EP2135317A2 - Gehäuse zum aufnehmen zumindest eines brennstoffzellenstapels - Google Patents

Gehäuse zum aufnehmen zumindest eines brennstoffzellenstapels

Info

Publication number
EP2135317A2
EP2135317A2 EP08734375A EP08734375A EP2135317A2 EP 2135317 A2 EP2135317 A2 EP 2135317A2 EP 08734375 A EP08734375 A EP 08734375A EP 08734375 A EP08734375 A EP 08734375A EP 2135317 A2 EP2135317 A2 EP 2135317A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
fuel cell
cell stack
walls
housing according
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Withdrawn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
EP08734375A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Hafemeister
Jörn BUDDE
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.)
Enerday GmbH
Original Assignee
Enerday GmbH
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 Enerday GmbH filed Critical Enerday GmbH
Publication of EP2135317A2 publication Critical patent/EP2135317A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04052—Storage of heat in the fuel cell system
    • 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
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • 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
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a housing for receiving at least one fuel cell stack.
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cell
  • SOFC fuel cell systems consist of several components, including, but not limited to, a reformer, an afterburner, and an SOFC fuel cell stack. These components are operated at temperatures around 900 0 C.
  • SOFC fuel cell stacks are produced under a defined tension. This tension is ensured during manufacture, storage and fixation in the system by temporary tension. From DE 103 08 382 B3, for example, a possibility for clamping a fuel cell stack is known.
  • the invention provides a housing for receiving at least one fuel cell stack available.
  • an opening is provided in at least one housing wall at a location at which intersects the stacking direction of the fuel cell stack with the housing wall, wherein in the opening a VerSpannungsklotz can be placed, which in turn can be acted upon by a clamping device in the stacking direction of the fuel cell stack with force to clamp the fuel cell stack.
  • This housing has the advantage that the fuel cell stack is always optimally braced over the bracing block in any operating condition and at any temperature.
  • the bracing block is a separate component, so that it allows a sliding bracing, which can adapt to the changes in length of the fuel cell stack, regardless of the housing walls.
  • a defined force can be applied to the fuel cell stack via the tensioning device, which in each operating state and the associated change in length of the fuel cell stack clamps it with a predefined force.
  • this can fade under pressure and high temperature.
  • a shrinkage of the housing would have no effect on the tension, because the responsible for the bracing Verspannklotz can move relative to the housing.
  • this creates a housing which combines recording function and bracing function and is nevertheless very easy and uncomplicated to assemble. As a result, not only the assembly costs and the assembly costs can be reduced, but also the production costs.
  • Another advantage of the housing is the protection of the recorded elements from dirt and damage.
  • the housing may be constructed such that the housing is cuboid and constructed of separate housing walls. This offers the advantage of a simple and cost-effective production and a simple assembly and
  • the housing walls are intermeshed. This has the advantage that a heat radiation of the elements received by the housing can be greatly reduced to the outside and the housing thus has good properties in terms of heat losses, because the housing has a heat conduction,
  • the housing according to the invention can advantageously be further developed in that the clamping device is a clamping frame comprising the housing.
  • a tenter offers the possibility of a robust clamping with high clamping force.
  • the housing according to the invention can be further developed such that the housing walls, whose surfaces are parallel to the fuel cell stacking direction, can be braced against one another by a tensioning belt.
  • the housing walls whose surfaces are parallel to the fuel cell stacking direction, can be braced against one another by a tensioning belt.
  • the housing material is an insulating material.
  • this further development offers the advantage that the housing also provides an insulation function.
  • This advantage can alternatively be achieved in that the housing is provided with an insulating layer.
  • the housing according to the invention can be developed such that the housing is designed to at least partially accommodate a reformer and / or an afterburner of a fuel cell system. This is one
  • This embodiment can be developed in an advantageous manner so that the housing for receiving the reformer and / or the afterburner has built-in openings. This ensures a simple assembly and at the same time creates the possibility of a tube-like Re- former and / or afterburner pass through the two end faces of the housing.
  • the present invention provides a system comprising a housing according to any one of the preceding claims and a fuel cell stack. This system provides the above advantages in a metaphorical manner.
  • Figure 1 shows an inventive housing in an exploded view
  • FIG. 2 shows the housing according to the invention from FIG. 1 in a closed state
  • FIG 3 shows the housing according to the invention from Figure 1 in a closed and fully assembled state.
  • FIG. 1 shows an inventive housing in an exploded view.
  • the housing is formed from six housing walls, wherein hereinafter referred to as bottom wall 10, one as the cover wall 12, two as side walls 14, 16 and two as end walls 18, 20.
  • the bottom wall 10 and the top wall 12 are each in one piece, but each have the shape as if two cuboid plates concentrically superimposed, with one plate has a larger area than the other, so that the bottom wall 10 and the top wall 12 a circumferential around the edges Has web.
  • In the top wall 12 are two openings 22nd educated .
  • the recesses for creating the apertures 22 on the smaller plate have a larger open area than on the large plate, so that the apertures 22 also each have a bar surrounding the edge.
  • the side walls 14, 16 are also each in one piece, but have a shape as if one lay two plates on top of each other, wherein in the larger plate at the two longer edges in each case a projection protrudes, based on the later mounting orientation so far into the interior the housing extends as the side walls 14, 16 are thick overall.
  • This cross-sectional shape of the side walls 14, 16 is hereinafter referred to as U-shape.
  • the larger plate in the U-shape takes the form of a smaller plate, which is concentrically laid on the larger plate and dimensioned such that there is a recess around the edge of the small plate is formed, which is so large that the shape of the large plate of the bottom wall 10 and the top wall 12 can be fitted.
  • the end walls 18, 20 have the shape of the side walls 14, 16 with the difference that the cross-sectional area (that is, section transverse to the longitudinal direction) at the two ends in the longitudinal direction of the end walls 18, 20 is not U-shaped but rectangular, ie the projections on a length corresponding to the thickness of the side walls 14, 16 should be omitted.
  • the term "longitudinal direction" in the present specification refers to the direction in which each component described has the longer dimension.)
  • the above description regarding a larger and smaller plate is only to illustrate the geometry of the housing walls 10-20 - in practice However, the housing walls 10-20 preferably made in one piece, with a multi-part design is basically possible.
  • the housing walls 10-20 thus each form teeth to the respective adjacent housing walls 10-20.
  • the housing walls 10-20 are preferably made of insulating material. Alternatively, the housing walls 10-20 may be provided on their inner and / or outer sides with an insulating material.
  • On the bottom wall 10 two fuel cell stacks 24 and a reformer 26 and an afterburner 28 are provided. These components are mounted on the bottom wall 10, wherein not shown holes may be provided in the bottom wall 10 for corresponding leads to these components.
  • two Verspannklötze 30 are provided for arrangement in the openings 22.
  • the bracing pads 30 are preferably made of heat-resistant and elastic material and shaped to form a counterpart to the webbed openings 22, respectively.
  • the dimension of the bracing pads 30 in a stacking direction of the fuel cell stacks 24 (in the assembled state of the bracing pads 30) is designed to rest excessively in the stacking direction on the fuel cell stacks 24 so as to brace them in their stacking direction even at a minimum fuel cell stack height can.
  • FIG. 2 shows the housing according to the invention from FIG. 1 in a closed state.
  • the toothings of the housing walls 10-20 are inserted into one another, so that a cuboid housing is formed.
  • corner brackets 32 are provided for protecting the housing walls 14-20.
  • the housing walls, whose planes run parallel to the stacking direction of the fuel cell stack 24, that is, the side walls 14, 16 and the end walls 18, 20 are mounted in the Condition of two tensioning belt 34 utnutzt to fix these housing walls 14-20 together and stabilize.
  • the tensioning straps 34 are each subdivided into individual sections, with the individual sections being connectable to one another by means of tensioning screws 36. Furthermore, the tensioning straps 34 can be tightened via the tensioning screws 36.
  • FIG. 3 shows the housing according to the invention from FIG. 1 in a closed and fully assembled state.
  • the housing according to the invention is provided with a clamping frame, which is composed essentially of a clamping frame plate 40, two clamping frame rails 42 and eight clamping frame pins 44.
  • the clamping frame rails 42 are provided for stiffening with longitudinally extending stiffening ribs 46.
  • the clamping frame rails are arranged above the cover wall 12 such that the clamping blocks 30 inserted into the openings 22 are directly below them.
  • Both the clamping frame plate 40 and the clamping frame rails 42 are ü over the housing, wherein the projections are provided with holes.
  • the clamping frame pins 44 are passed through these holes.
  • Screws are applied to the passed ends of the clamping frame pins 44 in order to clamp the clamping frame plate 40 against the clamping frame rails 42.
  • clamping frame rails 42 and the associated screws and / or between the Spannrah- menplatte 40 and the associated screws plug-in springs are provided on the clamping frame pins 44 so that the clamping frame biases the fuel cell stack 24 elastically and a temperature-related dimensional change of the fuel cell stack 24 to follow.
  • bracing blocks 32 corner brackets

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zum Aufnehmen zumindest eines Brennstoffzellenstapels (24), wobei in zumindest einer Gehäusewand (12) an einer Stelle eine Öffnung (22) vorgesehen ist, an der sich die Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels (24) mit der Gehäusewand (12) schneidet, wobei in der Öffnung (22) ein Verspannungsklotz (30) platzierbar ist, der wiederum von einer Spanneinrichtung (40, 42, 44) in der Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels (24) mit Kraft beaufschlagbar ist, um den Brennstoffzellenstapel (24) zu verspannen.

