DE3903261C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Treibstoffzellenkühlplatte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Treibstoffzellenkühlplatte ist aus der DE- 26 31 132 C2 bekannt.

Bei einer solchen Treibstoffzellenkühlplatte treten aufgrund von Herstellungstoleranzen Luftspalte zwischen den Rohren und den Wänden der Aussparungen auf. Zur Maximierung des Wärmeübertragungsvermögens des Systems werden daher diese Luftspalte mit einem wärmeleitenden Fett ausgefüllt, beispielsweise mit Mischungen von Polymeren und Graphit.

Nachteilig an einer solchen Treibstoffzellenkühlplatte ist, daß sich aufgrund des Unterschiedes in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den metallischen Kühlrohren und dem Kühlsubstrat der Widerstand zwischen den Kühlrohren und der festen Füllsubstanz mit der Zeit vergrößert, nachdem das System zahlreichen Heizzyklen ausgesetzt wurde. Insbesondere führt ein Betrieb, bei dem die Treibstoffzelle wiederholt hoch und heruntergefahren wird, zu einem Abblättern der Füllmasse nach längerem Betrieb. Außerdem wirken unnötige thermische Spannungen auf das Kühlsubstrat ein, die von den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Kühlsubstrat und den Kühlrohren herrühren. Im schlimmsten Fall kann dies zu Rissen in dem Kühlsubstrat aus Kohle führen.

Treibstoffzellenkühlplatte bekannt, die aus zwei Platten aus einem Kohlenstoffmaterial besteht, in welchem halbkreisförmige oder halb ovale Aussparungen ausgebildet sind. Die Rohre können so in die Rohraussparung eingepaßt werden, daß sich die Rohre weitgehend an die Form der Aussparungen anpassen, so daß ein weitgehend luftspaltfreier Kontakt zwischen den Aussparungen und den Kühlrohren gegeben ist. Dieser Kontakt wird aufgrund der Verformbarkeit der Rohre erzeugt, wobei diese aus einem dielektrischen Material bestehen. Der Kontakt zwischen den Kühlrohren und den Aussparungen kann dann dadurch erreicht werden, daß der Rohrumfang leicht zusammengedrückt wird oder daß der Durchmesser der Rohre durch den Flußmittels durch die Rohre und durch Temperaturerhöhung ausgedehnt wird. Nachteilig ist dabei, daß die Ausdehnung der Rohre von der Arbeitstemperatur abhängt und somit ein kleiner Luftspalt zwischen den Rohren und der Kühlplatte bestehen bleiben muß, wenn die Kühlplatte noch nicht ihre Arbeitstemperatur erreicht hat, denn sonst könnte eine solche Expansion die Platten nach dem Zusammenbau auseinandertreiben.

Ferner zeigt Abb. 5 eine herkömmliche, stapelförmige Treibstoffzelle, die mit herkömmlichen Kühlplatten versehen ist. In Abb. 5 besteht eine Einzelzelle aus einer Matrix-Schicht 11 zur Aufnahme eines Elektrolyten, einem Treibstoffanschluß 12, einem Oxydationsanschluß 13 und Elektrodengrundplatten 14 und 15, die jeweils Rippen enthalten, und aus Trenneinrichtungen 16. Eine Vielzahl von so konstruierten Einzelzellen 1 bilden einen schichtförmigen Zellenstapel 2. Wasserkühlplatten 3 sind in dem Zellenstapel in unterschiedlichen Abständen angeordnet. Jede Kühlplatte 3 ist als vorgefertigte Einheit ausgelegt, die aus mehreren Teilen besteht: einer Kohlekühlschicht 4, deren Ausdehnungskoeffizient im wesentlichen gleich dem der Elektrodengrundplatten 14 und 15 ist, die mit Rippen ausgebildet sind, und gleich dem der Trenneinrichtung 16 ist; weiter enthält sie metallische Kühlrohre 5, die parallel angeordnet sind und in eine Schicht des Kühlsubstrates 4 eingebettet sind. Die Kühlrohre 5 sind nach Art einer Bank mit einem Kopfrohr 6 verbunden und sind außerdem mit einer externen Wasserversorgung verbunden (nicht gezeigt).

Das Einbetten der Kühlrohre 5 in das Kühlsubstrat 4 verlangt eine Rohranordnung, bei der die Kühlrohre 5 in einer Vielzahl von Rohraussparungen angeordnet sind, die zwischen angrenzenden parallelen Oberflächen von zwei Kühlsubstraten liegen. Eine andere Anordnung besteht aus einer Vielzahl U-förmiger Rohraussparungen, die in die Oberfläche des einzelnen Kühlsubstrates 4 getrieben worden sind, wobei diese Rohraussparungen mit einer Abdeckung aus demselben Kohlematerial wie das Substrat versehen sind, nachdem die entsprechenden Kühlrohre 5 darin untergebracht worden sind. Man beachte, daß die Kühlplatte 3 zur Entfernung der Abwärme, die in der Zelle entsteht, verwendet wird, wobei die Kühlrohre 5 ein Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, zulassen, das im Dauerstrichbetrieb der Treibstoffzelle von außen zugeführt wird. Die Kühlplatte 3 der Treibstoffzelle dient noch einem zusätzlichen Zweck, nämlich die Temperatur der Treibstoffzelle von einer niedrigen Temperatur auf die Starttemperatur während der Aktivierung der Treibstoffzelle zu erhöhen, wobei heißes Wasser durch die Kühlrohre 5 fließt.

Es gibt jedoch einige Nachteile bei herkömmlichen Anordnungen. Es ist nämlich wegen der Abmessungstoleranzen der Kühlrohre und den Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Rohraussparungen in dem Substrat 4 sehr schwierig, die Kühlrohre 5 am gesamten Umfang mit der Oberfläche der Rohraussparungen in dem Kühlsubstrat 4 in engen Kontakt zu bringen. Es läßt sich nicht vermeiden, daß kleine Luftspalte zwischen der äußeren Oberfläche der Rohre und der Oberfläche der Aussparungen entstehen. Der mit den Luftspalten verbundene Wärmewiderstand ist wesentlich größer als der von dem Kühlsubstrat 4 und den Kühlrohren 5. Wenn daher nur eine kleine Anzahl solcher Luftspalte zwischen den Kühlrohren 5 und den Rohraussparungen des Kühlsubstrats 4 auftreten, fällt die Wärmeübertragung ganz erheblich ab.

Ein Verfahren wurde entwickelt, um mit diesem Problem fertigzuwerden, bei dem die Apparatur so konzipiert wurde, daß die verbliebenen Luftspalte mit einer Füllsubstanz ausgefüllt werden. Diese Substanz wurde aus einem Gemisch von kohlehaltiger Keramik, die einen großen Wärmeübertragungskoeffizienten besitzt, und aus einem unter Wärmeeinwirkung erstarrenden Kunstharz hergestellt, die nach dem Einbringen der Kühlrohre 5 in die Rohraussparungen des Kühlsubstrates 4 verwendet wird. Die Füllsubstanz vermindert den thermischen Widerstand, der zwischen dem Kühlsubstrat 4 und den Kühlrohren 5 existiert.

