WO2013020997A1 - Fuel cell, fuel cell assembly, and method for producing a fuel cell - Google Patents

Fuel cell, fuel cell assembly, and method for producing a fuel cell Download PDF

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WO2013020997A1
WO2013020997A1 PCT/EP2012/065509 EP2012065509W WO2013020997A1 WO 2013020997 A1 WO2013020997 A1 WO 2013020997A1 EP 2012065509 W EP2012065509 W EP 2012065509W WO 2013020997 A1 WO2013020997 A1 WO 2013020997A1
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fuel cell
cylinder base
base surface
long axis
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Andreas Schulze
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a fuel cell according to the preamble of claim 1, a fuel cell assembly according to claim 7, and a method for producing a fuel cell according to claim 9.
  • various fuel cells and fuel cell assemblies are known.
  • Solid Oxide Fuel Cells SOFC, Solid Oxide Fuel Cell
  • HPD High Power Density
  • Planar constructed fuel cells consist, for example, according to DE 10 2004 026 714 A1 of flat sintered bodies with parallel recesses and have applied to the sintered body functional layers.
  • the sintered body represents a first electrode.
  • the functional layers comprise a solid-ceramic electrolyte layer and a further electrode.
  • the two electrodes are formed as a cathode or anode.
  • the cathode serves as an air electrode and the anode as a fuel electrode.
  • Several flat fuel cells arranged on top of each other result in a block-shaped fuel cell arrangement.
  • the parallel recesses now form flow channels for gases, in particular for air and fuel.
  • each individual fuel cell is designed as a hollow cylindrical tube with a circular cylinder base.
  • the tube consists of a sintered body.
  • functional layers are applied on the tube. These are a first functional layer serving as an electrode, a functional layer consisting of a solid-ceramic electrolyte, and a functional layer serving as a second electrode, the functional layer consisting of the electrolyte being arranged between the two electrodes.
  • the air flow around the electrode is a cathode and the other fuel-flow around electrode serves as an anode.
  • the object of the invention is therefore to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a tubular fuel cell, by means of which a higher power generation capacity per volume of a fuel cell assembly can be achieved.
  • the fuel cells and the fuel cell assembly should be safe in operation and cost little.
  • the tubes should be easy to produce. This is achieved with the features of claim 1, and the independent claims 7 and 9 according to the invention. Advantageous developments can be found in the dependent claims.
  • the invention relates to a fuel cell having a hollow cylindrical tube with a cylinder base surface and functional layers applied to the tube, which are divided into at least two segments, wherein a first functional layer anodic properties, a second functional layer cathodic properties and one the functional layer separating third functional layer has electrolytic properties, wherein the tube is aligned transversely to a gas flow, and wherein the cylinder base surface of the tube has a long axis and a short axis, wherein the short axis is aligned transversely to the gas flow, and wherein the segments separating isolations are aligned along the long axis aligned longitudinally of the tube.
  • Both the long and the short axis are geometry axes. These therefore only describe the extent of the cylinder base area in different directions. It is advantageous that the surface of the fuel cell with the same volume can be increased by the cylinder base area with a long axis and a short axis. Thus, the overall surface area of a fuel cell assembly may be large relative to its volume. Furthermore, the dynamic pressure upstream of each fuel cell can be low, since the short axis aligned transversely to the gas flow can form a small end face. At the same time, the gas flow must be deflected less strongly to the fuel cells and turbulence can be avoided. Accordingly, little energy would have to be expended for the generation of the gas flow, or the distances between two fuel cells could be made small. Thus, a high power generation performance is achievable with a fuel cell assembly having such fuel cells.
  • the insulation is arranged on the long axis.
  • the surface of the fuel cell directed towards the gas flow is thus subjected to less thermal loading and the insulation on the surface away from the gas flow lies in the zone in which the gas flow breaks off and a worse combustion would occur anyway. In this way, the remaining large and aligned along the gas flow surfaces can be flowed around particularly evenly.
  • the tube itself forms one of the functional layers and performs the function of a cathode or anode. As a result, the subsequent application of one of the functional layers can be avoided and the production costs can be reduced. If the tube forms a functional layer, the insulation should be used for the segmentation of the Functional layers separate the entire tube into two parts. For this purpose, the insulation could be incorporated directly into a sintered blank during production and sintered together.
  • An embodiment of the invention provides that the cylinder base surface of the tube is oval-shaped. This can have a positive effect on the flow resistance of the fuel cell. Especially small radii in the region of the intersection of the long axis and the tube are suitable for reducing the flow resistance. In this way, almost the entire surface of the fuel cell can be uniformly flowed around by the gas stream. Only a small end face, which is aligned in the direction of the gas flow, then forms a dynamic pressure surface. The current break on the side facing away from the gas flow side can be done very late, so that here as well as possible a large surface area can be flowed around by the gas stream. The round shapes are also less prone to thermal stress.
  • the cylinder base surface of the tube is formed elliptical.
  • This special oval shape offers a particularly good flow resistance.
  • elliptical fuel cells can be tightly packed. In this case, thermal cycling can be very well tolerated, since an ellipse is constructed mirror-symmetrically in different axes and has round shapes.
  • the cylinder base of the tube with rounded corners. Apart from the radius of the corners, in each case two sides are parallel to one another in such an embodiment.
  • the surface of the functional layers may be particularly high in such a configuration in relation to the volume of the fuel cell assembly.
  • the long axes of two adjacent fuel cells are aligned parallel to each other, the flow cross-section between them can be designed to be constant. Gas deflections are so avoidable and the flow resistance is correspondingly low.
  • the entire surface can be flown around at approximately the same flow velocity, so that the combustion can be very uniformly distributed over the surface.
  • the flat surfaces of the tube can also be particularly easily printed, whereby the manufacturing cost of the functional layers can be kept low.
  • Another embodiment would be to increase the radii of the rounded corners so much that the lying on the long axis sides of the tube have a semi-circular cross-section. As a result, the flow resistance of the tube can be reduced.
  • the long axis of the cylinder base of the tube is twice to six times as long as the short axis. Even with a length ratio in which the long axis is twice as long as the short axis of an elliptical cylinder base area, a necessary base area for an equally efficient fuel cell arrangement can be reduced by approximately 23%. Among other things, this is due to the fact that the flow resistance for the gas flow in this range of aspect ratios improves the most, so that the distances between the fuel cells can be reduced and / or the own power consumption can be reduced to generate the gas flow.
  • the flow resistance could be arranged on the downstream side of the tube a downstream tail with a cross section of a drop tip on the gas stream.
  • the gas flow does not break off, but can be conducted almost over the entire surface of the tube.
  • less turbulence arises in the flow direction behind the tube, so that the flow resistance is low. This can also increase the power generation capacity of a fuel cell arrangement equipped with such fuel cells.
  • the invention further relates to a fuel cell arrangement having at least four fuel cells, wherein each fuel cell has a hollow cylindrical tube with a cylinder base surface and functional layers applied to the tube, which are subdivided into at least two segments, wherein a first functional layer has anodic properties, a second functional layer cathodic properties and a second functional layer said third functional layer separating said two functional layers has electrolytic properties, the tube being oriented transversely to a gas flow, and wherein the cylinder base surface of the tube has a long axis and a short axis oriented perpendicular thereto, the short axis being oriented transversely to the gas flow, and wherein the segments separating isolations are arranged on the long axis aligned along the tube, and wherein the tubes of the fuel cells have a first end and a second end, and wherein the tubes with the first end are arranged in a plane and the second ends of the tubes lie on the same side of the plane.
  • the fuel cells all point in the same direction relative to the plane in which the first ends of the tubes are arranged.
  • the fuel cells are all arranged parallel to one another.
  • Particularly favorable for this purpose is an arrangement of the fuel cells perpendicular to this plane.
  • Such a fuel cell arrangement enables a high density in the nesting of the fuel cells, in particular because of the selected cylinder base area.
  • the imaginable, achievable surface of the fuel cells per volume is so particularly high. Accordingly, the power generation performance of such a fuel cell assembly per volume may be high.
  • the electronic connections can be easily realized. Namely, all anodes and cathodes can be connected in a plane with electrical conductors.
  • the tubes closed at the second end A supply of gas into the interior of the fuel cell, in particular of fuel, can then take place through an opening at the first end of the fuel cell. Through this opening, for example, first a core line lead to just before the closed second end of the fuel cell. Gas flowing from the core conduit into the interior of the fuel cell may then be diverted at the closed second end of the fuel cell and directed between the core conduit and the tube toward the opening at the first end. Ideally, this is the closed second end designed at least inside dome-shaped. Thus, the gas can be deflected with low flow resistance. In addition, thermal stresses are well tolerated. For this purpose may additionally contribute an embodiment in which the closed second end is dome-shaped in the direction of the outside. Thus, material thickening can be avoided, which otherwise can be thermally problematic.
  • the core line can also have a cross section with a short and a long axis, the geometry ideally corresponds on a smaller scale of the cylinder base area of the tube.
  • the long axis of the core line and the long axis of the cylinder base should be aligned the same.
  • the outer flow around the fuel cell is an important design element to achieve a high power generation performance in a compact design of a fuel cell assembly.
  • the tubes are arranged such that between them formed flow connections of a gas inlet to a gas outlet are the same length and have the same pressure drop.
  • regular and uniform arrangements of the fuel cells are suitable.
  • the fuel cells are positioned offset from one another. Due to the uniform length and the same pressure drop of the flow connections, all fuel cells can be uniformly flowed around by gas. Accordingly, each fuel cell can be operated at its power limit.
  • all fuel cells heat up equally, so that the performance of the fuel cell assembly does not have to be throttled to a level at which the lying in heat centers fuel cells are not destroyed. This results in a high power generation performance of such a fuel cell assembly.
  • the invention further relates to a method for producing a fuel cell, wherein each fuel cell has a hollow cylindrical tube with a cylinder base and on the tube applied functional layers, which are divided into at least two segments, wherein a first functional layer anodic properties, a second functional layer cathodic properties and a third functional layer separating these two functional layers has electrolytic properties, the tube being oriented transversely to a gas flow, and the cylinder base surface of the tube having a long axis and a short axis oriented perpendicular thereto, the short axis being oriented transversely to the gas flow, and wherein the segment isolating insulators are aligned along the long axis aligned with the tube, comprising the following steps:
  • electrical connections and also the insulations can be encapsulated directly in the CIM process, so that they are integrated into the tube.
  • the distance between the printing screen and the transfer body changes during the rotation of the same. This distance deviation can be compensated by a translational feed movement.
  • a translational movement of the transfer body can be carried out for this purpose.
  • the method is also particularly advantageous due to the detachment of the printing screen at the smallest radius of the cylinder base area of the transfer body.
  • a tail tail with a cross section of a drop tip on the tube can be manufactured in a simple manner.
  • the wake tail can be arranged on the insulation on the side facing away from the gas flow downstream side. It does not even reduce the surface of the functional layers.
  • the transfer body can be easily printed in rotary screen printing, as the Injection is also feasible only after this.
  • the encapsulation can also take place only after the sintering of the transfer body, but preferably the transfer body and the drop-shaped cross-sectional geometry are sintered together.
  • FIG. 2 is a longitudinal cross-section through a fuel cell
  • Fig. 3 is a radial cross section through a fuel cell with an elliptical
  • Fig. 5 is a schematic representation of a rotary screen printing method.
  • 1 shows a radial cross section through a fuel cell 1.
  • This has a hollow cylindrical tube 10 with an elliptical cylinder base surface 13 and applied to the tube 10 functional layers 21, 22, 23. The latter are divided by insulation 31, 32 into two segments 41, 42.
  • a first functional layer 21 has anodic properties and is arranged directly on the tube 10.
  • a second functional layer 22 has cathodic properties, and a third functional layer 23 separating these two functional layers 21, 22 has electrolytic properties.
  • the tube 10 is aligned transversely to a gas flow G.
  • the elliptic cylinder base 13 of the tube 10 has a long axis 14 and a short axis 15 oriented perpendicular thereto, the long axis 14 being approximately twice as long as the short axis 15.
  • the short axis 15 is oriented transversely to the gas flow G. so that the flow resistance of the fuel cell 1 for the gas flow G is low.
  • the side facing the gas flow G side of the fuel cell 1 forms an inflow side 151 and the opposite and the gas flow G side facing away from a downstream side 152.
  • the insulation 31, 32 are arranged on the long axis 14 along the tube 10, in particular a first insulation 31 on the inflow side 151 and a second insulation 32 on the downstream side 152.
  • a core line 60 can be seen in the center of the cylinder base surface 13. This is arranged centrally in the present example. Through this core line 60 is a supply of gas, in particular of fuel, in the interior of the fuel cell 1. To a To achieve uniform gas distribution within the fuel cell 1, the core line 60 also has an elliptical cross-section. In particular, the geometry of the cross section on a reduced scale corresponds to the cylinder base surface 13 of the tube 10. The long axis of the core line 60 and the long axis 14 of the tube 10 are directed in the same direction.
  • the longitudinal cross section through a fuel cell 1 shown in FIG. 2 shows a hollow cylindrical tube 10.
  • the fuel cell 1 has an opening 16 at a first end 11 and is formed closed at the second end 12.
  • the closed second end 12 has a dome shape.
  • a gas in particular a fuel
  • the core line 60 ends shortly before the closed second end 12 of the tube 10, so that gas flowing out here is deflected at the dome-shaped inner side of the closed second end 12. Subsequently, the gas flows between the core conduit 60 and the tube 10 back toward the opening 16 at the first end 1 1.
  • the fuel cell 1 is flowed around by a gas flow G, which is aligned transversely to its longitudinal axis L.
  • a gas flow G which is aligned transversely to its longitudinal axis L.
  • the cross-section of the image is parallel to a long axis 14 of the tube 10.
  • the gas flow G thus hits the fuel cell transversely to a short axis of a cylindrical base surface of the tube 10 arranged perpendicular to the long axis 14 1.
  • the side of the tube 10 facing the gas flow G forms an inflow side 151 and the side of the tube remote from the gas flow G forms an outflow side 152.
  • electrical conductors 50 are provided in addition to the opening 16 and the leading through the opening core line 60. These provide an electrical connection to anodic and cathodic functional layers, which are arranged on the tube 10. Preferably, these electrical conductors 50 are arranged distributed on the circumference of the tube 10 and exert a biasing force in the direction of the center of the tube 10 and on the latter. Thus, electrical contact between the electrical conductors 50 and the functional layers is also present during thermal deformations of the tube 10 or other parts. At the same time, the electrical conductors 50 can form a clamping holder for the fuel cell 1 by means of an undercut. This simplifies installation considerably and reduces the costs for additional supports that are otherwise necessary.
  • the entire fuel cell 1 has a homogeneous material thickness except for the areas of the electrical connections for the electrical conductors 50, so that only small thermal stresses occur.
  • the fuel cell 1 has a hollow cylindrical tube 10 with an elliptical cylinder base surface 13 and functional layers applied to the tube 10. The latter are divided by isolations 31, 32 into two segments 41, 42.
  • the elliptical cylinder base surface 13 of the tube 10 has a long axis 14 and a short axis 15.
  • the long axis 14 is approximately three times as long as the short axis 15.
  • the short axis 15 is aligned transversely to a gas flow G, so that Flow resistance of the fuel cell 1 for the gas stream G is low.
  • the side facing the gas flow G side of the fuel cell 1 forms an inflow side 151 and the side facing away from the gas flow G side of a downstream side 152.
  • the insulations 31, 32 on the long axis 14 of the tube 10 are longitudinal, i. longitudinal, are arranged aligned to this, in particular a first insulation 31 on the inflow side 151 and a second insulation 32 on the downstream side 152.
  • the tailing tail 152 is further arranged, which has a drop-tip-shaped cross-section.
  • Such a trailing tail 152 can be produced by subsequent encapsulation of the tube 10 on the outflow side 152 in the CIM method with a droplet-tip-shaped cross-sectional geometry 153a. However, this can also be done in an earlier manufacturing step, when the tube 10 is still a green blank. This blank is also called transfer body, which has a short axis 15a.
  • the drop-tip shaped cross-sectional geometry 153a is sintered for curing, whereby the tailing tail 153 is formed with its final shape and strength.
  • a core line 60 can be seen in cross-section. Through this core line 60, a supply of gas, in particular fuel, takes place in the interior of the fuel cell 1. As can be seen, the core line 60 has a simple circular cross-section.
  • Fig. 4 shows a particularly advantageous fuel cell assembly 100 consisting of a plurality of fuel cells 1, which are all arranged with their first end in a plane E, pointing in the same direction of the plane E and are parallel to each other. Each of these fuel cells 1 has a hollow cylindrical tube 10 having an elliptical cylinder base with a long and a short axis.
  • a gas stream G flows into a main distribution channel 103, which has a relatively large flow cross-section.
  • fuel cells 1 are arranged on both sides. In particular, their long axes are arranged obliquely to the main distribution channel 103, so that from the main distribution channel 103 branching gas streams G experience only a small change in direction.
  • the fuel cells 1 lying to the left of the main distribution channel 103 all have a rectified alignment of the long axes. The same applies to the fuel cells 1 arranged to the right of the main distribution channel 103.
  • On both sides of the main distribution channel 103 are only two rows of fuel cells 1, wherein the first row is arranged offset to the second row.
  • the offset is approximately half the length of the short axis of the elliptical cylinder base surface. Overall, this results in four rows of fuel cells. 1 Finally, gas G flowing through between these fuel cells 1 is again brought together in a first and second collecting channel 104, 105 and passed to gas outlets 102.
  • the collecting channels 104, 105 have a larger cross section, which is suitable to be able to conduct a larger amount of gas G.
  • the collecting channels 104, 105 and the gas outlets 102 form a flow direction which corresponds to that of the gas inlet 101. Thus, the change in direction of a gas flow G, which is introduced into one of the collecting channels 104, 105, low.
  • each fuel cell 1 is approximately equal to flow around the gas stream G, since the pressure drop in each flow connection V is equal. Since only two rows of fuel cells 1 are arranged between the main distribution channel 103 and the manifolds 104, 105, the fuel cells 1 are flowed around with almost constant oxygen concentration of the gas stream G, whereby the combustion of each fuel cell 1 is equally good. Not only are the flow connections V between the fuel cells 1, but the entire Flow connections V from the gas inlet 101 to the gas outlet 102 are the same length and have the same pressure drop.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a rotary screen printing method.
  • a hollow cylindrical transfer body 10a is first produced in the CIM method with a cylinder base surface 13a, which has a long axis 14a and a short axis 15a aligned perpendicular thereto.
  • different materials with insulating, cathodic, anodic or electrolytic properties are applied to a lateral surface of the transfer body 10a in the rotary screen printing process.
  • a printing screen 200 lies on the transfer body 10a and the materials are applied through the screen to the transfer body 10a and scraped off with a doctor blade 201.
  • the transfer body 10a performs a rotational movement R to spread the material over its circumference.
  • the transfer body 10a performs a translatory movement T in order to keep the delivery between itself and the printing screen 200 constant.
  • Particularly advantageous is a detachment of the printing screen 200 in the region of the smallest radius of the cylinder base surface 13a of the transfer body 10a. The smallest radius is in the illustrated elliptic cylinder base surface 13a at their intersection with the long axis 14. At this position, the printing screen 200 is only on a small surface and can be replaced in a favorable peel angle.

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Abstract

The invention relates to a fuel cell having a hollow cylindrical tube having a cylinder main surface and functional layers applied to the tube, which functional layers are divided into at least two segments, wherein a first functional layer has anodic properties, a second functional layer has cathodic properties, and a third functional layer separating the first and second functional layers has electrolytic properties, wherein the tube is oriented perpendicular to a gas flow, and wherein the cylinder main surface of the tube has a long axis and a short axis oriented perpendicular to the long axis, wherein the short axis is oriented perpendicular to the gas flow, and wherein insulating elements separating the segments are arranged on the long axis and are oriented along the tube. The invention further relates to a fuel cell assembly having such fuel cells and a method for producing such fuel cells.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Brennstoffzelle, Brennstoffzellenanordnunq und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle Fuel cell, Brennstoffzellenanordnunq and method for producing a fuel cell
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 , eine Brennstoffzellenanordnung nach Patentanspruch 7, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle nach Patentanspruch 9. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Brennstoffzellen und Brennstoffzellenanordnungen bekannt. So existieren Festoxidbrennstoffzellen [SOFC, (Solid Oxide Fuel Cell)] mit tubulärem und planarem Aufbau [HPD, (High Power Density)]. The invention relates to a fuel cell according to the preamble of claim 1, a fuel cell assembly according to claim 7, and a method for producing a fuel cell according to claim 9. From the prior art, various fuel cells and fuel cell assemblies are known. For example, Solid Oxide Fuel Cells [SOFC, Solid Oxide Fuel Cell] have a tubular and planar structure [HPD, (High Power Density)].
Planar aufgebaute Brennstoffzellen bestehen zum Beispiel gemäß DE 10 2004 026 714 A1 aus flachen Sinterkörpern mit parallelen Ausnehmungen und haben auf dem Sinterkörper aufgebrachte Funktionsschichten. Der Sinterkörper stellt eine erste Elektrode dar. Die Funktionsschichten umfassen eine festkeramische Elektrolytschicht und eine weitere Elektrode. Die beiden Elektroden sind als Kathode bzw. Anode ausgebildet. Dabei dient die Kathode als Luftelektrode und die Anode als Brennstoffelektrode. Mehrere aufeinander angeordnete flache Brennstoffzellen ergeben eine blockförmige Brennstoffzellenanordnung. Die parallelen Ausnehmungen bilden nunmehr Strömungskanäle für Gase, insbesondere für Luft und Brennstoff. Planar constructed fuel cells consist, for example, according to DE 10 2004 026 714 A1 of flat sintered bodies with parallel recesses and have applied to the sintered body functional layers. The sintered body represents a first electrode. The functional layers comprise a solid-ceramic electrolyte layer and a further electrode. The two electrodes are formed as a cathode or anode. The cathode serves as an air electrode and the anode as a fuel electrode. Several flat fuel cells arranged on top of each other result in a block-shaped fuel cell arrangement. The parallel recesses now form flow channels for gases, in particular for air and fuel.
Bei einem tubulärem Aufbau, wie ihn beispielsweise WO 2010/037670 A1 zeigt, ist jede einzelne Brennstoffzelle als hohlzylindrischer Tubus mit einer kreisrunden Zylindergrundfläche ausgebildet. Der Tubus besteht aus einem Sinterkörper. Auf dem Tubus sind Funktionsschichten aufgebracht. Diese sind eine erste als Elektrode dienende Funktionsschicht, eine aus festkeramischem Elektrolyt bestehende Funktionsschicht und eine als zweite Elektrode dienende Funktionsschicht, wobei die aus dem Elektrolyt bestehende Funktionsschicht zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist. Die von Luft umströmte Elektrode ist eine Kathode und die andere von Brennstoff umströmte Elektrode dient als Anode. In a tubular structure, as shown, for example, WO 2010/037670 A1, each individual fuel cell is designed as a hollow cylindrical tube with a circular cylinder base. The tube consists of a sintered body. On the tube functional layers are applied. These are a first functional layer serving as an electrode, a functional layer consisting of a solid-ceramic electrolyte, and a functional layer serving as a second electrode, the functional layer consisting of the electrolyte being arranged between the two electrodes. The air flow around the electrode is a cathode and the other fuel-flow around electrode serves as an anode.
Zusätzlich ist beispielsweise aus EP 1 079 453 A1 bekannt, die Funktionsschichten der tubulären Brennstoffzelle zu segmentieren. Hierfür werden die Segmente elektrisch von einander getrennt. Mittels einer Reihenschaltung der Segmente ist es möglich, die von der Brennstoffzelle abgegebene Spannung zu erhöhen. In einer Brennstoffzellenanordnung sind derartige Tuben parallel zueinander und benachbart angeordnet, sowie elektrisch hintereinander und/oder gruppenweise parallel geschaltet. Zwischen den Tuben hindurch strömt dann die Luft und umströmt so die außen auf den Tuben angeordnete Kathode. In addition, it is known, for example from EP 1 079 453 A1, to segment the functional layers of the tubular fuel cell. For this purpose, the segments are electrically separated from each other. By means of a series connection of the segments, it is possible to increase the voltage delivered by the fuel cell. In a fuel cell assembly such tubes are arranged parallel to each other and adjacent, as well as electrically connected in series and / or in groups in parallel. The air then flows between the tubes and flows around the outside of the tubes arranged cathode.
Dabei ist es jedoch notwendig, dass große Spalte zwischen den Tuben vorgesehen werden und/oder der Luftstrom mit einem Gebläse unterstützt wird. Andernfalls kann es zu einer unzureichenden Umströmung kommen. Eine große Beabstandung der Tuben geht jedoch einher mit einer relativ geringen Stromerzeugungsleistung pro Volumen der Brennstoffzellenanordnung. Es liegt dann nämlich eine geringe Packdichte der Brennstoffzellen vor. Bei einer Verringerung der Beabstandung und damit einer Erhöhung der Packdichte kann ein Eigenstromverbrauch zur Erzeugung des Luftstroms notwendig sein. Die Stromerzeugungsleistung kann dann um den Eigenstrombedarf gemindert sein. Problematisch kann auch die ungleichmäßige Umströmung entlang des Tubusumfangs sein. Insbesondere auf der zum Luftstrom gerichteten Seite kann ein Staudruck mit sehr hoher Luftversorgung herrschen und auf der dem Luftstrom abgewandten Seite kann ein Luftabriss erfolgen, sodass eine Zone der Brennstoffzelle schlecht mit Luft versorgt wird. Die ungleichmäßige Luftzufuhr kann so zu einer ungleichmäßigen Verbrennung am Umfang des Tubus und in der Folge zu thermischen Spannungen führen. Dementsprechend sollten die Brennstoffzellen so betrieben werden, dass deren schwächstes Glied nicht zerstört wird. Große Teile der Brennstoffzellen würden dann nicht an der Leistungsgrenze betrieben und die Stromerzeugungsleistung wäre gering. However, it is necessary that large gaps are provided between the tubes and / or the air flow is assisted by a blower. Otherwise, there may be an insufficient flow around. However, a large spacing of the tubes is associated with a relatively low power generation capacity per volume of the fuel cell assembly. There is then a small packing density of the fuel cells. With a reduction in the spacing and thus an increase in the packing density, a self-current consumption for generating the air flow may be necessary. The power generation capacity can then be reduced by the own power requirement. Another problem is the uneven flow around the circumference of the tube. In particular, on the side directed toward the air flow, a back pressure with a very high air supply can prevail, and on the side facing away from the air flow an air separation can take place, so that a zone of the fuel cell is poorly supplied with air. The uneven supply of air can thus lead to an uneven combustion at the periphery of the tube and as a result to thermal stresses. Accordingly, the fuel cells should be operated so that their weakest link is not destroyed. Large parts of the fuel cells would then not be operated at the power limit and the power generation capacity would be low.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine tubuläre Brennstoffzelle bereitzustellen, mittels der eine höhere Stromerzeugungsleistung pro Volumen einer Brennstoffzellenanordnung erzielbar ist. Die Brennstoffzellen und die Brennstoffzellenanordnung sollen sicher im Betrieb sein und wenig kosten. Außerdem sollen die Tuben einfach herstellbar sein. Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 , sowie den nebengeordneten Ansprüchen 7 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. The object of the invention is therefore to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a tubular fuel cell, by means of which a higher power generation capacity per volume of a fuel cell assembly can be achieved. The fuel cells and the fuel cell assembly should be safe in operation and cost little. In addition, the tubes should be easy to produce. This is achieved with the features of claim 1, and the independent claims 7 and 9 according to the invention. Advantageous developments can be found in the dependent claims.
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle mit einem hohlzylindrischen Tubus mit einer Zylindergrundfläche und auf dem Tubus aufgebrachten Funktionsschichten, die in wenigstens zwei Segmente unterteilt sind, wobei eine erste Funktionsschicht anodische Eigenschaften, eine zweite Funktionsschicht kathodische Eigenschaften und eine diese beiden Funktionsschichten trennende dritte Funktionsschicht elektrolytische Eigenschaften aufweist, wobei der Tubus quer zu einem Gasstrom ausgerichtet ist, und wobei die Zylindergrundfläche des Tubus eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist, wobei die kurze Achse quer zum Gasstrom ausgerichtet ist, und wobei die Segmente trennende Isolationen auf der langen Achse längs zum Tubus ausgerichtet angeordnet sind. The invention relates to a fuel cell having a hollow cylindrical tube with a cylinder base surface and functional layers applied to the tube, which are divided into at least two segments, wherein a first functional layer anodic properties, a second functional layer cathodic properties and one the functional layer separating third functional layer has electrolytic properties, wherein the tube is aligned transversely to a gas flow, and wherein the cylinder base surface of the tube has a long axis and a short axis, wherein the short axis is aligned transversely to the gas flow, and wherein the segments separating isolations are aligned along the long axis aligned longitudinally of the tube.
Sowohl die lange als auch die kurze Achse sind dabei Geometrieachsen. Diese beschreiben demnach lediglich die Ausdehnung der Zylindergrundfläche in unterschiedlichen Richtungen. Vorteilhaft ist, dass durch die Zylindergrundfläche mit einer langen Achse und einer kurzen Achse die Oberfläche der Brennstoffzelle bei gleichem Volumen vergrößerbar ist. Somit kann die Gesamtoberfläche einer Brennstoffzellenanordnung relativ zu deren Volumen groß sein. Weiterhin kann der Staudruck vor einer jeden Brennstoffzelle gering sein, da die quer zum Gasstrom ausgerichtete kurze Achse eine kleine Stirnfläche ausbilden kann. Gleichzeitig muss der Gasstrom weniger stark an den Brennstoffzellen umgelenkt werden und Verwirbelungen sind vermeidbar. Dementsprechend müsste wenig Energie für die Erzeugung des Gasstroms aufgewandt werden, bzw. können die Abstände zwischen zwei Brennstoffzellen klein ausgelegt sein. Mithin ist eine hohe Stromerzeugungsleistung mit einer Brennstoffzellenanordnung mit solchen Brennstoffzellen erreichbar. Both the long and the short axis are geometry axes. These therefore only describe the extent of the cylinder base area in different directions. It is advantageous that the surface of the fuel cell with the same volume can be increased by the cylinder base area with a long axis and a short axis. Thus, the overall surface area of a fuel cell assembly may be large relative to its volume. Furthermore, the dynamic pressure upstream of each fuel cell can be low, since the short axis aligned transversely to the gas flow can form a small end face. At the same time, the gas flow must be deflected less strongly to the fuel cells and turbulence can be avoided. Accordingly, little energy would have to be expended for the generation of the gas flow, or the distances between two fuel cells could be made small. Thus, a high power generation performance is achievable with a fuel cell assembly having such fuel cells.
Besonders vorteilhaft ist auch, dass die Isolationen auf der langen Achse angeordnet sind. Die zum Gasstrom gerichtete Fläche der Brennstoffzelle wird so thermisch weniger belastet und die Isolation auf der vom Gasstrom weggerichteten Fläche liegt in der Zone, in welcher der Gasstrom abreißt und ohnehin eine schlechtere Verbrennung vorliegen würde. Auf diese Weise können die verbleibenden großen und längs zum Gasstrom ausgerichteten Flächen besonders gleichmäßig umströmt werden. Weiterhin ist es durch die längsgerichtete Segmentierung der Funktionsschichten möglich, alle Kathoden und Anoden der Segmente am selben Ende der Brennstoffzelle mit einem elektrischen Verbindungselement auszustatten. So kann an diesem Ende der von der Brennstoffzelle erzeugte Strom abgegriffen und der Aufwand zur Herstellung der elektrischen Verbindungen verringert werden. It is also particularly advantageous that the insulation is arranged on the long axis. The surface of the fuel cell directed towards the gas flow is thus subjected to less thermal loading and the insulation on the surface away from the gas flow lies in the zone in which the gas flow breaks off and a worse combustion would occur anyway. In this way, the remaining large and aligned along the gas flow surfaces can be flowed around particularly evenly. Furthermore, it is possible by the longitudinal segmentation of the functional layers to equip all cathodes and anodes of the segments at the same end of the fuel cell with an electrical connection element. Thus, at this end of the electricity generated by the fuel cell can be tapped and the cost of producing the electrical connections can be reduced.
Vorstellbar ist auch, dass der Tubus selbst eine der Funktionsschichten ausbildet und die Funktion einer Kathode oder Anode ausübt. Hierdurch ist das nachträgliche Aufbringen einer der Funktionsschichten vermeidbar und die Herstellkosten verringerbar. Bildet der Tubus eine Funktionsschicht aus, sollte die Isolation zur Segmentierung der Funktionsschichten den gesamten Tubus in zwei Teile trennen. Die Isolation könnte hierfür bei der Herstellung direkt in einen Sinterrohling eingebracht sein und mitgesintert werden. It is also conceivable that the tube itself forms one of the functional layers and performs the function of a cathode or anode. As a result, the subsequent application of one of the functional layers can be avoided and the production costs can be reduced. If the tube forms a functional layer, the insulation should be used for the segmentation of the Functional layers separate the entire tube into two parts. For this purpose, the insulation could be incorporated directly into a sintered blank during production and sintered together.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zylindergrundfläche des Tubus ovalförmig ausgebildet ist. Dies kann sich positiv auf den Strömungswiderstand der Brennstoffzelle auswirken. Vor allem kleine Radien im Bereich des Schnittpunkts der langen Achse und des Tubus sind dazu geeignet, den Strömungswiderstand zu verringern. Auf diese Weise kann nahezu die gesamte Oberfläche der Brennstoffzelle gleichmäßig vom Gasstrom umströmt werden. Lediglich eine kleine Stirnfläche, welche in Richtung des Gasstroms ausgerichtet ist, bildet dann eine Staudruckfläche. Auch der Stromabriss auf der vom Gasstrom abgewandten Seite kann sehr spät erfolgen, sodass auch hier eine möglichst große Oberfläche gut vom Gasstrom umströmt werden kann. Die runden Formen sind weiterhin wenig anfällig gegen thermische Spannungen. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung, bei der die Zylindergrundfläche des Tubus ellipsenförmig ausgebildet ist. Diese spezielle ovale Form bietet einen besonders guten Strömungswiderstand. Zudem lassen sich elliptische Brennstoffzellen hervorragend eng schachteln. Dabei können thermische Wechselbeanspruchungen sehr gut vertragen werden, da eine Ellipse in unterschiedlichen Achsen spiegelsymmetrisch aufgebaut ist und runde Formen aufweist. An embodiment of the invention provides that the cylinder base surface of the tube is oval-shaped. This can have a positive effect on the flow resistance of the fuel cell. Especially small radii in the region of the intersection of the long axis and the tube are suitable for reducing the flow resistance. In this way, almost the entire surface of the fuel cell can be uniformly flowed around by the gas stream. Only a small end face, which is aligned in the direction of the gas flow, then forms a dynamic pressure surface. The current break on the side facing away from the gas flow side can be done very late, so that here as well as possible a large surface area can be flowed around by the gas stream. The round shapes are also less prone to thermal stress. Particularly advantageous is an embodiment in which the cylinder base surface of the tube is formed elliptical. This special oval shape offers a particularly good flow resistance. In addition, elliptical fuel cells can be tightly packed. In this case, thermal cycling can be very well tolerated, since an ellipse is constructed mirror-symmetrically in different axes and has round shapes.
Möglich ist jedoch auch eine rechteckige Ausbildung der Zylindergrundfläche des Tubus mit abgerundeten Ecken. Abgesehen vom Radius der Ecken sind jeweils zwei Seiten bei solch einer Ausgestaltung parallel zueinander. Hierdurch können besonders viele Brennstoffzellen pro Volumen angeordnet sein. Die Oberfläche der Funktionsschichten kann bei solch einer Ausgestaltung im Verhältnis zum Volumen der Brennstoffzellenanordnung besonders hoch sein. Indem auch die langen Achsen zweier benachbarter Brennstoffzellen parallel zueinander ausgerichtet sind, kann der Strömungsquerschnitt zwischen diesen konstant ausgelegt sein. Gasumlenkungen sind so vermeidbar und der Strömungswiderstand ist dementsprechend gering. Zudem ist die gesamte Oberfläche ungefähr mit der gleichen Strömungsgeschwindigkeit umströmbar, sodass die Verbrennung sehr gleichmäßig über die Oberfläche verteilt erfolgen kann. Dies macht eine Anordnung der Brennstoffzellen mit besonders geringem Abstand möglich und erhöht ebenfalls die mögliche Oberfläche der Funktionsschichten pro Volumen einer Brennstoffzellenanordnung. Die flachen Oberflächen des Tubus können zudem besonders leicht bedruckbar sein, wodurch die Herstellungskosten für die Funktionsschichten gering gehalten werden können. Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit läge darin, die Radien der abgerundeten Ecken so stark zu erhöhen, dass die auf der langen Achse liegenden Seiten des Tubus einen halbkreisförmigen Querschnitt haben. Hierdurch ist der Strömungswiderstand des Tubus verringerbar. However, it is also possible a rectangular design of the cylinder base of the tube with rounded corners. Apart from the radius of the corners, in each case two sides are parallel to one another in such an embodiment. As a result, a particularly large number of fuel cells can be arranged per volume. The surface of the functional layers may be particularly high in such a configuration in relation to the volume of the fuel cell assembly. By also the long axes of two adjacent fuel cells are aligned parallel to each other, the flow cross-section between them can be designed to be constant. Gas deflections are so avoidable and the flow resistance is correspondingly low. In addition, the entire surface can be flown around at approximately the same flow velocity, so that the combustion can be very uniformly distributed over the surface. This makes an arrangement of the fuel cells with a particularly small distance possible and also increases the possible surface of the functional layers per volume of a fuel cell assembly. The flat surfaces of the tube can also be particularly easily printed, whereby the manufacturing cost of the functional layers can be kept low. Another embodiment would be to increase the radii of the rounded corners so much that the lying on the long axis sides of the tube have a semi-circular cross-section. As a result, the flow resistance of the tube can be reduced.
Vorzugsweise ist die lange Achse der Zylindergrundfläche des Tubus zweimal bis sechsmal so lang ist wie die kurze Achse. Schon bei einem Längenverhältnis, bei dem die lange Achse zweimal so lang ist wie die kurze Achse einer elliptischen Zylindergrundfläche, kann sich eine notwendige Grundfläche für eine gleichermaßen leistungsfähige Brennstoffzellenanordnung um circa 23% verringern. Dies ist unter anderem auch darauf zurückzuführen, dass sich der Strömungswiderstand für den Gasstrom in diesem Bereich der Längenverhältnisse am deutlichsten verbessert, sodass die Abstände zwischen den Brennstoffzellen verkleinert werden können und/oder der Eigenstromverbrauch zur Erzeugung des Gasstroms reduziert werden kann. Preferably, the long axis of the cylinder base of the tube is twice to six times as long as the short axis. Even with a length ratio in which the long axis is twice as long as the short axis of an elliptical cylinder base area, a necessary base area for an equally efficient fuel cell arrangement can be reduced by approximately 23%. Among other things, this is due to the fact that the flow resistance for the gas flow in this range of aspect ratios improves the most, so that the distances between the fuel cells can be reduced and / or the own power consumption can be reduced to generate the gas flow.
Zur weiteren Verbesserung des Strömungswiderstands könnte auf der dem Gasstrom abgewandten Abströmseite des Tubus ein Nachlauf-Schweif mit einem Querschnitt einer Tropfenspitze angeordnet sein. Hierdurch reißt der Gasstrom nicht ab, sondern kann nahezu über die gesamte Oberfläche des Tubus geleitet werden. Zudem entstehen in Strömungsrichtung hinter dem Tubus weniger Verwirbelungen, sodass der Strömungswiderstand gering ist. Auch hierdurch kann sich die Stromerzeugungsleistung einer mit solchen Brennstoffzellen ausgestatteten Brennstoffzellenanordnung erhöhen. To further improve the flow resistance could be arranged on the downstream side of the tube a downstream tail with a cross section of a drop tip on the gas stream. As a result, the gas flow does not break off, but can be conducted almost over the entire surface of the tube. In addition, less turbulence arises in the flow direction behind the tube, so that the flow resistance is low. This can also increase the power generation capacity of a fuel cell arrangement equipped with such fuel cells.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenanordnung mit wenigsten vier Brennstoffzellen, wobei jede Brennstoffzelle einen hohlzylindrischen Tubus mit einer Zylindergrundfläche und auf dem Tubus aufgebrachten Funktionsschichten aufweist, die in wenigstens zwei Segmente unterteilt sind, wobei eine erste Funktionsschicht anodische Eigenschaften, eine zweite Funktionsschicht kathodische Eigenschaften und eine diese beiden Funktionsschichten trennende dritte Funktionsschicht elektrolytische Eigenschaften aufweist, wobei der Tubus quer zu einem Gasstrom ausgerichtet ist, und wobei die Zylindergrundfläche des Tubus eine lange Achse und eine senkrecht zu dieser ausgerichtete kurze Achse aufweist, wobei die kurze Achse quer zum Gasstrom ausgerichtet ist, und wobei die Segmente trennende Isolationen auf der langen Achse längs zum Tubus ausgerichtet angeordnet sind, und wobei die Tuben der Brennstoffzellen ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, und wobei die Tuben mit dem ersten Ende in einer Ebene angeordnet sind und die zweiten Enden der Tuben auf der gleichen Seite der Ebene liegen. Man erkennt, dass die