EP4526940A2 - Medieneinsatz für eine vor korrosion und/oder erosion zu schützende platte einer brennstoffzellenanordnung sowie brennstoffzellenanordnung mit einem solchen medieneinsatz - Google Patents

Medieneinsatz für eine vor korrosion und/oder erosion zu schützende platte einer brennstoffzellenanordnung sowie brennstoffzellenanordnung mit einem solchen medieneinsatz

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Publication number
EP4526940A2
EP4526940A2 EP23723837.3A EP23723837A EP4526940A2 EP 4526940 A2 EP4526940 A2 EP 4526940A2 EP 23723837 A EP23723837 A EP 23723837A EP 4526940 A2 EP4526940 A2 EP 4526940A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel cell
plate
sealing
sleeve
media
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Withdrawn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
EP23723837.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon WENDERLEIN
Robert Csaky
Matthias Schmidt
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.)
Proton Motor Fuel Cell GmbH
Original Assignee
Proton Motor Fuel Cell 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 Proton Motor Fuel Cell GmbH filed Critical Proton Motor Fuel Cell GmbH
Publication of EP4526940A2 publication Critical patent/EP4526940A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes

Definitions

  • the present invention relates to a media insert for sealing at least one plate of a fuel cell arrangement to be protected against corrosion and/or erosion, which contains at least a first operating media guide channel and a second operating media guide channel for a respective operating medium for operating the fuel cell arrangement, as well as a Fuel cell arrangement with at least one fuel cell stack, a media connection arrangement for operating media and a metallic plate arranged between them with such a media insert.
  • Fuel cell arrangements typically have one or more fuel cell stacks in which several fuel cells connected electrically in series are arranged one above the other or next to one another (depending on the orientation of the stack in space).
  • Fuel cells generate electrical energy from hydrogen as an anode operating gas and oxygen as a cathode operating gas. They also usually require a coolant, for example water or a glycol/water mixture, to cool the fuel cells and dissipate the heat output generated.
  • a coolant for example water or a glycol/water mixture
  • supply lines and discharge lines for anode operating gas e.g. hydrogen
  • cathode operating gas oxygen or air
  • coolant are brought to a fuel cell stack individually or collectively by means of a media connection arrangement, for example by means of a plate-like arrangement.
  • the individual fuel cells within a fuel cell stack are combined into a stack using stable plates, for example clamped together.
  • the current collector plate and end - plate can be combined, ie the end plates are at least partially made of a metallic material and at the same time serve to draw power and brace the fuel cell stack.
  • the operating media introduced or removed by the media connection arrangement must be passed through such an end plate or current collector plate in order to supply the fuel cell stack.
  • a metallic plate usually has several openings through which the respective operating media, such as hydrogen, air and coolant, can be supplied or removed to supply the fuel cell stack.
  • Such operating medium guide channels in the form of such openings in a metallic plate should be protected from corrosion and/or erosion (material removal), which can be attempted by the respective operating medium.
  • corrosion and/or erosion material removal
  • easy handling of a sealing device to be provided for one or more of the operating media guide channels in the production of the fuel cell arrangement, and on the other hand, a reliable seal against the operating media to protect against corrosion and / or erosion of the metallic plate is desirable.
  • Possible corrosion and/or erosion can occur not only in metallic panels, but also in panels made of plastic. Material erosion can, for example, result from washouts caused by the respective operating medium, which in turn can be harmful to the fuel cell stack if washed-out materials accumulate there.
  • JP 4775534 B2 relates to a fuel cell assembly capable of preventing corrosion of a connection plate.
  • a fuel cell consists of a switch plate 5, a terminal plate 7, an insulating plate 8 and an end plate 9 laminated in this order, and a feed channel 20 penetrating these four plates (5, 7, 8, 9) in a lamination direction.
  • a sealing element 40 which, as a media insert, seals at least a gap between the switch-on plate 5 and the connection plate 7, is provided in such a way that it covers a peripheral surface of the feed channel 20 of the connection plate 7.
  • the fuel cell arrangement has the disadvantage that not all of the plates provided are protected from possible corrosion and the sealing element has to be arranged in the plate arrangement in a comparatively complicated manner and installed in a complex manner.
  • the invention relates to a media insert for at least one plate of a fuel cell arrangement to be protected against corrosion and/or erosion, as well as a fuel cell arrangement according to the attached patent claims.
  • Advantageous training and further education are specified in the dependent claims.
  • the invention relates to a media insert for at least one plate of a fuel cell arrangement to be protected against corrosion and/or erosion, which contains at least a first operating media guide channel and a second operating media guide channel for a respective operating media guide for operating the fuel cell arrangement.
  • the media insert has a first sleeve-shaped area made of elastic material for arranging and sealing operating media in the first operating media guide channel and a second sleeve-shaped area made of elastic material for arranging and sealing operating media in the second operating media guide channel of the plate, as well as a connection area that connects the first and second sleeve-shaped area and between the first sleeve-shaped region and the second sleeve-shaped region is designed to be flat so as to rest against a surface of the plate.
  • Each of the first and second sleeve-shaped areas has a front-side first sealing area made of elastic material, which is designed to seal a respective operating media guide at a first joint between the plate and a media connection arrangement, and a second sealing area made of elastic material opposite the first sealing area, which is used for Sealing of a respective operating media guide is formed on a second joint opposite the first joint between the plate and a fuel cell stack of the fuel cell arrangement.
  • the invention relates to a fuel cell arrangement, which has at least one fuel cell stack, a media connection arrangement with connections for supplying the fuel cell arrangement with operating media for operating the fuel cell arrangement, and at least one plate to be protected against corrosion and / or erosion, which is arranged between the fuel cell stack and the media connection arrangement and contains at least a first operating media guide channel and a second operating media guide channel for a respective operating media guide for operating the fuel cell arrangement.
  • the fuel cell arrangement has a media insert with a first sleeve-shaped region made of elastic material, which is arranged in the first operating media guide channel of the plate for operating media sealing, a second sleeve-shaped region made of elastic material, which is arranged in the second operating media guide channel of the plate for operating medium sealing, and a connection area which connects the first and second sleeve-shaped area and is flat between the first sleeve-shaped area and the second sleeve-shaped area and rests on a surface of the plate.
  • Each of the first and second sleeve-shaped areas has a front-side first sealing area made of elastic material, which seals the respective operating media guide at a first joint between the plate and the media connection arrangement, and a second sealing area made of elastic material opposite the first sealing area and which seals the respective operating media guide a second joint between the plate and the fuel cell stack (in particular an edge plate of the fuel cell stack).
  • the media insert further has a third sleeve-shaped region made of elastic material for arranging and sealing operating media in a third operating media guide channel of the plate 30, the connecting region comprising the first, second and third sleeve-shaped
  • the plate has at least one geometric shape on at least one of the first, second and third operating media guide channels, by means of which the media insert is held in a fixed position in the plate, the at least one geometric shape having at least one elevation, depression, and/or or has an undercut.
  • the at least one elevation can be designed as one or more steps, the at least one depression as one or more grooves.
  • At least one of the first, second and third sleeve-shaped regions of the media insert has at least one change in cross-section along its longitudinal extent.
  • the media insert in at least one of the first, second and third sleeve-shaped regions has an external dimension, in particular an external diameter, which is smaller with an offset than an internal dimension, particularly an internal diameter, of the corresponding first, second and third Operating media guide channel of the disk.
  • At least one of the first sealing area and second sealing area is designed according to the principle of self-reinforcement.
  • a respective sealing device is provided, the sealing effect of which increases as a result of the pressure exerted by the respective operating medium.
  • a sealing ring is pressed against the plate or the fuel cell stack. The pressure inside the respective channel, exerted by the corresponding pressurized operating medium, can further strengthen the sealing effect of the sealing ring.
  • FIG. 1 shows a fuel cell arrangement and a media insert according to an embodiment of the invention in a schematic exploded view
  • 2 shows a top view of an embodiment of a fuel cell arrangement according to FIG. 1 with a view of the media connection arrangement
  • FIG. 3 shows a sectional view through an embodiment of a fuel cell arrangement according to FIG. 1 along the section line AA according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a detailed view of an embodiment of a fuel cell arrangement according to FIG. 1 in a detail B according to FIG. 3.
  • the fuel cell arrangement 1 shows a fuel cell arrangement according to an embodiment of the invention in a schematic exploded view.
  • the fuel cell arrangement 1 has at least one fuel cell stack 5, in which individual fuel cells (not shown) are combined to form a stack. This can be done in different ways in a known manner.
  • the fuel cell stack has 50 or more fuel cells.
  • Each fuel cell of the fuel cell stack 50 has, for example, a membrane electrode
  • the fuel cell arrangement 1 is delimited on both sides by end plates 4 and 6 and is clamped together with their help, for example using tie rods (not shown).
  • the end plate 4 is an end plate with openings for operating media, as explained in more detail below, while the end plate 6 is an end plate without openings. Connections (not shown) on the end plates 4, 6 or on current collector plates adjacent to the end plates 4, 6 are used to collect electricity from the fuel cell stack 5.
  • the end plate 6 can be arranged on the fuel cell stack 5 by means of respective rear seals 7.
