AT527365A1 - Brennstoffzelle für einen Einsatz in einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle (10) für einen Einsatz in einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems, aufweisend eine Zellmembran (20), welche eine Anodenseite (22) von einer Kathodenseite (24) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer Seite der Zell- membran (20) zumindest eine Sensorschicht (30) angeordnet ist, welche sich flächig entlang der Zellmembran (20) erstreckt, wobei die zumindest eine Sen- sorschicht (30) wenigstens einen Lichtwellenleiter (40) aufweist zur Bestim- mung zumindest eines Messparameters der Brennstoffzelle (10).

Description

15

20

25

30

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

Brennstoffzelle für einen Einsatz in einem Brennstoffzellenstapel eines Brenn-

stoffzellensystems

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle für einen Einsatz in einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems, ein Herstellverfahren für die Herstellung einer solchen Brennstoffzelle, sowie einen Brennstoffzellenstapel mit we-

nigstens einer solchen Brennstoffzelle.

Es ist bekannt, dass in Brennstoffzellen eine Messung von Messparametern erfolgen soll, um möglichst genaue Informationen über eine Betriebssituation des Brennstoff-

zellensystems sowie insbesondere der einzelnen Brennstoffzellen zu erhalten. Dabei werden solche Messungen zum Beispiel auf Prüfständen eingesetzt, um bei der Auslegung einer Brennstoffzelle wie auch bei der Herstellung von Kontrollverfahren möglichst genau auf die tatsächlichen Betriebssituationen in der Brennstoffzelle eingehen

zu können.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es jedoch, dass die Messung von Messparametern, welche sich auf Bereiche innerhalb einer Brennstoffzelle beziehen, sehr aufwendig und komplex sind. Insbesondere ist es bisher nicht oder nur mit sehr großem konstruktivem Aufwand möglich, Sensoren für die Bestimmung von Messparametern in das Innere einer Brennstoffzelle, also in den Fluidbereich zwischen und neben der Zellmembran einzubringen. Bekannte Lösungen behelfen sich daher damit, indirekte Messungen durchzuführen, also physikalische Parameter, wie beispielsweise Druck, Temperatur, Volumenstrom oder Ähnliches, in den Zufuhrleitungen oder den Abgasleitungen zu bestimmen. Diese indirekte Messung erlaubt zwar einen Rückschluss auf die allgemeine Betriebssituation in der Brennstoffzelle, kann

jedoch die Genauigkeit einer lokalen Messung nicht erreichen.

Beispielsweise offenbart auch das Dokument US11380118 B2 eine Messung von chemischen Zusammensetzungen und Temperaturen in einer Brennstoffzelle. Dort ist eine optische Faser eingesetzt, welche in einem Strömungskanal angeordnet ist. Die Anordnung im Strömungskanal beeinflusst daher den Gasfluss in diesem Strömungskanal und verfälscht auf diese Weise die Messung mit dieser optischen Faser.

Zwar ist hier eine direkte Messung im Gasstrom möglich, jedoch erfolgt hier eine

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

2 negative Beeinflussung desselben, wodurch wiederum die tatsächliche Betriebssitua-

tion verfälscht wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine direkte Messung in oder an

einer Brennstoffzelle zur Verfügung zu stellen.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Herstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren und dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig

Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.

Erfindungsgemäß wird eine Brennstoffzelle für einen Einsatz in einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems vorgesehen. Für diesen Einsatz weist die Brennstoffzelle zumindest eine Zellmembran auf, welche eine Anodenseite von einer Kathodenseite trennt. Die Brennstoffzelle zeichnet sich dadurch aus, dass auf wenigstens einer Seite der Zellmembran zumindest eine Sensorschicht angeordnet ist. Diese Sensorschicht erstreckt sich flächig entlang der Zellmembran. Weiter ist diese zumindest eine Sensorschicht mit wenigstens einem Lichtwellenleiter ausgestattet

zur Bestimmung zumindest eines Messparameters der Brennstoffzelle.

Ein Messparameter im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine physikalische Größe, die der Messung zugänglich ist und für den Betrieb der Brennstoffzelle und/oder des Brennstoffzellensystems relevant ist. Beispielsweise können Messparameter einer Brennstoffzelle eine Temperatur eines Prozessgases oder einer Komponente, ein Gasdruck eines der Prozessgase, eine relative Feuchte eines Prozessgases, eine Gaskonzentration, eine Stromdichte, ein Magnetfeld und/oder eine Verformung der Elektrodenplatte bedingt durch mechanische Spannungen sein.

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

3 Wasser und relative Feuchte sowie mechanische Spannungen beeinflussen die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer der Brennstoffzelle. Temperatur und Druck eines Prozessgases beeinflussen insbesondere die Reaktionsgeschwindigkeit. Selbstverständlich können auch zwei oder mehr unterschiedliche Messparameter in einer Brennstoffzelle mit einer oder mehreren entsprechenden Sensorschichten erfasst

werden.

Der erfindungsgemäße Kerngedanke beruht nun darauf, eine ansonsten bekannte Brennstoffzelle mit einer integrierten, direkten Messmöglichkeit auszustatten. Die Brennstoffzelle kann dabei selbstverständlich noch weitere Komponenten aufweisen, welche den Gasfluss zur Verfügung stellen. Beispielsweise kann ein umschließendes Gehäuse zur Verfügung gestellt sein, welches zwei Elektrodenplatten aufweist, um auf der Anodenseite und der Kathodenseite der Zeillmembran das Anodenzuführgas und das Kathodenzuführgas der Zellmembran zu führen und das entstehende Anodenabgas sowie das entstehende Kathodenabgas auf der jeweiligen Seite der Zellmembran wieder abzuführen. Auch entsprechende Gasanschlüsse und/oder Verbindungsabschnitte zu benachbarten, weiteren Brennstoffzellen zur Ausbildung eines

Brennstoffzellenstapels sind möglich.

Für den Einsatz der Brennstoffzelle ist häufig ein Versuchslauf auf einem Prüfstand gewünscht. Wird eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle verwendet, kann diese nun auf wenigstens einer Seite der Zellmembran mit einer Sensorschicht versehen werden. Diese Sensorschicht ist flächig ausgebildet und erstreckt sich entlang der Zellmembran, vorzugsweise über den gesamten oder im Wesentlichen gesamten FIlächenabschnitt der Zellmembran dieser einen Seite. Die Sensorschicht weist nun eine besondere Sensorvorrichtung auf, nämlich in Form eines Lichtwellenleiters. Der Lichtwellenleiter kann, wie dies später noch erläutert wird, Krümmungen und gebogene Abschnitte aufweisen, und dient der Bestimmung des wenigstens einen

Messparameters.

Für die Bestimmung mittels Lichtwellenleitern ist dabei insbesondere ein Anschluss an ein optisches Messinstrument vorgesehen. Ein solches optisches Messinstrument kann zum Beispiel ein sogenannter Interrogator sein, welcher optische Spektren mittels Lichtwellenleitern messen kann. Ein solcher Interrogator umfasst hierzu eine

Lichtquelle zum Anschluss an den Lichtwellenleiter und ein Spektrometer zur

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

4 Spektralanalyse des reflektierten Lichts. Das Messprinzip des Interrogators basiert darauf, dass ein Lichtspektrum in den Lichtwellenleiter eingebracht wird. Dieses definierte Lichtspektrum wird vom Lichtwellenleiter teilweise transmittiert und teilweise reflektiert. Aus der Veränderung des reflektierten Lichtspektrums wird auf eine Veränderung der Reflektionseigenschaften des Lichtwellenleiters geschlossen. Daraus ist wiederum ein Rückschluss auf einen Wert zumindest eines Messparameters möglich. Der Begriff eines Interrogators kann dabei alle auf diesem Messprinzip basierenden Vorrichtungen umfassen, auch wenn sie beispielsweise unter anderen Handels-

namen bekannt sind.

Ein Lichtwellenleiter ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein aus Lichtleitern bestehendes Kabel oder Element mit länglicher Erstreckung. Ein solcher Lichtleiter weist einen oder mehrere einzelne Lichtleiterfasern auf für die Leitung und die Übertragung von Licht. Das Licht wird dabei in ein oder mehreren Fasern zum Beispiel aus Quarz, Glas oder Kunststoff (polymere optische Faser) geführt. Ein solcher Lichtwellenleiter besteht insbesondere aus einem Kern, einem Mantel und einer Schutzbeschichtung, wobei die Leitung des Lichts im Kern stattfindet und der Mantel das Licht im Kern hält. Die Schutzbeschichtung dient dabei häufig dem Schutz des Man-

tels.

Der erfindungsgemäße Kerngedanke erlaubt es nun, die Sensorschicht mit der Sensorfunktionalität auszustatten und in das Innere der Brennstoffzelle zu integrieren. Dadurch das der Lichtwellenleiter vorzugsweise selbst eine flache Bauweise aufweist, kann er in einer Sensorschicht integriert sein, welche nun sehr einfach und platzsparend in einen Schichtaufbau einer Brennstoffzelle integrierbar ist. Zum einen führt dies dazu, dass der grundsätzliche Schichtaufbau der Brennstoffzelle nicht oder nur in geringer Weise gestört wird. Dieser Einbau führt jedoch dazu, dass die Position der Sensorik ebenfalls in die Brennstoffzelle integriert wird, also eine direkte Bestimmung des gewünschten Messparameters an dem Ort der gewünschten Messung erfolgt. Im Vergleich zu den indirekten Messungen kann hier also eine hohe Exaktheit beim bestimmten Messparameter erreicht werden. Darüber hinaus wird durch die Integration des Sensors als Sensorschicht die Komplexität reduziert, sodass, wie bereits erläutert, insbesondere der Aufbau der Brennstoffzelle mit einem schichtwei-

sen Aufbau beibehalten werden kann.

15

20

25

30

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

5 Die Integration ist insbesondere dadurch möglich, dass die Sensorschicht vorzugsweise gasdurchlässig oder vorzugsweise sogar frei oder im Wesentlichen frei von gassperrenden Komponenten ausgebildet ist. Dies führt dazu, dass die Sensorschicht den Gasfluss zur Membran nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt. Insbesondere dann, wenn die Sensorschicht in andere Komponentenschichten der Brennstoffzelle integriert wird, wird die Komplexität einer solchen Brennstoffzelle noch weiter reduziert und die Vorteile der vorliegenden Erfindung treten noch deutlicher hervor. Eine solche Brennstoffzelle wird insbesondere für die Anwendung auf einem Prüfstand für die Entwicklung von neuen Brennstoffzellen eingesetzt. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass solche Brennstoffzellen in Brennstoffzellenstapeln im regulären Betrieb von Brennstoffzellensystemen eingesetzt werden, sodass auch für den regulären Betrieb eine direkte Messung aus dem Inneren einer oder mehrerer

Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems möglich wird.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle, die zumindest eine Sensorschicht in eine Zellenkomponente der Brennstoff-

zelle integriert ist, insbesondere in eine der folgenden Zellenkomponenten: - Diffusionsschicht, - Dichtabschnitt, - Katalysatorschicht, - Elektrodenplatte, - Zellmembran.

Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Selbstverständlich können auch mehrere Sensorschichten vorgesehen sein, die entsprechend in mehrere unterschiedliche Zellkomponenten integriert sind. Auch ist es möglich, dass eine etwas dickere Sensorschicht, zum Beispiel mit dickeren Lichtwellenleitern und/oder mehreren Lagen von Lichtwellenleitern, sich über zwei oder mehr Zellkomponenten in Dickenrichtung erstreckt. Durch die Integration einer Sensorschicht in eine oder mehrere Zellkomponenten ist die Beeinflussung der Fluidik noch weiter reduziert. Darüber hinaus wird es möglich, die Kompaktheit der

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

6 Brennstoffzelle zu erhöhen und insbesondere die ursprünglichen Abmessungen der Brennstoffzelle beizubehalten. Soll eine solche mit einer Sensorschicht ausgestaltete Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellenstapel mit nicht sensorisch erfassbaren Brennstoffzellen kombiniert werden, führt dies dazu, dass diese Brennstoffzelle im Wesentlichen identische Außenabmessungen und insbesondere eine identische Dicke aufweist, wie die weiteren Brennstoffzellen ohne diese Sensorfunktionalität. Damit wird es möglich, diese Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellenstapel zur Messung zu integrieren, ohne dass sich die Gesamtgeometrie dieses Brennstoffzellenstapels ändert. Die Integration der Sensorschicht in eine Zellkomponente ist sowohl als eine Anordnung der Sensorschicht im Inneren der Zellkomponente als auch eine zumindest teilweise Anordnung der Sensorschicht an der Oberfläche der Zellkomponente zu verstehen. Die Anordnung von Lichtwellenleitern in eine Zellkomponente kann beispielsweise durch ein Einweben des Lichtwellenleiters erfolgen. Sofern die wenigstens eine Sensorschicht in die Zellmembran integriert ist, muss eine auf wenigstens einer Seite der Zellmembran angeordnete zumindest eine Sensorschicht, welche sich flächig entlang der Zellmembran erstreckt, nicht notwendigerweise auf der Oberfläche der Zellmembran angeordnet sein, sondern kann auch teilweise oder

vollständig in Inneren der Zellmembran angeordnet sein.

Weitere Vorteile sind ebenfalls erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle der wenigstens eine Lichtwellenleiter zumindest einen Schleifenabschnitt aufweist, welcher zwischen zwei länglichen Längsabschnitten des Lichtwellenleiters angeordnet ist. Ein solcher Schleitenabschnitt ist zum Beispiel eine Kurve oder eine Krümmung, insbesondere eine Schleife um circa 180 Grad. Sind zwei oder mehr solcher Schleifenabschnitte hintereinander vorgesehen, ergibt sich eine Mäanderstruktur von mehreren Schleifen, sodass eine relativ große Sensorfläche mit wenigeren oder sogar einem einzigen Lichtwellenleiter abgedeckt werden kann. Die als Längsabschnitte bezeichneten Abschnitte zwischen den Schleifenabschnitten können insbesondere entlang einer Geraden verlaufen. Wird ein Interrogator verwendet, wie er bereits einleitend erläutert worden ist, kann ein solches optisches Messinstrument die Einbringung der optischen Spektren wie auch die Messung von dem gleichen Anschluss an den Lichtwellenleiter durchführen. Das bedeutet, dass bei einer solchen optischen Messmethode der Lichtwellenleiter nur an einem einzigen Ende einen ent-

sprechenden Messanschluss aufweisen muss.

71732

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

7 Weitere Vorteile sind ebenfalls erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle wenigstens zwei Lichtwellenleiter und/oder wenigstens zwei Längsabschnitte eines Lichtwellenleiters parallel zueinander und beabstandet voneinander in der Sensorschicht angeordnet sind. Dies erlaubt es, auch bei komplexen Geometrien einer Brennstoffzelle eine möglichst große Abdeckung und vor allem eine gezielte Abdeckung einer Sensorfläche mit den Lichtwellenleitern zu gewährleisten. So kann insbesondere durch die Kombination von Längsabschnitten und den in dem voranstehenden Absatz beschriebenen Schleifen mit zwei oder mehr Lichtwellenleitern auch eine Abdeckung komplexer Sensorflächen für die gewünschte Messung gewährleistet werden. Insbesondere kann bei zwei oder mehr Lichtwellenleitern sogar eine separate Messung für jeden Lichtwellenleiter vorgenommen werden, sodass eine noch örtlich auflösende Bestimmung von Messparametern über den Verlauf der Sensorfläche von Lichtwellenleiter zu Lichtwellenleiter erfolgen und auf diese Weise

unterscheidbar gemessen werden kann.

Ebenfalls vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle der wenigstens eine Lichtwellenleiter überlappungsfrei in der Sensorschicht angeordnet ist. Während grundsätzlich eine Überlappung mit sich selbst oder mit anderen Lichtwellenleitern, beispielsweise zur Ausbildung von sich überkreuzenden Lichtwellenleitern möglich ist, ist eine überlappungsfreie Anordnung der Lichtwellenleiter mit weiteren Vorteilen behaftet. So wird auf diese Weise insbesondere eine Doppelmessung oder Fehlmessung aufgrund von überlappenden Lichtwellenleitern im Wesentlichen ausgeschlossen. Durch das Vermeiden solcher Überlappungen, welche zum Beispiel durch Gitterstrukturen der Lichtwellenleiter entstehen würden, wird auch die Bauhöhe reduziert, da die Dicke der Sensorschicht sich auf die Dicke des Lichtwellenleiters reduzieren lässt. Bei überlappungsbehafteter Anordnung der Lichtwellenleiter würde sich die Bauhöhe der Sensorschicht entsprechend zumindest

auf das Doppelte der Dicke des Lichtwellenleiters vergrößern.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle auf der Anodenseite und auf der Kathodenseite der Zellmembran jeweils wenigstens eine Sensorschicht angeordnet ist, wobei alle Sensorschichten, insbesondere identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Der Einsatz von mehreren

Sensorschichten und damit jeweils zumindest einer Sensorschicht pro Seite der

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

8 Zellmembran erlaubt es, die erfindungsgemäßen Vorteile zu multiplizieren. So wird es möglich, auf beiden Seiten der Brennstoffzelle die entsprechenden Messparameter aufzunehmen und somit zum einen eine Redundanz zu erzielen hinsichtlich der aufgenommen Drücke und Temperaturen, zum anderen jedoch insbesondere die unterschiedlichen Betriebssituationen auf Anodenseite und Kathodenseite voneinander zu unterscheiden. Dies erlaubt es, eine Messung und Auswertung spezifisch für jede Seite der Zellmembran durchzuführen. Sind die Sensorschichten hinsichtlich Lichtwellenleiter, Anordnung der Lichtwellenleiter und Dicke der Sensorschicht identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet, so wird auf diese Weise auch eine einfache und exakte Vergleichbarkeit zwischen den Sensorschichten und den gemesse-

nen Messparametern möglich.

Vorteile bringt es ebenfalls mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle die zumindest eine Sensorschicht um den wenigstens einen Lichtwellenleiter herum einen freien Strömungsabschnitt aufweist für eine freie Gasströmung durch die Sensorschicht hindurch. Ein derartiger freier Strömungsabschnitt ist insbesondere mit einer Erstreckung über die gesamte Sensorschicht ausgebildet, sodass vorzugsweise ein freier oder sogar leerer Abschnitt der Sensorschicht keine oder nur eine geringe Beeinflussung der Fluidik mit sich bringt. Selbstverständlich kann die Sensorschicht jedoch auch für die Montage, aber auch für die Definition der Sensorschicht, die später noch erläuterten Stützstrukturen aufweisen, welche jedoch weiter

einen großen freien Strömungsabschnitt freilassen.

Wie im voranstehenden Absatz erläutert, kann es Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle die zumindest eine Sensorschicht eine Stützstruktur aufweist für ein mechanisches Stützen des wenigstens einen Lichtwellenleiters. Diese Stützfunktionalität kann im Wesentlichen zwei Funktionen erfüllen. Zum einen kann eine solche Stützstruktur es erlauben, während der Fertigung, also dem schichtweisen Aufbau der Brennstoffzelle, die Lichtwellenleiter in der gewünschten Messposition zu halten und ein Verrutschen zu vermeiden. Ist bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten, Druckunterschieden oder Ähnlichem von einer mechanischen Beeinflussung der Lichtwellenleiter während der Betriebsweise der Brennstoffzelle auszugehen, so kann die mechanische Stützstruktur auch während des Be-

triebs die Lichtwellenleiter hinsichtlich ihrer Position festlegen. Eine solche

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

9 Stützstruktur kann zum Beispiel eine Gitterstruktur sein, welche einen großflächigen freien Strömungsquerschnitt freilässt. Ein Verrutschen der Lichtwellenleiter, welches zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen könnte, wird auf diese Weise so-

wohl für die Fertigung als auch für den Betrieb in wirksamer Weise vermieden.

Weitere Vorteile werden erreicht, wenn die Sensorschicht ein Lichtwellenleiterbündel umfasst, welches mehrere Lichtwellenleiter beinhaltet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass unterschiedliche Lichtwellenleiter im Lichtwellenleiterbündel jeweils zur Messung unterschiedlicher physikalischer Größen eingerichtet sind. Beispielsweise ist in dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung möglich, dass ein erster Lichtwellenleiter zur Messung von einem Druck, ein zweiter Lichtwellenleiter zur Messung von einer Temperatur und ein dritter Lichtwellenleiter zur Messung von einem Volumenstrom eingerichtet ist und der erste, zweite und dritte Lichtwellenleiter ein Lichtwellenleiterbündel bilden. Insbesondere kann hierdurch auf besonders einfache Weise sichergestellt werden, dass die unterschiedlichen physikalischen Größen jeweils lokal an den gleichen Positionen innerhalb der Brennstoffzelle gemessen werden. Durch die lokale Messung verschiedener Größen ist eine weiter verbesserte

Analyse der in der Brennstoffzelle ablaufenden Prozesse möglich.

Ferner werden Vorteile erzielt, wenn innerhalb der Brennstoffzelle mehrere Sensorschichten an verschiedenen Grenzflächen angeordnet sind. Insbesondere kann eine erste Sensorschicht an der Grenzfläche zwischen Elektrodenplatte und Diffusionsmedium und eine zweite Sensorschicht an einer Grenzfläche zwischen Diffusionsmedium und Zellmembran angeordnet sein. Insbesondere ist auch möglich, dass eine erste Sensorschicht an einer kathodenseitigen Grenzfläche angeordnet ist und eine zweite Sensorschicht auf einer anodenseitigen Grenzfläche angeordnet ist, wobei sich die Grenzflächen dabei zwischen gleichen und/oder unterschiedlichen Zellen-

komponenten befinden können.

Darüber hinaus kann es Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle die zumindest eine Sensorschicht, insbesondere der wenigstens eine Lichtwellenleiter, wenigstens abschnittsweise mittels eines aufbauenden Verfahrens hergestellt ist. Ein solches aufbauendes Verfahren kann auch als dreidimensionales Druckverfahren bezeichnet werden. Die Sensorschicht kann dabei insbeson-

dere direkt auf einer entsprechenden Zellenkomponente der Brennstoffzelle

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

10 aufgedruckt werden, sodass bei dieser Ausgestaltung eine Maximierung des freien Strömungsquerschnittes und insbesondere ein Verzicht auf eine separate Stützstruktur möglich wird. Dadurch, dass eine solche Brennstoffzelle insbesondere nur für Testzwecke auf einem Prüfstand hergestellt wird, kann hier auch ein relativ auf-

wendiges Druckverfahren eingesetzt werden.

Weitere Vorteile bringt es darüber hinaus mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle der wenigstens eine Lichtwellenleiter eine lichtreflektierende Unregelmäßigkeit aufweist, insbesondere umfassend ein Faser-Bragg. Dabei handelt es sich um eine Möglichkeit, die Messung mit Hilfe des Lichtwellenleiters noch weiter zu verbessern. Je nachdem welche lichtreflektierende Unregelmäßigkeit vorgesehen ist, kann eine Anpassung an unterschiedliche Messparameter eine optimierte Erfassung mit sich bringen. Sind zwei oder mehr Lichtwellenleiter in eine Sensorschicht integriert, so können diese unterschiedliche, lichtreflektierende Unregelmäßigkeiten aufweisen, um entsprechend an die Erfassung unterschiedlicher Messparameter optimal angepasst zu sein. Dadurch, dass nun die lichtreflektierende Unregelmäßigkeit in den Lichtwellenleiter integriert ist, kann diese Bestimmung des Messparameters

auch als minimal invasive Messung des Messparameters bezeichnet werden.

Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle der wenigstens eine Lichtwellenleiter zwischen seinen Endabschnitten eine Sensorfläche aufspannt, welche insbesondere zwischen 50% und circa 95% der Fläche der Zellmembran mitträgt. Dabei kann eine solche Sensorfläche eine aufgespannte Ausbildung aufweisen, welche nicht als abgeschlossene und insbesondere nicht als fluiddichte Fläche zu verstehen ist. Wie eine Zeltplane kann diese imaginäre Sensorfläche durch die Lichtwellenleiter als Zeltgestänge aufgespannt werden. Durch die Abdeckung einer großen Fläche der Zellmembran wird eine einheitliche Messung möglich, sodass Fehlinterpretationen und Überbewertung von lokalen Ungenauigkeiten in

den gemessenen Parametern reduziert werden.

Vorteilhaft ist weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle der wenigstens eine Lichtwellenleiter an zumindest einem Endabschnitt eine Signalschnittstelle aufweist für eine signalkommunizierende Verbindung mit einer Messeinheit zur Durchführung der Bestimmung des zumindest einen Messparameters der Brennstoff-

zelle. Eine solche Signalschnittstelle ist insbesondere reduziert auf einen einzigen

15

20

25

30

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

11 Endabschnitt des Lichtwellenleiters, sodass dieser von einem Endabschnitt mit einem Spektrum versorgt und hinsichtlich der Reflektion eine Signalausgabe zur Verfügung stellen kann. Ein solcher Endabschnitt und eine solche Signalschnittstelle kann zum Beispiel eine Lichteinkoppel- und Lichtauskoppelfläche aufweisen, um mit einer optischen Messungsvorrichtung, zum Beispiel in Form eines Interrogators, zusammenarbeiten zu können. Die Anordnung der Signalschnittstelle ist vorzugsweise in einer Ebene, in der auch die bereits erläuterte Sensorfläche sich erstreckt. Sind zwei oder mehr Lichtwellenleiter vorgesehen, so kann die Signalschnittstelle vorzugweise immer auf der gleichen Seite der Brennstoffzelle angeordnet sein, um einen einseitigen Zugang zu allen Signalschnittstellen zu ermöglichen. Handelt es sich bei der Signalschnittstelle um eine relativ große Baueinheit oder ist eine große Anzahl von Lichtwellenleitern vorgesehen, so kann es auch von Vorteil sein, wenn die Signalschnittstellen auf unterschiedlichen Seiten der Brennstoffzellen angeordnet sind, um den entsprechenden Platzbedarf der Signalschnittstellen untereinander zu berück-

sichtigen.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellverfahren für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle. Ein solches Herstellverfahren

zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus:

- Vorsehen einer Klebeschicht auf wenigstens einer Seitenfläche der Sen-

sorschicht und/oder einer direkt zu kontaktierenden Zellenkomponente,

- Ausrichten der Sensorschicht zu der direkt zu kontaktierenden Zellenkom-

ponente der Brennstoffzelle,

- Verbinden der Sensorschicht und der direkt zu kontaktierenden Zellenkom-

ponente mittels der Klebeschicht, - stapelweises Anbringen der weiteren Zellenkomponenten.

Durch die Herstellung einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle bringt ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle erläutert worden sind. Selbstverständlich können auch andere Zellkomponenten vorher oder nachher miteinander

verklebt werden, um den Stapelaufbau zu komplettieren. Weiter ist es auch möglich,

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

12 den gesamten Stapel weiter zu vergrößern, sodass auf der ersten erzeugten Brennstoffzelle in Stapelrichtung die nächste Brennstoffzelle mit oder ohne Sensorschicht in verklebter Weise angeordnet werden kann. Das Verbinden der Sensorschicht mit der jeweiligen Zellkomponente kann durch Andrücken an die Zellmembran gewährleistet werden. Dafür können zum Beispiel Andrückstempel verwendet werden, insbesondere unter dem Einsatz von Ausricht- oder Zentrierrahmen, wie sie noch erläutert werden. Für eine kontinuierliche Fertigung bei der Benötigung einer Vielzahl von solchen Brennstoffzellen ist es zum Beispiel möglich, von einem Vorratsband die Zellmembran abzurollen, die Sensorschicht stückweise auf der Zellmembran anzuordnen und abschließend zum Beispiel eine Gasdiffusionsschicht auf der Sensorschicht anzubringen. Auch ist es möglich, von dem Vorratsband die Zellmembran abzurollen und direkt die Gasdiffusionsschicht darauf anzuordnen, während anschlieBßend die Sensorschicht auf der bereits aufgebrachten Gasdiffusionsschicht angebracht wird. Auch eine Kombination dieser Anordnungen bei dem Einsatz mehrerer

Sensorschichten auf einer Seite der Zellmembran ist selbstverständlich denkbar.

Vorteilhaft kann es sein, wenn bei dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren für die Ausrichtung der Sensorschicht und der direkt zu kontaktierenden Zellenkomponente ein Ausrichtrahmen reversibel verwendet wird. Das bedeutet, dass für den Ausrichtschritt der Ausrichtrahmen aufgesetzt wird, um die Sensorschicht und insbesondere die darin angeordneten Lichtwellenleiter in der gewünschten Weise relativ zur Zellenkomponente, beispielsweise der Zellmembran, zu positionieren. Sobald die Ausrichtung erfolgt ist und insbesondere nach Ausbilden der Klebeverbindung, wird dieser Ausrichtrahmen wieder entfernt und kann vorzugsweise reversibel auch für die

nächste zu fertigende Brennstoffzelle im Herstellverfahren eingesetzt werden.

Darüber hinaus ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellenstapel für ein Brennstoffzellensystem mit einer Mehrzahl von stapelförmig angeordneten Brennstoffzellen, wobei wenigstens eine dieser Brennstoffzellen in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet ist. Damit bringt auch ein erfindungsgemäßer Brennstoffzellenstapel die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine

erfindungsgemäße Brennstoffzelle erläutert worden sind.

Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzel-

lenstapel wenigstens zwei Brennstoffzellen gemäß der vorliegenden Erfindung

15

20

25

30

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

13 ausgebildet sind, wobei diese Brennstoffzellen wenigstens eine der folgenden Anord-

nungen aufweisen: - gleichmäßige Verteilung über den Brennstoffzellenstapel,

- Anordnung am Gesamteingang und/oder am Gesamtausgang des Brenn-

stoffzellenstapels.

Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Durch die Integration von zwei oder mehr Brennstoffzellen mit Sensorfunktionalität kann entsprechend eine höhere Genauigkeit der Erfassung der Messparameter und insbesondere eine Erkennung von Ungleichmäßigkeiten in der Verteilung der Messparameter über den gesamten Brennstoffzellenstapel möglich werden. Dies erlaubt es auf dem Prüfstand noch genauer hinsichtlich der Fluidik und der Verteilung von Messparametern zu unterscheiden und Ungleichgewichte oder nachteilige Ver-

teilungen in einfacher und vor allem direkter Messweise zu erkennen.

Weitere Vorteile kann es mit sich bringen, wenn das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Integrieren der Sensorschicht in die Zellmembran. Dies kann durch eine geteilte Zeillmembran erfolgen, wobei die Sensorschicht zwischen Teile der Zellmembran eingebracht wird, erfolgen. Es ist auch möglich den Lichtwellenleiter direkt in die Struktur der Zellmembran einzubringen und so die Sensorschicht zur Zellmembran

oder einer anderen Zellkomponente auszurichten.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Aus-

führungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schema-

tisch: Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle, Fig. 2 eine Darstellung einer möglichen Anordnung von Lichtwellenleitern, Fig. 3 eine alternative Anordnung von Lichtwellenleitern, Fig. 4 eine alternative Anordnung von Lichtwellenleitern,

15

20

25

30

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

14 Fig. 5 eine alternative Anordnung von Lichtwellenleitern, Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle, Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle und Fig. 8 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Herstellver-

fahrens.

Die Figur 1 zeigt schematisch eine Brennstoffzelle 10 mit einem schichtweisen Aufbau. Im Sandwich-Verfahren ist hier mittig in der Brennstoffzelle 10 als Zellenkomponente 11 die Zellmembran 20 angeordnet. Diese erlaubt es, die gewünschte Brennstoffzellenreaktion in kontrollierter Weise durchzuführen. Die Zellmembran trennt eine Anodenseite 22, hier die Oberseite, von einer Kathodenseite 24, hier der Unter-

seite.

Für eine Diffusion der Gase zur Zellmembran 20 sind hier die Diffusionsschichten 12 auf der Anodenseite 22 und der Kathodenseite 24 angebracht. Die Anordnung und Befestigung ist insbesondere in verklebter Weise vorgesehen. Alternativ ist vorgesehen, dass die Diffusionsschichten 12 und die Zellmembran lediglich miteinander verpresst werden, ohne dass ein weiteres Klebemittel eingesetzt wird. Bei einer solchen Verpressung der Komponenten kann vorgesehen sein, dass lediglich eine Dichtung mit der Bipolarplatte verklebt wird. Um nun direkt eine Kontrolle und Führung der zugeführten und abgeführten Gase zu ermöglichen, ist die Brennstoffzelle 10 auf beiden Seiten mit einer Elektrodenplatte 18 abgeschlossen. Dies gilt wieder für die Ano-

denseite 22 genauso wie für die Kathodenseite 24.

In der Figur 1 ist nun die erfindungsgemäße Sensorfunktionalität durch die Integration der Sensorschicht 30 gewährleistet. Bei der Ausführungsform der Figur 1 ist diese Sensorschicht 30 zwischen der Diffusionsschicht 12 und der Elektrodenplatte 18 auf der Kathodenseite 24 integriert. Der Lichtwellenleiter 40 der Sensorschicht 30 erstreckt sich dabei innerhalb dieser Sensorschicht 30 und kann auf der linken Seite über eine Signalschnittstelle 41 am Endabschnitt 48 zum Beispiel mit einer optischen

Messvorrichtung (nicht abgebildet) in Form eines Interrogators

15

20

25

30

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

15 signalkommunizierend verbunden werden. Bei dieser Ausführungsform werden also die Kathodenzuführgase durch die Elektrodenplatte 18 auf der Kathodenseite 24 eingeleitet, können durch die Sensorschicht 30 und die Diffusionsschicht 12 zur Zellmembran 20 diffundieren, und dort in der bekannten Weise an der Zellmembran 20 umgesetzt. Das entstehende Kathodenabgas auf der Kathodenseite 24 wird wiederum durch die Diffusionsschicht 12 zur Elektrodenplatte 18 zurückgeführt und von dort als Kathodenabgas abgeführt. In beiden Fällen wird das Kathodenzuführgas und das Kathodenabführgas also durch die Sensorschicht 30 geführt und kann dort hin-

sichtlich der zu erfassenden Messparameter vermessen werden.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen Variationen der Anordnung der Lichtwellenleiter in der Draufsicht auf die Sensorschicht 30. Die Figur 2 zeigt eine besonders einfache L6ösung mit im Wesentlichen geraden Lichtwellenleitern 40. Diese sind jeweils mit einem einzigen Längsabschnitt 44 ausgestattet und weisen jeweils eine eigene Signalschnittstelle 41 auf. Diese Signalschnittstellen 41 sind alle auf einer gemeinsamen Seite der Sensorschicht 30 angeordnet, sodass ein erleichterter Zugang besteht. Über die flächige Erstreckung der einzelnen Lichtwellenleiter 40 und deren Verteilung

wird die Sensorfläche S in der Sensorschicht 30 aufgespannt.

Die Figur 3 basiert auf der Ausführungsform der Figur 2. Hier sind die Lichtwellenleiter 40 mit ihren Längsabschnitten 44 wieder parallel angeordnet, jedoch nach oben und nach unten versetzt hinsichtlich der Ausrichtung der Signalschnittstellen 41. Bei dieser Ausrichtung verbleibt mehr Bauraum für die einzelnen Signalschnittstellen 41 in der Relation zu den benachbarten Signalschnittstellen 41, sodass auch eine grö-

Bere Baueinheit für die Signalschnittstellen 41 verwendet werden kann.

Die Variante der Figur 4 zeigt nun den Einsatz einer Teilmäanderform. Jeder Lichtwellenleiter 40 weist hier zwei Längsabschnitte 44 auf, welche über einen Schleifenabschnitt 42 mit einer 180 Grad Umlenkung verbunden sind. Damit wird im Vergleich zur Ausführungsform der Figur 2 die Anzahl der Lichtwellenleiter 40 halbiert und die Größe der Signalfläche S gleich gelassen. Hierdurch wird erreicht, dass weniger Aufwand bei der Installation und dem Aufbau der Messeinrichtungen betrieben werden

MUSS.

15

20

25

30

35

PI33892AT/gk 14.07.2023 AVL List GmbH

16 In der Figur 5 ist die mäanderförmige Konstruktion der Lichtwellenleiter 40 noch weiter verstärkt. Hier ist eine Vielzahl von Längsabschnitten 44 über eine Vielzahl von Schleifabschnitten 42 zu einer Mäanderform kombiniert, sodass die gesamte und gleichbleibende Sensorfläche S mit Bezug auf die Figuren 2 bis 4 mit einem einzigen Lichtwellenleiter 40 und damit auch mit einer einzigen Signalschnittstelle 41 abge-

deckt werden kann.

Die Figur 6 zeigt eine alternative Ausführungsform zur Ausführungsform der Figur 1. Die Sandwichbauweise für die Brennstoffzelle 10 ist wieder identisch. Jedoch ist hier die Sensorschicht 30 zwischen der Diffusionsschicht 12 und der Zellmembran 20 auf der Kathodenseite 24 angeordnet. Mit anderen Worten ist wieder eine flächige Messung möglich, jedoch nun in der Sandwichanordnung in einer anderen Schichtbau-

weise.

Die Figur 7 ergänzt die Figur 1 dahingehend, dass nun in identischer Weise eine zweite Sensorschicht 30 auch auf der Anodenseite 22 in gleicher Anordnung wie auf der Kathodenseite 24 angebracht ist. Damit wir eine identische Messfunktion auf beiden Seiten der Zellmembran 20 zur Verfügung gestellt. Hier ist auch noch gut zu erkennen, dass bei einer Anordnung außerhalb der Diffusionsschichten 12 mittels ei-

nem Dichtabschnitt 14 entsprechend ein Abdichten gewährleistet werden kann.

Die Figur 8 zeigt den entscheidenden Schritt eines erfindungsgemäßen Herstellverfahrens. So ist hier mit Hilfe eines reversibel verwendbaren Ausrichtrahmens 210 in einer Herstellvorrichtung 200 die Sensorschicht 30 und damit auch die Position des Lichtwellenleiters 40 in ausgerichteter Weise zur Zellmembran 20 positioniert. Über eine nicht näher dargestellte Klebeverbindung und/oder ein Anpressen, zum Beispiel mit einem Andruckstempel, zwischen der Sensorschicht 30 und der Zellmembran 20 kann das Ausbilden der Verbindung erfolgen. Insbesondere wird hier ein direktes Verkleben oder Anpressen zwischen Sensorschicht 30 und Zellmembran 20 gewährleistet, sodass beispielsweise eine Ausführungsform der Figur 6 zur Verfügung ge-

stellt werden kann.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende

Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen.

Bezugszeichenliste

10 Brennstoffzelle

11 Zellenkomponente 12 Diffusionsschicht 14 Dichtabschnitt

18 Elektrodenplatte 20 Zellmembran

22 Anodenseite

24 Kathodenseite

30 Sensorschicht

40 Lichtwellenleiter 41 Signalschnittstelle 42 Schleifenabschnitt 44 Längsabschnitt

48 Endabschnitt

50 Klebeschicht

200 Herstellvorrichtung

210 Ausrichtrahmen

Ss Sensorfläche

Claims (16)

Patentansprüche

1. Brennstoffzelle (10) für einen Einsatz in einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems, aufweisend eine Zellmembran (20), welche eine Anodenseite (22) von einer Kathodenseite (24) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer Seite der Zellmembran (20) zumindest eine Sensorschicht (30) angeordnet ist, welche sich flächig entlang der Zellmembran (20) erstreckt, wobei die zumindest eine Sensorschicht (30) wenigstens einen Lichtwellenleiter (40) aufweist zur Bestimmung zumindest eines Messpa-

rameters der Brennstoffzelle (10).

2. Brennstoffzelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensorschicht (30) in eine Zellenkomponente (11) der Brennstoffzelle (10) integriert ist, insbesondere in eine der folgenden Zellenkompo-

nenten (11): — Diffusionsschicht (12) — Dichtabschnitt (14) — Katalysatorschicht — Elektrodenplatte (18) — Zellmembran (20)

3. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lichtwellenleiter (40) zumindest einen Schleifenabschnitt (42) aufweist, welcher zwischen zwei länglichen

Längsabschnitten (44) des Lichtwellenleiters (40) angeordnet ist.

4. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Lichtwellenleiter (40) und/oder wenigstens zwei Längsabschnitte (44) eines Lichtwellenleiters (40) parallel zueinander und beabstandet voneinander in der Sensorschicht (30) angeordnet

sind.

5. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lichtwellenleiter (40) überlap-

pungsfrei in der Sensorschicht (30) angeordnet ist.

6. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anodenseite (22) und auf der Kathodenseite (24) der Zellmembran (20) jeweils zumindest eine Sensorschicht (30) angeordnet ist, wobei alle Sensorschichten (30) insbesondere identisch oder im We-

sentlichen identisch ausgebildet sind.

7. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensorschicht (30) um den wenigstens einen Lichtwellenleiter (40) herum einen freien Strömungsabschnitt

aufweist für eine freie Gasströmung durch die Sensorschicht (30) hindurch.

8. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensorschicht (30) eine Stützstruktur aufweist für ein mechanisches Stützen des wenigstens einen Lichtwellenleiters (40).

9. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensorschicht (30), insbesondere der wenigstens eine Lichtwellenleiter (40), wenigstens abschnittsweise mittels

eines aufbauenden Verfahrens hergestellt ist.

10. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lichtwellenleiter (40) eine lichtreflektierende Unregelmäßigkeit aufweist, insbesondere umfassend ein Faser-

Bragg-Gitter.

11. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lichtwellenleiter (40) zwischen

seinen Endabschnitten (48) eine Sensorfläche (S) aufspannt, welche

(20) beträgt.

12. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lichtwellenleiter (40) an zumindest einem Endabschnitt (48) eine Signalschnittstelle (41) aufweist für eine signalkommunizierende Verbindung mit einer Messeinheit zur Durchführung der Bestimmung des zumindest einen Messparameters der Brennstoffzelle (10).

13. Herstellverfahren für eine Herstellung einer Brennstoffzelle (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

— Vorsehen einer Klebeschicht (50) auf wenigstens einer Seitenfläche der Sensorschicht (30) und/oder einer direkt zu kontaktierenden Zellenkom-

ponente (11),

— Ausrichten der Sensorschicht (30) zu der direkt zu kontaktierenden Zel-

lenkomponente (11) der Brennstoffzelle (10),

— Verbinden der Sensorschicht (30) und der direkt zu kontaktierenden Zellenkomponente (11) mittels der Klebeschicht (50),

— Stapelweises Anbringen der weiteren Zellenkomponenten (11).

14. Herstellverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausrichtung der Sensorschicht (30) und der direkt zu kontaktierenden Zellen-

komponente (11) ein Ausrichtrahmen (210) reversibel verwendet wird.

15. Brennstoffzellenstapel für ein Brennstoffzellensystem mit einer Mehrzahl von stapelförmig angeordneten Brennstoffzellen (10), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Brennstoffzellen (10) die Merkmale eines der An-

sprüche 1 bis 12 aufweist.

16. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Brennstoffzellen (10) die Merkmale eines der Ansprüche 1 bis 12 aufweisen, wobei diese Brennstoffzellen (10) wenigstens eine der fol-

genden Anordnungen aufweisen: — Gleichmäßige Verteilung über den Brennstoffstapel

— Anordnung am Gesamteingang und/oder am Gesamtausgang des Brennstoffzellenstapels