Description

Gehäuse zum Aufnehmen zumindest eines Brennstoffzellensta- pels
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zum Aufnehmen zumindest eines Brennstoffzellenstapels .
SOFC-Brennstoffzellensysteme (SOFC = "Solid Oxide Fuel Cell") bestehen aus mehreren Komponenten, wozu unter ande- rem ein Reformer, ein Nachbrenner sowie ein SOFC- Brennstoffzellenstapel gehören. Diese Komponenten werden bei Temperaturen um 900 0C betrieben.
Bekanntermaßen werden SOFC-Brennstoffzellenstapel unter ei- ner definierten Verspannung hergestellt. Diese Verspannung wird während der Fertigung, der Lagerung sowie der Fixierung im System durch temporäre Verspannungen gewährleistet. Aus der DE 103 08 382 B3 ist beispielsweise eine Möglichkeit zur Verspannung eines Brennstoffzellenstapels bekannt.
Bisherige Möglichkeiten der Verspannung haben jedoch den Nachteil, dass die die Verspannung herbeiführenden Elemente nicht oder nur unzureichend verschiebbar (gleitend) gelagert sind. So kann bei bisherigen Verspannungsmöglichkeiten die thermische Längenänderung des Brennstoffzellenstapels beim Aufheizen des Brennstoffzellensystems auf Betriebstemperatur nicht kompensiert werden, was zu irreversiblen mechanischen Schädigungen des Brennstoffzellenstapels führen kann, insbesondere zu Rissen in den Eckbereichen sowie an Kanten des Brennstoffzellenstapels, welche zu erheblichen Wärme- und Leistungsverlusten führen können.
Ferner haben bisherige Möglichkeiten der Verspannung den Nachteil, dass die Verspannung den Brennstoffzellenstapel nicht mit konstanter Kraft vorspannt. Was dazu führt, dass die Kraft, mit der der Brennstoffzellenstapel vorgespannt wird, vom Temperaturzustand des Brennstoffzellenstapels und der damit einhergehenden Längenänderung abhängt .
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur dauerhaften Verspannung zumindest eines Brennstoffzellenstapels zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet.
Diese Aufgabe wird durch das Gehäuse gemäß Anspruch 1 gelöst .
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe stellt die Erfindung ein Gehäuse zum Aufnehmen zumindest eines Brennstoffzellenstapels zur Verfügung. Bei dem Gehäuse ist in zumindest einer Gehäusewand an einer Stelle eine Öffnung vorgesehen, an der sich die Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels mit der Gehäusewand schneidet, wobei in der Öffnung ein VerSpannungsklotz platzierbar ist, der wiederum von einer Spanneinrichtung in der Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels mit Kraft beaufschlagbar ist, um den Brennstoffzellenstapel zu verspannen. Dieses Gehäuse hat den Vorteil, dass der Brennstoffzellenstapel über den Verspannungsklotz in jedem Betriebszustand und bei jeder Temperatur stets optimal verspannt ist. Der Verspannungsklotz ist ein separates Bauteil, so dass er eine gleitende Verspannung ermöglicht, die sich den Längenänderungen des Brennstoffzellenstapels unabhängig von den Gehäusewänden anpassen kann. Über die Spanneinrichtung kann eine definierte Kraft auf den Brennstoffzellenstapel angelegt werden, die in jedem Betriebszustand und der damit verbundenen Längenänderung des Brennstoffzel- lenstapels diesen mit einer vordefinierten Kraft verspannt. Bei Verwendung eines hochtemperaturbeständigen Isolationsgehäuses kann dieses unter Druck und hoher Temperatur schwinden. Dadurch, dass der Brennstoffzellenstapel erfindungsgemäß über den verschiebbar in die Öffnung eingefügten Verspannungsklotz verspannt wird, hätte ein Schwinden des Gehäuses keinen Einfluss auf die Verspannung, weil sich der für die Verspannung zuständige Verspannungsklotz gegenüber dem Gehäuse bewegen kann. Ferner wird dadurch ein Gehäuse geschaffen, welches Aufnahmefunktion und Verspannfunktion kombiniert und trotzdem sehr einfach und unkompliziert zu montieren ist. Dadurch können nicht nur der Montageaufwand bzw. die Montagekosten verringert werden, sondern auch die Herstellungskosten. Ein weiterer Vorteil des Gehäuses ist der Schutz der aufgenommenen Elemente vor Schmutz und Be- Schädigungen.
Ferner kann das Gehäuse derart aufgebaut sein, dass das Gehäuse quaderförmig und aus separaten Gehäusewänden aufgebaut ist. Dies bietet den Vorteil einer einfachen und kos- tengünstigen Herstellung und einer einfachen Montage und
Demontage des Gehäuses sowie einen einfachen Einbau und Zugang hinsichtlich der vom Gehäuse aufgenommenen Komponenten.
Darüber hinaus kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Gehäusewände ineinander verzahnbar sind. Dies hat den Vorteil, dass eine Hitzeabstrahlung der vom Gehäuse aufgenommenen Elemente nach Außen stark verringert werden kann und das Gehäuse somit gute Eigenschaften hinsichtlich Wärmeverlusten hat, weil das Gehäuse eine Wärmeleitung,
Konvektion und Wärmestrahlung nach Außen verringert.
Das erfindungsgemäße Gehäuse kann in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet sein, dass die Spanneinrichtung ein das Gehäuse umfassender Spannrahmen ist. Ein Spannrahmen bietet die Möglichkeit einer robusten Verspannung mit hoher Verspannkraft .
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Gehäuse so weiter- gebildet sein, dass die Gehäusewände, deren Flächen parallel zur Brennstoffzellenstapelrichtung verlaufen, von einem Spannriemen gegeneinander verspannbar sind. Somit müssen an den Gehäusewänden selbst keine Vorrichtungen angebracht werden, welche eine Befestigung aneinander ermöglichen. Dies verringert die Herstellungskosten für die Gehäusewände und führt zu einem einfachen Aufbau.
Außerdem kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Gehäusematerial ein Isolationsmaterial ist. Zusätzlich zur Aufnahme und Verspannfunktion bietet diese Weiterbildung den Vorteil, dass das Gehäuse auch noch eine Isolationsfunktion zur Verfügung stellt.
Dieser Vorteil kann alternativ dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse mit einer Isolationsschicht versehen ist.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Gehäuse so weitergebildet sein, dass das Gehäuse dazu ausgelegt ist, einen Reformer und/oder einen Nachbrenner eines Brennstoffzellen- Systems zumindest teilweise aufzunehmen. Dadurch ist eine
Möglichkeit geschaffen, ein komplettes Brennstoffzellensys- tem in dem Gehäuse unterzubringen. Auch dies bietet den Vorteil, dass eine sehr einfache und kostengünstige Montagemöglichkeit realisiert werden kann.
Diese Ausführungsform kann in vorteilhafter Weise so weitergebildet sein, dass das Gehäuse zur Aufnahme des Reformers und/oder des Nachbrenners Einbautenöffnungen aufweist. Dadurch ist eine einfache Montage gewährleistet und zugleich die Möglichkeit geschaffen, einen rohrartigen Re- former und/oder Nachbrenner durch die beiden Stirnseiten des Gehäuses hindurchzuführen.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein System umfas- send ein Gehäuse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einen BrennstoffZellenstapel zur Verfügung. Dieses System bietet die vorstehend genannten Vorteile in übertragener Weise.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Gehäuse in einer Explosionsdarstellung;
Figur 2 das erfindungsgemäße Gehäuse aus Figur 1 in einem geschlossenen Zustand; und
Figur 3 das erfindungsgemäße Gehäuse aus Figur 1 in einem geschlossenen und fertig montierten Zustand.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse in einer Explosionsdarstellung. Das Gehäuse wird aus sechs Gehäusewänden gebildet, wobei im folgenden eine als Bodenwand 10, eine als Deckelwand 12, zwei als Seitenwände 14, 16 und zwei als Stirnwände 18, 20 bezeichnet werden. Die Bodenwand 10 und die Deckelwand 12 sind jeweils einstückig, aber haben jeweils die Form als würde man zwei quaderförmige Platten konzentrisch aufeinanderlegen, wobei eine Platte eine größere Fläche aufweist als die andere, so dass die Bodenwand 10 und die Deckelwand 12 einen um deren Kanten umlaufenden Steg aufweist. In der Deckelwand 12 sind zwei Öffnungen 22 ausgebildet . Erneut Bezug nehmend auf die Form der zwei aufeinandergelegten Platten haben die Aussparungen zur Erzeugung der Öffnungen 22 auf der kleineren Platte eine größere offene Fläche als auf der großen Platte, so dass auch die Öffnungen 22 jeweils einen um die Kante umlaufenden Steg aufweisen. Die Seitenwände 14, 16 sind ebenfalls jeweils einstückig, weisen aber eine Form auf als würde man zwei Platten aufeinanderlegen, wobei bei der größeren Platte an den beiden längeren Kanten jeweils ein Vorsprung her- vorsteht, der sich bezogen auf die spätere Montageausrichtung so weit ins innere des Gehäuses erstreckt, wie die Seitenwände 14, 16 insgesamt dick sind. Diese Querschnittsform der Seitenwände 14, 16 wird nachfolgend als U-Form bezeichnet. Ferner nimmt hinsichtlich der Form der Seitenwän- de 14, 16 die größere Platte in der U-Form die Form einer kleineren Platte auf, die konzentrisch auf die größere Platte gelegt ist und derart bemessen ist, dass um die Kante der kleinen Platte herum eine Aussparung ausgebildet wird, die so groß ist, dass die Form der großen Platte der Bodenwand 10 und der Deckelwand 12 eingepasst werden kann.
Die Stirnwände 18, 20 haben die Form der Seitenwände 14, 16 mit dem Unterschied, dass die Querschnittsfläche (d.h. Schnitt quer zur Längsrichtung) an den beiden Enden in Längsrichtung der Stirnwände 18, 20 nicht U-förmig sondern rechteckförmig ist, d.h. die Vorsprünge über eine Länge weggelassen werden, die der Dicke der Seitenwände 14, 16 entspricht. (Die Angabe "Längsrichtung" bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung die Richtung, in der das jeweils beschriebene Bauteil die längere Abmessung aufweist.) Die vorstehende Beschreibung hinsichtlich einer größeren und kleineren Platte soll nur die Geometrie der Gehäusewände 10-20 veranschaulichen - in der Praxis sind die Gehäusewände 10-20 jedoch vorzugsweise einstückig gefertigt, wobei eine mehrteilige Ausführung grundsätzlich möglich ist. Fer- ner sind in die Stirnwände 18, 20 jeweils zwei Einbauten- Öffnungen 38 eingebracht, durch die später erläuterte Komponenten führbar sind. Die vorstehend beschriebenen Formen der Gehäusewände 10-20 bilden somit jeweils Verzahnungen zu den jeweils benachbarten Gehäusewänden 10-20 aus. Die Ge- häusewände 10-20 sind vorzugsweise aus Isolationsmaterial hergestellt. Alternativ dazu können die Gehäusewände 10-20 auf ihren Innen- und/oder Außenseiten mit einem Isolationsmaterial versehen sein. Auf der Bodenwand 10 sind zwei Brennstoffzellenstapel 24 sowie ein Reformer 26 und ein Nachbrenner 28 vorgesehen. Diese Komponenten sind auf der Bodenwand 10 montiert, wobei für entsprechende Zuleitungen zu diesen Komponenten nicht dargestellte Bohrungen in der Bodenwand 10 vorgesehen sein können. Zur Anordnung in den Öffnungen 22 sind zwei Verspannungsklötze 30 vorgesehen. Die Verspannungsklötze 30 sind vorzugsweise aus hitzebeständigem und elastischem Material und derart geformt, dass sie jeweils ein Gegenstück zu den mit Steg versehenen Öffnungen 22 bilden. Die Abmessung der Verspannungsklötze 30 in einer Stapelrichtung der Brennstoffzellenstapel 24 (im montierten Zustand der Verspannungsklötze 30) ist derart ausgelegt, dass sie mit Übermaß in der Stapelrichtung auf den Brennstoffzellenstapeln 24 aufliegen, so dass sie diese in ihrer Stapelrichtung auch bei minimaler Brennstoffzel- lenstapelhδhe verspannen können.
Figur 2 zeigt das erfindungsgemäße Gehäuse aus Figur 1 in einem geschlossenen Zustand. Für diesen geschlossenen Zustand werden die Verzahnungen der Gehäusewände 10-20 ineinander gesteckt, so dass ein quaderförmiges Gehäuse ausge- bildet wird. An den vier Ecken, welche parallel zur Stapelrichtung der Brennstoffzellenstapel 24 verlaufen, sind Eckwinkel 32 zum Schutz der Gehäusewände 14-20 angebracht. Die Gehäusewände, deren Ebenen parallel zu der Stapelrichtung der Brennstoffzellenstapel 24 verlaufen, also die Seiten- wände 14, 16 und die Stirnwände 18, 20 werden im montierten Zustand von zwei Spannriemen 34 utnfasst, um diese Gehäuse- wände 14-20 aneinander zu fixieren und zu stabilisieren. Die Spannriemen 34 sind jeweils in einzelne Abschnitte unterteilt, wobei die einzelnen Abschnitte mittels Spann- schrauben 36 miteinander verbindbar sind. Ferner können ü- ber die Spannschrauben 36 die Spannriemen 34 festgezurrt werden. Im eingebauten Zustand zeigen die Enden des Reformers 26 und des Nachbrenners 28 durch die Einbautenöffnungen 38.
Figur 3 zeigt das erfindungsgemäße Gehäuse aus Figur 1 in einem geschlossenen und fertig montierten Zustand. In diesem Zustand ist das erfindungsgemäße Gehäuse mit einem Spannrahmen versehen, der sich im Wesentlichen aus einer Spannrahmenplatte 40, zwei Spannrahmenschienen 42 und acht Spannrahmenstiften 44 zusammensetzt. Die Spannrahmenschienen 42 sind zur Versteifung mit in Längsrichtung verlaufenden Versteifungsrippen 46 versehen. Außerdem sind die Spannrahmenschienen so über der Deckelwand 12 angeordnet, dass sich die in die Öffnungen 22 eingelegten Verspannungs- klötze 30 direkt unter ihnen befinden. Sowohl die Spannrahmenplatte 40 als auch die Spannrahmenschienen 42 stehen ü- ber das Gehäuse über, wobei die Überstände mit Bohrungen versehen sind. Durch diese Bohrungen werden die Spannrah- menstifte 44 hindurchgeführt. An die hindurchgeführten Enden der Spannrahmenstifte 44 werden Schrauben angebracht, um die Spannrahmenplatte 40 gegen die Spannrahmenschienen 42 zu verspannen. Zwischen den Spannrahmenschienen 42 und den zugeordneten Schrauben und/oder zwischen der Spannrah- menplatte 40 und den zugeordneten Schrauben sind auf die Spannrahmenstifte 44 steckbare Federn vorgesehen, so dass der Spannrahmen die Brennstoffzellenstapel 24 elastisch vorspannt und einer temperaturbedingten Abmessungsänderung der Brennstoffzellenstapel 24 folgen zu kann. 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 Bodenwand 12 Deckelwand
14 Seitenwand
16 Seitenwand
18 Stirnwand
20 Stirnwand 22 Öffnungen
24 Brennstoffzellenstapel
26 Reformer
28 Nachbrenner
30 Verspannungsklötze 32 Eckwinkel
34 Spannriemen
36 Spannschrauben
38 Einbautenöffnungen
40 Spannrahmenplatte 42 Spannrahmenschienen
44 Spannrahmenstifte
46 Versteifungsrippen

Claims

ANSPRUCHE
1. Gehäuse zum Aufnehmen zumindest eines Brennstoffzel- lenstapels (24) , wobei in zumindest einer Gehäusewand (12) an einer Stelle eine Öffnung (22) vorgesehen ist, an der sich die Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels (24) mit der Gehäusewand (12) schneidet, wobei in der Öffnung (22) ein Verspannungsklotz (30) platzierbar ist, der wiederum von einer Spanneinrichtung (40, 42, 44) in der Stapelrichtung des Brennstoffzellenstapels (24) mit Kraft beaufschlagbar ist, um den Brennstoffzellenstapel (24) zu verspannen .
2. Gehäuse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse quaderförmig und aus separaten Gehäusewänden (10-20) aufgebaut ist.
3. Gehäuse gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet/ dass die Gehäusewände (10-20) ineinander verzahnbar sind.
4. Gehäuse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (40, 42, 44) ein das Gehäuse umfassender Spannrahmen ist.
5. Gehäuse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewände (14-20) , deren Flächen parallel zur Brennstoffzellenstapelrichtung verlau- fen, von einem Spannriemen gegeneinander verspannbar sind.
6. Gehäuse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusematerial ein Isolationsmaterial ist.
7. Gehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einer Isolationsschicht versehen ist.
8. Gehäuse gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse dazu ausgelegt ist, einen Reformer (26) und/oder einen Nachbrenner (28) eines BrennstoffZeilensystems zumindest teilweise aufzunehmen.
9. Gehäuse gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zur Aufnahme des Reformers (26) und/oder des Nachbrenners (28) Einbautenöffnungen (38) aufweist.
10. System umfassend ein Gehäuse gemäß einem der vorherge- henden Ansprüche und einen Brennstoffzellenstapel (24) .
EP08734375A 2007-03-16 2008-03-13 Gehäuse zum aufnehmen zumindest eines brennstoffzellenstapels Withdrawn EP2135317A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007012763.6A DE102007012763B4 (de) 2007-03-16 2007-03-16 Gehäuse zum Aufnehmen zumindest eines Brennstoffzellenstapels und Brennstoffzellensystem mit einem solchen Gehäuse
PCT/DE2008/000435 WO2008113326A2 (de) 2007-03-16 2008-03-13 Gehäuse zum aufnehmen zumindest eines brennstoffzellenstapels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2135317A2 true EP2135317A2 (de) 2009-12-23

Family

ID=39688225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP08734375A Withdrawn EP2135317A2 (de) 2007-03-16 2008-03-13 Gehäuse zum aufnehmen zumindest eines brennstoffzellenstapels

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20100098978A1 (de)
EP (1) EP2135317A2 (de)
JP (1) JP5185296B2 (de)
CN (1) CN101657928B (de)
AU (1) AU2008228662A1 (de)
CA (1) CA2679862A1 (de)
DE (1) DE102007012763B4 (de)
EA (1) EA200970743A1 (de)
WO (1) WO2008113326A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4621892A1 (de) 2024-03-21 2025-09-24 SolydEra SA Stapelanordnung mit einem lastanwendungsmechanismus

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5664477B2 (ja) * 2011-06-28 2015-02-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池、および、燃料電池の製造方法
WO2013123319A1 (en) 2012-02-17 2013-08-22 Bloom Energy Corporation Methods and systems for fuel cell stack sintering and conditioning
DE102012223864B3 (de) * 2012-12-19 2014-04-03 New Enerday GmbH Vorrichtung zur Aufnahme mindestens einer Komponente eines SOFC-Brennstoffzellensystems und Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung
DE102012024963B4 (de) 2012-12-20 2023-03-16 Cellcentric Gmbh & Co. Kg Brennstoffzellen-Anordnung mit einem geschlossenen Gehäuse
DE102013013723B4 (de) * 2013-08-20 2015-04-23 Stephan Köhne Vorrichtung zur Verspannung eines Brennstoffzellen-Stapels zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung mit integrierter Temperaturregulierung des Brennstoffzellen-Stapels
GB2520564B (en) * 2013-11-26 2016-01-13 Univ Cape Town A clamp assembly for a fuel cell stack and a method of assembling a fuel cell stack
KR101534990B1 (ko) * 2013-12-30 2015-07-07 현대자동차주식회사 연료 전지 스택
CN108183246B (zh) * 2017-12-20 2020-04-21 新源动力股份有限公司 一种双堆组合型燃料电池模块
US11984631B2 (en) 2018-05-12 2024-05-14 Cellcentric Gmbh & Co. Kg Enclosed fuel cell stack row
US20230052850A1 (en) * 2019-12-10 2023-02-16 Sunfire Gmbh Solid oxide cell assembly
CN112687935B (zh) * 2020-12-26 2022-05-17 上海捷氢科技股份有限公司 一种电堆封装箱
CN114256473B (zh) * 2021-12-21 2024-06-21 国家电投集团氢能科技发展有限公司 封装壳体及具有其的电堆

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0541241A (ja) * 1991-05-30 1993-02-19 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
US5789091C1 (en) * 1996-11-19 2001-02-27 Ballard Power Systems Electrochemical fuel cell stack with compression bands
US6040072A (en) * 1997-11-19 2000-03-21 Lynntech, Inc. Apparatus and method for compressing a stack of electrochemical cells
US6372372B1 (en) * 2000-02-11 2002-04-16 Plug Power Inc. Clamping system for a fuel cell stack
CA2353210C (en) * 2000-07-19 2006-07-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell apparatus
JP4672892B2 (ja) * 2001-03-30 2011-04-20 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2003297377A (ja) * 2002-04-05 2003-10-17 Nissan Motor Co Ltd 車両搭載型燃料電池
DE10392584B4 (de) * 2002-04-30 2021-05-12 General Motors Corp. (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Elektrochemischer Brennstoffzellenstapel
US7344797B2 (en) * 2002-04-30 2008-03-18 General Motors Corporation Compact fuel cell stack structure
DE10308382B3 (de) 2003-02-27 2004-11-11 Forschungszentrum Jülich GmbH Verspannung eines Hochtemperatur-Brennstoffzellenstapels
JP4639583B2 (ja) * 2003-03-06 2011-02-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
CA2523462C (en) * 2003-04-22 2013-09-24 Benedetto Anthony Iacovelli Fuel cell, components and systems
DE10334130B4 (de) * 2003-07-25 2009-10-08 Staxera Gmbh Brennstoffzellenanordnung und Vorrichtung zum Befestigen einer Brennstoffzellenanordnung an einem Gehäuse
JP4165875B2 (ja) * 2003-08-26 2008-10-15 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP4174022B2 (ja) * 2003-10-20 2008-10-29 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP4402438B2 (ja) * 2003-11-27 2010-01-20 本田技研工業株式会社 燃料電池の製造方法および燃料電池の製造装置
DE112005000291B4 (de) * 2004-02-12 2019-08-08 Avl List Gmbh Brennstoffzellenstapel aus Mittel- oder Hochtemperaturbrennstoffzellen
JP2005285650A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池の基板に対する取付構造
DE102004037678A1 (de) * 2004-08-02 2006-03-16 Webasto Ag Brennstoffzellenstapel
JP2006294366A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Casio Comput Co Ltd 燃料電池装置
JP4821162B2 (ja) * 2005-04-13 2011-11-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池スタックの製造方法
NO20053220D0 (no) * 2005-06-29 2005-06-29 Norsk Hydro As Kompresjon av en PEM cellestakk i en trykktank.
JP4943037B2 (ja) * 2005-07-27 2012-05-30 京セラ株式会社 燃料電池モジュール
DE102006060810B4 (de) * 2006-12-21 2015-01-15 Staxera Gmbh Gehäuse zur Aufnahme und Verspannung zumindest eines Brennstoffzellenstapels sowie Brennstoffzellensystem

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4621892A1 (de) 2024-03-21 2025-09-24 SolydEra SA Stapelanordnung mit einem lastanwendungsmechanismus
WO2025195650A1 (en) 2024-03-21 2025-09-25 Solydera Sa A stack assembly with a load applying mechanism

Also Published As

Publication number Publication date
AU2008228662A1 (en) 2008-09-25
US20100098978A1 (en) 2010-04-22
CA2679862A1 (en) 2008-09-25
EA200970743A1 (ru) 2010-02-26
JP5185296B2 (ja) 2013-04-17
DE102007012763B4 (de) 2014-04-10
WO2008113326A3 (de) 2008-12-31
JP2010521769A (ja) 2010-06-24
DE102007012763A1 (de) 2008-09-18
WO2008113326A2 (de) 2008-09-25
CN101657928B (zh) 2012-11-07
CN101657928A (zh) 2010-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2135317A2 (de) Gehäuse zum aufnehmen zumindest eines brennstoffzellenstapels
DE112011101638B4 (de) Abdeckelement und Energiequelle, die selbiges aufweist
EP1432287B1 (de) Elektrische Heizvorrichtung mit Gehäuse
DE102010013002A1 (de) Batterie mit einem Zellenstapel
EP2619823A1 (de) Rahmensystem für batteriezellen sowie batteriemodul
WO2012000639A1 (de) Anschlussklemme
DE102013015749A1 (de) Zellblock für eine Batterie
DE102006032772B4 (de) Stabbaugruppe mit PTC-Heizelementen und Vorheizer der diese enthält
DE102019210197A1 (de) Energiespeicherzellenstapel
DE102019210198A1 (de) Energiespeichermodul
DE102019210191A1 (de) Energiespeicherzellenstapel
EP1870951A1 (de) Brennstoffzellenstapel
DE102007036642A1 (de) Verspannung eines Hochtemperaturbrennstoffzellenstacks
DE20305936U1 (de) Vorrichtung zur Aufnahme von Keramik-Heizelementen
DE102018212099A1 (de) Akkumulatoranordnung
EP2622669B1 (de) Gehäuse für einen lithium-ionen-akkumulator, ein lithium-ionen-akkumulator sowie ein kraftfahrzeug mit einem lithium-ionen-akkumulator
DE102019210194A1 (de) Energiespeicherzellenstapel
DE102019210193A1 (de) Energiespeichermodul
DE102017111514A1 (de) Gehäuse für einen Stapel aus elektrochemischen Einheiten zur Montage in einer elektrochemischen Vorrichtung
DE102011002794B4 (de) Steckverbinder und Steckverbinderanordnung mit Klemmflächen und Fixiermittel
DE10337498B4 (de) Heizelement für eine Filterpresse
DE19724428A1 (de) Gehäuse für einen Niedertemperatur-Brennstoffzellenstack
DE102012223864B3 (de) Vorrichtung zur Aufnahme mindestens einer Komponente eines SOFC-Brennstoffzellensystems und Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung
EP2979315B1 (de) Batteriehaltevorrichtung
DE102011120247A1 (de) Batterie und Fahrzeug mit einer Batterie

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20090902

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20111001