带有突出的双极板的燃料电池制造技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池(1)，一种带有至少两个燃料电池(1)的燃料电池堆垛(10)，一种带有燃料电池堆垛的燃料电池装置，以及一种带有燃料电池装置的机动车。为了防止燃料电池(1)的膜片电极组件(13)的加工引起的误定位导致在工作介质流中的障碍，根据本发明专利技术设置成，双极板中(2,3)中的至少一个(2,3)比双极板(2,3)中的另一个更多地伸入工作介质管路(4)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有突出的双极板的燃料电池
本专利技术涉及一种燃料电池，其带有：两个在燃料电池的堆垛方向上相继布置的双极板，至少一个工作介质管路穿过双极板在堆垛方向上延伸；膜片电极组件；以及用于使双极板彼此电绝缘的绝缘元件，其中，绝缘元件横向于堆垛方向布置在工作介质管路和膜片电极组件之间。此外，本专利技术涉及一种用于燃料电池装置的燃料电池堆垛，其带有至少两个在堆垛方向上相继布置的燃料电池，其中，在燃料电池之间设置通入工作介质管路中的中间腔。此外，本专利技术涉及一种带有燃料电池堆垛的燃料电池装置。此外，本专利技术涉及一种机动车，其带有提供用于机动车的驱动能的燃料电池装置。
技术介绍
开头所述类型的燃料电池、燃料电池堆垛、燃料电池装置和机动车是普遍已知的。燃料电池利用燃料与氧的化学转化以产生电能。为此，燃料电池包含膜片电极组件作为核心组件，其分别可设计成由离子、尤其地质子、传导的膜片和分别两侧地布置在膜片处的电极(阳极和阴极)组成的复合物。此外，气体扩散层可在膜片电极组件的两侧布置在电极的背离膜片的侧处。通常，燃料电池装置具有多个布置成堆垛的燃料电池，其电功率累加。在燃料电池的运行中，燃料、尤其地氢气H2或含氢气的气体混合物被输送给阳极，在阳极处，在释放电子的情况下进行H2到H+的电化学氧化。经由电解质或使反应腔气密地彼此分离并且电绝缘的膜片，实现与水相关地或无水地将质子H+从阳极室中传送到阴极室中。在阳极处提供的电子经由电气管路被导向阴极处。将氧气或含氧气的气体混合物输送给阴极，从而在吸收电子的情况下进行从O2到O2-的还原。同时，在阴极室中，氧阴离子在形成水的情况下与经由膜片传送的质子反应。相对于其它发电机，通过直接从化学能转化成电能，燃料电池由于避开了卡诺系数得到更好的效率。因此，燃料电池装置通过多个布置成堆垛的燃料电池或单电池形成，从而也称为燃料电池堆垛。双极板可用于与膜片电极组件的可导电的接触。在装配燃料电池的情况中，由于可出现公差，膜片电极组件在双极板之间横向于堆垛方向布置在其理论位置之外。在此，膜片电子组件优选地如此设计(bemessen)，即，燃料电池也利用偏移地布置的膜片电极组件工作。然而，误定位的膜片电极组件可向工作介质管路的方向上挤压绝缘元件，从而绝缘元件伸入工作介质管路中。由于绝缘元件的重力和弹性性能，在此可能的是，被推动的绝缘元件变形并且至少部分地覆盖中间腔到工作介质管路中的通入部。然而，通过中间腔引导为了使燃料电池运行所需的工作介质中的一种。于是，如果绝缘元件覆盖中间腔的通入部，则其阻断工作介质在中间腔和工作介质管路之间的流动，从而燃料电池不再可正常运行。
技术实现思路
现在，本专利技术所基于的目的是，提供开头所述类型的燃料电池、燃料电池堆垛、燃料电池装置和机动车，其中，燃料电池可简单装配并且尤其地可简单地定位带有大的位置公差的膜片电极组件，而绝缘元件不可覆盖中间腔到工作介质管路中的通入部。对于开头所述的燃料电池，该目的由此实现，即，双极板中的一个横向于堆垛方向至少区段地比双极板中的另一个的区段更多地伸入工作介质管路中。对于开头所述的燃料电池堆垛，该目的由此实现，即，燃料电池中的至少一个是根据本专利技术的燃料电池。对于开头所述类型的燃料电池装置，该目的由此实现，即，燃料电池堆垛是根据本专利技术的燃料电池堆垛。对于开头所述的机动车，该目的由此，即，燃料电池装置是根据本专利技术的燃料电池装置。通过使双极板中的一个横向于堆垛方向至少区段地比另一双极板的区段更多地伸入工作介质管路中，双极板中的一个可支撑绝缘元件，从而绝缘元件不可到达通入部之前并且由此妨碍或甚至阻断工作介质流。由于双极板中的一个从双极板中的另一个中至少区段地突出，突出的区段不需要通过绝缘元件与双极板中的另一个电绝缘，因为其不可与另一双极板接触。因此，如果膜片电极组件布置在其理论位置中，则绝缘元件不需要伸到突出部上。如果没有另外阐述，根据本专利技术的解决方案可通过不同的、分别对于自身而言有利的、可任意相互组合的设计方案进一步改善。以下讨论这些设计形式和与其相关的优点。如此，伸入工作介质管路中的区段可为伸入工作介质管路中的突出部，其优选地伸出超过双极板中的另一个的邻近的区段。也就是说可为足够的是，绝缘元件仅仅部分地、即不是完全地或整面地被支撑，以防止绝缘元件到达通入孔上。由此，可节省用于构造保留支撑面的材料，以防止燃料电池的不必要的高重量。两个双极板可分别具有伸入工作介质管路中的突出部，其中，突出部横向于堆垛方向彼此间隔开。如此构造的燃料电池可与燃料电池在空间中的取向无关地在堆垛方向上且与堆垛方向相反地支撑绝缘元件，并且由此防止绝缘元件放在通入孔上。例如，双极板中的一个的突出部在堆垛方向上的投影不可与双极板中的另一个重叠。于是，一个双极板的突出部的投影与双极板中的另一不重叠。如果双极板中的两个都具有突出部，两个突出部沿着堆垛方向的投影优选地同样不重叠，从而其在堆垛方向上的投影不重叠。伸入工作介质管路中的区段可为两个燃料电池中的一个的指离燃料电池的中心的且接触工作介质管路的边缘，其中，该边缘从两个燃料电池中的另一个的指离燃料电池的中心的且接触工作介质管路的边缘中凸出。例如，这些边缘指向燃料电池的边缘区域。由此，尤其地可在这样的情况中支撑绝缘元件，即，膜片电极组件挤压绝缘元件远离中心并且例如向工作介质管路的方向将其挤向燃料电池的边缘区域。如果燃料电池中的至少两个被组成燃料电池堆垛，燃料电池中的一个的伸入工作介质管路中的区段邻接到在燃料电池之间存在的中间腔处。由此，可以节省空间的方式提供保留支撑面并且可有效地防止绝缘元件放在通入孔上。于是，伸入工作介质管路中的区段可构成用于绝缘元件的保留支撑面。附图说明下面在实施例中根据从属的附图阐述本专利技术。其中：图1以俯视图示出了根据本专利技术的燃料电池的实施例的示意图，图2和3以截面图示出了根据本专利技术的燃料电池堆垛的实施例的示意图，图4以截面图示出了根据本专利技术的燃料电池装置的实施例的示意图，图5示出了根据本专利技术的机动车的实施例的示意图。具体实施方式下面示例性地根据实施形式参考图纸阐述本专利技术。在此，实施形式的不同特征可彼此独立地相互组合，如已经在单个有利的设计方案中说明的那样。首先，参考图1的实施例描述根据本专利技术的燃料电池的结构和功能。图1示出了带有两个双极板2,3的燃料电池1，两个双极板2,3相继布置在堆垛方向S上并且由此被堆垛。工作介质管路4沿着堆垛方向S延伸穿过双极板2,3。为了构造工作介质管路4，双极板2,3具有孔，其相继布置在堆垛方向S上并且优选地至少基本上彼此对准。双极板2至少区段地比另一双极板3的区段更多地伸入工作介质管路4中。尤其地，双极板2具有至少一个突出部5并且例如具有两个突出部5,6，其横向于堆垛方向S且例如在燃料电池1的宽度方向B上从双极板中的另一个3中凸出，并且伸入工作介质管路4中。宽度方向B优选地指向燃料电池1的边缘区域R的方向，工作介质管路4布置在边缘区域R附近。如果双极板2具有突出部5,6，其可设置成彼此间隔开，尤其地垂直于堆垛方向S和宽度方向B。尤其地，双极板中的一个2可在朝向燃料电池1的边缘区域R的方向上至少区段地从双极板中的另一个3中突出，从而例如突出部5,6向边缘区域R的方向延伸。优选地，工作介质管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池(1)，其带有：两个在所述燃料电池(1)的堆垛方向(S)上相继布置的双极板(2,3)，至少一个工作介质管路(4)穿过所述双极板(2,3)在所述堆垛方向(S)上延伸；膜片电极组件(13)；以及用于使所述双极板(2,3)彼此电绝缘的绝缘元件(14)，其中，所述绝缘元件(14)横向于所述堆垛方向(S)布置在所述工作介质管路(4)和所述膜片电极组件(13)之间，其特征在于，所述双极板中的一个(2)横向于所述堆垛方向(S)至少区段地比另一所述双极板(3)的区段更多地伸入所述工作介质管路(4)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.05 DE 102015200028.11.一种燃料电池(1)，其带有：两个在所述燃料电池(1)的堆垛方向(S)上相继布置的双极板(2,3)，至少一个工作介质管路(4)穿过所述双极板(2,3)在所述堆垛方向(S)上延伸；膜片电极组件(13)；以及用于使所述双极板(2,3)彼此电绝缘的绝缘元件(14)，其中，所述绝缘元件(14)横向于所述堆垛方向(S)布置在所述工作介质管路(4)和所述膜片电极组件(13)之间，其特征在于，所述双极板中的一个(2)横向于所述堆垛方向(S)至少区段地比另一所述双极板(3)的区段更多地伸入所述工作介质管路(4)中。2.根据权利要求1所述的燃料电池(1)，其特征在于，伸入所述工作介质管路(4)中的区段为伸入所述工作介质管路(4)中的突出部(5,6)，其横向于所述堆垛方向(S)伸出超过所述双极板(2,3)中的另一个的邻近的区段。3.根据权利要求2所述的燃料电池(1)，其特征在于，所述两个双极板(2,3)分别具有伸入所述工作介质管路(4)中的突出部(5,5a)，其中，所述突出部(5,5a)横向于所述堆垛方向(S)彼此间隔开。4.根据权利要求1所述的燃料电池(1)，其特征在于，所述伸入所述工作介质管路(4)中的区段为所述双极板中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：B迪克森，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE