AT525031A1 - Verteilungsvorrichtung zur Verteilung von Betriebsmedien an einem Brennstoffzellenstapel - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verteilungsvorrichtung (10) zur Verteilung von Betriebsmedien an einem Brennstoffzellenstapel (110), wobei einen Grundkörper (20) aus einem Kunststoffmaterial, wobei der Grundkörper (20) eine Kontaktfläche (22) zur Kontaktierung einer Gegen-Kontaktfläche (112) des Brennstoffzellenstapels (110) und wenigstens eine Vertiefung (24) in der Kontaktfläche (22) aufweist, welche wenigstens einen Medien-Teilkanal (30) ausbildet, welcher durch die Gegen- Kontaktfläche (112) wenigstens teilweise zu einem Medien-Vollkanal (140) komplettierbar ist, wobei die Kontaktfläche (22) neben der wenigstens einen Vertiefung (24) Dichtungsabschnitte (26) aufweist für ein abdichtendes Kontaktieren von Gegen- Dichtungsabschnitten (114) der Gegen-Kontaktfläche (112) des Brennstoffzellenstapels (110), wobei weiter der wenigstens eine Medien-Teilkanal (30) eine Fluidschnitt- stelle (32) aufweist für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einer Gegen-Fluidschnittstelle (116) der Gegen-Kontaktfläche (112).

Description

Verteilungsvorrichtung zur Verteilung von Betriebsmedien an einem Brenn-

stoffzellenstapel

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verteilungsvorrichtung zur Verteilung von Betriebsmedien an einem Brennstoffzellenstapel, ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Verteilungsvorrichtung, ein Herstellverfahren zur Herstellung einer solchen Verteilungsvorrichtung und ein Montageverfahren für die Montage eines solchen

Brennstoffzellensystems.

Es ist bekannt, dass bei Brennstoffzellensystemen diese für den Betrieb mit verschiedenen Betriebsmedien versorgt werden müssen. Dabei handelt es sich zum Beispiel um den Brennstoff, beispielsweise in Form von Wasserstoff, zugeführte Luft, aber auch Nebenbetriebsstoffe wie Kühlmedien. Bekannte Brennstoffzellensysteme sind häufig mit einem Brennstoffzellenstapel mit stapelweise angeordneten Brennstoffzellen ausgebildet. Die Versorgung mit den genannten Betriebsmedien erfolgt über Verrohrungen und Schläuche, welche an entsprechende Anschlussabschnitte

des Brennstoffzellenstapels herangeführt werden.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass für die Verwendung von Rohren und Schläuchen ein hoher Aufwand betrieben werden muss. Insbesondere die Montage dieser komplexen Zusammenhänge ist mit hohem Aufwand versehen. Auch bildet jedes einzelne Rohr und jeder einzelne Schlauch eigene Schnittstellen aus, sodass die Gefahr einer Leckage auf diese Weise ansteigt. Nicht zuletzt ist eine solche Lösung relativ groß, sodass das Gesamtsystem des Brennstoffzellensystems ebenfalls auf diese Weise größer wird. Weiter sind die einzelnen und komplexen Bauteile für die Verrohrung und die Schlauchanbindungen aufwendig und widerspre-

chen damit einer kostengünstigen Serienfertigung.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nach-

teile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine Medienversorgung an einem Brennstoffzellenstapel sicherzustellen und dies insbesondere mit einfacher Montier-

barkeit und/oder großer Kompaktheit zu erzielen.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst, durch eine Verteilungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des

Anspruchs 13, ein Herstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein

werden kann.

Erfindungsgemäß soll eine Verteilungsvorrichtung der Verteilung von Betriebsmedien an einem Brennstoffzellenstapel dienen. Hierfür zeichnet sich die Verteilungsvorrichtung durch einen Grundkörper aus einem Kunststoffmaterial aus. Dieser Grundkörper weist eine Kontaktfläche zur Kontaktierung einer Gegen-Kontaktfläche des Brennstoffzellenstapels auf. Weiter ist der Grundkörper mit wenigstens einer Vertiefung in der Kontaktfläche ausgebildet, welche wenigstens einen Medien-Teilkanal ausbildet, welcher wiederum durch die Gegen-Kontaktfläche wenigstens teilweise zu einem Medien-Vollkanal komplettierbar ist. Darüber hinaus weist die Kontaktfläche neben der wenigstens einen Vertiefung Dichtungsabschnitte auf, für ein abdichtendes Kontaktieren von Gegen-Dichtungsabschnitten der Gegen-Kontaktfläche des Brennstoffzellenstapels. Weiter ist der wenigstens eine Medien-Teilkanal mit einer Fluidschnittstelle ausgestattet, für eine fluudkommunizierende Verbindung mit einer GegenFluidschnittstelle der Gegen-Kontaktfläche.

Eine erfindungsgemäße Verteilvorrichtung ersetzt also zumindest teilweise die Verrohrung und die Schlauchverbindungen, wie sie im Stand der Technik üblich sind.

Sie kann insbesondere seitlich oder am Ende eines Brennstoffzellenstapels an diesem angeordnet werden. Die Anordnung, welche auch als Einbauposition für die Verteilungsvorrichtung bezeichnet werden kann, erfolgt in kontaktierender Weise zwischen der Kontaktfläche des Grundkörpers und der Gegen-Kontaktfläche des Brennstoffzellensystems. Diese Kontaktierung ist dabei insbesondere eine flächige Kontaktierung, sodass ein wesentlicher Abschnitt der Kontaktfläche, an einem wesentlichen Abschnitt der Gegen-Kontaktfläche, des Brennstoffzellenstapels flächig zur Kontak-

tierung gelangt.

nem Spritzgussverfahren, ausgebildet sein kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung ist es, dass nicht nur die Ausbildung der Medien-Vollkanäle, sondern auch die Fluidkontaktierung während des Montageschrittes geschieht. So erfolgt beim Anordnen der Verteilungsvorrichtung am Brennstoffzellenstapel die fluidkommunizierende Verbindung zwischen der wenigstens einen Gegen-Fluidschnittstelle und der Fluidschnittstelle des MedienTeilkanals. Damit ist sichergestellt, dass nun das jeweilige durch den MedienTeilkanal strömende Betriebsmedium mit einem entsprechenden Kanal innerhalb des Brennstoffzellenstapels über die Fluidschnittstelle und die Gegen-Fluidschnittstelle ausgetauscht werden kann. Dabei ist unerheblich, ob das jeweilige Betriebsmedium durch die Gegen-Fluidschnittstelle in den Brennstoffzellenstapel hinein- oder aus dem Brennstoffzellenstapel herausströmt. Auch ist unerheblich, um welches Betriebsmedium es sich hier handelt. Bevorzugt ist die Verteilungsvorrichtung für unterschiedliche Betriebsmedien eingesetzt, also beispielsweise das Vorsehen von Zuführgasen, Abführgasen, aber auch von Nebenbetriebsmedien wie beispielsweise Kühlfluid.

Wie aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich wird, kann nun mit einem einzi-

gen Bauteil in Form der Verteilungsvorrichtung nicht nur die Ausgestaltung der Medienführung, sondern auch der Medienkontaktierung und der Übergabe an den Brennstoffzellenstapel gewährleistet werden. Dies erfolgt für die Montage in einfacher, kostengünstiger und vor allem sicherer Weise. Um die Leckagesicherheit zu gewährleis-

ten, ist dabei die Kontaktfläche mit den beschriebenen Dichtungsabschnitten verse-

hen. Diese laufen insbesondere vollständig um die jeweiligen Vertiefungen, welche

die Medien-Teilkanäle ausbilden, herum. Solche Dichtabschnitte können selbststän-

dig dichtende Dichtabschnitte sein. Jedoch sind auch Dichtabschnitte denkbar, wel-

che, wie dies später noch erläutert wird, in dem Zusammenspiel mit separaten Dicht-

körpern die Dichtfunktionalität gewährleisten.

Der erfindungsgemäße Kerngedanke der einfachen Montage und der kostengünstigen Herstellung wird dadurch noch weiter verbessert, dass der Grundkörper aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Dieses Kunststoffmaterial ist insbesondere frei von metallischen Strukturbauteilen, sodass der Grundkörper mit dem Kunststoffmaterial, zum Beispiel mithilfe eines Spritzgussverfahrens, kostengünstig hergestellt werden kann. Dies erlaubt es, die Kosten und den Aufwand für die Produktion einer solchen Verteilungsvorrichtung deutlich zu reduzieren. Insbesondere kommt das be-

reits erwähnte Spritzgussverfahren zum Einsatz.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung der Grundkörper wenigstens eine Anschluss-Fluidschnittstelle in fluidkommunizierender Verbindung mit dem wenigstens einen Medien-Teilkanal aufweist, für einen externen Anschluss an eine Gegenanschluss-Fluidschnittstelle. Der Hauptvorteil einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung liegt insbesondere darin, dass Gegen-Fluidschnittstellen des Brennstoffzellensystems untereinander über die Medien-Vollkanäle miteinander verbunden werden, welche ansonsten mit Verrohrungen oder Schlauchverbindungen verbunden werden müssten. Um nun auch von auRen eine entsprechende Zufuhr zum Brennstoffzellenstapel gewährleisten und insbesondere in die Verteilungsvorrichtung integrieren zu können, ist nun zusätzlich das Vorsehen von wenigstens einer Anschluss-Fluidschnittstelle denkbar. Dabei handelt es sich also um eine Fluidschnittstelle, welche von der Verteilungsvorrichtung nach außen gerichtet ist, und entsprechend Zuführgase empfangen oder Abführgase abgeben kann. Auch können hier die Anschlüsse für Kühlkreisläufe vorgesehen sein. Nicht zuletzt ist hier auch noch darauf hinzuweisen, dass solche AnschlussFluidschnittstellen der Zuführung oder Abfuhr von Rezirkulationsgasen für eine Rezirkulationsfunktionalität in einem Brennstoffzellensystem dienen können. Mit anderen Worten kann nun die Verteilungsvorrichtung zum einen die Medien-Vollkanäle für einen internen Kreislauf zwischen Verteilungsvorrichtung und Brennstoffzellensystem, aber auch für einen externen Anschluss, beispielsweise an Zuführabschnitte

oder Abführabschnitte, zur Verfügung stellen.

Ausgestaltung dieser Fertigungsweise.

Vorteile bringt es ebenfalls mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung die Kontaktfläche eben oder im Wesentlichen eben ausgebildet ist. Dies gilt dementsprechend für eine flächige Kontaktierung auch für die kontaktierte Gegen-Kontaktfläche des Brennstoffzellenstapels. Eine ebene oder in Wesentlichen ebene Ausbildung führt insbesondere zu einem plattenförmigen oder im Wesentlichen plattenförmigen Grundkörper. Dies vereinfacht die gesamte Herstellung der Verteilungsvorrichtung noch weiter und führt auch zu einer kompakteren Bauweise des Brennstoffzellensystems. Nicht zuletzt ist eine ebene Ausgestaltung der Kontaktfläche darüber hinaus in der Produktion einfacher kontrollierbar und damit mit hoher Qualität und geringen Toleranzen fertigbar. Darüber hinaus bringt eine ebene Ausgestaltung, insbesondere mit einem Plattenförmigen Grundkörper, eine kompakte Transport- und Lagerungsmöglichkeit für eine Vielzahl von aufeinandergestapelten

Verteilungsvorrichtungen mit sich.

Darüber hinaus von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung der Grundkörper als einstückiges oder im Wesentlichen einstückiges Bauteil ausgebildet ist. Ein solches einstückiges Bauteil kann auch als integrales Bauteil aus einem einzigen Material oder einer einzigen Materialmischung bezeichnet werden. Dabei kann wiederum das mehrfach erläuterte Spritzgussverfahren eingesetzt werden. Ein einstückiges Bauteil kann, auch bei der Verwendung eines Spritzgussverfahrens, jedoch mehrere Einzelkomponenten aufweisen, beispielsweise bei einem Mehrkomponentenspritzgussverfahren. Auch kann ein solcher einstückiger Grundkörper zusätzliche und vom Grundkörper separate Funktionseinsätze aufwei-

sen, welche entweder in den Grundkörpern nachträglich eingebracht oder während

eines Spritzgussverfahrens umspritzt worden sind. Dabei kann es sich zum Beispiel

um metallische Gewindeeinsätze handeln, wie sie später noch mit Bezug auf die Be-

festigungsschnittstelle erläutert werden.

Weiter von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung der Grundkörper Befestigungsschnittstellen aufweist, für eine mechanische Befestigung an Gegen-Befestigungsschnittstellen des Brennstoffzellenstapels, insbesondere an der Gegen-Kontaktfläche. Wie im voranstehenden Absatz erläutert, kann es sich dabei um metallische Gewindebuchsen handeln, welche in den Grundkörper eingesetzt oder in diesem umspritzt worden sind. Die mechanische Befestigung dient also einer Festlegung und Lagerung der Verteilungsvorrichtung in der Einbauposition am Brennstoffzellenstapel. Dabei können separate Klammern oder Bänder entfallen, welche ansonsten für einen solchen Befestigungsschritt notwendig wären. Selbstverständlich können die Befestigungsschnittstellen sowohl für reversible Befestigungen

als auch für irreversible Befestigungen ausgebildet sein.

Weitere Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung in den wenigstens einen Medien-Teilkanal weitere Funktionsbauteile integriert sind, insbesondere wenigstens eines der folgenden:

— Ventilvorrichtung — Drosselvorrichtung — Sensorvorrichtung

Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Solche Funktionsbauteile können entweder elektrische, sensorische oder tatsächlich durch Kontrolleingriff funktionale Bauteile sein. Dabei können elektrische Ansteuerungen und/oder sensorische Ansteuerungen in den Grundkörper integriert sein. Beispielsweise sind Kabelabschnitte denkbar, welche bereits während des Spritzgussverfahrens in der gewünschten Position verlegt sind, und auf diese Weise die notwendige elektrische und/oder sensorische Kontaktierung mit dem jeweiligen Funktionsbauteil gewährleisten. Auch ist es möglich, mehrere gleiche und/oder un-

terschiedliche Funktionsbauteile in der Verteilungsvorrichtung zu kombinieren.

Weiter von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung die Dichtungsabschnitte als Dichtungsvertiefungen ausgebildet

wird.

Darüber hinaus bringt es Vorteile mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung diese wenigstens einen Zusatz-Grundkörper aufweist, mit einer Zusatz-Kontaktfläche, welche eine kleinere Erstreckung als die Kontaktfläche aufweist und diese teilweise kontaktiert. Zusätzlich oder alternativ kann ein ZusatzGrundkörper auch auf der entgegengesetzt ausgerichteten Oberfläche der Verteilungsvorrichtung diese Abdeckung zur Verfügung stellen. Vorzugsweise ist dieser Zusatz-Grundkörper ohne eigene Zusatzvertiefungen ausgestaltet, sondern weist eine entsprechende Ebene und plattenförmige Abdeckungsmöglichkeit auf. Jedoch kann auch zusätzliche Komplexität als zusätzliche Ebene der Verteilvorrichtung mit

Zusatzvertiefungen in dem Zusatz-Grundkörper zur Verfügung gestellt werden.

Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung der Medien-Teilkanal wenigstens einen Teilabschnitt aufweist, für ein Aufteilen des Medien-Teilkanals auf zwei Fluidschnittstellen. Auch ein Aufteilen auf mehr Fluidschnittstellen ist selbstverständlich möglich oder das Verwenden mehrerer Verteilerabschnitte. Dieser Verteiler ist damit in die Verteilungsvorrichtung integriert und die nachfolgende Komplexität der noch verbleibenden normalen Verrohrung und

Leitungsanordnung auf diese Weise zusätzlich reduziert.

systems eine mechanisch stabile Lösung für die Verteilungsvorrichtung erzielbar.

Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung der Grundkörper wenigstens einen Wärmeleitabschnitt mit erhöhter Wärmeleitung und/oder wenigstens einen Wärmeisolierabschnitt mit reduzierter Wärmeleitung aufweist. Auch eine Kombination von solchen unterschiedlichen Abschnitten ist denkbar. Damit wird das Temperaturmanagement eines Brennstoffzellensystems weiter unterstützt, da in gezielter Weise innerhalb der Verteilungsvorrichtung auch ein Temperaturaustausch und/oder eine Temperaturisolation stattfinden kann. Diese Wärmeleitung und/oder Wärmeisolierung kann sowohl zwischen unterschiedlichen Medien-Vollkanälen, aber auch nach außen, zur Verfügung gestellt sein. Es können hierfür beispielsweise auch unterschiedliche Materialien verwendet

werden.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem für eine Erzeugung von elektrischem Strom. Ein solches Brennstoffzellensystem weist einen Brennstoffzellenstapel mit einem Anodenabschnitt und einem Kathodenabschnitt auf. Der Anodenabschnitt ist mit einem Anodenzuführabschnitt zur Zuführung von Anodenzuführgas und mit einem Anodenabführabschnitt zur Abfuhr von Anodenabgas ausgestattet. Der Kathodenabschnitt ist wiederum mit einem Kathodenzuführabschnitt zur Zuführung von Kathodenzuführgas und mit einem Kathodenab-

führabschnitt zur Abfuhr von Kathodenabgas ausgestattet. Weiter weist dieses

für den Brennstoffzellenstapel teilweise zur Verfügung gestellt werden.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellverfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung, aufweisend den fol-

genden Schritt:

— Formen eines einstückigen Grundkörpers unter Ausbilden der wenigstens

einen Vertiefung.

Ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren bringt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Verteilungsvorrichtung erläutert worden sind. Das Ausformen des einstückigen Grundkörpers kann aus dem Vollmaterial, beispielsweise durch eine spanende Bearbeitung in Form eines Fräsverfahrens zur Verfügung gestellt werden. Bevorzugt ist jedoch das Ausformen durch Spritzgussverfahren, da hier insbesondere in einer Serienfertigung sehr kostengünstig, schnell und einfach die Ausgestaltung des Grundkörpers zusammen mit der zeitgleichen Ausbildung der wenigstens einen Vertiefung zur Verfügung gestellt werden kann.

Darüber hinaus ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Montageverfahren für eine Montage eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, aufweisend

den folgenden Schritt:

— Befestigen der Verteilungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung

in abgedichteter Einbauposition mit fluudkommunizierender Verbindung

Gegen-Fluidschnittstelle.

Damit bringt auch ein erfindungsgemäßes Montageverfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Verteilungsvorrichtung sowie auch mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem erläutert worden sind. Dabei wird nochmals deutlich, wie stark die Montage durch eine erfindungsgemäße Verteilungsvorrichtung vereinfacht wird. Neben dem Vermeiden einer Vielzahl einzelner Verrohrungen und Leitungsverbindungen wird hier zusätzlich auch durch die definierte Einbauposition die fluiıdkommunizierende Anbindung an eine Vielzahl von Gegen-Fluidschnittstellen in einem einzigen Montage-

schritt ermöglicht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schema-

tisch:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung, Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verteilungsvor-

richtung im Querschnitt,

Fig. 3 die Ausführungsform der Figur 2 in Einbauposition,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung,

Fig. 5 die Ausführungsform der Figur 4 in Einbauposition,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung,

Fig. 7 die Ausführungsform der Figur 6 in Einbauposition,

Fig. 8 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems.

30 zueinander und gegen die Umgebung zur Verfügung zu stellen.

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Variante einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung im schematischen Querschnitt. In der Figur 4 ist diese Verteilungsvorrichtung 10 dargestellt und mit dem Grundkörper 20 wiederum aus Kunststoff ausgestattet. Die Kontaktfläche 22 ist ebenfalls wieder im Wesentlichen eben ausgebildet und weist hier einen nicht näher spezifizierten Dichtungsabschnitt 26 auf. Dieser ist vorzugsweise zwischen allen Vertiefungen 24, welche hier die Medien-Teilkanäle 30 ausbilden, vorgesehen. Die drei Vertiefungen 24 mit unterschiedlichen Formen bilden hier drei Medien-Teilkanäle 30 aus. Sobald nun die Einbauposition gemäß der Figur 3 eingenommen wird, kontaktiert die Kontaktfläche 22 die Gegen-Kontaktfläche 112 des Brennstoffzellenstapels 110, wie dies die Figur 3 zeigt. Damit werden die drei Medien-Teilkanäle 30 zu den Medien-Vollkanälen 140 komplettiert. Die beiden rechten Medien-Vollkanäle 140 sind in diesem Querschnitt vollständig durch die GegenKontaktfläche 112 geschlossen. Der linke kleinere Medien-Teilkanal 30 wird als Medien-Vollkanal 140, hier in einer fluudkommunizierenden Verbindung, über die Fluidschnittstelle 32 mit der Gegen-Fluidschnittstelle 114 dargestellt. Auch ist gut zu erkennen, dass durch die flächige Kontaktierung auch im Bereich des Dichtungsabschnitts 26 mit dem Gegen-Dichtungsabschnitt 114 die Abdichtung der einzelnen

Medien-Vollkanäle 140 zueinander sowie nach außen zur Verfügung gestellt ist.

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Verteilungsvorrichtung 10, welche die Ausführungsform der Figuren 2 und 3 weiterbildet. Zum einen ist hier eine Befestigungsschnittstelle 21 als Gewindeeinsatz im Grundkörper 20 vorgesehen. Dieser ist in der Lage, beispielsweise mit separaten Befestigungsmitteln in Form von Verschraubungen,

Nieten oder Gewindestiften, in Eingriff mit der Gegen-Befestigungsschnittstelle 111

Auch die Figuren 6 und 7 zeigen eine Weiterbildung der Verteilungsvorrichtung 10 gemäß der Figuren 2 und 3. Bei dieser Ausführungsform ist zum einen der beispielhaft dargestellte Dichtungsabschnitt 26 als Vertiefung ausgebildet. Dieser ist nun in der Lage, gemäß der Figur 7, einen separaten Dichtungskörper 40, beispielsweise In Form eines Dichtungsrings, aufzunehmen und auf diese Weise die Dichtungsfunktion gegen den Gegen-Dichtabschnitt 114 zur Verfügung zu stellen. Auch ist bei dieser Ausführungsform ein Zusatz-Grundkörper 50 vorgesehen, welcher einen vom Brennstoffzellenstapel 110 nicht abgedeckten Bereich der Kontaktfläche 20 mit einer eigenen Zusatz-Kontaktfläche 52 abdeckt und auf diese Weise den linken MedienTeilkanal 30 zum Medien-Vollkanal 140 komplettiert.

In der Figur 8 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem 100 in der montierten Position dargestellt. Grundsätzlich ist dieses Brennstoffzellensystem 100 mit einem Brennstoffzellenstapel 110 ausgestattet, welcher sich in einen Anodenabschnitt 120 und einen Kathodenabschnitt 130 aufteilt. Der Anodenabschnitt 120 weist einen Anodenzuführabschnitt 122 für die Zuführung von Anodenzuführgas AZG und einen Anodenabführabschnitt 124, für das Abführen von Anodenabgas AAG auf. Entsprechend ist der Kathodenabschnitt 130 mit einem Kathodenzuführabschnitt 132 für die Zuführung von Kathodenzuführgas KZG und einem Kathodenabführabschnitt 134 zur Abführung von Kathodenabgas KAG ausgestattet. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen ist nun der Brennstoffzellenstapel 110 jedoch bei dieser Ausführungsform des Brennstoffzellensystems 100 auf der Eingangsseite und der Ausgangsseite jeweils mit einer Verteilungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet. Damit wird es möglich, über entsprechende AnschlussFluidschnittstellen 28 das jeweilige Betriebsmedium aufzunehmen und über die Verteilungsvorrichtung 10 an die einzelnen Teilanschlüsse des Brennstoffzellenstapels

110 zu verteilen. Auch, in Figur 8 nicht ersichtlich, ist es möglich, insbesondere die

Verteilungsvorrichtung 10 wieder ausgebracht werden kann.

Die voranstehende Erläuterung beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich

im Rahmen von Beispielen.

Bezugszeichenliste

10 Verteilungsvorrichtung 20 Grundkörper

21 Befestigungsschnittstelle 22 Kontaktfläche

24 Vertiefung

26 Dichtungsabschnitt

28 Anschluss-Fluidschnittstelle 30 Medien-Teilkanal

32 Fluidschnittstelle

34 Verteilerabschnitt

40 Dichtungskörper

50 Zusatz-Grundkörper

52 Zusatz-Kontaktfläche

100 Brennstoffzellensystem 110 Brennstoffzellenstapel

111 Gegen-Befestigungsschnittstelle 112 Gegen-Kontaktfläche

114 Gegen-Dichtungsabschnitt 116 Gegen-Fluidschnittstelle 120 Anodenabschnitt

122 Anodenzuführabschnitt 124 Anodenabführabschnitt 130 Kathodenabschnitt

132 Kathodenzuführabschnitt 134 Kathodenabführabschnitt 140 Medien-Vollkanal

150 Gegenanschluss-Fluidschnittstelle

AZG Anodenzuführgas AAG Anodenabgas

KZG Kathodenzuführgas KAG Kathodenabgas

KF Kühlfluid

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verteilungsvorrichtung (10) zur Verteilung von Betriebsmedien an einem Brennstoffzellenstapel (110), gekennzeichnet durch einen Grundkörper (20) aus einem Kunststoffmaterial, wobei der Grundkörper (20) eine Kontaktfläche (22) zur Kontaktierung einer Gegen-Kontaktfläche (112) des Brennstoffzellenstapels (110) und wenigstens eine Vertiefung (24) in der Kontaktfläche (22) aufweist, welche wenigstens einen Medien-Teilkanal (30) ausbildet, welcher durch die Gegen-Kontaktfläche (112) wenigstens teilweise zu einem MedienVollkanal (140) komplettierbar ist, wobei die Kontaktfläche (22) neben der wenigstens einen Vertiefung (24) Dichtungsabschnitte (26) aufweist für ein abdichtendes Kontaktieren von Gegen-Dichtungsabschnitten (114) der GegenKontaktfläche (112) des Brennstoffzellenstapels (110), wobei weiter der wenigstens eine Medien-Teilkanal (30) eine Fluidschnittstelle (32) aufweist für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einer Gegen-Fluidschnittstelle (116) der Gegen-Kontaktfläche (112).

   2. Verteilungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) wenigstens eine Anschluss-Fluidschnittstelle (28) in fluiudkommunizierender Verbindung mit dem wenigstens einen MedienTeilkanal (30) aufweist für einen externen Anschluss an eine GegenanschlussFluidschnittstelle (150).

   3. Verteilungsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vertiefung (24) frei oder

   im Wesentlichen frei von Hinterschnitten ausgebildet ist.

   4. Verteilungsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (22) eben oder im Wesent-

   lichen eben ausgebildet ist.

   5. Verteilungsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) als einstückiges oder

   im wesentlichen einstückiges Bauteil ausgebildet ist.

   dere an der Gegen-Kontaktfläche (112).

   7. Verteilungsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den wenigstens einen Medien-Teilkanal (30) weitere Funktionsbauteile integriert sind, insbesondere wenigstens eines

   der folgenden: — Ventilvorrichtung — Drosselvorrichtung — Sensorvorrichtung

   8. Verteilungsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsabschnitte (26) als DichtungsVertiefungen ausgebildet sind für eine Aufnahme eines vom Grundkörper (20)

   separaten Dichtungskörpers (40).

   9. Verteilungsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens einen Zusatz-Grundkörper (50) aufweist mit einer Zusatz-Kontaktfläche (52), welche eine kleinere Erstre-

   ckung als die Kontaktfläche (22) aufweist und diese teilweise kontaktiert.

   10. Verteilungsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Medien-Teilkanal (30) wenigstens einen Verteilerabschnitt (34) aufweist für eine Aufteilen des Medien-Teilkanals (30)

   auf zwei Fluidschnittstellen (32).

   11. Verteilungsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20), insbesondere neben der wenigstens einen Vertiefung (24), eine Verstärkungsstruktur und/oder eine Materialverstärkung aufweist für eine mechanische Verstärkung des wenigs-

   tens einen Medien-Teilkanals (30).

   Wärmeisolierabschnitt mit reduzierter Wärmeleitung aufweist.

   13. Brennstoffzellensystem (100) für eine Erzeugung von elektrischem Strom, aufweisend einen Brennstoffzellenstapel (110) mit einem Anodenabschnitt (120) und einem Kathodenabschnitt (130), der Anodenabschnitt (120) aufweisend einen Anodenzuführabschnitt (122) zur Zuführung von Anodenzuführgas (AZG) und einen Anodenabführabschnitt (124) zur Abfuhr von Anodenabgas (AAG), der Kathodenabschnitt (130) aufweisend einen Kathodenzuführabschnitt (132) zur Zuführung von Kathodenzuführgas (KZG) und einen Kathodenabführabschnitt (134) zu Abfuhr von Kathodenabgas (KAG), weiter aufweisend eine Verteilungsvorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12, welche an dem Brennstoffzellenstapel (110) in einer die GegenKontaktfläche (112) kontaktierenden Einbauposition befestigt ist und wenigsten abschnittsweise den Anodenzuführabschnitt (122), den Anodenabführabschnitt (124), den Kathodenzuführabschnitt (132) und/oder den Kathodenabführabschnitt (134) ausbildet.

   14. Herstellverfahren zur Herstellung einer Verteilungsvorrichtung (10) mit den

   Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 13, aufweisend den folgenden Schritt:

   — Formen eines einstückigen Grundkörpers (20) unter Ausbilden der wenigstens einen Vertiefung (24).

   15. Montageverfahren für eine Montage eines Brennstoffzellensystems (100) mit

   den Merkmalen des Anspruchs 13, aufweisend den folgenden Schritt:

   — Befestigen der Verteilungsvorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12 in abgedichteter Einbauposition mit fluidkommunizierender Verbindung zwischen der wenigstens eine Fluidschnitt-

   stelle (32) und der wenigstens einen Gegen-Fluidschnittstelle (116).