NO335181B1 - Kompresjonssammenstilling for brenselsceller og framgangsmåte for å danne en brenselscellestakk - Google Patents
Kompresjonssammenstilling for brenselsceller og framgangsmåte for å danne en brenselscellestakk Download PDFInfo
- Publication number
- NO335181B1 NO335181B1 NO20035233A NO20035233A NO335181B1 NO 335181 B1 NO335181 B1 NO 335181B1 NO 20035233 A NO20035233 A NO 20035233A NO 20035233 A NO20035233 A NO 20035233A NO 335181 B1 NO335181 B1 NO 335181B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- accordance
- compression assembly
- side walls
- plates
- fuel cell
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 45
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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
- H01M8/248—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
- H01M8/24—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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
-
- 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
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)
- Telephone Function (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
En komprimert montering av en brenselscelle fremskaffer en fremgangsmåte for å påføre og beholde komprimering på en brenselscellestakk gjennom bruk av en bærer som cellene kan bygges direkte inn i. Sammenstillingen omfatter: en bæreenhet med minst to motstående sidevegger holdt med mellomrom fra hverandre ved et baseorgan som strekker seg mellom disse ved en nedre posisjon på sidene, hvor de motstående sideveggene og baseorganet med dette definerer et stillas for å motta brenselscelleplater, hvor de motstående sideveggene hver inkluderer minst ett inngrepsorgan på den indre flaten for inngrep med et topplukkingsorgan som danner toppen av bæreenheten. Lukkingsorganet er tilpasset til å lukke bæreenheten og å påføre kraft til platene i denne, ved automatisk låsing av inngrepet med stillaset når lukkeorganet bringes i posisjon hvor stillaset er i en første retning vesentlig rettvinklet på planet til platene.
Description
Den foreliggende oppfinnelsen angår en kompresjonssammenstilling for brenselsceller og en framgangsmåte for framstilling av samme, slik det framgår av den innledende del av henholdsvis patentkrav 1 og 19.
Bakgrunn
Vanlige elektrokjemiske brenselsceller omdanner brensel og oksidant til elektrisk energi og et reaksjonsprodukt. En typisk brenselscelle omfatter et flertall lag, som inkluderer en ioneoverføringsmembran anbrakt mellom en anode og en katode for slik å danne en membran-elektrodesammenstilling, eller MEA (membrane-electrode assembly).
Sammensettingen av membran- og elektrodelagene danner en anode-fluidstrømningsplate for transport av fluidbrensel til anoden, og en katode-fluidstrømningsplate for transport av oksidant til katoden og for å fjerne biproduktene fra reaksjonen. Fluidstrømningsplatene produseres vanligvis med fluidstrømningspassasjer dannet i overflaten i platen, slik som spor eller kanaler i overflaten mot de porøse elektrodene.
En typisk enkeltcelle hos en brenselscelle med protonutvekslings-membran vil under normale driftsbetingelser fremskaffe en utgangsspenning mellom 0,5 og 1,0 Volt. Mange applikasjoner og elektriske anordninger krever høye spenninger for effektiv drift. Disseøkte spenningene oppnås vanligvis ved å koble individuelle celler i serie, for med dette å danne en brenselscellestakk.
For å øke det totale volumet og vekten til stakken utnyttes et arrangement ved en bipolar plate for å fremskaffe anode-fluidstrømningsplaten for én celle og katode-fluidstrømningplaten for den nærliggende cellen. Passende strømningsfelt fremskaffes på hver side av platen, hvor brensel (eksempelvis hydrogen eller en hydrogenrik gass) transporteres på den ene siden og oksidant (eksempelvis luft) transporteres på den andre siden. Bipolare plater er både gass-ugjennomtrengelige og elektrisk ledende, og dermed sikres effektiv separasjon av reaktive gasser mens de fremskaffer en elektrisk ledende kobling mellom cellene.
Fluid leveres vanligvis til hver fluidstrømningsplate ved hjelp av felles manifolder som løper ned høyden til stakken, dannet av innrettede spalter i hver etterfølgende plate.
Arealet til en enkelt brenselscelle kan variere fra et fåtall kvadratcentimeter til hundrevis av kvadratcentimetere. En stakk kan bestå av et fåtall celler til hundrevis av celler koblet i serie ved bruk av bipolare plater.
To strømavtagerplater, én ved hver ende av den fullstendige stakken brenselceller, anvendes for å fremskaffe kobling til den eksterne kretsen.
Det er en rekke viktige vurderinger som må gjøres ved sammenstilling av brenselscellestakken. Først må de individuelle platene posisjoneres korrekt for å sikre at gass-strømningskanalene og manifoldene er riktig innrettet.
For det andre anvendes kontakttrykket mellom nærliggende plater til å danne gasstette tetninger mellom de ulike elementene i manifoldene og gass-strømningskanalene. Vanligvis omfatter de gasstette tetningene sammenpressbare pakninger som anbringes på overflaten av de forhåndsbestemte flatene til platene. For å sikre skikkelig gasstetning, må derfor en passende trykk-kraft påføres alle platene i stakken, rettvinklet på overflateplanene til platene i stakken, for å sikre at alle pakningene og tetningsoverflatene trykkes tilstrekkelig sammen.
For det tredje er en trykk-kraft viktig for å sikre god elektrisk ledningsevne mellom nærliggende lag.
Ved de ytre endene av stakken er vesentlig stive endeplater vanligvis anbrakt med den hensikt at kompresjonskreftene skal holde stakken i sammensatt tilstand.
Vanlige brenselscelle-stakker, slik som beskrevet i US 3,137,697 anbringer stag, som strekker seg mellom to endeplate-sammenstillinger, og som passerer gjennom hull dannet i utkanten av endeplatene. Disse stagene er vanligvis gjenget og trenger festemuttere for å utøve og opprettholde en klemkraft.
Alternative konfigurasjoner, slik som beskrevet i US 6,059,053 anvender liknende mekanismer, men stagene passerer gjennom de sentrale delene av stakken, og dermed også gjennom aktive celler, i fluidmanifolder eller kanaler.
Hydrauliske fremgangsmåter er anvendt, slik som beskrevet i US 5,419,980, hvor et trykksatt fluid anvendes til å påføre en kompresjonskraft til brenselscellene via en ekspanderbar blære eller ballong.
Klips, slik som beskrevet i US5,686,200, og kompresjonsbånd, slik som beskrevet i US 5,993,987 er også foreslått.
En ulempe med eksisterende platekompresjons-systemer er at flere elementer generelt kreves for å utøve kompresjon over hele overflatearealet til platene, noe som resulterer i kompleks sammenstillingsteknikk for å sikre at plateinnrettingen og lik kompresjon over plateoverflaten opprettholdes under og etter sammenstillingsprosessen.
JP 2001-167745 beskriver en kompresjonsanordning for en laminert brenselscellestruktur, der laminerte celler komprimeres med ei konformet tallerkenfjær, som hindrer svelling og opptreden av dimensjonsawik i cellene.
Formål
Det er et formål med den foreliggende å fremskaffe et apparat og en fremgangsmåte for brenselscelle-sammenstilling som er enkel og kostnadseffektiv i bruk. Det er et videre formål med den foreliggende oppfinnelsen å fremskaffe en pålitelig og lik kompresjon på platene i stakken.
Oppfinnelsen
Disse og andre formål oppnås med en kompresjonssammenstilling for brenselsceller og en framgangsmåte for framstilling av samme, i henhold til den karakteriserende del av henholdsvis patentkrav 1 og 19. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de tilhørende uselvstendige kravene.
Den foreliggende oppfinnelsen fremskaffer en fremgangsmåte for å påføre og opprettholde en kompresjon til brenselscelle-stakken gjennom bruk av en fast bæreenhet eller rammeverk hvori cellene kan bygges direkte.
I samsvar med et første aspekt ved oppfinnelsen er det fremskaffet en kompresjonssammenstilling for brenselsceller, omfattende: en bæreenhet med minst to motstående sidevegger fastholdt med mellomrom ved hjelp av et fundament som strekker seg mellom en nedre posisjon på sidene,
hvor de motstående sideveggene og fundamentet med dette definerer et stillas for mottak av brenselscelle-plater, og
hvor de motstående sideveggene hver omfatter minst ett inngripsorgan på den indre flaten for inngrep med et topporgan som danner toppen av bæreenheten.
I samsvar med et andre aspekt ved oppfinnelsen er det fremskaffet en kompresjonssammenstilling for brenselsceller, omfattende: et bæreenhets-stillas for mottak av en stakk brenselscelleplater og for å opprettholde platene liggende vesentlig over hverandre; og
et lukkeorgan tilpasset til å lukke bæreenheten og påføre trykk til platene i denne ved automatisk låsende inngrep med stillaset når lukkeorganet bringes i posisjon i en første retning vesentlig vinkelrett på planet til platene.
I samsvar med et første aspekt ved oppfinnelsen er det fremskaffet en fremgangsmåte for å danne en brenselscelle-stakk, som omfatter følgende trinn: fremskaffe et bæreenhet-stillas for mottak av et flertall brenselscelle-plater i et innelukket volum i dette;
installere brenselscelle-platene i stillaset for slik å danne en stakk;
sette på en lukkeenhet for bæreenheten for å komprimere brenselscelle-platene i en første retning vesentlig vinkelrett på planet til platene og å la lukkeorganet gripe inn i stillaset;
hvor bæreenheten fremskaffer automatisk låsende inngrep med lukkeorganet og stillaset når lukkeorganet har nådd en passende grad av kompresjon av platene.
Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av
eksempler og med henvisning til de vedlagte tegningene, hvor:
Fig. 1 viser et tverrsnittsriss forfra av en bæreenhet for brenselsceller i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen, Fig. 2 viser ett perspektivriss forfra av bæreenheten for brenselsceller i fig. I, med redusert høyde, Fig. 3 viser et perspektivriss forfra og fra siden av en sammensatt brenselscelle med ventilasjonsåpninger i sideveggene, Fig. 4 viser et perspektivriss forfra av en sammensatt brenselscelle med ventilasjon foran og bak,
Fig. 5 viser et tverrsnittsriss forfra av den sammensatte brenselscellen i fig. 4,
Fig. 6 viser et frontriss av en alternativ konfigurasjon i samsvar med et annet aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen,
Fig. 7 viser et frontriss av et eksempel på en sidevegg hos en bæreenhet,
Fig. 8 viser et tverrsnittsriss forfra av eksemplet på bæreenheten, og
Fig. 9 viser et detaljert tverrsnittsriss av låseorganene hos et topporgan og sideveggene hos bæreenheten i fig. 8.
I den følgende beskrivelsen vil beskrivelser av relativ orientering og posisjon, slik som topp, bunn, horisontal, vertikal, venstre, høyre, opp, ned, foran og bak, likesom adjektiver og adverb utledet av disse, anvendes om orienteringen av sammenstillingen av brenselsceller som vist i figurene. Imidlertid er ikke beskrivelsene ment begrensende for bruken av sammenstillingen av brenselsceller, som kan anvendes i enhver orientering.
Det henvises til fig. i og 2, hvor en kompresjonsanordning 10 for brenselsceller omfatter et bæreenhet-stillas 11 dannet av to motstående sidevegger 12, 13 som opprettholdes parallelt med mellomrom av et stivt fundament 14. Hver av sideveggene 12, 13 fremskaffer på en indre overflate 15 av disse, et flertall parallelle ribber eller tenner 16 som strekker seg langs sideveggen i parallell med, og med et antall forhåndsbestemte avstander fra, fundamentet 14. Hver av ribbene eller tennene 16 er tilpasset til å inngripe med tilsvarende ribber eller tenner 19 dannet i sidene hos et stivt topporgan 18. Topporganet 18 tjener som en avslutning av bæreenheten.
I den viste konfigurasjonen har hver av sideveggens ribber 16, og tilsvarende ribber 19 hos topporganet, en asymmetrisk profil som best sees i den detaljerte tverrsnitts-profilen vist i fig. 9. Profilen som vist inkluderer for hver tann eller ribbe en innadgående
(overhengende) kant 90 og en svakere hellende profilkant 91 for å sikre festende inngrep og kilelåsing av topporganet 18 med respektive sidevegger 12,13.
Det sees av fig. 9 at profilen til ribbene 19 hos topporganet 18 fortrinnsvis er tilpasset med en komplementær profil hos ribbene 16 på hver av sideveggene 12,13.
Som vist i fig. 1 og 2 er bredden til topporganet 18 valgt lik bredden av fundamentet 14, slik at sideveggene opprettholdes nøyaktig parallelt med mellomrom med en gang ribbene 16 og 19 er i inngrep.
Sideveggene 12, 13 hos bæreenheten 11 er dannet av et passende, svakt elastisk materiale, slik som aluminium, slik at sideveggene 12, 13 midlertidig kan forskyves sideveis fra hverandre ettersom topporganet 18 stikkes nedover mot fundamentet 14, inn i hulrommet 20 definert av bæreenheten, og tillater passering av ribbene 16 og 19 over hverandre ettersom topporganet beveger seg nedover. Fortrinnsvis tillater elastisiteten til sideveggen i det minste så mye sideveis forskyvning som høyden av ribbene.
Det skal forstås at den foretrukne profilen til tennene eller ribbene 16 og 19, som vist i tegningene, sikrer at en oppoverrettet retur av topporganet ikke er mulig. Den foretrukne profilen til tennene eller ribbene 16 og 19, det vil si den innadgående, sikrer også at ethvert oppoverrettet trykk på topporganet fører til en tettere binding mellom topporganet og sideveggene ved hjelp av kilelåsingen.
På denne måten kan det sees at bæreenheten 11 og topplukkings-organet 18 automatisk fremskaffer låsende inngrep mellom bæreenheten 11 og lukkeorganet når lukkeorganet bringes i posisjon med bæreenheten i en første retning vesentlig vinkelrett på planet til platene.
Fortrinnsvis er topporganet og fundamentet utformet i et passende stivt materiale slik at bøying ikke tillates, eller bøying tillates i den grad det ikke forstyrrer den tilfredsstillende operasjonen hos inngrepsmekanismene som beskrevet ovenfor. I den foretrukne utførelsesformen er topporganet 18 og baseorganet 14 utformet av aluminium med passende tverravstivnings-profil 21 som illustrert i fig. 1 og 2, eller fortrinnsvis som profilene 80, 81 som vist i fig. 8, for å sikre den nødvendige stivhet.
I motsetning til dette er sideveggene 12, 13 i eksemplet utformet av tynne plater av aluminium med tykkelse 2 min for slik å fremskaffe passende grad av elastisitet.
I andre utførelsesformer kan ribbeprofilen være av enhver passende form for å gjøre fastholdingen av topporganet innenfor sideveggene 12,13 lettere.
Fundamentet 14 hos bæreenheten 11 kan festes til sideveggene med enhver passende fremgangsmåte, slik som med skruer, bolter, sveising eller liming, eller kan være utformet som en enhetlig ekstrudert seksjon.
Det henvises til fig. 4 og 5, hvor det indre hulrommet 20 definert av bæreenheten fylles med påfølgende lag brenselscelleplater som tidligere beskrevet, og overlagt med topporganet 18 med et kompresjonsredskap (ikke vist). Kompresjonsredskapet fremskaffer en passende nedoverrettet trykk-kraft for å komprimere de fleksible tetningene på overflatene av platene og skyver topporganet 18 nedover slik at det endrer hulrommet og griper inn med sideveggene 12,13.
I utførelsesformen vist i fig. 1 er de parallelle ribbene 16 fremskaffet med regelmessige intervaller ned høyden til sideveggene 12, 13. Denne egenskapen muliggjør at en standard side av bæreenheten fylles til ønsket grad (det vil si med nødvendig antall plater for den påkrevde utgangsspenningen) og at topp-platen passerer over de nødvendige antall ribber 16 i på en måte lik skrallehjul og pal (eng: ratchet-and-pawl), til en riktig nedoverrettet forskyvning har resultert i ønsket kompresjonskraft på de installerte platene. På dette tidspunktet kan sammenstillingen 10 fjernes fra klemmeredskapet, ribbene 16,19 opprettholder den riktige posisjonen til topporganet 18. Topporganet 18 opprettholdes stivt i posisjon ved kraften fra brenselscellene (spesielt MEA-ene og pakningene) som virker på de samvirkende ribbene 16,19.
Dybden til topporganet 18 (som vist 11 mm i den foretrukne utførelsesformen i fig. 8) er fortrinnsvis ikke bare tilstrekkelig til å sikre nødvendig stivhet, men også å fremskaffe tilstrekkelig ribber 19 for å gjøre det lettere å fremskaffe skikkelig inngrep med sideveggene med tilstrekkelig inngrepskraft. Fortrinnsvis er dybden til topporganet 18 også tilstrekkelig til å sikre at topporganet forblir rettvinklet presentert til sideveggene under installasjonsprosessen.
I utførelsesformen i fig. 4 og 5 skal det bemerkes at ribbene 16 kun strekker seg en kort avstand ned dybden hos sideveggene 12, 13. Denne konfigurasjonen er passende hvor det kun er et forhåndsbestemt antall plater som skal installeres. De nødvendige sammenpressingskreftene som er nødvendig for effektiv tetning og elektrisk kobling kan beregnes og direkte relateres til stakkhøyden, for med dette å tillate nøyaktig bestemmelse av inngrepspunkter for ribbene. Justeringer i sammenpressingskraft kan oppnås ved bruk av tynne, ukomprimerbare skinner som tjener som avstandsstykker nærliggende endeplatene.
Det skal forstås at ribbene 16, 19 kan fremskaffes langs hele lengden av sideveggene og tilsvarende kanter hos topporganet, for maksimalt kontaktområde mellom sideveggene og topporganet, eller ribbene kan være diskontinuerlige ved flere posisjoner langs lengden til sideveggene og tilsvarende kanter hos topporganet. Alternativt kan det være fremskaffet et bestemt antall tenner eller andre inngrepspunkter ved respektive posisjoner langs lengden av sideveggene og topporganet.
Fortrinnsvis er inngrepspunktene fremskaffet med et vesentlig antall steder langs sideveggene slik at trykk-kraften som påføres brenselscelleplatene som er installert i stillaset hovedsakelig er lik over hele overflaten til platene.
I de foretrukne utførelsesformene er ribbene eller tennene dannet på innerveggen hos sideveggene. Det henvises til fig. 6, hvor en ytterligere konfigurasjon av kompresjonssammenstillingen 60 er vist. I denne utførelsesformen er ribbene 16 dannet i utsparinger 65 i de øvre endene av sideveggene 61, 62 og tilsvarende utsparinger 66 er dannet i de nedoverrettede veggene 67, 69 hos topporganet 68. På denne måten danner topporganet en utvidelse til de øvre delene av sideveggene 61, 62 som kobles med denne for å danne den fullstendig lukkede kompresjons-sammenstillingen.
Det skal forstås at ribbene 16 i sideveggene ikke behøver være innoverrettet, men kan være utoverrettet, hvor de respektive utsparingene 65, 66 hos sideveggene 61, 62 og topporganet er omvendt.
I en alternativ konfigurasjon som ikke er vist, kan de nedoverrettede veggene 67, 69 være fremskaffet med innoverrettede ribber 66 tilpasset til å gripe inn i tilsvarende spor 16 dannet på utsiden av sideveggene 61, 62.
Bæreenheten 11 kan være dannet til å ha enhver passende profil. Dette er spesielt relevant ved betraktning av brenselsleveringskanaler og manifolder, utløpsmanifolder og baner for avkjølende luft.
Fig. 3 viser en bæreenhet 30 med en terningformet profil som tillater en relativt høy stakk tynne plater. I bæreenheten 30 fremskaffer for- og baksiden av enheten åpen adgang til manifoldendene hos de individuelle brenselscellene hvor brensel leveres, og sideveggene 32, 33 har begge en "vindusliknende" utforming, med fire åpninger 37 for å tillate luftgjennomstrømning for å fremskaffe oksidant og/eller kjøling. Kun en kort "stige" med tenner 16 på sideveggene 32, 33 er fremskaffet tilsvarende tennene 19 som strekker seg i den fulle dybden til topporganene 38.
Åpningene i sideveggene hos sammenstillingen av brenselsceller kan tildeles enhver passende utforming som er i samsvar med det påkrevde tverrsnittet for luftstrømmen og materialet som sideveggene er dannet av. Fig. 7 viser en ytterligere utføreIsesform av sideveggen 71 med to åpninger 42, 73.
Fig. 4 og 5 illustrerer en bæreenhet 40 med en terningformet profil som tillater en relativt høy stakk tynne plater, med relativt store for- og baksider som fremskaffer større adgang til manifoldendene hos de individuelle brenselscelle-platene hvor både brensel og oksidant og kjølefluid leveres, for med dette å unngå krav til vindusliknende utforming av sideveggene.
I kompresjonssammenstillingen for brenselsceller vist i fig. 6 omfatter bæreenheten 60 plasseringsanordninger 63 for hydrogenforsyningstanker. Bæreenheten kan også omfatte andre plasseringsanordninger for andre systemanordninger slik som vifter, filtre, elektronikk, magnetventiler, batterier etc. Bæreenheten kan også omfatte kanalsystemer for brensels- eller oksidantfluidstrømmer.
De foretrukne utførelsesformene er her beskrevet som utformet av ekstrudert aluminium, men generelt kan ethvert materiale som fremskaffer den passende grad av fleksibilitet og stivhet anvendes. Andre eksempler omfatter plastmaterialer eller karbonkompositter. Der hvor bæreenheten er laget av et elektrisk ledende materiale, kan noe av eller hele den indre overflaten være dekket av et elektrisk isolerende materiale for å sikre at det ikke oppstår kortslutning av elektrisk strøm over brenselsceller.
Andre utførelsesformer er omfattet innenfor rammen av de vedlagte patentkravene.
Claims (20)
1. Kompresjonssammenstilling (10) for brenselsceller, omfattende: en bæreenhet (11, 30, 40, 60) med minst to motstående sidevegger (12,13, 32, 33, 71) fastholdt med mellomrom ved hjelp av et fundament (14) som strekker seg mellom en nedre posisjon på sidene, hvor de motstående sideveggene (12, 13, 32, 33, 71) og fundamentet (14) med dette definerer et stillas for mottak av brenselscelleplater, hvorved de motstående sideveggene hver omfatter et flertall motsvarende inngrepsorgan (16) på ei indre flate (15) for inngrep med et topporgan (18) som danner toppen av bæreenheten,karakterisertved at et flertall tilsvarende inngrepsorgan er arrangert med mellomrom i intervaller ned langs sideveggene (12,13, 32, 33, 71).
2. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat inngrepsorganene (16) hver omfatter tenner som strekker seg innover mot det indre volumet hos bæreenheten (11, 30, 40, 60).
3. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 2,karakterisert vedat hver av tennene (16) har en asymmetrisk profil som tillater passasje av topporganet (18) forbi disse i en første retning, men ikke i en andre retning motsatt av den første retningen.
4. Kompresjonssammenstilling i samsvar med ett av patentkravene ovenfor,karakterisert vedat sideveggene (12, 13, 32, 33, 71) er dannet av et materiale med tilstrekkelig fleksibilitet til å tillate at topporganet (18) griper inn med bæreenheten (11, 30, 40, 60) ved passering over og midlertidig forskyvning av et relevant inngrepsorgan.
5. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat inngrepsorganene (16) omfatter parallelle ribber som strekker seg langs en hovedsakelig sideveis utstrekning av sideveggene.
6. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 5,karakterisert vedat hver av ribbene (16) har en asymmetrisk profil som tillater passasje av topporganet (18) forbi disse i en første retning, men ikke i en andre retning motsatt av den første retningen.
7. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 6,karakterisert vedat hver av ribbene (16) har en profil som tillater utløsing av topporganet i en retning parallelt med aksene til ribbene.
8. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat hver av sideveggene (12,13, 32, 33, 71) omfatter ventilasjonsåpninger.
9. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 3 eller 6,karakterisert vedat retningen til inngrepet for topporganet (18) i sideveggene (12, 13, 32, 33, 71) er vinkelrett på planet til fundamentet (14).
10. Kompresjonssammenstilling i samsvar med ett av patentkravene ovenfor,karakterisert vedat topporganet (18) omfatter minst to tilsvarende inngrepsorgan (19) for inngrep med hver av inngrepsorganene på respektive sidevegger hos bæreenheten (11, 30,40, 60).
11. Kompresjonssammenstilling i samsvar med ett av patentkravene ovenfor,karakterisert vedat inngrepsorganene (16) er anbrakt i utsparinger i den respektive sidevegg.
12. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat topporganet (18) er tilpasset til å bli mottatt i utsparingene i sideveggene.
13. Kompresjonssammenstilling i samsvar med ett av patentkravene ovenfor,karakterisert vedat bæreenheten (11, 30,40, 60) er dannet av aluminium.
14. Kompresjonssammenstilling i samsvar med ett av patentkravene ovenfor,karakterisert vedat fundamentet (14) og/eller topporganet (18) er utformet av aluminiums-ekstrudering.
15. Kompresjonssammenstilling i samsvar med ett av patentkravene ovenfor,karakterisert vedat den omfatter plasseringsanordninger (63) anbrakt på eksterne vegger, for fremskaffing av brenselstanker eller andre systemanordninger.
16. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat bæreenheten er tilpasset mottak av en stabel med brenselscelleplater og opprettholde platene liggende vesentlig over hverandre; og topporganet (18) danner et lukkeorgan tilpasset til å lukke bæreenheten og påføre trykk på platene i denne ved automatisk låsende inngrep med bæreenheten når lukkeorganet (18) bringes i posisjon med bæreenheten i en første retning vesentlig vinkelrett på planet til platene.
17. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 16,karakterisert vedat retur av lukkeorganet (18) i en andre retning motsatt av den første retningen unngås ved tilsvarende inngrepsorgan (16,19) som er fremskaffet i bæreenheten og i lukkeorganet.
18. Kompresjonssammenstilling i samsvar med patentkrav 17,karakterisert vedat inngrepsorganene (16,18) danner et flertall automatiske låseposisjoner sekvensielt ved varierende avstander langs den første retningen.
19. Fremgangsmåte for å danne en brenselscellestakk,karakterisert vedat den omfatter følgende trinn: fremskaffe et bæreenhet-stillas (11, 30, 40, 60) for mottak av et flertall brenselscelleplater i et innelukket volum i dette; installere brenselscelleplatene i stillaset for slik å danne en stakk; sette på en lukkeenhet for bæreenheten for å komprimere brenselscelleplatene i en første retning vesentlig vinkelrett på planet til platene og å la lukkeorganet gripe inn i stillaset; hvor bæreenheten (11, 30, 40, 60) fremskaffer automatisk låsende inngrep med lukkeorganet (18) og stillaset når lukkeorganet har nådd en passende grad av kompresjon av platene.
20. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 19,karakterisert vedå omfatte følgende trinn: passere en serie av etterfølgende automatiske inngrepsposisjoner mellom lukkeorganet og stillaset mellom startposisjon og den endelige posisjonen hvor lukkeorganet har nådd en passende grad av kompresjon av platene.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0207313A GB2387959B (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Fuel cell compression assembly |
PCT/GB2003/001348 WO2003083977A2 (en) | 2002-03-28 | 2003-03-27 | Fuel cell compression assembly |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20035233D0 NO20035233D0 (no) | 2003-11-25 |
NO335181B1 true NO335181B1 (no) | 2014-10-13 |
Family
ID=9933880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20035233A NO335181B1 (no) | 2002-03-28 | 2003-11-25 | Kompresjonssammenstilling for brenselsceller og framgangsmåte for å danne en brenselscellestakk |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7435501B2 (no) |
EP (1) | EP1512192B1 (no) |
JP (1) | JP4766646B2 (no) |
AT (1) | ATE396512T1 (no) |
AU (1) | AU2003217040A1 (no) |
BR (1) | BR0303898B1 (no) |
CA (1) | CA2480855C (no) |
DE (1) | DE60321169D1 (no) |
ES (1) | ES2309307T3 (no) |
GB (1) | GB2387959B (no) |
MX (1) | MXPA04009372A (no) |
NO (1) | NO335181B1 (no) |
RU (1) | RU2313860C2 (no) |
WO (1) | WO2003083977A2 (no) |
ZA (1) | ZA200407775B (no) |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2382455B (en) * | 2001-11-07 | 2004-10-13 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell fluid flow field plates |
GB2412784B (en) * | 2002-01-18 | 2006-08-23 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell oxygen removal and pre-conditioning system |
GB2390738B (en) * | 2002-07-09 | 2005-05-11 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell direct water injection |
GB2401986B (en) * | 2003-05-17 | 2005-11-09 | Intelligent Energy Ltd | Improvements in fuel utilisation in electrochemical fuel cells |
GB2409763B (en) | 2003-12-31 | 2007-01-17 | Intelligent Energy Ltd | Water management in fuel cells |
US7153600B2 (en) | 2004-02-24 | 2006-12-26 | General Motors Corporation | Integrated cell voltage monitoring module |
GB2413002B (en) * | 2004-04-08 | 2006-12-06 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell gas distribution |
US7914942B2 (en) * | 2004-11-26 | 2011-03-29 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell vehicle |
GB2422716B (en) * | 2005-01-26 | 2007-08-22 | Intelligent Energy Ltd | Multi-layer fuel cell diffuser |
GB2434845B (en) | 2006-02-01 | 2010-10-13 | Intelligent Energy Ltd | Variable compressibility gaskets |
DE102006028439B4 (de) * | 2006-06-21 | 2016-02-18 | Elringklinger Ag | Brennstoffzellenstapel und Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels |
FR2925228B1 (fr) * | 2007-12-17 | 2010-12-24 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustible a assemblage plan a etancheite simplifiee |
TWI382584B (zh) * | 2008-02-19 | 2013-01-11 | Asia Pacific Fuel Cell Tech | The structure of the fuel cell module |
JP5262241B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-08-14 | 三菱マテリアル株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
DE102009036628B4 (de) | 2009-08-07 | 2018-05-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verpresster Brennstoffzellenstack |
US8846227B2 (en) * | 2009-12-18 | 2014-09-30 | MAGNA STEYR Battery Systems GmbH & Co. OG | Cooling/heating element for a rechargeable battery |
CN102157747B (zh) * | 2011-03-18 | 2013-07-03 | 上海交通大学 | 燃料电池电堆的自动化装配装置 |
EP2546915B1 (en) * | 2011-07-11 | 2014-06-11 | Belenos Clean Power Holding AG | Housing assembly for a fuel cell stack |
CN107579263B (zh) | 2012-08-14 | 2020-12-01 | 环能源公司 | 燃料电池流动沟道和流场 |
WO2014026287A1 (en) * | 2012-08-14 | 2014-02-20 | Powerdisc Development Corporation Ltd. | Fuel cell components, stacks and modular fuel cell systems |
US9644277B2 (en) | 2012-08-14 | 2017-05-09 | Loop Energy Inc. | Reactant flow channels for electrolyzer applications |
JP6150219B2 (ja) * | 2014-04-18 | 2017-06-21 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタックの製造方法 |
CN109075358B (zh) | 2016-03-22 | 2021-10-19 | 环能源公司 | 用于热管理的燃料电池流场设计 |
FR3062958B1 (fr) | 2017-02-10 | 2019-04-05 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Module elementaire d'une pile a combustible |
FR3062960B1 (fr) | 2017-02-10 | 2021-05-21 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustible |
JP6950557B2 (ja) * | 2018-02-15 | 2021-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタックの製造方法 |
CN109768311B (zh) * | 2018-12-26 | 2020-09-04 | 武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司 | 一种燃料电池电堆的装配设备 |
DE102019207116A1 (de) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzelleneinheit |
CN114361492B (zh) * | 2019-07-16 | 2024-06-07 | Fcp燃料电池动力系统股份有限公司 | 燃料电池系统和用于燃料电池模块的集成背板 |
CN110676500B (zh) * | 2019-09-23 | 2021-03-16 | 武汉理工大学 | 燃料电池堆自动装配检测装置 |
DE102019219795A1 (de) * | 2019-12-17 | 2021-06-17 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzelle mit einer Nachstellvorrichtung zum Ausgleich des Setzverhaltens innerhalb eines Stapelaufbaus |
RU2757662C9 (ru) * | 2020-10-05 | 2022-02-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" (ООО "Инэнерджи") | Батарея топливных элементов и биполярная пластина |
CN115498236A (zh) * | 2022-11-21 | 2022-12-20 | 佛山市清极能源科技有限公司 | 一种燃料电池固定装配装置及其用的伸缩连杆 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3134697A (en) | 1959-11-03 | 1964-05-26 | Gen Electric | Fuel cell |
US4738905A (en) * | 1986-12-03 | 1988-04-19 | International Fuel Cells Corporation | Manifold seal structure for fuel cell stack |
DE3914244A1 (de) * | 1989-04-29 | 1990-10-31 | Asea Brown Boveri | Brennstoffzellenanordnung und verfahren zu deren herstellung |
US5314762A (en) * | 1992-05-12 | 1994-05-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Portable power source |
JP3135991B2 (ja) | 1992-06-18 | 2001-02-19 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池および燃料電池スタック締め付け方法 |
RU2067339C1 (ru) * | 1992-08-06 | 1996-09-27 | Дерявко Алексей Филиппович | Регенеративный электродный блок топливных элементов |
RU2084991C1 (ru) * | 1993-03-01 | 1997-07-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт ядерной физики | Батарея твердотопливных элементов |
US5686200A (en) | 1993-12-22 | 1997-11-11 | Ballard Power Systems Inc. | Electrochemical fuel cell assembly with compliant compression mechanism |
JP3253809B2 (ja) * | 1994-09-07 | 2002-02-04 | 富士写真フイルム株式会社 | 乾式分析フィルム用カートリッジ、その組立方法及び組立用治具 |
JPH0992324A (ja) * | 1995-07-20 | 1997-04-04 | Toyota Motor Corp | 電池モジュールおよび燃料電池 |
US5789091C1 (en) | 1996-11-19 | 2001-02-27 | Ballard Power Systems | Electrochemical fuel cell stack with compression bands |
JPH10214634A (ja) | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | 燃料電池 |
DE19724428C2 (de) | 1997-06-10 | 1999-09-16 | Ballard Power Systems | Gehäuse für einen Niedertemperatur-Brennstoffzellenstapel |
US6057053A (en) | 1997-11-25 | 2000-05-02 | Ballard Power Systems Inc. | Compression assembly for an electrochemical fuel cell stack |
US6251308B1 (en) * | 1999-03-19 | 2001-06-26 | Premix | Highly conductive molding compounds and fuel cell bipolar plates comprising these compounds |
JP2001167745A (ja) | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Power System:Kk | セル積層構造の加圧構造 |
CA2353210C (en) * | 2000-07-19 | 2006-07-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell apparatus |
RU16413U1 (ru) * | 2000-09-19 | 2000-12-27 | ООО Фирма "ИНФОРМЕТ" | Устройство для размещения аккумуляторной батареи на электроподвижном составе |
-
2002
- 2002-03-28 GB GB0207313A patent/GB2387959B/en not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-03-27 US US10/509,441 patent/US7435501B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-03-27 RU RU2004131677/09A patent/RU2313860C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2003-03-27 EP EP03712428A patent/EP1512192B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-03-27 MX MXPA04009372A patent/MXPA04009372A/es active IP Right Grant
- 2003-03-27 JP JP2003581289A patent/JP4766646B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-03-27 CA CA2480855A patent/CA2480855C/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-03-27 BR BRPI0303898-0A patent/BR0303898B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2003-03-27 AU AU2003217040A patent/AU2003217040A1/en not_active Abandoned
- 2003-03-27 WO PCT/GB2003/001348 patent/WO2003083977A2/en active IP Right Grant
- 2003-03-27 AT AT03712428T patent/ATE396512T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-03-27 DE DE60321169T patent/DE60321169D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-03-27 ES ES03712428T patent/ES2309307T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-11-25 NO NO20035233A patent/NO335181B1/no not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-09-27 ZA ZA200407775A patent/ZA200407775B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR0303898B1 (pt) | 2012-11-27 |
GB2387959C (en) | 2005-02-09 |
EP1512192B1 (en) | 2008-05-21 |
NO20035233D0 (no) | 2003-11-25 |
ATE396512T1 (de) | 2008-06-15 |
GB0207313D0 (en) | 2002-05-08 |
DE60321169D1 (de) | 2008-07-03 |
WO2003083977A3 (en) | 2005-01-13 |
MXPA04009372A (es) | 2005-09-12 |
US7435501B2 (en) | 2008-10-14 |
JP4766646B2 (ja) | 2011-09-07 |
GB2387959A (en) | 2003-10-29 |
ES2309307T3 (es) | 2008-12-16 |
WO2003083977A2 (en) | 2003-10-09 |
RU2313860C2 (ru) | 2007-12-27 |
EP1512192A2 (en) | 2005-03-09 |
AU2003217040A8 (en) | 2003-10-13 |
GB2387959B (en) | 2005-02-09 |
AU2003217040A1 (en) | 2003-10-13 |
CA2480855C (en) | 2011-06-21 |
JP2005522002A (ja) | 2005-07-21 |
BR0303898A (pt) | 2004-08-10 |
CA2480855A1 (en) | 2003-10-09 |
RU2004131677A (ru) | 2005-05-27 |
US20050202304A1 (en) | 2005-09-15 |
ZA200407775B (en) | 2007-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO335181B1 (no) | Kompresjonssammenstilling for brenselsceller og framgangsmåte for å danne en brenselscellestakk | |
US8110316B2 (en) | Fuel cell | |
US6764787B2 (en) | One piece sleeve gas manifold for cell stack assemblies such as fuel cells | |
AU2005309264B2 (en) | Solid oxide fuel cell with external manifolds | |
US7736785B2 (en) | Fuel cell | |
US8597850B2 (en) | Fuel cell without bipolar plates | |
KR101407937B1 (ko) | 균일한 유동분배 구조를 갖는 금속재 실링 고체산화물 연료전지 스택 | |
KR101155926B1 (ko) | 연료 전지 스택 및 연료 전지 스택의 막-전극 접합체 교체 장치 | |
US9178245B2 (en) | Energy conversion apparatus, in particular fuel cell stack or electrolyzer | |
US11108061B2 (en) | Water electrolysis or co-electrolysis reactor (SOEC) or fuel cell (SOFC) for pressurized operation and with a clamping system suitable for such operation | |
DK181123B1 (en) | An electrolysis system | |
US20190027773A1 (en) | Systems and methods of fuel cell stack compression | |
US8043766B2 (en) | Fuel cell exhibiting enhanced separator sealing structure | |
JP4673194B2 (ja) | 燃料電池システム | |
WO2011059654A1 (en) | Fuel cell system manifold seal | |
EP3680972B1 (en) | Apparatus for evaluating performance of fuel cell stack | |
US20210020976A1 (en) | Unit cell for a fuel cell and a method for manufacturing a unit cell for a fuel cell | |
WO2024107049A1 (en) | Solid electrochemical cell stack | |
JPS61138468A (ja) | 燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |