EP2111668A2 - Medienversorgungsplatte fur einen brennstoffzellenstapel - Google Patents

Medienversorgungsplatte fur einen brennstoffzellenstapel

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EP2111668A2
EP2111668A2 EP08706754A EP08706754A EP2111668A2 EP 2111668 A2 EP2111668 A2 EP 2111668A2 EP 08706754 A EP08706754 A EP 08706754A EP 08706754 A EP08706754 A EP 08706754A EP 2111668 A2 EP2111668 A2 EP 2111668A2
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EP
European Patent Office
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fuel cell
cell stack
media supply
supply plate
opening
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08706754A
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English (en)
French (fr)
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Stefan Käding
Rainer Grube
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Enerday GmbH
Original Assignee
Enerday GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Definitions

  • the invention relates to a media supply plate for a fuel cell stack, with at least one anode gas connection and with at least one cathode gas connection.
  • the invention relates to a fuel cell system and a method for its production.
  • the fuel cell stack is often stacked in its manufacture position on a base plate to ensure stability in the production process.
  • the system provided for operating the fuel cell stack must be made so stable in itself that it can accommodate the fuel cell stack. This often results in the fuel cell stack being divided into two basic plates, its own base plate and a so-called fuel cell adapter plate of the system. This leads to a high weight and high costs.
  • the invention has for its object to enable easy integration of the fuel cell stack in the systems provided for their operation.
  • the media supply plate according to the invention builds on the generic state of the art in that it furthermore has at least one anode exhaust gas connection and at least one cathode exhaust gas connection.
  • a media supply plate has all the connections that are required for the supply and removal of the operating gases, preferably in the form of a defined interface, which may include, for example, a flange connection with attached pipes and which can be easily used by the respective operator of the system.
  • the media supply may in particular be designed so that the fuel cell stack can be stacked and joined directly on the media supply plate during its production, so that it is no longer necessary to provide two base plates.
  • a further advantage results from the fact that the interface provided for the supply and removal of the operating gases is independent of the respective height of the fuel cell stack.
  • the ports communicate with gas channels, each of which opens into at least one opening provided on an upper surface of the media supply plate.
  • all ports are in communication with at least one opening in the top of the media supply plate.
  • the openings provided for the anode gas supply can be aligned during the production of the fuel cell stack with gas channels that are formed within the fuel cell stack in its stacking direction.
  • Opening is provided.
  • a groove may, for example, be provided adjacent to the opening provided for supplying the cooler compared to the operating temperature of the fuel cell stack cathode air is.
  • the groove serves to increase the thermal resistance between the cathode air supply region and the active region of the fuel cell stack, so that as little heat as possible is transferred into the cathode air supply region.
  • at least one groove can similarly be provided, so that as little heat as possible is transferred into the cathode air discharge region.
  • the media supply plate according to the invention comprises an upper plate having the openings and a lower plate at least co-forming the gas channels.
  • the upper plate may serve as a base plate for stacking the fuel cell stack and the lower plate may be a built-under sheet metal part, which forms the gas channels by appropriate shaping, preferably in cooperation with the upper plate.
  • the media supply plate can also be provided that it has at least one opening, which is provided for performing at least one fuel cell stack clamping element.
  • the fuel cell stack clamping element can be, for example, a steel strip whose one end section is fastened to the media supply plate and which wraps around the fuel cell stack and optionally a cap fitted onto it so that the other end section of the steel strip passes through the opening can be biased.
  • This tension can already be made during the production of the fuel cell stack, that is to say during the joining, and then maintained over the service life of the fuel cell stack.
  • a common prior art omitted temporary tension, which is replaced by the integration of the fuel cell stack in the system provided for its operation by a final tension.
  • the fuel cell system according to the invention is characterized in that it comprises a media supply plate of the type described above and a fuel cell stack stacked directly on the media supply plate.
  • a media supply plate of the type described above for example, reflowing glass solder may be used in joining the fuel cell stack without precluding the additional or alternative use of other sealing elements. Since the media supply plate in this case serves both as a base plate of the fuel cell stack and as a system adapter plate, the time-consuming use of two separate base plates is no longer required.
  • the fuel cell stack comprises a plurality of identically constructed repeating units.
  • Such repeating units are known per se and can comprise, for example, a bipolar plate and an MEA (Membrane Electrode Assembly) and optionally further sealing and / or gas distribution devices.
  • MEA Membrane Electrode Assembly
  • the fuel cell stack comprises at least two gas passages extending in the stacking direction of the fuel cell stack, each of which is in communication with at least one opening.
  • both gas channels may in particular be an anode gas and an anode exhaust gas channel.
  • the fuel cell stack is stacked on the media supply plate such that at least two openings are located next to the fuel cell stack.
  • This solution is particularly useful if it is a fuel cell stack with open cathode.
  • the fuel cell stack is arranged under a first hood, wherein the two adjacent to the fuel cell stack openings open into the space under the first hood.
  • This first hood can be made, for example, from a ceramic, which also serves to ensure the electrical insulation of the fuel cell stack.
  • the space under the first hood of the fuel cell stack is divided into a first space and into a second space, wherein one opening of the fuel cell stack adjacent openings opens into the first space, while the other opening adjacent to the fuel cell stack lying openings in the second room opens.
  • the Kathodenzu poverty- and Kathodenabuftuft- are separated from each other so that the supply of the cathode air provided can not flow past the fuel cell stack, but this must actually penetrate.
  • the fuel cell stack has a cathode gas interface opening into the first space and a cathode exhaust gas interface opening into the second space.
  • the use of fuel cell Lenstapeln with open cathode is classified as particularly advantageous, the invention is not limited thereto. Rather, it is also possible to provide further gas channels in the fuel cell stack, via which the cathode air is supplied or removed.
  • Gas channels are then also preferably aligned with openings in the top of the media supply plate.
  • a particularly preferred embodiment of the inventive fuel cell system is characterized in that a fuel cell stack clamping device is provided which braces at least the fuel cell stack and the media supply plate in the stacking direction. It is considered to be particularly advantageous if the fuel cell stack clamping device ensures the required tension both during the production of the fuel cell stack and during its operation, so that a temporary clamping provided exclusively for the production and optionally transport of the fuel cell stack is eliminated can.
  • the fuel cell stack clamping device comprises a belt-like fuel cell stack clamping element, which wraps around at least the fuel cell stack.
  • This band may be, for example, a steel band, or any other band that can withstand the temperatures encountered during operation of the fuel cell system. Without being limited to this, flat strips are particularly preferred.
  • embodiments are considered to be advantageous, in which it is provided that the band-like fuel cell stack clamping element with the aid of at least one fe the elastic element is kept under tension.