Jedoch hat auch der zuvor erwähnte Aufbau der Kühlplatte im Betrieb der Treibstoffzelle unbefriedigende Ergebnisse geliefert. Beispielsweise wird in dem zuvor erwähnten Aufbau der unter Wärmeeinwirkung erstarrende Kunstharz zwischen dem Kühlsubstrat und den Kühlrohren eingebracht, um beide miteinander zu verbinden. Ein hohes Ausmaß an Wärmeübertragung wird im anfänglichen Betrieb erreicht. Wegen des Unterschiedes in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den metallischen Kühlrohren 5 und dem Kühlsubstrat 4 wird jedoch der thermische Widerstand zwischen den Kühlrohren 5 und der festen Füllsubstanz mit der Zeit vergrößert, nachdem das System zahlreichen Heizzyklen ausgesetzt wurde. Insbesondere führt ein Betrieb, bei dem die Treibstoffzelle wiederholt hoch- und runtergefahren wird, zu einem Abblättern der Füllmasse nach längerem Betrieb. Außerdem wirken unnötige thermische Spannungen auf das Kühlsubstrat 4 ein, die von den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Kühlsubstrat 4 und den Kühlrohren 5 herrühren. Im schlimmsten Fall kann dies zu Rissen in dem Kühlsubstrat aus Kohle 4 führen.

Im Hinblick auf den obengenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlplatte für eine Treibstoffzelle zu schaffen mit kleinstmöglichen Toleranzen zwischen den Aussparungen im Kühlsubstrat und den Kühlrohren, wobei zwischen den Kühlrohren und dem Kühlkörper selbst kleine Luftspalte vermieden werden, und ein hohes Ausmaß an zuverlässiger Wärmeübertragung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Durch das Merkmal des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1, daß das Material der Substratschicht plastisch ist oder eine geringe Elastizität aufweist, kann bei Anordnung der Kühlrohre in der Kühlplatte die Substratschicht so verformt werden, daß Abmessungsfehler zwischen den Rohraussparungen in der Substratschicht und den Kühlrohren aufgefangen werden. Dies führt zu einer engen Passung ohne verbleibenden Luftspalt zwischen den Kühlrohren und den Aussparungen. Es ist daher möglich, die erwünscht hohe Wärmeübertragung zwischen der Kühlplatte und den Kühlrohren zu erzielen. Außerdem bewirkt die verformbare Substratschicht, daß der Unterschied in der thermischen Ausdehnung von Kühlrohren und Kühlplatte während des Betriebs der Treibstoffzelle aufgefangen wird mit dem Ergebnis, daß keine unnötigen Spannungen auf die Kühlplatten einwirken.

Da auf der oberen und unteren Außenfläche der Substratschicht eine äußere Schicht aus einem zweiten Material dicht anliegend aufgebracht ist, wird die Behandlung der Kühlplatte beim Zusammenbau des Stapels der Treibstoffzelle erleichtert, da die realtiv brüchige Substratschicht verstärkt wird. Außerdem verhindern die äußeren Schichten das Eindringen von Luft in die einzelnen Zellen im Stapel der Treibstoffzelle.

Da Randflächen zwischen der unteren und oberen Außenfläche der Substratschicht mit einem Dichtungsmittel abgeschlossen sind, wird ein Eindringen von Luft oder reaktiven Gasen in die Substratschicht verhindert.

Bei der Konstruktion nach Anspruch 1 wird bei der inneren Substratschicht eine poröse, kohlehaltige Platte verwendet, die aus einem Kohlefasermaterial hergestellt wird, in dem ein Bindemittel beigegeben wird. Dieses Gemisch aus Fibermaterial und Bindemittel wird ausgeheizt, nachdem es bei geeignetem Druck hineingepreßt worden ist. Die verformbare, poröse und kohlehaltige Platte besitzt entweder eine hohe Plastizität oder niedrige Elastizität.

Bei der außen aufgetragenen Substratschicht werden dichte Kohleplatten verwendet, bei denen beispielsweise ein Bindemittel-Graphitpulver zugegeben wird und dieses Gemisch aus Graphitpulver und Bindemittel wird ausgeheizt, nachdem es unter Druck eingebracht worden ist. Die äußeren Substratschichten haben zwei Aufgaben. Erstens dienen die äußeren Schichten als Trennung, um zu verhindern, daß Luft zwischen einzelnen Zellen im Stapel der Treibstoffzelle eindringt. Außerdem erleichtern die äußeren Schichten die Behandlung der Kühlplatte beim Zusammenbau des Stapels der Treibstoffzelle, wobei die relativ brüchige innere Unterlage verstärkt wird. Die Seitenflächen am Umfang der inneren Substratschicht sind mit einer Dichtung versehen, die verhindert, daß Luft oder ein reaktives Gas, das von einem Verteiler herrührt, die innere Substratschicht durchdringt.

In der Apparatur sind die Kühlrohre in der Kühlplatte angeordnet, wobei die innere Substratschicht so verformt ist, daß Abmessungsfehler zwischen den Rohraussparungen in der inneren Substratschicht und den Kühlrohren aufgefangen werden. Dies führt zu einer engen Passung ohne verbliebenen Luftspalt zwischen den Kühlrohren und den Aussparungen. Es ist daher möglich, die erwünschte hohe Wärmeübertragung zwischen der Kühlplatte und den Kühlrohren zu erzielen. Außerdem bewirkt die verformbare innere Substratschicht, daß der Unterschied in der thermischen Ausdehnung von Kühlrohren und Kühlplatte während des Betriebes der Treibstoffzelle aufgefangen wird mit dem Ergebnis, daß keine unnötigen Spannungen auf die Kühlplatten einwirken.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder sie gehen aus dem Einsatz der Erfindung hervor. Die Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus den instrumentellen Einzelheiten und deren Verbindungen hervor, wie sie insbesondere in den Ansprüchen dargelegt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beiliegenden Zeichnungen, die Bestandteil der Spezifikationen sind, stellen eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung dar und bilden zusammen mit der obigen all­ gemeinen Beschreibung und der detaillierten Beschreibung der vorzugsweisen, im Folgen­ den gegebenen Ausführungsform die Grundlage, das Prinzip der Erfindung zu erläutern.

Abb. 1 ist eine seitliche Schnittansicht einer Kühlplatte von einer Treibstoffzelle, die die Hinweise der vorliegenden Erfindung erläutert.

Abb. 2 ist eine seitliche Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung.

Abb. 3 ist eine seitliche Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung, die im wesentlichen der Ausführungsform in Abb. 1 entspricht.

Abb. 4 ist eine seitliche Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung, die im wesentlichen der Ausführungsform in Abb. 2 entspricht.

Abb. 5 ist eine detaillierte Ansicht einer herkömmlichen Kühlplatte einer Treib­ stoffzelle.

Beschreibung der vorzugsweisen Ausführungsform

Es wird nun im Detail auf die vorliegende, vorzugsweise Ausführungsform der Erfin­ dung Bezug genommen, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist.

Abb. 1, 2, 3 und 4 sind Schnittzeichnungen, die verschiedene Ausführungs­ formen der Kühlplatten einer Treibstoffzelle darstellen, die Hinweise auf die vorliegende Erfindung enthalten. Die in Abb. 5 dargestellten Komponenten sind mit den gleichen Symbolen bezeichnet wie die Kühlplatte der herkömmlichen Treibstoffzelle.

In der Ausführungsform von Abb. 1 besteht eine Kühlplatte 4 aus einem ge­ schichteten Körper, der eine innere Substratschicht 41 mit einer oberen und unteren Außenfläche, in der eine Vielzahl von Kühlrohren 5 angeordnet ist, und einer äußeren Substratschicht 42 enthält, die schichtförmig die innere Substratschicht 41 bedeckt und fest auf der oberen, beziehungsweise unteren Oberfläche der inneren Substratschicht 41 aufgebracht ist. Die Rohre sind so angeordnet, daß die Kühlrohre 5 in einer Vielzahl von Rohraussparungen 43 Platz haben mit einer Aussparung 43 pro Kühlrohr 5, wobei diese in die innere Substratschicht eingelassen sind. Die innere Substratschicht 41 ist beispielsweise aus einem Paar von miteinander verbundenen, verformbaren, porösen und Kohle haltigen Platten hergestellt, die entweder hohe Plastizität oder geringe Elastizität besitzen und die eine Ober- und eine Unterfläche und eine Seitenfläche am Umfang be­ sitzen. Eine poröse und kohlehaltige Platte dieses Typs kann hergestellt werden, indem ein Bindemittel wie beispielsweise Phenolharz einer Kohlefiber hinzugefügt wird und die Mischung aus Kohlefiber und Bindemittel ausgeheizt wird, nachdem sie unter Anwen­ dung eines geeigneten Druckes hineingepreßt wird. Im Gegensatz dazu wird die äußere Substratschicht 42 aus gasundurchlässigen und kohlehaltigen Platten hoher Steifigkeit hergestellt. Jede der gasundurchlässigen und kohlehaltigen Platten wird durch Hin­ zufügung eines Bindemittels beispielsweise zu einem Graphitpulver hergestellt und das Gemisch aus Graphitpulver und Bindemittel wird ausgeheizt, nachdem es unter hohem Druck in die Form gepreßt worden ist. Die innere Substratschicht 41 und die äußere Sub­ stratschicht 42 werden zu einer Einheit vereinigt, indem sie beide gleichzeitig ausgeheizt werden und miteinander verbunden werden.

Entsprechend den Abbildungen besteht die innere Substratschicht 41 aus zwei mitein­ ander verbundenen Platten, deren gegenüberliegende parallele Oberflächen miteinander verbunden sind und die eine Vielzahl von Rohraussparungen 43 besitzen, die in die angren­ zenden Oberflächen eingelassen sind. Die Kühlrohre 5 sind dicht in die Rohraussparungen 43 eingefügt. In diesem Beispiel ist jede einzelne Rohraussparung 43 ursprünglich mit einem inneren Durchmesser hergestellt, der kleiner als der äußere Durchmesser des ent­ sprechenden Kühlrohres 5 ist. Wenn die Kühlrohre in die Rohraussparungen eingepaßt werden, werden die Kühlrohre 5 zwischen die oberen und unteren angrenzenden Platten gebracht, während die angrenzenden Platten zusammengedrückt und vereinigt werden. Die äußeren Seitenflächen am Umfang der Kühlplatten 4 sind mit Dichtungsschichten 44 versehen, wie fluorierten Kohlenwasserstoff-Kunstharzfilmen, die ein Eindringen von Luft oder einem reaktiven Gas von den Seitenteilen in die innere poröse Substratschicht 41 durch die Vielfachschichten verhindert.

Die so konstruierten Kühlplatten werden zwischen einzelnen Zellen an verschiedenen Stellen als Stapel zusammenmontiert. Anschließend wird die gesamte Anordnung aus Kühlplatten in einem Schichtungsvorgang befestigt. Der Stapel von Zellen ist auf diese Weise zusammengebaut. Da die äußeren Substratschichten 42 der Kühlplatte 4 gasun­ durchlässig sind, können die äußeren Substratschichten 42 auch als Trennelemente funk­ tionieren. Daher können herkömmliche Trennelemente 16, die in einer Einzelzelle angren­ zend an die Kühlplatte 3 in einem herkömmlichen Stapel von Zellen dazwischengeschoben sind, wie in Abb. 5 gezeigt, aus der Struktur weggelassen werden.

In der zuvor beschriebenen Anordnung, bei der die Kühlrohre in der Kühlplatte 4 eingelassen sind, können Verformungen der inneren Substratschicht 41 Abmessungsfehler aufnehmen, die zwischen den Rohraussparungen 43, welche in das innere Substrat 41 eingelassen sind, und den Kühlrohren 5 auftreten. Eine dichte Passung ist auf diese Weise ohne geringfügige Luftspalte zwischen den Kühlrohren 5 und den Rohraussparungen 43 erreicht. Als Ergebnis wird ein hohes Ausmaß an Wärmeübertragung zwischen der Kühlplatte 4 und den Kühlrohren 5 erreicht. Außerdem dient die innere Substratschicht 41 auch dazu, alle Unterschiede in der thermischen Ausdehnung zwischen der Kühlplatte 4 und den Kühlrohren 5 während des Betriebes der Treibstoffzelle aufzunehmen. Daher ist es weniger wahrscheinlich, daß unnotwenige Spannungen auf die Kühlplatte 4 einwirken.

Abb. 2 stellt eine andere Ausführungsform dar, die die Ausführungsform von Abb. 1 weiterführt. In dieser Ausführungsform enthält das innere Substrat 41 verdünnte Bereiche 45 und dichtere Bereiche 46, wobei das Kohlematerial abwechselnd in unter­ schiedlichen Dichten angereichert wird, so daß verdünnte Bereiche 45 eine geringe Dichte an Kohle besitzen und angrenzende dichte Bereiche 46 eine hohe Dichte an Kohle besitzen. Die Kühlrohre 5 sind in den dünnen Bereichen 45 vorgesehen. Die dünnen Bereiche 45 und die dichten Bereiche 46 werden dadurch gebildet, daß die Füllrate des Kohlefibermaterials für jeden Bereich verändert wird, wenn die erste Substratschicht hergestellt wird.

Wie oben erklärt enthält die innere Substratschicht 41 die verdünnten, beziehungs­ weise dichten Bereiche 45 und 46 und die Kühlrohre 5 sind in Aussparungen, die in die verdünnten Bereiche 45 eingelassen worden sind, untergebracht. Es ist daher möglich, die enge Passung zwischen den Kühlrohren 5 und den verdünnten Bereichen 44 zu erzie­ len und auch die hohe Wärmeübertragung dazwischen zu erreichen. Außerdem können leitende Übergänge, die alle einen kleinen elektrischen Widerstand haben, in den dichten Bereichen 46 vorgesehen werden.

Die Abb. 3 und 4 zeigen zusätzliche Ausführungsformen, die im wesentlichen den Ausführungsformen in den Abb. 1 bzw. 2 entsprechen. In den Abb. 3 und 4 sind in den Seitenflächen am Umfang der inneren Substratschicht 41 gasun­ durchlässige Bereiche 47 vorgesehen statt der Dichtfilme 44, wobei eine Lücke zwischen den Bereichen eingefügt ist wie beispielsweise in den Abb. 1 und 2 gezeigt. Die gasundurchlässigen Bereiche 47 bestehen aus dichten, kohlehaltigen Platten, die aus ei­ nem Bindemittel, welches beispielsweise Graphitpulver beigemengt ist, gebildet werden. Das Gemisch aus Graphitpulver und Bindemittel wird ausgeheizt, nachdem es in der­ selben Weise in die Form gepreßt wurde wie die äußere Substratschicht 42. Außerdem können die gasundurchlässigen Bereiche 47 mit den inneren Substratschichten 41 vereinigt werden, indem die gasundurchlässigen Bereiche 47 gleichzeitig mit der ersten Substrat­ schicht 41 ausgeheizt werden. Dichtungsschichten 48 umschließen die Seitenflächen am Umfang der ersten Substratschicht 41 in der Lücke, die zwischen der gasundurchlässigen Schicht 47 gelassen worden ist, um das Eindringen von externem, reaktivem Gas in die innere Substratschicht 41 zu verhindern.

Außerdem bewirken beide in den Abb. 1 und 2 gezeigten Dichtungsschichten 44 und die in den Abb. 3 und 4 gezeigten gasundurchlässigen Bereiche 47, daß externes, reaktives Gas nicht eindringen kann. Daher kann entweder die Dichtungsschicht 44 oder der gasundurchlässige Bereich 47 wahlweise als Dichtmittel verwendet werden, wenn die Kühlplatte 4 zusammengebaut wird.

