DE10028395B4 - Arrangement consisting of a polymer electrolyte membrane element and a gasket for fuel cells - Google Patents

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Abstract

Anordnung, bestehend aus einem Polymer-Elektrolyt-Membranelement (12) und einer Dichtung (1) zur Abdichtung von Arbeitsgasen und -flüssigkeiten, wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Wasser in einer Brennstoffzelle, wobei die Dichtung umfaßt:
einen Dichtungskörper (2), der eine Oberseite, Unterseite und mindestens eine Öffnung (3) aufweist,
einen Abdichtungsabschnitt (6) auf dem Dichtungskörper (2), wobei der Abdichtungsabschnitt (6) aus einem flüssigen Gummivulkanisat gebildet ist, das durch Vernetzen oder Vulkanisieren eine mit dem Dichtungskörper verbundene elastomere Abdichtung bildet, wobei der Abdichtungsabschnitt (6) einen oberen Abdichtungsabschnitt (7), der sich über die Oberseite des Dichtungskörpers (2) erstreckt, einen unteren Abdichtungsabschnitt (8), der sich über die Unterseite des Dichtungskörpers (2) erstreckt, und einen inneren Abdichtungsabschnitt (9), der sich über die Innenseite (4) der Öffnung (3) erstreckt, umfasst, und wobei
das Polymer-Elektrolyt-Membranelement (12) in der Öffnung (3) der derart gebildeten Dichtung (1) eingeklemmt ist und wobei der Abdichtungsabschnitt (6) am Dichtungskörper (2) und dem äußeren Abschnitt...An assembly comprising a polymer electrolyte membrane element (12) and a gasket (1) for sealing working gases and liquids such as oxygen, nitrogen, hydrogen and water in a fuel cell, the gasket comprising:
a sealing body (2) having a top, bottom and at least one opening (3),
a seal portion (6) on said seal body (2), said seal portion (6) being formed of a liquid rubber vulcanizate which forms, by crosslinking or vulcanizing, an elastomeric seal bonded to said seal body, said seal portion (6) having an upper seal portion (7 ) extending over the top of the seal body (2), a lower seal portion (8) extending over the underside of the seal body (2), and an inner seal portion (9) extending over the inside (4) of FIG Opening (3) extends, and wherein
the polymer electrolyte membrane element (12) is clamped in the opening (3) of the seal (1) thus formed, and wherein the sealing portion (6) on the seal body (2) and the outer portion of the sealant (2) is ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft Anordnungen, bestehend aus einem Polymer-Elektrolyt-Membranelement und einer Dichtung als Abdichtungsvorrichtungen für Brennstoffzellen, z.B. gestapelte Brennstoffzellen. Die Dichtung trägt eine Schicht, z.B. eine elektrolytische Membran, in einem begrenzten Bereich und dichtet Arbeitsgase und -flüssigkeiten, wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Wasser ab.The The present invention relates to arrangements consisting of a Polymer electrolyte membrane element and a seal as sealing devices for fuel cells, e.g. stacked fuel cells. The seal carries one Layer, e.g. an electrolytic membrane, in a limited Range and seal working gases and fluids, such as oxygen, Nitrogen, hydrogen and water.

2. Beschreibung der verwandten Technik2. Description of the related technology

Im allgemeinen umfaßt jede "Zelle" einer Brennstoffzelle ein Paar von durchlässigen, bipolaren Platten oder Sammel-Trenn-Elektroden und ein Paar von Membran- und Elektrodenbaugruppen (MEBs). Jede MEB besteht aus einer Polymer-Elektrolyt-Membran, einer katalytischen Lage und einer reaktiven Elektrodenlage. Die MEB wird zwischen zwei bipolaren Platten eingelegt. Die funktionellen Anforderungen bei einer derartigen Verbundkonfiguration oder -zelle sind zum Beispiel ein konstanter Abstand zwischen den beiden benachbarten bipolaren Platten, eine hochgradig hermetische oder geringfügig durchlässige Abdichtung, wodurch die Verdampfung von Wasser und die Austrocknung der Polymer-Elektrolyt-Membran verhindert wird, und einfaches Zusammenbauen und Zerlegen. Mehrere benachbarte "Zellen" bilden einen Brennstoffzellen-"Stapel".in the general includes every "cell" of a fuel cell a pair of permeable, bipolar plates or collection separation electrodes and a pair of membrane and electrode assemblies (MEBs). each MEB consists of a polymer electrolyte membrane, a catalytic layer and a reactive electrode layer. The MEB is inserted between two bipolar plates. The functional Requirements for such a composite configuration or cell For example, there is a constant distance between the two adjacent ones bipolar plates, a highly hermetic or slightly permeable seal, causing the evaporation of water and dehydration of the polymer electrolyte membrane is prevented, and easy to assemble and disassemble. Several adjacent "cells" form a fuel cell "stack".

Normalerweise wird der Brennstoffzellenstapel durch ein aushärtendes Haftmittel abgedichtet. Diese Abdichtung ist am Anfang wirksam, hat aber einen bedeutenden Nachteil, denn schadhafte Abdichtungen aus aushärtenden Haftmitteln können nicht einfach durch neue ersetzt werden.Usually The fuel cell stack is sealed by a curing adhesive. These Sealing is effective in the beginning, but has a significant disadvantage because defective seals made of curing adhesives can not be easy be replaced by new ones.

Lösungen zur Behebung dieses Problems sind zum Beispiel die Schaffung einer Abdichtung zwischen den Brennstoffzellenstapeln, wobei Dichtungen, wie in den Patentanmeldungen JP 09-231987 A , JP 07-226220 A und JP 07-153480 A offenbart, verwendet werden oder eine Verbunddichtung bestehend aus einer Gummischicht und einer Zellular- oder Schwammlage, wie in der JP 07-312223 A offenbart, verwendet wird. Diese Dichtungen erhöhen die Gesamtdicke des Brennstoffzellenstapels und ziehen leichtes Zusammenbauen und Zerlegen nicht in Betracht.Solutions to this problem include, for example, providing a seal between the fuel cell stacks using gaskets as described in the patent applications JP 09-231987 A . JP 07-226220 A and JP 07-153480 A be used, or a composite gasket consisting of a rubber layer and a cellular or sponge layer, as in JP 07-312223 A disclosed is used. These seals increase the overall thickness of the fuel cell stack and do not account for ease of assembly and disassembly.

Eine andere Lösung umfaßt die Verwendung einer Dichtung, bestehend aus einem Metallgefüge oder einer Metallschicht und einer Gummilage. Das hat die folgenden Nachteile:

  • A. Gasförmige Komponenten in der Brennstoffzelle und Kühlwasser reagieren mit der Metallschicht, so daß verunreinigende Ionen erzeugt werden. Das bewirkt eine verminderte Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle für die elektrische Stromerzeugung.
  • B. Da das Metallgefüge relativ dick ist, im Bereich von 0,5 bis 2,0 mm, ist ein großer Brennstoffzellenstapel, der ungefähr 100 Zellen umfaßt, schwer und groß.
  • C. Jegliche Verformung des Metallgefüges, wie durch Verziehen, erschwert die Positionierung und den Zusammenbau der Polymer-Elekrolyt-Membran. Diese Verformung kann entstehen, wenn eine Auflagelast angewandt wird, um eine Abdichtung zu gewährleisten, und als Ergebnis verzieht sich das Metallgefüge. Der verzogene Abschnitt verursacht eine Krümmung des Metallgefüges der Dichtung und erschwert infolgedessen den Zusammenbau der Brennstoffzelle.
  • D. Da eine große Fläche abgedichtet wird, erfordert der Zusammenbau der Brennstoffzellen eine große Druckkraft. Die Druckkraft der Abdichtung ändert sich jedoch bedeutend, da die komprimierte Höhe der Abdichtung sich leicht ändert, wodurch sich unbeständige Abdichtungscharakteristiken ergeben.
Another solution involves the use of a gasket consisting of a metal structure or layer and a rubber layer. This has the following disadvantages:
  • A. Gaseous components in the fuel cell and cooling water react with the metal layer to produce contaminating ions. This causes a reduced performance of the fuel cell for electric power generation.
  • B. Since the metal texture is relatively thick, in the range of 0.5 to 2.0 mm, a large fuel cell stack comprising about 100 cells is heavy and large.
  • C. Any deformation of the metal structure, such as warping, complicates the positioning and assembly of the polymer electrolyte membrane. This deformation can occur when a bearing load is applied to ensure sealing, and as a result the metal structure warps. The warped portion causes a curvature of the metal structure of the gasket and, as a result, makes it difficult to assemble the fuel cell.
  • D. Since a large area is sealed, the assembly of the fuel cells requires a large pressing force. However, the compressive force of the seal changes significantly as the compressed height of the seal changes slightly, resulting in fickle sealing characteristics.

Beim Zusammenbau von Brennstoffzellen sind die Polymer-Elektrolyt-Membranen geneigt, durch Staub oder dergleichen verunreinigt zu werden, aufgrund der direkten Handhabung der Schichten. Staub oder dergleichen beeinflussen die stromerzeugende Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle. Es ist auch schwer, die Schicht an der vorbestimmten Stelle in der Brennstoffzelle richtig zu positionieren, weil die Membran dünn und weich ist.At the Assembly of fuel cells are the polymer electrolyte membranes inclined to be contaminated by dust or the like due to the direct handling of the layers. Influence dust or the like the power generating capacity the fuel cell. It is also hard to put the layer at the predetermined location to properly position in the fuel cell, because the diaphragm thin and is soft.

Aus der DE 197 13 250 A1 ist eine Anordnung bekannt, bei der eine Membran zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. Diese Anordnung wird auch als Membran-Elektroden-Anordnung, abgekürzt MEA bezeichnet. Bei dieser Anordnung sind die Randbereiche der Elektroden mit einem flüssigkeitsdichten adhäsiven Verbund versehen. Dazu werden die Elektroden mit dem Klebermaterial des Verbunds getränkt oder imprägniert. Eine ähnliche Anordnung ist aus der JP 08 148 171 A bekannt.From the DE 197 13 250 A1 An arrangement is known in which a membrane is arranged between two electrodes. This arrangement is also referred to as membrane-electrode assembly, abbreviated to MEA. In this arrangement, the edge regions of the electrodes are provided with a liquid-tight adhesive composite. For this purpose, the electrodes are impregnated or impregnated with the adhesive material of the composite. A similar arrangement is from the JP 08 148 171 A known.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung, bestehend aus einem Polymer-Elektrolyt-Membranelement und einer Dichtung für Brennstoffzellen zu schaffen, die für einfachen Zusammenbau geeignet ist, wobei
die Dichtung hinsichtlich Größe und Gewicht kompakt Sein soll und wobei
die Dichtung die Notwendigkeit einer direkten Handhabung der Polymer-Elektrolyt-Membranen beseitigen soll.The object of the present invention is to provide an arrangement consisting of a polymer electrolyte membrane element and a gasket for fuel cells, which is suitable for easy assembly, wherein
the seal should be compact in terms of size and weight and where
the seal eliminates the need for direct handling of the polymer electrolyte membranes should be.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtung für Brennstoffzellen zu schaffen, umfassend einen Dichtungskörper, der ein Metallgefüge und eine Harzschicht umfaßt und Öffnungen aufweist, und einen Abdichtungsabschnitt, der ein flüssiges Gummivulkanisat umfaßt, wobei der Abdichtungsabschnitt mit dem Dichtungskörper verbunden wird und die Innenseite jeder Öffnung mit dem Abdichtungsabschnitt abgedeckt wird.One The first aspect of the present invention is a gasket for fuel cells to provide, comprising a sealing body, a metal structure and a Resin layer and having openings, and a sealing portion comprising a liquid rubber vulcanizate, wherein the sealing portion is connected to the sealing body and the Inside of each opening covered with the sealing portion.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Dichtung für Brennstoffzellen, umfassend einen Dichtungskörper, der ein Metallgefüge und eine Harzschicht umfaßt und Öffnungen und mindestens ein durchgehendes Loch aufweist, und einen Abdichtungsabschnitt, der ein flüssiges Gummivulkanisat umfaßt. Der Abdichtungsabschnitt wird mit dem Dichtungskörper verbunden, und der Abdichtungsabschnitt wird vollständig derart ausgebildet, daß er durch das durchgehende Loch in dem Körper durchgeht und die Seitenfläche jeder Öffnung und die Ober- und Unterseite des Dichtungskörpers in der Nachbarschaft jeder Öffnung abdeckt.One second aspect of the present invention is a gasket for fuel cells, comprising a sealing body, the a metal texture and a resin layer and openings and at least one through hole, and a sealing portion, the one liquid Rubber vulcanizate comprises. The sealing portion is connected to the sealing body, and the sealing portion will be complete designed so that he through the through hole in the body and the side surface of each opening and the top and bottom of the seal body in the neighborhood every opening covers.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Dichtung für Brennstoffzellen, bestehend aus einem Dichtungskörper, umfassend ein Metallgefüge und wobei eine Harzschicht in den Öffnungen angeordnet ist, und einem Abdichtungsabschnitt, der ein flüssiges Gummivulkanisat umfaßt. Der Abdichtungsabschnitt wird mit dem Dichtungskörper und dem äußeren Abschnitt der Polymer-Elektrolyt-Membranen verbunden und deckt die Seitenfläche jeder Öffnung und die Ober- und Unterseite des Dichtungskörpers und der Polymer-Elektrolyt-Membranen in der Nachbarschaft jeder Öffnung ab.One third aspect of the present invention is a gasket for fuel cells, consisting of a sealing body, comprising a metal structure and a resin layer in the openings and a sealing portion which is a liquid rubber vulcanizate includes. The sealing portion becomes with the sealing body and the outer portion connected to the polymer electrolyte membranes and covers the side surface every opening and the top and bottom of the seal body and the polymer electrolyte membranes in the neighborhood of every opening from.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Innenseite jeder Öffnung vollständig mit dem Abdichtungsabschnitt abgedeckt; als ein Ergebnis tritt die Arbeitsflüssigkeit nicht in direkten Kontakt mit dem Dichtungskörper, wenn die Dichtung in eine Brennstoffzelle eingebaut wird. Infolgedessen verhindert der Dichtungskörper die Bildung von Verunreinigungen, z. B. Ionen, welche die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle für die elektrische Stromerzeugung vermindern. Demgemäß weist die Brennstoffzelle, welche die Dichtung umfaßt, eine hohe stromerzeugende Leistungsfähigkeit auf.at According to the present invention, the inside of each opening is completely enclosed the sealing portion covered; as a result, the working fluid enters not in direct contact with the seal body when the seal in a fuel cell is installed. As a result, the seal body the formation of impurities, eg. B. ions, which the performance the fuel cell for reduce the electrical power generation. Accordingly, FIG the fuel cell comprising the gasket, a high power generating capacity on.

Der Abdichtungsabschnitt kann ohne ein Haftmittel fest am Dichtungskörper angebracht werden, um den Kantenabschnitt zu umgeben, umfassend das durchgehende Loch und jede Öffnung. Da kein Haftmittel für die Verbindung zwischen dem Dichtungskörper und dem Abdichtungsabschnitt verwendet wird, verursacht eine Brennstoffzelle, die diese Dichtung verwendet, keine Verminderung der Leistungsfähigkeit für die elektrische Stromerzeugung aufgrund von irgendwelchen chemischen Reaktionen mit dem Haftmittel. Des weiteren ist der Prozeß des Anbringens eines Haftmittels nicht erforderlich, um den Dichtungskörper an dem Gefüge festzumachen. Auf diese Weise wird der Fertigungsprozeß der Dichtung vereinfacht.Of the Sealing portion can be firmly attached to the seal body without an adhesive to surround the edge portion comprising the continuous one Hole and every opening. As no adhesive for the connection between the sealing body and the sealing portion used, a fuel cell causes this seal used, no reduction in efficiency for electric power generation due to any chemical reactions with the adhesive. Furthermore, the process of Attaching an adhesive is not required to the seal body the structure moor. In this way, the manufacturing process of the seal simplified.

Der Dichtungskörper weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,3 mm auf. Der Abstand zwischen den beiden benachbarten bipolaren Platten kann verringert werden, wenn diese Dichtung dazwischen eingebaut wird. Auf diese Weise wird eine Brennstoffzelle, welche diese Dichtung verwendet, eine verbesserte Leistungsfähigkeit für die elektrische Stromerzeugung aufweisen und dünner und leichter sein.Of the seal body preferably has a thickness in the range of 0.03 to 0.3 mm. The distance between the two adjacent bipolar plates can be reduced when this seal is installed in between. In this way, a fuel cell, which is this seal used, improved performance for electric power generation have and thinner and be easier.

Der Abdichtungsabschnitt kann fest mit dem Dichtungskörperund dem Polymer-Elektrolyten verbunden werden. Jegliche Verunreinigung der Polymer-Elekrolyt-Membran kann wirksam verhindert werden, weil keine Notwendigkeit einer direkten Handhabung der Membran besteht, und die genaue Positionierung der Membran kann erreicht werden, weil die Membran fest an der steifen Dichtung angebracht wird. Jede Veränderung in der Größe der Membran, die durch den Druck der Arbeitsflüssigkeit oder des Arbeitsgases oder die Temperatur während des Gebrauchs verursacht wird, kann durch den Abdichtungsabschnitt wirksam ausgeglichen werden, weil der Abdichtungsabschnitt aus einem relativ nachgiebigen weichen Material, wie flüssigem Kautschuk, hergestellt wird.Of the Sealing portion may be fixed to the sealing body and be connected to the polymer electrolyte. Any pollution the polymer electrolyte membrane Can be effectively prevented because no need for direct handling the membrane is made, and the exact positioning of the membrane can be achieved because the membrane is firmly attached to the rigid seal becomes. Every change in the size of the membrane, by the pressure of the working fluid or the working gas or the temperature during the Is caused by the sealing portion is effective be compensated, because the sealing portion of a relatively yielding soft material, like liquid Rubber, is produced.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine Ansicht von oben einer Dichtung für Brennstoffzellen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 FIG. 11 is a top view of a gasket for fuel cells according to a first embodiment of the present invention; FIG.

2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 1; 2 is an enlarged cross-sectional view taken along a line AA in FIG 1 ;

3 ist eine Teilansicht im Querschnitt einer Dichtung für Brennstoffzellen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 is a partial cross-sectional view of a gasket for fuel cells according to a second embodiment of the present invention;

4 ist eine Teilansicht im Querschnitt einer Dichtung für Brennstoffzellen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 is a partial cross-sectional view of a gasket for fuel cells according to a third embodiment of the present invention;

5 ist eine Teilansicht im Querschnitt einer Dichtung für Brennstoffzellen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 is a partial cross-sectional view of a gasket for fuel cells according to a fourth embodiment of the present invention;

6 ist eine Teilansicht im Querschnitt einer Dichtung für Brennstoffzellen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 is a partial cross-sectional view of a gasket for fuel cells according to a fifth embodiment of the present invention;

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.The preferred embodiments The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings Drawings described.

Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment

1 ist eine Ansicht von oben einer Dichtung für Brennstoffzellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 1. 1 is a top view of a gasket for fuel cells according to the first embodiment and 2 is an enlarged cross-sectional view taken along a line AA in FIG 1 ,

Mit Bezugnahme auf 1 weist eine Dichtung 1 in diesem Ausführungsbeispiel eine rechtwinkelige flache Gesamtform auf. Mindestens zwei weitere Öffnungen 3 werden auf der Fläche gebildet. Diese Öffnungen 3 werden in Richtung der Dicke der Dichtung derart gebildet, daß Gas, wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff, und Arbeitsflüssigkeiten, wie Wasser, durch die Öffnungen 3 zirkulieren oder strömen können.With reference to 1 has a seal 1 in this embodiment, a rectangular flat overall shape. At least two more openings 3 are formed on the surface. These openings 3 are formed in the direction of the thickness of the gasket such that gas, such as oxygen, nitrogen and hydrogen, and working fluids, such as water, through the openings 3 can circulate or flow.

Mit Bezugnahme auf 2 weist die Dichtung 1 einen flachen Dichtungskörper oder ein flaches Dichtungsgefüge 2 auf, das sich aus einem Metall oder einem Polymerharz zusammensetzt. Auf alternative Weise wird das Gefüge 2 aus Metall, wie Stahl oder rostfreiem Stahl, hergestellt, und auf alternative Weise ist das Polymerharz Polyamid oder Nylon oder Stanyl® oder Polyethylen-Terephtalat (PET) oder Polybutylen-Terephtalat (PBT) oder ähnliche thermoplastischen Materialien oder auf alternative Weise Duroplast-Kunststoffmaterial, wie Polyester oder Vinylester. Die Öffnungen 3 werden im Dichtungskörper 2 gebildet. Der Dichtungskörper 2 weist eine Auskragung 5 auf, die einen bogenförmigen Querschnitt auf der Oberseite davon aufweist, um die Abdichtungskräfte oder die Abdichtungsauflagelasten der oberen Linie örtlich zu verstärken. Die Auskragung 5 ist eine die Oberseite des Dichtungskörpers erweiternde Sicke. Der Dichtungskörper 2 im ersten Ausführungsbeispiel weist eine Dicke t1 von ungefähr 2 mm auf. Das ist jedoch keine Einschränkung, was die Anwendung im Rahmen der Erfindung betrifft, sondern die Dichtungsdicke kann von 0,5 mm bis 3,0 mm variieren.With reference to 2 shows the seal 1 a flat sealing body or a flat sealing structure 2 on, which is composed of a metal or a polymer resin. In an alternative way, the texture becomes 2 made of metal, such as steel or stainless steel, and alternatively, the polymer resin is polyamide or nylon or Stanyl ® or polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT), or similar thermoplastic materials, or, alternatively, thermoset plastic material, such as polyester or vinyl ester. The openings 3 be in the seal body 2 educated. The seal body 2 has a projection 5 which has an arc-shaped cross section on the upper side thereof to locally reinforce the sealing forces or the sealing bearing loads of the upper line. The cantilever 5 is a bead widening the top of the seal body. The seal body 2 in the first embodiment has a thickness t 1 of about 2 mm. However, this is not limiting as far as the application in the invention is concerned, but the seal thickness can vary from 0.5 mm to 3.0 mm.

Der Dichtungskörper 2 wird mit einer Dichtsicke oder einem Dichtmittel 6 bestehend aus einem elastischen Material abgedeckt, das einen oberen Abdichtungsabschnitt 7 auf der Oberseite, einen unteren Abdichtungsabschnitt 8 auf der Unterseite und einen inneren Abdichtungsabschnitt 9 auf der Innenseite jeder Öffnung bildet. Der Abdichtungsabschnitt 6 wird mit dem Dichtungskörper 2 mittels eines in der Technik wohlbekannten Haftmittels verbunden. Der obere, untere und innere Abdichtungsabschnitt 7, 8 und 9 werden integral gebildet, indem ein flüssiges Gummivulkanisat verwendet wird, das eine JIS-A-Härte von 60 oder weniger aufweist (wobei JIS die Abkürzung für Japanische Industrienorm ist). Das flüssige Gummivulkanisat ist ein in der Technik wohlbekanntes elastomerisches Material. Das flüssige Gummivulkanisat wird als eine Flüssigkeit bei niedrigem Druck im Bereich von 2,0 bis 10,0 MPa in eine Form eingespritzt, die das Dichtungsgefüge enthält. Durch die Verwendung von niedrigem Einspritzdruck, um das Gummivulkanisat in die Form einzuspritzen, verändert, verwandelt oder spaltet der Gummi den Dichtungskörper 2 nicht, auch wenn die Körperdicke sehr gering ist und keine große Festigkeit aufweist. Sobald das flüssige Gummivulkanisat in die Form eingespritzt ist, beginnt es sich aufgrund der geheizten Form zu erwärmen, und sobald das flüssige Gummivulkanisat eine Temperaturschwelle erreicht, beginnt es zu vernetzen oder zu vulkanisieren und bildet eine elastomerische Abdichtung, die mit dem Dichtungskörper 2 verbunden wird.The seal body 2 comes with a sealant or a sealant 6 consisting of an elastic material covered, which has an upper sealing portion 7 on the top, a lower sealing portion 8th on the bottom and an inner sealing portion 9 on the inside of each opening forms. The sealing section 6 is with the seal body 2 connected by means of a well-known in the art adhesive. The upper, lower and inner sealing portion 7 . 8th and 9 are integrally formed by using a liquid rubber vulcanizate having a JIS A hardness of 60 or less (where JIS is an abbreviation of Japanese Industrial Standard). The liquid rubber vulcanizate is an elastomeric material well known in the art. The liquid rubber vulcanizate is injected as a liquid at a low pressure in the range of 2.0 to 10.0 MPa into a mold containing the sealing structure. By using low injection pressure to inject the rubber vulcanizate into the mold, the rubber changes, transforms or splits the seal body 2 not, even if the body thickness is very low and does not have high strength. Once the liquid rubber vulcanizate is injected into the mold, it begins to heat due to the heated mold, and as soon as the liquid rubber vulcanizate reaches a temperature threshold, it begins to crosslink or vulcanize and forms an elastomeric seal with the seal body 2 is connected.

Die Dichtung klemmt eine Elektrolyt-Membran 12 ein, beispielsweise bestehend aus fluorhaltigem Material wie Nafion® (siehe WO 97/50139 A1 ), welches in einem relativ begrenzten Bereich in einem Brennstoffzellenstapel eingebaut wird, um die Arbeitsgase und -flüssigkeiten, wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Wasser, abzudichten, die einen Druck von 0,5 MPa aufweisen.The seal clamps an electrolyte membrane 12 a, for example consisting of fluorine-containing material such as Nafion ® (see WO 97/50139 A1 ) which is installed in a relatively limited area in a fuel cell stack to seal the working gases and liquids such as oxygen, nitrogen, hydrogen and water having a pressure of 0.5 MPa.

Da die Innenseite 4 jeder Öffnung 3 vollständig mit dem Abdichtungsabschnitt 6 abgedeckt wird, tritt die Arbeitsflüssigkeit nicht direkt in Kontakt mit dem Dichtungsgefüge 2, wenn die Dichtung 1 in eine Brennstoffzelle eingebaut wird. Infolgedessen erlaubt der Dichtungskörper 2 keine Bildung von Verunreinigungen, z. B. Ionen, welche die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzellen für die elektrische Stromerzeugung vermindern können. Dementsprechend weisen Brennstoffzellen, welche diese Dichtung umfassen, eine hohe Leistungsfähigkeit für die elektrische Stromerzeugung auf.Because the inside 4 every opening 3 completely with the sealing portion 6 is covered, the working fluid does not come into direct contact with the sealing structure 2 when the seal 1 is installed in a fuel cell. As a result, the seal body allows 2 no formation of impurities, eg. For example, ions that can reduce the performance of the fuel cells for electric power generation. Accordingly, fuel cells incorporating this gasket have high electric power generation performance.

Der Dichtungskörper 2 wird mit dem Abdichtungsabschnitt 6 bestehend aus dem integral gebildeten oberen, unteren und inneren Abdichtungsabschnitt 7, 8 und 9 vollständig abgedeckt. Auf diese Weise löst sich der Abdichtungsabschnitt 6 nicht vom Dichtungskörper 2. Auf diese Weise kann der Dichtungskörper, der mit dem Abdichtungsabschnitt 6 abgedeckt wird, den Beschichtungsschritt vereinfachen, der für das Anbringen eines Haftmittels erforderlich ist, und infolgedessen die Zusammenbauleistung der Dichtung 1 in einer Brennstoffzelle verbessern.The seal body 2 becomes with the sealing portion 6 consisting of the integrally formed upper, lower and inner sealing portion 7 . 8th and 9 completely covered. In this way, the sealing portion dissolves 6 not from the seal body 2 , In this way, the sealing body, with the sealing portion 6 to facilitate the coating step required for the attachment of an adhesive and, as a result, the assembly performance of the seal 1 improve in a fuel cell.

Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment

Mit Bezugnahme auf 3 wird in einer Dichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels nur ein peripherer Abschnitt jeder Öffnung 3 eines Dichtungskörpers 2 mit einem Abdichtungsabschnitt 6 abgedeckt. Die Dichtung 1 weist einen flachen Körper 2 auf, der sich aus einem Metall oder einem Polymerharz zusammensetzt, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, und mindestens drei Öffnungen 3 aufweist. Der Dichtungskörper 1 ist sehr dünn, wobei er eine Dicke t2 von 0,03 bis 0,5 mm aufweist.With reference to 3 will be in a seal 1 of the second embodiment only one peripheral portion of each opening 3 a sealing body 2 with a sealing portion 6 covered. The seal 1 has a flat body 2 on, which is composed of a metal or a polymer resin, as described in the first embodiment, and at least three openings 3 having. The seal body 1 is very thin, having a thickness t 2 of 0.03 to 0.5 mm.

Der periphere Abschnitt jeder Öffnung 3 des Dichtungskörpers 2 wird mit einem Abdichtungs- oder Verdichtungsabschnitt 6 abgedeckt und damit verbunden. Auf diese Weise wird die Innenseite 4 der Öffnung 3 vollständig abgedeckt mit dem Abdichtungsabschnitt 6, um einen oberen Abdichtungsabschnitt 7, einen unteren Abdichtungsabschnitt 8 und einen inneren Abdichtungsabschnitt 9 auf der Innenseite jeder Öffnung zu bilden. Der Abdichtungsabschnitt 6 setzt sich aus demselben flüssigen Gummi-Vulkanisatmaterial zusammen, wie im ersten Ausführungsbeispiel offenbart. Der obere Abdichtungsabschnitt 7 weist eine Dichtsicke auf, die einen dreieckigen, runden oder kreisförmigen Querschnitt hat. Der untere Abdichtungsabschnitt 8 weist einen Trapezquerschnitt und eine flache Oberseite auf. Die Höhe des unteren Abdichtungsabschnitts 8 ist geringer als die Höhe des oberen Abdichtungsabschnitts 7.The peripheral portion of each opening 3 of the seal body 2 comes with a sealing or compaction section 6 covered and connected. That way, the inside becomes 4 the opening 3 completely covered with the sealing section 6 to an upper sealing portion 7 , a lower sealing portion 8th and an inner sealing portion 9 to form on the inside of each opening. The sealing section 6 is composed of the same liquid rubber vulcanizate material as disclosed in the first embodiment. The upper sealing portion 7 has a sealing bead that has a triangular, circular or circular cross-section. The lower sealing portion 8th has a trapezoidal cross-section and a flat top. The height of the lower sealing section 8th is less than the height of the upper sealing portion 7 ,

Die Dichtung klemmt eine Elektrolyt-Membran in einem relativ begrenzten Bereich (eine Breite von ungefähr 1,5 mm) in einer gestapelten Brennstoffzelle ein, um die Arbeitsgase und -flüssigkeiten, wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Wasser, abzudichten, die einen Druck von 0,5 MPa aufweisen.The Seal clamps an electrolyte membrane in a relatively limited way Area (a width of about 1.5 mm) in a stacked fuel cell to the working gases and liquids, like Oxygen, nitrogen, hydrogen and water, which seal have a pressure of 0.5 MPa.

Da die Innenseite 4 jeder Öffnung 3 vollständig mit dem Abdichtungsabschnitt 6 abgedeckt wird, treten die Arbeitsflüssigkeiten nicht in direkten Kontakt mit dem Dichtungs körper 2, wenn die Dichtung 1 in eine Brennstoffzelle eingebaut wird. Infolgedessen erlaubt der Dichtungskörper 2 keine Bildung von Verunreinigungen, z. B. Ionen, welche die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzellen für die elektrische Stromerzeugung vermindern können. Dementsprechend weisen Brennstoffzellen, welche die Dichtung 6 umfassen, eine hohe Leistungsfähigkeit für die elektrische Stromerzeugung auf.Because the inside 4 every opening 3 completely with the sealing portion 6 is covered, the working fluids do not come into direct contact with the sealing body 2 when the seal 1 is installed in a fuel cell. As a result, the seal body allows 2 no formation of impurities, eg. For example, ions that can reduce the performance of the fuel cells for electric power generation. Accordingly, fuel cells having the gasket 6 include, high performance for electric power generation.

Der Dichtungskörper 2 wird mit dem Abdichtungsabschnitt 6 bestehend aus dem integral gebildeten oberen, unteren und inneren Abdichtungsabschnitt 7, 8 und 9 vollständig abgedeckt. Auf diese Weise löst sich der Abdichtungsabschnitt 6 nicht vom Dichtungskörper 2, auch wenn der Abdichtungsabschnitt 6 nicht fest am Dichtungskörper 2 anhaftet. Auf diese Weise kann der Dichtungskörper, der mit dem Abdichtungsabschnitt 6 abgedeckt wird, den Beschichtungsschritt vereinfachen, der für das Anbringen eines Haftmittels erforderlich ist, und infolgedessen die Zusammenbauleistung der Dichtung 1 in einer Brennstoffzelle verbessern.The seal body 2 becomes with the sealing portion 6 consisting of the integrally formed upper, lower and inner sealing portion 7 . 8th and 9 completely covered. In this way, the sealing portion dissolves 6 not from the seal body 2 even if the sealing section 6 not firmly on the seal body 2 adheres. In this way, the sealing body, with the sealing portion 6 to facilitate the coating step required for the attachment of an adhesive and, as a result, the assembly performance of the seal 1 improve in a fuel cell.

Da die Dicke t2 des Dichtungskörpers 2 relativ dünn ist, das heißt 0,03 bis 0,5 mm, kann der Abstand zwischen zwei benachbarten bipolaren Teilen vermindert werden, wenn die Dichtung 1 verwendet wird. Infolgedessen weist eine Brennstoffzelle, welche diese Dichtung 1 verwendet, eine verbesserte Leistungsfähigkeit für die elektrische Stromerzeugung, eine verminderte Größe und ein vermindertes Gewicht auf. Die Dicke t2 kann weiter vermindert werden, wenn Verformbarkeit, Schwindung, Spannungsabbau und Form des Abdichtungsabschnitts 6 beim Zusammenbau einer Brennstoffzelle in Betracht gezogen werden.Since the thickness t 2 of the seal body 2 is relatively thin, that is 0.03 to 0.5 mm, the distance between two adjacent bipolar parts can be reduced when the seal 1 is used. As a result, a fuel cell having this seal 1 Used, improved performance for electrical power generation, a reduced size and a reduced weight. The thickness t 2 can be further reduced if deformability, shrinkage, stress relaxation and shape of the sealing portion 6 be considered in the assembly of a fuel cell.

Der Abdichtungsabschnitt 6 tritt in engen Kontakt mit einer benachbarten bipolaren Platte, um eine für die Abdichtung erforderliche Abdichtungskraft (das heißt, die Auflagelast) zu erzeugen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Dichtungskörper 2 keine Auskragung auf. Deshalb kommt es zu keinem Verziehen, und der Zusammenbau der Brennstoffzelle wird vereinfacht. Des weiteren wird der Zusammenbau durch eine geringe Klemmkraft erreicht. Auf diese Weise ist jede Änderung der Abdichtungkraft gering, und es wird ein stabiles Abdichtungssystem erreicht.The sealing section 6 enters into close contact with an adjacent bipolar plate to produce a sealing force required for sealing (that is, the support load). In this embodiment, the sealing body 2 no overhang. Therefore, there is no distortion, and the assembly of the fuel cell is simplified. Furthermore, the assembly is achieved by a low clamping force. In this way, any change in the sealing force is small, and a stable sealing system is achieved.

Diese Abdichtungskonfiguration erlaubt eine große Vielfalt von Dichtungsaufbaukonfigurationen.These Sealing configuration allows a wide variety of seal construction configurations.

Außerdem kann die Dichtung in die Brennstoffzelle eingebaut werden, ohne daß der Abdichtungsabschnitt 6 in direkten Kontakt mit den Händen des Monteurs tritt. Auf diese Weise wird der Abdichtungsabschnitt 6 vor Verunreinigungen durch Schmutz und Staub während des Zusammenbaus geschützt.In addition, the gasket can be installed in the fuel cell without the sealing portion 6 comes into direct contact with the hands of the mechanic. In this way, the sealing portion 6 Protected against contamination by dirt and dust during assembly.

Der einen Trapezquerschnitt aufweisende untere Abdichtungsabschnitt 8 kann die Schiefstellung der eingebauten Dichtung 1 unterbinden oder verringern und auf diese Weise die Abdichtungscharakteristiken verbessern.The trapezoidal cross-section having lower sealing portion 8th Can the misalignment of the built-in seal 1 prevent or reduce and thus improve the sealing characteristics.

Drittes AusführungsbeispielThird embodiment

Mit Bezugnahme auf 4 weist die Dichtung 1 einen Abdichtungsabschnitt 6 auf, der einen oberen Abdichtungsabschnitt auf der Oberseite und einen unteren Abdichtungsabschnitt 8 auf der Unterseite aufweist, der dieselbe dreieckige Querschnittsform aufweist wie der obere Abdichtungsabschnitt 7 im zweiten Ausführungsbeispiel. Bei dieser Abdichtungskonfiguration wird jede Änderung der Abdichtungskraft aufgrund einer Änderung in der Anzahl bipolarer Platten weiter verringert. Infolgedessen weist die Dichtung 1 zusätzlich zu den Vorteilen im zweiten Ausführungsbeispiel noch weiter stabilisierte Abdichtungscharakteristiken auf.With reference to 4 shows the seal 1 a sealing portion 6 comprising an upper sealing portion on the upper side and a lower sealing portion 8th on the bottom, which has the same triangular cross-sectional shape as the upper sealing portion 7 in the second embodiment. With this sealing configuration, any change in the sealing force due to a change in the number of bipolar plates is further reduced. As a result, points the seal 1 in addition to the advantages in the second embodiment further stabilized sealing characteristics.

Viertes AusführungsbeispielFourth embodiment

Mit Bezugnahme auf 5 weist eine Dichtung 1 in dem vierten Ausführungsbeispiel einen Abdichtungsabschnitt 6 auf, der nur an der Peripherie jeder Öffnung 3 eines flachen Dichtungskörpers 2 vorgesehen ist, der sich aus einem Metall oder einem Polymerharz zusammensetzt, wie im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel. Die Dicke t2 des Dichtungskörpers 2 ist ungefähr 0,03 bis 0,5 mm.With reference to 5 has a seal 1 in the fourth embodiment, a sealing portion 6 on, the only on the periphery of each opening 3 a flat seal body 2 is provided, which is composed of a metal or a polymer resin, as in the second and third embodiments. The thickness t 2 of the seal body 2 is about 0.03 to 0.5 mm.

Der Dichtungskörper 2 weist eine Mehrzahl von durchgehenden Löchern 11 in der Nachbarschaft jeder Öffnung 3 auf. Der Abdichtungsabschnitt 6 wird integral gebildet, so daß der Abdichtungsabschnitt 6 durch das durchgehende Loch 11 durchgeht und die Innenseite 4 und die Peripherie der Öffnung 3 abdeckt. Der obere Abdichtungsabschnitt 7 und der untere Abdichtungsabschnitt 8 weisen Auskragungen auf. In einer derartigen Konfiguration ist der Abdichtungsabschnitt 6 integral vorgesehen, um den Kantenabschnitt, umfassend die durchgehenden Löcher 11 und die Öffnung 3, zu umgeben. Auf diese Weise kann der Abdichtungsabschnitt hergestellt werden, um am Dichtungskörper 2 ohne ein Haftungsmittel zu haften. Die Mehrzahl von durchgehenden Löchern in einem bestimmten Abstand kann in der Nachbarschaft der Öffnung 3 vorgesehen werden, um einen mechanischen Verschluß zu bilden und die Haftung oder die Verbindung zwischen dem Dichtungskörper 2 und dem Abdichtungsabschnitt 6 zu verbessern.The seal body 2 has a plurality of through holes 11 in the neighborhood of every opening 3 on. The sealing section 6 is integrally formed, so that the sealing portion 6 through the through hole 11 goes through and the inside 4 and the periphery of the opening 3 covers. The upper sealing portion 7 and the lower sealing portion 8th have overhangs. In such a configuration, the sealing portion is 6 integral to the edge portion comprising the through holes 11 and the opening 3 to surround. In this way, the sealing portion can be made to the seal body 2 without sticking an adhesive. The plurality of through holes at a certain distance may be in the vicinity of the opening 3 be provided to form a mechanical closure and the adhesion or the connection between the seal body 2 and the sealing portion 6 to improve.

Die Dichtung 1 weist die folgenden Vorteile zusätzlich zu den oben erwähnten Vorteilen auf.The seal 1 has the following advantages in addition to the above-mentioned advantages.

Da kein Haft- oder Klebemittel für die Haftung zwischen dem Dichtungskörper 2 und dem Abdichtungsabschnitt 6 verwendet wird, erfolgt bei einer Brennstoffzelle, mit dieser Dichtung, keine Verminderung der Leistungsfähigkeit für die elektrische Stromerzeugung aufgrund einer chemischen Reaktion des Haftmittels. Des weiteren ist eine Beschichtung mittels eines Haftmittels oder Klebstoffs für den Zusammenbau der Dichtung 1 nicht erforderlich. Deshalb wird der Fertigungsprozeß für eine Dichtung 1 des vierten Ausführungsbeispiels vereinfacht.As no adhesive or adhesive for the adhesion between the seal body 2 and the sealing portion 6 is used in a fuel cell, with this seal, no reduction in the performance for electric power generation due to a chemical reaction of the adhesive. Furthermore, a coating by means of an adhesive or adhesive for the assembly of the seal 1 not mandatory. Therefore, the manufacturing process for a seal 1 of the fourth embodiment simplified.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der untere Abdichtungsabschnitt 8 auf der Unterseite dieselbe Querschnittform aufweisen wie der im zweiten Ausführungsbeispiel, wodurch die Abdichtungscharakteristiken weiter verbessert werden. Die Fachleute werden erkennen, daß durchgehende Löcher 11 auch für das Verfahren des zweiten oder dritten Ausführungsbeispiels verwendet werden können, um den Abdichtungsabschnitt oder den oberen Abdichtungsabschnitt 7 mit dem unteren Abdichtungsabschnitt 8 mechanisch zu verbinden.In this embodiment, the lower seal portion 8th on the underside have the same cross-sectional shape as that in the second embodiment, whereby the sealing characteristics are further improved. The professionals will recognize that through holes 11 can also be used for the method of the second or third embodiment to the sealing portion or the upper sealing portion 7 with the lower sealing portion 8th mechanically connect.

Fünftes AusführungsbeispielFifth embodiment

Mit Bezugnahme auf 6 ist in einer Dichtung 1 in dem fünften Ausführungsbeispiel und dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Abdichtungsabschnitt 6 nur an der Peripherie jeder Öffnung 3 eines flachen Dichtungskörpers 2 vorgesehen, der sich aus einem Metall oder einem Polymerharz zusammensetzt, wie vorher im ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Dicke t2 des Dichtungskörpers 2 ist ungefähr 0,03 bis 0,5 mm.With reference to 6 is in a seal 1 in the fifth embodiment and the preferred embodiment, a sealing portion 6 only at the periphery of each opening 3 a flat seal body 2 provided, which is composed of a metal or a polymer resin, as previously described in the first, second and third embodiments. The thickness t 2 of the seal body 2 is about 0.03 to 0.5 mm.

Der Dichtungskörper 2 weist ein durchgehendes Loch 11 in der Nachbarschaft jeder Öffnung 3 auf, um einen mechanischen Verschluß zu bilden. Die Abmessung des durchgehenden Loches ist ungefähr 0,3 mm bis 1 mm im Durchmesser. Diese durchgehenden Löcher werden in Abständen von ungefähr 10 mm voneinander angeordnet. Der obere Abdichtungsabschnitt 7 und der untere Abdichtungsabschnitt 8 weisen Auskragungen auf. Insbesondere weist der obere Teil der Abdichtungsabschnitte 7 und 8 eine Spitze rings um jeden der Abdichtungsabschnitte 7 und 8 herum auf. Der Abdichtungsabschnitt 6 wird aus einem flüssigen Gummivulkanisat oder einem elastischen Material hergestellt, wie vorher im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die innere Oberfläche 4 der Öffnung 3 wird durch einen elastischen Gummi abgedeckt. Wie bereits erwähnt, wird die Polymer-Elekrolyt-Membran 12 in der Öffnung 3 positioniert. Der innere Abdichtungsabschnitt 9 wird ringsum der äußeren Oberfläche der Membran geklemmt und befestigt, wie in 6 dargestellt. Die innere Oberfläche 4 der Öffnung der Dichtung kann mit der äußeren Oberfläche 13 in Kontakt treten. Vorzugsweise besteht kein Kontakt zwischen der inneren Oberfläche 4 der Öffnung 3 und der äußeren Oberfläche 13 der Membran 12. Bei dieser Konfiguration wird der Abdichtungsabschnitt 6 integral gebildet, um den Kantenabschnitt, umfassend das durchgehende Loch 11 und die Öffnung 3, und den äußeren Kantenabschnitt 13 der Membran als Ganzes zu umgeben. Der Abdichtungsabschnitt 6 haftet an der Membran 12. Ein durchgehendes Loch kann in der Nachbarschaft der äußeren Oberfläche der Membran vorgesehen werden. Auf diese Weise kann der Abdichtungsabschnitt 6 fest an dem Dichtungskörper 2 und der Membran 12 ohne Haftmittel angeheftet oder angebracht werden. Eine Mehrzahl von durchgehenden Löchern in einem bestimmten Abstand (Beispielsweise 10 mm) kann in der Nachbarschaft der Öffnung 3 vorgesehen werden, um die Haftung zwischen dem Dichtungskörper 2 und der Membran 12 und dem Abdichtungsabschnitt 6 herzustellen. Üblicherweise wird bei einer Dichtung eine Schicht aus Polymer-Elektrolyt-Membran verwendet.The seal body 2 has a through hole 11 in the neighborhood of every opening 3 on to form a mechanical closure. The dimension of the through hole is about 0.3 mm to 1 mm in diameter. These through holes are spaced at intervals of about 10 mm. The upper sealing portion 7 and the lower sealing portion 8th have overhangs. In particular, the upper part of the sealing portions 7 and 8th a tip around each of the sealing portions 7 and 8th around. The sealing section 6 is made of a liquid rubber vulcanizate or an elastic material as previously described in the first and second embodiments. The inner surface 4 the opening 3 is covered by an elastic rubber. As already mentioned, the polymer-electrolyte membrane 12 in the opening 3 positioned. The inner sealing portion 9 is clamped and secured around the outer surface of the membrane, as in 6 shown. The inner surface 4 The opening of the seal may be with the outer surface 13 contact. Preferably, there is no contact between the inner surface 4 the opening 3 and the outer surface 13 the membrane 12 , In this configuration, the sealing portion becomes 6 integrally formed around the edge portion comprising the through hole 11 and the opening 3 , and the outer edge portion 13 Surround the membrane as a whole. The sealing section 6 adheres to the membrane 12 , A through hole may be provided in the vicinity of the outer surface of the membrane. In this way, the sealing portion 6 firmly on the seal body 2 and the membrane 12 be attached or attached without adhesive. A plurality of through holes at a certain distance (for example 10 mm) may be in the vicinity of the opening 3 be provided to the adhesion between the seal body 2 and the membrane 12 and the sealing portion 6 manufacture. Typically, a gasket uses a layer of polymer electrolyte membrane.

Die Dichtung 1 weist die folgenden Vorteile auf zusätzlich zu den bereits erwähnten. Da kein Haftmittel für die Haftung zwischen dem Dichtungskörper, dem Abdichtungsabschnitt und der Polymer-Elektrolyt-Membran verwendet wird, bewirken Brennstoffzellen, die diese Dichtung verwenden, keine Verminderung der Leistungsfähigkeit für die elektrische Stromerzeugung aufgrund einer chemischen Reaktion mit dem Haftmittel. Da die Polymer-Elektrolyt-Membran an der Dichtung am Abdichtungsabschnitt angebracht wird, besteht keine Notwendigkeit, die Polymer-Elektrolyt-Membran während des Zusammenbauprozesses der Brennstoffzellen direkt zu handhaben, so daß die Verunreinigung durch Berühren der Membran wirksam vermieden werden kann. Des weiteren wird der Zusammenbauprozeß vereinfacht, weil die Polymer-Elektrolyt-Membran gleichzeitig in die Dichtung eingebaut werden kann. Die genaue Positionierung des Polymer-Elektrolyts kann leicht erreicht werden, weil die Polymer-Elektrolyt-Membran fest an der steifen Dichtung angebracht wird. Es besteht noch ein weiterer Vorteil bei der Dichtung mit der Elektrolyt-Membran, und zwar der, daß die durch den Druck der Arbeitsflüssigkeit oder des Arbeitsgases oder die Temperatur verursachte Änderung der Membrandicke durch den Abdichtungsabschnitt, der weich und nachgiebig ist, wirksam ausgeglichen wird. Die der Membran hinzugefügte Last wird erheblich verringert, wodurch die Lebensdauer der Brennstoffzelle erhöht wird.The seal 1 has the following advantages in addition to those already mentioned. Since no adhesive is used for the adhesion between the seal body, the seal portion, and the polymer electrolyte membrane, fuel cells using this seal do not effect a reduction in electric power generation performance due to a chemical reaction with the adhesive. Since the polymer electrolyte membrane is attached to the gasket at the sealing portion, there is no need to directly handle the polymer electrolyte membrane during the assembly process of the fuel cells, so that the contamination by touching the membrane can be effectively avoided. Furthermore, the assembly process is simplified because the polymer electrolyte membrane can be installed in the seal at the same time. The precise positioning of the polymer electrolyte can be easily achieved because the polymer electrolyte membrane is firmly attached to the rigid seal. There is still another advantage with the electrolyte membrane gasket, namely that the change in membrane thickness caused by the pressure of the working liquid or the working gas or the temperature is effectively compensated by the sealing portion, which is soft and yielding. The load added to the membrane is significantly reduced, thereby increasing the life of the fuel cell.

Claims (12)

Anordnung, bestehend aus einem Polymer-Elektrolyt-Membranelement (12) und einer Dichtung (1) zur Abdichtung von Arbeitsgasen und -flüssigkeiten, wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Wasser in einer Brennstoffzelle, wobei die Dichtung umfaßt: einen Dichtungskörper (2), der eine Oberseite, Unterseite und mindestens eine Öffnung (3) aufweist, einen Abdichtungsabschnitt (6) auf dem Dichtungskörper (2), wobei der Abdichtungsabschnitt (6) aus einem flüssigen Gummivulkanisat gebildet ist, das durch Vernetzen oder Vulkanisieren eine mit dem Dichtungskörper verbundene elastomere Abdichtung bildet, wobei der Abdichtungsabschnitt (6) einen oberen Abdichtungsabschnitt (7), der sich über die Oberseite des Dichtungskörpers (2) erstreckt, einen unteren Abdichtungsabschnitt (8), der sich über die Unterseite des Dichtungskörpers (2) erstreckt, und einen inneren Abdichtungsabschnitt (9), der sich über die Innenseite (4) der Öffnung (3) erstreckt, umfasst, und wobei das Polymer-Elektrolyt-Membranelement (12) in der Öffnung (3) der derart gebildeten Dichtung (1) eingeklemmt ist und wobei der Abdichtungsabschnitt (6) am Dichtungskörper (2) und dem äußeren Abschnitt (13) des Membranelements (12) angebracht ist.Arrangement consisting of a polymer electrolyte membrane element ( 12 ) and a seal ( 1 ) for sealing working gases and liquids, such as oxygen, nitrogen, hydrogen and water in a fuel cell, the gasket comprising: a sealing body ( 2 ), which has a top, bottom and at least one opening ( 3 ), a sealing portion ( 6 ) on the sealing body ( 2 ), wherein the sealing portion ( 6 ) is formed from a liquid rubber vulcanizate which forms by crosslinking or vulcanization an elastomeric seal connected to the sealing body, wherein the sealing portion ( 6 ) an upper sealing portion ( 7 ) extending over the top of the seal body ( 2 ), a lower sealing portion ( 8th ) extending over the underside of the seal body ( 2 ), and an inner sealing portion (FIG. 9 ), which extends over the inside ( 4 ) of the opening ( 3 ), and wherein the polymer electrolyte membrane element ( 12 ) in the opening ( 3 ) of the seal thus formed ( 1 ) is clamped and wherein the sealing portion ( 6 ) on the sealing body ( 2 ) and the outer section ( 13 ) of the membrane element ( 12 ) is attached. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Elektrolyt-Membranelement (12) aus einem fluorhaltigen Material besteht.Arrangement according to claim 1, wherein the electrolyte membrane element ( 12 ) consists of a fluorine-containing material. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Dichtungskörper (2) eine Auskragung (5) aufweist, wobei die Auskragung (5) einen bogenförmigen Abschnitt aufweist, der sich über die Oberseite erstreckt.Arrangement according to claim 1, wherein the sealing body ( 2 ) a cantilever ( 5 ), wherein the projection ( 5 ) has an arcuate portion extending over the top. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Abdichtungsabschnitt (6) einen dreieckigen Querschnitt aufweist.Arrangement according to claim 1, wherein the sealing portion ( 6 ) has a triangular cross-section. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Abdichtungsabschnitt (6) einen Trapezquerschnitt aufweist.Arrangement according to claim 1, wherein the sealing portion ( 6 ) has a trapezoidal cross-section. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der obere Abdichtungsabschnitt (7) einen dreieckigen Querschnitt aufweist und der untere Abdichtungsabschnitt (8) einen Trapezquerschnitt aufweist.Arrangement according to claim 1, wherein the upper sealing portion ( 7 ) has a triangular cross-section and the lower sealing portion ( 8th ) has a trapezoidal cross-section. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der obere Abdichtungsabschnitt (7) einen dreieckigen Querschnitt aufweist und der untere Abdichtungsabschnitt (8) einen dreieckigen Querschnitt aufweist.Arrangement according to claim 1, wherein the upper sealing portion ( 7 ) has a triangular cross-section and the lower sealing portion ( 8th ) has a triangular cross-section. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Dichtungskörper (2) eine Dicke im Bereich von 0,03 bis 3,0 mm aufweist.Arrangement according to claim 1, wherein the sealing body ( 2 ) has a thickness in the range of 0.03 to 3.0 mm. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Dichtungskörper (2) aus einem Metall gebildet ist.Arrangement according to claim 1, wherein the sealing body ( 2 ) is formed of a metal. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Dichtungskörper (2) aus einem Polymerharz gebildet ist.Arrangement according to claim 1, wherein the sealing body ( 2 ) is formed of a polymer resin. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Abdichtungsabschnitt (6) eine flache Oberseite aufweist.Arrangement according to claim 1, wherein the sealing portion ( 6 ) has a flat top. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7 wobei der Dichtungskörper (2) eine Mehrzahl von durchgehenden Löchern (11) umfasst, die sich von der Oberseite zur Unterseite erstrecken, so dass der obere Abdichtungsabschnitt (7) mit dem unteren Abdichtungsabschnitt (8) durch Abdichtungsmaterial in den Löchern (11) verbunden ist.Arrangement according to claim 6 or 7, wherein the sealing body ( 2 ) a plurality of through holes ( 11 ) extending from the top to the bottom so that the top sealing portion (FIG. 7 ) with the lower sealing portion ( 8th ) by sealing material in the holes ( 11 ) connected is.
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