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Damaged cell bridging method in fuel cell stack

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Publication number
DE19746616C1
DE19746616C1 DE1997146616 DE19746616A DE19746616C1 DE 19746616 C1 DE19746616 C1 DE 19746616C1 DE 1997146616 DE1997146616 DE 1997146616 DE 19746616 A DE19746616 A DE 19746616A DE 19746616 C1 DE19746616 C1 DE 19746616C1
Authority
DE
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
cell
conductors
current
supply
outlet
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
DE1997146616
Other languages
German (de)
Inventor
Hendrik Dohle
Volker Dr Peinecke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forschungszentrum Julich GmbH
Original Assignee
Forschungszentrum Julich GmbH
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells

Abstract

The method involves bridging individual damaged cells in a fuel cell stack with single cells which are connected electrically in series through current conductors accessible from the outside, and are connected to common supply- and outlet conductors over respective supply- and outlet channels arranged in parallel with the current conductors. The current conductors of the affected single cell are electrically short-circuited, and the corresponding supply- and outlet channels are closed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zum Überbrücken von beschädigten Ein zelzellen in Brennstoffzellenstapeln mit elektrisch über von außen zugängliche Stromableiter in Reihe geschalteten und brennstofftechnisch über Zuführungs- und Ableitungskanäle in den Stromableitern parallel an gemeinsame Zuführungs- und Ableitungshauptleitungen angeschlos senen Einzelzellen. The invention relates to a method and apparatus for bypassing of damaged A zelzellen in fuel cell stacks with an electrically via externally accessible current conductor connected in series and fuel technically supply and discharge channels in the current collectors in parallel to common supply and discharge main ducts is Schlos Senen single cells.

Brennstoffzellen sind üblicherweise modular aufgebaut. Fuel cells are typically modular. Das bedeutet, daß viele Einzelzellen zu Zellenstapeln übereinander angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet werden, um eine mög lichst hohe verfügbare Spannung zu erhalten. This means that are many individual cells to form cell stacks arranged one above another and electrically connected in series to obtain a high available voltage AS POSSIBLE. Durch jede Einzelzelle fließt dann der gleiche Strom. Through each individual cell then the same current flows. Zwischen die Einzelzellen werden bipolare Platten gelegt, die elektrisch gut leitend sind und jeweils die Anodenseite einer Einzelzelle mit der Katodenseite der nächsten Zelle verbinden. bipolar plates are placed between the individual cells, which are highly electrically conductive and in each case the anode side of a single cell connected to the cathode of the next cell.

Üblicherweise werden die einzelnen Zellen oder zumindest Gruppen von Einzelzellen gastech nisch parallel geschaltet und durch große Gaszuführungsleitungen mit den Brenngasen Wasser stoff und Sauerstoff bzw. Luft versorgt. Typically, the individual cells or at least groups of individual cells are connected in Gastech cally parallel and cloth due to large gas feed lines to the fuel gases and water supplies oxygen or air. Die Gas- und Wasserabführung geschieht ebenfalls über großdimensionierte Gasabführungsleitungen (Hauptkanäle). The gas and water drainage is also done by generously dimensioned gas discharge lines (main channels). Jede Einzelzelle hat entsprechend jeweils zwei Gasführungsleitungen auf der Anoden- und Katodenseite für die Zuführung und Ableitung von Brennstoff bzw. Oxidationsmittel, insgesamt mithin vier. Each individual cell has corresponding respectively to two gas guide conduits in the anode and cathode side for the supply and discharge of fuel and oxidant, thus a total of four.

Die Einzelzellen sind im Brennstoffzellenstapel (stack), nachfolgend auch als Stapelbrennstoffzelle bezeichnet, durch eine Spannvorrichtung fest mitein ander verbunden und können nicht ausgewechselt werden, ohne den gesamten stack zu zerlegen. The individual cells are in the fuel cell stack (stack), hereinafter referred to as a fuel cell stack, solid mitein by a tensioning device connected to the other and can not be replaced without disassembling the entire stack.

Eine solche Stapelbrennstoffzelle zeigt beispielsweise die DE 42 34 093 A1. Such a fuel cell stack shown for example in DE 42 34 093 A1.

Im Betrieb der Stapelbrennstoffzelle können bei einzelnen Zellen Störungen oder Schäden auf treten. Faults or damage can occur in individual cells during operation of the stack fuel cell. Durch Fehler in der Membran von Membranbrennstoffzellen, durch zu hohe Pressung des Zellenstapels, bei der die Membran durch die Stromableiter durchstochen werden kann, oder durch Mikroreibungen der Membran mit den Stromableitern können z. Due to errors in the membrane of membrane fuel cells, due to excessive pressure of the cell stack, wherein the membrane can be pierced by the current conductors, or by micro friction of the membrane with the current diverters such can. B. Kurzschlüsse zwi schen Anode und Katode auftreten. B. Short unions between anode and cathode occur.

Die Arbeit einer Einzelzelle kann auch durch Vergiftung oder partielle Ablösung der Elektroden von der Membran beeinträchtigt werden. The operation of a single cell can also be affected by poisoning or partial detachment of the electrode from the membrane. Darüberhinaus kann eine Verengung der Gaszufüh rungs- oder -ableitungskanäle zu einer mangelhaften Gasversorgung oder zu einem unzurei chenden Wasseraustrag führen, so daß die Katode verwässert und die Sauerstoff bzw. Luftzu fuhr zur Katode behindert wird. Moreover, a narrowing of the Gaszufüh rungs- or -ableitungskanäle lead to poor gas supply or to a unzurei sponding water discharge, so that the cathode and the diluted oxygen or AIR SUPPLY to the cathode is hindered.

Eine Störung an einer Einzelzelle kann durch permanente Messung der Zellspannung aller Ein zelzellen leicht ermittelt werden. A disturbance in a single cell may zelzellen by permanent measurement of the cell voltage of all An easily be determined. Die Erniedrigung der Zellspannung ist ein sicheres Zeichen für eine Störung. The lowering of the cell voltage is a sure sign of a malfunction.

Durch Spülen der Zellen, dh durch kurzfristige Erhöhung des Gasdrucks, kann zunächst ver sucht werden, die Störung zu beseitigen. By flushing the cells, ie, short-term increase of the gas pressure, can initially be ver seeks to eliminate the interference. Dabei kann auf der Anodenseite z. In this case, on the anode side z. B. angesammelter Stickstoff oder auf der Katodenseite angesammeltes Wasser entfernt werden. B. accumulated nitrogen or removed on the cathode side accumulated water.

Hat eine solche Spülung keinen Erfolg, so muß der Zellenstapel außer Betrieb genommen wer den. Has such a purge is not successful, the CSA has taken out of service who the. Bei einem weiteren Betrieb eines Zellenstapels mit einer gestörten Einzelzelle bestünde einmal die Gefahr, daß durch eine Beschädigung der Membran Wasserstoff auf die Katodenseite gelangen und sich dort ein Knallgasgemisch bilden könnte. In a further operation of a cell stack with an impaired individual cell once the danger that pass through a damage of the membrane hydrogen on the cathode side and could form an explosive gas mixture there existed. Bei einem längeren Betrieb einer gestörten Einzelzelle könnte Wasserstoff auch infolge Diffusion auf die Katodenseite gelangen. With a longer operating a disturbed single cell hydrogen could reach the cathode side also due to diffusion. Bei Vorliegen eines Kurzschlusses erhöht sich auch die chemische Aktivität an der Membran, was zu einer Überhitzung führen kann. If there is a short circuit, the chemical activity of the diaphragm, which can lead to overheating increases. Schließlich kann sich die gestörte Einzelzelle, da der Stromfluß von den übrigen Zellen aufrechterhalten wird, wie ein elektrischer Verbraucher ver halten, dh die Zellspannung wird negativ. Finally, the disturbed single cell, since the current flow is maintained from the other cells, such as holding an electrical load ver, that the cell voltage is negative. Auch hierbei kann Wasserstoff an der Katode freige setzt werden. Here, too, can be hydrogen at the cathode freige be set.

Das Außerbetriebsetzen des Zellenstapels bedeutet zunächst, daß auch der Verbraucher außer Betrieb gesetzt wird, bis der Zellenstapel durch einen anderen Stapel ersetzt ist. The shut down of the cell stack means, first, that even the consumer is rendered inoperative until the cell stack is replaced with another stack. Der Ausbau und Ersatz nimmt bereits eine gewisse Zeit in Anspruch, in der der Verbraucher nicht betrieben wer den kann. The expansion and replacement already takes a certain amount of time in which the consumer does not run the who can. Der betroffene Zellenstapel muß dann zerlegt und die beschädigte Einzelzelle repariert oder ersetzt werden. The affected cell stack must be disassembled and repaired the damaged single cell or replaced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, die den Weiterbetrieb einer Stapelbrennstoffzelle auch bei Beschädigung einer Einzelzelle erlauben. The object of the invention is based is to specify measures that allow the continued operation of a fuel cell stack even if you damage a single cell.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Stromableiter der betroffenen Einzelzelle elektrisch kurzgeschlossen und die anoden- und katodenseitigen Zufüh rungs- und Ableitungskanäle der betroffenen Einzelzelle verschlossen werden. According to the invention the object is achieved by a method in which electrically short-circuited the current conductor of the single cell concerned and rungs- the anode and cathode-side Zufüh and discharge channels of the individual cell concerned are closed.

Eine Einrichtung zum Kurzschließen der Stromableiter kann erfindungsgemäß als ein bügelför miges, metallisches, in seitlich in die beiden Stromableiter einer Einzelzelle eingebrachte Aus nehmungen eingreifendes Flachteil ausgebildet sein. Means for short-circuiting the current conductors may be formed recesses engaging flat part according to the invention as a bügelför Miges, metallic, introduced into the side in the two current conductors of a single cell. Diese Ausnehmungen können stift- oder stegförmig gestaltet sein. These recesses can be designed pin-like or web-like.

Sie kann erfindungsgemäß auch als eine in einen zwischen den Stromableitern randseitig durch entsprechenden Einzug einer sich zwischen ihnen befindlichen Dichtung belassenen Spalt ein setzbare, flache Kontaktklemme ausgebildet sein. It may be according to the invention designed as an in an edge left between the current conductors by means of corresponding holding a gasket located between them a gap settable flat contact terminal. Um einen festen Sitz in dem Spalt zu garantie ren, kann eine solche Kontaktklemme in ihrer Längsrichtung wellenförmig gestaltet sein. To a tight fit in the gap to be guaranteed reindeer, such a contact terminal can be designed wave-shaped in its longitudinal direction.

Eine Einrichtung zum Verschließen der Zuführungs- und Ableitungskanäle kann erfindungsge mäß so aufgebaut sein, daß in eine den jeweiligen Zuführungs- oder Ableitungskanal kreuzende, zur Außenseite des den Zuführungs- oder Ableitungskanal führenden Stromableiters hindurch gehende Bohrung, einen Kanal oder eine schlitzförmige Öffnung ein die Bohrung oder den Ka nal abdichtender Stift oder die Öffnung abdichtender Schieber eingesetzt ist, der im Havariefall verschiebbar ist und dann den jeweiligen Zuführungs- oder Abführungskanal verschließt, und daß der Durchmesser der Bohrung oder des Kanals oder die Breite der Öffnung mindestens dem Durchmesser oder der Breite des Zuführungs- oder Ableitungskanals entspricht. Means for closing the supply and discharge channels can erfindungsge Mäss be constructed so that in a the respective feed or discharge channel intersecting, continuous to the outside of the feed or discharge channel leading current conductor through hole, a channel or a slot-shaped opening, a bore or the chan nel sealing pin or the opening sealing slide is inserted slidably in the event of an accident, and then closes the respective feed or discharge channel, and that the diameter of the bore or channel, or the width of the opening of at least the diameter or width of the feed or discharge channel corresponds.

Der Stift oder Schieber kann stirnseitig mit einer Gewindebohrung versehen sein, so daß er nach Beseitigung eines Fehlers, z. The pin or slider may be frontally provided with a threaded bore so as to eliminate an error, z. B. mit Hilfe einer Schraube, auch wieder in seine Ausgangsstel lung zurückbewegt werden kann. As using a screw, and can be moved back to its original development Stel again.

Sind die Stromableiter aus zwei Blechen gefertigt, so lassen sich Kanäle, die mit einem Stift für die Abdichtung zu versehen sind, ebenso einprägen wie die Zuführungs- und Ableitungskanäle. If the current conductor consists of two metal sheets made so can be channels that are to be provided with a pin for sealing, as well as memorizing the supply and discharge channels.

Der Stift oder Schieber kann auch mit einer Durchlaßöffnung versehen sein, die im Normalfall die Brenngase und Wasserdampf durchläßt und die in einem Störungsfall so weit verschoben wird, daß der Zuführungs- oder Ableitungskanal dicht verschlossen wird. The pin or slider may also be provided with a passage opening, which passes the combustion gases and water vapor in the normal case and which is displaced so far in the case of a malfunction, that the feed or discharge channel is sealed.

Nach einer weiteren Lösung zum Verschließen der Zuführungs- oder Ableitungskanäle ist erfin dungsgemäß vorgesehen, daß in eine den jeweiligen Zuführungs- oder Ableitungskanal kreuzen de, zur Außenseite des den Zuführungs- oder Ableitungskanal führenden Stromableiters hin durchgehende Bohrung oder einen Kanal eine diese(n) abdichtender, verdrehbarer Stift einge setzt ist, der in Höhe des Zuführungs- oder Ableitungskanals eine durchgehende Durchlaßöff nung aufweist, und daß der Durchmesser der Bohrung oder des Kanals mindestens dem Durch messer oder der Breite des Zuführungs- oder Ableitungskanals entspricht. According to another solution for sealing the feed or discharge channels OF INVENTION is dung provided in accordance with that in a the respective feed or discharge channel cross de, to the outside of the feed or discharge channel leading current conductor towards through hole or a channel one of these (n) sealing is rotatable pin is set to start a continuous Durchlaßöff having the amount of the feed or discharge channel voltage, and that the diameter of the bore or the channel at least corresponds to the diameter or the width of the feed or discharge channel. Beim Verdrehen des Stiftes wird der Zuführungs- oder Ableitungskanal dann nach dem Prinzip eines Hahnes abge dichtet. Upon rotation of the pin of the feed or discharge channel then seals abge according to the principle of a cock.

Eine weitere zweckmäßige Lösung zum Verschließen der Zuführungs- oder Ableitungskanäle sieht erfindungsgemäß vor, daß die Zuführungs- oder Ableitungskanäle mit einem flexiblen Schlauch ausgekleidet sind und daß die Stromableiter mit bis an den jeweiligen Zuführungs- oder Ableitungskanal heranreichenden Gewindebohrungen versehen sind. Another expedient solution for closing the feed or discharge channels provides according to the invention that the feed or discharge channels are lined with a flexible hose and that the current conductor are provided with up to the respective feed or discharge channel zoom reaching threaded bores. Durch Verdrehen ei ner Schraube in der Gewindebohrung läßt sich dann der Schlauch so weit zusammenquetschen, daß ein Dichten des Zuführungs- oder Ableitungskanals erfolgt. By rotating egg ner screw in the threaded bore then the hose can be squeezed together to such an extent that a sealing of the feed or discharge channel is carried out.

In vorteilhafter Weise können auch Mittel vorgesehen sind, die ein Kurzschließen der Strom ableiter erst erlauben, wenn die anoden- und katodenseitigen Zuführungs- und Ableitungskanäle verschlossen sind. Advantageously, means can also be provided, which arrester short-circuiting the current permit until the anode and cathode side supply and discharge channels are closed. Dazu können z. These z can. B. die Stifte, Schieber oder Gewindestifte so lang ausgeführt sein, daß sie im Normalbetrieb über die Außenkante der Stromableiter hinausstehen. As the pins, slides or screws be made so long that they protrude in normal operation over the outer edge of the current collectors. Stifte oder Schieber können dann im Havariefall auch ohne ein Werkzeug eingedrückt werden. Pins or slide can then be pushed in the event of an accident even without a tool. Gleichzeitig besteht eine optische Kontrolle über die Öffnung bzw. Schließung der Zuführungs- und Ablei tungskanäle. At the same time, there is a visual indication of opening or closing of the supply and Ablei processing channels.

Zweckmäßig sind die die Stromableiter kurzschließenden, bügelförmigen Flachteile dann mit Stiften oder Stegen versehen ist, die vor dem Eingreifen in die Ausnehmungen der Stromableiter in deren Bohrung, Kanal oder schlitzförmige Öffnung eingreifen, so daß ein Kurzschließen erst erfolgen kann, wenn die Stifte oder Schieber eingedrückt bzw. die Gewindestifte eingeschraubt sind. Expediently, the current conductor shorting, bow-shaped flat parts is then provided with pins or webs which engage prior to engagement in the recesses of the current conductor in the bore, channel, or slot-shaped opening, so that a short-circuiting may be effected only when the pins or slides pressed and the threaded pins are screwed.

Bei Brennstoffzellen mit geringer Leistung kann das Kurzschließen auch mit einem allein in die Bohrungen, die Kanäle oder die schlitzförmigen Öffnungen der beteiligten Stromableiter eingrei fenden Kurzschlußbügel erfolgen. For fuel cells, low-power short-circuiting can also be carried out with a eingrei fenden alone into the bores, channels or the slot-shaped openings of the current collectors involved shorting bar.

Vor dem Kurzschließen kann eine Kontrolle durchgeführt werden, ob alle Zuführungs- und Ab leitungskanäle auch tatsächlich verschlossen sind. Before shorting a check can be made as to whether all the feed and from line channels are actually closed. Das geschieht, indem Gasdruck auf den Zel lenstapel und damit auf die betroffene Einzelzelle gegeben und der Strom über einen äußeren, an diese Einzelzelle angeschlossenen Verbraucher gemessen wird. This is done by placing pressure on the gas cell h lenstapel and thus to the affected individual cell and the current through an external device connected to this single cell load is measured. Liefert die Einzelzelle noch Strom, so ist das ein Zeichen für einen ungenügenden Verschluß. the single cell delivers more power, this is a sign of an insufficient closure.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß schnell und ohne Ausbau der Einzelzelle mittels eines einfachen Werkzeuges oder ggf auch ganz ohne Werkzeug sowie einiger Bügel oder Klemmen die betroffene Einzelzelle sicher überbrückt bzw. abgekoppelt werden kann. The inventive method has the advantage that fast and without expansion of the individual cell by means of a simple tool, or possibly also without any tools as well as some straps or clamps the single cell concerned can be reliably bridged or uncoupled. Da nach kann der Brennstoffzellenstapel direkt weiterbetrieben werden. Since, according to the fuel cell stack can be operated directly. Durch die Überbrückung geht zwar die Leistung (Spannung) dieser Zelle verloren, auf den Brennstoffzellenstapel bezogen sind dies aber nur wenige Prozent. By bridging although the power (voltage) is lost this cell, based on the fuel cell stack but these are only a few percent. Die betroffene Zelle muß nicht aus dem Stapel ausgebaut werden, eventuell kann der Stapel sogar dauerhaft im Brennstoffzellen-System verbleiben. The cell concerned must not be removed from the stack, the stack may even remain in the fuel cell system permanently. Er satzteile werden nicht benötigt, der Zeitbedarf für diese vorläufige Reparatur ist gering und die Überbrückung ist sicher. He spare parts are not needed, the time required for this preliminary repair is low, and the bridge is safe.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. The invention will be further explained with reference to an embodiment. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen In the accompanying drawings

Fig. 1 das Verschließen eines Zuführungs- oder Ableitungskanals einer Einzelzelle mit einem Stift in Normalstellung, Fig. 1, the closure of a feed or discharge channel of a single cell with a pin in the normal position,

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in Verschlußstellung, Fig. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 in the closed position,

Fig. 3 zwei bipolare Platten einer Einzelzelle mit eingebrachten Nuten für einen Kurz schlußbügel, Fig. 3, two bipolar plates of a single cell with introduced grooves for a shorting bar,

Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 mit einem Kurzschlußbügel, Fig. 4 shows the arrangement according to Fig. 3 with a shorting bar,

Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 in einer um 90° verdrehten Ansicht, Fig. 5 shows the arrangement according to FIG. 4 in a position rotated by 90 °,

Fig. 6 eine weitere Variante der Anordnung nach Fig. 4, Fig. 6 shows a further variant of the arrangement according to Fig. 4,

Fig. 7 zwei bipolare Platten mit einer eingezogenen Dichtung, Fig. 7, two bipolar plates with a retracted seal,

Fig. 8 die Anordnung nach Fig. 7 mit einer Kurzschlußklemme, Fig. 8 shows the arrangement according to Fig. 7 with a short circuit terminal,

Fig. 9 eine weitere Variante einer Kurzschlußklemme für eine Anordnung gemäß Fig. 7, Fig. 9 shows a further variant of a shorting terminal for an arrangement according to Fig. 7,

Fig. 10 das Verschließen eines Zuführungs- oder Ableitungskanals einer Einzelzelle mit einem speziellen Stift in Normalstellung, Fig. 10, the closure of a feed or discharge channel of a single cell with a special pen in the normal position,

Fig. 11 die Anordnung gemäß Fig. 10 in Verschlußstellung und Fig. 11 shows the arrangement of FIG. 10 in the closed position and

Fig. 12 ein Variante einer Kurzschlußklemme für die Anordnung nach den Fig. 10 und 11. Fig. 12 is a variant of a shorting terminal for the arrangement of FIGS. 10 and 11.

Fig. 1 zeigt eine Möglichkeit zum Verschließen eines Gaskanals. Fig. 1 shows one possibility for closing a gas channel. Innerhalb einer Stromablei terplatte 1 verläuft ein Hauptkanal 2 , der ein Gaszuführungs- oder -ableitungskanal sein kann. Within a Stromablei terplatte 1 runs a main channel 2, which may be a gas feed or -ableitungskanal. Der Hauptkanal 2 ist über einen Versorgungskanal 3 mit dem Anoden- oder Katodenraum einer Einzelzelle verbunden. The main channel 2 is connected via a supply duct 3 with the anode or cathode compartment of a single cell. Quer zur Richtung des Versorgungskanals 3 befindet sich in der Strom ableiterplatte 1 eine Bohrung 4 , die mit einem Stift 5 dicht verschlossen ist, so daß kein Gas nach außen entweichen kann. Transverse to the direction of the supply channel 3 is located in the current discharge plate 1 a bore 4, which is sealed with a pin 5, so that no gas can escape to the outside.

Wird nun ein irgendwie gearteter Schaden an der Einzelzelle, der durch eine Spannungsänderung auffällt, festgestellt, so wird der Versorgungskanal 3 , wie Fig. 2 zeigt, verschlossen. Now, a somehow gearteter damage to the individual cell, which is noticeable by a voltage change is detected, the supply channel 3, as shown in Fig. 2 shows closed. Mittels eines Schiebewerkzeuges, das speziell der Bohrung 4 angepaßt ist, oder z. By means of a sliding tool which is specially adapted to the bore 4, or z. B. mittels eines dün nen Schraubendrehers wird der Stift 5 in der Bohrung 4 soweit verschoben, bis er den Versor gungskanal 3 verschließt. B. means of a screwdriver dün NEN the pin 5 is displaced in the bore 4 until it closes the versor supply channel. 3 Der Durchmesser der Bohrung 4 sowie des Stiftes 5 müssen deshalb mindestens ebenso groß sein wie der Durchmesser oder die Breite des Versorgungskanals 3 . The diameter of the bore 4 and the pin 5 must therefore be at least as large as the diameter or the width of the supply channel. 3

Durch die richtige Auswahl der beteiligten Werkstoffe wird die Dichtheit in beiden Stellungen des Stiftes 5 gewährleistet. By proper selection of the materials involved and the tightness is guaranteed in both positions of the pin. 5 Der Stift 5 kann aus Gummi oder Kunststoff bestehen, wenn die Stromableiterplatte 1 metallisch ist. The pin 5 can be made of rubber or plastic, if the current collector plate 1 is metallic. Für eine Stromableiterplatte 1 aus Graphit werden Stifte 5 aus Metall verwendet. For a current collector 1 made of graphite pins 5 are used made of metal.

Falls erforderlich kann beim Verschließen des Versorgungskanals 3 auch ein zweiter Stift von außen nachgeschoben werden. If necessary, a second pin may be pushed from the outside during the closing of the supply channel. 3

Um eine Einzelzelle gleichzeitig elektrisch zu überbrücken, werden die beiden Stromableiter platten 1 durch eine oder mehrere elektrisch leitfähige Klemmen miteinander verbunden. In order to bridge a single cell simultaneously electrically, the two current collector plates are connected by one or more electrically conductive terminals 1 each other. Wie Fig. 3 zeigt, können die Stromableiterplatten 1 zu diesem Zweck Ausnehmungen 6 aufweisen, deren Querschnitt verschiedenartig gestaltet sein kann. As Fig. 3 shows, the Stromableiterplatten 1 may comprise, for this purpose recesses 6 whose cross section can be variously designed. Entsprechend angepaßt müssen die Kurz schließer sein. According adapted must be short-closers. Fig. 4 zeigt als Kurzschließer einen Kurzschlußbügel 7 , der, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, mit stiftförmigen oder stegförmigen Kontakten versehen ist. Fig. 4 shows, as a short-circuiter a shorting bar 7, which, as shown in FIGS. 5 and 6, provided with pin-shaped or web-shaped contacts. Entsprechend ist die Form der Ausnehmungen 6 auszubilden. Accordingly, the shape of the recesses is to be formed. 6 Durch die U-Form der Kurzschlußbügel 7 gibt es keine Probleme mit der Paßgenauigkeit oder der thermischen Dehnung. The U-shape of the shorting bar 7 there are no problems with the fit or the thermal expansion.

Metallische Stromableiterplatten 1 sind üblicherweise aus zwei Blechen gefertigt. Metallic Stromableiterplatten 1 are usually made of two sheets. Sie können so ausgeführt werden, daß außen am Rand der Stromableiterplatten 1 jeweils ein Spalt beibehalten wird, in den die Kurzschlußbügel 7 eingeschoben werden können. They can be carried out so that in each case a gap is maintained outside of the edge of the Stromableiterplatten 1, in which the shorting bar 7 can be inserted. Bei Stromableiterplatten 1 aus Graphit müssen entsprechende Nuten in das Vollmaterial eingearbeitet werden. In Stromableiterplatten 1 of graphite appropriate grooves must be incorporated in the solid material.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine zweite Variante für einen Kurzschließer. FIGS. 7 and 8 show a second variant for a short-circuiting device. Die Dichtung 8 , mit der der Katodenraum gegenüber dem Anodenraum einer Einzelzelle abgedichtet wird, endet soweit vor der Außenkante der Stromableiterplatten 1 , daß in den verbleibenden Spalt Kontaktklemmen 9 eingesetzt werden können, die die beiden Stromableiterplatten 1 elektrisch miteinander verbin den. The seal 8 with which the cathode compartment is sealed to the anode compartment of a single cell ends as far as in front of the outer edge of the Stromableiterplatten 1 that can be used in the remaining gap contact terminals 9, the two Stromableiterplatten 1 verbin together electrically the. Dies kann an mehreren Stellen entlang des Umfangs der Stromableiterplatten 1 geschehen. This can be done in several places along the circumference of Stromableiterplatten. 1 Zur Erhöhung der Klemmwirkung kann die Kontaktklemme 9 als flaches, in Längsrichtung et was wellenförmiges Bauteil ausgebildet sein, das dann federnd in den Spalt zwischen den Stromableiterplatten 1 klemmt und somit eine sichere und stromtragfähige elektrische Verbin dung schafft. To increase the clamping action of the contact terminal can be formed which wave-shaped member 9 et as a flat, in the longitudinal direction, which then resiliently clamped in the gap between the Stromableiterplatten 1, and thus a safe and capable of carrying current electrical Verbin manages dung. Fig. 9 zeigt eine solche Kontaktklemme 9 in einer Draufsicht auf die Stromablei terplatten 1 . Fig. 9 shows such a contact terminal 9 in a plan view of the Stromablei terplatten. 1

Die Fig. 10 bis 12 zeigen eine Variante, bei der es ausgeschlossen ist, daß ein Kurzschließen erfolgt, bevor die Zuführungs- und Ableitungskanäle 3 dicht verschlossen sind. Figs. 10 to 12 show a variant in which it is excluded that shorting occurs before the supply and discharge channels 3 are sealed. Der Stift 5 ragt in Normalstellung aus der Bohrung 4 heraus, so daß auch optisch sichtbar wird, ob dieser Ver sorgungskanal 3 der Einzelzelle geöffnet ist. The pin 5 protrudes in the normal position from the bore 4, so that it is optically visible, whether this is sorgungskanal Ver opened 3 the single cell. Ist die Einzelzelle gestört, wird der Stift 5 bis über den Versorgungskanal 3 hineingeschoben. If the single cell disturbed, the pin is pushed through the supply channel 5 to the third Das Kurzschließen erfolgt mit einem Kurzschlußbü gel 11 , was erst dann vorgenommen werden kann, wenn der Stift 5 eingedrückt ist. Shorting is done with a Kurzschlußbü gel 11, which can only be carried out if the pen is pressed 5. Die Stifte des Kurzschlußbügels 11 greifen dabei in die Bohrungen 4 der Stromableiter 1 ein. The pins of the shorting bar 11 engage it into the holes 4 of the current conductor. 1

Claims (15)

1. Verfahren zum Überbrücken von beschädigten Einzelzellen in Brennstoffzellenstapeln mit elektrisch über von außen zugängliche Stromableiter in Reihe geschalteten und brenn stofftechnisch über Zuführungs- und Ableitungskanäle in den Stromableitern parallel an gemeinsame Zuführungs- und Ableitungshauptleitungen angeschlossenen Einzelzellen, dadurch gekennzeichnet , daß die Stromableiter der betroffenen Einzelzelle elektrisch kurzgeschlossen und die anoden- und katodenseitigen Zuführungs- und Ableitungskanäle der betroffenen Einzelzelle verschlossen werden. 1. A method for bypassing of damaged individual cells in fuel cell stacks with an electrically via externally accessible current conductor connected in series and burning material technically supply and discharge channels in the current conductors connected in parallel to common supply and discharge main ducts individual cells, characterized in that the current conductor of the single cell affected electrically short-circuited and the anode and cathode-side supply and discharge channels of the individual cell concerned are closed.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Kurzschließen der Stromableiter von Einzelzellen in Brennstoffzellenstapeln mit plattenförmigen Strom ableitern ( 1 ), dadurch gekennzeichnet, daß sie als ein bügelförmiges, metallisches, in seitlich in die beiden Stromableiter ( 1 ) einer Einzelzelle eingebrachte Ausnehmungen ( 6 ) eingreifendes Flachteil ( 7 ) ausgebildet ist. 2. A device for implementing the method according to claim 1 for short-circuiting the current conductors of the individual cells in fuel cell stacks with plate-shaped current arresters (1), characterized in that as a bracket-shaped, metallic, introduced into the side in the two current collectors (1) a single cell recesses (6) engaging the flat part (7) is formed.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Ausnehmungen ( 6 ) der Stromableiter ( 1 ) eingreifenden Abschnitte des bügelförmigen Flachteiles ( 7 ) stift förmig ausgebildet sind. 3. A device according to claim 2, characterized in that the in the recesses (6) of the current conductor rod (1) engaging portions of the bow-shaped flat part (7) are shaped.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Ausnehmungen ( 6 ) der Stromableiter ( 1 ) eingreifenden Abschnitte des bügelförmigen Flachteils ( 7 ) stegför mig ausgebildet sind. 4. A device according to claim 2, characterized in that the in the recesses (6) of the current conductor (1) engaging portions of the bow-shaped flat part (7) stegför mig are formed.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Kurzschließen der Stromableiter von Einzelzellen in Brennstoffzellenstapeln mit plattenförmigen Strom ableitern ( 1 ), dadurch gekennzeichnet, daß sie als eine in einen zwischen den Strom ableitern ( 1 ) randseitig durch entsprechenden Einzug einer sich zwischen ihnen befindli chen Dichtung ( 8 ) belassenen Spalt einsetzbare, flache Kontaktklemme ( 9 , 10 ) ausgebil det ist. 5. A device for performing the method according to claim 1 for short-circuiting the current conductors of the individual cells in fuel cell stacks with plate-shaped current arresters (1), characterized in that it contains as a in a arresters between the stream (1) peripherally by respective charging a between them befindli chen seal (8) insertable gap left flat contact terminal (9, 10) is ausgebil det.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktklemme ( 10 ) in ihrer Längsrichtung wellenförmig gestaltet ist. 6. Device according to claim 5, characterized in that the contact clamp (10) is designed wave-shaped in its longitudinal direction.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Verschließen der Zuführungs- und Ableitungskanäle ( 3 ) von Einzelzellen in Brennstoffzellenstapeln, da durch gekennzeichnet, daß in eine den jeweiligen Zuführungs- oder Ableitungskanal ( 3 ) kreuzende, zur Außenseite des den Zuführungs- oder Ableitungskanal ( 3 ) führenden Stromableiters ( 1 ) hindurchgehende Bohrung ( 4 ), einen Kanal oder eine schlitzförmige Öffnung ein die Bohrung ( 4 ) oder den Kanal abdichtender Stift ( 5 ) oder die Öffnung ab dichtender Schieber eingesetzt ist, der im Havariefall verschiebbar ist und dann den je weiligen Zuführungs- oder Abführungskanal ( 3 ) verschließt, und daß der Durchmesser der Bohrung ( 4 ) oder des Kanals oder die Breite der Öffnung mindestens dem Durchmes ser oder der Breite des Zuführungs- oder Ableitungskanals ( 3 ) entspricht. 7. A device for performing the method according to claim 1 for closing the supply and discharge channels (3) of single cells in fuel cell stacks, as characterized by that cruising in a respective feed or discharge channel (3), to the outside of the feed or is discharge channel leading (3) the current conductor (1) passing hole (4), a channel or a slot-shaped opening, a bore (4) or sealing the channel pin (5) or the opening from sealing slide inserted slidably in the event of an accident and then closes the depending weiligen feed or discharge channel (3), and that the diameter of the bore (4) or the channel or the width of the opening corresponds to at least diam ser or the width of the feed or discharge channel (3).
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift ( 5 ) oder der Schie ber an einem Ende stirnseitig mit einer Gewindebohrung versehen ist. 8. The device according to claim 7, characterized in that the pin (5) or the slide is provided at one end over the end face having a threaded bore.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift ( 5 ) oder der Schieber in Richtung des Zuführungs- oder Ableitungskanals ( 3 ) mit einer durchgehen den, in Normalstellung ein Gas durchlassenden Durchlaßöffnung versehen ist. 9. A device according to claim 7 or 8, characterized in that the pin (5) or of the slide in the direction of the feed or discharge channel (3) with a pass to a gas-passing through opening is provided in the normal position.
10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Verschließen der Zuführungs- oder Ableitungskanäle ( 3 ) von Einzelzellen in Brennstoffzellenstapeln, da durch gekennzeichnet, daß in eine den jeweiligen Zuführungs- oder Ableitungskanal ( 3 ) kreuzende, zur Außenseite des den Zuführungs- oder Ableitungskanal ( 3 ) führenden Stromableiters ( 1 ) hindurchgehende Bohrung oder einen Kanal eine diese(n) abdichten der, verdrehbarer Stift eingesetzt ist, der in Höhe des Zuführungs- oder Ableitungskanals eine durchgehende Durchlaßöffnung aufweist, und daß der Durchmesser der Bohrung oder des Kanals mindestens dem Durchmesser oder der Breite des Zuführungs- oder Ab leitungskanals ( 3 ) entspricht. 10. Apparatus for carrying out the method of claim 1 for closing the feed or discharge channels (3) of single cells in fuel cell stacks, as characterized by that cruising in a respective feed or discharge channel (3), to the outside of the feed or discharge channel leading (3) the current conductor (1) through bore or a channel one of these (s) to seal the one rotatable pin is inserted, which has a through passage opening at the level of the feed or discharge channel, and that the diameter of the bore or channel is at least corresponds to the diameter or the width of the feed or from duct (3).
11. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Verschließen der Zuführung- oder Ableitungskanäle ( 3 ) von Einzelzellen in Brennstoffzellenstapeln, da durch gekennzeichnet, daß die Zuführungs- oder Ableitungskanäle ( 3 ) mit einem flexi blen Schlauch ausgekleidet sind und daß die Stromableiter ( 1 ) mit bis an den jeweiligen Zuführungs- oder Ableitungskanal ( 3 ) heranreichenden, mit einem Gewindestift ver schließbaren Gewindebohrungen versehen sind. 11. Apparatus for carrying out the method of claim 1 for closing the Zuführung- or discharge channels (3) of single cells in fuel cell stacks, as by in that the feed or discharge channels (3) are lined with a flexi blen Schlauch and that the current conductor ( zoom reaching 1) up to the respective feed or discharge channel (3), are provided with a threaded pin ver closable threaded bores.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vor gesehen sind, die ein Kurzschließen der Stromableiter ( 1 ) erst erlauben, wenn die anoden- und katodenseitigen Zuführungs- und Ableitungskanäle ( 3 ) verschlossen sind. 12. The device according to one of claims 2 to 11, characterized in that means are seen, the short-circuiting of the current collectors (1) allow only when the anode and cathode-side supply and discharge channels (3) are closed.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte ( 5 ), Schieber oder Gewindestifte so lang sind, daß sie im Normalbetrieb über die Außenkante der Strom ableiter ( 1 ) hinausstehen. 13. The device according to claim 12, characterized in that the pins (5), slides or threaded pins are so long that they protrude in normal operation over the outer edge of the power arrester (1).
14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das die Strom ableiter ( 1 ) kurzschließende, bügelförmige Flachteil ( 7 ) mit Stiften oder Stegen versehen ist, die vor dem Eingreifen in die Ausnehmungen ( 6 ) der Stromableiter ( 1 ) in deren Boh rung ( 4 ), Kanal oder schlitzförmige Öffnung eingreifen. 14. Device according to claim 12 or 13, characterized in that the power surge arrester short-circuiting (1), bow-shaped flat part is provided with pins or bars (7) before engaging into the recesses (6) of the current conductor (1) in whose Boh tion (4), channel or slot-shaped opening engage.
15. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurzschließen der Stromableiter ( 1 ) mit einem allein in die Bohrungen ( 4 ), die Kanäle oder die schlitz förmigen Öffnungen der beteiligten Stromableiter ( 1 ) eingreifenden Kurzschlußbügel ( 11 ) erfolgt. 15. Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the short-circuiting of the current conductor (1) for a Single into the bores (4), the channels or the slot-shaped openings of the current collector concerned (1) engaging shorting bar (11).
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