DE102020110608A1 - Fuel cell stacks, method for their manufacture and fuel cell device - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel (1), umfassend eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung aufeinander gestapelten, baugleichen Einheitszellen (2), die jeweils einen oder mehrere Medienkanäle und eine Membranelektrodenanordnung aufweisen, welche eine Kathode, eine Anode und eine zwischen der Kathode und der Anode angeordnete Membran umfasst, und mindestens eine mit der Mehrzahl von Einheitszellen (2) lateral verbindbare oder verbundene und parallel zur Stapelrichtung verlaufende Medienführung (3), die einen nutzbaren Strömungsquerschnitt aufweist, und die ausgebildet ist, ein Medium im Wesentlichen lateral zur Stapelrichtung in die oder aus den Medienkanälen der Einheitszellen (2) der Mehrzahl von Einheitszellen (2) zu führen. Die mindestens eine Medienführung (3) weist einen sich entlang der Strömungsrichtung des Mediums verändernden nutzbaren Strömungsquerschnitt auf. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem solchen Brennstoffzellenstapel (1).The invention relates to a fuel cell stack (1), comprising a plurality of structurally identical unit cells (2) stacked on top of one another in a stacking direction, each having one or more media channels and a membrane electrode arrangement which has a cathode, an anode and one between the cathode and the anode arranged membrane, and at least one with the plurality of unit cells (2) laterally connectable or connected and parallel to the stacking direction running media guide (3), which has a usable flow cross-section and which is designed to convey a medium substantially laterally to the stacking direction in the or out of the media channels of the unit cells (2) of the plurality of unit cells (2). The at least one media duct (3) has a usable flow cross section that changes along the direction of flow of the medium. The invention also relates to a method for its production and a fuel cell device with such a fuel cell stack (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel, umfassend eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung aufeinander gestapelten, baugleichen Einheitszellen, die jeweils einen oder mehrere Medienkanäle und eine Membranelektrodenanordnung aufweisen, welche eine Kathode, eine Anode und eine zwischen der Kathode und der Anode angeordnete Membran umfasst, und mindestens eine mit der Mehrzahl von Einheitszellen lateral verbindbare oder verbundene und parallel zur Stapelrichtung verlaufende Medienführung, die einen nutzbaren Strömungsquerschnitt aufweist, und die ausgebildet ist, ein Medium im Wesentlichen lateral zur Stapelrichtung in die oder aus den Medienkanälen der Einheitszellen der Mehrzahl von Einheitszellen zu führen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem solchen Brennstoffzellenstapel.The invention relates to a fuel cell stack, comprising a plurality of structurally identical unit cells stacked on top of one another in a stacking direction, each having one or more media channels and a membrane electrode arrangement which comprises a cathode, an anode and a membrane arranged between the cathode and the anode, and at least a media guide laterally connectable or connected to the plurality of unit cells and running parallel to the stacking direction, which has a usable flow cross section and which is designed to guide a medium substantially laterally to the stacking direction into or out of the media channels of the unit cells of the plurality of unit cells. The invention also relates to a method for its production and a fuel cell device with such a fuel cell stack.

Brennstoffzellenvorrichtungen werden für die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente eine sogenannte Membranelektrodenanordnung, die ein Verbund aus einer protonenleitenden Membran und jeweils einer, beidseits an der Membran angeordneten Elektrode (Anode und Kathode) ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membranelektrodenanordnung an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff (H₂) oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H₂ zu H⁺ unter Abgabe von Elektronen e^- stattfindet. Über die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein wassergebundener oder wasserfreier Transport der Protonen H⁺ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt, so dass eine Reduktion von O₂ zu O^2- unter Aufnahme der Elektronen stattfindet. Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum die Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser. Dieses Wasser muss aus der Brennstoffzelle und dem Brennstoffzellenstapel herausgeführt werden, bis ein Feuchteniveau erreicht ist, das zum Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung erforderlich ist.Fuel cell devices are used to chemically convert a fuel with oxygen into water to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain a so-called membrane electrode arrangement as a core component, which is a composite of a proton-conducting membrane and an electrode (anode and cathode) arranged on both sides of the membrane. In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane electrode arrangement on the sides of the electrodes facing away from the membrane. During operation of the fuel cell device with a plurality of fuel cells combined to form a fuel cell stack, the fuel, in particular hydrogen (H ₂ ) or a hydrogen-containing gas mixture, is fed to the anode, where an electrochemical oxidation of H ₂ to H ⁺ takes place with the release of electrons e ^{-. A water-bound or water-free transport of the protons H +} from the anode space into the cathode space takes place via the membrane, which separates the reaction spaces from one another in a gas-tight manner and insulates them electrically. The electrons provided at the anode are fed to the cathode via an electrical line. Oxygen or an oxygen-containing gas mixture is fed to the cathode, so that a reduction of O ₂ to O ^2- takes place while absorbing the electrons. At the same time, the oxygen anions in the cathode compartment react with the protons transported across the membrane to form water. This water must be led out of the fuel cell and the fuel cell stack until a moisture level is reached that is necessary for the operation of the fuel cell device.

Brennstoffzellenvorrichtungen werden in unterschiedlichsten Systemen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, in Nutzfahrzeugen oder auch in der Haustechnik verwendet, so dass eine Vielzahl an unterschiedlichen Anforderungen an jede einzelne Einheitszelle gebildet aus Medienkanäle umfassende Verteilerplatte und Membranelektrodenanordnung gestellt ist. Zwischen je zwei benachbarten Verteilerplatten, die gemeinsam eine Bipolarplatte bilden können, fließt typischerweise auch ein Kühlmedium zur geeigneten Temperierung des Brennstoffzellenstapels. Die drei Medien, nämlich der Brennstoff, das Kathodengas und das Kühlmittel werden voneinander getrennt an die jeweiligen aktiven Bereiche der Einheitszellen geführt, wobei eine Zu- und eine Abfuhr über sogenannte Medienführungen erfolgt. Diese Zu- und Abfuhr jedes Mediums zum oder aus dem aktiven Bereich der Zelle erfolgt senkrecht zur Stapelrichtung eines Brennstoffzellenstapels.Fuel cell devices are used in a wide variety of systems, for example in motor vehicles, in commercial vehicles or also in building technology, so that a large number of different requirements are placed on each individual unit cell formed from distribution plate and membrane electrode arrangement comprising media channels. A cooling medium typically also flows between two adjacent distributor plates, which together can form a bipolar plate, for suitable temperature control of the fuel cell stack. The three media, namely the fuel, the cathode gas and the coolant, are conducted separately from one another to the respective active areas of the unit cells, with a supply and a discharge taking place via so-called media ducts. This supply and removal of each medium to or from the active area of the cell takes place perpendicular to the stacking direction of a fuel cell stack.

In den Druckschriften DE 10 2014 220 682 A1 , GB 2 540 592 A , US 2011 / 0 165 492 A1 und DE 10 2011 012 812 A1 ist ein Brennstoffzellenstapel mit einem in einen Medienport einsetzbaren Element beschrieben, wobei das Element eine Form aufweist, die eine geeignete Verteilung des Mediums auf die Einheitszellen bewirkt. Diese Einsätze in den Versorgungsöffnungen dienen einer Vergleichmäßigung der Druckverteilung des jeweils der Einheitszelle zugeführten bzw. daraus ausgeleiteten Mediums.In the pamphlets DE 10 2014 220 682 A1 , GB 2 540 592 A , US 2011/0 165 492 A1 and DE 10 2011 012 812 A1 describes a fuel cell stack with an element that can be inserted into a media port, the element having a shape which effects a suitable distribution of the medium over the unit cells. These inserts in the supply openings serve to equalize the pressure distribution of the medium supplied to the unit cell or discharged therefrom.

Auch in der US 2011/0244353 A1 ist ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, der Medienports aufweist, in die ein verstellbares Element einbringbar ist, um eine Gleichverteilung des Druckes für das Medium bereitzustellen. Diese Druckverteilung kann durch Verschieben der Einzelelemente zur Verengung eines Querschnitts der Medienports variabel eingestellt werden.Also in the US 2011/0244353 A1 a fuel cell stack is described which has media ports into which an adjustable element can be introduced in order to provide an even distribution of the pressure for the medium. This pressure distribution can be set variably by moving the individual elements to narrow a cross-section of the media ports.

In der US 2009 / 0 226 795 A1 ist ein Brennstoffzellenstapel beschrieben, dem externe „Header“ zugeordnet sind, die eine seitliche, und damit lateral bezüglich der Stapelrichtung ausgerichtete Zu- und Abfuhr von Medien erlauben.In the US 2009/0 226 795 A1 describes a fuel cell stack to which external “headers” are assigned, which allow a lateral, and thus laterally aligned with the stacking direction, supply and removal of media.

Die Anbringung von solchen externen „Headern“ weist den Vorteil auf, dass die Bipolarplatten in ihrem Abmessungen kleiner gestaltet werden können, da Medienports in den Platten entfallen. Somit kann das für Bipolarplatten teure Material eingespart werden, da die externen Medienführungen, die lateral an den Brennstoffzellenstapel angebracht werden, aus einem kostengünstigeren Material herstellbar sind. Darüber hinaus ist der kostenmäßig aufwändigste Teil einer jeden Brennstoffzelle die aktive Fläche, die zur Stromerzeugung verwendet wird. Es besteht daher die Bestrebung, Einheitszellen baugleich herzustellen. So können verschiedene Leistungsklassen durch das Aufstapeln der Einheitszelle mit einer unterschiedlich großen Anzahl bedient werden.Attaching such external “headers” has the advantage that the dimensions of the bipolar plates can be made smaller, since there are no media ports in the plates. The material, which is expensive for bipolar plates, can thus be saved, since the external media guides, which are attached laterally to the fuel cell stack, can be produced from a more cost-effective material. In addition, the most expensive part of any fuel cell is the active area that is used to generate electricity. There is therefore an effort to produce unit cells of identical construction. Different performance classes can be served by stacking the unit cell with different numbers.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, der bei einer geringeren Bauteilanzahl eine optimierte Druckverteilung für mindestens eines seiner Medien vorweist. Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Brennstoffzellenstapels und eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem solchen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen.It is therefore the object of the present invention to provide a fuel cell stack which has an optimized pressure distribution for at least one of its media with a smaller number of components. It is also an object of the present invention to provide a method for producing such a fuel cell stack and a fuel cell device with such a fuel cell stack.

Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mit einer Brennstoffzellenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with a fuel cell stack with the features of claim 1, with a fuel cell device with the features of claim 9 and with a method with the features of claim 10. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die mindestens eine Medienführung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels weist insbesondere einen sich entlang der Strömungsrichtung des Mediums verändernden nutzbaren Strömungsquerschnitt auf.The at least one media duct of the fuel cell stack according to the invention has, in particular, a usable flow cross section that changes along the direction of flow of the medium.

Auf diese Weise ist es möglich, auf zusätzliche Einlegebauteile zu verzichten, weil durch die Formgebung der mindestens einen Medienführung schon eine optimierte Druckverteilung, über den kompletten Stapel der Einheitszellen hinweg, vorliegt. Mit dem externen „Header“, also der lateral an die gestapelten Einheitszellen angesetzten Medienführungen, liegt selbst schon ein Bauteil vor, das die gewünschten Eigenschaften zur Einstellung der Strömung eines Mediums aufweist. Eine nachträgliche Veränderung des Strömungsquerschnitts der Medienführung ist damit obsolet.In this way, it is possible to dispense with additional insert components, because the shape of the at least one media guide means that there is already an optimized pressure distribution across the entire stack of unit cells. With the external "header", i.e. the media guides attached laterally to the stacked unit cells, there is already a component that has the desired properties for adjusting the flow of a medium. A subsequent change in the flow cross-section of the media routing is therefore obsolete.

Für eine verbesserte Behandlung der über die Stapelrichtung herrschenden Druckverluste ist es von Vorteil, wenn sich der nutzbare Strömungsquerschnitt entlang der Strömungsrichtung des Mediums verringert, wenn die Medienführung eine Medienzuführung ist, und wenn sich der nutzbare Strömungsquerschnitt entlang der Strömungsrichtung des Mediums vergrößert, wenn die Medienführung eine Medienableitung ist.For an improved treatment of the pressure losses prevailing in the stacking direction, it is advantageous if the usable flow cross-section is reduced along the flow direction of the medium if the media guide is a media feed, and if the usable flow cross-section increases along the flow direction of the medium if the media guide is used is a media derivative.

Um die Herstellung des Brennstoffzellenstapels zu vereinfachen und um unnötigen Materialverbrauch bei der Herstellung der mindestens einen Medienführung zu vermeiden, ist es sinnvoll, wenn die mindestens eine Medienführung eine Wandung umfasst, deren Stärke über die Längserstreckung der mindestens einen Medienführung im Wesentlichen konstant ist.In order to simplify the production of the fuel cell stack and to avoid unnecessary material consumption in the production of the at least one media duct, it makes sense if the at least one media duct comprises a wall whose thickness is essentially constant over the length of the at least one media duct.

Die Anzahl an Bauteilen des Brennstoffzellenstapels ist insbesondere auch dadurch reduziert, dass die mindestens eine Medienführung frei von Einlegern oder frei von Einsätzen ausgebildet ist.The number of components of the fuel cell stack is also reduced in particular in that the at least one media duct is designed to be free of inserts or free of inserts.

Für den nutzbaren Strömungsquerschnitt sind verschiedene Konstellationen möglich. Eine bevorzugte Ausgestaltung der mindestens einen Medienführung sieht vor, dass sich der nutzbare Strömungsquerschnitt der mindestens einen Medienführung in Strömungsrichtung des Mediums kontinuierlich verändert.Various constellations are possible for the usable flow cross-section. A preferred embodiment of the at least one media guide provides that the usable flow cross section of the at least one media guide changes continuously in the flow direction of the medium.

Da die Einheitszellen aber gestapelt vorliegen und damit auch deren Medienkanäle, ist es alternativ vorteilhaft, wenn sich der Strömungsquerschnitt der mindestens einen Medienführung in Strömungsrichtung des Mediums stufenweise verändert.However, since the unit cells are stacked and thus also their media channels, it is alternatively advantageous if the flow cross-section of the at least one media guide changes in steps in the flow direction of the medium.

Es hat sich ein Faktor für die Veränderung des Strömungsquerschnitts in Strömungsrichtung des Mediums der mindestens einen Medienführung von Vorteil erwiesen, der angepasst ist an die Anzahl der aufeinander gestapelten, baugleichen Einheitszellen, denn auf diese Weise können vorhandene Druckverluste optimal voreingestellt werden. Dieser Faktor korreliert positiv mit einem Faktor für den Strömungswiderstand des in der Medienführung strömenden Mediums. Während bei bekannten Brennstoffzellenstapeln der Strömungsquerschnitt erst nach dem Stapeln der Einheitszellen eingestellt werden kann, können mit der vorliegenden Erfindung aufgrund der gewählten Form der mindestens einen Medienführung die gewünschten Strömungseigenschaften bereits voreingestellt werden. Vorzugsweise ist der Faktor für die Veränderung des Strömungsquerschnitts derart gewählt, dass an jeder gestapelten Einheitszelle im Wesentlichen der gleiche Druckverlust eines in der Medienführung strömenden Mediums vorliegt.A factor for changing the flow cross-section in the flow direction of the medium of the at least one media guide has proven to be advantageous, which is adapted to the number of stacked, structurally identical unit cells, because in this way existing pressure losses can be optimally preset. This factor correlates positively with a factor for the flow resistance of the medium flowing in the media guide. While in known fuel cell stacks the flow cross-section can only be set after the stacking of the unit cells, the desired flow properties can already be preset with the present invention due to the selected shape of the at least one media guide. The factor for the change in the flow cross section is preferably selected such that there is essentially the same pressure loss of a medium flowing in the media guide at each stacked unit cell.

Für eine optimierte Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit Medien ist es von Vorteil, wenn eine Vielzahl an Medienführungen mit dem sich in Strömungsrichtung des Mediums verändernden, nutzbaren Strömungsquerschnitt vorhanden ist, wobei die Medienführungen eine Brennstoffzuführung, eine Brennstoffableitung, eine Kathodengaszuführung und eine Kathodengasableitung sowie eine Kühlmittelzuführung und eine Kühlmittelableitung umfassen.For an optimized supply of media to the fuel cell stack, it is advantageous if there is a large number of media ducts with the usable flow cross-section that changes in the direction of flow of the medium, the media ducts being a fuel feed, a fuel discharge, a cathode gas feed and a cathode gas discharge, as well as a coolant feed and include a coolant drain.

Eine optimierte Versorgung der aktiven Fläche der gestapelten Einheitszellen lässt sich beispielsweise dadurch hervorrufen, dass die Brennstoffzuführung mit einer ersten kurzen Kante der gestapelten Einheitszellen verbindbar oder verbunden ist, und dass die Brennstoffableitung mit einer zweiten kurzen Kante der gestapelten Einheitszellen verbindbar oder verbunden ist. Somit sind beispielsweise die rechteckig geformten Einheitszellen mit Medienkanälen versehen, die sich bis zum jeweiligen Plattenrand der Einheitszellen erstrecken, wobei die Brennstoffführung von der ersten kurzen Kante über den aktiven Bereich hin zur zweiten kurzen Kante der Einheitszellen vorliegt.An optimized supply of the active surface of the stacked unit cells can be brought about, for example, in that the fuel supply can be or is connected to a first short edge of the stacked unit cells, and that the fuel discharge line can be or is connected to a second short edge of the stacked unit cells. Thus, for example, the rectangular unit cells are provided with media channels that extend up to the respective Extend the plate edge of the unit cells, wherein the fuel guide is present from the first short edge over the active area to the second short edge of the unit cells.

Um ein Kreuzstromprinzip zwischen dem Brennstoff und dem Kathodengas hervorzurufen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kathodengaszuführung mit einer ersten langen Kante der gestapelten Einheitszellen verbindbar oder verbunden ist, und wenn die Kathodengasableitung mit einer zweiten langen Kante der gestapelten Einheitszellen verbindbar oder verbunden ist. Die Kathodengasführung kann dabei einer Umlenkung unterliegen, so dass die Kathodengaszuführung und die Kathodengasableitung versetzt an den beiden sich gegenüberliegenden langen Kanten angeordnet sind.In order to bring about a cross-flow principle between the fuel and the cathode gas, it has proven advantageous if the cathode gas supply can be or is connected to a first long edge of the stacked unit cells, and if the cathode gas discharge line can be or is connected to a second long edge of the stacked unit cells . The cathode gas guide can be subject to a deflection, so that the cathode gas feed and the cathode gas discharge are arranged offset on the two opposite long edges.

Wie bereits für die Kathodengasversorgung erörtert wurde, ist auch für die Kühlmittelversorgung die Möglichkeit gegeben, dass die Kühlmittelzuführung mit einer ersten langen Kante der gestapelten Einheitszellen verbindbar oder verbunden ist, und dass die Kühlmittelableitung mit einer zweiten langen Kante der gestapelten Einheitszellen verbindbar oder verbunden ist. Auch hier ist die Möglichkeit vorhanden, dass das Kühlmittel einer Umlenkung unterliegt, so dass die Kühlmittelzuführung an der ersten langen Kante gegenüberliegend der an der zweiten langen Kante vorliegenden Kühlmittelableitung, jedoch versetzt dazu angeordnet ist.As already discussed for the cathode gas supply, for the coolant supply there is also the possibility that the coolant supply can be or is connected to a first long edge of the stacked unit cells, and that the coolant discharge line can be or is connected to a second long edge of the stacked unit cells. Here, too, there is the possibility that the coolant is subject to a deflection, so that the coolant supply is arranged on the first long edge opposite the coolant discharge line present on the second long edge, but offset therefrom.

Um den Brennstoffzellenstapel an die gegebenen Bauraumbedingungen anpassen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die nutzbaren Strömungsquerschnitte der Kathodengaszuführung und/oder der Kathodengasableitung und/oder der Kühlmittelzuführung und/oder der Kühlmittelableitung rechteckig geformt sind, und wenn die nutzbaren Strömungsquerschnitte der Brennstoffzuführung und/oder der Brennstoffableitung zumindest abschnittsweise, vorzugsweise ausschließlich ein Kreissegment formen.In order to be able to adapt the fuel cell stack to the given installation space conditions, it has proven to be advantageous if the usable flow cross-sections of the cathode gas supply and / or the cathode gas discharge line and / or the coolant supply and / or the coolant discharge line are rectangular, and if the usable flow cross-sections of the fuel supply and / or the fuel discharge line, at least in sections, preferably exclusively form a segment of a circle.

Es wird an dieser Stelle aber angemerkt, dass die Formgebung der Medienführung und die Positionierung derselben an den gestapelten Einheitszellen nicht einschränkend zu verstehen ist. Deshalb können auch andersartige Formgebungen für die Medienführungen und/oder auch andersartige Positionierungen an den gestapelten Einheitszellen vorliegen.It is noted at this point, however, that the shape of the media guide and the positioning of the same on the stacked unit cells are not to be understood as restrictive. Therefore, different shapes for the media guides and / or different types of positioning can also be present on the stacked unit cells.

Das Verwenden unterschiedlicher Geometrien bei den externen „Headern“, also den lateral ansetzbaren Medienführungen, führt dazu, dass die Medienversorgung des Stapels für jede Leistungsklasse kompromisslos optimal ausgelegt werden kann. Da höhere Leistungsklassen einer Brennstoffzellenvorrichtung zu einem höheren Medienverbrauch führen, wird jede Medienzuführung und/oder Medienableitung vorzugsweise dadurch optimiert, dass bei größeren Leistungsklassen die externen Medienführungen mit einem vorzugsweise vergrößerten Leitungsquerschnitt an die gestapelten Einheitszellen angebracht wird.The use of different geometries for the external "headers", i.e. the media guides that can be attached laterally, means that the media supply of the stack can be designed for every performance class in an uncompromisingly optimal way. Since higher performance classes of a fuel cell device lead to higher media consumption, each media supply and / or media discharge is preferably optimized by attaching the external media guides to the stacked unit cells with a preferably enlarged line cross-section for larger performance classes.

Die Vorteile und vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels gelten in gleichem Maße für die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung, die mit einem solchen Brennstoffzellenstapel ausgestattet ist.The advantages and advantageous effects of the fuel cell stack according to the invention apply equally to the fuel cell device according to the invention which is equipped with such a fuel cell stack.

Das Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels für eine Brennstoffzellenvorrichtung umfasst insbesondere die folgenden Schritte:

• - Stapeln einer in Abhängigkeit einer gewünschten Leistungsfähigkeit festgelegten Anzahl an stapelbaren, baugleichen Einheitszellen entlang einer Stapelrichtung, wobei die Einheitszellen jeweils einen oder mehrere Medienkanäle und eine Membranelektrodenanordnung aufweisen, welche eine Kathode, eine Anode und eine zwischen der Kathode und der Anode angeordnete Membran umfasst,
• - Bereitstellen oder Auswählen mindestens einer Medienführung, die einen in Abhängigkeit der zuvor festgelegten Anzahl der gestapelten, baugleichen Einheitszellen nutzbaren und sich in Strömungsrichtung verändernden Strömungsquerschnitt aufweist, und
• - Anbringen der mindestens einen Medienführung lateral bezüglich der Stapelrichtung an die gestapelten, baugleichen Einheitszellen.

The method for producing a fuel cell stack for a fuel cell device comprises in particular the following steps:

• - Stacking a number of stackable, structurally identical unit cells along a stacking direction, determined as a function of a desired performance, the unit cells each having one or more media channels and a membrane electrode arrangement which comprises a cathode, an anode and a membrane arranged between the cathode and the anode,
• - Providing or selecting at least one media duct which has a flow cross-section that can be used as a function of the previously defined number of stacked, structurally identical unit cells and that changes in the direction of flow, and
• Attaching the at least one media guide laterally with respect to the stacking direction to the stacked, structurally identical unit cells.

Mit diesem Verfahren ist der Vorteil verbunden, dass auf einfache Weise der Brennstoffzellenstapel derart hergestellt werden kann, dass er an die gewünschte Leistungsfähigkeit angepasst ist und eine optimierte Druckverteilung für das strömende Medium auf die gestapelten Einheitszellen vorliegt; ohne dabei zusätzliche Einleger oder Einsätze verwenden zu müssen, um den Strömungsquerschnitt einzustellen.This method has the advantage that the fuel cell stack can be produced in a simple manner in such a way that it is adapted to the desired performance and that there is an optimized pressure distribution for the flowing medium on the stacked unit cells; without having to use additional inlays or inserts to adjust the flow cross-section.

Auf diese Weise kann die verwendete Einheitszelle unangetastet bleiben, um aufgrund des Einsatzes von Medienführungen mit sich entlang der Stapelrichtung verändernden Strömungsquerschnitten eine optimale Medienversorgung bei beliebiger Stapelgröße zu gewährleisten. Durch die unterschiedliche Anzahl an aufgestapelten Einheitszellen sind verschiedene Leistungsklassen des Brennstoffzellenstapels realisierbar. Aufgrund der baugleichen Einheitszellen ist die Anzahl der Brennstoffzellenvorrichtung an Gleichteilen erhöht, was deren Herstellkosten senkt.In this way, the unit cell used can remain untouched in order to ensure an optimal media supply for any stack size due to the use of media guides with flow cross-sections that change along the stacking direction. Due to the different number of stacked unit cells, different performance classes of the fuel cell stack can be implemented. Because of the structurally identical unit cells, the number of identical parts in the fuel cell device is increased, which lowers its production costs.

Um jede Medienführung an einer fest vorgegebenen Stelle des Brennstoffzellenstapels fixieren zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die stapelbaren, baugleichen Einheitszellen ein Paar aus parallel angeordneten und in Stapelrichtung verlaufenden Aufnahmeschlitzen aufweisen, wobei in jedem Aufnahmeschlitz jeweils ein freies Ende der mindestens einen Medienführung aufgenommen wird, und wobei mindestens einer der Aufnahmeschlitze einen Rastsitz aufweist, in welchem ein an zumindest einem der freien Enden angeordnetes Rastglied, insbesondere formschlüssig, aufgenommen wird.To fix each media guide at a fixed location on the fuel cell stack To be able to, it has proven to be advantageous if the stackable, structurally identical unit cells have a pair of receiving slots arranged in parallel and running in the stacking direction, a free end of the at least one media guide being received in each receiving slot, and at least one of the receiving slots having a Has latching seat in which a latching member arranged on at least one of the free ends, in particular in a form-fitting manner, is received.

Durch die Verwendung einer aus Rastsitz und Rastglied gebildeten Rasteinrichtung lässt sich die Lage der Medienführung bezüglich der Mehrzahl an gestapelten, baugleichen Einheitszellen festlegen, insbesondere dann, wenn ein Formschluss zwischen Rastsitz und Rastglied vorliegt, der sowohl in lateraler als auch in Stapelrichtung wirksam ist. In einer besonderen Ausgestaltung sind sowohl der Rastsitz als auch das Rastglied kalottenförmig gebildet.By using a latching device formed from latching seat and latching member, the position of the media guide with respect to the plurality of stacked, structurally identical unit cells can be determined, especially when there is a form fit between latching seat and latching member that is effective both in the lateral and in the stacking direction. In a special embodiment, both the locking seat and the locking member are formed in the shape of a dome.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verbindbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be combined not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without the scope of the Invention to leave. Thus, embodiments are also to be regarded as encompassed and disclosed by the invention, which are not explicitly shown or explained in the figures, but which emerge and can be generated from the explained embodiments by means of separate combinations of features.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

• 1 einen schematisch gezeigten Brennstoffzellenstapel umfassend eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung (z-Richtung) gestapelten, baugleichen Einheitszellen in einer Perspektivansicht,
• 2 eine Seitenansicht des Brennstoffzellenstapels nach 1,
• 3 eine schematisch gezeigte, senkrecht bezüglich der Stapelrichtung ausgeführte Schnittansicht durch den Brennstoffzellenstapel nach 1,
• 4 eine perspektivische Detailansicht des Brennstoffzellenstapels nach 1,
• 5 eine Detailansicht auf einen der Aufnahmeschlitze zur Aufnahme eines freien Endes einer Medienführung, und
• 6 eine weitere Detailansicht auf den Aufnahmeschlitz mit einem darin eingesetzten freien Ende der Medienführung.

Further advantages, features and details of the invention emerge from the claims, the following description of preferred embodiments and on the basis of the drawings. Show:

• 1 a schematically shown fuel cell stack comprising a plurality of structurally identical unit cells stacked in a stacking direction (z-direction) in a perspective view,
• 2 a side view of the fuel cell stack according to 1 ,
• 3 a schematically shown sectional view executed perpendicularly with respect to the stacking direction through the fuel cell stack according to FIG 1 ,
• 4th a perspective detailed view of the fuel cell stack according to 1 ,
• 5 a detailed view of one of the receiving slots for receiving a free end of a media guide, and
• 6th a further detailed view of the receiving slot with a free end of the media guide inserted therein.

Es sei vorab darauf hingewiesen, dass die Dimensionen, die Größenverhältnisse und der Maßstab der gezeigten Darstellungen nicht festgelegt sind und variieren können.It should be pointed out in advance that the dimensions, the proportions and the scale of the representations shown are not fixed and can vary.

In den 1 bis 3 ist ein Brennstoffzellenstapel 1 gezeigt, der eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung (z-Richtung) aufeinander gestapelten, baugleichen Einheitszellen 2 umfasst, die jeweils einen oder mehrere Medienkanäle und eine Membranelektrodenanordnung aufweisen, welche eine Kathode, eine Anode und eine zwischen der Kathode und der Anode angeordnete Membran umfasst.In the 1 until 3 is a fuel cell stack 1 shown, the plurality of structurally identical unit cells stacked on top of one another in a stacking direction (z-direction) 2 which each have one or more media channels and a membrane electrode arrangement which comprises a cathode, an anode and a membrane arranged between the cathode and the anode.

Der Brennstoffzellenstapel 1 umfasst mehrere mit der Mehrzahl von Einheitszellen 2 lateral verbundene und parallel zur Stapelrichtung verlaufende erste Medienführungen 3, die jeweils einen nutzbaren Strömungsquerschnitt aufweisen, und die derart ausgebildet sind, ein Medium im Wesentlichen lateral zur Stapelrichtung in die oder aus den Medienkanälen der Einheitszellen 2 der Mehrzahl von Einheitszellen 2 zu führen.The fuel cell stack 1 includes a plurality of the plurality of unit cells 2 laterally connected and parallel to the stacking direction running first media guides 3 , which each have a usable flow cross section and which are designed in such a way, a medium substantially laterally to the stacking direction into or out of the media channels of the unit cells 2 of the plurality of unit cells 2 respectively.

Die Medienführungen 3 untergliedern sich in eine Brennstoffzuführung 31, die an einer ersten kurzen Kante 5 der gestapelten Einheitszellen 2 angebracht ist und eine Brennstoffableitung 32, die mit der der ersten kurzen Kante 5 gegenüberliegenden zweiten kurzen Kante 6 der gestapelten Einheitszellen 2 verbunden ist.The media tours 3 are subdivided into a fuel supply 31 that is on a first short edge 5 of the stacked unit cells 2 is attached and a fuel drain 32 that with that of the first short edge 5 opposite second short edge 6th of the stacked unit cells 2 connected is.

Ferner ist eine Kathodengaszuführung 33 vorhanden, die mit einer ersten langen Kante 7 der gestapelten Einheitszellen 2 verbunden ist, sowie eine Kathodengasableitung 34, die mit einer der ersten langen Kante 7 gegenüberliegenden zweiten langen Kante 8 der gestapelten Einheitszellen 2 verbunden ist. Die erste Kathodengaszuführung 33 und die erste Kathodengasableitung 34 sind an den langen Kanten 7, 8 versetzt zueinander angeordnet, so dass die Luft einer Umlenkung im aktiven Bereich der Einheitszellen 2 unterliegt.There is also a cathode gas supply 33 present that with a first long edge 7th of the stacked unit cells 2 is connected, as well as a cathode gas discharge line 34 that with one of the first long edge 7th opposite second long edge 8th of the stacked unit cells 2 connected is. The first cathode gas supply 33 and the first cathode gas bleed 34 are on the long edges 7th , 8th arranged offset to one another, so that the air deflects in the active area of the unit cells 2 subject.

Ferner umfassen die Medienführungen 3 eine Kühlmittelzuführung 35, die ebenfalls an der ersten langen Kante 7 der gestapelten Einheitszellen 2 angebracht sind, wobei die Medienführungen 3 zusätzlich eine Kühlmittelableitung 36 umfassen, die ebenfalls an der zweiten langen Kante 8 der gestapelten Einheitszellen 2 angebracht und versetzt zur ersten Kühlmittelzuführung 35 angeordnet ist.Furthermore, the media tours include 3 a coolant supply 35 that is also on the first long edge 7th of the stacked unit cells 2 attached with the media guides 3 additionally a coolant drain 36 include that also on the second long edge 8th of the stacked unit cells 2 attached and offset to the first coolant supply 35 is arranged.

Mindestens eine der Medienführungen 3 weist einen sich entlang der Strömungsrichtung des Mediums verändernden nutzbaren Strömungsquerschnitt auf. Exemplarisch ist dies in den Figuren für die Brennstoffzuführung 31 und die Brennstoffableitung 32 gezeigt, wobei aber angemerkt ist, dass ein sich entlang der Strömungsrichtung des Medium verändernder nutzbarer Strömungsquerschnitt auch bei der Kathodengaszuführung 33 und/oder bei der Kathodengasableitung 34 und/oder bei der Kühlmittelzuführung 35 und/oder bei der Kühlmittelableitung 36 vorliegen kann.At least one of the media tours 3 has a usable flow cross section that changes along the direction of flow of the medium. This is exemplified in the figures for the fuel supply 31 and the fuel discharge 32 shown, but it should be noted that a usable flow cross-section that changes along the direction of flow of the medium is also used for the cathode gas supply 33 and / or in the cathode gas discharge 34 and / or in the coolant supply 35 and / or in the coolant discharge 36 may exist.

Wie sich anhand der Schnittansicht gemäß 3 entnehmen lässt, sind die nutzbaren Strömungsquerschnitte der Kathodengaszuführung 33 und der Kathodengasableitung 34 und der Kühlmittelzuführung 35 und der Kühlmittelableitung 36 illustrationshalber rechteckig geformt dargestellt. Die nutzbaren Strömungsquerschnitte der Brennstoffzuführung 31 und der Brennstoffableitung 32 sind illustrationshalber kreissegmentförmig gestaltet. Es kann aber auch eine andere Formgebung für die Medienführungen 3 vorliegen.As can be seen from the sectional view according to 3 can be seen are the usable flow cross-sections of the cathode gas supply 33 and the cathode gas discharge 34 and the coolant supply 35 and the coolant drain 36 Shown in a rectangular shape for the sake of illustration. The usable flow cross-sections of the fuel supply 31 and the fuel discharge 32 are designed in the shape of a segment of a circle for the sake of illustration. However, a different shape for the media guides can also be used 3 are present.

Es ist zu erkennen, dass sich der nutzbare Strömungsquerschnitt entlang der Strömungsrichtung des Mediums verringert, wenn die Medienführung 3 eine Medienzuführung ist, und dass sich der nutzbare Strömungsquerschnitt entlang der Strömungsrichtung des Mediums vergrößert, wenn die Medienführung 3 eine Medienableitung ist.It can be seen that the usable flow cross-section is reduced along the flow direction of the medium when the media is routed 3 is a media supply, and that the usable flow cross-section increases along the flow direction of the medium when the media is routed 3 is a media derivative.

Um Material einzusparen, sind die Medienführungen 3 jeweils mit einer Wandung gebildet, deren Stärke über die Längserstreckung der jeweiligen Medienführung 3 im Wesentlichen konstant ist. Alle Medienführungen 3 sind dabei frei von Einlegern oder frei von Einsätzen ausgebildet, so dass die Bauteilkomplexität des Brennstoffzellenstapels 1 reduziert ist. Das Gewicht des Brennstoffzellenstapels 1 lässt sich dadurch verringern, dass die Medienführungen 3 aus einem Kunststoff gebildet sind und vorzugsweise als Spritzgussteil vorliegen. Eine 3D-gedruckte Ausgestaltung der Medienführungen ist ebenfalls möglich.In order to save material, the media guides are 3 each formed with a wall, the thickness of which extends over the longitudinal extent of the respective media guide 3 is essentially constant. All media tours 3 are free of inserts or free of inserts, so that the component complexity of the fuel cell stack 1 is reduced. The weight of the fuel cell stack 1 can be reduced by removing the media guides 3 are formed from a plastic and are preferably present as an injection molded part. A 3D-printed design of the media guides is also possible.

Es ist zu erkennen, dass sich der Strömungsquerschnitt der Brennstoffzuführung 31 und der Brennstoffableitung 32 in Strömungsrichtung des Brennstoffs kontinuierlich verändert. Eine gestufte Veränderung ist ebenfalls möglich. Die Veränderung des Strömungsquerschnitts unterliegt dabei einem Faktor, der angepasst ist an die Anzahl der aufeinander gestapelten, baugleichen Einheitszellen 2, insbesondere derart, dass an jeder gestapelten Einheitszelle 2 im Wesentlichen der gleiche Druckverlust eines in der Medienführung 3 strömenden Mediums vorliegt.It can be seen that the flow cross section of the fuel supply 31 and the fuel discharge 32 continuously changed in the direction of flow of the fuel. A gradual change is also possible. The change in the flow cross-section is subject to a factor that is adapted to the number of structurally identical unit cells stacked on top of one another 2 , in particular such that at each stacked unit cell 2 essentially the same pressure drop in the media duct 3 flowing medium is present.

Ein Brennstoffzellenstapel 1 nach den 1 bis 4 für eine Brennstoffzellenvorrichtung lässt sich durch die folgenden Schritte herstellen:

• - Stapeln einer in Abhängigkeit einer gewünschten Leistungsfähigkeit festgelegten Anzahl an stapelbaren, baugleichen Einheitszellen 2 entlang einer Stapelrichtung, wobei die Einheitszellen 2 jeweils einen oder mehrere Medienkanäle und eine Membranelektrodenanordnung aufweisen, welche eine Kathode, eine Anode und eine zwischen der Kathode und der Anode angeordnete Membran umfasst,
• - Bereitstellen oder Auswählen mindestens einer Medienführung 3, die einen in Abhängigkeit der zuvor festgelegten Anzahl der gestapelten, baugleichen Einheitszellen 2 nutzbaren und sich in Strömungsrichtung verändernden Strömungsquerschnitt aufweist, und
• - Anbringen der mindestens einen Medienführung 3 lateral bezüglich der Stapelrichtung an die gestapelten, baugleichen Einheitszellen 2.

A fuel cell stack 1 after the 1 until 4th for a fuel cell device can be manufactured by the following steps:

• - Stacking a number of stackable, structurally identical unit cells, which is determined as a function of a desired performance 2 along a stacking direction, the unit cells 2 each have one or more media channels and a membrane electrode arrangement which comprises a cathode, an anode and a membrane arranged between the cathode and the anode,
• - Providing or selecting at least one media guide 3 , the one depending on the previously determined number of stacked, structurally identical unit cells 2 has usable flow cross-section that changes in the direction of flow, and
• - Attaching the at least one media guide 3 laterally with respect to the stacking direction to the stacked, structurally identical unit cells 2 .

Anhand von der 4 ist zu erkennen, dass die stapelbaren, baugleichen Einheitszellen 2 jeweils ein Paar aus parallel angeordneten und in Stapelrichtung verlaufenden Aufnahmeschlitzen 9 aufweisen, wobei in jedem Aufnahmeschlitz 9 jeweils ein freies Ende der mindestens einen Medienführung 3 aufgenommen wird. Es ist von Vorteil, wenn die Medienführungen 3 unter Vorspannung in die Aufnahmeschlitze 9 eingesetzt sind, so dass eine verbesserte Anbindung an den Stapel aus Einheitszellen 2 vorliegt. Zusätzlich kann durch den Druck des Mediums eine Fixierung der Medienführung 3 erfolgen, da eine Kraft gemäß den beiden eingezeichneten Pfeilen wirksam ist. Die Medienführungen 3 sind aus diesem Grunde vorzugsweise elastisch nachgiebig gebildet.Based on the 4th it can be seen that the stackable, structurally identical unit cells 2 in each case a pair of receiving slots arranged in parallel and running in the stacking direction 9 have, in each receiving slot 9 each a free end of the at least one media guide 3 is recorded. It is beneficial if the media guides 3 under pretension in the receiving slots 9 are used, so that an improved connection to the stack of unit cells 2 is present. In addition, the pressure of the medium can fix the media guide 3 take place because a force according to the two arrows shown is effective. The media tours 3 are for this reason preferably formed elastically resilient.

Anhand der 5 und 6 ist zu erkennen, dass mindestens einer, insbesondere aber beide der Aufnahmeschlitze 9 jeweils mindestens einen Rastsitz 10 aufweisen, in welchem ein an zumindest einem der freien Enden, vorzugsweise an beiden freien Enden angeordnetes Rastglied 11 aufnehmbar ist. Die durch die Rastsitze 10 und die Rastglieder 11 realisierte Rasteinrichtung ist durch einen Formschluss gebildet, der sowohl in lateraler als auch Stapelrichtung wirkt, so dass die Lage der Medienführungen 3 aufgrund der vorhandenen Rasteinrichtung gegenüber dem Stapel aus baugleichen Einheitszellen 2 festgelegt ist.Based on 5 and 6th it can be seen that at least one, but in particular both of the receiving slots 9 at least one locking seat each 10 have, in which a locking member arranged on at least one of the free ends, preferably on both free ends 11 is recordable. The ones through the rest seats 10 and the locking members 11 realized locking device is formed by a form fit, which acts in both the lateral and stacking direction, so that the position of the media guides 3 due to the existing locking device compared to the stack of structurally identical unit cells 2 is fixed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11

BrennstoffzellenstapelFuel cell stack

22

EinheitszelleUnit cell

33

erste Medienführungfirst media tour

55

erste kurze Kantefirst short edge

66th

zweite kurze Kantesecond short edge

77th

erste lange Kantefirst long edge

88th

zweite lange Kantesecond long edge

99

AufnahmeschlitzReceiving slot

1010

RastaufnahmeSnap recording

1111

RastgliedLocking member

3131

BrennstoffzuführungFuel supply

3232

BrennstoffableitungFuel discharge

3333

KathodengaszuführungCathode gas supply

3434

KathodengasableitungCathode gas discharge

3535

KühlmittelzuführungCoolant supply

3636

KühlmittelableitungCoolant drainage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

• DE 102014220682 A1 [0004]DE 102014220682 A1 [0004]
• GB 2540592 A [0004]GB 2540592 A [0004]
• US 2011/0165492 A1 [0004]US 2011/0165492 A1 [0004]
• DE 102011012812 A1 [0004]DE 102011012812 A1 [0004]
• US 2011/0244353 A1 [0005]US 2011/0244353 A1 [0005]
• US 2009/0226795 A1 [0006]US 2009/0226795 A1 [0006]

Claims (10)

Brennstoffzellenstapel (1), umfassend eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung aufeinander gestapelten, baugleichen Einheitszellen (2), die jeweils einen oder mehrere Medienkanäle und eine Membranelektrodenanordnung aufweisen, welche eine Kathode, eine Anode und eine zwischen der Kathode und der Anode angeordnete Membran umfasst, und mindestens eine mit der Mehrzahl von Einheitszellen (2) lateral verbindbare oder verbundene und parallel zur Stapelrichtung verlaufende Medienführung (3), die einen nutzbaren Strömungsquerschnitt aufweist, und die ausgebildet ist, ein Medium im Wesentlichen lateral zur Stapelrichtung in die oder aus den Medienkanälen der Einheitszellen (2) der Mehrzahl von Einheitszellen (2) zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Medienführung (3) einen sich entlang der Strömungsrichtung des Mediums verändernden nutzbaren Strömungsquerschnitt aufweist.Fuel cell stack (1), comprising a plurality of structurally identical unit cells (2) stacked on top of one another in a stacking direction, each having one or more media channels and a membrane electrode arrangement which comprises a cathode, an anode and a membrane arranged between the cathode and the anode, and at least one media guide (3) which is laterally connectable or connected to the plurality of unit cells (2) and runs parallel to the stacking direction, has a usable flow cross-section and is designed to feed a medium substantially laterally to the stacking direction into or out of the media channels To guide unit cells (2) of the plurality of unit cells (2), characterized in that the at least one media duct (3) has a usable flow cross section which changes along the direction of flow of the medium. Brennstoffzellenstapel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der nutzbare Strömungsquerschnitt entlang der Strömungsrichtung des Mediums verringert, wenn die Medienführung eine Medienzuführung ist, und dass sich der nutzbare Strömungsquerschnitt entlang der Strömungsrichtung des Mediums vergrößert, wenn die Medienführung eine Medienableitung ist.Fuel cell stack (1) after Claim 1 , characterized in that the usable flow cross-section decreases along the flow direction of the medium if the media guide is a media feed, and that the usable flow cross-section increases along the flow direction of the medium if the media guide is a media drain. Brennstoffzellenstapel (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Medienführung (3) eine Wandung umfasst, deren Stärke über die Längserstreckung der mindestens einen Medienführung (3) im Wesentlichen konstant ist.Fuel cell stack (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one media guide (3) comprises a wall, the thickness of which is essentially constant over the longitudinal extent of the at least one media guide (3). Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Medienführung (3) frei von Einlegern oder frei von Einsätzen ausgebildet ist.Fuel cell stack (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one media guide (3) is designed to be free of inserts or free of inserts. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Strömungsquerschnitt der mindestens einen Medienführung (3) in Strömungsrichtung des Mediums kontinuierlich verändert.Fuel cell stack (1) according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the flow cross-section of the at least one media guide (3) changes continuously in the flow direction of the medium. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Strömungsquerschnitt der mindestens einen Medienführung (3) in Strömungsrichtung des Mediums stufenweise verändert.Fuel cell stack (1) according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the flow cross-section of the at least one media guide (3) changes in steps in the flow direction of the medium. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faktor für die Veränderung des Strömungsquerschnitts der mindestens einen Medienführung (3) in Strömungsrichtung des Mediums angepasst ist an die Anzahl der aufeinander gestapelten, baugleichen Einheitszellen (2), insbesondere derart, dass an jeder gestapelten Einheitszelle (2) im Wesentlichen der gleiche Druckverlust eines in der Medienführung (3) strömenden Mediums vorliegt.Fuel cell stack (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that a factor for changing the flow cross-section of the at least one media duct (3) in the flow direction of the medium is adapted to the number of structurally identical unit cells (2) stacked on top of one another, in particular such that on each stacked unit cell (2) in There is essentially the same pressure loss of a medium flowing in the media guide (3). Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl an Medienführungen (3) mit dem sich in Strömungsrichtung des Mediums verändernden, nutzbaren Strömungsquerschnitt vorhanden ist, wobei die Medienführungen (3) eine Brennstoffzuführung (31), eine Brennstoffableitung (32), eine Kathodengaszuführung (33) und eine Kathodengasableitung (34) sowie eine Kühlmittelzuführung (35) und eine Kühlmittelableitung (36) umfassen.Fuel cell stack (1) according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that there is a plurality of media ducts (3) with the usable flow cross-section changing in the direction of flow of the medium, the media ducts (3) having a fuel supply (31), a fuel discharge line (32), a cathode gas supply (33) and a cathode gas discharge line (34) and a coolant supply (35) and a coolant discharge line (36). Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Fuel cell device with a fuel cell stack (1) according to one of the Claims 1 until 8th . Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels (1) für eine Brennstoffzellenvorrichtung, umfassend die Schritte: - Stapeln einer in Abhängigkeit einer gewünschten Leistungsfähigkeit festgelegten Anzahl an stapelbaren, baugleichen Einheitszellen (2) entlang einer Stapelrichtung, wobei die Einheitszellen (2) jeweils einen oder mehrere Medienkanäle und eine Membranelektrodenanordnung aufweisen, welche eine Kathode, eine Anode und eine zwischen der Kathode und der Anode angeordnete Membran umfasst, - Bereitstellen oder Auswählen mindestens einer Medienführung (3), die einen in Abhängigkeit der zuvor festgelegten Anzahl der gestapelten, baugleichen Einheitszellen (2) nutzbaren und sich in Strömungsrichtung verändernden Strömungsquerschnitt aufweist, und - Anbringen der mindestens einen Medienführung (3) lateral bezüglich der Stapelrichtung an die gestapelten, baugleichen Einheitszellen (2).A method for producing a fuel cell stack (1) for a fuel cell device, comprising the steps: - Stacking a number of stackable, structurally identical unit cells (2), determined as a function of a desired performance, along a stacking direction, the unit cells (2) each having one or more media channels and a membrane electrode arrangement, which has a cathode, an anode and one between the cathode and comprises the membrane arranged on the anode, - Providing or selecting at least one media duct (3) which has a flow cross-section which can be used and which changes in the flow direction depending on the previously determined number of stacked, structurally identical unit cells (2), and - Attaching the at least one media guide (3) laterally with respect to the stacking direction to the stacked, structurally identical unit cells (2).

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