  • fresh anode operating gas for example hydrogen
  • an anode operating gas source not shown
  • the gas flows, for example, from connection 55 or 56 (hidden in FIG. 1 ) to connection 35 or 36, where it leaves the media connection arrangement 3.
  • An analog operating gas routing takes place via the corresponding remaining connections 31-36 and 51-56 in relation to the cathode operating gas (eg air) and in relation to the coolant, for example cooling water.
  • the end plate 4 is provided between the media connection arrangement 3 and the fuel cell stack 5.
  • the operating media guide channels 41 to 46 which are correspondingly assigned and aligned in position and arrangement to the connections 31-36 of the median connection arrangement 3 or the connections 51-56 of the fuel cell stack 5.
  • the operating medium guide channels 41-46 each serve to guide a respective operating medium for operating the fuel cell arrangement 1, i.e. in the present example for guiding or passing through anode operating gas, cathode operating gas and coolant.
  • the described operating media connections and channels in terms of shape, number and arrangement in relation to the median connection arrangement 3, end plate 4 and fuel cell stack 5 as well as in relation to the flow direction of the respective operating medium are only examples and also other geometric shapes (e.g. not circular) , number and arrangement as well as flow directions.
  • a coolant connection can be dispensed with and/or air cooling from outside can be used.
  • Individual operating media can also be supplied in a different way than shown in the fuel cell arrangement 1, for example via respective individual connections outside the media connection arrangement 3.
  • Such connection and line types of operating media shown in FIG. 1 are known to those skilled in the art in various ways.
  • the operating medium guide channels 41-46 (hereinafter referred to as channels), which are designed here as openings or breakthroughs in the end plate 4, should be protected from any corrosion and/or erosion caused by the respective operating medium in the course of operation of the fuel cell arrangement over time. to be protected.
  • corrosion and/or erosion can occur to varying degrees depending on the material properties and/or composition of the plate 4 and the respective operating medium (e.g. quality, composition, pressure).
  • the present invention provides a media insert made of elastic material, which in the present exemplary embodiment is designed in two ways, namely in the form of a media insert 101 for the channels 41-43 and a media insert 102 for the channels 44-46.
  • the media inserts 101 and 102 are essentially the same, differing only in the distance between the sleeve-shaped areas 11, 12, 13 from one another.
  • the sleeve-shaped areas 11, 12 are arranged at a shorter distance from one another, corresponding to the channels 41, 42 (FIG. 1), while in the media insert 102, the sleeve-shaped areas 12, 13 are arranged at a shorter distance from one another, corresponding to the channels 45, 46 (Fig. 3).
  • This distance does not play an essential role in the function of the media inserts, but only serves to adapt to the arrangement and the distance between the channels 41-46, so that in the following only reference will be made to one of the media inserts 101, 102 and the same applies to the respective other media use.
  • a media insert with three sleeve-shaped areas 11, 12, 13 is described for the exemplary operating fluids hydrogen, air and coolant.
  • more or fewer connections for operating resources of the fuel cell arrangement 1 can also be provided.
  • the number of sleeve-shaped areas can also be different.
  • a media insert has only two sleeve-shaped areas, approximately 11 and 13, for example for the operating resources hydrogen and air, which are connected to one another via the connection area 15.
  • FIGS. 1 to 3 A structure and function of a media insert according to the invention in an embodiment of a fuel cell arrangement of the invention will be described in more detail below with reference to the embodiments of FIGS. 1 to 3:
  • the media insert 101, 102 has a first sleeve-shaped area 11, which is arranged in the channel 41 or 44 of the end plate 4, a second sleeve-shaped area 13, which is arranged in the channel 43 or 46 of the end plate 4, and a third sleeve-shaped region 12, which is arranged in the channel 42 or 45 of the end plate 4.
  • the sleeve-shaped areas 11, 12, 13 are each made of an elastic material, such as silicone and/or EPDM (known abbreviation for Ethylene-propylene-diene (monomer) rubber), and serve to seal the operating media (ie sealing against the operating media that are guided in the respective channel) of the respective channel inner surfaces to avoid corrosion and/or erosion.
  • corrosion can occur if this or the plate is metallic.
  • Metallic means that the plate or the respective inner channel surfaces at least partially have a metallic material.
  • Possible corrosion and/or erosion can occur not only in metallic panels, but also in panels made of plastic. Material erosion can, for example, result from washouts caused by the respective operating medium, which in turn can be harmful to the fuel cell stack if washed-out materials accumulate there.
  • connection area 15 which can also be made of silicone and/or EPDM.
  • the connection area 15 is arranged between the areas 11, 12 and 12, 13. And in these sections, at least in some areas, it is flat and lies against a surface 48 of the end plate 4.
  • a flat or compact arrangement of media insert 101, 102 and end plate 4 is therefore possible without the media insert 101, 102 contributing significantly to increasing the thickness of the fuel cell arrangement 1.
  • the media insert 101, 102 is inserted, for example, as an integrated component from one side of the end plate 4 into the respective channels 41-46 and, due to its elasticity and shape, as described in more detail below, is arranged in the end plate without additional fastening means separate from the end plate specified therein.
  • Each of the sleeve-shaped areas 11 to 13 has a front-side first sealing area 21, which seals the respective operating media guide at a first joint 81 between the end plate 4 and the media connection arrangement 3, and a second sealing area 22 opposite the first sealing area 21, which seals the respective Operating media guide seals at a second joint 82 between the end plate 4 and the fuel cell stack 5.
  • Both sealing areas 21, 22 are made of elastic material, for example silicone and/or EPDM.
  • the first sealing area 21 is formed by a sealing flange 25 which rests on a facing surface 37 of the media connection arrangement 3.
  • the sealing flange 25 can be for example, be annular and have a larger diameter and outer circumference than the adjacent sleeve-shaped area 11, 12 or 13.
  • the sealing flange 25 is designed such that it has a geometric shape in the end plate on the corresponding channel or
  • Breakthrough is adapted.
  • at least one geometric shape 47 is provided in the respective channel (shown as an example in channel 44 according to FIG. 4), by means of which the media insert 101, 102 is held in a fixed position in the end plate 4.
  • the geometric shape 47 is designed as one or more depressions, here a groove, in which the sealing flange 25 is arranged.
  • other geometric shapes are also possible, such as one or more elevations (eg steps) and/or undercuts, which, like the groove 47, support fixation of the media insert in the respective channel.
  • elevations eg steps
  • undercuts which, like the groove 47, support fixation of the media insert in the respective channel.
  • the at least one geometric formation 47 here in the form of a recess, is designed such that at least part of the sealing flange 25 is compressed in a manner defined by the geometric formation 47.
  • the sealing function is promoted and defined by a defined compression. In the embodiment shown, compression takes place in a pressure zone DR.
  • a defined compression of the sealing areas 21, 22 can be produced, for example, by respective tie rods (not shown) with which the end plates 4, 6 of the fuel cell arrangement 1 are clamped together.
  • the second sealing area 22, which in the present embodiment is formed by at least a section of the connection area 15, which rests on the one hand on a surface 58 of the fuel cell stack 5 and on the other hand on a surface 48 of the end plate 4.
  • the surface 58 of the fuel cell stack is formed, for example, by an edge plate of the fuel cell stack 5 (not shown). Such an edge plate closes the outermost fuel cell (edge cell) of the fuel cell stack 5 to the outside (here on the side of the end plate 4).
  • An edge plate has a flow channel structure for a cathode or anode flow field on its surface facing inside the fuel cell stack 5.
  • one or more geometric shapes 47 can be provided according to one or more of the types described, which support the fixation of the media insert on the end plate 4. The same applies to the elastic material in the sealing area 22 compressed in a pressure zone DR to achieve an improved seal and improved fit in the end plate 4.
  • the media insert is arranged in the end plate 4 in such a way that the elastic material of the respective first, second and third sleeve-shaped area between the first and second sealing areas 21, 22 is stretched and placed under tensile stress. This in turn also promotes the fixation in the end plate 4, regardless of the geometric shape 47.
  • the respective sleeve-shaped area is placed under tensile stress in a respective tensile area Z, favored by the elastic material from which it is made.
  • the expansion of the elastic material is caused by an overlap (so-called offset) d2 of the first sealing area 21 of the media insert with an end wall of the corresponding channel (here 44) of the end plate 4, which is in the final arrangement of the media insert in the End plate 4 is compensated for by the expansion.
  • Fig. 4 shows a graphical state in which the sealing flange 25 and the end wall of the channel 44 overlap in order to illustrate the principle of insertion and material displacement under expansion and tensile stress.
  • the sealing flange 25 and the end wall of the channel lie flat against one another.
  • a comparable overlap can also be provided on the side of the sealing area 22.
  • a defined, firm fit achieved in this way counteracts flexing movements in turbulent flows, for example.
  • the media insert in the sleeve-shaped area 11, 12 or 13 has an external dimension, in particular an external diameter with a round shape, which has an offset d1 (so-called Offset) is smaller than an inner dimension, in particular an inner diameter, of the corresponding channel of the end plate 4.
  • offset is smaller than an inner dimension, in particular an inner diameter, of the corresponding channel of the end plate 4.
  • the cross section changes along the respective wavy sleeve-shaped area from, for example, a smaller to a larger cross section.
  • the cross section can also change in shape along the longitudinal extent of at least one of the sleeve-shaped regions 11, 12, 13, for example from a circular to an elliptical shape.
  • a further embodiment of the invention which is not shown in the figures, provides that at least one of the sealing areas 21, 22 has a first sealing device and a second sealing device, for example in the form of respective sealing lips or sealing rings.
  • the second sealing device is provided redundantly to the first sealing device and only takes on a sealing function if the first sealing device is faulty. In this way, so-called cold redundancy can be achieved when sealing the joints.
  • an improved media insert and an improved fuel cell arrangement are thus provided, with which not only a plate, such as an end plate, of the fuel cell arrangement, which can at least partially have metallic and/or plastic material, is effectively protected against corrosion and/or erosion , but also an elastomer seal attached to both sides of the plate.
  • the media insert extends from the edge plate of the fuel cell stack to the media connection arrangement.
  • the media insert is manufactured, for example, by injection molding.
  • the elastic material is preferably a silicone or EPDM material or a mixture of these.
  • the media insert can be manually pressed into the plate without separate fastening aids (such as screws, adhesive, etc.) and remains in a fixed position relative to and in the plate due to its geometric shape.
  • the media insert can function as a seal on both sides of the plate at the same time.
  • an effective protective covering / sealing of all three operating media described (hydrogen, coolant, air) or two media (hydrogen , air) and the openings in the plate from media and thus achieve effective corrosion and/or erosion protection with the use of media.

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Abstract

Ein Medieneinsatz (101, 102) für wenigstens eine vor Korrosion und/oder Erosion zu schützenden Platte (4) einer Brennstoffzellenanordnung (1 ), die mindestens einen ersten Betriebsmedienführungskanal (41, 44) und einen zweiten Betriebsmedienführungskanal (43, 46) für eine jeweilige Betriebsmedienführung zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung (1 ) enthält, weist einen ersten hülsenförmigen Bereich (11 ) aus elastischem Material zur Anordnung und Betriebsmedienabdichtung in dem ersten Betriebsmedienführungskanal (41, 44) und einen zweiten hülsenförmigen Bereich (13) aus elastischem Material zur Anordnung und Betriebsmedienabdichtung in dem zweiten Betriebsmedienführungskanal (43, 46) der Platte (4) auf. Ein Verbindungsbereich (15) verbindet den ersten und zweiten hülsenförmigen Bereich (11, 13) und ist zwischen dem ersten hülsenförmigen Bereich (11) und zweiten hülsenförmigen Bereich (13) flach zur Anlage an einer Oberfläche (48) der Platte (4) ausgebildet. Jeder des ersten und zweiten hülsenförmigen Bereichs (11, 13) weist einen stirnseitigen ersten Dichtungsbereich (21 ) aus elastischem Material auf, der zur Abdichtung einer jeweiligen Betriebsmedienführung an einer ersten Trennfuge (81 ) zwischen der Platte (4) und einer Medienanschlussanordnung (3) ausgebildet ist, und einen dem ersten Dichtungsbereich (21) gegenüberliegenden zweiten Dichtungsbereich (22) aus elastischem Material, der zur Abdichtung einer jeweiligen Betriebsmedienführung an einer der ersten Trennfuge (81) gegenüberliegenden zweiten Trennfuge (82) zwischen der Platte (4) und einem Brennstoffzellenstapel (5) ausgebildet ist.

Description

Medieneinsatz für eine vor Korrosion und/oder Erosion zu schützende Platte einer Brennstoffzellenanordnung sowie Brennstoffzellenanordnung mit einem solchen Medieneinsatz
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Medieneinsatz zur Abdichtung an wenigs - tens einer vor Korrosion und/oder Erosion zu schützenden Platte einer Brenn - Stoffzellenanordnung, die mindestens einen ersten Betriebsmedienführungskanal und einen zweiten Betriebsmedienführungskanal für ein jeweiliges Betriebsmedi - um zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung enthält, sowie eine Brennstoffzel - lenordnung mit wenigstens einem Brennstoffzellenstapel, einer Medienan - Schlussanordnung für Betriebsmedien und einer dazwischen angeordneten metal - lischen Platte mit einem solchen Medieneinsatz.
Brennstoffzellenanordnungen weisen typischerweise ein oder mehrere Brenn - Stoffzellenstapel auf, in denen mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Brennstoff - zellen übereinander bzw. nebeneinander (je nach Orientierung des Stapels im Raum) angeordnet sind. Brennstoffzellen erzeugen elektrische Energie aus Was - serstoff als ein Anodenbetriebsgas und Sauerstoff als ein Kathodenbetriebsgas. Außerdem benötigen sie meist ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser oder ein Glykol/Wasser-Gemisch, zur Kühlung der Brennstoffzellen und Abfuhr der er zeugten Wärmeleistung. Diese Brennstoffzellenmedien müssen zur Versorgung der Brennstoffzellen den Brennstoffzellen zugeführt und nach dem Durchströmen der Brennstoffzellen auch wieder abgeführt werden.
Bei bekannten Brennstoffzellensystemen werden Zuleitungen und Ableitungen für Anodenbetriebsgas (z. B. Wasserstoff), Kathodenbetriebsgas (Sauerstoff bezie - hungsweise Luft) und Kühlmittel mittels einer Medienanschlussanordnung einzeln oder gesammelt, z.B. mittels einer plattenartigen Anordnung, an einen Brennstoff - zellenstapel herangeführt. Die einzelnen Brennstoffzellen innerhalb eines Brenn - Stoffzellenstapels werden mit Hilfe stabiler Platten zu einem Stapel zusammenge - fasst, beispielsweise zusammengespannt. In einer Variante befinden sich zwi - sehen den beiden endständigen Brennstoffzellen (Randzellen) und äußeren End - platten des Brennstoffzellenstapels beispielsweise metallische Stromsammlerplat - ten, die Anschlüsse für die Ableitung des von der Brennstoffzellenanordnung er - zeugten Stroms besitzen. Alternativ können auch Stromsammlerplatte und End - platte kombiniert sein, d. h. die Endplatten sind zumindest zum Teil aus einem metallischen Material hergestellt und dienen gleichzeitig der Stromabnahme und der Verspannung des Brennstoffzellenstapels. Die von der Medienanschlussanordnung herangeführten bzw. abgeführten Betriebsmedien müssen zur Versorgung des Brennstoffzellenstapels durch eine derartige Endplatte bzw. Stromsammlerplatte hindurchgeleitet werden. Dazu weist eine solche metallische Platte meist mehrere Durchbrüche auf, durch die die jeweiligen Betriebsmedien, wie Wasserstoff, Luft und Kühlmittel, zur Versorgung des Brennstoffzellenstapels zugeführt bzw. abgeführt werden können.
Solche Betriebsmedienführungskanäle in Form derartiger Durchbrüche in einer metallischen Platte, wie etwa einer Endplatte eines Brennstoffzellenstapels, sollten vor Korrosion und/oder Erosion (Materialabtragung), welche durch das jeweilige Betriebsmedium versucht werden kann, geschützt werden. Hierbei ist einerseits eine einfache Handhabung einer vorzusehenden Abdichtungsvorrichtung eines oder mehrerer der Betriebsmedienführungskanäle bei der Herstellung der Brennstoffzellenanordnung, andererseits auch eine zuverlässige Abdichtung gegenüber den Betriebsmedien zum Schutz vor Korrosion und/oder Erosion der metallischen Plate wünschenswert. Eine mögliche Korrosion und/oder Erosion kann nicht nur in metallischen Platten, sondern auch in aus Kunststoff hergestellten Platten entstehen. Materialerosion kann beispielsweise durch das jeweilige Betriebsmedium verursachte Auswaschungen entstehen, was wiederum schädlich für den Brennstoffzellenstapel sein kann, wenn sich dort ausgewaschene Materialen anlagern.
JP 4775534 B2 betrifft eine Brennstoffzellenanordnung, die in der Lage ist, Korrosion einer Anschlussplatte zu verhindern. Eine Brennstoffzelle besteht aus einer Einschaltplate 5, einer Anschlussplatte 7, einer Isolierplatte 8 und einer Endplatte 9, die in dieser Reihenfolge laminiert sind, und einem Zuführkanal 20, der diese vier Platten (5, 7, 8, 9) in einer Laminierungsrichtung durchdringt. Ein Dichtungselement 40, das als ein Medieneinsatz zumindest einen Spalt zwischen der Einschaltplatte 5 und der Anschlussplatte 7 abdichtet, ist derart vorgesehen, dass es eine Umfangsfläche des Zuführkanals 20 der Anschlussplate 7 abdeckt. Die Brennstoffzellenanordnung hat den Nachteil, dass nicht alle vorgesehenen Platten vor möglicher Korrosion geschützt sind und das Dichtungselement vergleichsweise umständlich in der Plattenanordnung angeordnet und aufwendig montiert werden muss. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Medieneinsatz für wenigstens eine vor Korrosion und/oder Erosion zu schützende Platte einer Brennstoffzellenanordnung sowie eine Brennstoffzellenanordnung bereitzustellen, die einerseits eine einfache Handhabung bei der Herstellung der Brennstoffzellenanordnung und andererseits auch eine zuverlässige Abdichtung der Betriebsmedienführungskanäle der Platte gegenüber den Betriebsmedien zum Schutz vor Korrosion und/oder Erosion ermöglichen.
Die Erfindung betrifft einen Medieneinsatz für wenigstens eine vor Korrosion und/oder Erosion zu schützende Platte einer Brennstoffzellenanordnung, sowie eine Brennstoffzellenordnung gemäß den beigefügten Patentansprüchen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Medieneinsatz für wenigstens eine vor Korrosion und/oder Erosion zu schützende Platte einer Brennstoffzellenanordnung, die mindestens einen ersten Betriebsmedienführungskanal und einen zweiten Betriebsmedienführungskanal für eine jeweilige Betriebsmedienführung zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung enthält. Der Medieneinsatz weist einen ersten hülsenförmigen Bereich aus elastischem Material zur Anordnung und Betriebsmedienabdichtung in dem ersten Betriebsmedienführungskanal und einen zweiten hülsenförmigen Bereich aus elastischem Material zur Anordnung und Betriebsmedienabdichtung in dem zweiten Betriebsmedienführungskanal der Platte auf, sowie einen Verbindungsbereich, der den ersten und zweiten hülsenförmigen Bereich verbindet und zwischen dem ersten hülsenförmigen Bereich und zweiten hülsenförmigen Bereich flach zur Anlage an einer Oberfläche der Platte ausgebildet ist. Jeder des ersten und zweiten hülsenförmigen Bereichs weist einen stirnseitigen ersten Dichtungsbereich aus elastischem Material auf, der zur Abdichtung einer jeweiligen Betriebsmedienführung an einer ersten Trennfuge zwischen der Platte und einer Medienanschlussanordnung ausgebildet ist, und einen dem ersten Dichtungsbereich gegenüberliegenden zweiten Dichtungsbereich aus elastischem Material, der zur Abdichtung einer jeweiligen Betriebsmedienführung an einer der ersten Trennfuge gegenüberliegenden zweiten Trennfuge zwischen der Platte und einem Brennstoffzellenstapel der Brennstoffzellenanordnung ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Brennstoffzellenordnung, die wenigstens einen Brennstoffzellenstapel, eine Medienanschlussanordnung mit Anschlüssen zur Versorgung der Brennstoffzellenanordnung mit Betriebsmedien zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung, und wenigstens eine vor Korrosion und/oder Erosion zu schützende Platte aufweist, die zwischen dem Brennstoffzellenstapel und der Medienanschlussanordnung angeordnet ist und mindestens einen ersten Betriebsmedienführungskanal und einen zweiten Betriebsmedienführungskanal für eine jeweilige Betriebsmedienführung zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung enthält. Des weiteren weist die Brennstoffzellenanordnung einen Medieneinsatz auf mit einem ersten hülsenförmigen Bereich aus elastischem Material, der in dem ersten Betriebsmedienführungskanal der Platte zur Betriebsmedienabdichtung angeordnet ist, einem zweiten hülsenförmigen Bereich aus elastischem Material, der in dem zweiten Betriebsmedienführungskanal der Platte zur Betriebsmedienabdichtung angeordnet ist, und einem Verbindungsbereich, der den ersten und zweiten hülsenförmigen Bereich verbindet und zwischen dem ersten hülsenförmigen Bereich und zweiten hülsenförmigen Bereich flach ausgebildet ist und an einer Oberfläche der Platte anliegt. Jeder des ersten und zweiten hülsenförmigen Bereichs weist einen stirnseitigen ersten Dichtungsbereich aus elastischem Material auf, der die jeweilige Betriebsmedienführung an einer ersten Trennfuge zwischen der Platte und der Medienanschlussanordnung abdichtet, und einen dem ersten Dichtungsbereich gegenüberliegenden zweiten Dichtungsbereich aus elastischem Material, der die jeweilige Betriebsmedienführung an einer zweiten Trennfuge zwischen der Platte und dem Brennstoffzellenstapel (insbesondere einer Randplatte des Brennstoffzellenstapels) abdichtet.
Mit dem erfindungsgemäßen Medieneinsatz und der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung wird einerseits eine einfache Montage, und damit einfache Handhabung bei der Herstellung der Brennstoffzellenanordnung, und gleichzeitig eine zuverlässige vollständige Schutzabdeckung und Abdichtung der Betriebsmedienführungskanäle der Platte gegenüber den Betriebsmedien zum Schutz vor Korrosion und/oder Erosion ermöglicht, da sich die hülsenförmigen Bereiche durch die Betriebsmedienführungskanäle vollständig hindurch erstrecken. Weiterhin wird vorteilhaft nicht nur die Platte vor Korrosion und/oder Erosion, und damit der Brennstoffzellenstapel vor möglicher Schädigung, geschützt, sondern auch gleichzeitig eine an der Platte beidseitig angeordnete und befestigte Dichtung geschaffen, die beiderseitige Trennfugen abdichten kann. Vorteilhaft kann mittels des erfindungsgemäßen Medieneinsatzes eine Schutzabdeckung der Betriebsmedienführungskanäle und Abdichtung für mindestens zwei der Betriebsmedien, wie etwa Wasserstoff und Luft, mit nur einem Medieneinsatz hergestellt werden. Gleichzeitig wird eine einfache, in den Medieneinsatz integrierte Abdichtung an den beiderseitigen Trennfugen erreicht. Beispielsweise wird ein Medieneinsatz vorgesehen, der ohne separate Befestigungshilfsmittel (wie Schrauben o.ä.) manuell in die Endplatte gedrückt werden kann und aufgrund seiner geometrischen Form in einer festen Position zur und in 5 der Platte verharrt. Dank der beidseitigen ersten und zweiten Dichtungsbereiche aus elastischem Material kann der Medieneinsatz gleichzeitig auf beiden Seiten der Platte als Dichtung, etwa gegenüber der Umgebung, fungieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Platte als eine Endplatte der Brennstoffzelle lenanordnung ausgebildet. Das bietet den Vorteil eines einfachen Aufbaus, sowie einer einfachen Handhabung und Herstellung einer Brennstoffzellenanordnung und deren Abdichtung der Betriebsmedien gegenüber der Umgebung bei gleichzeitigem Schutz der Endplatte vor Korrosion und/oder Erosion in den Kanälen für die Betriebsmedienführung.
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In einer Ausführungsform ist die Platte als eine metallische Platte ausgebildet. Sie kann aber auch wenigstens teilweise aus Kunststoff ausgebildet sein. Die Erfindung eignet sich grundsätzlich für jede Art von korrosionsanfälligen oder erosiven Platten, die in einer Brennstoffzellenanordnung der beschriebenen Art eingesetzt 20 werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der erste Dichtungsbereich durch einen Dichtungsflansch und der zweite Dichtungsbereich durch wenigstens einen Abschnitt des Verbindungsbereichs gebildet. Hierdurch wird eine einfache, in den Medien- 25 einsatz integrierte Abdichtung an den beiderseitigen Trennfugen erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Medieneinsatz weiterhin einen dritten hülsenförmigen Bereich aus elastischem Material zur Anordnung und zur Betriebsmedienabdichtung in einem dritten Betriebsmedienführungskanal der Platte 30 auf, wobei der Verbindungsbereich den ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen
Bereich verbindet und zwischen dem ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereich flach zur Anlage an der Oberfläche der Platte ausgebildet ist, und jeder des ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereichs den ersten Dichtungsbereich und den zweiten Dichtungsbereich aufweist. Auf diese Art kann eine Schutz- 35 abdeckung der Betriebsmedienführungskanäle und Abdichtung für alle drei Betriebsmedien, wie etwa Wasserstoff, Luft und Kühlmittel, mit nur einem Medieneinsatz hergestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform weist das elastische Material wenigstens ein Silikon- und/oder EPDM-Material auf. Ein solches Material hat vorteilhafte Eigenschaften im Hinblick auf Handhabung, Montage, Dichtungseigenschaften und Kor- rosions- und Erosionsschutz.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Betriebsmedienführungskanal und/oder der zweite Betriebsmedienführungskanal zur Führung von Anodenbetriebsgas oder Kathodenbetriebsgas für die Brennstoffzellenanordnung ausgebildet. Der dritte Betriebsmedienführungskanal ist insbesondere zur Führung von Kühlmittel für die Brennstoffzellenanordnung ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Medieneinsatz derart in der Platte angeordnet, dass das elastische Material wenigstens eines des ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereichs zwischen dem ersten und zweiten Dichtungsbereich gedehnt und unter Zugspannung gesetzt ist. Damit kann ein definierter, fester Sitz erreicht werden, der beispielsweise Walkbewegungen bei turbulenten Strömungen entgegenwirkt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Dehnung des elastischen Materials durch einen Überlapp des ersten Dichtungsbereichs des Medieneinsatzes mit einer Stirnwand des entsprechenden Betriebsmedienführungskanals der Platte hervorgerufen, der in der finalen Anordnung des Medieneinsatzes in der Platte durch die Dehnung ausgeglichen wird.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Platte an wenigstens einem des ersten, zweiten und dritten Betriebsmedienführungskanals wenigstens eine geometrische Formung auf, mittels der der Medieneinsatz in der Platte in einer festen Position gehalten wird, wobei die wenigstens eine geometrische Formung wenigstens eine Erhebung, Vertiefung, und/oder einen Hinterschnitt aufweist. Die wenigstens eine Erhebung kann als eine oder mehrere Stufen, die wenigstens eine Vertiefung als eine oder mehrere Nuten ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die wenigstens eine geometrische Formung derart ausgebildet, dass wenigstens einer des ersten Dichtungsbereichs und zweiten Dichtungsbereichs in einer durch die geometrische Formung definierten Weise komprimiert wird. Insbesondere ist der Medieneinsatz derart ausgebildet, dass er ohne ein von der Platte separates Befestigungsmittel, wie z.B. einer Schraube oder Klebstoff, in der Platte in einer festen Position gehalten wird. Eine sichere Befestigung in der Platte ist insbesondere durch die wenigstens eine geometrische Formung, die wie be- schrieben unterschiedlich ausgeprägt sein kann, möglich.
Gemäß einer Ausführungsform weist wenigstens einer des ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereichs des Medieneinsatzes wenigstens eine Querschnittsänderung entlang seiner Längserstreckung auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist wenigstens einer des ersten Dichtungsbereichs und zweiten Dichtungsbereichs eine erste Dichtungsvorrichtung, etwa eine erste Dichtlippe, und zweite Dichtungsvorrichtung, etwa eine zweite Dichtlippe, auf, die zur ersten Dichtungsvorrichtung redundant vorgesehen ist und bei einer fehlerhaften ersten Dichtungsvorrichtung eine Dichtungsfunktion übernimmt. Somit kann eine sogenannte kalte Redundanz bei der Abdichtung geschaffen werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Medieneinsatz in wenigstens einem des ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereichs eine Außenabmessung, ins- besondere einen Außendurchmesser, auf, die mit einem Versatz kleiner ist als eine Innenabmessung, insbesondere ein Innendurchmesser, des entsprechenden ersten, zweiten bzw. dritten Betriebsmedienführungskanals der Platte. Durch Vorsehen eine solchen Versatzes kann eine höhere Montagefreundlichkeit bei einer Verringerung der Reibung während der Montage erzielt werden. Weiterhin können auch Fertigungstoleranzen kompensiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens einer des ersten Dichtungsbereichs und zweiten Dichtungsbereichs nach dem Prinzip der Selbstverstärkung ausgebildet. Beispielsweise ist eine jeweilige Dichtungsvorrichtung vorgesehen, deren Dichtungswirkung sich infolge des von dem jeweiligen Betriebsmedium ausgeübten Drucks verstärkt. Beispielsweise wird ein Dichtring gegen die Platte bzw. den Brennstoffzellenstapel angepresst. Vom Druck im Inneren des jeweiligen Kanals, ausgeübt durch das entsprechende unter Druck stehende Betriebsmedium, kann die dichtende Wirkung des Dichtringes zusätzlich verstärkt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Sie sind schematisch, nicht maßstabsgetreu, und zeigen jeweils nur die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung wesentlichen Merkmale. Es versteht sich, dass weitere Merkmale, wie sie einem Fachmann geläufig sind, vorliegen können. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugsziffern jeweils gleiche oder entsprechende Elemente. Es zeigen:
Fig. 1 eine Brennstoffzellenanordnung und einen Medieneinsatz gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Explosionsdarstellung; Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Brennstoffzellenanordnung gemäß Fig. 1 mit Blick auf die Medienanschlussanordnung;
Fig. 3 eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform einer Brennstoffzellenanordnung gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-A gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine Detailansicht einer Ausführungsform einer Brennstoffzellenanordnung gemäß Fig. 1 in einem Ausschnitt B gemäß Fig. 3.
Die Fig. 1 zeigt eine Brennstoffzellenanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Explosionsdarstellung. Die Brennstoffzellenordnung 1 weist wenigstens einen Brennstoffzellenstapel 5 auf, in den einzelne Brennstoffzellen (nicht dargestellt) zu einen Stapel zusammengefasst sind. Dies kann auf unterschiedliche Weise in bekannter Art erfolgen. Beispielsweise weist der Brennstoffzellenstapel 50 oder mehr Brennstoffzellen auf. Jede Brennstoffzelle der Brennstoffzellenstapels 50 hat beispielsweise eine Membran-Elektroden-
Anordnung (MEA), eine Anodenströmungsfeldplatte und eine Kathodenströmungs- feldplatte bekannter Art, die zur Versorgung der jeweiligen Brennstoffzellen mit Anoden- und Kathodenbetriebsgas, wie Wasserstoff und Luft, und deren Führung innerhalb des Brennstoffzellenstapels 5 dienen.
Die Brennstoffzellenanordnung 1 wird von Endplatten 4 und 6 beidseitig begrenzt und mit ihrer Hilfe zusammengespannt, etwa unter Verwendung von Zugankern (nicht dargestellt). Bei der Endplatte 4 handelt sich um eine Endplatte mit Durchbrüchen für Betriebsmedien, wie im folgenden noch näher erläutert, bei der End- platte 6 hingegen um eine Endplatte ohne Durchbrüche. Nicht dargestellte Anschlüsse an den Endplatten 4, 6 oder von an die Endplatten 4, 6 angrenzenden Stromsammlerplatten dienen der Abnahme von Strom aus dem Brennstoffzellen- stapel 5. Die Endplatte 6 kann mittels jeweiliger rückwärtiger Dichtungen 7 an dem Brennstoffzellenstapel 5 angeordnet werden.
Die Brennstoffzellenanordnung weist darüber hinaus eine Medienanschlussanordnung 3 mit Anschlüssen 31-36 zur Versorgung der Brennstoffzellenanordnung 1 mit Betriebsmedien zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung 1 auf. Die Medienanschlussanordnung ist beispielsweise als sogenannte Medienanschlussplatte oder Medienadapterplatte ausgeführt, die im weiteren Sinne nicht unbedingt plattenartig geformt sein muss, sondern im wesentlichen einige der zum Betrieb notwendigen Anschlüsse und einen Teil der Peripherieausstattung der Brennstoffzellenanordnung 1 in einer gemeinsamen Anordnung zusammenfasst. Als solche ist die Medienanschlussanordnung 3 insbesondere ein Element oder Bauteil, insbesondere plattenartig, an dem Anschlüsse zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Betriebsmedien der Brennstoffzellenanordnung 1 vorgesehen sind. Beispielsweise sind Medienanschlussanordnung 3 und die Endplatte 4 miteinander verschraubt (nicht dargestellt).
Die hier dargestellte Medienanschlussanordnung 3 besitzt aus der Anzahl von Anschlüssen 31 bis 36 insbesondere zwei Anodenbetriebsgasanschlüsse (beispielsweise für Zufuhr und Auslass), zwei Kathodenbetriebsgasanschlüsse (beispielsweise für Zufuhr und Auslass) und zwei Kühlmittelanschlüsse (beispielsweise für Zufuhr und Auslass). Die Anschlüsse 31 bis 36 können dabei grundsätzlich verschiedenartig für die jeweiligen Betriebsmedien verwendet werden, ohne dass es auf eine bestimmte geometrische Anordnung oder Verteilung ankommt. Die Medienanschlussanordnung 3 weist einen flachen Grundkörper mit gegenüberliegenden flachen Oberflächen 37 auf und besteht typischerweise aus Metall oder Kunststoff.
Im Betrieb der Brennstoffzellenanordnung 1 wird frisches Anodenbetriebsgas, beispielsweise Wasserstoff, aus einer (nicht dargestellten) Anodenbetriebsgasquelle durch einen der Anschlüsse 31-36 zum entsprechenden gegenüberliegenden Anschluss 51-56 des Brennstoffzellenstapels 5 geführt. Nach Verbrauch in dem Brennstoffzellenstapel 5 strömt das Gas beispielsweise vom Anschluss 55 oder 56 (verdeckt in Fig. 1 ) zum Anschluss 35 bzw. 36, wo es die Medienanschlussanordnung 3 verlässt. Eine analoge Betriebsgasführung erfolgt über die entsprechenden restlichen Anschlüsse 31-36 und 51-56 in Bezug auf das Kathodenbetriebsgas (z.B. Luft) und in Bezug auf das Kühlmittel, beispielsweise Kühlwasser. Zwischen der Medienanschlussanordnung 3 und dem Brennstoffzellenstapel 5 ist die Endplatte 4 vorgesehen. Diese weist die Betriebsmedienführungskanäle 41 bis 46 auf, die den Anschlüssen 31-36 der Mediananschlussanordnung 3 bzw. den Anschlüssen 51-56 des Brennstoffzellenstapels 5 in Lage und Anordnung entsprechend zugeordnet und ausgerichtet sind. Die Betriebsmedienführungskanäle 41-46 dienen jeweils für eine Führung eines jeweiligen Betriebsmediums zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung 1 , mithin im vorliegenden Beispiel der Führung bzw. Durchleitung von Anodenbetriebsgas, Kathodenbetriebsgas und Kühlmittel.
Es wird darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Betriebsmedienanschlüsse und -kanäle in Form, Anzahl und Anordnung in Bezug auf Mediananschlussanordnung 3, Endplatte 4 und Brennstoffzellenstapel 5 sowie in Bezug auf Flussrichtung des jeweiligen Betriebsmediums nur beispielhaft sind und auch andere geometrische Formen (z.B. nicht kreisrund), Anzahl und Anordnung sowie Flussrichtungen aufweisen können. So kann beispielsweise unter Umständen, etwa je nach Einsatzbereich und Leistungsabgabe, auf einen Kühlmittelanschluss verzichtet werden und/oder auf eine Luftkühlung von außen zurückgegriffen werden. Auch können einzelne Betriebsmedien auch auf andere Art, als in der Brennstoffzellenanordnung 1 dargestellt, zugeführt werden, etwa über jeweilige Einzelanschlüsse außerhalb der Medienanschlussanordnung 3. Solche und die in der Figur 1 dargestellten Anschluss- und Leitungsarten von Betriebsmedien sind dem Fachmann in verschiedener Weise bekannt.
Die Betriebsmedienführungskanäle 41-46 (im folgenden kurz: Kanäle), die hier als Öffnungen oder Durchbrüche in der Endplatte 4 ausgeführt sind, sollten vor etwaiger Korrosion und/oder Erosion, verursacht durch das jeweilige Betriebsmedium im Laufe des Betriebs der Brennstoffzellenanordnung über die Zeit, geschützt werden. Grundsätzlich kann Korrosion und/oder Erosion je nach Materialbeschaffenheit und/oder -Zusammensetzung der Platte 4 und jeweiligem Betriebsmedium (z.B. Beschaffenheit, Zusammensetzung, Druck) in unterschiedlicher Ausprägung auftreten. Hierbei ist einerseits eine einfache Handhabung einer vorzusehenden Abdichtungsvorrichtung eines oder mehrerer der Betriebsmedienführungskanäle bei der Herstellung der Brennstoffzellenanordnung 1 , andererseits auch eine zuverlässige Abdichtung der Innenflächen der Kanäle gegenüber den Betriebsmedien und eine zuverlässige Abdichtung an den Trennfugen der jeweiligen Trennflächen zum Schutz vor Korrosion und/oder Erosion der Platte wünschenswert. Zu diesem Zweck sieht die vorliegende Erfindung einen Medieneinsatz aus elastischem Material vor, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf zwei Arten ausgeführt ist, nämlich in Form eines Medieneinsatzes 101 für die Kanäle 41-43 und eines Medieneinsatzes 102 für die Kanäle 44-46. Die Medieneinsätze 101 und 102 sind an sich gleich, unterscheiden sich lediglich im jeweiligen Abstand der hülsenförmigen Bereiche 11 , 12, 13 zueinander. So sind beim Medieneinsatz 101 die hülsenförmigen Bereiche 11 , 12 mit kürzerem Abstand zueinander angeordnet entsprechend der Kanäle 41 , 42 (Fig. 1), während beim Medieneinsatz 102 die hülsenförmigen Bereiche 12, 13 entsprechend der Kanäle 45, 46 mit kürzerem Abstand zueinander angeordnet sind (Fig. 3). Dieser Abstand spielt an sich für die Funktion der Medieneinsätze keine wesentliche Rolle, sondern dient nur der Anpassung an die Anordnung und den Abstand der Kanäle 41-46 zueinander, so dass im folgenden lediglich nur auf einen der Medieneinsätze 101 , 102 Bezug ge- nommen wird und entsprechendes auch für den jeweils anderen Medieneinsatz gilt. Insbesondere sind die Eigenschaften der hülsenförmigen Bereiche 11 , 12, 13 und des Verbindungsbereichs 15, sowie der Dichtungsbereiche 21, 22, wie im folgenden anhand von Figuren 3 und 4 näher erläutert, gleich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Medieneinsatz mit drei hülsenförmigen Bereichen 11 , 12, 13 beschrieben für die beispielhaften Betriebsmittel Wasserstoff, Luft und Kühlmittel. Wie oben beschrieben, können auch mehr oder weniger Anschlüsse für Betriebsmittel der Brennstoffzellenanordnung 1 vorgesehen sein. Entsprechend kann auch die Anzahl der hülsenförmigen Bereiche unter- schiedlich sein. Beispielsweise weist ein Medieneinsatz nur zwei hülsenförmige Bereiche, etwa 11 und 13, z.B. für die Betriebsmittel Wasserstoff und Luft, auf, die über den Verbindungbereich 15 miteinander verbunden sind.
Im folgenden wird ein Aufbau und die Funktion eines erfindungsgemäßen Medien- einsatzes in einer Ausführungsform einer Brennstoffzellenanordnung der Erfindung anhand der Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 näher beschrieben:
Der Medieneinsatz 101 , 102 weist einen ersten hülsenförmigen Bereich 11 , der in dem Kanal 41 bzw. 44 der Endplatte 4 angeordnet ist, einen zweiten hülsenförmi- gen Bereich 13, der in dem Kanal 43 bzw. 46 der Endplatte 4 angeordnet ist, und einen dritten hülsenförmigen Bereich 12, der in dem Kanal 42 bzw. 45 der Endplatte 4 angeordnet ist. Die hülsenförmigen Bereiche 11 , 12, 13 sind jeweils aus einem elastischem Material, wie Silikon und/oder EPDM (bekannte Abkürzung für Ethylen-Propylen-Dien-(Monomer)-Kautschuk), und dienen zur Betriebsmedienabdichtung (d.h. der Abdichtung gegenüber den Betriebsmedien, die in dem jeweiligen Kanal geführt werden) der jeweiligen Kanalinnenflächen zur Vermeidung von Korrosion und/oder Erosion. Beispielsweise kann Korrosion auftreten, wenn diese bzw. die Platte metallisch sind. Metallisch bedeutet, dass die Platte bzw. die jeweiligen Kanalinnenflächen wenigstens teilweise ein metallisches Material aufweisen. Eine mögliche Korrosion und/oder Erosion kann nicht nur in metallischen Platten, sondern auch in aus Kunststoff hergestellten Platten entstehen. Materialerosion kann beispielsweise durch das jeweilige Betriebsmedium verursachte Auswa- schungen entstehen, was wiederum schädlich für den Brennstoffzellenstapel sein kann, wenn sich dort ausgewaschene Materialen anlagern.
Die hülsenförmigen Bereiche 11 , 12, 13 sind über einen Verbindungsbereich 15, der ebenfalls aus Silikon und/oder EPDM hergestellt sein kann, miteinander ver- bunden. Der Verbindungsbereich 15 ist zwischen den Bereichen 11, 12 und 12, 13 angeordnet. Und in diesen Abschnitten zumindest in Teilbereichen flach ausgebildet und liegt an einer Oberfläche 48 der Endplatte 4 an. Somit ist eine flache bzw. kompakte Anordnung aus Medieneinsatz 101 , 102 und Endplatte 4 möglich, ohne dass der Medieneinsatz 101 , 102 wesentlich zur Vergrößerung der Dicke der Brennstoffzellenanordnung 1 beiträgt. Der Medieneinsatz 101 , 102 wird beispielsweise als integriertes Bauteil von einer Seite der Endplatte 4 in die jeweiligen Kanäle 41-46 eingeführt und durch seine Elastizität und Form, wie im folgenden noch näher beschrieben, ohne zusätzliche von der Endplatte separate Befestigungsmittel in der Endplatte angeordnet und darin festgelegt.
Jeder der hülsenförmigen Bereiche 11 bis 13 weist einen stirnseitigen ersten Dichtungsbereich 21 auf, der die jeweilige Betriebsmedienführung an einer ersten Trennfuge 81 zwischen der Endplatte 4 und der Medienanschlussanordnung 3 abdichtet, und einen dem ersten Dichtungsbereich 21 gegenüberliegenden zwei- ten Dichtungsbereich 22, der die jeweilige Betriebsmedienführung an einer zweiten Trennfuge 82 zwischen der Endplatte 4 und dem Brennstoffzellenstapel 5 abdichtet. Beide Dichtungsbereiche 21 , 22 sind aus elastischem Material, beispielsweise Silikon und/oder EPDM hergestellt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist der erste Dichtungsbereich 21 durch einen Dichtungsflansch 25 gebildet, der an einer zugewandten Oberfläche 37 der Medienanschlussanordnung 3 anliegt. Der Dichtungsflansch 25 kann bei- spielsweise ringförmig ausgebildet sein und einen größeren Durchmesser und Außenumfang haben als der angrenzende hülsenförmige Bereich 11, 12 bzw. 13.
Der Dichtungsflansch 25 ist gemäß einer Ausführungsform dergestalt, dass er ei- ner geometrischen Formung in der Endplatte am entsprechenden Kanal bzw.
Durchbruch angepasst ist. Beispielsweise ist wenigstens eine geometrische Formung 47 im jeweiligen Kanal (gemäß Fig. 4 beispielhaft im Kanal 44 dargestellt) vorgesehen, mittels der der Medieneinsatz 101 , 102 in der Endplatte 4 in einer festen Position gehalten wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die geo- metrische Formung 47 als eine oder mehrere Vertiefungen, hier eine Nut, ausgeführt, in der der Dichtungsflansch 25 angeordnet wird. Es sind jedoch alternativ oder zusätzlich auch andere geometrische Formen möglich, wie eine oder mehrere Erhebungen (z.B. Stufen) und/oder Hinterschnitte, die ebenso wie die Nut 47 eine Fixierung des Medieneinsatzes im jeweiligen Kanal unterstützen. Wie in Fig. 3 und Fig. 4 näher dargestellt, ist die wenigstens eine geometrische Formung 47, hier in Form einer Vertiefung, derart ausgebildet, dass wenigstens ein Teil des Dichtungsflansches 25 in einer durch die geometrische Formung 47 definierten Weise komprimiert wird. Durch eine definierte Kompression wird die Abdichtungsfunktion begünstigt und definiert. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt eine Komprimierung in einer Druckzone DR. Eine definierte Kompression der Dichtungsbereiche 21 , 22 kann beispielsweise durch jeweilige Zuganker (nicht dargestellt) hergestellt werden, mit denen die Endplatten 4, 6 der Brennstoffzellenanordnung 1 zusammengespannt werden. Analoges gilt auch für den zweiten Dichtungsbereich 22, der in der vorliegenden Ausführungsform durch wenigstens einen Abschnitt des Verbindungsbereichs 15, der einerseits an einer Oberfläche 58 des Brennstoffzellenstapels 5 und andererseits an einer Oberfläche 48 der Endplatte 4 anliegt, gebildet ist. Die Oberfläche 58 des Brennstoffzellenstapels wird beispielsweise durch eine Randplatte des Brennstoffzellenstapels 5 (nicht dargestellt) gebildet. Eine solche Randplatte schließt die äußerste Brennstoffzelle (Randzelle) des Brennstoffzellenstapels 5 nach außen hin (hier auf Seiten der Endplatte 4) ab. Eine Randplatte hat auf ihrer nach innerhalb des Brennstoffzellenstapels 5 gerichteten Fläche eine Strömungskanalstruktur für ein Kathoden- oder Anodenströmungsfeld. Auch hier kann eine oder mehrere geometrische Formungen 47 nach einer oder mehreren der beschriebenen Arten vorgesehen sein, die die Fixierung des Medieneinsatzes an der Endplatte 4 unterstützt. Ebenso wird das elastische Material im Dichtungsbereich 22 in einer Druckzone DR komprimiert, um eine verbesserte Abdichtung und verbesserten Sitz in der Endplatte 4 zu erreichen.
Wie weiter anhand der Figuren 3 und 4 dargestellt, ist der Medieneinsatz derart in der Endplatte 4 angeordnet, dass das elastische Material des jeweiligen ersten, zweiten bzw. dritten hülsenförmigen Bereichs zwischen dem ersten und zweiten Dichtungsbereich 21 , 22 gedehnt und unter Zugspannung gesetzt ist. Das wiederum begünstigt, unabhängig von der geometrischen Formung 47, ebenfalls die Fixierung in der Endplatte 4. Insbesondere ist der jeweilige hülsenförmige Bereich in einem jeweiligen Zugbereich Z unter Zugspannung gesetzt, begünstigt durch das elastische Material, aus dem er hergestellt ist.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform wird die Dehnung des elastischen Materials durch einen Überlapp (sogenannter Offset) d2 des ersten Dichtungsbe- reichs 21 des Medieneinsatzes mit einer Stirnwand des entsprechenden Kanals (hier 44) der Endplatte 4 hervorgerufen, der in der finalen Anordnung des Medieneinsatzes in der Endplatte 4 durch die Dehnung ausgeglichen wird. Das heißt, der Dichtungsflansch 25 wird beim Einsetzen in den Kanal 44 nach links gedrückt, so dass der hülsenförmige Bereich 11 gedehnt wird, mithin unter Zugspannung ge- setzt wird (Zugbereich Z). Fig. 4 zeigt hierbei zeichnerisch einen Zustand, in dem sich der Dichtungsflansch 25 und die Stirnwand des Kanals 44 überlappen, um das Prinzip des Einsetzens und der Materialverdrängung unter Dehnung und Zugspannung zu verdeutlichen. In der finalen Anordnung liegen Dichtungsflansch 25 und Stirnwand des Kanals flach aneinander an. Ein vergleichbarer Überlapp kann auch auf Seiten des Dichtungsbereichs 22 vorgesehen sein. Ein so erreichter definierter, fester Sitz wirkt z.B. Walkbewegungen bei turbulenten Strömungen entgegen.
Zur Erleichterung der Montage ist gemäß der Ausführungsform der Figuren 3 und 4 vorgesehen, dass der Medieneinsatz in dem hülsenförmigen Bereich 11 , 12 bzw. 13 eine Außenabmessung, insbesondere einen Außendurchmesser bei runder Form, aufweist, die bzw. der mit einem Versatz d1 (sogenannter Offset) kleiner ist als eine Innenabmessung, insbesondere ein Innendurchmesser, des entsprechenden Kanals der Endplatte 4. Damit kann der Medieneinsatz im jeweiligen hülsenförmigen Bereich ohne wesentliche Reibung in den entsprechenden Kanal eingeführt werden. Ebenso ist so eine Kompensation von Fertigungstoleranzen möglich. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die in den Figuren nicht dargestellt ist, sieht vor, dass wenigstens einer der hülsenförmigen Bereiche 11 , 12, 13 des Medieneinsatzes wenigstens eine Querschnittsänderung entlang seiner Längser- streckung aufweist. Beispielsweise verändert sich der Querschnitt entlang des je- welligen hülsenförmigen Bereichs von z.B. einem kleineren zu einem größeren Querschnitt. Zusätzlich oder alternativ kann sich der Querschnitt auch in seiner Form entlang der Längserstreckung wenigstens einer der hülsenförmigen Bereiche 11, 12, 13 ändern, z.B. von einer kreisrunden zu einer elliptischen Form. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die in den Figuren nicht dargestellt ist, sieht vor, dass wenigstens einer der Dichtungsbereiche 21 , 22 eine erste Dichtungsvorrichtung und zweite Dichtungsvorrichtung, z.B. in Form jeweiliger Dichtungslippen oder Dichtungsringe aufweist. Hierbei ist die zweite Dichtungsvorrichtung zur ersten Dichtungsvorrichtung redundant vorgesehen und übernimmt erst bei einer fehlerhaften ersten Dichtungsvorrichtung eine Dichtungsfunktion. Auf diese Art lässt sich eine sogenannte kalte Redundanz bei der Abdichtung der Trennfugen bewerkstelligen.
Gemäß der Erfindung wird somit ein verbesserter Medieneinsatz und eine verbes- serte Brennstoffzellenanordnung bereitgestellt, mit dem nicht nur eine Platte, wie eine Endplatte, der Brennstoffzellenanordnung, die wenigstens teilweise metallisches und/oder Kunststoffmaterial aufweisen kann, wirksam vor Korrosion und/oder Erosion geschützt wird, sondern auch eine an der Platte beidseitig befestigte Elastomer-Dichtung darstellt. Insbesondere erstreckt sich der Medieneinsatz von der Randplatte des Brennstoffzellenstapels bis hin zur Medienanschlussanordnung. Der Medieneinsatz wird beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt. Bei dem elastischen Material handelt es sich vorzugsweise um ein Silikon- oder EPDM-Material oder einem Gemisch aus diesen. Der Medieneinsatz kann ohne separate Befestigungshilfsmittel (wie Schrauben, Klebstoff o.ä.) manuell in die Platte gedrückt werden und verharrt aufgrund seiner geometrischen Form in einer festen Position zur und in der Platte. Dank des elastischen Materials kann der Medieneinsatz gleichzeitig auf beiden Seiten der Platte als Dichtung funktionieren. Durch eine integrale Bauweise als ein Bauteil, das mit seinen hülsenförmigen Bereichen die jeweiligen Kanäle bzw. Durchbrüche in der Platte vollständig ausklei- det, lässt sich eine wirksame Schutzabdeckung / Abdichtung aller drei beschriebener Betriebsmedien (Wasserstoff, Kühlmittel, Luft) oder zwei Medien (Wasserstoff, Luft) und der Durchbrüche der Platte vor Medien, und damit ein wirksamer Korrosions- und/oder Erosionsschutz mit einem Medieneinsatz erzielen.

Claims

Patentansprüche 1. Medieneinsatz (101 , 102) für wenigstens eine vor Korrosion und/oder Erosion zu schützenden Platte (4) einer Brennstoffzellenanordnung (1 ), die mindestens einen ersten Betriebsmedienführungskanal (41 , 44) und einen zweiten Betriebsmedienführungskanal (43, 46) für eine jeweilige Betriebsmedienführung zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung (1) enthält, aufweisend: - einen ersten hülsenförmigen Bereich (11 ) aus elastischem Material zur Anordnung und Betriebsmedienabdichtung in dem ersten Betriebsmedienführungskanal (41 , 44) und einen zweiten hülsenförmigen Bereich (13) aus elastischem Material zur Anordnung und Betriebsmedienabdichtung in dem zweiten Betriebsmedienführungskanal (43, 46) der Platte (4), - einen Verbindungsbereich (15), der den ersten und zweiten hülsenförmigen Bereich (11, 13) verbindet und zwischen dem ersten hülsenförmigen Bereich (11) und zweiten hülsenförmigen Bereich (13) flach zur Anlage an einer Oberfläche (48) der Platte (4) ausgebildet ist,
- wobei jeder des ersten und zweiten hülsenförmigen Bereichs (11 , 13) einen stirnseitigen ersten Dichtungsbereich (21) aus elastischem Material aufweist, der zur Abdichtung einer jeweiligen Betriebsmedienführung an einer ersten Trennfuge (81) zwischen der Platte (4) und einer Medienanschlussanordnung (3) ausgebildet ist, und einen dem ersten Dichtungsbereich (21) gegenüberliegenden zweiten Dichtungsbereich (22) aus elastischem Material aufweist, der zur Abdichtung einer jeweiligen Betriebsmedienführung an einer der ersten Trennfuge (81) gegenüberliegenden zweiten Trennfuge (82) zwischen der Platte (4) und einem Brennstoffzellenstapel (5) der Brennstoffzellenanordnung (1 ) ausgebildet ist.
2. Medieneinsatz nach Anspruch 1 , wobei der erste Dichtungsbereich (21 ) durch einen Dichtungsflansch (25) und der zweite Dichtungsbereich (22) durch wenigstens einen Abschnitt des Verbindungsbereichs (15) gebildet ist.
3. Medieneinsatz nach Anspruch 1 oder 2, der weiterhin aufweist:
- einen dritten hülsenförmigen Bereich (12) aus elastischem Material zur Anord- nung und zur Betriebsmedienabdichtung in einem dritten Betriebsmedienführungskanal (42, 45) der Platte (4), - wobei der Verbindungsbereich (15) den ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereich (11 , 12, 13) verbindet und zwischen dem ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereich flach zur Anlage an der Oberfläche (48) der Platte (4) ausgebildet ist,
- wobei jeder des ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereichs (11 , 12, 13) den ersten Dichtungsbereich (21 ) und den zweiten Dichtungsbereich (22) aufweist.
4. Medieneinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das elastische Material wenigstens ein Silikon- und/oder EPDM-Material aufweist.
5. Brennstoffzellenordnung (1), die folgendes aufweist:
- wenigstens einen Brennstoffzellenstapel (5),
- eine Medienanschlussanordnung (3) mit Anschlüssen (31-36) zur Versorgung der Brennstoffzellenanordnung (1) mit Betriebsmedien zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung (1 ),
- wenigstens eine vor Korrosion und/oder Erosion zu schützende Platte (4), die zwischen dem Brennstoffzellenstapel (5) und der Medienanschlussanordnung (3) angeordnet ist, mit mindestens einem ersten Betriebsmedienführungskanal (41 , 44) und einem zweiten Betriebsmedienführungskanal (43, 46) für eine jeweilige Betriebsmedienführung zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung (1),
- einen Medieneinsatz (101 , 102) mit einem ersten hülsenförmigen Bereich (11) aus elastischem Material, der in dem ersten Betriebsmedienführungskanal (41 , 44) der Platte zur Betriebsmedienabdichtung angeordnet ist, und einem zweiten hülsenförmigen Bereich (13) aus elastischem Material, der in dem zweiten Betriebsmedienführungskanal (43, 46) der Platte zur Betriebsmedienabdichtung angeordnet ist, und einem Verbindungsbereich (15), der den ersten und zweiten hülsenförmigen Bereich (11 , 13) verbindet und zwischen dem ersten hülsenförmigen Bereich (11 ) und zweiten hülsenförmigen Bereich (13) flach ausgebildet ist und an einer Oberfläche (48) der Platte (4) anliegt,
- wobei jeder des ersten und zweiten hülsenförmigen Bereichs (11 , 13) einen stirnseitigen ersten Dichtungsbereich (21 ) aus elastischem Material aufweist, der die jeweilige Betriebsmedienführung an einer ersten Trennfuge (81) zwischen der Platte (4) und der Medienanschlussanordnung (3) abdichtet, und einen dem ersten Dichtungsbereich (21 ) gegenüberliegenden zweiten Dichtungsbereich (22) aus elastischem Material aufweist, der die jeweilige Betriebsmedienführung an einer zweiten Trennfuge (82) zwischen der Platte (4) und dem Brennstoffzellenstapel (5) abdichtet.
6. Brennstoffzellenordnung nach Anspruch 5, bei der der erste Betriebsmedienführungskanal (41 , 44) und/oder der zweite Betriebsmedienführungskanal (43, 46) zur Führung von Anodenbetriebsgas oder Kathodenbetriebsgas für die Brennstoffzellenanordnung (1 ) ausgebildet sind.
7. Brennstoffzellenordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei
- die Platte (4) einen dritten Betriebsmedienführungskanal (42, 45) für eine Betriebsmedienführung zum Betrieb der Brennstoffzellenanordnung (1 ) aufweist,
- der Medieneinsatz (101 , 102) weiterhin einen dritten hülsenförmigen Bereich (12) aus elastischem Material aufweist, der in dem dritten Betriebsmedienführungskanal (42, 45) der Platte zur Betriebsmedienabdichtung angeordnet ist,
- wobei der Verbindungsbereich (15) den ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereich (11 , 12, 13) verbindet und zwischen dem ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereich (11 , 12, 13) flach ausgebildet ist und an der Oberfläche (48) der Platte (4) anliegt,
- wobei jeder des ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereichs (11 , 12, 13) den ersten Dichtungsbereich (21 ) und den zweiten Dichtungsbereich (22) aufweist.
8. Brennstoffzellenordnung nach Anspruch 7, bei der der dritte Betriebsmedienführungskanal (42, 45) zur Führung von Kühlmittel für die Brennstoffzellenanordnung (1) ausgebildet ist.
9. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der erste Dichtungsbereich (21 ) durch einen Dichtungsflansch (25), der an einer Oberfläche (37) der Medienanschlussanordnung (3) anliegt, und der zweite Dichtungsbereich (22) durch wenigstens einen Abschnitt des Verbindungsbereichs (15), der an einer Oberfläche des Brennstoffzellenstapels (5) anliegt, gebildet ist.
10. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der die Platte (4) als eine Endplatte der Brennstoffzellenanordnung (1 ) ausgebildet ist.
11. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei der die Platte (4) als eine metallische Platte ausgebildet ist. 12. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 , bei der der Medieneinsatz (101 , 102) derart in der Platte (4) angeordnet ist, dass das elastische Material wenigstens eines des ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereichs (11 ,
12, 13) zwischen dem ersten und zweiten Dichtungsbereich (21, 22) gedehnt und unter Zugspannung gesetzt ist.
13. Brennstoffzellenordnung nach Anspruch 12, bei der die Dehnung des elastischen Materials durch einen Überlapp (d2) des ersten Dichtungsbereichs (21) des Medieneinsatzes mit einer Stirnwand des entsprechenden Betriebsmedienführungskanals (44) der Platte hervorgerufen wird, der in der finalen Anordnung des Medieneinsatzes (101 , 102) in der Platte (4) durch die Dehnung ausgeglichen wird.
14. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, bei der die Platte (4) an wenigstens einem des ersten, zweiten und dritten Betriebsmedienführungskanals (41-46) wenigstens eine geometrische Formung (47) aufweist, mittels der der Medieneinsatz (101 , 102) in der Platte (4) in einer festen Position gehalten wird, wobei die wenigstens eine geometrische Formung (47) wenigstens eine Erhebung, insbesondere Stufe, Vertiefung, insbesondere Nute, und/oder einen Hinterschnitt aufweist.
15. Brennstoffzellenordnung nach Anspruch 14, bei der die wenigstens eine geometrische Formung (47) derart ausgebildet ist, dass wenigstens einer des ersten Dichtungsbereichs (21) und zweiten Dichtungsbereichs (22) in einer durch die geometrische Formung (47) definierten Weise komprimiert wird.
16. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, bei der der Medieneinsatz (101 , 102) ohne ein von der Platte (4) separates Befestigungsmittel in der Platte (4) in einer festen Position gehalten wird.
17. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, bei der wenigstens einer des ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereichs (11 , 12, 13) des Medieneinsatzes wenigstens eine Querschnittsänderung entlang seiner Längserstreckung aufweist.
18. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 17, bei der wenigstens einer des ersten Dichtungsbereichs (21 ) und zweiten Dichtungsbereichs (22) eine erste Dichtungsvorrichtung und zweite Dichtungsvorrichtung aufweist, die zur ersten Dichtungsvorrichtung redundant vorgesehen ist und bei einer fehlerhaften ersten Dichtungsvorrichtung eine Dichtungsfunktion übernimmt.
19. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, bei der der Me- dieneinsatz (101 , 102) in wenigstens einem des ersten, zweiten und dritten hülsenförmigen Bereichs (11 , 12, 13) eine Außenabmessung, insbesondere einen Außendurchmesser, aufweist, die mit einem Versatz (d1 ) kleiner ist als eine Innenabmessung, insbesondere ein Innendurchmesser, des entsprechenden ersten, zweiten bzw. dritten Betriebsmedienführungskanals (41-46) der Platte.
20. Brennstoffzellenordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 19, bei der wenigstens einer des ersten Dichtungsbereichs (21) und zweiten Dichtungsbereichs (22) nach dem Prinzip der Selbstverstärkung ausgebildet sind.
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