【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池堆和一种具有燃料电池堆的燃料电池系统，所述燃料电池堆具有多个单电芯，单电芯具有公共的阴极区域和公共的阳极区域。本专利技术特别涉及一种具有多个单电芯的燃料电池堆和一种具有燃料电池堆的燃料电池系统，其中，单电芯具有公共的阴极区域和与公共的阴极区域隔开的公共的阳极区域。
技术介绍
1、由多个单电芯组成的燃料电池堆大体上在现有技术中是已知的。通常，单电芯被夹紧在两个端板之间，并且形成用于燃料电池堆的所有单电芯的公共阴极区域和公共阳极区域。为此，流入和流出区域通常在堆叠方向上在堆叠的整个长度上延伸，并且由形成在单电芯中的穿孔形成，这些穿孔相对于穿流的气态离析物使燃料电池堆的所有电芯彼此平行地连接。
2、在实践中目前的情况是，这种类型的燃料电池堆用在燃料电池系统中。当使用pem技术、即利用质子传导膜或聚合物电解质膜形成具有单电芯的燃料电池堆时，当新鲜气体被计量加入以用于起动时，则在燃料电池系统起动时，处于燃料电池系统中的气体被经过燃料电池堆冲走。这对于阳极区域特别关键。如果阳极区域中的氢气在燃料电池堆运行结束后已经挥发或者已经在燃料电池中被伴流的空气中的氧气耗尽，则空气大多存在于阳极区域中。如果现在计量补充氢气，则空气/氢气前沿并行地流经燃料电池堆的所有单电芯。这与阴极区域中的空气一起导致在该前沿处出现临界电位差，所述电位差损坏燃料电池的催化器。燃料电池堆的这种起动(也称为空气/空气起动)会对使用寿命产生不利影响。
3、为了解决这个问题，在此例如可以将氢气保存在阳极区域中，在理想情况下，在燃
技术实现思路
1、在此，本专利技术的目的在于，进一步改进根据权利要求1的前序部分中提到的类型的燃料电池堆，以便实现长的使用寿命，并且提供一种具有这种燃料电池堆的改进的燃料电池系统。
2、根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1中的特征并且在此特别是权利要求1的特征部分中的特征的燃料电池堆来实现，以及通过具有权利要求15中的特征的燃料电池系统来实现。有利的设计方案和改进方案由从属权利要求得到。
3、在根据本专利技术的燃料电池堆中规定，该燃料电池堆以集成方式具有至少一个阀装置，用于阻断特别是流入阴极区域中和/或从阴极区域流出的流动路径、特别是优选包含空气的阴极气体的进入和/或离开阴极区域的流动路径。这种将阀装置在燃料电池堆的内部的集成使得能够在燃料电池系统的区域中、特别是在燃料电池堆的外部省去这种阀装置，这非常有助于节省安装空间，特别是对于燃料电池系统来说。在此，唯一一个阀装置已经可以相应地封锁穿过阴极区域的流动路径，从而不可能再穿流经过阴极区域。这已经确保了非常积极的效果，因为空气只能通过从阀、特别是阀装置的一侧和另一侧的对流过程在阴极区域中被交换。
4、在此，按照根据本专利技术的燃料电池堆的一个极其有利的改进方案，至少一个阀装置设计为集成到至少一个端板中。如上所述，燃料电池堆的单电芯通常在两个端板之间彼此夹紧。在这些端板——其具有比燃料电池堆的相应的单电芯更大的厚度——的区域中，通常存在足够的安装空间，以便能够以所描述的方式集成阀装置。例如，它可以集成到进入空气联接部和/或排出空气联接部中，特别是通过将其从至燃料电池堆的进入空气管路和/或排出空气管路的联接侧拧入端板中。
5、在此，至少一个阀装置可以设计为在正常情况下被关闭的阀装置。这种在正常情况下被关闭的阀装置确保穿过燃料电池堆的阴极区域的流动路径被密封，而无需有源操作且没有持久的能量需求。用于打开的有源操作可以例如通过电磁力来执行，从而必须有意识地切换阀装置。
6、对此替代地也可以设想，当永磁体与可磁化的阀体和/或阀座结合使用时，提供克服弹簧压力和/或克服磁力、特别是永磁力的磁力，以便形成无需操控的结构。
7、在此，磁力特别具有非常决定性的优势，因为通过它们可以形成或者说已经形成了无源的、磁力递减的阀装置。磁力递减是指，阀装置在正常情况下通过磁体保持关闭，其中，使阀装置保持关闭的力很大，且在打开后想要再次关闭的力——其也称为关闭力——随着开度增大而减小，与弹簧加载的阀不同，在所述弹簧加载的阀中，关闭力随着开度增大而增大。
8、特别地，在正常情况下，在没有以相应压力和/或相应流速流向阀座时，阀体被保持在阀座中。则在这种非运行状态中，该结构密封且特别可以具有一个或多个密封件或者说一个或多个密封元件，它们优选布置在阀体的背风区中，并且一方面，用于良好的密封并且在穿流情况下不造成不必要的压力损失。
9、在此，在使用无源的、磁力递减的阀装置的情况下，由阀装置引起的用于阻断流动路径的封闭功能特别显著，因为阀装置的阀体由一个或多个(永)磁体结合一个或多个其他(永)磁体和/或阀体的可磁化区域和/或阀座的可磁化区域特别稳定且密封地保持在阀座中。由此可以减少有害的、促使燃料电池堆退化的空气/空气起动的次数，并延长氢气保护时间(英文：hydrogen protection time)。
10、如果在此空气或者说阴极气体有源地流向阴极区域，所述空气或者说阴极气体通过进入空气管路和空气供给装置、例如一个或多个流动压缩机、压缩机等输入，则输入的空气的压力和流速导致阀体克服弹力和/或特别优选地克服磁力从阀座升起，并且相应的阀装置因此在空气供给接通时自动释放阴极区域的穿流。特别是，布置为或可以布置为在阀座中或与阀座间隔开的永磁体的磁力结合可磁化阀体的磁力则能够导致：在不同的流量下实现可靠地穿流阀装置。整个结构轻便、坚固，并且由于使用了磁体和在该磁体中典型的递减的力路径特性，使得既在最小流量也在最大流量时实现无障碍的穿流，所述最小流量刚好足以打开阀装置。通过对该穿流情况来说理想的磁体渐进力路径特性曲线，在两种情况下都出现了穿流，且在阀或者说阀装置的打开和关闭之间没有永久的变换，从而因此能够可靠地阻止阴极区域中的压力脉冲，且所述单个阀或多个阀或者说单个阀装置或多个阀装置能够高效地且低噪音地工作。这也称为“无噪”运行。
11、此外，通过使用至少一个无源的磁力递减的阀装置可以进一步减少所需的安装空间，因为不需要附加的安装空间用于布线和/或控制。
12、阀体本身优选可以设计为软磁部件，特别是设计为软磁转动部件，或者可以包含软磁的、特别是可磁化的材料和/或永磁体，且优选设计为具有流动优化的造型。
13、按照根据本专利技术的燃料电池堆的一个极其有利的改进方案，阀体具有朝向至少一个阀装置的入口的端部，该端部在一个实施方案中具有环形的凹部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池堆(3)，所述燃料电池堆具有多个单电芯(24)，其中，单电芯(24)具有公共的阴极区域(5)和与公共的阴极区域(5)隔开的公共的阳极区域(4)，
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆(3)，
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池堆(3)，
4.根据权利要求3所述的燃料电池堆(3)，
5.根据权利要求4所述的燃料电池堆(3)，
6.根据权利要求4或5所述的燃料电池堆(3)，
7.根据权利要求4至6中任一项所述的燃料电池堆(3)，
8.根据权利要求7所述的燃料电池堆(3)，
9.根据权利要求5至8中任一项所述的燃料电池堆(3)，
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃料电池堆(3)，
11.根据权利要求1至10中任一项所述的燃料电池堆(3)，
12.根据权利要求1至11中任一项所述的燃料电池堆(3)，
13.根据权利要求1至12中任一项所述的燃料电池堆(3)，
14.根据权利要求13所述的燃料电池堆(3)，
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种燃料电池堆(3)，所述燃料电池堆具有多个单电芯(24)，其中，单电芯(24)具有公共的阴极区域(5)和与公共的阴极区域(5)隔开的公共的阳极区域(4)，
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆(3)，
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池堆(3)，
4.根据权利要求3所述的燃料电池堆(3)，
5.根据权利要求4所述的燃料电池堆(3)，
6.根据权利要求4或5所述的燃料电池堆(3)，
7.根据权利要求4至6中任一项所述的燃料电池堆(3)，
8.根据权利要求7所述的燃料电池堆(3)，
9.根据权利要求5至8中任一项所述的燃料电池堆(3)，
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃料电池堆(3)，
11.根据权利要求1至10中任...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·豪斯曼，M·费尔巴哈，
申请(专利权)人：燃料电池中心两合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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