• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Eine Brennstoffzelle umfasst eine Elektrodenplatte mit einem darin ausgebildeten Strömungsfeld und eine Protonenaustauschmembran. Benachbart der Elektrodenplatte ist ein zusammenpressbares, permeables Diffusionsmedium angeordnet. Das Diffusionsmedium wird gegen die Elektrodenplatte gepresst, so dass ein Anteil des Mediums in das Strömungsfeld eindringt. Durch Zusammenpressen einer Vielzahl dieser Brennstoffzellen kann ein Brennstoffzellenstapel gebildet werden. Der Brennstoffzellenstapel wird so zusammengepresst, dass das Diffuisonsmedium in jeder Brennstoffzelle an die benachbarte Elektrodenplatte gepresst wird, wobei ein Anteil des Mediums in das Strömungsfeld in der benachbarten Elektrodenplatte eindringt. Das Zusammenpressen des Brennstoffzellenstapels kann so eingestellt werden, dass das Ausmaß des Eindringens des Diffusionsmediums in die Strömungskanäle eingestellt wird und bei einem gewünschten Betriebszustand ein Druckabfall mit einer vorbestimmten Größe über den Brennstoffzellenstapel auftritt.A fuel cell includes an electrode plate with a flow field formed therein and a proton exchange membrane. A compressible, permeable diffusion medium is arranged adjacent to the electrode plate. The diffusion medium is pressed against the electrode plate so that a portion of the medium penetrates into the flow field. A fuel cell stack can be formed by compressing a large number of these fuel cells. The fuel cell stack is pressed together in such a way that the diffusion medium in each fuel cell is pressed against the adjacent electrode plate, a portion of the medium penetrating into the flow field in the adjacent electrode plate. The compression of the fuel cell stack can be set such that the extent to which the diffusion medium penetrates into the flow channels is set and, in a desired operating state, a pressure drop of a predetermined size occurs across the fuel cell stack.
    公开号:DE102004017501A1
    申请号:DE102004017501
    申请日:2004-04-08
    公开日:2004-11-11
    发明作者:Daryl Chapman；Jeff A. Rock
    申请人:Motors Liquidation Co；
    IPC主号:H01M8-02
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft Brennstoffzellen und insbesonderedie Steuerung des Durchflusses von Reaktanden durch eine Brennstoffzelle.TheThe present invention relates to fuel cells, and more particularlycontrolling the flow of reactants through a fuel cell.
    [0002] Brennstoffzellensind bei vielen Anwendungen als eine Strom- bzw. Energiequelle verwendet worden.Beispielsweise sind Brennstoffzellen zur Verwendung in elektrischenFahrzeugantriebsanlagen als Ersatz für Verbrennungsmotoren vorgeschlagenworden. Bei Brennstoffzellen vom Typ mit Protonenaustauschmembran(PEM) wird Wasserstoff an die Anode der Brennstoffzelle und Sauerstoffals das Oxidationsmittel an die Kathode geliefert. PEM-Brennstoffzellenumfassen eine Membranelektrodenanordnung (MEA) mit einer dünnen, protonendurchlässigen,nicht elektrisch leitenden Festpolymerelektrolytmembran, die aufeiner Seite den Anodenkatalysator und auf der gegenüber liegendenSeite den Kathodenkatalysator umfasst. Die MEA ist schichtartigzwischen einem Paar nicht poröser,elektrisch leitender Elemente oder Platten angeordnet, die (1) alsStromkollektoren fürdie Anode und Kathode dienen, und (2) geeignete Kanäle und/oder Öffnungenumfassen, die darin zur Verteilung der gasförmigen Reaktanden der Brennstoffzelle über die Oberflächen derjeweiligen Anoden- und Kathodenkatalysatoren ausgebildet sind.fuel cellshave been used as a power source in many applications.For example, fuel cells are for use in electricalVehicle propulsion systems proposed as a replacement for internal combustion enginesService. For proton exchange membrane type fuel cells(PEM) gets hydrogen to the anode of the fuel cell and oxygenas the oxidant supplied to the cathode. PEM fuel cellscomprise a membrane electrode assembly (MEA) with a thin, proton-permeable,non-electrically conductive solid polymer electrolyte membrane based onthe anode catalyst on one side and on the oppositeSide includes the cathode catalyst. The MEA is layeredbetween a pair of non-porous,arranged electrically conductive elements or plates, which (1) asCurrent collectors forthe anode and cathode serve, and (2) suitable channels and / or openingsinclude therein for distributing the gaseous reactants of the fuel cell over the surfaces of therespective anode and cathode catalysts are formed.
    [0003] DerBegriff "Brennstoffzelle" bezeichnet abhängig vomZusammenhang typischerweise entweder eine einzelne Zelle oder eineVielzahl von Zellen (Stapel bzw. Stack). Zur Bildung eines Brennstoffzellenstapelswerden normalerweise mehrere einzelne Zellen miteinander gebündelt, die üblicherweisein elektrischer Reihe verschaltet sind. Jede Zelle in dem Stapelumfasst die vorher beschriebene Membranelektrodenanordnung (MEA),wobei jede derartige MEA eine Spannungserhöhung vorsieht. Eine Gruppebenachbarter Zellen in dem Stapel wird als ein Cluster bzw. alseine Gruppe bezeichnet.TheThe term "fuel cell" denotes depending onTypically either a single cell or a relationshipLarge number of cells (stack or stack). To form a fuel cell stackseveral individual cells are usually bundled together, usuallyare connected in an electrical series. Every cell in the stackcomprises the membrane electrode arrangement (MEA) described above,each such MEA provides for an increase in voltage. A groupneighboring cells in the stack is called a cluster, respectivelydesignated a group.
    [0004] BeiPEM-Brennstoffzellen ist Wasserstoff (H2)der Anodenreaktand (d.h. Brennstoff) und Sauerstoff ist der Kathodenreaktand(d.h. Oxidationsmittel). Der Sauerstoff kann entweder in reinerForm (O2) oder als Luft (eine Mischung ausO2 und N2) vorliegen.Die Festpolymerelektrolyte bestehen typischerweise aus Ionentauscherharzen,wie beispielsweise perfluorierter Sulfonsäure. Die Anode bzw. Kathode umfassttypischerweise fein geteilte katalytische Partikel, die oftmalsauf Kohlenstoffpartikeln getragen und mit einem protonenleitendenHarz gemischt sind. Die katalytischen Partikel sind typischerweiseteure Edelmetallpartikel. Somit sind diese MEAs relativ teuer herzustellenund erfordern bestimmte Bedingungen, die ein richtiges Wassermanagementund eine richtige Befeuchtung wie auch eine Steuerung von katalysatorschädigendenBestandteilen, wie beispielsweise Kohlenmonoxid (CO), für eineneffektiven Betrieb umfassen.In PEM fuel cells, hydrogen (H 2 ) is the anode reactant (ie fuel) and oxygen is the cathode reactant (ie oxidant). The oxygen can either be in pure form (O 2 ) or as air (a mixture of O 2 and N 2 ). The solid polymer electrolytes typically consist of ion exchange resins such as perfluorinated sulfonic acid. The anode or cathode typically comprises finely divided catalytic particles, which are often carried on carbon particles and mixed with a proton-conducting resin. The catalytic particles are typically expensive precious metal particles. Thus, these MEAs are relatively expensive to manufacture and require certain conditions that include proper water management and humidification as well as control of catalyst damaging components such as carbon monoxide (CO) for effective operation.
    [0005] ieelektrisch leitenden Platten, die die MEAs schichtartig anordnen,könnenein Feld aus Nuten in ihren Seiten enthalten, die ein Reaktandengasverteilerfeldbzw. Reaktandenströmungsfeld(engl. "reactantflow field") zurVerteilung der gasförmigenReaktanden der Brennstoffzelle (d.h. Wasserstoff und Sauerstoffin der Form von Luft) überdie Oberflächen derjeweiligen Kathode und Anode definieren. Diese Reaktandenströmungsfelderumfassen allgemein eine Vielzahl von Stegen, die eine Vielzahl vonStrömungskanälen dazwischendefinieren, durch die die gasförmigenReaktanden von einer Zufuhrsammelleitung an einem Ende der Strömungskanäle zu einer Austragssammelleitungan dem entgegengesetzten Ende der Strömungskanäle strömen.ieelectrically conductive plates that arrange the MEAs in layers,cancontain a field of grooves in their sides, which is a reactant gas distribution fieldor reactant flow field(English "reactantflow field ") forDistribution of the gaseousFuel cell reactants (i.e. hydrogen and oxygenin the form of air)the surfaces of thedefine the respective cathode and anode. These reactant flow fieldsgenerally include a plurality of webs that have a variety ofFlow channels in betweendefine by which the gaseousReactants from a feed manifold at one end of the flow channels to a discharge manifoldflow at the opposite end of the flow channels.
    [0006] Zwischenden Reaktandenströmungsfeldern undder MEA ist ein Diffusionsmedium angeordnet, das verschiedene Funktionenerfüllt.Eine dieser Funktionen ist die Diffusion von Reaktandengasen durchdieses zur Reaktion mit der jeweiligen Katalysatorlage. Eine andereFunktion besteht darin, Reaktionsprodukte, wie beispielsweise Wasser, über die Brennstoffzellediffundieren zu lassen. Um diese Funktionen richtig ausführen zukönnen,muss das Diffusionsmedium ausreichend porös sein, während eine ausreichende Festigkeitbeibehalten wird. Die Festigkeit ist erforderlich, um zu verhindern,dass das Diffusionsmedium reißt,wenn es in den Brennstoffzellenstapel eingebaut wird.Betweenthe reactant flow fields andThe MEA is arranged as a diffusion medium that performs various functionsFulfills.One of these functions is the diffusion of reactant gases throughthis for reaction with the respective catalyst layer. AnotherFunction is to deliver reaction products, such as water, through the fuel cellto diffuse. To perform these functions properlycan,the diffusion medium must be sufficiently porous while maintaining sufficient strengthis maintained. The strength is required to preventthat the diffusion medium breaks,when it is built into the fuel cell stack.
    [0007] DieStrömungsfeldersind sorgfältigbemessen, so dass eine bestimmte Durchflussrate eines Reaktandenund ein festgelegter Druckabfall zwischen dem Strömungsfeldeinlassund dem Strömungsfeldauslasserhalten wird. Bei höherenDurchflussraten wird ein höhererDruckabfall erhalten, währendbei niedrigeren Durchflussraten ein niedrigerer Druckabfall erhaltenwird. Jedoch kann der Druckabfall, der zwischen dem Strömungsfeldeinlass unddem Strömungsfeldauslassauftritt, von dem Auslegungsdruckabfall abweichen. Derartige Abweichungenkönnendurch Abweichungen bei der Herstellung der Brennstoffzellenstapelund/oder bei Abweichungen der Toleranzen der in dem Brennstoffzellenstapelverwendeten Komponenten erzeugt werden. Derartige Abweichungen vondem Auslegungsdruckabfall könnenfür denBetrieb und/oder das Betriebsverhalten bzw. die Leistungsfähigkeitnachteilig sein. Daher ist es erwünscht, eine Brennstoffzelle und/odereinen Brennstoffzellenstapel mit einer verbesserten Strömungsfeldgestaltungvorzusehen.Theflow fieldsare carefulsized so that a given flow rate of a reactantand a fixed pressure drop between the flow field inletand the flow field outletis obtained. At higherFlow rates become higherPressure drop received whilereceive a lower pressure drop at lower flow ratesbecomes. However, the pressure drop that occurs between the flow field inlet andthe flow field outletoccurs, deviate from the design pressure drop. Such deviationscandue to deviations in the production of the fuel cell stacksand / or in the event of deviations in the tolerances in the fuel cell stackused components are generated. Such deviations fromthe design pressure dropfor theOperation and / or operational behavior or performanceto be disadvantageous. Therefore, it is desirable to have a fuel cell and / ora fuel cell stack with an improved flow field designprovided.
    [0008] Dievorliegende Erfindung sieht eine Brennstoffzelle vor, die einenDruckabfall aufweist, der variiert werden kann. Es wird ein zusammenpressbares Diffusionsmediumzum Einbau in eine Brennstoffzelle verwendet. Die zusammenpressbareBeschaffenheit des Diffusionsmediums erlaubt, dass der Druckabfall über dieBrennstoffzelle so eingestellt werden kann, dass ein gewünschterBetrieb der Brennstoffzelle erreicht werden kann.TheThe present invention provides a fuel cell, the onePressure drop that can be varied. It becomes a compressible diffusion mediumused for installation in a fuel cell. The compressibleThe nature of the diffusion medium allows the pressure drop across theFuel cell can be set so that a desired oneOperation of the fuel cell can be achieved.
    [0009] EineBrennstoffzelle gemäß der vorliegendenErfindung besitzt eine Elektrodenplatte mit einem darin ausgebildetenStrömungsfeldwie auch eine Protonenaustauschmembran. Ein zusammenpressbares,für Fluidpermeables Diffusionsmedium ist benachbart der Elektrodenplatteangeordnet. Das Medium wird gegen die Elektrodenplatte gepresst,so dass ein Anteil des Mediums in das Strömungsfeld eindringt.AFuel cell according to the presentThe invention has an electrode plate with one formed thereinflow fieldas well as a proton exchange membrane. A compressible,for fluidpermeable diffusion medium is adjacent to the electrode platearranged. The medium is pressed against the electrode plate,so that a portion of the medium penetrates into the flow field.
    [0010] Dievorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung einereinzelnen Brennstoffzelle. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass(a) ein zusammenpressbares, fürFluid permeables Diffusionsmedium zwischen einer Protonenaustauschmembranund einer Elektrodenplatte, die ein darin ausgebildetes Strömungsfeldbesitzt, positioniert wird; und (b) das Diffusionsmedium gegen dieElektrodenplatte gepresst wird, so dass ein Anteil des Mediums indas Strömungsfeldeindringt.TheThe present invention discloses a method of making asingle fuel cell. The process includes the steps that(a) a compressible, forFluid permeable diffusion medium between a proton exchange membraneand an electrode plate having a flow field formed thereinowns, is positioned; and (b) the diffusion medium against theElectrode plate is pressed so that a portion of the medium inthe flow fieldpenetrates.
    [0011] Dievorliegende Erfindung offenbart auch ein Verfahren zur Herstellungeines Brennstoffzellenstapels. Das Verfahren umfasst die Schritte,dass: (a) eine Vielzahl von Brennstoffzellen benachbart zueinanderpositioniert werden; (b) ein Zufuhrstrom an die Vielzahl von Brennstoffzellengeliefert wird; (c) ein Druckabfall des Zufuhrstroms über dieVielzahl von Brennstoffzellen überwachtwird; und (d) eine Kompression der Vielzahl von Brennstoffzellenso eingestellt wird, dass der Druckabfall eine Größe besitzt, dieim Wesentlichen einem vorbestimmten Bereich von Druckabfällen und/odereinem vorbestimmten Druckabfall entspricht.TheThe present invention also discloses a method of manufacturea fuel cell stack. The process includes the stepsthat: (a) a plurality of fuel cells adjacent to each otherbe positioned; (b) a feed stream to the plurality of fuel cellsis delivered; (c) a pressure drop in the feed stream across theVariety of fuel cells monitoredbecomes; and (d) compression of the plurality of fuel cellsis set so that the pressure drop has a size thatessentially a predetermined range of pressure drops and / orcorresponds to a predetermined pressure drop.
    [0012] Mitder vorliegenden Erfindung ist es möglich, mögliche Abweichungen von demAuslegungsdruckabfall zu kompensieren, wobei es auch möglich ist,die Größe des auftretendenDruckabfalls zu steuern, so dass ein relativ angepasster Betriebder Brennstoffzelle erreicht werden kann. Beispielsweise kann einDruckabfall eingestellt werden, um die Leistungsfähigkeitder Brennstoffzelle zu steigern, während ein anderer Druckabfalleingestellt werden kann, um einen Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystemszu steigern. Zusätzlichist es, wenn ein Brennstoffzellenstapel parallel mit einem odermehreren anderen Brennstoffzellenstapeln verschaltet ist, so dasssie alle einen Zufuhrstrom von einer gemeinsamen Sammelleitung aufnehmen,möglich,die Druckabfällevon einem oder mehreren der verschiedenen Brennstoffzellenstapelso einzustellen, dass der Zufuhrstrom von der Sammelleitung gleichmäßig durchjeden der Brennstoffzellenstapel strömt. Dies bedeutet, dass, wennein Brennstoffzellenstapel einen niedrigeren Druckabfall besitzt,als andere Brennstoff zellenstapel, die parallel betrieben werden, eingrößerer Anteildes Zufuhrstroms durch den Stapel mit niedrigerem Druckabfall strömt, alsdurch die Stapel mit höheremDruckabfall. Eine derartige Schwankung der Anteile des Zufuhrstroms,der durch die verschiedenen Brennstoffzellenstapel strömt, kanndurch die Ausführungder Erfindung gesteuert oder gemildert werden.Withthe present invention, it is possible to deviate from thatTo compensate for the design pressure drop, it is also possible tothe size of the occurringPressure drop control, so that a relatively customized operationthe fuel cell can be reached. For example, aPressure drop can be adjusted to the performancethe fuel cell increase while another pressure dropcan be adjusted to an efficiency of the fuel cell systemto increase. additionallyis it when a fuel cell stack runs in parallel with one orseveral other fuel cell stacks is connected, so thatthey all take a feed stream from a common manifold,possible,the pressure dropsof one or more of the various fuel cell stacksSet so that the supply flow from the manifold runs evenlyeach of the fuel cell stacks flows. This means that ifa fuel cell stack has a lower pressure drop,than other fuel cell stacks that are operated in parallellarger proportionof the feed stream flows through the stack at a lower pressure drop thanthrough the stacks with higherPressure drop. Such a fluctuation in the proportions of the feed stream,that can flow through the various fuel cell stacksthrough executioncontrolled or mitigated by the invention.
    [0013] Somitist es möglich,die Größe des Druckabfallszu steuern und/oder einzustellen, der über die Strömungsfelder in der Brennstoffzelleund/oder dem Brennstoffzellenstapel auftritt, so dass ein spezifischesBetriebsverhalten erreicht werden kann.ConsequentlyIs it possible,the size of the pressure dropto control and / or adjust the flow fields in the fuel celland / or the fuel cell stack occurs so that a specificOperating behavior can be achieved.
    [0014] WeitereAnwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgendendetaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen,dass die detaillierte Beschreibung wie auch die spezifischen Beispiele,währendsie die bevorzugte Ausführungsformder Erfindung darstellen, nur zum Zwecke der Veranschaulichung undnicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.FurtherAreas of application of the present invention will become apparent from the followingdetailed description obvious. It should be understoodthat the detailed description as well as the specific examples,whilethe preferred embodimentrepresent the invention, for purposes of illustration only andare not intended to limit the scope of the invention.
    [0015] Dievorliegende Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahmeauf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:TheThe present invention will now be described by way of example onlydescribed on the accompanying drawings, in which:
    [0016] 1 eine perspektivische Explosionsansichteiner einzelligen Brennstoffzelle gemäß den Grundsätzen dervorliegenden Erfindung ist; 1 Figure 3 is an exploded perspective view of a single cell fuel cell in accordance with the principles of the present invention;
    [0017] 2 eine teilweise perspektivischeSchnittansicht eines Anteils eines PEM-Brennstoffzellenstapels ist,der eine Vielzahl der Brenn stoffzellen von 1 umfasst, und den Schichtaufbau einschließlich desDiffusionsmediums zeigt; 2 FIG. 4 is a partial perspective sectional view of a portion of a PEM fuel cell stack that includes a plurality of the fuel cells of FIG 1 and shows the layer structure including the diffusion medium;
    [0018] 3 eine detaillierte Ansichtdes in 2 gezeigten Abschnittesist; 3 a detailed view of the in 2 section shown;
    [0019] 4 eine vereinfachte Schnittansichteines zusammengepressten Brennstoffzellenstapels gemäß den Grundsätzen dervorliegenden Erfindung ist; und 4 Figure 3 is a simplified sectional view of a compressed fuel cell stack in accordance with the principles of the present invention; and
    [0020] 5 eine schematische Darstellungeiner Vielzahl von Brennstoffzellenstapeln ist, die parallel arbeiten. 5 is a schematic representation of a plurality of fuel cell stacks that operate in parallel.
    [0021] Diefolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist lediglich beispielhafterNatur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung oderihren Gebrauch zu beschränken.Thethe following description of the preferred embodiment is merely exemplaryNatural and not intended for the invention, its application orrestrict their use.
    [0022] In 1 ist eine einzellige Brennstoffzelle 10 gezeigt,die eine MEA 12 wie auch ein Paar von Diffusionsmedien 32 aufweist,die schichtartig zwischen einem Paar elektrisch leitender Elektrodenplatten 14 angeordnetsind. Es sei jedoch angemerkt, dass die vorliegende Erfindung, diehier nachfolgend beschrieben ist, gleichermaßen auf Brennstoffzellenstapel 15 anwendbarist, die eine Vielzahl einzelner Zellen umfassen, die in Reihe angeordnetund voneinander durch bipolare Elektrodenplatten getrennt sind,die in der Technik üblicherweisebekannt sind. Derartige Brennstoffzellenstapel 15 sindin den 4 und 5 gezeigt. Um die Beschreibungkurz zu halten, wird weiter Bezug auf einen Brennstoffzellenstapel 15 odereine einzelne Brennstoffzelle 10 genommen, jedoch ist zu verstehen,dass die Beschreibungen und Abhandlungen in Verbindung mit dem Brennstoffzellenstapel 15 gleichermaßen aufeinzelne Brennstoffzellen 10 und umgekehrt anwendbar sind unddaher innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen.In 1 is a single cell fuel cell 10 shown that an MEA 12 as well as a pair of diffusion media 32 which is layered between a pair of electrically conductive electrode plates 14 are arranged. However, it should be noted that the present invention, described hereinafter, is equally applicable to fuel cell stacks 15 is applicable which comprise a plurality of individual cells arranged in series and separated from one another by bipolar electrode plates which are usually known in the art. Such fuel cell stacks 15 are in the 4 and 5 shown. To keep the description brief, reference is made to a fuel cell stack 15 or a single fuel cell 10 Taken, however, it is to be understood that the descriptions and treatises are related to the fuel cell stack 15 equally on individual fuel cells 10 and vice versa, and are therefore within the scope of the present invention.
    [0023] DiePlatten 14 könnenaus Kohlenstoff, Graphit, als beschichtete Platten oder aus korrosionsbeständigen Metallenhergestellt sein. Die MEA 12 wie auch die Elektrodenplatten 14 werdenzwischen Endplatten 16 aneinander geklemmt. Die Elektrodenplatten 14 umfassenjeweils eine Vielzahl von Stegen 18, die eine Vielzahlvon Strömungskanälen 20 definieren,die ein Strömungsfeld 22 zurVerteilung von Reaktandengasen (d.h. H2 undO2) auf entgegengesetzten Seiten der MEA 12 bilden.In dem Fall eines mehrzelligen Brennstoffzellenstapels 15 wirdein Strömungsfeldauf jeder Seite der bipolaren Platte ausgebildet, nämlich einesfür H2 und eines für O2. Nichtleitende Dichtungen 24 sehen Abdichtungen wie auch eineelektrische Isolierung zwischen den verschiedenen Komponenten derBrennstoffzelle 10 vor. Isolierte Schrauben (nicht gezeigt)verlaufen sich durch an den Ecken der verschiedenen Komponentenangeordneten Löcher,um die Brennstoffzelle 10 zusammenzuklemmen.The plates 14 can be made of carbon, graphite, as coated plates or from corrosion-resistant metals. The MEA 12 like the electrode plates 14 are between end plates 16 clamped together. The electrode plates 14 each include a plurality of webs 18 that have a variety of flow channels 20 define that a flow field 22 to distribute reactant gases (ie H 2 and O 2 ) on opposite sides of the MEA 12 form. In the case of a multi-cell fuel cell stack 15 a flow field is formed on each side of the bipolar plate, namely one for H 2 and one for O 2 . Non-conductive seals 24 see seals as well as electrical insulation between the various components of the fuel cell 10 in front. Insulated screws (not shown) pass through holes located at the corners of the various components around the fuel cell 10 clamp together.
    [0024] Wieanhand der 2 und 3 zu sehen ist, umfasst dieMEA 12 eine Membran 26, die schichtartig zwischeneiner Anodenkatalysatorlage 28 und einer Kathodenkatalysatorlage 30 angeordnetist. Zwischen der MEA 12 und der Platte 14 sindein Anodendiffusionsmedium 32a und ein Kathodendiffusionsmedium 32c angeordnet.Wie gezeigt ist, liegen H2-Strömungskanäle 20,die das anodenseitige H2-Strömungsfeldbilden, unmittelbar benachbart des Anodendiffusionsmediums 32a undstehen in direkter Fluidverbindung damit. Ähnlicherweise liegen O2- Strömungskanäle 20,die das kathodenseitige O2-Strömungsfeldbilden, unmittelbar benachbart des Kathodendiffusionsmediums 32c undstehen in direkter Fluidverbindung damit. Die Membran 26 istbevorzugt eine Protonenaustauschmembran (PEM), und die Zelle, diedie PEM umfasst, wird als eine PEM-Brennstoffzelle bezeichnet.As with the 2 and 3 can be seen includes the MEA 12 a membrane 26 that are layered between an anode catalyst layer 28 and a cathode catalyst layer 30 is arranged. Between the MEA 12 and the plate 14 are an anode diffusion medium 32a and a cathode diffusion medium 32c arranged. As shown, there are H 2 flow channels 20 , which form the anode-side H 2 flow field, immediately adjacent to the anode diffusion medium 32a and are in direct fluid communication with it. O 2 flow channels are similarly located 20 , which form the cathode-side O 2 flow field, immediately adjacent to the cathode diffusion medium 32c and are in direct fluid communication with it. The membrane 26 is preferably a proton exchange membrane (PEM) and the cell comprising the PEM is referred to as a PEM fuel cell.
    [0025] ImBetrieb strömtder H2-haltige Reformatstrom oder der reineH2-Strom (Brennstoffzufuhrstrom) in eineEinlassseite des anodenseitigen Strömungsfeldes, und gleichzeitigströmtder O2-haltige Reformatstrom (Luft) oderreine O2-Strom (Oxidationsmittelzufuhrstrom)in eine Einlassseite des kathodenseitigen Strömungsfeldes. Das H2 strömt durch dasAnodendiffusionsmedium 32a, und die Anwesenheit des Anodenkatalysators 28 hatzur Folge, dass das H2 in Wasserstoffionen(H+) mit einer jeweiligen Abgabe eines Elektronsgespalten wird. Die Elektronen wandern von der Anodenseite an eine elektrischeSchaltung (nicht gezeigt), damit sie dort Arbeit ausführen können (d.h.die Rotation eines Elektromotors). Das H+-Ionkann durch die Membranlage 26 hindurch gelangen, während einElektronenfluss durch diese verhindert wird. Somit fließen die H+-Ionendirekt durch die Membran an den Kathodenkatalysator 28.Auf der Kathodenseite vereinigen sich die H+-Ionenmit O2 und den Elektronen, die von der elektrischenSchaltung zurückkehren,wodurch Wasser gebildet wird.In operation, the H 2 -containing reformate stream or the pure H 2 stream (fuel feed stream) flows into an inlet side of the anode-side flow field, and at the same time the O 2 -containing reformate stream (air) or pure O 2 stream (oxidant feed stream) flows into an inlet side of the cathode-side flow field. The H 2 flows through the anode diffusion medium 32a , and the presence of the anode catalyst 28 has the consequence that the H 2 is split into hydrogen ions (H + ) with each emission of an electron. The electrons travel from the anode side to an electrical circuit (not shown) so that they can do work there (ie, the rotation of an electric motor). The H + ion can pass through the membrane 26 get through while preventing electron flow through them. The H + ions thus flow directly through the membrane to the cathode catalyst 28 , On the cathode side, the H + ions combine with O 2 and the electrons that return from the electrical circuit, forming water.
    [0026] Inden 2 und 3 sind die Strömungskanäle 20 unddie MEA 12 gezeigt. Die Strömungskanäle 20 sind so bemessen,dass sie einen spezifischen Durchflussquerschnitt 34 besitzen,durch den die Zufuhrströmefließen.Der Durchflussquerschnitt 34 ist so bemessen, dass beieiner bestimmten Durchflussrate der Zufuhrströme durch die Strömungskanäle 20 einspezifischer Druckabfall überdas Strömungsfeld 22 auftritt.Dies bedeutet, dass bei einer bestimmten Durchflussrate die gasförmigen Reaktanden,die durch die Kanäle 20 strömen, einemDruckabfall zwischen einem Einlass und einem Auslass des Strömungsfeldes 22 ausgesetztsind. Die Durchflussrate der Zufuhrströme durch das Strömungsfeld 22 kann abhängig vondem Betrieb des Brennstoffzellenstapels 15 variieren, wiebeispielsweise, wenn eine höhereoder niedrigere Leistungsabgabe erforderlich ist. Manchmal kannes erwünschtsein, füreine spezifische Durchflussrate eines Zufuhrstromes den spezifischenDruckabfall, der überdas Strömungsfeld 22 auftritt,zu ändern.In the 2 and 3 are the flow channels 20 and the MEA 12 shown. The flow channels 20 are dimensioned so that they have a specific flow cross-section 34 own through which the feed streams flow. The flow cross section 34 is dimensioned so that at a certain flow rate the supply flows through the flow channels 20 a specific pressure drop across the flow field 22 occurs. This means that at a given flow rate, the gaseous reactants that pass through the channels 20 flow, a pressure drop between an inlet and an outlet of the flow field 22 are exposed. The flow rate of the feed streams through the flow field 22 can depend on the operation of the fuel cell stack 15 vary, such as when a higher or lower power output is required. Sometimes, for a specific flow rate of a feed stream, it may be desirable to have the specific pressure drop across the flow field 22 occurs to change.
    [0027] Umden Druckabfall zu ändern,der füreine spezifische Durchflussrate eines Zufuhrstromes über dasStrömungsfeld 22 auftritt,ist ein Diffusionsmedium 32, wie in den 2 und 3 gezeigtist, zusammenpressbar ausgebildet und kann in die Strömungskanäle 20 desStrömungsfeldes 22 hineingepresst werden. Genauer wird die MEA 12 zwischen benachbartenElektrodenplatten 14 zusammengepresst, so dass ein Anteil 36 eineszusammenpressbaren Mediums 32 in die Strömungskanäle 20 eindringt.Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, wird der Brennstoffzellenstapel 15 durchein einstellbares Kompressionselement 38 zusammengepresst,das eine Presskraft F ausübt,die zur Folge hat, dass die Vielzahl von Brennstoffzellen 10 aneinandergepresst werden, und damit zur Folge hat, dass das zusammenpressbareDiffusionsmedium 32 zusammengepresst wird und in die Strömungskanäle 20 desStrömungsfeldes 22 eindringt.Bevorzugt verformt sich das zusammenpressbare Medium 32 elastischzwischen etwa 0–50%. Genauer verformt sich eine Querschnittsfläche des zusammenpressbarenMediums 32 elastisch bevorzugt zwischen etwa 0–50 %. DasEindringen der Anteile 36 des Diffusionsme diums 32 indie Strömungskanäle 20 verringertden Durchflussquerschnitt 34. Eine Verringerung des Durchflussquerschnitts 34 begrenzteinen Durchfluss eines Zufuhrstromes durch den Strömungskanal 20 unddas Strömungsfeld 22.Die Begrenzung erzeugt einen erhöhtenDruckabfall füreine gegebene Durchflussrate des Zufuhrstromes. Das Ausmaß des Eindringensdes Mediums 32 in die Strömungskanäle 20 ist abhängig voneiner Vielzahl von Faktoren, wie beispielsweise den spezifischenEigenschaften des Diffusionsmediums 32, der Geometrie bzw.den Abmessungen (Tiefe und Breite) der Strömungskanäle 20 wie auch derGröße der KraftF, die ausgeübtwird. Die variable Begrenzung der Strömungskanäle 20 erlaubt eineSteuerung eines durch den Strömungskanal 20 strömenden Zufuhrstroms.To change the pressure drop required for a specific flow rate of a feed stream across the flow field 22 occurs is a diffusion medium 32 as in the 2 and 3 is shown, is formed compressible and can be in the flow channels 20 of the flow field 22 be pressed into it. The MEA will be more precise 12 between adjacent electrode plates 14 together amount squeezes so that a portion 36 a compressible medium 32 into the flow channels 20 penetrates. As in the 4 and 5 is shown, the fuel cell stack 15 through an adjustable compression element 38 pressed together, which exerts a pressing force F, which has the consequence that the plurality of fuel cells 10 are pressed against each other, and thus has the consequence that the compressible diffusion medium 32 is pressed together and into the flow channels 20 of the flow field 22 penetrates. The compressible medium preferably deforms 32 elastic between about 0-50%. More precisely, a cross-sectional area of the compressible medium deforms 32 elastic preferably between about 0-50%. The penetration of the proportions 36 of the diffusion medium 32 into the flow channels 20 reduces the flow area 34 , A reduction in the flow area 34 limits flow of a feed stream through the flow channel 20 and the flow field 22 , The restriction creates an increased pressure drop for a given flow rate of the feed stream. The degree of penetration of the medium 32 into the flow channels 20 depends on a variety of factors, such as the specific properties of the diffusion medium 32 , the geometry or the dimensions (depth and width) of the flow channels 20 as well as the magnitude of the force F that is exerted. The variable limitation of the flow channels 20 allows control of one through the flow channel 20 flowing feed stream.
    [0028] Dasoben beschriebene Diffusionsmedium 32 wird sowohl als einAnodendiffusionsmedium 32a als auch als ein Kathodendiffusionsmedium 32c verwendet.Das Diffusionsmedium 32 kann bei den typischen Kräften F,die auf den Brennstoffzellenstapel 15 ausgeübt werden,zusammenpressbar oder nicht zusammenpressbar ausgebildet sein. Typischerweisewird der Brennstoffzellenstapel 15 um einen Betrag zusammengepresst,der zur Folge hat, dass ein Druck im Bereich zwischen etwa 172,4kN/m2–1379 kN/m2 (25–200psi) übereine Gesamtquerschnittsflächedes Brennstoffzellenstapels 15 ausgeübt wird. Aufgrund von Spalten,Poren und Räumenin den verschiedenen Komponenten, die die Brennstoffzellen 10 undden Brennstoffzellenstapel 15 umfassen, stehen typischerweiselediglich etwa 50 % der Gesamtquerschnittsfläche mit anderen Komponentenin Kontakt. Daher wird ein typischer Brennstoffzellenstapel 15 umeinen Betrag zusammengepresst, der zur Folge hat, dass eine Presskraftoder ein Druck im Bereich zwischen etwa 344,7 kN/m2- 2758 kN/m2 (50–400psi) auf den Brennstoffzellenstapel 15 wirkt. Es sei jedochzu verstehen, dass auch andere Druckkräfte ausgeübt werden können, wobei dies immer nochinnerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt. Essei ebenfalls zu verstehen, dass die hier verwendeten Begriffe "zusammenpressbar" und "nicht zusammenpressbar" als relative Begriffe zuverstehen sind, die zur Beschreibung der Fähigkeit eines Diffusionsmediums 32,komprimiert werden und bei dem in einem Brennstoffzellenstapel 15 zuerwartenden Bereich von Presskräftenin Strömungskanäle 20 eindringenzu können,im Unterschied zu einem anderen Diffusionsmedium 32 verwendetsind, das bei dem gleichen zu erwartenden Bereich von Presskräften nichtwesentlich in die Strömungskanäle 20 eindringt.Unter einem wesentlichen Eindringen in den Strömungskanal 20 istzu verstehen, dass ein Durchfluss in dem Strömungskanal eingestellt undgesteuert werden kann, wie hier beschrieben ist. Mit anderen Wortengibt der Begriff "nichtzusammenpressbar" an,dass das Medium im Wesentlichen keine erkennbare oder funktionaleWirkung auf den Durchfluss durch den Kanal hindurch besitzt.The diffusion medium described above 32 is used both as an anode diffusion medium 32a as well as a cathode diffusion medium 32c used. The diffusion medium 32 can at the typical forces F that are on the fuel cell stack 15 be exercised, compressible or not compressible. Typically, the fuel cell stack 15 compressed by an amount that results in a pressure in the range between about 172.4 kN / m 2 -1379 kN / m 2 (25-200 psi) over a total cross-sectional area of the fuel cell stack 15 is exercised. Due to gaps, pores and spaces in the various components that make up the fuel cells 10 and the fuel cell stack 15 typically, only about 50% of the total cross-sectional area is in contact with other components. Therefore, a typical fuel cell stack 15 compressed by an amount that results in a pressing force or pressure in the range between about 344.7 kN / m 2 - 2758 kN / m 2 (50-400 psi) on the fuel cell stack 15 acts. It should be understood, however, that other compressive forces can also be applied, which is still within the scope of the present invention. It should also be understood that the terms "compressible" and "non-compressible" used here are to be understood as relative terms used to describe the ability of a diffusion medium 32 , compressed and in the in a fuel cell stack 15 expected range of press forces in flow channels 20 to be able to penetrate, in contrast to another diffusion medium 32 are used, with the same expected range of press forces not significantly into the flow channels 20 penetrates. With substantial penetration into the flow channel 20 it is to be understood that flow in the flow channel can be adjusted and controlled as described herein. In other words, the term "not compressible" indicates that the medium has essentially no discernible or functional effect on the flow through the channel.
    [0029] Wieoben angemerkt kann das Diffusionsmedium 32 entweder inzusammenpressbarer Form oder nicht zusammenpressbarer Form abhängig von derAnwendung und den Konstruktionsfestlegungen für die Brennstoffzelle 10 vorgesehenwerden. Bevorzugt ist lediglich eines der Diffusionsmedien 32a oder 32c zusammenpressbar,währenddas andere nicht zusammenpressbar ist. Dadurch, dass lediglich ein Typ(Anode oder Kathode) von Diffusionsmedium 32 zusammenpressbarist, kann ein Satz von Strömungskanälen 20 für einenspezifischen Druckabfall bei einer gegebenen Durchflussrate bemessenwerden, währendder andere Satz von Kanälen 20 einen Durchflussquerschnitt 34 besitzt,der mit der Kom pression der Brennstoffzellen 10 variiert.Dies erlaubt seinerseits, dass der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 15 aufeinen gewünschtenBetrieb hin eingestellt werden kann, wie nachfolgend beschriebenist. Es sei jedoch angemerkt, dass beide Diffusionsmedien 32a und 32c zusammenpressbarsein könnenund dennoch innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindungliegen. Es sei auch zu verstehen, dass nicht alle Brennstoffzellen 10,die von dem Brennstoffzellenstapel 15 umfasst sind, einzusammenpressbares Medium 32 besitzen müssen, um innerhalb des Schutzumfangsder Erfindung zu liegen. Dies bedeutet, dass die Anzahl von Brennstoffzellen 10,die ein zusammenpressbares Medium 32 aufweisen und vondem Brennstoffzellenstapel 15 umfasst sind, abhängig vondem Aufbau des Brennstoffzellenstapels 15 variieren kann.Daher kann der Brennstoffzellenstapel 15 einige Brennstoffzellen 10 umfassen,die kein zusammenpressbares Medium 32 aufweisen, wobeidies immer noch vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasstist.As noted above, the diffusion medium 32 either in a compressible form or in a non-compressible form depending on the application and the design specifications for the fuel cell 10 be provided. Only one of the diffusion media is preferred 32a or 32c compressible while the other is not compressible. Because only one type (anode or cathode) of diffusion medium 32 is compressible, a set of flow channels 20 be sized for a specific pressure drop at a given flow rate while the other set of channels 20 a flow cross section 34 owns that with the compression of the fuel cells 10 varied. This in turn allows the fuel cell stack to operate 15 can be set to a desired operation, as described below. However, it should be noted that both diffusion media 32a and 32c can be compressible and yet are within the scope of the present invention. It should also be understood that not all fuel cells 10 by the fuel cell stack 15 are a compressible medium 32 must be within the scope of the invention. This means that the number of fuel cells 10 that is a compressible medium 32 have and from the fuel cell stack 15 are included, depending on the structure of the fuel cell stack 15 can vary. Therefore, the fuel cell stack 15 some fuel cells 10 include that is not a compressible medium 32 which is still within the scope of the present invention.
    [0030] DieAuswahl, ob ein zusammenpressbares Anodendiffusionsmedium 32a oderein zusammenpressbares Kathodendiffusionsmedium 32c verwendetwerden soll, hängtvon dem gewünschtenBetrieb wie auch der gewünschtenSteuerung des Brennstoffzellenstapels 15 ab.Choosing whether a compressible anode diffusion medium 32a or a compressible cathode diffusion medium 32c to be used depends on the desired operation as well as the desired control of the burner fuel cells stack 15 from.
    [0031] Wennbeispielsweise der an die Brennstoffzelle 10 gelieferteBrennstoff ein H2-haltiger Reformatstromvon einem Reformierungssystem ist, ist es bevorzugt, den Durchflussquerschnitt 34 inden Anodenströmungskanälen 20 dadurcheinzustellen, dass ein zusammenpressbares Anodendiffusionsmedium 32a vorgesehenwird. Die Verwendung eines zusammenpressbaren Anodendiffusionsmediums 32a erlaubtdie genaue Steuerung der Menge an Reformatbrennstoff, der durchdie Anodenströmungskanäle 20 strömt. Diesist bevorzugt, da der Reformatbrennstoff typi scherweise durch einReformierungssystem an Bord geliefert wird, das von dem Brennstoffzellensystemerzeugte Energie verwendet, um den Reformatbrennstoff zu erzeugen.Da Energie verbraucht wird, um den Reformatbrennstoff zu erzeugen,ist es bevorzugt, nur die nötige(erforderliche) Menge an Reformatbrennstoff zur Minimierung vonAbfall zu liefern. Die Verringerung der Menge an Reformatbrennstoffin dem Anodenabgas (Abfall) erlaubt einen effizienteren Betriebdes Brennstoffzellensystems, in dem die Brennstoffzellen 10 arbeiten.Daher ist es, wenn ein Reformatbrennstoff verwendet wird, bevorzugt,dass das Anodendiffusionsmedium 32a zusammenpressbar ist,währenddas Kathodendiffusionsmedium 32c nicht zusammenpressbarist.If, for example, the to the fuel cell 10 If the supplied fuel is an H 2 -containing reformate stream from a reforming system, it is preferred to use the flow cross section 34 in the anode flow channels 20 by setting a compressible anode diffusion medium 32a is provided. The use of a compressible anode diffusion medium 32a allows precise control of the amount of reformate fuel flowing through the anode flow channels 20 flows. This is preferred because the reformate fuel is typically supplied through an on-board reforming system that uses energy generated by the fuel cell system to produce the reformate fuel. Since energy is used to produce the reformate fuel, it is preferred to provide only the necessary amount of reformate fuel to minimize waste. Reducing the amount of reformate fuel in the anode exhaust (waste) allows the fuel cell system in which the fuel cells operate to operate more efficiently 10 work. Therefore, when a reformate fuel is used, it is preferred that the anode diffusion medium 32a is compressible while the cathode diffusion medium 32c is not compressible.
    [0032] ImGegensatz dazu ist es, wenn der Brennstoffzufuhrstrom H2 voneinem H2-Speichertank an Bord strömt, bevorzugt,den Durchflussquerschnitt 34 in den Kathodenströmungskanälen 20 dadurch einzustellen,dass ein zusammenpressbares Kathodendiffusionsmedium 32c vorgesehenwird. Dies ist bevorzugt, da nur wenig oder gar keine Energie von demBrennstoffzellensystem verbraucht wird, um den H2-Brennstoffzufuhrstromvon dem Speichertank zu liefern, während Energie von dem Brennstoffzellensystemin der Form von Kompressorarbeit dazu verwendet wird, den Oxidationsmittelzufuhrstromzu liefern. Durch Steuerung des Druckabfalls durch die Kathodenströmungskanäle 20 über daszusammenpressbare Kathodendiffusionsmedium 32c hinweg kanndie Verwendung des komprimierten Oxidationsmittelzufuhrstroms minimiertund/ oder optimiert werden, so dass der mit überschüssiger Kompressorarbeit inZusammenhang stehende Energieverlust minimiert wird. Zusätzlich istes durch Steuerung des Durchflusses durch die Kathodenströmungskanäle 20 leichter,den Brennstoffzellenstapel 15 befeuchtet zu halten.In contrast, when the fuel supply stream H 2 flows from an H 2 storage tank on board, it is preferred to have the flow area 34 in the cathode flow channels 20 in that a compressible cathode diffusion medium 32c is provided. This is preferred because little or no energy is consumed by the fuel cell system to supply the H 2 fuel supply stream from the storage tank, while energy from the fuel cell system in the form of compressor work is used to supply the oxidant supply stream. By controlling the pressure drop across the cathode flow channels 20 via the compressible cathode diffusion medium 32c away, the use of the compressed oxidant feed stream can be minimized and / or optimized so that the energy loss associated with excess compressor work is minimized. In addition, it is by controlling the flow through the cathode flow channels 20 lighter the fuel cell stack 15 keep moisturized.
    [0033] Hinsichtlichder Anforderungen an das Betriebsverhalten des Diffusionsmediums 32 inVerbindung damit, ob es zusammenpressbar oder nicht zusammenpressbarist, sollte das Diffusionsmedium 32 ausreichend elektrischleitend, thermisch leitend, wie auch für Fluid permeabel sein. DieFluidpermeabilität desDiffusionsmediums 32 muss zum Transport von Reaktandengasund/oder H2O unter den Stegen 18, diezwischen Strömungskanälen 20 angeordnetsind, hoch sein, die elektrische Leitfähigkeit muss zum Transportvon Elektronen überdie Strömungskanäle 20 vonden Stegen 18 auf die MEA 12 hoch sein, und diethermische Leitfähigkeitmuss ausreichend sein, um Wärmean die Platte zu übertragen,die dann durch Kühlmittel,das mit der Platte in Kontakt steht, abgeleitet wird.With regard to the requirements for the operating behavior of the diffusion medium 32 in connection with whether it is compressible or not compressible, the diffusion medium should 32 be sufficiently electrically conductive, thermally conductive, as well as permeable to fluid. The fluid permeability of the diffusion medium 32 must be used to transport reactant gas and / or H 2 O under the webs 18 between flow channels 20 are arranged to be high, the electrical conductivity must be used to transport electrons through the flow channels 20 from the jetties 18 to the MEA 12 be high, and the thermal conductivity must be sufficient to transfer heat to the plate, which is then dissipated by coolant in contact with the plate.
    [0034] DasDiffusionsmedium 32 erlaubt die Diffusion der Reaktanden(d.h. H2 und O2)wie auch der Reaktionsprodukte (d.h. H2O)durch diese hindurch. Auf diese Art und Weise können die Reaktanden von den Strömungskanälen 20 durchdas Diffusionsmedium 32 und in Kontakt mit ihren jeweiligenKatalysatoren strömen,um die erforderliche Reaktion zu ermöglichen. Wie vorher beschriebenwurde, ist ein Produkt der Reaktion H2O.Die Umverteilung von H2 über die Brennstoffzelle 10 istvon erheblicher Wichtigkeit für dasBetriebsverhalten wie auch die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle 10.Das Diffusionsmedium 32 ermöglicht einen Durchfluss vonH2O durch diese hindurch von stärker befeuchtetenBereichen zu trockeneren Bereichen zur homogenen Befeuchtung der Brennstoffzelle 10.Ferner stellt der Fluss von Elektronen ebenfalls einen wichtigenFaktor fürdas Betriebsverhalten wie auch die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle 10 dar.Ein gehemmter Elektronenfluss hat eine schlechte Leistungsfähigkeitwie auch einen schlechten Wirkungsgrad zur Folge.The diffusion medium 32 allows diffusion of the reactants (ie H 2 and O 2 ) as well as the reaction products (ie H 2 O) through them. In this way, the reactants can flow from the flow channels 20 through the diffusion medium 32 and flow in contact with their respective catalysts to enable the required reaction. As previously described, a product of the reaction is H 2 O. The redistribution of H 2 across the fuel cell 10 is of considerable importance for the operating behavior as well as the performance of the fuel cell 10 , The diffusion medium 32 enables H 2 O to flow through them from more humidified areas to drier areas for homogeneous humidification of the fuel cell 10 , Furthermore, the flow of electrons is also an important factor for the operating behavior and the performance of the fuel cell 10 An inhibited electron flow results in poor performance as well as poor efficiency.
    [0035] Nichtzusammenpressbare Diffusionsmedien mit den oben beschriebenen Eigenschaften,wie beispielsweise 060 TORAY®-Kohlepapier, sind in der Technik bekanntund daher hier nicht weiter beschrieben. Ein zusammenpressbaresMedium 32 mit diesen Eigenschaften kann aus einer Vielzahlvon Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann als zusammenpressbaresDiffusionsmedium ein gewobenes Kohlepapier, wie beispielsweise "V3 elat single sidediffusor" erhältlich vonE-TEK Division of De Nora N.A. aus Sommerset, New Jersey, und CF-Gewebe, das von SGLCarbon AG aus Wiesbaden, Deutschland erhältlich ist, verwendet werden.Ferner könnenauch andere Materialien mit, den oben erwähnten Materialien, ähnlichenEigenschaften verwendet werden.Not compressible diffusion media with the properties described above, such as 060 ® TORAY carbon paper, are known in the art and therefore not further described herein. A compressible medium 32 with these properties can be made from a variety of materials. For example, a woven carbon paper, such as "V3 elat single side diffusor" available from E-TEK Division of De Nora NA from Sommerset, New Jersey, and CF fabric, which is available from SGL Carbon AG from Wiesbaden, Germany, can be used as the compressible diffusion medium , be used. Furthermore, other materials with properties similar to those mentioned above can also be used.
    [0036] DerBrennstoffzellenstapel 15 kann zusammengepresst werden,um einen spezifischen Druckabfall für einen gewünschten Betriebszustand vorzusehen.Der gewünschteDruckabfall, der auf einen Zufuhrstrom ausgeübt wird, variiert abhängig voneiner Durchflussrate des Zufuhrstroms durch die Strömungskanäle 20.Die Variation des Druckabfalls mit der Durchflussrate ist für die Druckabfälle undDurchflussraten, die in einem typischen Brennstoffzellenstapel 15 verwendetwerden, in etwa linear. Typische Druckabfälle liegen im Bereich von etwa0,689 kN/m2–41,4 kN/m2 (0,1bis 6,0 psi) überdie Platte. Jedoch könnenauch andere Druckabfälleohne Abweichung vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verwendetwerden.The fuel cell stack 15 can be compressed to provide a specific pressure drop for a desired operating condition. The desired pressure drop applied to a feed stream varies depending on a flow rate of the feed stream through the flow channels 20 , The variation in pressure drop with flow rate is for the pressure drops and flow rates found in a typical fuel cell stack 15 used, approximately linear. Typical pressure drops are around 0.689 kN / m 2 -41.4 kN / m 2 (0.1 to 6.0 psi) across the plate. However, other pressure drops can be used without departing from the scope of the present invention.
    [0037] Derspezifische Druckabfall überden Brennstoffzellenstapel 15 kann so eingestellt werden,dass er mit einem gewünschtenBetriebszustand des Brennstoffzellenstapels 15 übereinstimmt.Wenn die Spitzenleistung den wichtigsten oder kritischsten Aspektdes Betriebs des Brennstoffzellenstapels 15 darstellt,kann die Kompression des Brennstoffzellenstapels 15 soeingestellt werden, dass bei einer spezifischen Leistungsabgabedes Brennstoffzellenstapels 15 ein gewünschter Druckabfall über dieStrömungsfelder 22 auftritt.Um die Spitzenleistungsfähigkeitsicherzustellen, wird der Druckabfall eingestellt, während derBrennstoffzellenstapel 15 auf einem hohen Leistungsniveau(d.h. 85–100% der Spitzenleistung) arbeitet, wie nachfolgend detaillierter beschriebenist. Wenn der Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels 15 derwichtigste oder kritischste Aspekt des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 15 ist,kann die Kompression des Brennstoffzellenstapels 15 soeingestellt werden, dass bei einer spezifischen Leistungsabgabedes Brennstoffzellenstapels 15 über die Strömungsfelder 22 eingewünschterDruckabfall auftritt. Um einen Spitzenwirkungsgrad sicherzustellen,wird der Druckabfall eingestellt, während der Brennstoffzellenstapel 15 beieinem niedrigeren Leistungsniveau (d.h. 10–30 % der Spitzenleistung)arbeitet, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist.The specific pressure drop across the fuel cell stack 15 can be set to match a desired operating state of the fuel cell stack 15 matches. When the peak power is the most important or critical aspect of the operation of the fuel cell stack 15 represents the compression of the fuel cell stack 15 be set so that at a specific power output of the fuel cell stack 15 a desired pressure drop across the flow fields 22 occurs. To ensure peak performance, the pressure drop is adjusted during the fuel cell stack 15 operates at a high level of performance (ie, 85-100% of peak performance), as described in more detail below. If the efficiency of the fuel cell stack 15 the most important or critical aspect of the operation of the fuel cell stack 15 the compression of the fuel cell stack 15 be set so that at a specific power output of the fuel cell stack 15 over the flow fields 22 a desired pressure drop occurs. To ensure peak efficiency, the pressure drop is adjusted during the fuel cell stack 15 works at a lower power level (ie 10-30% of peak power), as described in more detail below.
    [0038] DerDruckabfall, der überdas Strömungsfeld 22 auftritt,kann so eingestellt werden, dass eine minimale Geschwindigkeit einesZufuhrstroms, der durch die Strömungsfelder 22 fließt, beibehalten wird.Das Beibehalten einer minimalen Geschwindigkeit ist (insbesonderebei einem Betrieb mit niedriger Leistung) erwünscht, um sicherzustellen,dass von dem Zufuhrstrom eine angemessene Scherkraft oder ein dynamischerDruck erzeugt wird, um Reaktionsprodukte (H2O)aus den Brennstoffzel len 10 hinaus zu transportieren undzu ermöglichen,dass die gasförmigenReaktanden einen Zugang zu den Katalysatorlagen 28 und 30 freimachen. Der Druckabfall kann so eingestellt werden, dass bei einerminimalen erwarteten Durchflussrate eines Zufuhrstroms zu dem Brennstoffzellenstapel 15 eineausreichende Geschwindigkeit durch Strömungskanäle 20 beibehaltenwird, so dass eine angemessene Scherkraft oder ein angemessenerdynamischer Druck erzeugt und beibehalten wird.The pressure drop across the flow field 22 occurs, can be set so that a minimum speed of a feed flow through the flow fields 22 flows, is maintained. Maintaining a minimum speed is desirable (particularly during low power operation) to ensure that adequate shear force or dynamic pressure is generated from the feed stream to release reaction products (H 2 O) from the fuel cells 10 transport and allow the gaseous reactants access to the catalyst layers 28 and 30 free. The pressure drop can be adjusted to have a minimum expected flow rate of a feed stream to the fuel cell stack 15 a sufficient speed through flow channels 20 is maintained so that adequate shear force or dynamic pressure is generated and maintained.
    [0039] Daszusammenpressbare Diffusionsmedium 32 kann unterschiedlichstark zusammengepresst werden, wie durch die Anwendung, in der daszusammenpressbare Diffusionsmedium 32 verwendet wird, bestimmtist. Es ist davon auszugehen, dass die typische Kompression im Bereichvon etwa 10 bis 50 % liegt. Es sei jedoch zu verstehen, dass auchandere Größen einerKompression verwendet werden können,ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. DertatsächlicheBetrag der Kompression variiert unter anderem abhängig von derKanalgeometrie (Breite und Tiefe der Kanäle), dem gewünschtenBetrieb des Brennstoffzellenstapels 15 (gewünschterDruckabfall und/oder gewünschteStrömungsgeschwindigkeit)und dem verwendeten spezifischen Diffusionsmedium. Die Elektrodenplatten 14 können eineelektrisch leitende Beschichtung verwenden, die eine Kompressionerfordert, um Elektrizitäteffektiv leiten zu können.Dies bedeutet, dass die Beschichtungen auf den Elektrodenplatten 14 einenKontaktwiderstand aufweisen und ohne Kompression nicht ausreichendleitend sind. Die angestrebte 10 %-ige minimale Kompression berücksichtigtVariationen bei der Herstellung wie auch den Toleranzen der Komponenten,die den Brennstoffzellenstapel 15 umfassen, und stellteine angemessene Kompression und einen angemessenen Kontakt zwischenzusammenpressbarem Diffusi onsmedium 32 und benachbartenElektrodenplatten 14 sicher, so dass der Kontaktwiderstandder Elektrodenplatten 14 kleiner als ein Nennwert ist.Die Kompressionsanforderungen derartiger Beschichtungen können abhängig vonder exakten Beschaffenheit der Beschichtung wie auch der Konstruktion derPlatten 14 variieren.The compressible diffusion medium 32 can be compressed to different degrees, such as by the application in which the compressible diffusion medium 32 is used is determined. It can be assumed that the typical compression is in the range of approximately 10 to 50%. However, it should be understood that other amounts of compression can be used without departing from the scope of the present invention. The actual amount of compression varies, among other things, depending on the channel geometry (width and depth of the channels), the desired operation of the fuel cell stack 15 (desired pressure drop and / or desired flow rate) and the specific diffusion medium used. The electrode plates 14 can use an electrically conductive coating that requires compression to effectively conduct electricity. This means that the coatings on the electrode plates 14 have a contact resistance and are not sufficiently conductive without compression. The desired 10% minimum compression takes into account variations in the manufacture as well as the tolerances of the components that make up the fuel cell stack 15 include, and provides adequate compression and contact between compressible diffusion medium 32 and adjacent electrode plates 14 sure so that the contact resistance of the electrode plates 14 is less than a nominal value. The compression requirements of such coatings can depend on the exact nature of the coating as well as the construction of the plates 14 vary.
    [0040] DieVerwendung eines zusammenpressbaren Diffusionsmediums 32,das die Einstellung auf einen Druckabfall eines durch den Brennstoffzellenstapel 15 strömenden Zufuhrstromszulässt,erlaubt, dass der Druckabfall eines Brennstoffzellenstapels 15 soeingestellt werden kann, dass er mit einem Druckabfall eines anderenBrennstoffzellenstapels übereinstimmt,und/oder füreinen Brennstoffzellenstapel 15 eingestellt werden kann,der füreinen spezifischen Druckabfall oder Bereich von Druckabfällen gebautist. Beispielsweise ist in 5 eineVielzahl von Brennstoffzellenstapeln in parallelem Betrieb gezeigt.Ein erster Brennstoffzellenstapel 38 ist in parallelemBetrieb mit einem zweiten Brennstoffzellenstapel 40 gezeigt,die beide parallel zu einem n-ten Brennstoffzellenstapel 42 arbeiten.Die Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 arbeitenparallel, so dass sich die Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 alleeinen Zufuhrstrom 44 von einer gemeinsamen Sammelleitung 46 für Zufuhrstromteilen. Jeder Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 nimmtjeweilige Anteile 48, 50 und 52 des Zufuhrstroms 44 auf.Die Druckabfälle über jedender Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 bestimmendie Strömungsverteilungdes Zufuhrstroms 44 in die Anteile 48, 50 und 52.Dies bedeutet, dass die Größen derAnteile 48, 50 und 52, die durch Brennstoffzellenstapel 38, 40 bzw. 42 erhaltenwerden, durch die Druckabfälleder einzelnen Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 bestimmtwerden. Wenn die Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 unterschiedlicheDruckab fällebesitzen, dann nimmt jeder Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 einenverschieden großenAnteil 48, 50 und 52 des Zufuhrstroms 44 auf.Die ungleichförmigeStrömungsverteilungzu den Brennstoffzellenstapeln 38, 40 und 42 ist jedochunerwünscht.The use of a compressible diffusion medium 32 which is the setting for a pressure drop through the fuel cell stack 15 allows flowing supply flow, allows the pressure drop of a fuel cell stack 15 can be set to match a pressure drop of another fuel cell stack, and / or for a fuel cell stack 15 can be set that is built for a specific pressure drop or range of pressure drops. For example, in 5 a variety of fuel cell stacks shown in parallel operation. A first fuel cell stack 38 is in parallel operation with a second fuel cell stack 40 shown, both parallel to an nth fuel cell stack 42 work. The fuel cell stacks 38 . 40 and 42 work in parallel so that the fuel cell stack 38 . 40 and 42 all a feed stream 44 from a common manifold 46 split for feed stream. Every fuel cell stack 38 . 40 and 42 takes respective shares 48 . 50 and 52 of the feed stream 44 on. The pressure drops across each of the fuel cell stacks 38 . 40 and 42 determine the flow distribution of the feed stream 44 into the shares 48 . 50 and 52 , This means the sizes of the shares 48 . 50 and 52 by fuel cell stacks 38 . 40 respectively. 42 are obtained by the pressure drops of the individual fuel cell stacks 38 . 40 and 42 be determined. If the fuel cell stack 38 . 40 and 42 have different pressure drops, then each fuel cell stack takes 38 . 40 and 42 a different proportion 48 . 50 and 52 of the feed stream 44 on. The non-uniform flow distribution to the fuel cell stacks 38 . 40 and 42 however, is undesirable.
    [0041] Umdie Schwankungen in den Druckabfällen derparallelen Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 zukompensieren, sind in den Brennstoffzellensystemen verschiedeneVorgehensweisen verwendet worden. Eine erste Vorgehensweise bestandin der Integration unabhängigerStrömungsmesskomponenten, diedie Anteile 48, 50 und 52, die durchdie Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 aufgenommenwerden, überwachenund steuern, so dass jeder Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 jeweilseinen angemessenen Anteil 48, 50 und 52 desZufuhrstroms 44 aufnimmt. Eine zweite Vorgehensweise bestanddarin, Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 miteiner zu großenStrömungan Zufuhrstrom 44 zu beliefern, so dass jeder Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 einenangemessenen Anteil 48, 50 und 52 desZufuhrstroms 44 aufnimmt. Die vorliegende Erfindung kann dieSchwankungen der Druckabfälleder Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 kompensieren,ohne dass unabhängigeDurchflussmesskomponenten oder die Lieferung einer zu großen Strömung anZufuhrstrom 44 erforderlich ist. Die Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 können beimZusammenbau jeweils zusammengepresst werden, so dass Druckabfälle, die über jededer Brennstoffzellen 38, 40 und 42 auftreten,im Wesentlichen gleich sind oder in einem gemeinsamen Bereich vonDruckabfällenliegen. Alternativ dazu könnenein oder mehrere Brennstoffzellenstapel 15 beim Zusammenbauenzusammengepresst werden oder ihre Kompression kann später eingestelltwerden, so dass ein Druckabfall vorgesehen wird, der im Wesentlichenmit einem Druckabfall oder einem Bereich von Druckabfällen einesoder mehrerer existierender Brennstoffzellenstapel übereinstimmt,und könnendann parallel mit dem bzw, den existierenden Brennstoffzellenstapelnverwendet werden. Durch Ausgleich der Druckabfälle über die Brennstoffzellenstapel 38, 40 und 42 sinddie Anteile 48, 50 und 52 des Zufuhrstroms 44 imWesentlichen gleich (wobei auch alle anderen beeinflussenden Faktorengleich sind (beispielsweise Verrohrung, Begrenzungen)). Bevorzugtwerden die Druckabfälle vonjedem Brennstoffzellenstapel 38, 40, 42 soeingestellt, dass sie bei im Wesentlichen derselben Leistungsabgabeoder demselben Leistungsabgabebereich auftreten.To the fluctuations in the pressure drops of the parallel fuel cell stacks 38 . 40 and 42 To compensate, various approaches have been used in the fuel cell systems. A first approach consisted in the integration of independent flow measurement components, the parts 48 . 50 and 52 through the fuel cell stack 38 . 40 and 42 be recorded, monitored and controlled so that each fuel cell stack 38 . 40 and 42 an appropriate proportion each 48 . 50 and 52 of the feed stream 44 receives. A second course of action was to stack fuel cells 38 . 40 and 42 with too large a flow of feed stream 44 to deliver so that every fuel cell stack 38 . 40 and 42 a fair share 48 . 50 and 52 of the feed stream 44 receives. The present invention can accommodate the fluctuations in pressure drops in the fuel cell stack 38 . 40 and 42 compensate without having independent flow measurement components or delivering too large a flow of feed stream 44 is required. The fuel cell stacks 38 . 40 and 42 can be pressed together during assembly so that pressure drops across each of the fuel cells 38 . 40 and 42 occur, are substantially the same, or are in a common range of pressure drops. Alternatively, one or more fuel cell stacks can be used 15 are compressed during assembly, or their compression can be adjusted later to provide a pressure drop that substantially matches a pressure drop or range of pressure drops of one or more existing fuel cell stacks and can then be used in parallel with the existing fuel cell stack (s) , By balancing the pressure drops across the fuel cell stack 38 . 40 and 42 are the shares 48 . 50 and 52 of the feed stream 44 essentially the same (with all other influencing factors being the same (e.g. piping, limits)). The pressure drops from each fuel cell stack are preferred 38 . 40 . 42 set to occur at substantially the same power delivery or power delivery range.
    [0042] In 4 sind der Zusammenbau wieauch die Kompression des Brennstoffzellenstapels 15 gezeigt.Eine Vielzahl von Brennstoffzellen 10 sind benachbart zueinanderin einer Brennstoffzellenanordnung 54 angeordnet. Die Brennstoffzellenanordnung 54 istzwischen einem Paar Anschlussplatten 56 positioniert, diedazu verwendet werden, elektrischen Strom zu bzw. von der Brennstoffzellenanordnung 54 zuleiten. Benachbart der Anschlussplatten 56 ist ein PaarEndplatten 16 auf jeder Seite der Brennstoffzellenanordnung 54 angeordnet.Die Presskraft F wird auf eine oder beide Endplatten 16 ausgeübt, um die Brennstoffzellenanordnung 54 zusammenzupressen. Reaktandenzufuhrströme werdenan den Brennstoffzellenstapel 15 geliefert, und der Betriebdes Brennstoffzellenstapels 15 wird begonnen. Es wird eine Leistungsabgabedes Brennstoffzellenstapels 15 zusammen mit dem Druckabfallvon einem oder beiden Zufuhrströmen über denBrennstoffzellenstapel 15 gemessen und/oder überwacht.Zusätzlichkann auch eine Geschwindigkeit der Zufuhrströme, die durch den Brennstoffzellenstapel 15 fließen, gemessenund/oder überwachtwerden. Der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 15 wirdso lange eingestellt, bis der Brennstoffzellenstapel 15 ineinem gewünschtenZustand (beispielsweise Leistungsniveau) arbeitet.In 4 are the assembly as well as the compression of the fuel cell stack 15 shown. A variety of fuel cells 10 are adjacent to each other in a fuel cell arrangement 54 arranged. The fuel cell assembly 54 is between a pair of connection plates 56 positioned that are used to provide electrical current to and from the fuel cell assembly 54 to lead. Adjacent to the connection plates 56 is a pair of end plates 16 on each side of the fuel cell assembly 54 arranged. The pressing force F is applied to one or both end plates 16 exercised to the fuel cell assembly 54 compress. Reactant feed streams are sent to the fuel cell stack 15 delivered, and the operation of the fuel cell stack 15 is started. There will be a power output from the fuel cell stack 15 along with the pressure drop from one or both feed streams across the fuel cell stack 15 measured and / or monitored. In addition, a speed of the feed streams through the fuel cell stack can also 15 flow, be measured and / or monitored. Operation of the fuel cell stack 15 is set until the fuel cell stack 15 works in a desired state (e.g. performance level).
    [0043] Anschließend wirddie Größe der Druckkraft Fso lange eingestellt, bis der Brennstoffzellenstapel 15 gewünschte Eigenschaftenaufweist. Beispielsweise kann die Druckkraft F so lange eingestelltwerden, bis der Druckabfall überden Brennstoffzellenstapel 15 eine vorbestimmte Größe aufweist,einen Bereich von Größen aufweistoder bis eine minimale Strömungsgeschwindigkeitvon einem oder mehreren der Zufuhrströme durch den Brennstoffzellenstapel 15 überschrittenwird. Der exakte Betriebszustand des Brennstoffzellenstapels 15 zumZeitpunkt des Einstellens der Presskraft F variiert abhängig von demgewünschtenBetrieb des Brennstoffzellenstapels 15. Wenn beispielsweise,wie oben beschrieben ist, die Spitzenleistungsabgabe kritisch oderam wichtigsten ist, kann der Brennstoffzellenstapel 15 bei85–100% des Spitzenleistungsniveaus betrieben werden, während dieDruckkraft F eingestellt wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn derWirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels 15 am wichtigstenist, der Brennstoffzellenstapel 15 bei 10–30 % desSpitzenleistungsniveaus betrieben, während die Druckkraft F eingestelltwird.The size of the pressure force F is then set until the fuel cell stack 15 has desired properties. For example, the pressure force F can be set until the pressure drop across the fuel cell stack 15 has a predetermined size, a range of sizes, or until a minimum flow rate of one or more of the feed streams through the fuel cell stack 15 is exceeded. The exact operating state of the fuel cell stack 15 at the time of setting the pressing force F varies depending on the desired operation of the fuel cell stack 15 , For example, as described above, if the peak power output is critical or most important, the fuel cell stack can 15 operate at 85-100% of the peak power level while the pressure force F is adjusted. In contrast, when the efficiency of the fuel cell stack 15 most importantly, the fuel cell stack 15 operated at 10-30% of the peak power level while the pressure force F is being adjusted.
    [0044] Sobalddie Presskraft F (und das damit in Verbindung stehende Eindringendes Mediums 32 in den Strömungskanal 20) aufein Niveau eingestellt worden ist, das gewünschte Betriebseigenschaften desBrennstoffzellenstapels 15 ergibt, werden die Endplatten 16 aneinem Paar von Seitenplatten 60 befestigt. Die PresskraftF wird anschließendbeseitigt. Die Befestigung der Endplatten 16 an den Seitenplatten 60 hatzur Folge, dass die Endplatten 16 unter einem fixiertenAbstand voneinander angeordnet bleiben und die Kompression der Brennstoffzellenanordnung 54 beibehalten.Die Endplatten 16 könnenan der Seitenplatte 60 auf eine Vielzahl von Arten befestigtwerden, wie es in der Technik bekannt ist. beispielsweise können mechanischeBefestigungseinrichtungen 62 dazu verwendet werden, die Endplatten 16 anden Seitenplatten 60 zu befestigen. Eine detailliertereBeschreibung des Stapelkompressionsmechanismus, der in 4 gezeigt ist, ist in der U.S.Anmeldung Nr. 10/136,781, die am 30. April 2002 eingereicht wurde,gezeigt, die ebenfalls im Besitz des Anmelders der vorliegendenErfindung ist und deren Offenbarung hierin ausdrücklich durch Bezugnahme eingeschlossenist. Alternativ dazu sind andere Mittel zum Zusammenpressen bzw.Komprimieren des Brennstoffzellenstapels, das eine allgemein ausgeglicheneKompressionslast vorsieht, in der Technik bekannt und mit der vorliegendenErfindung verwendbar.As soon as the pressing force F (and the associated penetration of the medium 32 in the flow channel 20 ) has been set to a level that the desired operating characteristics of the fuel cell stack 15 results in the end plates 16 on a pair of side plates 60 attached. The pressing force F is then removed. The attachment of the end plates 16 on the side panels 60 has the consequence that the end plates 16 stay at a fixed distance from each other and the compression of the fuel cell assembly 54 maintained. The end plates 16 can on the side panel 60 can be attached in a variety of ways as is known in the art is. for example, mechanical fasteners 62 used the end plates 16 on the side panels 60 to fix. A more detailed description of the stack compression mechanism described in 4 is shown in US Application No. 10 / 136,781, filed April 30, 2002, which is also owned by the assignee of the present invention and the disclosure of which is expressly incorporated herein by reference. Alternatively, other means of compressing the fuel cell stack that provides a generally balanced compression load are known in the art and can be used with the present invention.
    [0045] Während Strömungskanäle 20 alsim Wesentlichen rechtwinklig ausgebildet gezeigt sind, sei zu verstehen,dass auch andere Formen und Gestaltungen, die zulassen, dass einzusammenpressbares Diffusionsmedium 32 in die Strömungskanäle 20 eindringenund den Durchflussquerschnitt 34 verringern kann, ohneAbweichung vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verwendetwerden können.Ferner sei, währendspezifische Druckabfälleund Leistungspegel dazu verwendet worden sind, die vorliegende Erfindungzu beschreiben und zu veranschaulichen, zu verstehen, dass andereDruckabfälleund andere Betriebsbedingungen des Brennstoffzellenstapels 15 und/oderder Brennstoffzellen 10 ohne Abweichung vom Schutzumfangder vorliegenden Erfindung verwendet werden können.During flow channels 20 Shown as being essentially rectangular, it should be understood that other shapes and configurations that allow a compressible diffusion medium 32 into the flow channels 20 penetrate and the flow cross section 34 can be used without departing from the scope of the present invention. Furthermore, while specific pressure drops and power levels have been used to describe and illustrate the present invention, it should be understood that other pressure drops and other operating conditions of the fuel cell stack 15 and / or the fuel cells 10 can be used without departing from the scope of the present invention.
    [0046] DieBeschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, undsomit sind Abwandlungen, die nicht von der Grundidee der Erfindungabweichen, als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung befindlichanzusehen. Derartige Abwandlungen sind nicht als Abweichungen vomSchutzumfang der Erfindung zu sehen.TheDescription of the invention is merely exemplary in nature, andthus modifications are not of the basic idea of the inventiondeviate from being within the scope of the inventionto watch. Such modifications are not considered to be deviations fromTo see scope of the invention.
    [0047] Zusammengefasstumfasst eine Brennstoffzelle eine Elektrodenplatte mit einem darinausgebildeten Strömungsfeldund eine Protonenaustauschmembran. Benachbart der Elektrodenplatteist ein zusammenpressbares, permeables Diffusionsmedium angeordnet.Das Diffusionsmedium wird gegen die Elektrodenplatte gepresst, sodass ein Anteil des Mediums in das Strömungsfeld eindringt. DurchZusammenpressen einer Vielzahl dieser Brennstoffzellen kann einBrennstoffzellenstapel gebildet werden. Der Brennstoffzellenstapelwird so zusammengepresst, dass das Diffusionsmedium in jeder Brennstoffzellean die benachbarte Elektrodenplatte gepresst wird, wobei ein Anteildes Mediums in das Strömungsfeldin der benachbarten Elektrodenplatte eindringt. Das Zusammenpressendes Brennstoffzellenstapels kann so eingestellt werden, dass dasAusmaß desEindringens des Diffusionsmediums in die Strömungskanäle eingestellt wird und beieinem gewünschtenBetriebszustand ein Druckabfall mit einer vorbestimmten Größe über denBrennstoffzellenstapel auftritt.Summarizeda fuel cell includes an electrode plate with one thereintrained flow fieldand a proton exchange membrane. Adjacent to the electrode platea compressible, permeable diffusion medium is arranged.The diffusion medium is pressed against the electrode plate, see abovethat a portion of the medium penetrates into the flow field. ByA large number of these fuel cells can be pressed togetherFuel cell stacks are formed. The fuel cell stackis compressed so that the diffusion medium in each fuel cellis pressed against the adjacent electrode plate, a portionof the medium in the flow fieldpenetrates into the adjacent electrode plate. The clenchingof the fuel cell stack can be set so thatExtent ofPenetration of the diffusion medium is set in the flow channels and ata desired oneOperating state a pressure drop with a predetermined size over theFuel cell stack occurs.
    权利要求:
    Claims (38)
    [1]
    Brennstoffzelle mit: einer Elektrodenplattemit einem darin ausgebildeten Strömungsfeld; einer Membranelektrodenanordnung;und einem zusammenpressbaren, für Fluid permeablen Diffusionsmedium,das zwischen der Elektrodenplatte und der Membranelektrodenanordnungbenachbart der Elektrodenplatte angeordnet ist, wobei das Diffusionsmediuman die Elektrodenplatte gepresst wird, so dass ein Anteil des Diffusionsmediumsin das Strömungsfeldeindringt.Fuel cell with:an electrode platewith a flow field formed therein;a membrane electrode assembly;anda compressible, fluid permeable diffusion medium,that between the electrode plate and the membrane electrode assemblyis arranged adjacent to the electrode plate, the diffusion mediumis pressed against the electrode plate so that a portion of the diffusion mediumin the flow fieldpenetrates.
    [2]
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Elektrodenplatteeine Kathodenplatte ist.The fuel cell according to claim 1, wherein the electrode plateis a cathode plate.
    [3]
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Elektrodenplatteeine Anodenplatte ist.The fuel cell according to claim 1, wherein the electrode plateis an anode plate.
    [4]
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei das Diffusionsmediuman die Elektrodenplatte gepresst wird, so dass ein vorbestimmterDruckabfall überdas Strömungsfeldauftritt.Fuel cell according to claim 1, wherein the diffusion mediumis pressed against the electrode plate so that a predeterminedPressure drop overthe flow fieldoccurs.
    [5]
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmteDruckabfall bei einem vorbestimmten Leistungsabgabeniveau erfolgt.The fuel cell according to claim 1, wherein the predetermined onePressure drop occurs at a predetermined power output level.
    [6]
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei das Diffusionsmediumso an die Elektrodenplatte gepresst wird, dass eine Geschwindigkeiteines Zufuhrstromes, der durch das Strömungsfeld strömt, über einemvorbestimmten Niveau beibehalten wird.Fuel cell according to claim 1, wherein the diffusion mediumis pressed against the electrode plate so that a speeda feed stream flowing through the flow field over onepredetermined level is maintained.
    [7]
    Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei das Mediuman die Elektrodenplatte gepresst wird, um im Vergleich zu einemnicht zusammengepressten Zustand eine Verringerung der Dicke desDiffusionsmediums um zumindest 10 % zu bewirken.Fuel cell according to claim 1, wherein the mediumis pressed against the electrode plate in order to compare to anot compressed a reduction in the thickness of theDiffusion medium to cause at least 10%.
    [8]
    Brennstoffzellenstapel mit: einer Vielzahl vonBrennstoffzellen, die benachbart zueinander angeordnet sind, wobeizumindest eine Brennstoffzelle der Vielzahl von Brennstoffzelleneine Elektrodenplatte mit einem darin ausgebildeten Strömungsfeld,eine Protonenaustausch-Membranelektrodenanordnung und ein zusammenpressbares,für Fluidpermeables Diffusionsmedium umfasst, das zwischen der Membranelektrodenanordnungund der Elektrodenplatte angeordnet ist, wobei die benachbartenBrennstoffzellen so zusammengepresst werden, dass das Diffusionsmediumin der zumindest einen Brennstoffzelle an die Elektrodenplatte gepresst wird,wobei ein Anteil des Diffusionsmediums in das Strömungsfeldder benachbarten Elektrodenplatte eindringt.A fuel cell stack comprising: a plurality of fuel cells arranged adjacent to one another, wherein at least one fuel cell of the plurality of fuel cells comprises an electrode plate with a flow field formed therein, a proton exchange membrane electrode arrangement and a compressible, fluid-permeable diffusion medium which is between the membrane electrode arrangement and the Electrode plate is arranged, wherein the adjacent fuel cells are pressed together so that the diffusion medium in the at least one fuel cell is pressed against the electrode plate, with a portion of the diffusion medium in the flow field of the adjacent electrode plate penetrates.
    [9]
    Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei dieElektrodenplatten Kathodenplatten sind.Fuel cell stack according to claim 8, wherein theElectrode plates are cathode plates.
    [10]
    Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei dieElektrodenplatten Anodenplatten sind.Fuel cell stack according to claim 8, wherein theElectrode plates are anode plates.
    [11]
    Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei dieBrennstoffzellen so zusammengepresst werden, dass ein Druckabfallmit einer vorbestimmten Größe in einemdurch die StrömungsfelderströmendenZufuhrstrom auftritt.Fuel cell stack according to claim 8, wherein theFuel cells are pressed together so that there is a pressure dropwith a predetermined size in onethrough the flow fieldsflowingSupply stream occurs.
    [12]
    Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 11, wobei dervorbestimmte Druckabfall im Bereich von etwa 0,689 kN/m2–41,4 kN/m2 (0,1 bis etwa 6 psi) liegt.The fuel cell stack of claim 11, wherein the predetermined pressure drop is in the range of about 0.689 kN / m 2 -41.4 kN / m 2 (0.1 to about 6 psi).
    [13]
    Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 11, wobei dervorbestimmte Druckabfall bei einer vorbestimmten Leistungsabgabeauftritt.The fuel cell stack according to claim 11, wherein thepredetermined pressure drop at a predetermined power outputoccurs.
    [14]
    Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei dieBrennstoffzellen so zusammengepresst werden, dass eine Geschwindigkeiteines durch die StrömungsfelderströmendenZufuhrstromes übereinem vorbestimmten Niveau beibehalten wird.Fuel cell stack according to claim 8, wherein theFuel cells are pressed together so that a speedone through the flow fieldsflowingSupply flow overis maintained at a predetermined level.
    [15]
    Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei dieBrennstoffzellen so zusammengepresst werden, dass das Medium inder zumindest einen Brennstoffzelle an die Elektrodenplatte gepresstwird, um im Vergleich zu einem nicht zusammengepressten Zustandeine Verringerung der Dicke des Diffusionsmediums um zumindest 10% zu bewirken.Fuel cell stack according to claim 8, wherein theFuel cells are pressed together so that the medium inof the at least one fuel cell pressed onto the electrode plateis compared to an uncompressed statea reduction in the thickness of the diffusion medium by at least 10% effect.
    [16]
    Brennstoffzellensystem mit: einem ersten undzweiten Brennstoffzellenstapel, die parallel angeordnet sind, wobeijeder Brennstoffzellenstapel eine Vielzahl von Brennstoffzellenaufweist und einen Anteil eines Zufuhrstromes aufnimmt, wobei zumindesteine Brennstoffzelle der Vielzahl von Brennstoffzellen in dem zweitenBrennstoffzellenstapel umfasst: eine Elektrodenplatte mit einemdarin ausgebildeten Strömungsfeld; eineMembranelektrodenanordnung; und ein zusammenpressbares, für Fluidpermeables Diffusionsmedium, das zwischen der Membranelektrodenanordnungund der Elektrodenplatte angeordnet ist, wobei das Diffusionsmediuman die Elektrodenplatte gepresst wird, so dass ein Anteil des Diffusionsmediumsin das Strömungsfeldeindringt.Fuel cell system with:a first andsecond fuel cell stack, which are arranged in parallel, whereineach fuel cell stack has a variety of fuel cellshas and takes a portion of a feed stream, at leastone fuel cell of the plurality of fuel cells in the secondFuel cell stacks include:an electrode plate with aflow field formed therein;aMembrane electrode assembly; anda compressible, for fluidpermeable diffusion medium that is between the membrane electrode assemblyand the electrode plate is arranged, wherein the diffusion mediumis pressed against the electrode plate so that a portion of the diffusion mediumin the flow fieldpenetrates.
    [17]
    Brennstoffzellensystem nach Anspruch 16, wobei derZufuhrstrom ein Brennstoff-Zufuhrstrom ist und die Elektrodenplatteeine Anodenplatte ist.The fuel cell system of claim 16, wherein theFeed stream is a fuel feed stream and the electrode plateis an anode plate.
    [18]
    Brennstoffzellensystem nach Anspruch 17, wobei derBrennstoff-Zufuhrstromein Reformatzufuhrstrom ist.The fuel cell system of claim 17, wherein theFuel feed streamis a reformate feed stream.
    [19]
    Brennstoffzellensystem nach Anspruch 16, wobei derZufuhrstrom ein H2-Zufuhrstrom ist und die Elektrodenplatteeine Kathodenplatte ist.The fuel cell system of claim 16, wherein the feed stream is an H 2 feed stream and the electrode plate is a cathode plate.
    [20]
    Brennstoffzellensystem nach Anspruch 16, wobei derZufuhrstrom ein Oxidationsmittelzufuhrstrom ist und die Elektrodenplatteeine Kathodenplatte ist.The fuel cell system of claim 16, wherein theFeed stream is an oxidizer feed stream and the electrode plateis a cathode plate.
    [21]
    Brennstoffzellensystem nach Anspruch 16, wobei dasDiffusionsmedium an die Elektrodenplatte in der zumindest einenBrennstoffzelle des zweiten Brennstoffzellenstapels gepresst wird,so dass ein erster Druckabfall überden zweiten Brennstoffzellenstapel im Wesentlichen gleich einemzweiten Druckabfall überden ersten Brennstoffzellenstapel ist.The fuel cell system of claim 16, wherein theDiffusion medium to the electrode plate in the at least oneFuel cell of the second fuel cell stack is pressed,so a first pressure drop acrossthe second fuel cell stack is essentially equal to onesecond pressure drop acrossis the first fuel cell stack.
    [22]
    Brennstoffzellensystem nach Anspruch 21, wobei dererste Druckabfall einer ersten Leistungsabgabe des zweiten Brennstoffzellenstapelszugeordnet ist, und der zweite Druckabfall einer zweiten Leistungsabgabedes ersten Brennstoffzellenstapels zugeordnet ist, und wobei dieerste und zweite Leistungsabgabe im Wesentlichen gleich sind.22. The fuel cell system of claim 21, wherein thefirst pressure drop of a first output of the second fuel cell stackis assigned, and the second pressure drop of a second power outputis assigned to the first fuel cell stack, and wherein thefirst and second power output are substantially the same.
    [23]
    Brennstoffzellensystem nach Anspruch 16, wobei dasDiffusionsmedium an die Elektrodenplatte in der zumindest einenBrennstoffzelle des zweiten Brennstoffzellenstapels gepresst wird,so dass eine Geschwindigkeit des Anteils des Zufuhrstroms durch denzweiten Brennstoffzellenstapel übereinem vorbestimmten Niveau beibehalten wird.The fuel cell system of claim 16, wherein theDiffusion medium to the electrode plate in the at least oneFuel cell of the second fuel cell stack is pressed,so that a speed of the proportion of the feed flow through thesecond fuel cell stack overis maintained at a predetermined level.
    [24]
    Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle,umfassend, dass ein zusammenpressbares, für Fluid permeables Diffusionsmediumzwischen einer Membranelektrodenanordnung und einer Elektrodenplattemit einem darin ausgebildeten Strömungsfeld positioniert wird,und das Diffusionsmedium an die Elektrodenplatte gepresst wird,so dass ein Anteil des Mediums in das Strömungsfeld eindringt.Process for the production of a fuel cell,comprising a compressible, fluid permeable diffusion mediumbetween a membrane electrode assembly and an electrode plateis positioned with a flow field formed therein,and the diffusion medium is pressed onto the electrode plate,so that a portion of the medium penetrates into the flow field.
    [25]
    Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Zusammenpresseneinen Druckabfall mit einer vorbestimmten Größe in einem durch das Strömungsfeld hindurchströmenden Strombewirkt.The method of claim 24, wherein the compressinga pressure drop of a predetermined magnitude in a flow flowing through the flow fieldcauses.
    [26]
    Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Druckabfallbei einer vorbestimmten Leistungsabgabe auftritt.26. The method of claim 25, wherein the pressure dropoccurs at a predetermined power output.
    [27]
    Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Zusammenpressenausreichend ist, um eine minimale Zielgeschwindigkeit eines durchdas Strömungsfeld hindurchströmendenStromes zu erreichen.The method of claim 24, wherein the compressingis sufficient to achieve a minimum target speed by onethrough the flow fieldflowingTo achieve electricity.
    [28]
    Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Pressen desMediums an die Elektrodenplatte im Vergleich zu einem nicht zusammengepresstenZustand eine Verringerung der Dicke des Diffusionsmediums von zumindest10 % bewirkt.The method of claim 24, wherein the Pressing the medium onto the electrode plate compared to an uncompressed state brings about a reduction in the thickness of the diffusion medium of at least 10%.
    [29]
    Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenstapelsmit den Schritten, dass: (a) eine Vielzahl von Brennstoffzellenbenachbart zueinander positioniert wird, wobei zumindest eine Brennstoffzelleder Vielzahl von Brennstoffzellen eine Elektrodenplatte mit einemdarin ausgebildeten Strömungsfeld,eine Membranelektrodenanordnung (MEA) und ein zusammenpressbares,für Fluidpermeables Diffusionsmedium umfasst, das zwischen der MEA und derElektrodenplatte angeordnet ist; und (b) die benachbarten Brennstoffzellenso zusammengepresst werden, dass in der zumindest einen Brennstoffzelleein Anteil des Diffusionsmediums in das Strömungsfeld der benachbartenElektrodenplatte eindringt.Method of manufacturing a fuel cell stackwith the steps that:(a) a variety of fuel cellsis positioned adjacent to each other, at least one fuel cellthe plurality of fuel cells an electrode plate with aflow field formed therein,a membrane electrode assembly (MEA) and a compressible,for fluidpermeable diffusion medium comprising between the MEA and theElectrode plate is arranged; and(b) the neighboring fuel cellsbe pressed together so that in the at least one fuel cella portion of the diffusion medium in the flow field of the neighboringElectrode plate penetrates.
    [30]
    Verfahren nach Anspruch 29, wobei Schritt (b) umfasst,dass die benachbarten Brennstoffzellen so zusammengepresst werden,dass ein durch den Brennstoffzellenstapel strömender Zufuhrstrom einem Druckabfallmit einer vorbestimmten Größe ausgesetztist.The method of claim 29, wherein step (b) comprisesthat the neighboring fuel cells are pressed together in such a waythat a supply flow flowing through the fuel cell stack causes a pressure dropexposed with a predetermined sizeis.
    [31]
    Verfahren nach Anspruch 30, wobei der vorbestimmteDruckabfall im Bereich von etwa 0,689 kN/m2–41,4 kN/m2 (0,1 bis etwa 6 psi) liegt.The method of claim 30, wherein the predetermined pressure drop is in the range of about 0.689 kN / m 2 -41.4 kN / m 2 (0.1 to about 6 psi).
    [32]
    Verfahren nach Anspruch 30, wobei Schritt (b) umfasst,dass die benachbarten Brennstoffzellen zusammengepresst werden,währendder Brennstoffzellenstapel mit einer vorbestimmten Leistungsabgabearbeitet.The method of claim 30, wherein step (b) comprisesthat the neighboring fuel cells are pressed togetherwhilethe fuel cell stack with a predetermined power outputis working.
    [33]
    Verfahren nach Anspruch 29, wobei Schritt (b) umfasst,dass die benachbarten Brennstoffzellen so zusammengepresst werden,dass eine Geschwindigkeit eines durch den BrennstoffzellenstapelströmendenZufuhrstromes übereinem vorbestimmten Niveau beibehalten wird.The method of claim 29, wherein step (b) comprisesthat the neighboring fuel cells are pressed together in such a waythat a speed of one through the fuel cell stackflowingSupply flow overis maintained at a predetermined level.
    [34]
    Verfahren nach Anspruch 29, wobei Schritt (b) umfasst,dass die benachbarten Brennstoffzellen so zusammengepresst werden,dass ein durch den Brennstoffzellenstapel strömender Zufuhrstrom einem Druckabfallmit einer Größe ausgesetztist, die allgemein gleich einem bekannten Druckabfall eines anderenBrennstoffzellenstapels ist.The method of claim 29, wherein step (b) comprisesthat the neighboring fuel cells are pressed together in such a waythat a supply flow flowing through the fuel cell stack causes a pressure dropexposed with a sizewhich is generally equal to a known pressure drop of anotherIs fuel cell stack.
    [35]
    Verfahren nach Anspruch 29, wobei Schritt (b) umfasst,dass die benachbarten Brennstoffzellen so zusammengepresst werden,dass bei einer vorbestimmten Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapelsein durch den Brennstoffzellenstapel strömender Zufuhrstrom zu einemWert hin eingestellt wird, der einem bekannten Druckabfall einesanderen Brennstoffzellenstapels bei einer im Wesentlichen ähnlichenLeistungsabgabe entspricht.The method of claim 29, wherein step (b) comprisesthat the neighboring fuel cells are pressed together in such a waythat with a predetermined output of the fuel cell stacka feed stream flowing through the fuel cell stack to oneValue is set that corresponds to a known pressure dropanother fuel cell stack with a substantially similar onePower output corresponds.
    [36]
    Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenstapels,umfassend dass: eine Vielzahl von Brennstoffzellen benachbart zueinanderpositioniert werden; ein Zufuhrstrom an die Vielzahl von Brennstoffzellengeliefert wird; ein Druckabfall des Zufuhrstromes über dieVielzahl von Brennstoffzellen überwachtwird; und eine Kompression der Vielzahl von Brennstoffzellen eingestelltwird, so dass der Druckabfall innerhalb eines vorbestimmten Bereichesvon Druckabfallwerten liegt.Method for producing a fuel cell stack,comprising that: a plurality of fuel cells adjacent to each otherbe positioned; a feed stream to the plurality of fuel cellsis delivered; a pressure drop in the feed stream across theVariety of fuel cells monitoredbecomes; and compression of the plurality of fuel cells is setis so that the pressure drop within a predetermined rangeof pressure drop values.
    [37]
    Verfahren nach Anspruch 36, wobei zumindest eineBrennstoffzelle der Vielzahl von Brennstoffzellen eine Elektrodenplattemit einem darin ausgebildeten Strömungsfeld, eine Membranelektrodenanordnungund ein zusammenpressbares, fürFluid permeables Diffusionsmedium umfasst, das zwischen der Membranelektrodenanordnungund der Elektrodenplatte angeordnet ist, wobei die Kompression ausreichendist, so dass ein Anteil des Diffusionsmediums in der zumindest einenBrennstoffzelle in das Strömungsfeldin der Elektrodenplatte eindringen kann.The method of claim 36, wherein at least oneFuel cell of the plurality of fuel cells an electrode platewith a flow field formed therein, a membrane electrode assemblyand a compressible, forFluid permeable diffusion medium includes that between the membrane electrode assemblyand the electrode plate is arranged, the compression sufficientis, so that a portion of the diffusion medium in the at least oneFuel cell in the flow fieldcan penetrate into the electrode plate.
    [38]
    Verfahren nach Anspruch 36, wobei das Einstellenausgeführtwird, um einen Druckabfall vorzusehen, der einem vorbestimmten bekanntenDruckabfall eines anderen Brennstoffzellenstapels entspricht.The method of claim 36, wherein the adjustingaccomplishedto provide a pressure drop corresponding to a predetermined knownPressure drop of another fuel cell stack corresponds.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    EP1070361B1|2002-10-30|Pem-brennstoffzellenanordnung mit mehreren parallel angeordneten brennstoffzellen-teilstapeln
    US6007933A|1999-12-28|Fuel cell assembly unit for promoting fluid service and electrical conductivity
    DE19713250C2|2002-04-18|Electrochemical energy converter with polymer electrolyte membrane
    DE10393838B4|2015-01-22|Corrosion resistant PEM fuel cell, separator plate and method of making and treating same
    US4248941A|1981-02-03|Solid electrolyte electrochemical cell
    DE10297056B4|2010-06-24|The fuel cell system
    US5686199A|1997-11-11|Flow field plate for use in a proton exchange membrane fuel cell
    DE112004001393B4|2013-08-22|Fuel cell containing a spatially varying diffusion medium and use of such a fuel cell in a vehicle
    DE10394231B4|2009-08-06|Embossed bipolar plate and separator for fuel cells
    KR100525974B1|2005-11-03|연료전지
    US7588851B2|2009-09-15|Fuel cell stack structure
    DE10393695B4|2011-01-20|Electrically conductive fluid distribution plate and fuel cell
    DE60004594T2|2004-06-24|Layered carbon electrode for electrochemical cells
    EP1176653B1|2010-06-23|Membran-Elektrodeneinheit für Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen und Verfahren zu ihrer Herstellung
    DE19602315C2|2001-10-11|Liquid-cooled fuel cell with distribution channels
    DE102004006025B4|2009-10-01|Fuel cell stack with an integrated unit of air cooler, filter and humidifier
    DE60005836T2|2004-05-06|METHOD AND APPARATUS FOR INCREASING THE TEMPERATURE OF A FUEL CELL WITH POLYMER ELECTROLYTE
    DE19812592B4|2004-05-13|Membrane electrode unit for polymer electrolyte fuel cells, process for their production and ink
    US7303832B2|2007-12-04|Electrochemical fuel cell comprised of a series of conductive compression gaskets and method of manufacture
    US6303245B1|2001-10-16|Fuel cell channeled distribution of hydration water
    DE69924908T2|2006-02-16|Detection and correction of the flooding of fuel cells
    DE10393467B4|2009-02-26|A membrane electrode assembly and method of making an electrode for a membrane electrode assembly
    DE60301036T2|2006-06-01|Membrane electrode unit for fuel cells
    US7311990B2|2007-12-25|Form-in-place fastening for fuel cell assemblies
    DE60010212T2|2005-04-07|Method for cold starting a PEM fuel cell
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004017501C5|2009-12-24|
    DE102004017501B4|2008-04-10|
    US7396601B2|2008-07-08|
    US20040202907A1|2004-10-14|
    US7749634B2|2010-07-06|
    US20080233461A1|2008-09-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-11-11| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-09-18| 8363| Opposition against the patent|
    2009-07-16| 8380| Miscellaneous part iii|Free format text: PFANDRECHT |
    2009-10-15| 8366| Restricted maintained after opposition proceedings|
    2009-12-24| 8392| Publication of changed patent specification|
    2010-01-28| 8380| Miscellaneous part iii|Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN |
    2010-04-01| 8380| Miscellaneous part iii|Free format text: PFANDRECHT |
    2020-11-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2021-01-04| R079| Amendment of ipc main class|Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0008020000 Ipc: H01M0008047460 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]