DE102021205996A1 - Fuel cell stack and fuel cell system - Google Patents

Fuel cell stack and fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
DE102021205996A1
DE102021205996A1 DE102021205996.1A DE102021205996A DE102021205996A1 DE 102021205996 A1 DE102021205996 A1 DE 102021205996A1 DE 102021205996 A DE102021205996 A DE 102021205996A DE 102021205996 A1 DE102021205996 A1 DE 102021205996A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
cell stack
contact
plates
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021205996.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Axel Bormann
Thomas Kretschmar
Martin Gerlach
Thorsten LAUBE
Johannes Hagen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021205996.1A priority Critical patent/DE102021205996A1/en
Priority to PCT/EP2022/064923 priority patent/WO2022263174A1/en
Publication of DE102021205996A1 publication Critical patent/DE102021205996A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel (1), umfassend mehrere Brennstoffzellen (2) in gestapelter Anordnung, wobei jeweils zwei zwischen zwei benachbarten Brennstoffzellen (2) angeordnete Monopolarplatten (3) gemeinsam eine Bipolarplatte (4) ausbilden. Erfindungsgemäß ist die Bipolarplatte (4) in einem Randbereich mit einem Kontaktblech (5) verbunden, das im Wesentlichen parallel zur Bipolarplatte (4) ausgerichtet ist und eine über die Bipolarplatte (4) hinausragende Lasche (6) ausbildet.Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellensystem mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel (1).The invention relates to a fuel cell stack (1) comprising a plurality of fuel cells (2) in a stacked arrangement, with two monopolar plates (3) arranged between two adjacent fuel cells (2) jointly forming a bipolar plate (4). According to the invention, the bipolar plate (4) is connected in an edge area to a contact plate (5) which is aligned essentially parallel to the bipolar plate (4) and forms a tab (6) protruding beyond the bipolar plate (4). The invention also relates to a fuel cell system with a fuel cell stack (1) according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel, umfassend mehrere Brennstoffzellen in gestapelter Anordnung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel.The present invention relates to a fuel cell stack comprising a plurality of fuel cells in a stacked arrangement. In addition, the invention relates to a fuel cell system with a fuel cell stack according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Bei der Herstellung eines Brennstoffzellenstapels muss jede Brennstoffzelle elektrisch kontaktiert werden, um einen Spannungsabgriff je Brennstoffzelle zu ermöglichen. Der Spannungsabgriff erfolgt jeweils im Bereich einer Bipolarplatte, die aus zwei Monopolarplatten zweier benachbarter Brennstoffzellen zusammengesetzt ist. Üblicherweise werden die Spannungsabgriffe mit Hilfe vergoldeter Stecker realisiert, die nach dem Stapeln der Brennstoffzellen in geprägte Öffnungen der Bipolarplatten eingeführt werden. Das Einführen erfolgt demnach verdeckt, was leicht zu Montagefehlern führen kann. Die Folge kann ein Kurzschluss bei Inbetriebnahme des Brennstoffzellenstapels sein, so dass dieser beschädigt oder sogar zerstört wird.When manufacturing a fuel cell stack, each fuel cell must be electrically contacted in order to enable a voltage tap for each fuel cell. The voltage is tapped off in the area of a bipolar plate, which is composed of two monopolar plates from two adjacent fuel cells. The voltage taps are usually realized with the help of gold-plated plugs that are inserted into embossed openings in the bipolar plates after the fuel cells have been stacked. The insertion is therefore covered, which can easily lead to assembly errors. The result can be a short circuit when starting up the fuel cell stack, so that it is damaged or even destroyed.

Erschwerend hinzu kommt, dass der Abstand zwischen zwei Bipolarplatten etwa 1 mm beträgt und somit sehr gering ist. Abhängig von den späteren Betriebsbedingungen kann es zudem zu einem Schwellen des Brennstoffzellenstapels um 10 µm, 20 µm, 30 µm oder mehr kommen. Um Platz für die Realisierung eines Spannungsabgriffs zu schaffen, kann jede zweite Kontaktierung seitlich versetzt an einer zweiten Position vorgenommen werden. Der Abstand zwischen zwei in Stapelrichtung übereinanderliegenden Spannungsabgriffen kann auf diese Weise von 1 mm auf 2 mm vergrößert werden.To make matters worse, the distance between two bipolar plates is about 1 mm and is therefore very small. Depending on the subsequent operating conditions, the fuel cell stack can also swell by 10 µm, 20 µm, 30 µm or more. In order to create space for the realization of a voltage tap, every second contact can be made laterally offset at a second position. In this way, the distance between two voltage taps lying one above the other in the stacking direction can be increased from 1 mm to 2 mm.

Problematisch bleibt jedoch weiterhin das verdeckte Fügen der Steckkontakte, da etwaige Montagefehler in der Regel erst bemerkt werden, wenn im Betrieb des Brennstoffzellenstapels Schäden auftreten.However, the concealed joining of the plug contacts remains problematic, since any assembly errors are usually only noticed when damage occurs during operation of the fuel cell stack.

Die vorliegende Erfindung versucht hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere soll ein Brennstoffzellenstapel angegeben werden, der bei hoher Prozesssicherheit zugleich einfach und kostengünstig herstellbar ist.The present invention tries to remedy this. In particular, a fuel cell stack is to be specified which can be produced simply and cost-effectively with a high level of process reliability.

Zur Lösung der Aufgabe werden der Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the fuel cell stack with the features of claim 1 and the fuel cell system with the features of claim 8 are specified. Advantageous developments of the invention can be found in the respective dependent claims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Der vorgeschlagene Brennstoffzellenstapel umfasst mehrere Brennstoffzellen in gestapelter Anordnung. Dabei bilden jeweils zwei zwischen zwei benachbarten Brennstoffzellen angeordnete Monopolarplatten gemeinsam eine Bipolarplatte aus. Erfindungsgemäß ist die Bipolarplatte in einem Randbereich mit einem Kontaktblech verbunden, das im Wesentlichen parallel zur Bipolarplatte ausgerichtet ist und eine über die Bipolarplatte hinausragende Lasche ausbildet.The proposed fuel cell stack includes multiple fuel cells in a stacked arrangement. In this case, two monopolar plates arranged between two adjacent fuel cells together form a bipolar plate. According to the invention, the bipolar plate is connected in an edge region to a contact sheet which is aligned essentially parallel to the bipolar plate and forms a tab which projects beyond the bipolar plate.

Das die Lasche ausbildende Kontaktblech kann bereits bei der Herstellung der Bipolarplatte, insbesondere beim Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, der beiden Monopolarplatten, mit einer Monopolarplatte verbunden werden. Die Verbindungsstelle ist in diesem Fall einsehbar und die Herstellung der Verbindung damit beherrschbar. Montagefehler, wie sie beispielsweise beim verdeckten Stecken auftreten, können somit vermieden werden.The contact plate forming the tab can already be connected to a monopolar plate during the production of the bipolar plate, in particular during the connection, preferably welding, of the two monopolar plates. In this case, the connection point can be seen and the establishment of the connection can be controlled. Assembly errors, such as those that occur with concealed plugging, can thus be avoided.

Die Lasche des Kontaktblechs ermöglicht eine einfache elektrische Kontaktierung mittels Löten oder Schweißen, so dass keine vergoldeten Stecker mehr benötigt werden. Gleiches gilt in Bezug auf die in den Bipolarplatten vorgesehenen geprägten Öffnungen zur Aufnahme der Stecker. Auf diese Weise wird die Herstellung der Bipolarplatten und damit des Brennstoffzellenstapels vereinfacht.The lug of the contact sheet enables simple electrical contacting by means of soldering or welding, so that gold-plated connectors are no longer required. The same applies to the embossed openings provided in the bipolar plates to accommodate the plugs. In this way, the manufacture of the bipolar plates and thus of the fuel cell stack is simplified.

Bevorzugt ist das Kontaktblech aus einem Kupfer-Stahl-Blech gefertigt. Kupfer weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf, so dass das Kontaktblech als elektrischer Leiter einsetzbar ist. Ferner bevorzugt weist das Kupfer-Stahl-Blech ein erstes dünnes Blech aus Kupfer sowie ein zweites dünnes Blech aus Stahl, insbesondere Edelstahl, auf, die plan aufeinanderliegen. Die Einzelbleche können beispielsweise eine Blechdicke von jeweils 100 µm aufweisen, so dass die Blechdicke des Kontaktblechs insgesamt 200 µm bzw. 0,2 mm beträgt. Das Kontaktblech kann aber auch eine größere oder kleinere Blechdicke aufweisen, beispielsweise eine Blechdicke von 0,1 mm bis 0,8 mm. Derart dünne Bleche sind zum Beispiel mittels Walzplattieren herstellbar, so dass vorzugsweise das Kontaktblech aus einem walzplattierten Kupfer-Stahl-Blech gefertigt ist.The contact sheet is preferably made of a copper-steel sheet. Copper has high electrical conductivity, so that the contact sheet can be used as an electrical conductor. Furthermore, the copper-steel sheet preferably has a first thin sheet of copper and a second thin sheet of steel, in particular high-grade steel, which lie flat on top of one another. The individual sheets can have a sheet thickness of 100 μm each, for example, so that the sheet thickness of the contact sheet is 200 μm or 0.2 mm in total. However, the contact sheet can also have a greater or smaller sheet thickness, for example a sheet thickness of 0.1 mm to 0.8 mm. Such thin metal sheets can be produced, for example, by means of roll-cladding, so that the contact sheet is preferably made from a roll-clad copper-steel sheet.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Bipolarplatte und das Kontaktblech stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind. Die stoffschlüssige Verbindung wirkt Wackelkontakten entgegen. Vorzugsweise wird beim Dichtschweißen der beiden Monopolarplatten das Kontaktblech gleich mit angeschweißt, so dass die zusätzliche Prozesszeit zum Verbinden der Bipolarplatte mit dem Kontaktblech vernachlässigbar gering ist.Furthermore, it is proposed that the bipolar plate and the contact plate are materially connected, preferably welded. The material connection counteracts loose contacts. Preferably, the contact plate is welded at the same time as the sealing welding of the two monopolar plates, so that the additional Process time for connecting the bipolar plate with the contact plate is negligible.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Lasche an ihrem freien Ende gebogen und/oder verdrillt ist, so dass die Lasche eine schräg oder quer zur Blechebene verlaufende Kontaktfläche aufweist. Die schräg oder quer zur Blechebene verlaufende Kontaktfläche ist leichter zugänglich und vereinfacht auf diese Weise die elektrische Verbindung des Kontaktblechs mit einer externen Überwachungselektronik, beispielsweise mittels Löten oder Schweißen, vorzugsweise mittels Widerstands- oder Laserschweißen.In a development of the invention, it is proposed that the tab is bent and/or twisted at its free end, so that the tab has a contact surface that runs obliquely or transversely to the sheet metal plane. The contact surface running obliquely or transversely to the plane of the sheet is more easily accessible and in this way simplifies the electrical connection of the contact sheet to external monitoring electronics, for example by means of soldering or welding, preferably by means of resistance or laser welding.

Sofern die elektrische Verbindung mittels Laserschweißen hergestellt wird, kann die Lasche auch derart geprägt sein, dass auf eine Vorverformung verzichtet werden kann.If the electrical connection is made by means of laser welding, the tab can also be embossed in such a way that pre-deformation can be dispensed with.

Das gebogene und/oder verdrillte Ende der Lasche kann eine Länge von 1 bis 5 mm aufweisen, so dass eine ausreichend große Kontaktfläche geschaffen wird. Die Kraglänge des Kontaktblechs bzw. die über die Bipolarplatte hinausragende Länge des Kontaktblechs kann insbesondere 2 bis 10 mm betragen.The bent and/or twisted end of the tab can have a length of 1 to 5 mm, so that a sufficiently large contact surface is created. The cantilever length of the contact sheet or the length of the contact sheet that protrudes beyond the bipolar plate can be, in particular, 2 to 10 mm.

Vorteilhafterweise ist das Kontaktblech zumindest bereichsweise mit einem elektrisch nichtleitenden Material, vorzugsweise mit einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff, umspritzt. Auf diese Weise wird eine elektrische Isolierung bewirkt, die zugleich das Handling erleichtert.Advantageously, the contact plate is overmoulded, at least in regions, with an electrically non-conductive material, preferably with an electrically non-conductive plastic. In this way, electrical insulation is effected, which at the same time facilitates handling.

Bevorzugt sind mehrere Bipolarplatten, vorzugsweise alle Bipolarplatten, jeweils mit einem Kontaktblech verbunden, wobei die Kontaktbleche an der gleichen Seite des Brennstoffzellenstapels angeordnet sind. Die mehreren Kontaktbleche ermöglichen einen Spannungsabgriff je Brennstoffzelle, wobei die Anordnung der Kontaktbleche auf einer Seite des Brennstoffzellenstapels den geringstmöglichen Raum erfordert, so dass eine kompakt bauende Anordnung geschaffen wird. Weist der Brennstoffzellenstapel zwei Längsseiten und zwei Querseiten auf, sind die Kontaktbleche bevorzugt an einer Querseite angeordnet.A plurality of bipolar plates, preferably all bipolar plates, are preferably each connected to a contact plate, with the contact plates being arranged on the same side of the fuel cell stack. The multiple contact plates allow a voltage tap for each fuel cell, with the arrangement of the contact plates on one side of the fuel cell stack requiring the smallest possible space, so that an arrangement of compact construction is created. If the fuel cell stack has two longitudinal sides and two transverse sides, the contact plates are preferably arranged on one transverse side.

Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Kontaktbleche und/oder die Laschen der Kontaktbleche seitlich versetzt zueinander angeordnet sind. Durch den seitlichen Versatz kann der Abstand zwischen den Kontaktblechen bzw. den Laschen vergrößert und damit die elektrische Isolierung verbessert werden. Der seitliche Versatz kann derart bemessen werden, dass die Laschen der Kontaktbleche nicht nur in Stapelrichtung zueinander beabstandet sind, sondern auch in einer Richtung quer hierzu. Der Abstand in Stapelrichtung und/oder in einer Richtung quer hierzu kann immer gleich gewählt werden, so dass die Laschen regelmäßig angeordnet sind bzw. ein regelmäßiges Muster ergeben. Eine Beschränkung auf bestehende Rastermaße der Überwachungselektronik ist dabei nicht notwendig.As a further development measure, it is proposed that the contact plates and/or the lugs of the contact plates are arranged laterally offset from one another. Due to the lateral offset, the distance between the contact plates or the lugs can be increased and the electrical insulation can thus be improved. The lateral offset can be dimensioned in such a way that the tabs of the contact sheets are not only spaced apart from one another in the stacking direction, but also in a direction transverse thereto. The spacing in the stacking direction and/or in a direction transverse thereto can always be chosen to be the same, so that the tabs are arranged regularly or result in a regular pattern. A restriction to the existing grid dimensions of the monitoring electronics is not necessary.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus ein Brennstoffzellensystem mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel sowie einer mit dem Brennstoffzellenstapel elektrisch verbundenen Überwachungselektronik vorgeschlagen. Die elektrische Verbindung ist dabei im Bereich mindestens einer Lasche eines mit einer Bipolarplatte verbundenen Kontaktblechs hergestellt.In order to achieve the object mentioned at the outset, a fuel cell system with a fuel cell stack according to the invention and monitoring electronics electrically connected to the fuel cell stack is also proposed. The electrical connection is made in the area of at least one lug of a contact plate connected to a bipolar plate.

Die elektrische Verbindung mit der Lasche eines Kontaktblechs kann in einfacher Weise hergestellt werden, da die Lasche über die jeweilige Bipolarplatte hinausragt und somit leicht zugänglich ist. Es muss keine Verbindung durch verdecktes Stecken hergestellt werden. Montagefehler sind daher vermeidbar. Zugleich sinkt die Gefahr eines Kurzschlusses im Betrieb des Brennstoffzellenstapels bzw. des Brennstoffzellensystems. Da die Kontaktbleche bereits bei der Herstellung der Bipolarplatten mit diesen verbunden werden, kann die Herstellung des Brennstoffzellenstapels vereinfacht werden. Somit sinken die Herstellungskosten, was sich positiv auf die Gesamtkosten auswirkt.The electrical connection to the lug of a contact sheet can be made in a simple manner, since the lug protrudes beyond the respective bipolar plate and is therefore easily accessible. There is no need to establish a connection by hidden plugging. Assembly errors are therefore avoidable. At the same time, the risk of a short circuit during operation of the fuel cell stack or the fuel cell system is reduced. Since the contact sheets are already connected to the bipolar plates during their manufacture, the manufacture of the fuel cell stack can be simplified. This reduces the manufacturing costs, which has a positive effect on the overall costs.

Die elektrische Verbindung zwischen der Überwachungselektronik und der mindestens einen Lasche ist vorzugsweise mittels Löten oder Schweißen, insbesondere mittels Widerstands- oder Laserschweißen, hergestellt. Das heißt, dass die Verbindung eine stoffschlüssige Verbindung ist, so dass die Gefahr eines Wackelkontakts gemindert ist.The electrical connection between the monitoring electronics and the at least one tab is preferably made by means of soldering or welding, in particular by means of resistance or laser welding. This means that the connection is an integral connection, so that the risk of a loose contact is reduced.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel im Randbereich einer Bipolarplatte,
  • 2 eine schematische Seitenansicht des Brennstoffzellenstapels der 1 und
  • 3 eine schematische Seitenansicht des Brennstoffzellenstapels der 1 mit einer elektrisch isolierenden Umspritzung.
A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic longitudinal section through a fuel cell stack according to the invention in the edge area of a bipolar plate,
  • 2 a schematic side view of the fuel cell stack of FIG 1 and
  • 3 a schematic side view of the fuel cell stack of FIG 1 with an electrically insulating overmold.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Die Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels 1 in der 1 beschränkt sich auf den Randbereich einer Bipolarplatte 4. In diesem Bereich ist die Bipolarplatte 4 mit einem Kontaktblech 5 verbunden, und zwar stoffschlüssig über eine Schweißverbindung 9. Die Bipolarplatte 4 ist aus zwei Monopolarplatten 3 zusammengesetzt, die ebenfalls über eine Schweißverbindung 9 verbunden sind. Die beiden Schweißverbindungen 9 können in einem Arbeitsgang hergestellt werden, so dass die stoffschlüssige Verbindung des Kontaktblechs 5 mit der Bipolarplatte 4 sich auf die Prozesszeit nur unwesentlich auswirkt.The representation of a fuel cell stack 1 according to the invention in FIG 1 is limited to the edge area of a bipolar plate 4. In this area, the bipolar plate 4 is connected to a contact plate 5, specifically with a material bond a welded connection 9. The bipolar plate 4 is composed of two monopolar plates 3, which are also connected via a welded connection 9. The two welded connections 9 can be produced in one operation, so that the integral connection of the contact plate 5 to the bipolar plate 4 only has an insignificant effect on the process time.

Das Kontaktblech 5 ist aus einem Kupfer-Stahl-Blech gefertigt, das wiederum aus zwei aufeinanderliegenden Einzelblechen besteht, einem Kupferblech und einem Stahlblech. Das Kontaktblech 5 ist im Wesentlichen parallel zu den Monopolarplatten 3 der Bipolarplatte 4 ausgerichtet und liegt außen an der unteren der beiden Monopolarplatten 3 an. Das Kontaktblech 5 steht über bzw. ragt über die Monopolarplatten 3 und damit über die Bipolarplatte 4 hinaus. Die Kraglänge kann beispielsweise 2 bis 10 mm betragen (siehe Pfeil 12). An seinem freien Ende bildet das Kontaktblech 5 eine Lasche 6 aus, die vorliegend aufgebogen ist. Die Länge der Aufbiegung kann beispielsweise 1 bis 5 mm betragen (siehe Pfeil 11). Durch die Aufbiegung weist die Lasche 6 eine vertikal ausgerichtete Kontaktfläche 7 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer Überwachungselektronik 10 auf. Da die Kontaktfläche 7 leicht zugänglich ist, kann die elektrische Verbindung in einfacher Weise, beispielsweise mittels der dargestellten Schweißverbindung 9, hergestellt werden.The contact sheet 5 is made of a copper-steel sheet, which in turn consists of two superimposed individual sheets, a copper sheet and a steel sheet. The contact sheet 5 is aligned essentially parallel to the monopolar plates 3 of the bipolar plate 4 and rests on the outside of the lower one of the two monopolar plates 3 . The contact sheet 5 protrudes beyond the monopolar plates 3 and thus beyond the bipolar plate 4 . The collar length can be 2 to 10 mm, for example (see arrow 12). At its free end, the contact plate 5 forms a tab 6, which in the present case is bent open. The length of the bend can be 1 to 5 mm, for example (see arrow 11). As a result of the bending open, the tab 6 has a vertically oriented contact surface 7 for establishing an electrical connection with monitoring electronics 10 . Since the contact surface 7 is easily accessible, the electrical connection can be established in a simple manner, for example by means of the welded connection 9 shown.

Das Kontaktblech 5 ist bereichsweise mit einem elektrisch nichtleitenden Material 8 umspritzt. Die Umspritzung dient der elektrischen Isolierung. Zugleich wird durch die Umspritzung das Handling erleichtert.The contact sheet 5 is overmoulded with an electrically non-conductive material 8 in some areas. The overmolding is used for electrical insulation. At the same time, the overmolding makes handling easier.

In der 2 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels 1 dargestellt. Er umfasst mehrere Brennstoffzellen 2 in gestapelter Anordnung mit zwischenliegenden Bipolarplatten 4. Jede Bipolarplatte 4 ist dabei für den Spannungsabgriff mittels der Überwachungselektronik 10 mit einem Kontaktblech 5 verbunden bzw. verschweißt. Die durch die Kontaktbleche 5 ausgebildeten Laschen6 sind dabei seitlich versetzt zueinander angeordnet, so dass diese sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Abstände sind vorliegend derart gewählt, dass die Laschen ein stufen- bzw. treppenartiges Muster ausbilden. Das Muster ist jedoch lediglich beispielhaft gewählt.In the 2 a side view of the fuel cell stack 1 according to the invention is shown. It comprises a plurality of fuel cells 2 in a stacked arrangement with bipolar plates 4 lying between them. Each bipolar plate 4 is connected or welded to a contact plate 5 for voltage tapping by means of the monitoring electronics 10 . The tabs 6 formed by the contact plates 5 are arranged laterally offset from one another, so that they are arranged at a distance from one another both in the vertical and in the horizontal direction. In the present case, the distances are selected in such a way that the tabs form a stepped or stair-like pattern. However, the pattern is only selected as an example.

Claims (9)

Brennstoffzellenstapel (1), umfassend mehrere Brennstoffzellen (2) in gestapelter Anordnung, wobei jeweils zwei zwischen zwei benachbarten Brennstoffzellen (2) angeordnete Monopolarplatten (3) gemeinsam eine Bipolarplatte (4) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (4) in einem Randbereich mit einem Kontaktblech (5) verbunden ist, das im Wesentlichen parallel zur Bipolarplatte (4) ausgerichtet ist und eine über die Bipolarplatte (4) hinausragende Lasche (6) ausbildet.Fuel cell stack (1), comprising a plurality of fuel cells (2) in a stacked arrangement, with two monopolar plates (3) arranged between two adjacent fuel cells (2) jointly forming a bipolar plate (4), characterized in that the bipolar plate (4) in an edge region is connected to a contact plate (5) which is aligned essentially parallel to the bipolar plate (4) and forms a tab (6) which projects beyond the bipolar plate (4). Brennstoffzellenstapel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (5) aus einem vorzugsweise walzplattierten Kupfer-Stahl-Blech gefertigt ist und/oder eine Blechdicke von 0,1 mm bis 0,8 mm aufweist.Fuel cell stack (1) after claim 1 , characterized in that the contact sheet (5) is made of a preferably roll-clad copper-steel sheet and / or has a sheet thickness of 0.1 mm to 0.8 mm. Brennstoffzellenstapel (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (4) und das Kontaktblech (5) stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind.Fuel cell stack (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the bipolar plate (4) and the contact plate (5) are materially connected, preferably welded. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (6) an ihrem freien Ende gebogen und/oder verdrillt ist, so dass die Lasche (6) eine schräg oder quer zur Blechebene verlaufende Kontaktfläche (7) aufweist.Fuel cell stack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the tab (6) is bent and/or twisted at its free end so that the tab (6) has a contact surface (7) running obliquely or transversely to the plane of the sheet. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech (5) zumindest bereichsweise mit einem elektrisch nichtleitenden Material (8), vorzugsweise mit einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff, umspritzt ist.Fuel cell stack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact plate (5) is overmoulded at least in regions with an electrically non-conductive material (8), preferably with an electrically non-conductive plastic. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bipolarplatten (4), vorzugsweise alle Bipolarplatten (4), jeweils mit einem Kontaktblech (5) verbunden sind, wobei die Kontaktbleche (5) an der gleichen Seite des Brennstoffzellenstapels (1) angeordnet sind.Fuel cell stack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that several bipolar plates (4), preferably all bipolar plates (4), are each connected to a contact plate (5), the contact plates (5) being on the same side of the fuel cell stack ( 1) are arranged. Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbleche (5) und/oder die Laschen (6) seitlich versetzt zueinander angeordnet sind.Fuel cell stack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact plates (5) and/or the tabs (6) are arranged laterally offset from one another. Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie einer mit dem Brennstoffzellenstapel (1) elektrisch verbundenen Überwachungselektronik (10), wobei die elektrische Verbindung im Bereich mindestens einer Lasche (6) eines mit einer Bipolarplatte (4) verbundenen Kontaktblechs (5) hergestellt ist.Fuel cell system with a fuel cell stack (1) according to one of the preceding claims and monitoring electronics (10) electrically connected to the fuel cell stack (1), wherein the electrical connection in the area of at least one tab (6) of a contact plate (5 ) is made. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen der Überwachungselektronik (10) und der Lasche (6) mittels Löten oder Schweißen, insbesondere Widerstands- oder Laserschweißen, hergestellt ist.fuel cell system claim 8 , characterized in that the electrical connection between the monitoring electronics (10) and the bracket (6) by means of soldering or welding, in particular resistance or laser welding.
DE102021205996.1A 2021-06-14 2021-06-14 Fuel cell stack and fuel cell system Pending DE102021205996A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021205996.1A DE102021205996A1 (en) 2021-06-14 2021-06-14 Fuel cell stack and fuel cell system
PCT/EP2022/064923 WO2022263174A1 (en) 2021-06-14 2022-06-01 Fuel cell stack and fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021205996.1A DE102021205996A1 (en) 2021-06-14 2021-06-14 Fuel cell stack and fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021205996A1 true DE102021205996A1 (en) 2022-12-15

Family

ID=82117017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021205996.1A Pending DE102021205996A1 (en) 2021-06-14 2021-06-14 Fuel cell stack and fuel cell system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021205996A1 (en)
WO (1) WO2022263174A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6703155B2 (en) * 2001-11-13 2004-03-09 Avista Laboratories, Inc. Power tap device, fuel cell stack, and method of dividing a fuel cell stack
ES2574418T3 (en) * 2011-04-29 2016-06-17 G4 Synergetics, Inc. Stacking and sealing configurations for energy storage devices
GB2494879B (en) * 2011-09-21 2014-09-24 Intelligent Energy Ltd Cell voltage monitoring connector system for a fuel cell stack
DE202014008157U1 (en) * 2014-10-08 2016-01-20 Reinz-Dichtungs-Gmbh Electrochemical system
WO2018111968A1 (en) * 2016-12-13 2018-06-21 3M Innovative Properties Company Bipolar plate-electrode assemblies and electrochemical cell stacks and liquid flow batteries therefrom

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022263174A1 (en) 2022-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010029682B4 (en) Card edge connector and method of assembling same
DE2207269C3 (en) Electrical plug contact part of an edge connector for printed circuit boards
WO2015165914A1 (en) Contact element for an electric connection, copper strip for producing a plurality of contact elements
EP3000153A1 (en) Plug-in bridge having plate elements lying one over the other
LU93039B1 (en) plug contact
DE102010030723B4 (en) Card edge connector and method of making a card edge connector
DE102021205996A1 (en) Fuel cell stack and fuel cell system
EP1082784B1 (en) Hf connector with cutting edges
DE102014005536B4 (en) Contact blade for forming a socket by coupling with a housing element and a socket, formed by coupling the contact blade with a housing element
EP0238823B1 (en) Multiple plug for a connector with contact springs arranged in at least two parallel rows
DE102021110424A1 (en) conductor terminal
BE1025493B1 (en) Electrical connector, circuit board and method of making an electrical connector
DE102017117300A1 (en) Cross jumper and terminal block arrangement
EP3553898A1 (en) Current guiding profile and pickup connector
DE102017110060B4 (en) Method for producing an arrangement and arrangement with a busbar for a connection terminal for contacting a plurality of electrical conductors and an electrical connection terminal
EP2709212B1 (en) Assembly for interconnecting circuit boards
EP2956976A1 (en) Cell connector for making electrically conductive contact with a plurality of battery cell terminals, method for producing a cell connector of this kind, and battery module having at least one cell connector of this kind
WO2000004607A1 (en) Set of contact blades in a multiple connector strip for cable connectors, and multiple connector strip
DE102017112978B4 (en) Cross connector and cross connector assembly
EP0959528B1 (en) Apparatus for forming crimp connections
DE102018216143B3 (en) Contact arrangement and device with a base plate and a contact arrangement arranged thereon
DE102021206435A1 (en) Method for manufacturing a fuel cell stack, fuel cell stack
DE102022128837A1 (en) Current collector for a battery with an electrode winding
DE19735945A1 (en) Electrical knife clamp contact for automobile
WO2020229141A1 (en) Fastening device for fastening a connection arrangement to a printed circuit board