WO1999057780A1 - Brennstoffzellen-modul - Google Patents

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WO1999057780A1
WO1999057780A1 PCT/EP1999/002922 EP9902922W WO9957780A1 WO 1999057780 A1 WO1999057780 A1 WO 1999057780A1 EP 9902922 W EP9902922 W EP 9902922W WO 9957780 A1 WO9957780 A1 WO 9957780A1
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fuel
fuel cell
cell module
module according
supply channel
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Ceased
Application number
PCT/EP1999/002922
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf BRÜCK
Andrée BERGMANN
Jörg-Roman KONIECZNY
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Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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Priority to US09/699,586 priority patent/US6558832B1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H01M4/8626—Porous electrodes characterised by the form
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the subject of the patent application relates to a fuel cell module with at least two fuel cells, in particular low-temperature fuel cells.
  • fuel cells electrical energy can be generated by means of so-called fuel cells.
  • the fuel cells or a large number of fuel cells which form a fuel cell module can be used for mobile and stationary as well as for a decentralized power supply. It is already known that fuel cells are used in motor vehicles, as described for example in DE 43 22 765 C1.
  • a fuel cell has two electrodes of different polarity.
  • An electrolyte is arranged between the electrodes.
  • An electrolyte of a low-temperature fuel cell can be, for example, a proton-conducting electrolyte membrane (PEM).
  • a fuel, in particular hydrogen or methanol, and an oxidant, in particular oxygen, are fed separately to the fuel cell.
  • the positive hydrogen ions migrate. H. the protons, through the electrolyte membrane.
  • the hydrogen ions react with the oxygen. The excess of electrons on the hydrogen side of the membrane and the lack of electrons on the oxygen side create a potential difference. If an external circuit is formed, a current can flow.
  • a fuel cell module comprises at least two fuel cells which are separated from one another by a so-called bipolar plate.
  • Fuel cells are arranged so that the anode of a fuel cell - 2 -
  • the bipolar plate is connected to a cathode of an adjacent fuel cell.
  • the individual fuel cells of a fuel cell module are electrically connected in series.
  • the bipolar plate also serves to separate fuel and oxidant.
  • the bipolar plate can be formed by two corrugated sheets arranged one above the other, between which a smooth sheet is arranged. The corrugated sheets delimit channels with the smooth sheet through which the fuel or the oxidant is passed. The fuel and the oxidant preferably flow in a cross flow.
  • Bipolar plates are also known which are formed in one piece and have channels for fuel and oxidant.
  • the fuel cells of such a stack are clamped together so that gas tightness is to be ensured even at the operating temperature of the fuel cell module.
  • the fuel cells are arranged between two plates, which are connected to one another via tie rods.
  • the electrical losses of the fuel cell module are also determined by the electrical connection between the electrodes and the bipolar plate.
  • the object of the present invention is to reduce the electrical losses in a fuel cell module.
  • the fuel cell module according to the invention has at least two fuel cells, in particular low-temperature fuel cells, preferably fuel cells with a proton-conducting electrolyte membrane. Each fuel cell has two electrodes of different polarity and an electrolyte arranged between the electrodes. At least one fuel supply channel is provided to supply the fuel cells with a fuel. To provide an oxidant, each fuel cell is connected to at least one oxidant supply channel.
  • the electrodes of different polarity of the fuel cell module according to the invention are electrically connected to one another.
  • the at least two fuel cells are arranged essentially next to one another.
  • the arrangement of the fuel cells is such that the electrolytes of each cell lie essentially in a common plane.
  • This configuration of the fuel cell module according to the invention makes it possible to dispense with bipolar plates, as are known in a fuel cell module according to the prior art.
  • the individual fuel cells are electrically connected via a connecting element.
  • the electrical losses of the fuel cell module are lower compared to a fuel cell module, as is known from the prior art, since the electrical contacting of the electrodes with the connecting elements is independent of the contact pressure.
  • the electrical contacting of the connecting elements with the respective electrodes can take place, for example, by soldering.
  • the fuel cells are arranged alternately so that the electrodes of different polarities of adjacent fuel cells lie essentially in a common plane.
  • This configuration of the fuel cell module according to the invention reduces the length of the connecting elements that connect the electrodes of different polarities.
  • the at least two fuel cells are arranged essentially next to one another, preferably directly next to one another, and form a strand.
  • a fuel cell module preferably has two strands.
  • the strands of the fuel cell module are preferably connected in parallel. Each strand should have the same tension. This configuration of the fuel cell module ensures that the power of the fuel cell module can be varied at a given voltage.
  • the fuel cell module it is proposed that at least two strands are arranged one above the other in an electrically insulated manner.
  • This advantageous embodiment achieves a relatively compact structure of the fuel cell module.
  • Such an arrangement of the fuel cell module is particularly suitable for motor vehicles, since the space requirement for the fuel cell module is relatively small.
  • the fuel cells be arranged essentially parallel to one another.
  • the fuel cell module can also be designed such that the fuel cells are essentially arranged on a circumference. Other configurations of the arrangement of the fuel cells are possible. It is not imperative that all fuel cells are arranged in parallel or on a circumference. The arrangement of the fuel cells of each string can be the same, so that the Training of a fuel cell module with different performance can be produced easily and inexpensively. It is not imperative that the fuel cells are arranged identically in the individual strands. The individual strands can also have a different number of fuel cells.
  • each fuel cell has a fuel supply channel and an oxidant supply channel.
  • the fuel supply channels of the fuel cells are connected to the fuel supply channel and the oxidant supply channels of the fuel cells are connected to the oxidant supply channel.
  • the fuel cells are arranged between the fuel supply channel and the oxidant supply channel.
  • the fuel cells can also directly, i. H. without supply channels, be arranged between the fuel supply channel and the oxidant supply channel, so that the fuel or the oxidant is in direct contact with the electrodes.
  • the fuel cells can be supplied with a fuel, in particular with hydrogen, via a fuel supply channel.
  • the distribution of the fuel, in particular the hydrogen can be controlled by diffusion.
  • the hydrogen is preferably conducted at a low pressure in the fuel supply channel.
  • the hydrogen is transported to the electrode by diffusion.
  • the hydrogen is not passed through the fuel supply channel.
  • the power control of the fuel cell module is based on the power requirement of a consumer.
  • the configuration of the fuel supply channel can also be used in other configurations or different configurations of the fuel cell module.
  • An oxidant in particular air, can also be supplied via a single oxidant supply channel.
  • the electrodes on the oxygen side can be freely accessible to the air from the outside. This configuration is independent of the design of the fuel cell Module.
  • the oxygen in the air can then be supplied to the electrodes on the oxygen side (the cathodes) in the case of a proton-conducting electrolyte membrane, through a membrane.
  • a supply duct can be provided to supply the air side if the oxygen supply by diffusion is not sufficient.
  • the fuel cell module can also have a plurality of strands, so that the fuel cells of each strand are also connected to the oxidant supply channel or to the fuel supply channel. In this way, a central supply of the fuel cell module is achieved.
  • each branch has a fuel supply channel and an oxidant supply channel.
  • Each line can be controlled individually by supplying a fuel and an oxidant separately.
  • the fuel cell module is preferably designed such that the fuel supply channels are essentially perpendicular to the fuel supply channel.
  • the fuel cell module can also be configured essentially without fuel supply channels and oxidant supply channels.
  • the electrodes which are porous electrodes, are in a direct fluidic connection with the fuel supply channel and the oxidant supply channel. The fuel or the oxidizing agent is transported by diffusion in the porous electrodes.
  • the oxidant supply channel can be designed as a through channel in which the oxidizing agent, in particular air, flows. If the fuel cell module is used as a supply unit for a drive device of a vehicle, it can be expedient if the air reaches the oxidant supply channel directly from the ambient atmosphere via suitable fluid. This has the advantage that air gets into the supply duct while the vehicle is traveling without additional devices being necessary for this.
  • the supply duct can also be connected via an additional line to a compressor through which air is introduced into the supply duct. Depending on the vehicle speed, the volume flow of the air supplied from the compressor into the supply duct can then be reduced.
  • the advantage of this oxidant supply can be seen in the fact that the efficiency can be increased, since the energy consumption for auxiliary units, such as. B.
  • An immediate supply of air to the oxygen side of the fuel cell module also supports cooling of the fuel cell module.
  • the above-mentioned possibility of supplying air to a fuel cell module can also be implemented in fuel cell modules that do not have the structure according to the invention. This also applies to the supply of fuel, especially hydrogen.
  • the fuel supply channel can be designed in the form of a closed chamber.
  • the chamber is continuously supplied with the fuel.
  • the amount of fuel or the fuel volume that is supplied depends on the pressure in the fuel supply channel.
  • the power density of the fuel cell module can be controlled via the pressure in the fuel supply channel.
  • the supply channel is designed in the form of a chamber, there is a risk that the concentration of the contaminants in the fuel supply channel increases due to impurities in the fuel, in particular in hydrogen, which can impair the function of the fuel cell.
  • the chamber be flushed within certain intervals, which may depend on the output of the fuel cell.
  • the fuel in the channel is preferably converted via a catalyst before the fuel is released into the ambient air.
  • the at least two fuel cells have a common electrolyte.
  • This configuration of the fuel cell module has the advantage that the manufacture of the module is simplified.
  • two adjacent fuel cells of each strand have a common electrolyte. This makes it relatively easy to replace or replace a defective strand from the fuel cell module. This increases the ease of maintenance of the fuel cell module.
  • each strand have an essentially meandering upper part and an essentially meandering lower part.
  • An electrolyte is arranged between the upper part and the lower part.
  • the upper part and the lower part have essentially U-shaped receptacles.
  • the recordings of the top are open to a common side.
  • the receptacles of the lower part are also open to a common side, the receptacles of the lower part being open to the opposite side.
  • the openings of the receptacles are preferably open to the fuel supply channel or to the oxidant supply channel.
  • the upper part and the lower part each have essentially transverse to the longitudinal direction of the upper part and the
  • Bottom-running walls that have cutouts from one end have, in which electrically conductive connecting elements are arranged.
  • the cutout and at least the section of the connecting element lying in the cutout are preferably designed such that the section is flush with the end face.
  • the connecting element connects electrodes of adjacent fuel cells that have different polarities.
  • a gas-tight connection be formed between the connecting element and the wall.
  • the upper part and / or the lower part are preferably made of a plastic.
  • the upper part or the lower part can also have a top wall, which at the same time forms electrical insulation to an adjacent strand of the fuel cell module.
  • the connecting elements can also be arranged in the top wall, so that recesses in the walls of the upper part or lower part can be dispensed with.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a fuel cell module in a plan view
  • FIG. 4 shows a schematic top view of a lower part of the fuel cell module, - 10 -
  • FIG. 5 schematically shows a top view of a second exemplary embodiment of a fuel cell module
  • FIG. 6 the fuel cell module of FIG. 5 in a sectional view.
  • the fuel cell module has fuel cells 1, 2.
  • Each fuel cell 1, 2 has two electrodes, a cathode 4 and an anode 5.
  • An electrolyte 3 is arranged between the cathode 4 and the anode 5 of each fuel cell 1, 2, as shown in FIG. 2.
  • the fuel cell module has a fuel supply channel 10.
  • the fuel supply channel 10 is formed centrally within the fuel cell module.
  • An oxidant supply channel 11 is provided for supplying the fuel cells 1, 2.
  • the fuel cells 1, 2 are arranged essentially next to one another, as can be seen from FIG. 1.
  • the fuel cells 1, 2 are arranged essentially directly next to one another and form a strand 12.
  • the individual fuel cells 1, 2 of the strand 12 are connected in series. Connections 6, 7 are provided for the electrical connection of the fuel cell module.
  • the individual fuel cells 1, 2 are connected to one another via connecting elements 8.
  • the connecting element 8 connects the cathode 4 of the fuel cell 1 to the anode 5 of the fuel cell 2.
  • Another connecting element 8 connects the cathode 4 of the fuel cell 2 to the anode of the adjacent fuel cell 1 and so on up to the connection 6.
  • the fuel cells 1, 2 are arranged such that an anode 5 of the following fuel cell 2 follows a cathode 4, in the plan view in FIG. 1. - 11 -
  • the fuel cells 1, 2 have a common electrolyte 3, as can be seen from FIG. 2.
  • An upper part 13 is arranged on the electrolyte 3.
  • a lower part 14 is arranged below the electrolyte 3.
  • the upper part 13 is shown schematically in FIG. 3.
  • the upper part 13 is essentially meandering. It has U-shaped receptacles 15, 16.
  • the receptacles 15, 16 are separated from one another by walls 17.
  • the cathodes 4 and anodes 5 are introduced into the receptacles 15 and 16, as can be seen from FIG. 1.
  • the upper part 13 delimits the centrally formed fuel supply channel 10 through the walls 9.
  • the receptacles 16 are open to the fuel supply channel 10.
  • the receptacles 15 are open to an oxidant supply channel 11, not shown.
  • the lower part 14 is essentially designed in accordance with the upper part 13. When the upper part 13 is arranged on the lower part 14, the walls 17 lie one above the other.
  • the lower part 14 also has a central fuel supply channel 10.
  • the lower part 14 has receptacles 15. The receptacles 15 are open to an oxidant supply channel 11, not shown.
  • the lower part 14 has receptacles 16 which are open to the fuel supply channel 10.
  • the lower part 14 and the upper part 13 are designed such that when the upper part 13 is arranged above the lower part 14, under the receptacle 15 of the upper part 13 which is open towards the oxidant supply duct, there is a receptacle 16 which is open towards the fuel supply duct 10.
  • the receptacle 16 of the upper part, which is open towards the fuel supply channel 10 lies above a receptacle 15 of the lower part 14, which is open towards the oxidant supply channel.
  • a cover 18 is provided on the upper part 13 or lower part 14, which is designed such that it covers the centrally formed combustion 12
  • each connecting element 8 connects a cathode of one fuel cell to the anode of the other, adjacent, fuel cell.
  • the cathodes 4 are freely accessible so that an oxidant, in particular air, can reach the electrolyte through the porous cathode via diffusion processes. Accordingly, there is the possibility of reaching the anode 5 for a fuel, in particular hydrogen.
  • the anode 5 is also porous.
  • the anode 5 is preferably a graphite body. Further catalytic material, which is, for example, platinum, can be provided on the anode 5.
  • the fuel cell module has a plurality of fuel cells 1, 2 arranged side by side.
  • the fuel cells 1, 2 are arranged such that the electrolyte of the fuel cells lies essentially in a common plane.
  • the fuel cells are essentially arranged on a circumference.
  • the fuel cells 1, 2 arranged on the circumference form a line 12.
  • the line 12 has connections 6, 7 through which a plurality of lines 12 arranged one above the other can be connected in parallel to one another.
  • the fuel cells 1, 2 are arranged in series.
  • the fuel cells 1, 2 of the strand 12 are arranged in an upper part 13 and a lower part 14, which is not shown.
  • the basic structure of the upper part and the lower part corresponds to the structure of the upper part 13 and lower part 14 in FIGS. 3 and 4.
  • receptacles are provided which are arranged on the circumference.
  • the strands 12 arranged one above the other form a hollow cylindrical one
  • Fuel cell module As can be seen from FIG. 6, between two adjacent strands 12 is a cooling unit 20, through which heat from the
  • Fuel cell is derived arranged.
  • the cooling unit is preferably so - 13 -
  • the electrolyte is a proton-conducting electrolyte membrane.
  • the humidification is carried out by supplying water to the proton-conducting electrolyte membrane, the cooling unit having channels which are at least partially delimited by a semipermeable membrane through which water can pass.
  • the designation lower part and upper part describe a preferred arrangement of the fuel cells.
  • the fuel cells or at least one strand can also be arranged vertically or inclined with respect to a vertical.

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Abstract

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzellen-Modul mit wenigstens zwei Brennstoffzellen (1, 2), insbesondere Niedertemperatur-Brennstoffzellen. Jede Brennstoffzelle weist zwei Elektroden verschiedener Polarität sowie einen zwischen den Elektroden (4, 5) angeordneten Elektrolyten (3) auf. Jede Brennstoffzelle wird über einen Brennstoffversorgungskanal mit einem Brennstoff und über einen Oxidantversorgungskanal mit einem Oxidanten versorgt. Die Brennstoffzellen (1, 2) sind im wesentlichen nebeneinander angeordnet. Die Elektroden (4, 5) verschiedener Polarität sind elektrisch miteinander verbunden. Die Elektrolyte (3) einer jeden Zelle (1, 2) sind im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene ausgebildet. Mehrere in Serie geschaltete Brennstoffzellen (1, 2) bilden jeweils einen Strang (12). Mehrere Stränge (12) können parallel geschaltet sein.

Description

- 1 -
Brennstoffzellen-Modul
Der Gegenstand der Patentanmeldung bezieht sich auf ein Brennstoffzellen-Modul mit wenigstens zwei Brennstoffzellen, insbesondere Niedertemperatur- Brennstoffzellen.
Es ist bekannt, daß elektrische Energie mittels sogenannter Brennstoffzellen erzeugbar ist. Die Brennstoffzellen beziehungsweise eine Vielzahl von Brennstoffzellen, die ein Brennstoffzellen-Modul bilden, können zur mobilen und stationären sowie für eine dezentrale Stromversorgung verwendet werden. Es ist bereits bekannt, daß Brennstoffzellen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, wie dies beispielsweise in der DE 43 22 765 C 1 beschrieben ist.
Im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik finden sogenannte Niedertemperatur- Brennstoffzellen Verwendung, die bei einer Temperatur von ca. 80 °C arbeiten. Eine Brennstoffzelle weist zwei Elektroden verschiedener Polarität auf. Zwischen den Elektroden ist ein Elektrolyt angeordnet. Bei einem Elektrolyt einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle kann es sich beispielsweise um eine protonenleitende Elektrolytmembran (PEM) handeln. Der Brennstoffzelle wird ein Brennstoff, insbesondere Wasserstoff oder Methanol, und ein Oxidant, insbesondere Sauerstoff, voneinander getrennt zugeführt. Bei einer PEM-Brennstof zelle wandern die positiven Wasserstoff-Ionen, d. h. die Protonen, durch die Elektrolytmembran. Auf der gegenüberliegenden Seite der Elektrolytmembran reagieren die Wasserstoff- Ionen mit dem Sauerstoff. Der Elektronenüberschuß auf der Wasserstoffseite der Membran und der Elektronenmangel auf der Sauerstoffseite erzeugen einen Potentialunterschied. Wird ein äußerer Stromkreis gebildet, so kann ein Strom fließen.
Es ist bekannt, daß ein Brennstoffzellen-Modul wenigstens zwei Brennstoffzellen umfaßt, die durch eine sogenannte Bipolarplatte voneinander getrennt sind. Die
Brennstoffzellen sind dabei so angeordnet, daß die Anode einer Brennstoffzelle über - 2 -
die bipolare Platte mit einer Kathode einer benachbarten Brennstoffzelle verbunden ist. Die einzelnen Brennstoffzellen eines Brennstoffzellen-Moduls sind elektrisch in Serie geschaltet. Die bipolare Platte dient neben der elektrischen Verbindung zwischen der Kathode und der Anode benachbarter Brennstoffzellen auch zur Trennung von Brennstoff und Oxidant. Die bipolare Platte kann durch zwei übereinander angeordnete gewellte Bleche, zwischen denen ein Glattblech angeordnet ist, gebildet sein. Die gewellten Bleche begrenzen mit dem Glattblech Kanäle, durch die der Brennstoff beziehungsweise der Oxidant geleitet wird. Vorzugsweise strömt der Brennstoff und der Oxidant im Kreuzstrom.
Es sind auch bipolare Platten bekannt, die einstückig ausgebildet sind und Kanäle für Brennstoff und Oxidant aufweisen.
Die Brennstoffzellen eines solchen Stapels werden miteinander verspannt, so daß auch bei der Betriebstemperatur des Brennstoffzellen-Moduls eine Gasdichtigkeit gewährleistet werden soll. Hierzu sind die Brennstoffzellen zwischen zwei Platten angeordnet, die über Zugstangen miteinander verbunden sind.
Die elektrischen Verluste des Brennstoffzellen-Moduls werden auch von der elektrischen Verbindung zwischen den Elekroden und der bipolaren Platte mitbestimmt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die elektrischen Verluste bei einem Brennstoffzellen-Modul zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellen-Modul gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Brennstoffzellen-Moduls sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Das erfϊndungsgemäße Brennstoffzellen-Modul weist wenigstens zwei Brennstoffzellen, insbesondere Niedertemperatur-Brennstoffzellen, vorzugsweise Brennstoffzellen mit einer protonenleitenden Elektrolytmembran, auf. Jede Brennstoffzelle weist zwei Elektroden verschiedener Polarität sowie einen zwischen den Elektroden angeordneten Elektrolyten auf. Zur Versorgung der Brennstoffzellen mit einem Brennstoff ist wenigstens ein Brennstoffversorgungskanal vorgesehen. Zur Bereitstellung eines Oxidanten ist eine jede Brennstoffzelle mit wenigstens einem Oxidantversorgungskanal verbunden.
Die Elektroden verschiedener Polarität des erfindungsgemäßen Brennstoffzellen- Moduls sind elektrisch miteinander verbunden. Die wenigstens zwei Brennstoffzellen sind im wesentlichen nebeneinander angeordnet. Die Anordnung der Brennstoffzellen ist derart, daß die Elektrolyte einer jeden Zelle im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Brennstoffzellen-Moduls kann auf bipolare Platten, wie sie bei einem Brennstoffzellen-Modul nach dem Stand der Technik bekannt sind, verzichtet werden. Die elektrische Verbindung der einzelnen Brennstoffzellen erfolgt über ein Verbindungselement. Die elektrischen Verluste des Brennstoffzellen-Moduls sind gegenüber einem Brennstoffzellen-Modul, wie er durch den Stand der Technik bekannt ist, geringer, da die elektrische Kontaktierung der Elektroden mit den Verbindungselementen unabhängig vom Anpreßdruck ist. Die elektrische Kontaktierung der Verbindungselemente mit den jeweiligen Elektroden kann beispielsweise durch Lötung erfolgen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellen- Moduls wird vorgeschlagen, daß die Brennstoffzellen so abwechselnd angeordnet sind, daß die Elektroden verschiedener Polarität benachbarter Brennstoffzellen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Durch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellen-Moduls wird eine Verringerung der Länge der Verbindungselemente, die die Elektroden verschiedener Polaritäten verbinden, - 4 -
erreicht, so daß die ohmschen Verluste der Verbindungselemente bei gleicher Querschnittsgröße des Verbindungselementes verringert werden.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Brennstoffzellen-Moduls wird vorgeschlagen, daß die wenigstens zwei Brennstoffzellen im wesentlichen nebeneinander, vorzugsweise unmittelbar nebeneinander, angeordnet sind und einen Strang bilden.
Ein Brennstoffzellen-Modul weist vorzugsweise zwei Stränge auf. Die Stränge des Brennstoffzellen-Moduls sind vorzugsweise parallel geschaltet. Jeder Strang sollte hierbei gleicher Spannung sein. Durch diese Ausgestaltung des Brennstoffzellen- Moduls wird erreicht, daß die Leistung des Brennstoffzellen-Moduls bei vorgegebener Spannung variiert werden kann.
Nach noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Brennstoffzellen-Moduls wird vorgeschlagen, daß wenigstens zwei Stränge voneinander elektrisch isoliert übereinander angeordnet sind. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung wird ein relativ kompakter Aufbau des Brennstoffzellen-Moduls erreicht. Eine solche Anordnung des Brennstoffzellen-Moduls ist insbesondere für Kraftfahrzeuge geeignet, da der Raumbedarf für das Brennstoffzellen-Modul relativ gering ist.
Für einen weiteren kompakten Aufbau des Brennstoffzellen-Moduls wird vorgeschlagen, daß die Brennstoffzellen im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
In Abhängigkeit vom zur Verfügung stehenden Einbauraum kann das Brennstoffzellen-Modul auch so ausgebildet sein, daß die Brennstoffzellen im wesentlichen auf einem Kreisumfang angeordnet sind. Andere Konstellationen der Anordnung der Brennstoffzellen sind möglich. Es ist nicht zwingend, daß alle Brennstoffzellen parallel beziehungsweise auf einem Kreisumfang angeordnet sind. Die Anordnung der Brennstoffzellen eines jeden Strangs kann gleich sein, so daß die Ausbildung eines Brennstoffzellen-Moduls mit unterschiedlicher Leistung einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Es ist nicht zwingend, daß die Brennstoffzellen in den einzelnen Strängen gleich angeordnet sind. Die einzelnen Stränge können auch eine unterschiedliche Anzahl von Brennstoffzellen aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellen-Moduls wird vorgeschlagen, daß eine jede Brennstoffzelle einen Brennstoffzuführkanal und einen Oxidantzuführkanal aufweist. Die Brennstoffzuführkanäle der Brennstoffzellen sind mit dem Brennstof versor- gungskanal und die Oxidantzuführkanäle der Brennstoffzellen mit dem Oxi- dantversorgungskanal verbunden. Die Brennstoffzellen sind zwischen dem Brennstoffversorgungskanal und dem Oxidantversorgungskanal angeordnet. Die Brennstoffzellen können auch unmittelbar, d. h. ohne Zuführkanäle, zwischen dem BrennstoffVersorgungskanal und dem Oxidantversorgungskanal angeordnet sein, so daß der Brennstoff beziehungsweise der Oxidant unmittelbar an den Elektroden anliegt. Durch diese Anordnung kann die Versorgung der Brennstoffzellen mit einem Brennstoff, insbesondere mit Wasserstoff, über einen Brennstoffversorgungskanal erfolgen. Die Verteilung des Brennstoffes, insbesondere des Wasserstoffes, kann diffusionsgesteuert ablaufen. Der Wasserstoff wird vorzugsweise mit einem geringen Druck im Brennstoffversorgungskanal geleitet. Der Transport des Wasserstoffes zur Elektrode erfolgt durch Diffusion. Der Wasserstoff wird nicht im Durchfluß durch den BrennstoffVersorgungskanal geleitet. Die Leistungsregelung des Brennstoffzellen-Moduls erfolgt über den Leistungsbedarf eines Verbrauchers. Die Ausbildung des Brennstoffversorgungskanals kann auch bei anderweitigen Ausgestaltungen beziehungsweise andersartigen Ausgestaltungen des Brennstoffzellen-Moduls verwendet werden.
Auch die Zuführung eines Oxidanten, insbesondere von Luft, kann über einen einzigen Oxidantversorgungskanal erfolgen. Statt eines Oxidantversorgungskanals können die Elektroden der Sauerstoffseite von außen her frei für die Luft zugänglich sein. Diese Ausgestaltung ist unabhängig von der Ausbildung des Brennstoffzellen- Moduls. Der Sauerstoff der Luft kann dann zu den Elektroden der Sauerstoffseite (den Kathoden) bei einer protonenleitenden Elektrolytmembran, durch eine Membran zugeführt werden. Alternativ kann ein Versorgungskanal zur Versorgung der Luftseite vorgesehen werden, falls die SauerstoffVersorgung durch Diffusion nicht ausreichend ist.
Das Brennstoffzellen-Modul kann auch mehrere Stränge aufweisen, so daß auch die Brennstoffzellen eines jeden Strangs mit dem Oxidantversorgungskanal beziehungsweise mit dem BrennstoffVersorgungskanal verbunden ist. Hierdurch wird eine zentrale Versorgung des Brennstoffzellen-Moduls erreicht.
Die Leistung der Brennstoffzellen beziehungsweise die Leistung eines Strangs ist unter anderem von dem zur Verfügung gestellten Brennstoff abhängig. Zur Steuerung der Leistung des Brennstoffzellen-Moduls wird vorgeschlagen, daß jeder Strang jeweils einen BrennstoffVersorgungskanal und einen Oxidantversorgungskanal aufweist. Durch getrennte Zuführung eines Brennstoffes und eines Oxidanten kann jeder Strang einzeln angesteuert werden.
Vorzugsweise ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung das Brenn- stoffzellen-Modul so ausgebildet, daß die Brennstoffzuführkanäle im wesentlichen senkrecht zum BrennstoffVersorgungskanal ausgebildet sind.
Das Brennstoffzellen-Modul kann auch im wesentlichen ohne Brennstoffzuführkanäle und Oxidantzuführkanäle ausgebildet sein. Bei einer solchen Ausgestaltung stehen die Elektroden, bei denen es sich um poröse Elektroden handelt, in unmittelbarem strömungstechnischen Verbund mit dem Brennstoffversorgungskanal und dem Oxidantversorgungskanal. Der Transport des Brennstoffes beziehungsweise des Oxidationsmittels erfolgt durch Diffusion in den porösen Elektroden. - 7
Der Oxidantversorgungskanal kann als ein Durchgangskanal ausgebildet sein, in dem das Oxidationsmittel, insbesondere Luft, strömt. Wird das Brennstoffzellen- Modul als Versorgungseinheit einer Antriebsvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet, so kann es zweckmäßig sein, wenn die Luft über geeignete Strömungsmittel unmittelbar aus der Umgebungsatmosphäre in den Oxidantversorgungskanal gelangt. Dies hat den Vorteil, daß während einer Fahrt des Fahrzeugs Luft in den Versorgungskanal gelangt, ohne daß hierzu zusätzliche Einrichtungen notwendig sind. Der Versorgungskanal kann auch über eine Zusatzleitung mit einem Verdichter verbunden sein, durch den Luft in den Versorgungskanal eingeleitet wird. In Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit kann dann der Volumenstrom der vom Verdichter in den Versorgungskanal zugeführten Luft verringert werden. Der Vorteil dieser Oxidantzuführung kann darin gesehen werden, daß der Wirkungsgrad erhöht werden kann, da der Energieverbrauch für Nebenaggregate, wie z. B. einen Verdichter, verringert wird. Eine unmittlbare Zuführung der Luft zu der Sauerstoffseite des Brennstoffzellen-Moduls unterstützt auch eine Kühlung des Brennstoffzellen-Moduls. Die vorstehend genannte Möglichkeit der Zuführung von Luft zu einem Brennstoffzellen-Modul kann auch bei Brennstoffzellen-Modulen verwirklicht werden, die nicht den erfindungsgemäßen Aufbau haben. Dies gilt auch für die Zuführung des Brennstoffes, insbesondere des Wasserstoffes.
Der BrennstoffVersorgungskanal kann in Form einer geschlossenen Kammer ausgebildet sein. Die Kammer wird kontinuierlich mit dem Brennstoff versorgt. Die Menge des Brennstoffes beziehungsweise das Brennstoffvolumen, welches zugeführt wird, ist abhängig vom Druck im BrennstoffVersorgungskanal. Über den Druck im BrennstoffVersorgungskanal kann eine Steuerung der Leistungsdichte des Brennstoffzellen-Moduls erreicht werden.
Ist der Versorgungskanal in Form einer Kammer ausgebildet, so besteht die Gefahr, daß durch Verunreinigungen im Brennstoff, insbesondere im Wasserstoff, die Konzentration der Verunreinigungen im BrennstoffVersorgungskanal zunimmt, durch die eine Funktionsbeeinträchtigung der Brennstoffzelle eintreten kann. Zur - 8 -
Vermeidung einer solchen Beeinträchtigung wird vorgeschlagen, daß die Kammer innerhalb bestimmter Intervalle, die von der abgegebenen Leistung der Brennstoffzelle abhängen können, gespült wird.
Während des Spülvorgangs wird vorzugsweise der sich im Kanal befindende Brennstoff über einen Katalysator umgewandelt, bevor der Brennstoff an die Umgebungsluft abgegeben wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Brennstoffzellen-Moduls wird vorgeschlagen, daß die wenigstens zwei Brennstoffzellen einen gemeinsamen Elektrolyten aufweisen. Diese Ausgestaltung des Brennstoffzellen-Moduls hat den Vorteil, daß die Herstellung des Moduls vereinfacht wird. Vorzugsweise weisen zwei benachbarte Brennstoffzellen eines jeden Stranges weisen einen gemeinsamen Elektrolyten auf. Hierdurch ist ein Ersatz beziehungsweise Austausch eines schadhaften Stranges aus dem Brennstoffzellen-Modul relativ einfach. Dies erhöht die Wartungsfreundlichkeit des Brennstoffzellen-Moduls.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Brennstoffzellen-Moduls wird vorgeschlagen, daß jeder Strang ein im wesentlichen mäanderförmig ausgebildetes Oberteil und ein im wesentlichen mäanderförmig ausgebildetes Unterteil aufweist. Zwischen dem Oberteil und dem Unterteil ist ein Elektrolyt angeordnet. Das Oberteil und das Unterteil weisen im wesentlichen U-förmig ausgebildete Aufnahmen auf. Die Aufnahmen des Oberteils sind zu einer gemeinsamen Seite hin offen. Auch die Aufnahmen des Unterteils sind zu einer gemeinsamen Seite hin offen, wobei die Aufnahmen des Unterteils zur gegenüberliegenden Seite hin offen, sind. Die Öffnungen der Aufnahmen sind vorzugsweise zum BrennstoffVersorgungskanal beziehungsweise zum Oxidantversorgungskanal hin offen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Oberteil und das Unterteil jeweils im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Oberteils beziehungsweise des
Unterteils verlaufende Wände auf, die von einer Stirnseite her Aussparungen aufweisen, in die elektrisch leitende Verbindungselemente angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Aussparung und wenigstens der in der Aussparung liegende Abschnitt des Verbindungselementes so ausgebildet, daß der Abschnitt mit der Stirnseite fluchtet. Das Verbindungselement verbindet Elektroden benachbarter Brennstoffzellen, die unterschiedliche Polarität aufweisen.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Brennstoffzellen-Moduls wird vorgeschlagen, daß eine gasdichte Verbindung zwischen dem Verbindungselement und der Wand ausgebildet ist. Das Oberteil und/oder das Unterteil bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoff. Das Oberteil beziehungsweise das Unterteil kann auch eine Deckwand aufweisen, welche gleichzeitig eine elektrische Isolierung zu einem benachbarten Strang des Brennstoffzellen-Moduls bildet. In der Deckwand können auch die Verbindungselemente angeordnet sein, so daß auf Aussparungen in den Wänden des Oberteils beziehungsweise Unterteils verzichtet werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Brennstoffzellen-Moduls werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffzellen-Moduls in einer Draufsicht,
Fig. 2 das Brennstoffzellen-Modul nach Fig. 1 in einer Seitenansicht,
Fig. 3 schematisch in einer Draufsicht ein Oberteil des Brennstoffzellen-
Moduls nach Fig. 1,
Fig. 4 schematisch in einer Draufsicht ein Unterteil des Brennstoffzellen- Moduls, - 10 -
Fig. 5 schematisch in einer Draufsicht ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines Brennstoffzellen-Moduls und
Fig. 6 das Brennstoffzellen-Modul nach Fig. 5 in einer Schnittansicht.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausfuhrungsbeispiel eines Brennstoffzellen-Moduls. Das Brennstoffzellen-Modul weist Brennstoffzellen 1, 2 auf. Jede Brennstoffzelle 1, 2 weist zwei Elektroden, eine Kathode 4 und eine Anode 5 auf. Zwischen der Kathode 4 und der Anode 5 einer jeden Brennstoffzelle 1, 2 ist ein Elektrolyt 3 angeordnet, wie die Fig. 2 zeigt.
Das Brennstoffzellen-Modul weist einen BrennstoffVersorgungskanal 10 auf. Der BrennstoffVersorgungskanal 10 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zentral innerhalb des Brennstoffzellen-Moduls ausgebildet. Ein Oxidantversorgungskanal 11 ist zur Versorgung der Brennstoffzellen 1, 2 vorgesehen.
Die Brennstoffzellen 1, 2 sind im wesentlichen nebeneinander angeordnet, wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist. Die Brennstoffzellen 1, 2 sind im wesentlichen unmittelbar nebeneinander angeordnet und bilden einen Strang 12. Die einzelnen Brennstoffzellen 1, 2 des Strangs 12 sind in Serie geschaltet. Zur elektrischen Verbindung des Brennstoffzellen-Moduls sind Anschlüsse 6, 7 vorgesehen.
Die einzelnen Brennstoffzellen 1, 2 sind über Verbindungselemente 8 miteinander verbunden. Ausgehend vom Anschluß 7 verbindet das Verbindungselement 8 die Kathode 4 der Brennstoffzelle 1 mit der Anode 5 der Brennstoffzelle 2. Ein weiteres Verbindungselement 8 verbindet die Kathode 4 der Brennstoffzelle 2 mit der Anode der benachbarten Brennstoffzelle 1 und so weiter bis zum Anschluß 6. Die Brennstoffzellen 1, 2 sind so angeordnet, daß auf eine Kathode 4, in der Draufsicht in der Fig. 1, eine Anode 5 der folgenden Brennstoffzelle 2 folgt. - 11 -
Die Brennstoffzellen 1, 2 weisen einen gemeinsamen Elektrolyten 3 auf, wie dies aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Auf dem Elektrolyt 3 ist ein Oberteil 13 angeordnet. Unterhalb des Elektrolyten 3 ist ein Unterteil 14 angeordnet.
Das Oberteil 13 ist schematisch in der Fig. 3 dargestellt. Das Oberteil 13 ist im wesentlichen mäanderförmig ausgebildet. Es weist U-förmige Aufnahmen 15, 16 auf. Die Aufnahmen 15, 16 sind durch Wände 17 voneinander getrennt. In die Aufnahmen 15 beziehungsweise 16 sind die Kathoden 4 beziehungsweise Anoden 5 eingebracht, wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist. Das Oberteil 13 begrenzt durch die Wände 9 den zentral ausgebildeten BrennstoffVersorgungskanal 10. Die Aufnahmen 16 sind zum BrennstoffVersorgungskanal 10 hin offen. Die Aufnahmen 15 sind zu einem nicht dargestellten Oxidantversorgungskanal 11 hin offen.
Fig. 4 zeigt ein Unterteil 14 auf. Das Unterteil 14 ist im wesentlichen entsprechend dem Oberteil 13 ausgebildet. Bei einer Anordnung des Oberteils 13 auf dem Unterteil 14 liegen die Wände 17 übereinander. Auch das Unterteil 14 weist einen zentral ausgebildeten BrennstoffVersorgungskanal 10 auf. Das Unterteil 14 weist Aufnahmen 15 auf. Die Aufnahmen 15 sind zu einem nicht dargestellten Oxidantversorgungskanal 11 hin offen.
Das Unterteil 14 weist Aufnahmen 16 auf, die zum BrennstoffVersorgungskanal 10 hin offen sind. Das Unterteil 14 und das Oberteil 13 sind so ausgebildet, daß bei einer Anordnung des Oberteils 13 über dem Unterteil 14 unter der zum Oxidantversorgungskanal hin offenen Aufnahme 15 des Oberteils 13 eine zum BrennstoffVersorgungskanal 10 hin offene Aufnahme 16 liegt. Die zum Brennstoffversorgungskanal 10 hin offene Aufnahme 16 des Oberteils liegt über einer zum Oxidantversorgungskanal hin offenen Aufnahme 15 des Unterteils 14.
Auf dem Oberteil 13 beziehungsweise Unterteil 14 ist eine Abdeckung 18 vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß sie den zentral ausgebildeten Brenn- 12
stoffVersorgungskanal 10 freigibt, wenn mehrere Stränge übereinander angeordnet sind. In der Abdeckung 18 sind Aussparungen 19 ausgebildet, in denen jeweils ein Verbindungselement 8 angeordnet ist. Ein jedes Verbindungselement 8 verbindet eine Kathode der einen Brennstoffzelle mit der Anode der anderen, benachbarten, Brennstoffzelle. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Kathoden 4 frei zugänglich sind, so daß über Diffusionsvorgänge ein Oxidant, insbesondere Luft, durch die porös ausgebildete Kathode zum Elektrolyten gelangen kann. Entsprechend besteht die Möglichkeit, für einen Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, zu der Anode 5 zu gelangen. Auch die Anode 5 ist porös ausgebildet. Vorzugsweise handelt es sich bei der Anode 5 um einen Graphitkörper. An der Anode 5 kann weiteres katalytisches Material vorgesehen sein, bei dem es sich beispielsweise um Platin handelt.
In den Fig. 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Brennstoffzellen- Moduls dargestellt. Das Brennstoffzellen-Modul weist mehrere nebeneinander angeordnete Brennstoffzellen 1, 2 auf. Die Brennstoffzellen 1, 2 sind so angeordnet, daß der Elektrolyt der Brennstoffzellen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegt. Die Brennstoffzellen sind im wesentlichen auf einem Kreisumfang angeordnet. Die auf dem Kreisumfang angeordneten Brennstoffzellen 1, 2 bilden einen Strang 12. Der Strang 12 weist Anschlüsse 6, 7 auf, durch die mehrere übereinander angeordnete Stränge 12 parallel zueinander geschaltet werden können. Die Brennstoffzellen 1, 2 sind in Serie angeordnet. Die Brennstoffzellen 1, 2 des Strangs 12 sind in einem Oberteil 13 und einem Unterteil 14, welches nicht dargestellt ist, angeordnet. Der prinzipielle Aufbau des Oberteils und des Unterteils entspricht dem Aufbau des Oberteils 13 beziehungsweise Unterteils 14 in den Fig. 3 und 4. Auch hier sind Aufnahmen vorgesehen, die auf dem Kreisumfang angeordnet sind.
Die übereinander angeordneten Stränge 12 bilden ein hohlzylinderförmiges
Brennstoffzellen-Modul. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, ist zwischen zwei benachbarten Strängen 12 eine Kühleinheit 20, durch die Wärme aus der
Brennstoffzelle abgeleitet wird, angeordnet. Die Kühleinheit ist vorzugsweise so - 13 -
ausgebildet, daß diese zugleich eine Befeuchtung des Elektrolyten ermöglicht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn es sich bei dem Elektrolyten um eine protonenleitende Elektrolytmembran handelt. Die Befeuchtung erfolgt durch Zuführung von Wasser zu der protonenleitenden Elektrolytmembran, wobei die Kühleinheit Kanäle aufweist, die mindestens teilweise durch eine semipermable Membran begrenzt sind, durch die ein Wasserdurchtritt möglich ist. Die Bezeichnung Unterteil und Oberteil beschreiben eine bevorzugte Anordnung der Brennstoffzellen. Die Brennstoffzellen beziehungsweise wenigstens ein Strang können auch vertikal oder geneigt bezüglich einer Vertikalen angeordnet sein.
-14-
Bezugszeichenliste
1,2 Brennstoffzelle
3 Elektrolyt
4 Kathode
5 Anode
6,7 Anschlüsse
8 Verbindungselement
9 Wand
10 BrennstoffVersorgungskanal
11 Oxidantversorgungskanal
12 Strang
13 Oberteil
14 Unterteil
15,16 Aufnahme
17 Wand
18 Abdeckung
19 Aussparung
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0 Kühleinheit

Claims

- 15 -Patentansprüche
1. Brennstoffzellen-Modul mit wenigstens zwei Brennstoffzellen (1, 2), insbesondere Niedertemperatur-Brennstoffzellen, wobei jede Brennstoffzelle
(1,2) zwei Elektroden (4, 5) verschiedener Polarität sowie einen zwischen den Elektroden (4, 5) angeordneten Elektrolyten (3) aufweist, mit wenigstens einem BrennstoffVersorgungskanal (10) und mit wenigstens einem Oxidantversorgungskanal (11), die strömungstechnisch mit den Brennstoffzellen (1, 2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Brennstoffzellen (1, 2) im wesentlichen nebeneinander und die Elektrolyte (3) einer jeden Zelle (1, 2) im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, und die Elektroden (4, 5) verschiedener Polarität elektrisch miteinander verbunden sind.
2. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellen (1, 2) so abwechselnd angeordnet sind, daß die Elektroden (4, 5) verschiedener Polarität benachbarter Brennstoffzellen (1 2) in einer Ebene liegen.
3. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Brennstoffzellen (1, 2) im wesentlichen nebeneinander, vorzugsweise unmittelbar nebeneinander, angeordnet sind und einen Strang (12) bilden.
4. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch wenigstens zwei, vorzugsweise parallel geschaltete, Stränge (12).
5. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenig- stens zwei Stränge (1, 2) voneinander elektrisch isoliert übereinander angeordnet sind. - 16 -
6. Brennstoffzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellen (1, 2) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
7. Brennstoffzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellen (1, 2) im wesentlichen auf einem Kreisumfang angeordnet sind.
8. Brennstoffzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzellen (1, 2) zwischen dem wenigstens einen BrennstoffVersorgungskanal (10) und dem wenigstens einen Oxidantversorgungskanal (11) angeordnet sind.
9. Brennstoffzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Brennstoffzellen (1, 2) einen Brennstoffzuführkanal und einen Oxidantzuführkanal aufweist, wobei die Brennstoffzuführkanäle der Brennstoffzellen (1, 2) mit dem Brennstoffversorgungskanal (10) und die Oxidantzuführkanäle der Brennstoffzellen (1, 2) mit dem Oxidantversor- gungskanal (11) verbunden sind, wobei die Brennstoffzellen (1, 2) zwischen dem BrennstoffVersorgungskanal (10) und dem Oxidantversorgungskanal (11) angeordnet sind.
10. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strang (12) jeweils einen BrennstoffVersorgungskanal (10) und einen Oxidantversorgungskanal (11) aufweist.
11. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführkanäle im wesentlichen senkrecht zum Brennstoffver- sorgungskanal (10) ausgebildet sind. 17 -
12. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidantzuführkanäle im wesentlichen senkrecht zum Oxidantversorgungskanal (11) ausgebildet sind.
13. Brennstoffzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Brennstoffzellen (1, 2) einen gemeinsamen Elektrolyten (3) aufweisen.
14. Brennstoffzellen-Modul nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, daß wenigstens zwei benachbarte Brennstoffzellen (1, 2) eines jeden
Stranges (12) einen gemeinsamen Elektrolyten (3) aufweisen.
15. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strang (12) ein im wesentlichen mäanderförmig ausgebildetes Oberteil (13) und Unterteil (14) aufweist, zwischen denen der Elektrolyt (3) angeordnet ist, wobei das Oberteil (13) und das Unterteil (14) im wesentlichen U-fÖrmig ausgebildete Aufnahmen (15, 16) aufweist und die Aufnahmen (15, 16) des Oberteils (13) zu einer gemeinsamen Seite hin und die Aufnahmen (16, 15) des Unterteils (14) zu einer gemeinsamen, gegenüberliegenden Seite hin offen sind.
16. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (13) und das Unterteil (14) jeweils im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Oberteils (13) beziehungsweise des Unterteils (14) verlaufende Wände (17) aufweist, die von einer Stirnseite her Aussparungen aufweisen, in die elektrisch leitende Verbindungselemente (8) angeordnet sind.
17. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen und wenigstens der in der Aussparung liegende Abschnitt des Verbindungselementes (8) so ausgebildet sind, daß der Abschnitt mit der
Stirnseite fluchtet. 18
18. Brennstoffzellen-Modul nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine gasdichte Verbindung zwischen dem Verbindungselement (8) und der Wand (17) ausgebildet ist.
19. Brennstoffzellen-Modul nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (13) und/oder das Unterteil (14) aus einem Kunststoff gebildet ist.
20. Brennstoffzellen-Modul nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Abdeckung (18) vorgesehen ist, die auf dem Oberteil (13) oder dem Unterteil (14) angeordnet ist, wobei die Abdeckung (18) Verbindungselemente (8) aufweist, durch die benachbarte Brennstoffzellen (1, 2) elektrisch miteinander verbunden werden.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001095406A3 (en) * 2000-05-08 2004-04-15 Honda Giken Kogyo Kabashiki Ka Fuel cell assembly
US8974981B2 (en) 2011-06-15 2015-03-10 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US9105880B2 (en) 2011-06-15 2015-08-11 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US9147888B2 (en) 2011-06-15 2015-09-29 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US9281527B2 (en) 2011-06-15 2016-03-08 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
EP1273061B1 (de) 2000-03-29 2016-08-10 Dcns Brennstoffzellensystem mit lademanagement
US9525181B2 (en) 2011-06-15 2016-12-20 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US9531013B2 (en) 2011-06-15 2016-12-27 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US10003083B2 (en) 2014-07-21 2018-06-19 Lg Fuel Cell Systems, Inc. Composition for fuel cell electrode
US10014531B2 (en) 2013-03-15 2018-07-03 Lg Fuel Cell Systems, Inc. Fuel cell system configured to capture chromium
US10062909B2 (en) 2015-10-28 2018-08-28 Lg Fuel Cell Systems, Inc. Composition for fuel cell electrode

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4781516B2 (ja) * 1999-11-30 2011-09-28 三菱電機株式会社 燃料電池とその燃料電池を用いた電源
EP1386364A2 (de) * 2000-07-19 2004-02-04 The Johns Hopkins University Skalierbare ganz-polymer-brennstoffzelle
US7202981B2 (en) * 2001-11-01 2007-04-10 Kuo-Jeng Wang Method and system for increasing scanning speed
US7420715B2 (en) * 2001-12-11 2008-09-02 Transpacific Ip, Ltd. Method and system for promoting scanning speed
US20040062977A1 (en) * 2002-10-01 2004-04-01 Graftech, Inc. Fuel cell power packs and methods of making such packs
JP4538683B2 (ja) * 2002-11-08 2010-09-08 大日本印刷株式会社 燃料電池用触媒層形成シート、該シートの製造方法及び触媒層−電解質膜積層体の製造方法
JP4538684B2 (ja) * 2002-11-08 2010-09-08 大日本印刷株式会社 燃料電池用触媒層形成シート、触媒層−電解質膜積層体及びこれらの製造方法
US7791860B2 (en) 2003-07-09 2010-09-07 Maxwell Technologies, Inc. Particle based electrodes and methods of making same
US7352558B2 (en) 2003-07-09 2008-04-01 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle based capacitor and methods of making same
US7920371B2 (en) 2003-09-12 2011-04-05 Maxwell Technologies, Inc. Electrical energy storage devices with separator between electrodes and methods for fabricating the devices
US7495349B2 (en) * 2003-10-20 2009-02-24 Maxwell Technologies, Inc. Self aligning electrode
US7090946B2 (en) 2004-02-19 2006-08-15 Maxwell Technologies, Inc. Composite electrode and method for fabricating same
US7440258B2 (en) 2005-03-14 2008-10-21 Maxwell Technologies, Inc. Thermal interconnects for coupling energy storage devices
US8048576B2 (en) 2005-07-12 2011-11-01 Honeywell International Inc. Power generator shut-off valve
US7727655B2 (en) * 2005-10-25 2010-06-01 Honeywell International Inc. Fuel cell stack having catalyst coated proton exchange member
US7811690B2 (en) * 2005-10-25 2010-10-12 Honeywell International Inc. Proton exchange membrane fuel cell
US8043736B2 (en) * 2006-01-10 2011-10-25 Honeywell International Inc. Power generator having multiple layers of fuel cells
US8518573B2 (en) * 2006-09-29 2013-08-27 Maxwell Technologies, Inc. Low-inductive impedance, thermally decoupled, radii-modulated electrode core
JP4538692B2 (ja) * 2008-11-05 2010-09-08 大日本印刷株式会社 触媒層−電解質膜積層体の製造方法
EP2728657A1 (de) * 2012-11-02 2014-05-07 BankWare Ltd. Brennstoffzellensystem
DE102023208567A1 (de) * 2023-09-06 2025-03-06 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrochemische Anlage

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04206162A (ja) * 1990-11-29 1992-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体高分子電解質膜燃料電池のセルユニット
DE19539959A1 (de) * 1994-10-27 1996-05-02 Aisin Seiki Brennstoffzelle
DE19502391C1 (de) * 1995-01-26 1996-05-23 Fraunhofer Ges Forschung Membranelektrodeneinheit gebildet durch die Zusammenfassung von flächigen Einzelzellen und deren Verwendung
DE19624887A1 (de) * 1995-06-21 1997-01-02 Fraunhofer Ges Forschung Elektrochemisches Festelektrolyt-Zellsystem

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4997726A (en) * 1989-02-15 1991-03-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid oxide electrolyte fuel cell
US5268241A (en) * 1992-02-20 1993-12-07 Electric Power Research Institute, Inc. Multiple manifold fuel cell
JPH0737595A (ja) * 1993-07-21 1995-02-07 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
US5480738A (en) * 1994-02-04 1996-01-02 Ceramatec, Inc. Fuel cell module
US5856035A (en) * 1996-02-29 1999-01-05 Gas Research Institute Electrical connector apparatus for planar solid oxide fuel cell stacks
US6054228A (en) * 1996-06-06 2000-04-25 Lynntech, Inc. Fuel cell system for low pressure operation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04206162A (ja) * 1990-11-29 1992-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体高分子電解質膜燃料電池のセルユニット
DE19539959A1 (de) * 1994-10-27 1996-05-02 Aisin Seiki Brennstoffzelle
DE19502391C1 (de) * 1995-01-26 1996-05-23 Fraunhofer Ges Forschung Membranelektrodeneinheit gebildet durch die Zusammenfassung von flächigen Einzelzellen und deren Verwendung
DE19624887A1 (de) * 1995-06-21 1997-01-02 Fraunhofer Ges Forschung Elektrochemisches Festelektrolyt-Zellsystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 535 (E - 1288) 5 November 1992 (1992-11-05) *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1273061B1 (de) 2000-03-29 2016-08-10 Dcns Brennstoffzellensystem mit lademanagement
JP2004516606A (ja) * 2000-05-08 2004-06-03 本田技研工業株式会社 燃料電池
US6991868B2 (en) 2000-05-08 2006-01-31 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell assembly
WO2001095406A3 (en) * 2000-05-08 2004-04-15 Honda Giken Kogyo Kabashiki Ka Fuel cell assembly
US9525181B2 (en) 2011-06-15 2016-12-20 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US9147888B2 (en) 2011-06-15 2015-09-29 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US9281527B2 (en) 2011-06-15 2016-03-08 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US9105880B2 (en) 2011-06-15 2015-08-11 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US8974981B2 (en) 2011-06-15 2015-03-10 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US9531013B2 (en) 2011-06-15 2016-12-27 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US9843054B2 (en) 2011-06-15 2017-12-12 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US10044048B2 (en) 2011-06-15 2018-08-07 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US10050285B2 (en) 2011-06-15 2018-08-14 Lg Fuel Cell Systems Inc. Fuel cell system with interconnect
US10014531B2 (en) 2013-03-15 2018-07-03 Lg Fuel Cell Systems, Inc. Fuel cell system configured to capture chromium
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