem Wärmeaustragsabschnitt 4. Dieser ragt über den Zellenrahmen 3 hinaus und wird außerhalb der Brennstoffzelle gekühlt, wofür in erster Linie eine Luftkühlung in Frage kommt. Die Luft kann entweder durch Naturkonvektion vorbei geführt oder durch erzwungene Konvektion vorbeigeblasen wer den. Bei Wasser als Kühlmedium wird dieses an den Wärmeaus tragsabschnitten 4 der einzelnen Kühlplatten 2 vorbeige pumpt. In die Kühlplatten-Hüllen 5, die mit einem Hohlraum ausgeführt sind, werden die Kühlelemente formschlüssig ein gesetzt. Das Material der Kühlplatten-Hülle 5 hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit als die Kühlelemente, die z. B. aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Diese Materialien sind zwar nicht sehr korrosionsbeständig, haben aber konstruk tionsbedingt keinen Kontakt zu den von korrosiven Medien durchflossenen Kanälen der Brennstoffzelle. Die Wär meaufnahmeabschnitte 6 sind so gestaltet, daß sich ihr Quer schnitt nach außen hin vergrößert. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 nimmt der Querschnitt nach außen hin linear zu.As FIG. 2 clearly shows, the cooling plate 2 consists of two parts, an outer cooling plate sleeve 5 and the cooling element according to the invention with the heat absorption section 6 and the heat discharge section 4 . This protrudes beyond the cell frame 3 and is cooled outside the fuel cell, for which air cooling is primarily considered. The air can either be passed by natural convection or blown past by forced convection. With water as the cooling medium, this is pumped past the heat-carrying sections 4 of the individual cooling plates 2 . In the cooling plate sleeves 5 , which are designed with a cavity, the cooling elements are positively inserted. The material of the cooling plate sleeve 5 has a lower thermal conductivity than the cooling elements, which, for. B. consist of copper or aluminum. Although these materials are not very corrosion-resistant, due to their design they have no contact with the fuel cell channels through which corrosive media flow. The heat receiving sections 6 are designed so that their cross section increases outwards. In the embodiment of FIG. 2, the cross section increases linearly toward the outside.
Um die Temperatur zu vergleichmäßigen, muß der lokale, nach außen gerichtete Temperaturgradient ∂T/∂x gering gehalten werden. Dieser hängt vom Gesamtwärmestrom (x) entlang der Länge x der Kühlplatte 2 in Richtung auf den Wärmeaustrags abschnitt 4, dem Querschnitt A(x) der Wärmeaufnahmeab schnitte 6 und der Wärmeleitfähigkeit λ ab, wie in Fig. 3 verdeutlicht ist:To even out the temperature, the local, outward temperature gradient ∂T / ∂x must be kept low. This depends on the total heat flow (x) along the length x of the cooling plate 2 in the direction of the heat transfer section 4 , the cross section A (x) of the heat absorption sections 6 and the thermal conductivity λ, as illustrated in FIG. 3:
∂T/x = (x)/(A (x)λ).∂T / x = (x) / (A (x) λ).
Nimmt man über die Länge x eine konstante WärmefreisetzungIf one takes a constant heat release over the length x
(x) = const. = ₀(x) = const. = ₀
an, wie das der Fall ist bei einer ideal betriebenen Brenn stoffzelle (Fig. 4), so nimmt der Gesamtwärmestrom (x) in dem Wärmeaufnahmeabschnitt 6 linear mit der Länge x nach außen hin zu gemäßas is the case with an ideally operated fuel cell ( FIG. 4), the total heat flow (x) in the heat absorption section 6 increases linearly with the length x towards the outside
(x) = ₀x.(x) = ₀x.
Bei einem konstanten Querschnitt A(x) = const. = A₀ der Wär meaufnahmeabschnitte 6 nehmen damit der Temperaturgradient ∂T/∂x linear und die Temperatur T quadratisch mit der Länge x zu:With a constant cross section A (x) = const. = A₀ of the heat absorption sections 6 , the temperature gradient ∂T / ∂x increases linearly and the temperature T increases quadratically with the length x:
∂T/∂x = (x)/(A(x)λ) = ₀/(A₀ λ)x
T(x) = T₀ + 0,5 ₀/(A₀ λ)x² = T₀ + K1x².∂T / ∂x = (x) / (A (x) λ) = ₀ / (A₀ λ) x
T (x) = T₀ + 0.5 ₀ / (A₀ λ) x² = T₀ + K 1 x².
Diese Variante entspricht den bekannten Kühlplatten mit gleichbleibendem Querschnitt. Ein Diagramm eines solchen Temperaturverlaufs zeigt Fig. 6. Dies bedeutet, daß die Tem peratur T stark ansteigt und die Temperaturverteilung ungleichmäßig wird, was unerwünscht ist.This variant corresponds to the known cooling plates with a constant cross section. A diagram of such a temperature profile is shown in FIG. 6. This means that the temperature T rises sharply and the temperature distribution becomes uneven, which is undesirable.
Verwendet man dagegen die erfindungsgemäßen Kühlelemente mit einem über der Lauflänge x zunehmenden Querschnitt A(x) ≠ const. < 0, so wird der Temperaturgradient ∂T/∂x erniedrigt und die Temperatur T vergleichmäßigt.On the other hand, the cooling elements according to the invention are also used a cross section increasing over the barrel length x A (x) ≠ const. <0, the temperature gradient becomes ∂T / ∂x lowered and the temperature T evened out.
Nimmt der Querschnitt A(x) beispielsweise linear mit der Länge x zu (Fig. 7)For example, the cross section A (x) increases linearly with the length x ( FIG. 7)
A(x) = A₁x,A (x) = A₁x,
so bleibt der Temperaturgradient ∂T/∂x konstant und die Temperatur T hat einen linear zunehmenden Verlauf:the temperature gradient ∂T / ∂x remains constant and the Temperature T has a linearly increasing course:
∂T/∂x = (x)/(A(x)λ) = ₀/(A₁λ)
T(x) = T₀ + ₀/(A₁λ)x = T₀ + K2x.∂T / ∂x = (x) / (A (x) λ) = ₀ / (A₁λ)
T (x) = T₀ + ₀ / (A₁λ) x = T₀ + K 2 x.
Bei einem quadratisch mit der Länge x zunehmendem Quer schnittWith a cross that increases square with length x cut
A(x) = A₂x²A (x) = A₂x²
wird der Temperaturgradient ∂T/∂x kleiner mit der Länge x mit ∂T/∂x ∼l/x (x ≠ 0) und die Temperatur verläuft logarithmisch mit der Länge x gemäß T(x) ∼ ln(x):the temperature gradient ∂T / ∂x becomes smaller with the length x with ∂T / ∂x ∼l / x (x ≠ 0) and the temperature runs logarithmic with length x according to T (x) ∼ ln (x):
∂T/∂x = (x)/(A(x)λ) = ₀/(A₂λ)1/x
T(x) = T₀ + K₃ ln(x)
(qualitativ, da für x = 0 nicht definiert).∂T / ∂x = (x) / (A (x) λ) = ₀ / (A₂λ) 1 / x
T (x) = T₀ + K₃ ln (x)
(qualitative, since undefined for x = 0).
Der Temperaturverlauf für diese Variante ist in Fig. 8 gezeigt.The temperature profile for this variant is shown in FIG. 8.
Fig. 9 zeigt dagegen eine herkömmliche Brennstoffzelle, deren Einzelzellen 1 zwischen zwei Endplatten 7 eingespannt und durch bipolare Platten 8 miteinander verbunden sind. Die bipolaren Platten 8 werden über hier nicht gezeigte Zu- und Ableitungen von einem Kühlmedium, in der Regel Wasser, durchströmt und fungieren als Kühlplatten. Die Abwärme wird dann vom Kühlmedium an einen hier ebenfalls nicht gezeigten Wärmetauscher abgegeben. Fig. 9, however, showing a conventional fuel cell, whose individual cells are clamped between two end plates 1 and 7 connected to each other by bipolar plates 8. A cooling medium, usually water, flows through the bipolar plates 8 via supply and discharge lines (not shown here) and act as cooling plates. The waste heat is then released from the cooling medium to a heat exchanger, also not shown here.
Fig. 10 zeigt noch einmal ein erfindungsgemäßes plattenför miges Kühlelement im Zusammenbau mit den Einzelzellen einer Brennstoffzelle wie in Fig. 2, diesmal jedoch in einer Per spektivdarstellung. Fig. 10 shows again a plate-shaped cooling element according to the invention in assembly with the individual cells of a fuel cell as in Fig. 2, but this time in a perspective view.
In Fig. 11 ist eine weitere Variante dargestellt. Die Kühl platte 2 besteht hier aus einer Kühlplatten-Hülle 5 und einem stabförmigen Kühlelement, das wiederum einen Wärmeauf nahmeabschnitt 6, der hier kegelförmig ausgebildet ist, und einem zylinderförmigen Wärmeaustragsabschnitt 6 aufweist.Another variant is shown in FIG . The cooling plate 2 consists here of a cooling disk casing 5 and a rod-shaped cooling element, which in turn transfer heat to a section 6 which is conical here, and having a cylindrical Wärmeaustragsabschnitt. 6
Claims (7)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19636904A DE19636904C1 (en) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | Plate- or rod-shaped fuel cell cooling element |
| PCT/DE1997/001833 WO1998011616A1 (en) | 1996-09-11 | 1997-08-23 | Plate- or rod-like fuel cell cooling element and fuel cell stack with one or more fuel cell cooling elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19636904A DE19636904C1 (en) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | Plate- or rod-shaped fuel cell cooling element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19636904C1 true DE19636904C1 (en) | 1997-11-27 |
Family
ID=7805257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19636904A Expired - Fee Related DE19636904C1 (en) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | Plate- or rod-shaped fuel cell cooling element |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19636904C1 (en) |
| WO (1) | WO1998011616A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10007763A1 (en) * | 2000-02-20 | 2001-08-23 | Gen Motors Corp | Fuel cell arrangement used for converting chemical energy into electrical energy, consists of parallel fuel cells with cooling gaps extending between neighboring cells and an inlet and an outlet |
| CN113711424A (en) * | 2019-04-19 | 2021-11-26 | 标致雪铁龙汽车股份有限公司 | Storage device having prismatic electrochemical cells with drainage insert and associated accumulator |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0128023A1 (en) * | 1983-06-02 | 1984-12-12 | Engelhard Corporation | Cooling assembly for fuel cells |
| EP0295629A1 (en) * | 1987-06-15 | 1988-12-21 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell stack cooling system |
| DE3903261A1 (en) * | 1988-02-04 | 1989-08-10 | Fuji Electric Co Ltd | COOLING PLATES IN FUEL CELLS |
| DE3907819A1 (en) * | 1987-06-02 | 1990-09-13 | Ergenics Power Systems Inc New | CONSTRUCTION OF AN ION EXCHANGER FUEL CELL WITH IMPROVED HEAT AND WATER HANDLING |
| EP0473540A2 (en) * | 1990-08-27 | 1992-03-04 | Sulzer Innotec Ag | Heat management in fuel cells with solid electrolyte |
| DE4234093A1 (en) * | 1992-10-09 | 1994-04-14 | Siemens Ag | Component for installation in a process engineering facility |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61260551A (en) * | 1985-05-14 | 1986-11-18 | Fuji Electric Co Ltd | Air cooling type fuel cell |
| JPS6477874A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Sanyo Electric Co | Cooling plate of air cooling type fuel cell |
| JPH01241765A (en) * | 1988-03-22 | 1989-09-26 | Fuji Electric Co Ltd | Air-cooled fuel cell |
| US5514486A (en) * | 1995-09-01 | 1996-05-07 | The Regents Of The University Of California, Office Of Technology Transfer | Annular feed air breathing fuel cell stack |
-
1996
- 1996-09-11 DE DE19636904A patent/DE19636904C1/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-23 WO PCT/DE1997/001833 patent/WO1998011616A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0128023A1 (en) * | 1983-06-02 | 1984-12-12 | Engelhard Corporation | Cooling assembly for fuel cells |
| DE3907819A1 (en) * | 1987-06-02 | 1990-09-13 | Ergenics Power Systems Inc New | CONSTRUCTION OF AN ION EXCHANGER FUEL CELL WITH IMPROVED HEAT AND WATER HANDLING |
| EP0295629A1 (en) * | 1987-06-15 | 1988-12-21 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell stack cooling system |
| DE3903261A1 (en) * | 1988-02-04 | 1989-08-10 | Fuji Electric Co Ltd | COOLING PLATES IN FUEL CELLS |
| EP0473540A2 (en) * | 1990-08-27 | 1992-03-04 | Sulzer Innotec Ag | Heat management in fuel cells with solid electrolyte |
| DE4234093A1 (en) * | 1992-10-09 | 1994-04-14 | Siemens Ag | Component for installation in a process engineering facility |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10007763A1 (en) * | 2000-02-20 | 2001-08-23 | Gen Motors Corp | Fuel cell arrangement used for converting chemical energy into electrical energy, consists of parallel fuel cells with cooling gaps extending between neighboring cells and an inlet and an outlet |
| DE10007763B4 (en) * | 2000-02-20 | 2017-04-06 | General Motors Corp. (N.D.Ges.D. Staates Delaware) | A fuel cell assembly |
| CN113711424A (en) * | 2019-04-19 | 2021-11-26 | 标致雪铁龙汽车股份有限公司 | Storage device having prismatic electrochemical cells with drainage insert and associated accumulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1998011616A1 (en) | 1998-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3587852T2 (en) | Discharge excitation type short pulse laser device. | |
| DE10236998A1 (en) | Electrochemical cell especially a proton exchange membrane fuel cell or electrolysis cell has element to automatically alter the cross section of a flow channel | |
| DE2812283A1 (en) | LASER ARRANGEMENT WITH COOLED FLASH BULB | |
| DE19849491C1 (en) | Temperature controlled electrochemical energy storage unit e.g. a vehicle battery | |
| DE1464123B2 (en) | THERMIONIC CONVERTER FOR A NUCLEAR REACTOR | |
| EP3476000B1 (en) | Device for energy conversion, in particular fuel cell or electrolyzer | |
| EP0184029B1 (en) | Gas laser, in particular an ion laser | |
| DE1650201B2 (en) | THERMAL SHIELDING FOR A HEATED VESSEL | |
| EP1810347A1 (en) | Photovoltaic solar energy module | |
| DE19636904C1 (en) | Plate- or rod-shaped fuel cell cooling element | |
| DE2603506A1 (en) | AREA SOLAR ENERGY COLLECTORS WITH ABSORBER PLATES MADE OF SOLID GLASS FIBER | |
| DE19636902C1 (en) | Fuel cell stack | |
| DE3816819C2 (en) | ||
| DE102010039276A1 (en) | Process for controlling the temperature of fuel cell or electrolyzer stacks | |
| DE102006058294B4 (en) | Repeating unit for a fuel cell stack | |
| EP2045544A2 (en) | Heat exchanger, in particular absorber for thermal solar collectors | |
| DE1915598A1 (en) | Electrochemical element | |
| DE102006058293B4 (en) | fuel cell stack | |
| DE3588137T2 (en) | Discharge-excited laser device | |
| WO2008071143A1 (en) | Bipolar plate and repeating unit for a fuel cell stack | |
| DE112006002270B4 (en) | fuel cell | |
| DE112017006744T5 (en) | Heat exchanger with two rows of tubes for thermal control of a motor vehicle battery | |
| DE2532990B2 (en) | HIKING FIELD TUBE | |
| EP0220557B1 (en) | Inert composite electrode, particularly an anode for molten salt electrolysis | |
| DE102006058295B4 (en) | Repeat unit for a fuel cell stack, fuel cell stack and multi-fuel cell stack assembly |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |