EP1649534A2 - Method for producing a fuel cell stack - Google Patents

Method for producing a fuel cell stack

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Publication number
EP1649534A2
EP1649534A2 EP04785973A EP04785973A EP1649534A2 EP 1649534 A2 EP1649534 A2 EP 1649534A2 EP 04785973 A EP04785973 A EP 04785973A EP 04785973 A EP04785973 A EP 04785973A EP 1649534 A2 EP1649534 A2 EP 1649534A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
recess
template
sealing
repeating unit
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.)
Withdrawn
Application number
EP04785973A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Stelter
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.)
Staxera GmbH
Original Assignee
Webasto SE
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Publication of EP1649534A2 publication Critical patent/EP1649534A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/4911—Electric battery cell making including sealing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a fuel cell or a fuel cell stack, comprising the following steps: a) providing a first repeating unit with a first sealing surface and at least one second repeating unit with a second sealing surface; and b) forming at least one sealing section between the first sealing surface and the second sealing surface.
  • a problem in the production of fuel cells or fuel cell stacks is that the individual seals are extremely complex to produce, with in many cases, for example, a lot of waste being produced during punching. Furthermore, only a very time-consuming serial production is currently possible. For this purpose, it is known, for example, a
  • n is the number of seals and p is the probability of failure of a single seal.
  • the object of the invention is to develop the generic methods in such a way that the susceptibility to errors is reduced and parallel production is possible.
  • step b) comprises: b1) arranging a template between the first sealing surface and the second sealing surface, the template having at least one edge region which is arranged adjacent to the sealing section to be formed becomes; and b2) introducing a sealing compound into a region which is delimited by the first sealing surface, the second sealing surface and the edge region of the template.
  • the template is at least partially formed from an organic fiber material, a carbon fiber material or a corresponding composite material.
  • the respective material can be felt, fleece, knitted fabric or woven fabric, for example.
  • the template is completely or partially removed and / or completely or partially changed in its material properties during and / or after the formation of the at least one sealing section.
  • the template can be made of a non-temperature-resistant, flammable, flat material (for example for temperatures above 800 ° C).
  • the template can be completely or completely removed by burning after the at least one sealing section has been formed.
  • the template can be made of a material which, instead of having the property of flammability, has the property of losing its mechanical stability under the influence of temperature, that is to say collapsing under the action of force.
  • the material (or its degradation products) can be electrically insulating.
  • the material can be formed, for example, by an organic or ceramic fiber composite or foam material, in which at least one structure-forming component evaporates, burns or melts under the influence of temperature.
  • a composite material is also possible, which represents a combination of the materials mentioned.
  • the sealing compound contains dispersed constituents for a glass solder.
  • the sealing compound is at least partially subjected to a curing and / or gelling process to form the at least one sealing section.
  • the sealant preferably contains a hardener component for hardening or gelling.
  • the hardener component of the sealing compound can advantageously be mixed in shortly before the injection or introduction into the corresponding area.
  • the hardener or gel former can be activated, for example, by air, temperature or a chemical activator that has been applied to the template and / or at least one sealing surface.
  • the at least one sealing section is formed adjacent to a first recess in the first repeating unit.
  • the recess can in particular be provided to form a gas channel that extends through the fuel cell stack.
  • the at least one sealing section is formed adjacent to a first recess in the second repeating unit.
  • the method according to the invention can be used particularly advantageously if a first recess in the first repeating unit is aligned with the second recess in the second repeating unit in the stacking direction.
  • Template has a first recess, the dimensions of which are larger than the dimensions of the first recess in the first repeating unit and / or larger than the dimensions of the first recess in the second Repeat unit.
  • the excess of the first recess in the template defines the width of the sealing section to be formed, while the height of the template determines the height of the sealing section to be formed.
  • a feed device which can comprise, for example, a hose or a tube, is preferably used to introduce the sealing compound.
  • a flange or another coupling device is preferably provided, with which the feed device can be connected to one of the first recesses while being sealed.
  • a mandrel is at least partially through the first recess in the first repeating unit and / or the first recess in the second repeating unit and / or the first recess extends in the template.
  • the mandrel preferably has only slightly smaller outer dimensions than the inner dimensions of the first openings.
  • the viscosity of the sealing compound is preferably chosen so that little or no sealing compound runs into the opening which is then released when the dome is removed.
  • the first repeating unit has a second recess and / or the second repeating unit has a second recess and / or the template has a second recess. It is preferred that the existing second recesses are aligned with one another in the stacking direction.
  • the first recess of the template is connected to the second recess of the template via a first channel.
  • the mutually aligned second recesses can form a filling channel for the sealing compound, the sealing compound passing through the first channel from the filling opening to the first recesses, in which the mandrel mentioned is preferably arranged.
  • the filler channel has a cross-sectional area that is relatively large compared to the cross-sectional area of the sealing section to be formed. As a result, the hydrodynamic pressure loss in the filler channel is much smaller than in the sealing channel when a fluid (or the sealing compound) flows through the two channels.
  • sealing compound is at least partially removed again, especially with the help of a second cathedral.
  • the sealing compound can remain in the channel formed by the second recesses and harden there in order to increase the stability of the overall structure.
  • the first repetition unit and the second repetition unit are compressed at least temporarily during the implementation of step b), preferably by at least one regulated force component.
  • sealing sections which are at least substantially aligned with one another in the stacking direction of the fuel cell stack are connected by sealing compound. Sealing sections arranged one above the other between a plurality of repeating units and connected by sealing compound represent a clear indication that the method according to the invention has been used.
  • FIG. 1 top views and cross-sectional views along the section line II of a first and a second repeating unit and of a template;
  • FIG. 2 shows the template from FIG. 1 arranged on the first repeating unit from FIG. 1, in a top view and a cross-sectional view along the section line I-1;
  • Figure 3 shows the second repeating unit of Figure 1 arranged on the arrangement of Figure 2, in a plan view and a cross-sectional view along the section line I-1;
  • Figure 4 is a cross-sectional view along section line I-1 of Figure 3, illustrating the introduction of the sealant
  • Figure 5 is a plan view of the arrangement of Figure 4 along the section line 11-11;
  • Figure 6 is a plan view corresponding to the representation of Figure 5 of a completed sealing portion.
  • FIG. 1 shows top views and cross-sectional views along the section line II of a first 10 and a second repetition unit 16 and of a template 22.
  • the first repetition unit 10 has a first sealing surface 10a and a first opening 12 and a second Breakthrough 14 on.
  • the second repeating unit 16 has a second sealing surface 16a and a first recess 18 and a second recess 20.
  • the structure of the first repetition unit 10 and the structure of the second repetition unit 16 are identical, although the invention is not based on Such embodiments are limited, since applications are also possible in which differently arranged seals are formed between different repeating units.
  • a template 22 is shown between the first repeating unit 10 and the second repeating unit 16.
  • the template 22 has a first recess 24 and a second recess 26.
  • the circumference of the first recess 24 in the template 22 defines an edge area 32 which is intended to be arranged adjacent to the sealing section to be formed.
  • the first recess 24 and the second recess 26 of the template 22 are connected to one another by a first channel 28.
  • the outer circumference of the template 22 is connected to the first recess 24 via a second channel 30.
  • FIG. 2 shows the template 22 from FIG. 1 arranged on the first repeating unit 10 from FIG. 1, in a top view and a cross-sectional view along the section line I-1. It can be seen from the illustration in FIG. 2 that the dimensions of the first recess 24 in the template 22 are selected to be somewhat larger than the dimensions of the first recess 12 in the first repeating unit 10. The excess of the first recess 24 in the template 22 defines the width of the sealing section to be formed, which in the present case is to be formed essentially in a circular shape around the first recess 12 of the first repeating unit 10.
  • Figure 3 shows the second repeating unit 16 of Figure 1 arranged on the arrangement of Figure 2, in a plan view and a cross-sectional view along the section line II.
  • the template 22 is arranged between the first repeating unit 10 and the second repeating unit 16 such that the first recesses 12, 18, 24 and the second recesses 14, 20, 26 are each aligned with one another in the stacking direction, at least essentially.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view corresponding to the section line II of FIG. 3, which illustrates the introduction of the sealing compound 40
  • FIG. 5 shows a plan view of the arrangement of FIG. 4, along the section line 11-11.
  • Recesses that are aligned with one another in the individual repeating units can form one or more channels, in particular gas supply channels, that run through the fuel cell stack essentially parallel to the stack axis.
  • the sealing gaps that arise between the individual repeating units must be sealed so that no gas escapes when the fuel cell is in operation.
  • the seals between the repeating units designed according to the invention are generally to be designed to be electrically insulating, so that the repeating units are not electrically short-circuited.
  • the fuel cell stack generally also has an upper end plate (not shown).
  • the end plate 34 has no opening aligned with the first openings 12, 18, 24 and therefore serves as a permanent locking element which remains part of the arrangement even after the sealing compound 40 has been introduced.
  • the use of at least one temporary locking element is conceivable, which is removed after the sealing compound has been introduced.
  • both permanent and temporary tensioning devices for mechanical tensioning of the fuel cell stack are possible.
  • the method according to the invention preferably produces a multiplicity of sealing sections at the same time, the production of only one sealing section 42 which seals the first recesses 12, 18 in the repeating units 10, 16 is explained below by way of example.
  • the first repeating unit 10, the template 22 and the second repeating unit 16 are stacked on an end plate 34 such that the respective recesses 12, 18, 24, or 14, 20, 26 are aligned with one another.
  • the second recesses 14, 20, 26 form a feed or fill opening for the sealing compound 40.
  • a feed device 38 is connected to this fill opening with a seal, so that sealing compound introduced into the second recesses 14, 20, 26 40 reaches the first recesses 12, 18 and 24 via the channel 28 of the template 22.
  • the sealant is preferably introduced under high pressure.
  • the filling channel formed by the second recesses 14, 20, 26 is generally completely filled first. Then the sealant 40 is distributed in the sealing channels. The displaced air can leave the channels, for example, through the second channel 30 of the template 22 or through the template 22 if it has a porous structure.
  • the entire arrangement is compressed by an externally applied, preferably controlled force F.
  • a mandrel 36 is arranged in the mutually aligned first recesses 12, 18 and 24, the outer dimensions of which are somewhat smaller than the inner dimensions of the first recesses 12, 18.
  • the mandrel 36 serves in particular to suitably determine the cross-sectional ratio of the filling opening formed by the second recesses and the seal to be formed, in order to achieve hydrodynamically favorable properties.
  • sealing compound 40 At the end of the filling process, all sealing channels are filled with sealing compound 40. A further pressing in of sealing compound 40 leads to sealing compound 40 penetrating into the second channel 30 or into the pore structure of the template 22. As a result, the pressure in the sealing channel and thus in the filling channel increases rapidly. This increase in pressure can advantageously be detected in order to end the filling process.
  • the introduction of the sealing compound 40 can be supported by a negative pressure (vacuum), which is applied to the outside of the template 22 relative to the inside. Since a constant pressure equalization occurs through the second channel 30 or the porous configuration of the template 22, the negative pressure may have to be maintained in a device by constant pumping. The negative pressure ensures that the sealing compound is sucked into the recess in the template 22 more quickly and that the formation of air pockets / air bubbles is avoided.
  • a negative pressure vacuum
  • the mandrel 36 can be removed without the substantial quantities of the sealing compound 40 getting into the first recesses 12, 18.
  • the mandrel 36 is formed, for example, by a tie rod which is left in the fuel cell stack in order to maintain the tension of the finished product.
  • the entire arrangement can, for example, be placed in an oven are, possibly while maintaining the compression by the force F to cure the sealant 40.
  • the sealing compound 40 first releases its solvents or diluents and, if appropriate, binders as a result of the temperature increase.
  • the vapors can escape through the second channel 30 of the template 22 or through the template 22 if the latter is porous.
  • the sealing compound is present, for example, as a dry raw substance of the glass solder, that is to say as a porous body with the shape of the sealing section to be formed.
  • a porous green body represents a mechanical resistance when the fuel cell stack is compressed (that is to say when the sealing surfaces 10a, 16a are pressed together).
  • the pore body will therefore collapse in a controlled manner when the compression is increased and its height will decrease (reduction in pore volume).
  • components of the sealing section or the sealing element begin to sinter and melt according to the composition of the glass solder. A transition from a solid to a highly viscous liquid consistency of the sealing element takes place. If the temperature increases further, the glass solder melts completely and wets the surfaces of the successive repetition units 10, 16 to be sealed against one another. The highly non-Newtonian flow behavior of such a glass melt and the capillary action within the sealing gap prevent the glass solder from completely drying out within a defined period of time the sealing gap is pressed out, even with a further compression of the sealing surfaces.
  • the further compression and thus the reduction in the height of the sealing element is advantageous in order to compensate for the shrinkage of the sealing section, which can arise from the release of binders and solvents as well as enclosed air and gas bubbles.
  • the further compression of the fuel cell stack in the course of the joining process can take place, for example, in accordance with the two following variants.
  • a combustible stencil 22 burns preferably without residues when the temperature rises further. Due to the compression of the fuel cell stack, caused by a temporary or permanent tensioning of the fuel cell stack during the burning process, the template 22 collapses during the burning. Touching the successive repeating units is prevented by limiting and / or dosing the compression force F. Touching it would result in the sealing compound 40 possibly being completely pressed out of the sealing gap and the repeating units 10, 16 also experiencing an electrical short circuit. By limiting the force F, the sealing compound 40 remains essentially in its original shape, in the plane that was predetermined by the sealing gap, so that a surface seal (sealing section 42) is formed around the recesses 12 and 18 to be sealed. The height of the sealing section 42 or of the sealing element is (somewhat) less than the height of the original air gap (the negative form), since the sealing compound 40, as mentioned, binders and during the melting process
  • the template 22 is not burned (without residues), but instead, the bracing of the fuel cell stack causes the template 22 to collapse, supported by the loss (thermal degradation) of at least one structure-forming component.
  • the electrically insulating effect of the template 22 or the corresponding degradation products can advantageously be used to short-circuit between successive repeating units
  • FIG. 6 shows a top view of a finished sealing section corresponding to the illustration in FIG. 5.
  • FIG. 6 shows that the sealing section 42 produced according to the invention extends in a ring around the first recess 12 in the first repeating unit 10, so that a channel connecting the first recesses 12 and 18 is formed by the sealing section 42.
  • the sealing compound present in the second recess 14 was removed by means of a further dome (not shown) before the sealing compound 40 had hardened.
  • embodiments are also conceivable in which sealing compound 40 remains in the second recesses in order to increase the stability of the overall structure.
  • the sealing compound 40 is filtered through a porous configuration of the template 22.
  • the second channel 30 of the template 22 is preferably omitted. Due to the internal pressure, the sealing compound 40 is pressed from the sealing gap through the template 22. Solid particles (glass solder) are retained, while the diluent of the sealant 40 (water) is pressed out as filtrate and runs off. This can make it much thinner and therefore better flowable sealant 40 a very compact blank for the sealing section to be formed (filter cake).
  • the quick and reliable drainage of the diluent through the porous structure of the template can be improved by a surface modification of the fiber or pore structure by increasing the wetting of the fiber / pore structure by the solvent.
  • a hydrophilic surface layer or impregnation with a hydrophilic component can improve the removal of the water to the outside.

Abstract

The invention relates to a method for producing a fuel cell or a fuel cell stack, comprising the following steps: a) providing a first repeating unit (10) with a first sealing surface (10a) and at least one second repeating unit (16) with a second sealing surface (16a) and b) forming at least one sealing section (42) between the first sealing surface (10a) and the second sealing surface (16a). According to said invention, the step b) comprises: b1) arranging a template (22) between the first sealing surface (10a) and the second sealing surface (16a), whereby said template (22) has at least one edge area (32) which is arranged adjacent to the sealing section to be formed (42), and b2) introducing a sealing compound (40) into an area which is defined by the first sealing surface (10a), the second sealing surface (16a) and the edge area (32) of the template (22).

Description

Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels Method for producing a fuel cell stack
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle beziehungsweise eines Brennstoffzellenstapels, mit den folgenden Schritten: a) Vor- sehen einer ersten Wiederholeinheit mit einer ersten Dichtfläche und zumindest einer zweiten Wiederholeinheit mit einer zweiten Dichtfläche; und b) Ausbilden von zumindest einem Dichtungsabschnitt zwischen der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche.The invention relates to a method for producing a fuel cell or a fuel cell stack, comprising the following steps: a) providing a first repeating unit with a first sealing surface and at least one second repeating unit with a second sealing surface; and b) forming at least one sealing section between the first sealing surface and the second sealing surface.
Beispielsweise SOFC-Brennstoffzellenstapel (SQFC = "Solid Oxide Fluid Cell") umfassen eine Vielzahl von sogenannten Wiederholeinheiten, zwischen denen jeweils Dichtungen angeordnet sind, die in vielen Fällen den Abstand der Wiederholeinheiten festlegen und beispielsweise sich in Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels erstreckende Durchbrüche abdichten. Weiterhin sind in der Regel eine obere sowie eine untere Endplatte sowie Stromabnehmerplatten vorgesehen. Es sind sowohl Brennstoffzellenstapel bekannt, bei denen die einzelnen Lagen starr verklebt sind (beispielsweise durch eine Glaspaste), als auch Brennstoffzellenstapel, die über lösbare, kompressible Dichtungen oder über Compound-Dichtungen verfügen.For example, SOFC fuel cell stacks (SQFC = "Solid Oxide Fluid Cell") include a large number of so-called repeating units, between each of which seals are arranged, which in many cases define the spacing of the repeating units and, for example, seal openings extending in the stacking direction of the fuel cell stack. Furthermore, an upper and a lower end plate and current collector plates are generally provided. Both fuel cell stacks are known in which the individual layers are rigidly bonded (for example by a glass paste), as are fuel cell stacks which have detachable, compressible seals or compound seals.
Ein Problem bei der Herstellung von Brennstoffzellen beziehungsweise von Brennstoffzellenstapeln besteht darin, dass die Einzeldichtungen extrem aufwendig herzustellen sind, wobei in vielen Fällen beispielsweise beim Stanzen viel Verschnitt anfällt. Weiterhin ist derzeit nur eine sehr zeitaufwendige serielle Fertigung möglich. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise bekannt, eine dieA problem in the production of fuel cells or fuel cell stacks is that the individual seals are extremely complex to produce, with in many cases, for example, a lot of waste being produced during punching. Furthermore, only a very time-consuming serial production is currently possible. For this purpose, it is known, for example, a
Dichtungsmasse bildende Glaspaste seriell auf jede einzelne Wiederholeinheit aufzurakeln oder mit Hilfe eines Dispensers in Raupen zu legen. Die serielle Fertigung ist weiterhin fehleranfällig. Beispielsweise ergibt sich die Ausfallrate eines Brennstoffzellenstapels zu: Ausfallrate = 1 - (1 - p)n,Apply the glass paste that forms the sealant to each individual repeating unit or place it in beads using a dispenser. Serial production is still prone to errors. For example, the failure rate of a fuel cell stack is: Failure rate = 1 - (1 - p) n ,
wobei n der Anzahl der Dichtungen und p der Ausfallwahrscheinlichkeit einer Einzeldichtung entspricht.where n is the number of seals and p is the probability of failure of a single seal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Verfahren derart weiterzubilden, dass die Fehleranfälligkeit gesenkt und eine parallele Fertigung möglich wird.The object of the invention is to develop the generic methods in such a way that the susceptibility to errors is reduced and parallel production is possible.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention result from the dependent claims.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass der Schritt b) umfasst: b1) Anordnen einer Schablone zwischen der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche, wobei die Schablone zumindest einen Randbereich aufweist, der benachbart zu dem auszubildenden Dichtungsab- schnitt angeordnet wird; und b2) Einbringen einer Dichtungsmasse in einen Bereich, der durch die erste Dichtfläche, die zweite Dichtfläche und den Randbereich der Schablone begrenzt wird. Diese Lösung ermöglicht eine schnelle und prozesssichere Montage, bei der mehrere Dichtungen gleichzeitig ausgerichtet werden können. Weiterhin ist der Materialverlust im Vergleich zu bekannten Verfahren gering, ebenso wie die Fehleranfälligkeit. Die Abmessungen des zu- mindest einen auszubildenden Dichtungsabschnitts können durch die Wahl der Abmessungen der Schablone in einfacher Weise beeinflusst werden.The invention builds on the generic prior art in that step b) comprises: b1) arranging a template between the first sealing surface and the second sealing surface, the template having at least one edge region which is arranged adjacent to the sealing section to be formed becomes; and b2) introducing a sealing compound into a region which is delimited by the first sealing surface, the second sealing surface and the edge region of the template. This solution enables fast and reliable assembly, in which several seals can be aligned at the same time. Furthermore, the material loss is low compared to known methods, as is the susceptibility to errors. The dimensions of the at least one sealing section to be formed can be influenced in a simple manner by the choice of the dimensions of the template.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens treten besonders deutlich her- vor, wenn vorgesehen ist, dass zum Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels eine Vielzahl von Wiederholeinheiten übereinander angeordnet wird, wobei zwi- sehen jeweils zwei benachbarten Wiederholeinheiten jeweils zumindest eine Schablone vorgesehen wird. In diesem Fall kann eine Vielzahl von zwischen den einzelnen Wiederholeinheiten vorgesehenen Dichtungsabschnitten parallel hergestellt werden.The advantages of the method according to the invention emerge particularly clearly if it is provided that a multiplicity of repeat units are arranged one above the other for stacking a fuel cell stack, see two adjacent repetition units, at least one template is provided. In this case, a multiplicity of sealing sections provided between the individual repeating units can be produced in parallel.
Weiterhin wird bevorzugt, dass die Schablone zumindest teilweise aus einem organischen Fasermaterial, einem Kohlefasermaterial oder einem entsprechenden Verbundmaterial gebildet ist. Bei dem jeweiligen Material kann es sich beispielsweise um Filz, Vlies, Gewirk oder Gewebe handeln.It is further preferred that the template is at least partially formed from an organic fiber material, a carbon fiber material or a corresponding composite material. The respective material can be felt, fleece, knitted fabric or woven fabric, for example.
Weiterhin kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Schablone während und/oder nach der Ausbildung des zumindest einen Dichtungsabschnitts ganz oder teilweise entfernt und/oder ganz oder teilweise in ihren Materialeigenschaften verändert wird. Beispielsweise kann die Schablone aus einem nicht-temperaturbeständigen (beispielsweise für Temperaturen über 800 °C), brennbaren, ebenen Material bestehen. In diesem Fall kann die Schablone nach der Ausbildung des zumindest einen Dichtungsabschnittes durch Verbrennen ganz oder vollständig entfernt werden. Alternativ kann die Schablone aus einem Material bestehen, welches statt der Eigenschaft der Brennbar- keit die Eigenschaft besitzt, unter Temperatureinwirkung seine mechanische Stabilität zu verlieren, das heißt unter Krafteinwirkung zu kollabieren. Weiterhin kann das Material (beziehungsweise dessen Abbauprodukte) elektrisch isolierend sein. Zu diesem Zweck kann das Material beispielsweise durch einen organischen oder keramischen Faserverbund- oder Schaumwerkstoff gebildet sein, bei dem unter Temperatureinwirkung zumindest eine strukturbildende Komponente verdampft, verbrennt oder schmilzt. Wie bereits erwähnt, kommt auch ein Verbundmaterial in Betracht, das eine Kombination der erwähnten Materialien darstellt. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Dichtmasse dispergierte Bestandteile für ein Glaslot enthält.Furthermore, it can advantageously be provided that the template is completely or partially removed and / or completely or partially changed in its material properties during and / or after the formation of the at least one sealing section. For example, the template can be made of a non-temperature-resistant, flammable, flat material (for example for temperatures above 800 ° C). In this case, the template can be completely or completely removed by burning after the at least one sealing section has been formed. Alternatively, the template can be made of a material which, instead of having the property of flammability, has the property of losing its mechanical stability under the influence of temperature, that is to say collapsing under the action of force. Furthermore, the material (or its degradation products) can be electrically insulating. For this purpose, the material can be formed, for example, by an organic or ceramic fiber composite or foam material, in which at least one structure-forming component evaporates, burns or melts under the influence of temperature. As already mentioned, a composite material is also possible, which represents a combination of the materials mentioned. In preferred embodiments of the method according to the invention it is provided that the sealing compound contains dispersed constituents for a glass solder.
Weiterhin wird bevorzugt, dass die Dichtmasse zur Ausbildung des zumindest einen Dichtungsabschnitts zumindest teilweise einem Aushärte- und/oder Ge- lierprozess unterzogen wird. Zum Aushärten oder Gelieren enthält die Dichtmasse vorzugsweise eine Härterkomponente. Dabei kann die Härterkomponente der Dichtmasse in vorteilhafter Weise erst kurz vor dem Injizieren bezie- hungsweise Einbringen in den entsprechenden Bereich beigemischt werden. Der Härter- oder Gelbildner kann beispielsweise durch Luftzutritt, Temperatur oder einen chemischen Aktivator aktiviert werden, der auf die Schablone und/oder zumindest eine Dichtfläche appliziert wurde.It is further preferred that the sealing compound is at least partially subjected to a curing and / or gelling process to form the at least one sealing section. The sealant preferably contains a hardener component for hardening or gelling. The hardener component of the sealing compound can advantageously be mixed in shortly before the injection or introduction into the corresponding area. The hardener or gel former can be activated, for example, by air, temperature or a chemical activator that has been applied to the template and / or at least one sealing surface.
Ohne darauf beschränkt zu sein, wird bevorzugt, dass der zumindest eine Dichtungsabschnitt benachbart zu einer ersten Ausnehmung in der ersten Wiederholeinheit ausgebildet wird. Die Ausnehmung kann insbesondere dazu vorgesehen sein, einen sich durch den Brennstoffzellenstapel erstreckenden Gaskanal mit zu bilden.Without being limited to this, it is preferred that the at least one sealing section is formed adjacent to a first recess in the first repeating unit. The recess can in particular be provided to form a gas channel that extends through the fuel cell stack.
In ähnlicher Weise kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Dichtungsabschnitt benachbart zu einer ersten Ausnehmung in der zweiten Wiederholeinheit ausgebildet wird. Ohne darauf beschränkt zu sein, lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft anwenden, wenn eine erste Ausnehmung in der ersten Wiederholeinheit mit der zweiten Ausnehmung in der zweiten Wiederholeinheit in Stapelrichtung miteinander ausgerichtet sind.Similarly, it can be provided that the at least one sealing section is formed adjacent to a first recess in the second repeating unit. Without being restricted to this, the method according to the invention can be used particularly advantageously if a first recess in the first repeating unit is aligned with the second recess in the second repeating unit in the stacking direction.
Insbesondere in diesem Zusammenhang wird weiterhin bevorzugt, dass dieIn this context in particular, it is further preferred that the
Schablone eine erste Ausnehmung aufweist, deren Abmessungen größer als die Abmessungen der ersten Ausnehmung in der ersten Wiederholeinheit und/oder größer als die Abmessungen der ersten Ausnehmung in der zweiten Wiederholeinheit sind. In diesem Fall legt das Übermaß der ersten Ausnehmung in der Schablone die Breite des auszubildenden Dichtungsabschnitts fest, während die Höhe der Schablone die Höhe des auszubildenden Dichtungsabschnitts festlegt.Template has a first recess, the dimensions of which are larger than the dimensions of the first recess in the first repeating unit and / or larger than the dimensions of the first recess in the second Repeat unit. In this case, the excess of the first recess in the template defines the width of the sealing section to be formed, while the height of the template determines the height of the sealing section to be formed.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Einbringen der Dichtungsmasse gemäß dem Schritt 2b) zumindest teilweise über die erste Ausnehmung in der ersten Wiederholeinheit und/oder über die erste Ausnehmung in der zweiten Wiederhol- einheit und/oder über die erste Ausnehmung in der Schablone erfolgt. Zum Einbringen der Dichtungsmasse wird vorzugsweise eine Zuführeinrichtung verwendet, die beispielsweise einen Schlauch oder ein Rohr umfassen kann. Vorzugsweise ist ein Flansch oder eine sonstige Kupplungseinrichtung vorgesehen, mit der die Zuführeinrichtung unter Abdichtung mit einer der ersten Aus- nehmungen verbunden werden kann.In particularly preferred embodiments of the method according to the invention it is provided that the introduction of the sealing compound according to step 2b) at least partially via the first recess in the first repeating unit and / or via the first recess in the second repeating unit and / or via the first recess done in the template. A feed device, which can comprise, for example, a hose or a tube, is preferably used to introduce the sealing compound. A flange or another coupling device is preferably provided, with which the feed device can be connected to one of the first recesses while being sealed.
Im vorstehend erläuterten Zusammenhang wird es weiterhin als vorteilhaft erachtet, wenn vorgesehen ist, dass sich beim Einbringen der Dichtungsmasse gemäß dem Schritt 2b) ein Dorn zumindest teilweise durch die erste Ausneh- mung in der ersten Wiederholeinheit und/oder die erste Ausnehmung in der zweiten Wiederholeinheit und/oder die erste Ausnehmung in der Schablone erstreckt. Der Dorn hat vorzugsweise nur geringfügig kleinere Außenabmessungen als die Innenabmessungen der ersten Durchbrüche. Die Viskosität der Dichtmasse ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass nur wenig oder keine Dichtmasse beim Entfernen des Doms in den dann freiwerdenden Durchbruch läuft.In the context explained above, it is furthermore considered to be advantageous if it is provided that when the sealing compound is introduced according to step 2b), a mandrel is at least partially through the first recess in the first repeating unit and / or the first recess in the second repeating unit and / or the first recess extends in the template. The mandrel preferably has only slightly smaller outer dimensions than the inner dimensions of the first openings. The viscosity of the sealing compound is preferably chosen so that little or no sealing compound runs into the opening which is then released when the dome is removed.
Bei bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Wiederholeinheit eine zweite Aμsnehmung und/oder die zweite Wiederholeinheit eine zweite Ausnehmung und/oder die Schablone eine zweite Ausnehmung aufweist. Dabei wird bevorzugt, dass die vorhandenen zweiten Ausnehmungen in Stapelrichtung miteinander ausgerichtet sind.In certain embodiments of the method according to the invention it is provided that the first repeating unit has a second recess and / or the second repeating unit has a second recess and / or the template has a second recess. It is preferred that the existing second recesses are aligned with one another in the stacking direction.
In diesem Zusammenhang wird weiterhin bevorzugt, dass die erste Ausneh- mung der Schablone über einen ersten Kanal mit der zweiten Ausnehmung der Schablone verbunden ist. In diesem Fall können die miteinander ausgerichteten zweiten Ausnehmungen einen Einfüllkanal für die Dichtmasse bilden, wobei die Dichtmasse über den ersten Kanal von der Einfüllöffnung zu den ersten Ausnehmungen gelangt, in denen vorzugsweise der erwähnte Dorn angeordnet ist. Dabei wird es als vorteilhaft erachtet, wenn der Einfüllkanal eine Querschnittsfläche aufweist, die relativ groß im Vergleich zur Querschnittsfläche des auszubildenden Dichtungsabschnitts ist. Dadurch ist der hydrodynamische Druckverlust im Einfüllkanal sehr viel kleiner als im Dichtkanal, wenn ein Fluid (beziehungsweise die Dichtungsmasse) durch die beiden Kanäle strömt.In this context, it is further preferred that the first recess of the template is connected to the second recess of the template via a first channel. In this case, the mutually aligned second recesses can form a filling channel for the sealing compound, the sealing compound passing through the first channel from the filling opening to the first recesses, in which the mandrel mentioned is preferably arranged. It is considered advantageous if the filler channel has a cross-sectional area that is relatively large compared to the cross-sectional area of the sealing section to be formed. As a result, the hydrodynamic pressure loss in the filler channel is much smaller than in the sealing channel when a fluid (or the sealing compound) flows through the two channels.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Einbringen der Dichtungsmasse gemäß dem Schritt 2b) zumindest teilweise über die zweite Ausnehmung in der ersten Wiederholeinheit und/oder über die zweite Ausnehmung in der zweiten Wiederholeinheit und/oder über die zweite Ausnehmung in der Schablone er- folgt.Provision can furthermore be made for the sealing compound to be introduced according to step 2b) at least partially via the second recess in the first repeating unit and / or via the second recess in the second repeating unit and / or via the second recess in the template.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass nach der Durchführung des Schrittes 2b) in der zweiten Ausnehmung in der ersten Wiederholeinheit und/oder in der zweiten Ausnehmung in der zweiten Wiederholeinheit und/oder in der zweiten Ausnehmung in der Schablone vorhandene Dichtmasse zumindest teilweise wieder entfernt wird, insbesondere mit Hilfe eines zweiten Doms. Alternativ kann die Dichtungsmasse in dem durch die zweiten Ausnehmungen gebildeten Kanal verbleiben und dort aushärten um die Stabilität des Gesamtaufbaus zu erhöhen. Für alle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt, dass die erste Wiederholeinheit und die zweite Wiederholeinheit während der Durchführung des Schritts b) zumindest zeitweise komprimiert werden, vorzugsweise durch zumindest eine geregelte Kraftkomponente. Dadurch wird beim Einfüllen der Dichtungsmasse vermieden, dass die Wiederholeinheiten durch die Dichtungsmasse auseinander bewegt werden. In späteren Verfahrensstufen kann die Kompression dazu beitragen, ein Kollabieren der Schablone^) hervorzurufen.Furthermore, it can be provided that after the execution of step 2b) in the second recess in the first repeating unit and / or in the second recess in the second repeating unit and / or in the second recess in the template, sealing compound is at least partially removed again, especially with the help of a second cathedral. Alternatively, the sealing compound can remain in the channel formed by the second recesses and harden there in order to increase the stability of the overall structure. For all embodiments of the method according to the invention, it is preferred that the first repetition unit and the second repetition unit are compressed at least temporarily during the implementation of step b), preferably by at least one regulated force component. As a result, when filling the sealing compound, it is avoided that the repeating units are moved apart by the sealing compound. In later stages of the process, compression can help to cause the template to collapse.
Jeder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Brennstoffzellenstapel fällt in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.Each fuel cell stack produced by the method according to the invention falls within the scope of protection of the present invention.
Dies gilt insbesondere für einen Brennstoff zellenstapel, der dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest zwei in Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels zumindest im Wesentlichen miteinander ausgerichtete Dichtungsabschnitte durch Dichtungsmasse verbunden sind. Durch Dichtungsmasse verbundene übereinander zwischen mehreren Wiederholeinheiten angeordnete Dichtungsabschnitte stellen ein deutliches Indiz dar, dass das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wurde.This applies in particular to a fuel cell stack, which is characterized in that at least two sealing sections which are at least substantially aligned with one another in the stacking direction of the fuel cell stack are connected by sealing compound. Sealing sections arranged one above the other between a plurality of repeating units and connected by sealing compound represent a clear indication that the method according to the invention has been used.
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist die Erkenntnis, dass es durch den Einsatz von zwischen jeweils zwei Wiederholeinheiten angeordneten Schablonen möglich ist, eine Vielzahl von übereinander vorzusehenden Dichtungen gleichzeitig auszubilden.It is essential for the present invention that it is realized that the use of templates arranged between two repeating units makes it possible to form a plurality of seals to be provided one above the other at the same time.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert.Preferred embodiments of the invention are explained below by way of example with reference to the drawings.
Es zeigen: Figur 1 Draufsichten und Querschnittsansichten entlang der Schnittlinie l-l von einer ersten und einer zweiten Wiederholeinheit sowie von einer Schablone;Show it: FIG. 1 top views and cross-sectional views along the section line II of a first and a second repeating unit and of a template;
Figur 2 die Schablone von Figur 1 angeordnet auf der ersten Wiederholeinheit von Figur 1 , in einer Draufsicht und einer Querschnittsan- sicht entlang der Schnittlinie l-l;FIG. 2 shows the template from FIG. 1 arranged on the first repeating unit from FIG. 1, in a top view and a cross-sectional view along the section line I-1;
Figur 3 die zweite Wiederholeinheit von Figur 1 angeordnet auf der An- Ordnung von Figur 2, in einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie l-l;Figure 3 shows the second repeating unit of Figure 1 arranged on the arrangement of Figure 2, in a plan view and a cross-sectional view along the section line I-1;
Figur 4 eine Querschnittsansicht entsprechend der Schnittlinie l-l der Figur 3, die das Einbringen der Dichtmasse veranschaulicht;Figure 4 is a cross-sectional view along section line I-1 of Figure 3, illustrating the introduction of the sealant;
Figur 5 eine Draufsicht auf die Anordnung von Figur 4 entlang der Schnittlinie 11-11; undFigure 5 is a plan view of the arrangement of Figure 4 along the section line 11-11; and
Figur 6 eine der Darstellung von Figur 5 entsprechende Draufsicht eines fertiggestellten Dichtungsabschnitts.Figure 6 is a plan view corresponding to the representation of Figure 5 of a completed sealing portion.
Figur 1 zeigt Draufsichten und Querschnittsansichten entlang der Schnittlinie l-l von einer ersten 10 und einer zweiten Wiederholeinheit 16 sowie von einer Schablone 22. Gemäß der Darstellung von Figur 1 weist die erste Wiederhol- einheit 10 eine erste Dichtfläche 10a sowie einen ersten Durchbruch 12 und einen zweiten Durchbruch 14 auf. Die zweite Wiederholeinheit 16 weist eine zweite Dichtfläche 16a sowie eine erste Ausnehmung 18 und eine zweite Ausnehmung 20 auf.FIG. 1 shows top views and cross-sectional views along the section line II of a first 10 and a second repetition unit 16 and of a template 22. According to the illustration in FIG. 1, the first repetition unit 10 has a first sealing surface 10a and a first opening 12 and a second Breakthrough 14 on. The second repeating unit 16 has a second sealing surface 16a and a first recess 18 and a second recess 20.
Im dargestellten Fall ist der Aufbau der ersten Wiederholeinheit 10 und der Aufbau der zweiten Wiederholeinheit 16 identisch, obwohl die Erfindung nicht auf derartige Ausführungsformen beschränkt ist, da auch Anwendungsfälle in Betracht kommen, bei denen unterschiedlich angeordnete Dichtungen zwischen unterschiedlichen Wiederholeinheiten ausgebildet werden.In the illustrated case, the structure of the first repetition unit 10 and the structure of the second repetition unit 16 are identical, although the invention is not based on Such embodiments are limited, since applications are also possible in which differently arranged seals are formed between different repeating units.
Zwischen der ersten Wiederholeinheit 10 und der zweiten Wiederholeinheit 16 ist eine Schablone 22 dargestellt. Die Schablone 22 weist eine erste Ausnehmung 24 und eine zweite Ausnehmung 26 auf. Der Umfang der ersten Ausnehmung 24 in der Schablone 22 definiert im vorliegenden Fall einen Randbereich 32, der dazu vorgesehen ist, benachbart zu dem auszubildenden Dich- tungsabschnitt angeordnet zu werden. Die erste Ausnehmung 24 und die zweite Ausnehmung 26 der Schablone 22 sind durch einen ersten Kanal 28 miteinander verbunden. Weiterhin steht der Außenumfang der Schablone 22 über einen zweiten Kanal 30 mit der ersten Ausnehmung 24 in Verbindung.A template 22 is shown between the first repeating unit 10 and the second repeating unit 16. The template 22 has a first recess 24 and a second recess 26. In the present case, the circumference of the first recess 24 in the template 22 defines an edge area 32 which is intended to be arranged adjacent to the sealing section to be formed. The first recess 24 and the second recess 26 of the template 22 are connected to one another by a first channel 28. Furthermore, the outer circumference of the template 22 is connected to the first recess 24 via a second channel 30.
Figur 2 zeigt die Schablone 22 von Figur 1 angeordnet auf der ersten Wiederholeinheit 10 von Figur 1 , in einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie l-l. Der Darstellung von Figur 2 ist zu entnehmen, dass die Abmessungen der ersten Ausnehmung 24 in der Schablone 22 etwas größer als die Abmessungen der ersten Ausnehmung 12 in der ersten Wiederholein- heit 10 gewählt sind. Das Übermaß der ersten Ausnehmung 24 in der Schablone 22 definiert dabei die Breite des auszubildenden Dichtungsabschnitts der im vorliegenden Fall im Wesentlichen kreisringförmig um die erste Ausnehmung 12 der ersten Wiederholeinheit 10 herum ausgebildet werden soll.FIG. 2 shows the template 22 from FIG. 1 arranged on the first repeating unit 10 from FIG. 1, in a top view and a cross-sectional view along the section line I-1. It can be seen from the illustration in FIG. 2 that the dimensions of the first recess 24 in the template 22 are selected to be somewhat larger than the dimensions of the first recess 12 in the first repeating unit 10. The excess of the first recess 24 in the template 22 defines the width of the sealing section to be formed, which in the present case is to be formed essentially in a circular shape around the first recess 12 of the first repeating unit 10.
Figur 3 zeigt die zweite Wiederholeinheit 16 von Figur 1 angeordnet auf der Anordnung von Figur 2, in einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie l-l. Dabei ist die Schablone 22 zwischen der ersten Wiederholeinheit 10 und der zweiten Wiederholeinheit 16 derart angeordnet, dass die ersten Ausnehmungen 12, 18, 24 und die zweiten Ausnehmungen 14, 20, 26 in Stapelrichtung jeweils miteinander ausgerichtet sind, zumindest im Wesentlichen. Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht entsprechend der Schnittlinie l-l der Figur 3, die das Einbringen der Dichtmasse 40 veranschaulicht und Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung von Figur 4, entlang der Schnittlinie 11-11.Figure 3 shows the second repeating unit 16 of Figure 1 arranged on the arrangement of Figure 2, in a plan view and a cross-sectional view along the section line II. The template 22 is arranged between the first repeating unit 10 and the second repeating unit 16 such that the first recesses 12, 18, 24 and the second recesses 14, 20, 26 are each aligned with one another in the stacking direction, at least essentially. FIG. 4 shows a cross-sectional view corresponding to the section line II of FIG. 3, which illustrates the introduction of the sealing compound 40, and FIG. 5 shows a plan view of the arrangement of FIG. 4, along the section line 11-11.
Der Übersichtlichkeit halber sind in Figur 4 nur zwei Wiederholeinheiten 10, 16 mit einer dazwischen angeordneten Schablone 22 dargestellt. Der Fachmann erkennt jedoch problemlos, dass das erfindungsgemäße Verfahren besonders dann Vorteile mit sich bringt, wenn ein Brennstoffzellenstapel mit einer Vielzahl von Wiederholeinheiten und jeweils zwischen diesen angeordneten Schablonen aufgestapelt ist.For the sake of clarity, only two repetition units 10, 16 with a template 22 arranged in between are shown in FIG. However, the person skilled in the art will readily recognize that the method according to the invention has advantages in particular when a fuel cell stack is stacked with a large number of repeat units and stencils arranged between them.
Miteinander ausgerichtete Ausnehmungen in den einzelnen Wiederholeinheiten können dabei einen oder mehrere sich im Wesentlichen parallel zur Stapelach- se durch den Brennstoff zellenstapel ziehende Kanäle bilden, insbesondere Gaszufuhrkanäle. In diesem Fall müssen die zwischen den einzelnen Wiederholeinheiten entstehenden Dichtspalten abgedichtet werden, damit beim Betrieb der Brennstoffzelle kein Gas nach außen tritt. Die erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungen zwischen den Wiederholeinheiten sind in der Regel elektrisch isolierend auszubilden, damit die Wiederholeinheiten nicht elektrisch kurzgeschlossen werden. Weiterhin ist es in vielen Fällen erforderlich, dass die Dichtungen auch bei hohen Temperaturen und vorzugsweise auch bei mechanischen Vibrationen fluiddicht sind, weshalb als Dichtungsmaterial insbesondere ein Glaslot in Betracht kommt.Recesses that are aligned with one another in the individual repeating units can form one or more channels, in particular gas supply channels, that run through the fuel cell stack essentially parallel to the stack axis. In this case, the sealing gaps that arise between the individual repeating units must be sealed so that no gas escapes when the fuel cell is in operation. The seals between the repeating units designed according to the invention are generally to be designed to be electrically insulating, so that the repeating units are not electrically short-circuited. Furthermore, in many cases it is necessary for the seals to be fluid-tight even at high temperatures and preferably also under mechanical vibrations, which is why a glass solder is particularly suitable as the sealing material.
Weiterhin ist in Figur 4 lediglich eine untere Endplatte 34 dargestellt. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass der Brennstoffzellenstapel in der Regel auch eine nichtdargestellte obere Endplatte aufweist. Im dargestellten Fall weist die Endplatte 34 keinen mit den ersten Durchbrüchen 12, 18, 24 ausgerichteten Durchbruch auf und dient daher als ein permanentes Sperrelement, das auch nach dem Einbringen der Dichtungsmasse 40 Bestandteil der Anordnung bleibt. Alternativ ist der Einsatz von zumindest einem temporären Sperrelement denkbar, das nach dem Einbringen der Dichtungsmasse entfernt wird. In ähnlicher Weise sind sowohl permanente als auch temporäre Spanneinrichtungen zur mechanischen Verspannung des Brennstoffzellenstapels möglich.Furthermore, only a lower end plate 34 is shown in FIG. However, it is clear to the person skilled in the art that the fuel cell stack generally also has an upper end plate (not shown). In the case shown, the end plate 34 has no opening aligned with the first openings 12, 18, 24 and therefore serves as a permanent locking element which remains part of the arrangement even after the sealing compound 40 has been introduced. Alternatively, the use of at least one temporary locking element is conceivable, which is removed after the sealing compound has been introduced. Similarly, both permanent and temporary tensioning devices for mechanical tensioning of the fuel cell stack are possible.
Obwohl, wie erwähnt, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise eine Vielzahl von Dichtungsabschnitten gleichzeitig hergestellt wird, wird nachfolgend die Herstellung von nur einem die ersten Ausnehmungen 12, 18 in den Wiederholeinheiten 10, 16 abdichtenden Dichtungsabschnitt 42 beispielhaft er- läutert.Although, as mentioned, the method according to the invention preferably produces a multiplicity of sealing sections at the same time, the production of only one sealing section 42 which seals the first recesses 12, 18 in the repeating units 10, 16 is explained below by way of example.
Zur Herstellung des Dichtungsabschnitts werden auf einer Endplatte 34 die erste Wiederholeinheit 10, die Schablone 22 sowie die zweite Wiederholeinheit 16 derart aufgestapelt, dass die jeweiligen Ausnehmungen 12, 18, 24, bezie- hungsweise 14, 20, 26 miteinander ausgerichtet sind. Die zweiten Ausnehmungen 14, 20, 26 bilden dabei eine Zuführ- beziehungsweise Einfüllöffnung für die Dichtungsmasse 40. Mit dieser Einfüllöffnung ist eine lediglich in Figur 4 schematisch angedeutete Zuführeinrichtung 38 unter Abdichtung verbunden, so dass in die zweiten Ausnehmungen 14, 20, 26 eingebrachte Dichtungsmasse 40 über den Kanal 28 der Schablone 22 in die ersten Ausnehmungen 12, 18 und 24 gelangt. Die Dichtungsmasse wird dabei vorzugsweise unter hohem Druck eingebracht. Entsprechend des hydrodynamischen Druckverlusts wird in der Regel zuerst der durch die zweiten Ausnehmungen 14, 20, 26 gebildete Einfüllkanal vollständig gefüllt. Danach verteilt sich die Dichtungsmasse 40 in den Dichtkanälen. Dabei kann die verdrängte Luft die Kanäle beispielsweise durch den zweiten Kanal 30 der Schablone 22 oder durch die Schablone 22 verlassen, falls diese eine poröse Struktur aufweist.To produce the sealing section, the first repeating unit 10, the template 22 and the second repeating unit 16 are stacked on an end plate 34 such that the respective recesses 12, 18, 24, or 14, 20, 26 are aligned with one another. The second recesses 14, 20, 26 form a feed or fill opening for the sealing compound 40. A feed device 38, only schematically indicated in FIG. 4, is connected to this fill opening with a seal, so that sealing compound introduced into the second recesses 14, 20, 26 40 reaches the first recesses 12, 18 and 24 via the channel 28 of the template 22. The sealant is preferably introduced under high pressure. Corresponding to the hydrodynamic pressure loss, the filling channel formed by the second recesses 14, 20, 26 is generally completely filled first. Then the sealant 40 is distributed in the sealing channels. The displaced air can leave the channels, for example, through the second channel 30 of the template 22 or through the template 22 if it has a porous structure.
Während des Einbringens der Dichtungsmasse 40 wird die gesamte Anordnung durch eine extern aufgebrachte, vorzugsweise geregelte Kraft F komprimiert.During the introduction of the sealing compound 40, the entire arrangement is compressed by an externally applied, preferably controlled force F.
Der zweite Kanal 30 der Schablone 22 ermöglicht es, dass eventuell zuviel ein- gebrachte Dichtungsmasse 40 wieder austreten kann. In den miteinander ausgerichteten ersten Ausnehmungen 12, 18 und 24 ist ein Dorn 36 angeordnet, dessen Außenabmessungen etwas kleiner als die Inhenabmessungen der ersten Ausnehmungen 12, 18 sind. Der Dorn 36 dient insbesondere dazu, das Querschnittsverhältnis der durch die zweiten Ausnehmungen gebildeten Einfüllöffnung und der auszubildenden Dichtung geeignet festzulegen, um hydrodynamisch günstige Eigenschaften zu erzielen.The second channel 30 of the template 22 makes it possible that too much brought sealant 40 can emerge again. A mandrel 36 is arranged in the mutually aligned first recesses 12, 18 and 24, the outer dimensions of which are somewhat smaller than the inner dimensions of the first recesses 12, 18. The mandrel 36 serves in particular to suitably determine the cross-sectional ratio of the filling opening formed by the second recesses and the seal to be formed, in order to achieve hydrodynamically favorable properties.
Am Ende des Befüllungsvorgangs sind alle Dichtkanäle mit Dichtungsmasse 40 gefüllt. Ein weiteres Einpressen von Dichtungsmasse 40 führt dazu, dass Dichtmasse 40 in den zweiten Kanal 30 oder in die Porenstruktur der Schablone 22 eindringt. Dadurch steigt der Druck im Dichtungskanal und damit im Einfüllkanal rapide an. Dieser Druckanstieg kann in vorteilhafter Weise detektiert werden, um den Einfüllvorgang zu beenden.At the end of the filling process, all sealing channels are filled with sealing compound 40. A further pressing in of sealing compound 40 leads to sealing compound 40 penetrating into the second channel 30 or into the pore structure of the template 22. As a result, the pressure in the sealing channel and thus in the filling channel increases rapidly. This increase in pressure can advantageously be detected in order to end the filling process.
Grundsätzlich gilt, dass das Einbringen der Dichtmasse 40 durch einen Unterdruck (Vakuum) unterstützt werden kann, der an den Außenseiten der Schablone 22 relativ zu den Innenseiten anliegt. Da durch den zweiten Kanal 30 bzw. die poröse Ausgestaltung der Schablone 22 ein ständiger Druckausgleich ein- tritt, muss der Unterdruck ggf. durch ständiges Nachpumpen in einer Vorrichtung aufrechterhalten werden. Der Unterdruck sorgt dafür, dass die Dichtmasse schneller in die Aussparung der Schablone 22 gesaugt wird und dass die Bildung von Lufteinschlüssen / Luftblasen vermieden wird.Basically, the introduction of the sealing compound 40 can be supported by a negative pressure (vacuum), which is applied to the outside of the template 22 relative to the inside. Since a constant pressure equalization occurs through the second channel 30 or the porous configuration of the template 22, the negative pressure may have to be maintained in a device by constant pumping. The negative pressure ensures that the sealing compound is sucked into the recess in the template 22 more quickly and that the formation of air pockets / air bubbles is avoided.
Sobald die Dichtungsmasse 40 in ihrem Spalt fixiert ist, kann der Dorn 36 entfernt werden, ohne das wesentliche Mengen der Dichtungsmasse 40 in die ersten Ausnehmungen 12, 18 gelangen. Alternativ kann jedoch ebenfalls vorgesehen sein, dass der Dorn 36 beispielsweise durch einen Zuganker gebildet ist, der in dem Brennstoffzellenstapel belassen wird, um die Verspannung des ferti- gen Produkts aufrechtzuerhalten. Nachdem die Zuführeinrichtung 38 abgekoppelt ist, kann die gesamte Anordnung beispielsweise in einen Ofen eingebracht werden, gegebenenfalls unter Beibehaltung der Kompression durch die Kraft F, um die Dichtungsmasse 40 auszuhärten.As soon as the sealing compound 40 is fixed in its gap, the mandrel 36 can be removed without the substantial quantities of the sealing compound 40 getting into the first recesses 12, 18. Alternatively, however, it can also be provided that the mandrel 36 is formed, for example, by a tie rod which is left in the fuel cell stack in order to maintain the tension of the finished product. After the feed device 38 is uncoupled, the entire arrangement can, for example, be placed in an oven are, possibly while maintaining the compression by the force F to cure the sealant 40.
In diesem Fall gibt die Dichtungsmasse 40 durch die Temperaturerhöhung zu- nächst ihre Löse- oder Verdünnungsmittel und gegebenenfalls Bindemittel ab. Die Dämpfe können durch den zweiten Kanal 30 der Schablone 22 oder durch die Schablone 22 hindurch entweichen, falls diese porös ausgestaltet ist. Im weiteren Verlauf, nachdem sämtliche Binde- und Lösemittel aus der Dichtmasse gegeben wurden, liegt die Dichtmasse beispielsweise als trockene Rohsub- stanz des Glaslotes vor, das heißt als poröser Körper mit der Form des auszubildenden Dichtungsabschnitts. Ein derartiger poröser Grünkörper stellt bei einer Kompression des Brennstoffzellenstapels (das heißt bei einem Zusammenpressen der Dichtflächen 10a, 16a) einen mechanischen Widerstand dar. Der Porenkörper wird daher bei einer Erhöhung der Kompression gegebenenfalls kontrolliert kollabieren und dabei in seiner Höhe abnehmen (Reduzierung des Porenvolumens). Im weiteren Verlauf beginnen Bestandteile des Dichtungsabschnitts beziehungsweise des Dichtelements zu sintern und entsprechend der Zusammensetzung des Glaslots aufzuschmelzen. Dabei erfolgt ein Übergang von einer festen zu einer hochviskosen flüssigen Konsistenz des Dichtele- ments. Bei einer weiteren Temperaturerhöhung schmilzt das Glaslot komplett auf und benetzt die gegeneinander abzudichtenden Flächen der aufeinanderfolgenden Wiederholeinheiten 10, 16. Durch das hochgradig nicht-Newtonsche Fließverhalten einer derartigen Glasschmelze sowie die Kapillarwirkung innerhalb der Dichtspalte wird verhindert, dass in einem definierten Zeitraum das Glaslot vollständig aus dem Dichtspalt herausgedrückt wird, auch bei einer weiteren Kompression der Dichtflächen. Das weitere Komprimieren und damit die Reduzierung der Höhe des Dichtelements ist vorteilhaft, um die Schrumpfung des Dichtungsabschnitts auszugleichen, die durch die Abgabe von Binde- und Lösemitteln sowie eingeschlossener Luft- und Gasblasen entstehen können. Die weitere Kompression des Brennstoffzellenstapels im Verlauf des Fügevorgangs kann beispielsweise entsprechend den beiden folgenden Varianten erfolgen.In this case, the sealing compound 40 first releases its solvents or diluents and, if appropriate, binders as a result of the temperature increase. The vapors can escape through the second channel 30 of the template 22 or through the template 22 if the latter is porous. In the further course, after all binding agents and solvents have been added from the sealing compound, the sealing compound is present, for example, as a dry raw substance of the glass solder, that is to say as a porous body with the shape of the sealing section to be formed. Such a porous green body represents a mechanical resistance when the fuel cell stack is compressed (that is to say when the sealing surfaces 10a, 16a are pressed together). The pore body will therefore collapse in a controlled manner when the compression is increased and its height will decrease (reduction in pore volume). , In the further course, components of the sealing section or the sealing element begin to sinter and melt according to the composition of the glass solder. A transition from a solid to a highly viscous liquid consistency of the sealing element takes place. If the temperature increases further, the glass solder melts completely and wets the surfaces of the successive repetition units 10, 16 to be sealed against one another. The highly non-Newtonian flow behavior of such a glass melt and the capillary action within the sealing gap prevent the glass solder from completely drying out within a defined period of time the sealing gap is pressed out, even with a further compression of the sealing surfaces. The further compression and thus the reduction in the height of the sealing element is advantageous in order to compensate for the shrinkage of the sealing section, which can arise from the release of binders and solvents as well as enclosed air and gas bubbles. The further compression of the fuel cell stack in the course of the joining process can take place, for example, in accordance with the two following variants.
Im Falle einer brennbaren Schablone 22 verbrennt diese bei einer weiteren Temperaturerhöhung vorzugsweise ohne Rückstände. Durch die Kompression des Brennstoffzellenstapels, verursacht durch eine temporäre oder permanente Verspannung des Brennstoffzellenstapels während des Brennprozesses, kollabiert die Schablone 22 während des Verbrennens. Das Berühren der aufeinan- derfolgenden Wiederholeinheiten wird durch eine Begrenzung und/oder Dosierung der Kompressionskraft F verhindert. Eine Berührung hätte zur Folge, dass die Dichtmasse 40 unter Umständen vollständig aus dem Dichtspalt herausge- presst wäre und die Wiederholeinheiten 10, 16 zudem einen elektrischen Kurz- schluss erfahren. Durch die Begrenzung der Kraft F verbleibt die Dichtmasse 40 im Wesentlichen in ihrer ursprünglichen Form, in der Ebene, die durch den Dichtspalt vorgegeben war, so dass eine Flächendichtung (Dichtungsabschnitt 42) um die abzudichtenden Ausnehmungen 12 und 18 gebildet wird. Die Höhe des Dichtungsabschnitts 42 beziehungsweise des Dichtelements ist (etwas) geringer als die Höhe des ursprünglichen Luftspalts (der Negativform), da die Dichtmasse 40, wie erwähnt, während des Schmelzprozesses Bindemittel undIn the case of a combustible stencil 22, it burns preferably without residues when the temperature rises further. Due to the compression of the fuel cell stack, caused by a temporary or permanent tensioning of the fuel cell stack during the burning process, the template 22 collapses during the burning. Touching the successive repeating units is prevented by limiting and / or dosing the compression force F. Touching it would result in the sealing compound 40 possibly being completely pressed out of the sealing gap and the repeating units 10, 16 also experiencing an electrical short circuit. By limiting the force F, the sealing compound 40 remains essentially in its original shape, in the plane that was predetermined by the sealing gap, so that a surface seal (sealing section 42) is formed around the recesses 12 and 18 to be sealed. The height of the sealing section 42 or of the sealing element is (somewhat) less than the height of the original air gap (the negative form), since the sealing compound 40, as mentioned, binders and during the melting process
Lösemittel abgibt und somit schrumpft. Es ist daher vorteilhaft, die Verspannung des Brennstoffzellenstapels während des Brennens nachzuführen.Releases solvent and thus shrinks. It is therefore advantageous to track the tension of the fuel cell stack during the firing.
Bei einer weiteren Variante wird die Schablone 22 nicht (rückstandslos) ver- brannt, sondern es wird durch die Verspannung des Brennstoffzellenstapels ein gezieltes Kollabieren der Schablone 22, unterstützt durch den Verlust (thermischen Abbau) mindestens einer strukturbildenden Komponente hervorgerufen. In diesem Fall kann die elektrisch isolierende Wirkung der Schablone 22 beziehungsweise der entsprechenden Abbauprodukte in vorteilhafter Weise genutzt werden, um Kurzschlüsse zwischen aufeinanderfolgenden WiederholeinheitenIn a further variant, the template 22 is not burned (without residues), but instead, the bracing of the fuel cell stack causes the template 22 to collapse, supported by the loss (thermal degradation) of at least one structure-forming component. In this case, the electrically insulating effect of the template 22 or the corresponding degradation products can advantageously be used to short-circuit between successive repeating units
10, 16 sicher zu vermeiden. Figur 6 zeigt eine der Darstellung von Figur 5 entsprechende Draufsicht eines fertiggestellten Dichtungsabschnitts. Figur 6 ist zu entnehmen, dass sich der erfindungsgemäß hergestellte Dichtungsabschnitt 42 kreisringförmig um die erste Ausnehmung 12 in der ersten Wiederholeinheit 10 herum erstreckt, so dass durch den Dichtungsabschnitt 42 ein die ersten Ausnehmungen 12 und 18 verbindender Kanal gebildet wird. In der zweiten Ausnehmung 14 vorhandene Dichtungsmasse wurde gemäß der Darstellung von Figur 6 vor dem Aushärten der Dichtungsmasse 40 mittels eines weiteren (nicht dargestellten) Doms ent- fernt. Es sind jedoch ebenfalls Ausführungsformen denkbar, bei denen Dichtungsmasse 40 in den zweiten Ausnehmungen verbleibt, um die Stabilität des Gesamtaufbaus zu erhöhen.10, 16 to be avoided safely. FIG. 6 shows a top view of a finished sealing section corresponding to the illustration in FIG. 5. FIG. 6 shows that the sealing section 42 produced according to the invention extends in a ring around the first recess 12 in the first repeating unit 10, so that a channel connecting the first recesses 12 and 18 is formed by the sealing section 42. According to the illustration in FIG. 6, the sealing compound present in the second recess 14 was removed by means of a further dome (not shown) before the sealing compound 40 had hardened. However, embodiments are also conceivable in which sealing compound 40 remains in the second recesses in order to increase the stability of the overall structure.
Obwohl die vorstehend erläuterten Ausführungsformen der Erfindung als be- sonders vorteilhaft erachtet werden, ist eine Vielzahl von Modifikationen möglich. Beispielsweise sind Ausführungsformen denkbar, bei denen keine zweiten Ausnehmungen vorgesehen sind, so dass die Dichtungsmasse direkt in die ersten Ausnehmungen eingefüllt wird. Auf den Dorn 36 kann gegebenenfalls verzichtet werden. Es ist ebenfalls denkbar, den Dorn 36 erst nach dem Einbringen der Dichtungsmasse einzuführen, um die Dichtungsmasse aus den ersten Ausnehmungen zu entfernen. Alternativ kann die Dichtungsmasse in den ersten Ausdehnungen verbleiben.Although the embodiments of the invention explained above are considered to be particularly advantageous, a large number of modifications are possible. For example, embodiments are conceivable in which no second recesses are provided, so that the sealing compound is filled directly into the first recesses. The mandrel 36 can optionally be dispensed with. It is also conceivable to insert the mandrel 36 only after the sealing compound has been introduced in order to remove the sealing compound from the first recesses. Alternatively, the sealing compound can remain in the first dimensions.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Dichtungsmasse 40 durch eine porö- se Ausgestaltung der Schablone 22 filtriert wird. In diesem Fall wird der zweite Kanal 30 der Schablone 22 vorzugsweise weggelassen. Durch den inneren Druck wird die Dichtungsmasse 40 vom Dichtspalt durch die Schablone 22 gedrückt. Dabei werden feste Partikel (Glaslot) zurückgehalten, während Verdünnungsmittel der Dichtungsmasse 40 (Wasser) als Filtrat nach außen gedrückt wird und abläuft. Dadurch kann trotz einer stark verdünnten und damit besser fließfähigen Dichtungsmasse 40 ein sehr kompakter Rohling für den auszubildenden Dichtungsabschnitt gebildet werden (Filterkuchen).Furthermore, it can be provided that the sealing compound 40 is filtered through a porous configuration of the template 22. In this case, the second channel 30 of the template 22 is preferably omitted. Due to the internal pressure, the sealing compound 40 is pressed from the sealing gap through the template 22. Solid particles (glass solder) are retained, while the diluent of the sealant 40 (water) is pressed out as filtrate and runs off. This can make it much thinner and therefore better flowable sealant 40 a very compact blank for the sealing section to be formed (filter cake).
Das schnelle und prozesssichere Abfließen des Verdünnungsmittels durch die poröse Struktur der Schablone kann durch eine Oberflächenmodifikation der Faser- bzw. Porenstruktur verbessert werden, indem die Benetzung der Faser- /Porenstruktur durch das Lösungsmittel erhöht wird. Im Falle von Wasser kann zum Beispiel eine hydrophile Oberflächenschicht oder des Imprägnieren mit einer hydrophilen Komponente den Abtransport des Wassers nach außen verbessern.The quick and reliable drainage of the diluent through the porous structure of the template can be improved by a surface modification of the fiber or pore structure by increasing the wetting of the fiber / pore structure by the solvent. In the case of water, for example, a hydrophilic surface layer or impregnation with a hydrophilic component can improve the removal of the water to the outside.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the above description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for realizing the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
10 erste Wiederholeinheit10 first repetition unit
10a erste Dichtfläche10a first sealing surface
12 erste Ausnehmung12 first recess
14 zweite Ausnehmung14 second recess
16 zweite Wiederholeinheit16 second repetition unit
16a zweite Dichtfläche16a second sealing surface
18 erste Ausnehmung 0 zweite Ausnehmung 2 Schablone 4 erste Ausnehmung 6 zweite Ausnehmung 8 erster Kanal 0 zweiter Kanal 2 Randbereich 4 Endplatte 6 Dorn 8 Zuführeinrichtung 0 Dichtungsmaterial 2 Dichtungsabschnitt 18 first recess 0 second recess 2 template 4 first recess 6 second recess 8 first channel 0 second channel 2 edge region 4 end plate 6 mandrel 8 feed device 0 sealing material 2 sealing section

Claims

ANSPRUCHE EXPECTATIONS
1. Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle beziehungsweise eines Brennstoffzellenstapels, mit den folgenden Schritten: a) Vorsehen einer ersten Wiederholeinheit (10) mit einer ersten Dichtfläche (10a) und zumindest einer zweiten Wiederholeinheit (16) mit einer zweiten Dichtfläche (16a); und b) Ausbilden von zumindest einem Dichtungsabschnitt (42) zwischen der ersten Dichtfläche (10a) und der zweiten Dichtfläche (16a); dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) umfasst: b1) Anordnen einer Schablone (22) zwischen der ersten Dichtfläche (10a) und der zweiten Dichtfläche (16a), wobei die Schablone (22) zumindest einen Randbereich (32) aufweist, der benachbart zu dem auszubilden- den Dichtungsabschnitt (42) angeordnet wird; und b2) Einbringen einer Dichtungsmasse (40) in einen Bereich, der durch die erste Dichtfläche (10a), die zweite Dichtfläche (16a) und den Randbereich (32) der Schablone (22) begrenzt wird.1. A method for producing a fuel cell or a fuel cell stack, comprising the following steps: a) providing a first repeating unit (10) with a first sealing surface (10a) and at least one second repeating unit (16) with a second sealing surface (16a); and b) forming at least one sealing section (42) between the first sealing surface (10a) and the second sealing surface (16a); characterized in that step b) comprises: b1) arranging a template (22) between the first sealing surface (10a) and the second sealing surface (16a), the template (22) having at least one edge region (32) which is adjacent to the sealing section (42) to be formed is arranged; and b2) introducing a sealing compound (40) into a region which is delimited by the first sealing surface (10a), the second sealing surface (16a) and the edge region (32) of the template (22).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels eine Vielzahl von Wiederholeinheiten (10, 16) übereinander angeordnet wird, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Wiederholeinheiten (10, 16) jeweils zumindest eine Schablone (22) vorgesehen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that for stacking a fuel cell stack, a plurality of repetition units (10, 16) are arranged one above the other, at least one template (22) being provided between each two adjacent repetition units (10, 16).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone (22) zumindest teilweise aus einem organischen Fasermaterial, einem Kohlefasermaterial oder einem entsprechenden Verbundmaterial gebildet ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the template (22) is at least partially formed from an organic fiber material, a carbon fiber material or a corresponding composite material.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone (22) während und/oder nach der Ausbildung des zumindest einen Dichtungsabschnitts (42) ganz oder teilweise entfernt und/oder ganz oder teilweise in ihren Materialeigenschaften verändert wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the template (22) during and / or after the formation of the at least one sealing section (42) completely or partially removed and / or completely or partially changed in its material properties.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmasse dispergierte Bestandteile für ein Glaslot enthält.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sealing compound contains dispersed components for a glass solder.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmasse (40) zur Ausbildung des zumindest einen Dichtungsabschnitts (42) zumindest teilweise einem Aushärte- und/oder Gelier- prozess unterzogen wird. Schablone6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sealing compound (40) for forming the at least one sealing section (42) is at least partially subjected to a curing and / or gelling process. template
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dichtungsabschnitt (42) benachbart zu einer ersten Ausnehmung (12) in der ersten Wiederholeinheit (10) ausgebildet wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one sealing section (42) is formed adjacent to a first recess (12) in the first repeating unit (10).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dichtungsabschnitt (42) benachbart zu einer ersten Ausnehmung (18) in der zweiten Wiederholeinheit (16) ausgebildet wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one sealing section (42) is formed adjacent to a first recess (18) in the second repeating unit (16).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablone (22) eine erste Ausnehmung (24) aufweist, deren Abmessungen größer als die Abmessungen der ersten Ausnehmung 12 in der ersten Wiederholeinheit 10 und/oder größer als die Abmessungen der ersten Ausnehmung in der zweiten Wiederholeinheit (16) sind.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the template (22) has a first recess (24) whose dimensions are larger than the dimensions of the first recess 12 in the first repetition unit 10 and / or larger than the dimensions of the first recess in the second repetition unit (16).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Dichtungsmasse (40) gemäß dem Schritt 2b) zumindest teilweise über die erste Ausnehmung (12) in der ersten Wiederholeinheit (10) und/oder über die erste Ausnehmung (18) in der zweiten Wiederholeinheit (16) und/oder über die erste Ausnehmung (24) in der Schablone (22) erfolgt.10. The method according to claim 9, characterized in that the introduction of the sealing compound (40) according to step 2b) at least partially via the first recess (12) in the first repeating unit (10) and / or via the first recess (18) in the second repetition unit (16) and / or via the first recess (24) in the template (22).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich beim Einbringen der Dichtungsmasse gemäß dem Schritt 2b) ein Dorn (36) zumindest teilweise durch die erste Ausnehmung (12) in der ersten Wiederholeinheit (10) und/oder die erste Ausnehmung (18) in der zweiten Wiederholeinheit (16) und/oder die erste Ausnehmung (24) in der Schablone (22) erstreckt.11. The method according to claim 10, characterized in that when inserting the sealing compound according to step 2b) a mandrel (36) at least partially through the first recess (12) in the first repeating unit (10) and / or the first recess (18 ) in the second repetition unit (16) and / or the first recess (24) in the template (22).
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wiederholeinheit (10) eine zweite Ausnehmung (14) und/oder die zweite Wiederholeinheit eine zweite Ausnehmung (20) und/oder die Schablone (22) eine zweite Ausnehmung (26) aufweist.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first repeating unit (10) has a second recess (14) and / or the second repeating unit has a second recess (20) and / or the template (22) has a second recess (26 ) having.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausnehmung (24) der Schablone (22) über einen ersten Kanal (28) mit der zweiten Ausnehmung (26) der Schablone (22) verbunden ist.13. The method according to claim 12, characterized in that the first recess (24) of the template (22) via a first channel (28) with the second recess (26) of the template (22) is connected.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Dichtungsmasse gemäß dem Schritt 2b) zumindest teilweise über die zweite Ausnehmung (14) in der ersten Wiederholeinheit (10) und/oder über die zweite Ausnehmung (20) in der zweiten Wiederholeinheit (16) und/oder über die zweite Ausnehmung (26) in der Schablone (22) erfolgt. 14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that the introduction of the sealing compound according to step 2b) at least partially via the second recess (14) in the first repeating unit (10) and / or via the second recess (20) in the second repeating unit (16) and / or via the second recess (26) in the template (22).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Durchführung des Schrittes 2b) in der zweiten Ausnehmung (14) in der ersten Wiederholeinheit (10) und/oder in der zweiten Ausnehmung (20) in der zweiten Wiederholeinheit (16) und/oder in der zweiten Ausnehmung (26) in der Schab- lone (22) vorhandene Dichtmasse (40) zumindest teilweise wieder entfernt wird, insbesondere mit Hilfe eines zweiten Doms.15. The method according to claim 14, characterized in that after performing step 2b) in the second recess (14) in the first repeating unit (10) and / or in the second recess (20) in the second repeating unit (16) and / or sealing compound (40) present in the template (22) in the second recess (26) is at least partially removed again, in particular with the aid of a second dome.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wiederholeinheit (10) und die zweite Wiederhol- einheit (16) während der Durchführung des Schritts b) zumindest zeitweise komprimiert werden, vorzugsweise durch zumindest eine geregelte Kraftkomponente.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first repetition unit (10) and the second repetition unit (16) are compressed at least temporarily during the implementation of step b), preferably by at least one regulated force component.
17. Brennstoffzellenstapel, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.17. Fuel cell stack, produced by the method according to one of the preceding claims.
18. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei in Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels zumindest im Wesentlichen miteinander ausgerichtete Dichtungsabschnitte durch Dich- tungsmasse verbunden sind. 18. The fuel cell stack according to claim 17, characterized in that at least two sealing sections that are at least substantially aligned with one another in the stacking direction of the fuel cell stack are connected by sealing compound.
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