Wie zuvor diskutiert besteht die Struktur der Kühlplatte der Treibstoffzelle entspre­ chend vorliegender Erfindung aus einem schichtförmig aufgebauten Körper, der aus ei­ ner inneren Substratschicht besteht, die aus einer verformbaren, porösen, kohlehaltigen Platte mit hoher Plastizität oder niedriger Elastizität, in die Rohraussparungen eingelas­ sen worden sind, aufgebaut ist und der aus äußeren Substratschichten besteht, die alle als gasundurchlässige, kohlehaltige Platten hoher Steifigkeit ausgelegt sind und die alle auf die Außenfläche der inneren Substratschicht gelagert und verbunden sind. Die innere Substratschicht ist verformt, um die Abmessungsfehler zwischen den Kühlrohren und den Rohraussparungen des Substrates aufzunehmen, wobei die Kühlrohre genau in die Aus­ sparungen des inneren Substrates eingepaßt werden können. Folglich kann ein hohes Maß an Wärmeübertragung erzielt werden. Außerdem besitzen die äußeren Substratschichten eine hohe Steifigkeit und Gasundurchlässigkeit, wodurch die relativ zerbrechliche innere Substratschicht verstärkt wird. Die Kühlplatte als einzelne Einheit kann recht leicht beim Zusammenbau des Zellenstapels ersetzt werden. Die äußeren Substratschichten dienen als einzelne Trennelemente auch dazu, ein Eindringen von Luft oder reaktivem Gas zu ver­ hindern. Auf diese Weise erhält man eine zuverlässige Kühlplatte in einer Treibstoffzelle mit ausgezeichneten Wärmeübertragungseigenschaften.

Zusätzliche Vorteile und Modifizierungen werden sich schnell einstellen, wenn man mit dem Herstellungsverfahren vertraut ist. Im größeren Zusammenhang ist die Erfin­ dung daher nicht auf die speziellen Details, den beispielhaften Aufbau und die gezeigte und beschriebene Erläuterung beschränkt. Dementsprechend können Abweichungen von gewissen Details vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Prinzip des allgemeinen Erfindungsgegenstandes des Antragstellers abzuweichen.

Claims (5)

1. Treibstoffzellenkühlplatte zum Abführen der in der Treibstoffzelle erzeugten Abwärme mit einer Substratschicht, die eine ebene obere und untere Außenfläche aufweist, welche parallel zueinander sind, wobei die Substratschicht zwei Platten umfaßt, deren sich gegenüberliegende Oberflächen parallel und miteinander verbunden sind,
daß in der Substratschicht zueinander parallel verlaufende Aussparungen ausgebildet sind, in welchen zylindrische Rohre (5) zur Aufnahme eines Kühlmediums angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß
das Material der Substratschicht (41) plastisch ist oder eine geringe Elastizität aufweist,
daß auf der oberen und unteren Außenfläche der Substratschicht (41) eine äußere Schicht aus einem zweiten Material (47) dicht anliegend aufgebracht ist,
daß die Randflächen zwischen der unteren und oberen Außenfläche der Substratschicht (41) mit einem Dichtungsmittel (44) abgeschlossen sind, um ein Eindringen von reaktiven Gasen in die Substratschicht (41) zu verhindern.

2. Treibstoffzellenkühlplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Substratschicht (41) Bereiche von dem Material mit großer (46) und mit niedriger (45) Dichte abwechselnd aneinandergrenzen, und daß die Aussparungen (43) in den Bereichen mit dem Material niedriger Dichte liegen.

3. Treibstoffzellenkühlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratschicht (41) aus verformbaren, porösen, kohlehaltigen Faserplatten besteht.

4. Treibstoffzellenkühlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine verformbare, kohlehaltige Platte so geformt wird, daß keine Luftspalte zwischen den Rohren (5) und den Aussparungen (43) existieren.

5. Treibstoffzellenkühlplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der oberen und unteren Außenfläche der Substratschicht (41) anliegende äußere Schicht (47) aus je einer gasundurchlässigen, kohlehaltigen Platte hoher Steifigkeit besteht.