  • a resilient element is for example a coil spring into consideration, wherein it is advantageous regardless of the specific configuration of the resilient element, if this element in turn can be biased different degrees. For example, during the production of the fuel cell stack, a different tension can be optimal than during its regular operation.
  • the fuel cell stack is arranged under a second hood.
  • the second hood which may for example be made of a metal, be supplemented by a corresponding base plate, so that there is a metal shell. That way is one
  • Encapsulation of the module possible which may serve, for example, to obstruct the possibly emerging from the fuel cell stack reformate the way out of the system and force this exiting reformate, for example, in the cathode exhaust duct.
  • the fuel cell stack is surrounded by insulating material. If a second hood (or a complete shell) is provided, this is preferably provided between a first hood and the insulation. Theoretically, it is of course also possible to provide the second hood or sheath outside of the insulation.
  • the method according to the invention for producing a fuel cell system comprises the following steps: Stacking a fuel cell stack on a media supply plate, in particular according to one of claims 1 to 5;
  • a chuck configured to clamp the fuel cell stack and the media supply plate in the stacking direction of the fuel cell stack.
  • the step of heating comprises an introduction and removal of at least one hot gas via at least two connections.
  • the hot gases for heating the fuel cell stack via both the anode and cathode paths.
  • air may be passed over the cathode, and at a certain temperature below the ignition temperature of hydrogen, a hydrogen / water / nitrogen mixture may be passed over the anode.
  • This temperature could be, for example, at 400 0 C to 500 0 C.
  • a final tensioning of the fuel cell stack takes place in its still hot state from the joining with the aid of the fuel cell stack clamping device. In the simplest case, the final tension can already be ensured by simply maintaining the tension that is used to join the fuel cell stack.
  • the invention enables a simple integration of the fuel cell stack into a system, since the insulation, and the tension are preferably already present. Thus, an additional transport tension usually accounts for.
  • the system interfaces can be defined variably according to customer requirements and a (subsequently) seal to be provided between the fuel cell stack and the system can be dispensed with, resulting in a lower safety risk.
  • Using a single, common baseplate results in lower weight, lower cost, and shorter startup time.
  • the use of a metal housing (second hood) can ensure that no reformate undesirably overflows into the system, even if anode leakage occurs.
  • Heat losses by passing heat from the fuel cell stack into the media supply plate may be at least reduced by the provision of one or more grooves in the media supply plate, as such grooves impede heat conduction.
  • Figure 1 is a perspective view of an embodiment of the media supply plate according to the invention, seen from below;
  • FIG. 2 shows a perspective sectional view of an embodiment of the fuel cell system according to the invention, produced by the method according to the invention
  • FIG. 3 is a perspective view of the fuel cell system of FIG. 2;
  • Figure 4 is a perspective view of the fuel cell system of Figure 3, with attached first hood and applied strap;
  • Figure 5 is a perspective view of the fuel cell system of Figure 4, with an insulation surrounding the first hood;
  • FIG. 6 shows a fuel cell system according to the invention in a schematic sectional view, which illustrates in particular one possible type of clamping schematically.
  • the media supply plate 10 to be recognized in particular in FIGS. 1 to 4 has an upper plate 44 and a lower plate 46.
  • the lower plate 46 is formed such that in cooperation with the upper plate 44 gas channels 22, 24, 26, 28 are provided, of which the gas channel 22 with an anode gas connection 14, the gas channel 22 with a cathode gas connection 16, the gas channel 26th with an anode exhaust port 18 and the gas channel 28 with a cathode exhaust port 20 in communication.
  • the anode gas port 14, the cathode gas port 16, the anode exhaust port 18, and the cathode exhaust port 20 are each configured in a tubular shape and fixed to a flange plate 74 disposed perpendicular to the upper plate 44 and the lower plate 46.
  • the upper plate 44, the lower plate 46 and the flange plate 74 are connected to each other, for example by welding or
  • the fuel cell stack 12 comprises a multiplicity of repeat units 54 which, in a manner known per se, comprise a bipolar plate, an MEA, and so forth. as appropriate, further comprising gas distribution means and sealing means.
  • the repeating units 54 in this case comprise openings which form gas passages 56, 58 in the stacking direction of the fuel cell stack 12, the gas passage 56 communicating via the opening 30 with the gas duct 22 and thus with the anode gas connection 14.
  • the gas channel 58 communicates via the opening 34 with the gas channel 26 and thus with the anode exhaust port 18 in connection. Via the ports 14 and 18, a hydrogen-containing anode gas can thus be added and removed to the anode sides of the individual fuel cells.
  • a cover plate 76 which closes the gas channels 56 and 58 on the one hand and is used for voltage or current picking on the other hand.
  • a contact rod 78 with the cover plate 76 is in electrically conductive connection.
  • the contact rod 78 may be led out electrically insulated through an opening in the media supply plate 10 down.
  • Another contact rod 80 is electrically conductive with the media supply plate 10 in
  • Connection in the case illustrated forms the mass and thus also used for voltage or current tap.
  • a cathode gas interface 62 and a cathode exhaust interface 64 are provided.
  • the cathode gas interface 62 is disposed adjacent to the opening 32 communicating with the cathode gas port 16 via the gas channel 24.
  • the cathode exhaust interface 64 is disposed adjacent the port 36, which communicates with the cathode exhaust port 20 via the gas passage 28.
  • a groove 40 or 42 is provided in each case between the opening 36 and the fuel cell stack 12 so that as little heat as possible is transferred from the fuel cell stack 12 to the cathode gas supply region or the cathode gas discharge region.
  • the grooves 40, 42 results in an increased thermal resistance, so that the heat dissipation is at least difficult. This is particularly important in the field of cathode gas supply, since the supplied cathode gas, usually air, usually has a lower temperature than the operating temperature of the fuel cell stack, which may in particular be an SOFC fuel cell stack.
  • a first hood 60 is arranged above the fuel cell stack such that the two openings 24, 28 adjacent to the fuel cell stack 12 enter the space below the fuel cell stack first hood 60 open.
  • the space under the first hood 60 is thereby divided by the fuel cell stack 12 into a first space and into a second space, wherein one opening 24 opens into the first space, while the other opening 28 opens into the second space.
  • the cathode gas connection 16 and the cathode exhaust gas connection 20 are connected only via the fuel cell stack 12.
  • a fuel cell stack tensioning element 50 which is in the form of a tension band, has an opening, not shown, so that it can be secured to a projection 82 formed by the lower plate 46.
  • the tension band 50 wraps around the fuel cell stack 12 and the first hood 60, which is dimensioned and placed so that they exert a force from above on the fuel cell stack 12 can.
  • the other end of the tension band 50 extends through an opening 48 in the media supply plate 10 and cooperates with a not shown in Figures 1 to 5 fuel cell stack tensioning device 66.
  • the occupancy of the ports 14, 16, 18, 20 determines whether the fuel cell stack 12 is operated in DC mode or in countercurrent mode with regard to the cathode gas and the anode gas flow , wherein in the illustrated occupancy results in a countercurrent mode.
  • hot cathode air is supplied via the cathode gas connection 16, which is discharged again via the cathode exhaust gas connection 20.
  • a hydrogen / water / nitrogen mixture is supplied via the anode gas connection 14 and discharged after exiting the fuel cell stack 12 via the anode exhaust port 18.
  • a force acting from top to bottom is exerted on the fuel cell stack 12 via the tensioning band 50 and the first hood 60.
  • the fuel cell stack 12 is surrounded by insulating material 72 provided outside of the first hood 60 in order to ensure the best possible thermal insulation.
  • a second hood comprehensive metal housing be provided in order to prevent that in an undesirable manner from the fuel cell stack 12 exiting Refor mat overflows in other areas of the system. Instead, such possibly undesirably leaked reformate can be forced into the cathode exhaust duct.
  • a second hood is arranged between the insulation 72 and the first hood 60, as well as embodiments in which the insulation 72 is surrounded by a second hood, wherein the second hood in each case by a corresponding bottom to a complete housing can be completed.
  • the rear and right walls of the first hood 60 bias the media supply plate 10 so that a slight upward and downward movement of the first hood 60 does not result in leaks.
  • a heat-resistant, elastically deformable seal may optionally be provided between the front wall and the media supply plate 10 be provided.
  • Such a gasket may, for example, be a gas-tight fiber mat which has the corresponding heat resistance. Should contrary to expectations also be found elsewhere. len leakage problems occur, so comparable seals could of course be used in these places.
  • FIG. 6 shows a fuel cell system according to the invention in a schematic sectional view, which illustrates in particular a possible type of bracing schematically.
  • a fuel cell stack 12 arranged on a media supply plate 10 is surrounded by a first hood 60.
  • the fuel cell stack 12 and the first hood 60 are looped around by a clamping band 50, whose one end acts on a fuel cell stack clamping device 66, while the other end is fastened to the media supply plate 10.
  • the fuel cell stack clamping device 66 comprises a pin 84, which is in communication with the clamping band 50 and which is pressed by a spring 68 down so that there is a determined by the spring 68 tension of the fuel cell stack 12.
  • a stop 86 can be helically screwed into the pin 84 or out of this or screwed.
  • the fuel cell stack chuck 66 may be utilized in cooperation with the fuel cell stack chuck 50 both during the fabrication (joining) of the fuel cell stack 12 and during its regular operation. It is clear that the fuel cell stack tensioning device 66 is shown in FIG. 6 in a highly schematized and unfavorably placed manner. In real embodiments, a 90 ° rotated fuel cell stack chuck 66 may be disposed flat on the underside of the media supply plate 10 and / or housed in a corresponding recess. Preferably, the Overall arrangement such that there is a flat bottom of the media supply plate 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Medienversorgungsplatte (10) für einen Brennstoffzellenstapel (12), mit zumindest einem Anodengasanschluss (14) und mit zumindest einem Kathodengasanschluss (16). Erfindungsgemäss weist die Medienversorgungsplatte (10) weiterhin zumindest einen Anodenabgasanschluss (18) und zumindest einen Kathodenabgasanschluss (20) auf. Weiterhin betrifft die Erfindung ein eine derartige Medienversorgungsplatte (10) verwendendes Brennstoffzellensystem (52) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Brennstoffzellensystems.

Description

Medienversorgungsplatte für einen Brennstoffzellenstapel
Die Erfindung betrifft eine Medienversorgungsplatte für einen Brennstoffzellenstapel, mit zumindest einem Anodengas- anschluss und mit zumindest einem Kathodengasanschluss .
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Insbesondere bei Hochtemperatur-BrennstoffZellensystemen wie beispielsweise SOFC-BrennstoffZellensystemen ist es derzeit üblich, den separat hergestellten Brennstoffzellen- Stapel nachträglich in das System zu integrieren, in dem der Brennstoffzellenstapel betrieben werden soll. Diese Integration der Brennstoffzellenstapel in die jeweiligen Systeme kann sehr aufwändig sein, da beispielsweise die Zu- und Abfuhr der zum Betrieb des Brennstoffzellenstapels er- forderlichen Gase sichergestellt werden muss. Zudem erfordert die Integration der Brennstoffzellenstapel in die jeweiligen Systeme häufig Dichtungen zwischen dem System und dem Brennstoffzellenstapel, wobei sich derartige Dichtungen bei Undichtigkeiten als Sicherheitsrisiko erweisen können, beispielsweise wenn eine Leckage dazu führt, dass von einem Reformer erzeugtes Reformat in nicht dazu vorgesehene Bereiche des Systems strömt.
Weiterhin wird der Brennstoffzellenstapel bei seiner Her- Stellung häufig auf einer Grundplatte aufgestapelt, um die Stabilität beim Produktionsprozess zu gewährleisten. Auch das zum Betrieb des Brennstoffzellenstapels vorgesehene System muss in sich so stabil hergestellt werden, dass es den Brennstoffzellenstapel aufnehmen kann. Dies führt häu- fig dazu, dass der Brennstoffzellenstapel auf zwei Grund- platten steht, seiner eigenen Grundplatte und einer so genannten Brennstoffzellen-Adapterplatte des Systems. Dies führt zu einem hohen Gewicht und zu hohen Kosten.
Aus der EP 0 783 771 Bl ist es bereits bekannt, eine untere Grundplatte des Brennstoffzellenstapels mit Anschlüssen für eine Gaszufuhr und eine obere Endplatte des Brennstoffzellenstapels mit Anschlüssen für eine Gasabfuhr auszustatten. Auch in diesem Fall ist die Integration des Brennstoffzel- lenstapels in das zu dessen Betrieb vorgesehene System jedoch aufwendig und insbesondere dann nicht vereinheitlichbar, wenn Brennstoffzellenstapel mit unterschiedlichen Höhen zur Auswahl stehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Integration der Brennstoffzellenstapel in die zu deren Betrieb vorgesehenen Systeme zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen An- sprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindungsgemäße Medienversorgungsplatte baut dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass sie weiterhin zumindest einen Anodenabgasanschluss und zumindest einen Kathodenabgasanschluss aufweist. Eine derartige Medienversorgungsplatte weist alle Anschlüsse auf, die zur Zu- und Abfuhr der Betriebsgase erforderlich sind, und zwar vorzugsweise in Form einer definierten Schnittstelle, die beispielsweise eine Flanschverbindung mit aufgesetzten Rohren umfassen kann und die vom jeweiligen Betreiber des Systems leicht weiterverwendet werden kann. Die Medienversor- gungsplatte kann in vorteilhafter Weise insbesondere dazu ausgelegt sein, dass der Brennstoffzellenstapel bei seiner Herstellung direkt auf der Medienversorgungsplatte aufgestapelt und gefügt werden kann, so dass es nicht länger er- forderlich ist, zwei Grundplatten vorzusehen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die zur Zu- und Abfuhr der Betriebsgase vorgesehene Schnittstelle unabhängig von der jeweiligen Höhe des Brennstoffzellenstapels ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Medienversorgungsplatte ist vorgesehen, dass zumindest einige der Anschlüsse mit Gaskanälen in Verbindung stehen, von denen jeder in zumindest eine Öffnung mündet, die auf einer Oberseite der Medienversorgungsplatte vorgesehen ist. Vor- zugsweise stehen alle Anschlüsse mit zumindest einer Öffnung in der Oberseite der Medienversorgungsplatte in Verbindung. Beispielsweise im Falle eines Brennstoffzellenstapels mit offener Kathode ist es möglich, zwei im Randbereich liegende Öffnungen zur Luftversorgung der Kathode zu nutzen und die Anodengasversorgung über zwei zwischen diesen äußeren Öffnungen liegende innere Öffnungen vorzunehmen. Zu diesem Zweck können zumindest die zur Anodengasversorgung vorgesehenen Öffnungen bei der Herstellung des Brennstoffzellenstapels mit Gaskanälen ausgerichtet werden, die innerhalb des Brennstoffzellenstapels in dessen Stapel- richtung gebildet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Medienversorgungsplatte ist vorgesehen, dass sie zumin- dest eine Nut aufweist, die benachbart zu zumindest einer
Öffnung vorgesehen ist. Eine derartige Nut kann beispielsweise benachbart zu der Öffnung vorgesehen sein, die zur Zuführung der im Vergleich zur Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels kühleren Kathodenluft vorgesehen ist. In diesem Fall dient die Nut dazu, den Wärmewiderstand zwischen dem Kathodenluftzufuhrbereich und dem aktiven Bereich des Brennstoffzellenstapels zu erhöhen, damit möglichst wenig Wärme in den Kathodenluftzufuhrbereich über- tragen wird. Im Bereich der zur Abfuhr der Kathodenluft vorgesehenen Öffnung kann in ähnlicher Weise zumindest eine Nut vorgesehen sein, damit möglichst wenig Wärme in den Kathodenluftabfuhrbereich übertragen wird.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Medienversorgungsplatte ist vorgesehen, dass sie eine die Öffnungen aufweisende obere Platte und eine die Gaskanäle zumindest mitbildende untere Platte umfasst. Die obere Platte kann dabei als Grundplatte zum Aufstapeln des Brenn- Stoffzellenstapels dienen und bei der unteren Platte kann es sich um ein untergebautes Blechteil handeln, das durch entsprechende Formgebung die Gaskanäle bildet, vorzugsweise im Zusammenwirken mit der oberen Platte.
Bei der erfindungsgemäßen Medienversorgungsplatte kann auch vorgesehen sein, dass sie zumindest einen Durchbruch aufweist, der zur Durchführung von zumindest einem Brennstoff- zellenstapel-Spannelement vorgesehen ist. Bei dem Brennstoffzellenstapel-Spannelement kann es sich beispielsweise um ein Stahlband handeln, dessen einer Endabschnitt an der Medienversorgungsplatte befestigt wird und das den Brennstoffzellenstapel und gegebenenfalls eine auf diesen aufgesetzte Haube so umschlingt, dass der andere Endabschnitt des Stahlbandes nach seiner Durchführung durch den Durch- bruch vorgespannt werden kann. Diese Verspannung kann bereits bei der Herstellung des Brennstoffzellenstapels, das heißt beim Fügen, vorgenommen werden und dann über die Nutzungsdauer des Brennstoffzellenstapels aufrechterhalten werden. Somit kann eine beim Stand der Technik häufig vor- gesehene temporäre Verspannung entfallen, die nach der Integration des Brennstoffzellenstapels in das zu dessen Betrieb vorgesehene System durch eine endgültige Verspannung abgelöst wird.
Das erfindungsgemäße BrennstoffZeilensystem zeichnet sich dadurch aus, dass es eine Medienversorgungsplatte der vorstehend erläuterten Art und einen direkt auf die Medienversorgungsplatte aufgestapelten Brennstoffzellenstapel um- fasst. Um die erforderliche Dichtigkeit zwischen der Medienversorgungsplatte und dem benachbart zu dieser vorgesehenen Brennstoffzellenstapelelement sicherzustellen, kann beispielsweise beim Fügen des Brennstoffzellenstapels aufschmelzendes Glaslot verwendet werden, ohne dass dies den zusätzlichen oder alternativen Einsatz von anderen Dichtungselementen ausschließt. Da die Medienversorgungsplatte in diesem Fall sowohl als Grundplatte des Brennstoffzellenstapels als auch als Systemadapterplatte dient, ist der aufwändige Einsatz von zwei separaten Grundplatten nicht länger erforderlich.
Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem kann vorgesehen sein, dass der Brennstoffzellenstapel eine Mehrzahl von identisch aufgebauten Wiederholeinheiten umfasst. Der- artige Wiederholeinheiten sind an sich bekannt und können beispielsweise eine Bipolarplatte und eine MEA (Membrane Electrode Assembly) sowie gegebenenfalls weitere Dichtungs- und/oder Gasverteileinrichtungen umfassen.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen BrennstoffZeilensystems kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Brennstoffzellenstapel zumindest zwei in Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels verlaufende Gaskanäle umfasst, von denen jeder mit zumindest einer Öffnung in Verbindung steht. Bei diesen beiden Gaskanälen kann es sich insbesondere um einen Anodengas- und einen Anodenabgaskanal handeln.
In diesem Zusammenhang kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Brennstoffzellenstapel so auf der Medienversorgungs- platte aufgestapelt ist, dass zumindest zwei Öffnungen neben dem Brennstoffzellenstapel liegen. Diese Lösung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn es sich um einen Brennstoffzellenstapel mit offener Kathode handelt.
In diesem Fall wird bevorzugt, dass der Brennstoffzellenstapel unter einer ersten Haube angeordnet ist, wobei die zwei neben dem Brennstoffzellenstapel liegenden Öffnungen in den Raum unter der ersten Haube münden. Diese erste Hau- be kann beispielsweise aus einer Keramik gefertigt werden, die auch zur Sicherstellung der elektrischen Isolation des Brennstoffzellenstapels dient.
Dabei wird bevorzugt, dass der Raum unter der ersten Haube von dem Brennstoffzellenstapel in einen ersten Raum und in einen zweiten Raum unterteilt wird, wobei die eine Öffnung der neben dem Brennstoffzellenstapel liegenden Öffnungen in den ersten Raum mündet, während die andere Öffnung der neben dem Brennstoffzellenstapel liegenden Öffnungen in den zweiten Raum mündet. Auf diese Weise sind die Kathodenzuluft- und die Kathodenabluftseite so voneinander getrennt, dass zur Versorgung der Kathoden vorgesehene Luft nicht an dem Brennstoffzellenstapel vorbei strömen kann, sondern diesen tatsächlich durchdringen muss.
Insofern ergibt es sich, dass der Brennstoffzellenstapel eine in den ersten Raum mündende Kathodengasschnittstelle und eine in den zweiten Raum mündende Kathodenabgasschnittstelle aufweist. Obwohl die Verwendung von Brennstoffzel- lenstapeln mit offener Kathode als besonders vorteilhaft eingestuft wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Vielmehr ist es ebenfalls möglich, in dem Brennstoffzellen- stapel weitere Gaskanäle vorzusehen, über die die Kathoden- luft zu- beziehungsweise abgeführt wird. Diese weiteren
Gaskanäle sind dann vorzugsweise ebenfalls mit Öffnungen in der Oberseite der Medienversorgungsplatte ausgerichtet.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Brennstoffzellensystems zeichnet sich dadurch aus, dass eine Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung vorgesehen ist, die zumindest den Brennstoffzellenstapel und die Medienversorgungsplatte in Stapelrichtung verspannt. Dabei wird es als besonders vorteilhaft erachtet, wenn die Brenn- stoffzellenstapel-Spanneinrichtung sowohl während der Herstellung des Brennstoffzellenstapels als auch während dessen Betrieb für die erforderliche Verspannung sorgt, damit eine ausschließlich für die Herstellung und gegebenenfalls den Transport des Brennstoffzellenstapels vorgesehene tem- poräre Verspannung entfallen kann.
In diesem Zusammenhang wird bevorzugt, dass die Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung ein bandartiges Brennstoffzellenstapel-Spannelement umfasst, das zumindest den Brenn- stoffzellenstapel umschlingt. Bei diesem Band kann es sich beispielsweise um ein Stahlband handeln, oder um irgendein anderes Band, das den beim Betrieb des Brennstoffzellensystems auftretenden Temperaturen widerstehen kann. Ohne darauf beschränkt zu sein, werden Flachbänder besonders bevor- zugt.
Dabei werden Ausführungsformen als vorteilhaft erachtet, bei denen vorgesehen ist, dass das bandartige Brennstoffzellenstapel-Spannelement mit Hilfe von zumindest einem fe- derelastischen Element unter Spannung gehalten wird. Als federelastisches Element kommt beispielsweise eine Spiralfeder in Betracht, wobei es unabhängig von der speziellen Ausgestaltung des federelastischen Elements vorteilhaft ist, wenn dieses Element seinerseits verschieden stark vorgespannt werden kann. Beispielsweise kann nämlich während der Herstellung des Brennstoffzellenstapels eine andere Verspannung optimal sein als bei dessen regulärem Betrieb.
Zumindest in einigen Fällen kann weiterhin vorgesehen sein, dass der BrennstoffZellenstapel unter einer zweiten Haube angeordnet ist. Gegebenenfalls kann die zweite Haube, die beispielsweise aus einem Metall hergestellt sein kann, durch eine entsprechende Grundplatte ergänzt werden, so dass eine Metallhülle vorliegt. Auf diese Weise ist eine
Kapselung des Moduls möglich, die beispielsweise dazu dienen kann, eventuell aus dem Brennstoffzellenstapel austretendem Reformat den Weg aus dem System zu versperren und dieses austretende Reformat beispielsweise in den Kathoden- abluftkanal zu zwingen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ist weiterhin vorgesehen, dass der Brennstoffzellenstapel von Isolationsmaterial umgeben ist. Sofern eine zweite Haube (oder eine vollständige Hülle) vorgesehen ist, ist diese vorzugsweise zwischen einer ersten Haube und der Isolation vorgesehen. Theoretisch ist es natürlich ebenfalls möglich, die zweite Haube beziehungsweise Hülle außerhalb von der Isolation vorzusehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellensystems umfasst die folgenden Schritte: Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels auf einer Medienversorgungsplatte, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ;
- Vorsehen einer Brennstoffzellenstapel-
Spanneinrichtung, die dazu ausgelegt ist, den Brennstoffzellenstapel und die Medienversorgungsplatte in Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels zu verspannen.
Erhitzen des Brennstoffzellenstapels unter gleichzeitiger Verspannung, um den Brennstoffzellenstapel zu fügen .
Durch diese Lösung ergeben sich die anhand des erfindungs- gemäßen Brennstoffzellensystems erläuterten Eigenschaften und Vorteile in gleicher oder ähnlicher Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schritt des Erhitzens ein Zu- und Abführen von zumindest einem heißen Gas über zumindest zwei Anschlüsse umfasst. Es wird jedoch bevor- zugt, die heißen Gase zum Aufheizen des Brennstoffzellenstapels sowohl über den Anoden- als auch über den Kathodenpfad zuzuführen. Beispielsweise kann Luft über die Kathode geleitet werden, und ab einer gewissen Temperatur, die unterhalb der Zündungstemperatur von Wasserstoff liegt, kann ein Wasserstoff/Wasser/Stickstoffgemisch über die Anode geleitet werden. Diese Temperatur könnte beispielsweise bei 4000C bis 5000C liegen. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird es weiterhin als besonders vorteilhaft erachtet, dass eine endgültige Verspannung des Brennstoffzellenstapels in dessen vom Fügen noch heißen Zustand mit Hilfe der Brennstoffzellenstapel- Spanneinrichtung erfolgt. Im einfachsten Fall kann die endgültige Verspannung bereits dadurch sichergestellt werden, dass die zum Fügen des Brennstoffzellenstapels vorgenommene Verspannung einfach aufrechterhalten wird. Gegebenenfalls kann es aber auch vorteilhaft sein, die die endgültige Ver- Spannung bewirkende Vorspannkraft nachträglich zu justieren.
Die Erfindung ermöglicht eine einfache Integration des Brennstoffzellenstapels in ein System, da die Isolation, und die Verspannung vorzugsweise schon vorhanden sind. Somit kann auch eine zusätzliche Transportverspannung in der Regel entfallen. Die Systemschnittstellen können je nach Kundenanforderung variabel definiert werden und eine (nachträglich) zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Sys- tem vorzusehende Dichtung kann entfallen, wodurch sich ein geringeres Sicherheitsrisiko ergibt. Die Verwendung einer einzigen, gemeinsamen Grundplatte führt zu einem geringerem Gewicht, zu niedrigeren Kosten und zu einer kürzeren Startzeit. Die Verwendung eines Metallgehäuses (zweite Haube) kann selbst beim Auftreten einer Anodenundichtigkeit sicherstellen, dass kein Reformat in unerwünschter Weise in das System überströmt. Wärmeverluste durch ein Weiterleiten von Wärme aus dem Brennstoffzellenstapel in die Medienversorgungsplatte können durch das Vorsehen von einer oder mehreren Nuten in der Medienversorgungsplatte zumindest verringert werden, da derartige Nuten die Wärmeleitung erschweren. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen beispielhaft näher erläutert .
Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Medienversorgungsplatte, gesehen von unten;
Figur 2 eine perspektivische Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffzellen- systems, hergestellt durch das erfindungsgemäße Verfahren;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Brennstoff- zellensystems von Figur 2;
Figur 4 eine perspektivische Darstellung des Brennstoff- zellensystems von Figur 3, mit aufgesetzter erster Haube und angelegtem Spannband;
Figur 5 eine perspektivische Darstellung des Brennstoffzellensystems von Figur 4, mit einer die erste Haube umgebenden Isolation; und
Figur 6 ein erfindungsgemäßes BrennstoffZeilensystem in einer schematischen Schnittansicht, die insbesondere eine mögliche Art der Verspannung schema- tisch veranschaulicht.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche oder ähnliche Bezugs- zeichen gleiche oder ähnliche Komponenten, die zur Vermei- düng von Wiederholungen zumindest teilweise nur einmal erläutert werden.
Zunächst wird auf die Figuren 1 bis 5 Bezug genommen. Die insbesondere in den Figuren 1 bis 4 zu erkennende Medienversorgungsplatte 10 weist eine obere Platte 44 und eine untere Platte 46 auf. Die untere Platte 46 ist derart ausgebildet, dass im Zusammenwirken mit der oberen Platte 44 Gaskanäle 22, 24, 26, 28 zur Verfügung gestellt werden, von denen der Gaskanal 22 mit einem Anodengasanschluss 14, der Gaskanal 22 mit einem Kathodengasanschluss 16, der Gaskanal 26 mit einem Anodenabgasanschluss 18 und der Gaskanal 28 mit einem Kathodenabgasanschluss 20 in Verbindung steht. Der Anodengasanschluss 14, der Kathodengasanschluss 16, der Anodenabgasanschluss 18 und der Kathodenabgasanschluss 20 sind jeweils rohrförmig ausgestaltet und an einer senkrecht zu der oberen Platte 44 und der unteren Platte 46 angeordneten Flanschplatte 74 befestigt. Die obere Platte 44, die untere Platte 46 und die Flanschplatte 74 sind dabei so miteinander verbunden, beispielsweise durch Schweißen oder
Löten, dass die Anschlüsse 14, 16, 18, 20 gasdicht mit den Gaskanälen 22, 24, 26, 28 in Verbindung stehen. Die Gaskanäle 22, 24, 26, 28 münden jeweils in eine Öffnung 30, 32, 34, 36, die auf der Oberseite 38, das heißt in der oberen Platte 44, der Medienversorgungsplatte 10 vorgesehen ist.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens lässt sich auf der Grundlage der Medienversorgungsplatte 10 ein Brennstoffzellensystem 52 herstellen, dessen Brenn- stoffzellenstapel 12 direkt auf der Medienversorgungsplatte
10 aufgestapelt wird. Wie dies in Figur 2 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, umfasst der Brennstoffzellenstapel 12 eine Vielzahl von Wiederholeinheiten 54, die in an sich bekannter Weise eine Bipolarplatte, eine MEA so- wie gegebenenfalls weitere Gasverteileinrichtungen und Dichtungsmittel umfassen. Die Wiederholeinheiten 54 umfassen dabei Durchbrüche, die in Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels 12 Gaskanäle 56, 58 bilden, wobei der Gaskanal 56 über die Öffnung 30 mit dem Gaskanal 22 und somit mit dem Anodengasanschluss 14 in Verbindung steht. Der Gaskanal 58 steht über die Öffnung 34 mit dem Gaskanal 26 und somit mit dem Anodenabgasanschluss 18 in Verbindung. Über die Anschlüsse 14 und 18 kann den Anodenseiten der einzelnen Brennstoffzellen somit ein Wasserstoffhaltiges Anodengas zu- und abgeführt werden. Auf der obersten Wiederholeinheit 54 ist eine Abdeckplatte 76 vorgesehen, die zum einen die Gaskanäle 56 und 58 verschließt und die zum anderen zum Spannungs- beziehungsweise Stromabgriff verwen- det wird. Zu diesem Zweck steht ein Kontaktstab 78 mit der Abdeckplatte 76 in elektrisch leitender Verbindung. Der Kontaktstab 78 kann unter elektrischer Isolierung durch eine Öffnung in der Medienversorgungsplatte 10 nach unten herausgeführt sein. Ein weiterer Kontaktstab 80 steht e- lektrisch leitend mit der Medienversorgungsplatte 10 in
Verbindung die im dargestellten Fall die Masse bildet und somit ebenfalls zum Spannungs- beziehungsweise Stromabgriff genutzt wird.
Im dargestellten Fall handelt es sich um einen Brennstoffzellenstapel 12 mit offener Kathode, das heißt es ist eine Kathodengasschnittstelle 62 und eine Kathodenabgasschnittstelle 64 vorgesehen. Die Kathodengasschnittstelle 62 ist benachbart zu der Öffnung 32 angeordnet, die über den Gas- kanal 24 mit dem Kathodengasanschluss 16 in Verbindung steht. In ähnlicher Weise ist die Kathodenabgasschnittstelle 64 benachbart zu der Öffnung 36 angeordnet, die über den Gaskanal 28 mit dem Kathodenabgasanschluss 20 in Verbindung steht. Zwischen der Öffnung 32 und dem Brennstoffzellensta- pel 12 sowie zwischen der Öffnung 36 und dem Brennstoffzel- lenstapel 12 ist jeweils eine Nut 40 beziehungsweise 42 vorgesehen, damit möglichst wenig Wärme von dem Brennstoffzellenstapel 12 zum Kathodengaszufuhrbereich beziehungswei- se zum Kathodengasabfuhrbereich übertragen wird. Durch die Nuten 40, 42 ergibt sich ein vergrößerter Wärmewiderstand, so dass die Wärmeabfuhr zumindest erschwert wird. Dies ist insbesondere im Bereich der Kathodengaszufuhr von Bedeutung, da das zugeführte Kathodengas, in der Regel Luft, üb- licherweise eine niedrigere Temperatur als die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels aufweist, bei dem es sich insbesondere um einen SOFC-Brennstoffzellenstapel handeln kann.
Nachdem die einzelnen Wiederholeinheiten 54 während der Herstellung des Brennstoffzellenstapels 12 aufgestapelt wurden und die Abdeckplatte 76 angeordnet wurde, wird eine erste Haube 60 so über dem Brennstoffzellenstapel angeordnet, dass die zwei neben dem Brennstoffzellenstapel 12 lie- genden Öffnungen 24, 28 in den Raum unter der ersten Haube 60 münden. Der Raum unter der ersten Haube 60 wird dabei von dem Brennstoffzellenstapel 12 in einen ersten Raum und in einen zweiten Raum unterteilt, wobei die eine Öffnung 24 in den ersten Raum mündet, während die andere Öffnung 28 in den zweiten Raum mündet. Somit stehen der Kathodengasan- schluss 16 und der Kathodenabgasanschluss 20 nur noch über den Brennstoffzellenstapel 12 in Verbindung. Ein Ende eines Brennstoffzellenstapel-Spannelements 50, das in Form eines Spannbandes vorliegt, weist eine nicht dargestellte Öffnung auf, so dass es an einem durch die untere Platte 46 gebildeten Vorsprung 82 befestigt werden kann. Das Spannband 50 umschlingt den Brennstoffzellenstapel 12 sowie die erste Haube 60, die so bemessen und aufgesetzt ist, dass sie eine Kraft von oben auf den Brennstoffzellenstapel 12 ausüben kann. Zu diesem Zweck erstreckt sich das andere Ende des Spannbandes 50 durch einen Durchbruch 48 in der Medienversorgungsplatte 10 und wirkt mit einer in den Figuren 1 bis 5 nicht dargestellten Brennstoffzellenstapel- Spanneinrichtung 66 zusammen. Zum Fügen des Brennstoffzel- lenstapels, das heißt insbesondere zum Aufschmelzen der zwischen den einzelnen Wiederholeinheiten 54 und zwischen dem Brennstoffzellenstapel 12 und der Medienversorgungs- platte 10 vorgesehenen Glaslotdichtungen, werden über die Anschlüsse 14, 16, 18, 20 heiße Gase zu- und abgeführt. E- benso wie im späteren Betrieb des BrennstoffZeilensystems 52 entscheidet auch beim Fügen des Brennstoffzellenstapels 12 die Belegung der Anschlüsse 14, 16, 18, 20 darüber, ob der Brennstoffzellenstapel 12 hinsichtlich der Kathodengas- und der AnodengasStrömung im Gleichstrommodus oder im Ge- genstrommodus betrieben wird, wobei sich bei der dargestellten Belegung ein Gegenstrommodus ergibt.
Zum Fügen des Brennstoffzellenstapels 12 wird über den Ka- thodengasanschluss 16 heiße Kathodenluft zugeführt, die ü- ber den Kathodenabgasanschluss 20 wieder abgeführt wird. Ab einer bestimmten Temperatur von beispielsweise 4000C bis 5000C, die unterhalb der Zündungstemperatur von Wasserstoff liegt, wird ein Wasserstoff/Wasser/Stickstoffgemisch über den Anodengasanschluss 14 zugeführt und nach dem Austritt aus dem Brennstoffzellenstapel 12 über den Anodenabgasan- schluss 18 abgeführt. Gleichzeitig wird über das Spannband 50 und die erste Haube 60 eine von oben nach unten wirkende Kraft auf den Brennstoffzellenstapel 12 ausgeübt. Nach dem Fügen wird der Brennstoffzellenstapel 12 mit außerhalb von der ersten Haube 60 vorgesehenem Isolationsmaterial 72 umgeben, um eine möglichst gute Wärmeisolation zu gewährleisten. Gegebenenfalls kann ein in den Figuren 1 bis 5 nicht dargestelltes, eine zweite Haube umfassendes Metallgehäuse vorgesehen sein, um zu verhindern, dass in unerwünschter Weise aus dem Brennstoffzellenstapel 12 austretendes Refor- mat in andere Bereiche des Systems überströmt. Stattdessen kann derartiges eventuell unterwünscht ausgetretenes Refor- mat in den Kathodenabluftkanal gezwungen werden. Es sind sowohl Ausführungsformen denkbar, bei denen eine zweite Haube zwischen der Isolierung 72 und der ersten Haube 60 angeordnet ist, als auch Ausführungsformen, bei denen die Isolierung 72 von einer zweiten Haube umgeben ist, wobei die zweite Haube jeweils durch einen entsprechenden Boden zu einem vollständigen Gehäuse vervollständigt sein kann.
Es können Fälle auftreten, in denen sich (auch) die Höhe des Brennstoffzellenstapels 12 während des Fügens oder des späteren Betriebs aufgrund der beispielsweise bei SOFC-
Systemen vergleichsweise großen Temperaturschwankungen geringfügig ändert. Auch in diesen Fällen soll die Dichtigkeit zwischen der ersten Haube 60 und der Medienversorgungsplatte 10 in der Regel gegeben sein. Bezogen auf die Darstellung von Figur 4 umgreifen zu diesem Zweck die linke
(in Figur 4 zu erkennen) , die hintere und die rechte Wand der ersten Haube 60 die Medienversorgungsplatte 10 so unter Anlage und damit Abdichtung, dass eine geringe Aufwärts- und Abwärtsbewegung der ersten Haube 60 nicht zu Undichtig- keiten führt. Um auch zwischen der vorderen, benachbart zum Durchbruch 48 vorgesehenen und auf der Medienversorgungs- platte 10 aufsitzenden Wand und der Medienversorgungsplatte 10 die Dichtigkeit sicherzustellen, kann gegebenenfalls eine (nicht dargestellte) hitzebeständige, elastisch verform- bare Dichtung zwischen der vorderen Wand und der Medienversorgungsplatte 10 vorgesehen werden. Bei einer derartigen Dichtung kann es sich beispielsweise um eine gasdichte Fasermatte handeln, die die entsprechende Hitzebeständigkeit aufweist. Sollten wider Erwarten auch an anderen Stel- len Dichtigkeitsprobleme auftreten, so könnten vergleichbare Dichtungen natürlich auch an diesen Stellen eingesetzt werden.
Figur 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem in einer schematischen Schnittansicht, die insbesondere eine mögliche Art der Verspannung schematisch veranschaulicht. Gemäß der Darstellung von Figur 6 ist ein auf einer Medienversorgungsplatte 10 angeordneter Brennstoffzellen- Stapel 12 von einer ersten Haube 60 umgeben. Der Brennstoffzellenstapel 12 und die erste Haube 60 werden von einem Spannband 50 umschlungen, dessen eines Ende an einer Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung 66 angreift, während das andere Ende an der Medienversorgungsplatte 10 be- festigt ist. Die Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung 66 umfasst einen Stift 84, der mit dem Spannband 50 in Verbindung steht und der von einer Feder 68 so nach unten gedrückt wird, dass sich eine durch die Feder 68 bestimmte Verspannung des Brennstoffzellenstapels 12 ergibt. Um die Vorspannkraft einstellen zu können, kann ein Anschlag 86 schraubenartig in den Stift 84 hinein beziehungsweise aus diesem heraus gedreht beziehungsweise geschraubt werden. Die Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung 66 kann im Zusammenwirken mit dem Brennstoffzellenstapel-Spannelement 50 sowohl während der Herstellung (des Fügens) des Brennstoff- zellenstapels 12 als auch während dessen regulärem Betrieb genutzt werden. Es ist klar, dass die Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung 66 in Figur 6 stark schematisiert und ungünstig platziert dargestellt ist. Bei realen Ausfüh- rungsformen kann eine um 90° gedrehte Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung 66 flach an der Unterseite der Medienversorgungsplatte 10 angeordnet und/oder in einer entsprechenden Ausnehmung untergebracht sein. Vorzugsweise ist die Anordnung insgesamt derart, dass sich eine flache Unterseite der Medienversorgungsplatte 10 ergibt.
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.
Bezugszeichenliste :
10 Medienversorgungsplatte
12 Brennstoffzellenstapel
14 Anodengasanschluss 16 Kathodengasanschluss
18 Anodenabgasanschluss
20 Kathodenabgasanschluss 22 Gaskanal
24 Gaskanal 26 Gaskanal
28 Gaskanal
30 Öffnung 32 Öffnung 34 Öffnung 36 Öffnung
38 Oberseite
40 Nut 42 Nut
44 obere Platte 46 untere Platte
48 Durchbruch
50 Brennstoffzellenstapel-Spannelement
52 Brennstoffzellensystem
54 Wiederholeinheit 56 Gaskanal
58 Gaskanal
60 erste Haube
62 Kathodengasschnittstelle
64 Kathodenabgasschnittstelle 66 Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung
68 federelastisches Element
70 zweite Haube
72 Isolationsmaterial
74 Flanschplatte 76 Abdeckplatte
78 Kontaktstab
80 Kontaktstab
82 Vorsprung
84 Stift
86 Anschlag

Claims

ANSPRÜCHE
1. Medienversorgungsplatte (10) für einen Brennstoffzel- lenstapel (12) , mit zumindest einem Anodengasanschluss (14) und mit zumindest einem Kathodengasanschluss (16) , dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin zumindest einen Anoden- abgasanschluss (18) und zumindest einen Kathodenabgasan- Schluss (20) aufweist.
2. Medienversorgungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Anschlüsse (14, 16, 18, 20) mit Gaskanälen (22, 24, 26, 28) in Verbindung ste- hen, von denen jeder in zumindest eine Öffnung (30, 32, 34, 36) mündet, die auf einer Oberseite (38) der Medienversorgungsplatte (10) vorgesehen ist.
3. Medienversorgungsplatte (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Nut (40, 42) aufweist, die benachbart zu zumindest einer Öffnung (32, 36) vorgesehen ist.
4. Medienversorgungsplatte (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine die Öffnungen aufweisende obere Platte (44) und eine die Gaskanäle (22, 24, 26, 28) zumindest mitbildende untere Platte (46) umfasst.
5. Medienversorgungsplatte (10) nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen Durchbruch (48) aufweist, der zur Durchführung von zumindest einem Brennstoffzellenstapel-Spannelement (50) vorgesehen ist.
6. Brennstoffzellensystem (52) mit einer Medienversor- gungsplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem Brennstoffzellenstapel (12) , der direkt auf Medienversorgungsplatte (10) aufgestapelt ist.
7. Brennstoffzellensystem (52) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (12) eine Mehrzahl von identisch aufgebauten Wiederholeinheiten (54) umfasst .
8. Brennstoffzellensystem (52) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (12) zumindest zwei in Stapelrichtung des Brennstoffzellen- Stapels (12) verlaufende Gaskanäle (56, 58) umfasst, von denen jeder mit zumindest einer Öffnung (22, 26) in Verbindung steht .
9. Brennstoffzellensystem (52) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellen- Stapel so auf der Medienversorgungsplatte (10) aufgestapelt ist, dass zumindest zwei Öffnungen (24, 28) neben dem Brennstoffzellenstapel (12) liegen.
10. Brennstoffzellensystem (52) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (12) unter einer ersten Haube (60) angeordnet ist, wobei die zwei neben dem Brennstoffzellenstapel liegenden Öffnungen (24, 28) in den Raum unter der ersten Haube (60) münden.
11. Brennstoffzellensystem (52) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum unter der ersten Haube (60) von dem Brennstoffzellenstapel (12) in einen ersten Raum und in einen zweiten Raum unterteilt wird, wobei die eine Öffnung (24) der neben dem Brennstoffzellenstapel (12) lie- genden Öffnungen (24, 28) in den ersten Raum mündet, während die andere Öffnung (28) der neben dem Brennstoffzel- lenstapel (12) liegenden Öffnungen (24, 28) in den zweiten Raum mündet .
12. Brennstoffzellensystem (52) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (12) eine in den ersten Raum mündende Kathodengasschnittstelle (62) und eine in den zweiten Raum mündende Kathodenabgasschnitt- stelle (64) aufweist.
13. Brennstoffzellensystem (52) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung (66) vorgesehen ist, die zumindest den Brennstoffzellenstapel (12) und die Medienversorgungs- platte (10) in Stapelrichtung verspannt.
14. Brennstoffzellensystem (52) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellenstapel- Spanneinrichtung (66) ein bandartiges Brennstoffzellenstapel-Spannelement (50) umfasst, das zumindest den Brennstoffzellenstapel (12) umschlingt.
15. Brennstoffzellensystem (52) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das bandartige Brennstoffzellenstapel-
Spannelement (50) mit Hilfe von zumindest einem federelastischen Element (68) unter Spannung gehalten wird.
16. Brennstoffzellensystem (52) nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (12) unter einer zweiten Haube (70) angeordnet ist.
17. Brennstoffzellensystem (52) nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellen- stapel (12) von Isolationsmaterial (72) umgeben ist.
18. Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellensys- tems (52), insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte um- fasst:
- Aufstapeln eines Brennstoffzellenstapels (12) auf einer Medienversorgungsplatte (10) , insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ;
Vorsehen einer Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung (66) , die dazu ausgelegt ist, den Brennstoffzellensta- pel (12) und die Medienversorgungsplatte (10) in Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels (12) zu verspannen .
- Erhitzen des Brennstoffzellenstapels (12) unter gleichzeitiger Verspannung, um den Brennstoffzellen- stapel (12) zu fügen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erhitzens ein Zu- und Abführen von zumindest einem heißen Gas über zumindest zwei Anschlüsse (14, 18) umfasst.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine endgültige Verspannung des Brennstoffzellenstapels (12) in dessen vom Fügen noch heißen Zustand mit Hilfe der Brennstoffzellenstapel-Spanneinrichtung (66) erfolgt .
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