Brennstoffzellen alle in die gleiche Richtung relativ zu der Ebene, in der die ersten Enden der Tuben angeordnet sind, zeigen. Vorzugsweise sind die Brennstoffzellen alle parallel zueinander angeordnet. Besonders günstig ist hierfür eine Anordnung der Brennstoffzellen senkrecht zu dieser Ebene. Eine solche Brennstoffzellenanordnung ermöglicht insbesondere wegen der gewählten Zylindergrundfläche eine hohe Dichte bei der Schachtelung der Brennstoffzellen. Die vorstellbare, erzielbare Oberfläche der Brennstoffzellen pro Volumen ist so besonders hoch. Dementsprechend kann auch die Stromerzeugungsleistung einer solchen Brennstoffzellenanordnung pro Volumen hoch sein. Gleichzeitig können die elektronischen Verbindungen einfach realisiert werden. Alle Anoden und Kathoden können nämlich in einer Ebene mit elektrischen Leitern verbunden werden. The invention further relates to a fuel cell arrangement having at least four fuel cells, wherein each fuel cell has a hollow cylindrical tube with a cylinder base surface and functional layers applied to the tube, which are subdivided into at least two segments, wherein a first functional layer has anodic properties, a second functional layer cathodic properties and a second functional layer said third functional layer separating said two functional layers has electrolytic properties, the tube being oriented transversely to a gas flow, and wherein the cylinder base surface of the tube has a long axis and a short axis oriented perpendicular thereto, the short axis being oriented transversely to the gas flow, and wherein the segments separating isolations are arranged on the long axis aligned along the tube, and wherein the tubes of the fuel cells have a first end and a second end, and wherein the tubes with the first end are arranged in a plane and the second ends of the tubes lie on the same side of the plane. It can be seen that the fuel cells all point in the same direction relative to the plane in which the first ends of the tubes are arranged. Preferably, the fuel cells are all arranged parallel to one another. Particularly favorable for this purpose is an arrangement of the fuel cells perpendicular to this plane. Such a fuel cell arrangement enables a high density in the nesting of the fuel cells, in particular because of the selected cylinder base area. The imaginable, achievable surface of the fuel cells per volume is so particularly high. Accordingly, the power generation performance of such a fuel cell assembly per volume may be high. At the same time, the electronic connections can be easily realized. Namely, all anodes and cathodes can be connected in a plane with electrical conductors.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Tuben am zweiten Ende geschlossen auszugestalten. Eine Zufuhr von Gas ins Innere der Brennstoffzelle, insbesondere von Brennstoff, kann dann durch eine Öffnung am ersten Ende der Brennstoffzelle erfolgen. Durch diese Öffnung kann beispielsweise zunächst eine Kernleitung bis kurz vor das geschlossene zweite Ende der Brennstoffzelle führen. Aus der Kernleitung in das Innere der Brennstoffzelle strömendes Gas kann dann am geschlossenen zweiten Ende der Brennstoffzelle umgelenkt und zwischen der Kernleitung und dem Tubus in Richtung der Öffnung am ersten Ende geführt werden. Idealerweise ist hierfür das geschlossene zweite Ende wenigstens innen kuppeiförmig gestaltet. So kann das Gas mit geringem Strömungswiderstand umgelenkt werden. Außerdem werden thermische Spannungen gut vertragen. Hierzu kann zusätzlich eine Ausgestaltung beitragen, bei der das geschlossene zweite Ende auch in Richtung Außenseite kuppeiförmig ist. Somit sind Materialverdickungen vermeidbar, die ansonsten thermisch problematisch sein können. To be particularly advantageous, it has proven to design the tubes closed at the second end. A supply of gas into the interior of the fuel cell, in particular of fuel, can then take place through an opening at the first end of the fuel cell. Through this opening, for example, first a core line lead to just before the closed second end of the fuel cell. Gas flowing from the core conduit into the interior of the fuel cell may then be diverted at the closed second end of the fuel cell and directed between the core conduit and the tube toward the opening at the first end. Ideally, this is the closed second end designed at least inside dome-shaped. Thus, the gas can be deflected with low flow resistance. In addition, thermal stresses are well tolerated. For this purpose may additionally contribute an embodiment in which the closed second end is dome-shaped in the direction of the outside. Thus, material thickening can be avoided, which otherwise can be thermally problematic.
Um eine gleichmäßige Gasverteilung innerhalb der Brennstoffzelle zu erzielen, kann die Kernleitung ebenfalls einen Querschnitt mit einer kurzen und einer langen Achse aufweisen, wobei die Geometrie idealerweise in verkleinertem Maßstab der Zylindergrundfläche des Tubus entspricht. Die lange Achse der Kernleitung und die lange Achse der Zylindergrundfläche sollten dabei gleich ausgerichtet sein. In order to achieve a uniform gas distribution within the fuel cell, the core line can also have a cross section with a short and a long axis, the geometry ideally corresponds on a smaller scale of the cylinder base area of the tube. The long axis of the core line and the long axis of the cylinder base should be aligned the same.
Ebenso wie eine gute Zuführung des Gases ins Innere der Brennstoffzelle, ist die äußere Umströmung der Brennstoffzelle ein wichtiges Gestaltungselement, um eine hohe Stromerzeugungsleistung bei einer kompakten Gestaltung einer Brennstoffzellenanordnung zu erzielen. Hierfür kann vorgesehen sein, dass die Tuben derart angeordnet sind, dass zwischen diesen ausgebildete Strömungsverbindungen von einem Gaseinlass bis zu einem Gasauslass gleich lang sind und den gleichen Druckabfall aufweisen. Es bieten sich insbesondere regelmäßige und gleichmäßige Anordnungen der Brennstoffzellen an. Um möglichst viele Brennstoffzellen pro Volumen anordnen zu können, ist es günstig, wenn die Brennstoffzellen dabei versetzt zueinander positioniert werden. Durch die gleichmäßige Länge und den gleichen Druckabfall der Strömungsverbindungen können alle Brennstoffzellen gleichmäßig von Gas umströmt werden. Dementsprechend kann jede Brennstoffzelle an ihrer Leistungsgrenze betrieben werden. Zudem erwärmen sich alle Brennstoffzellen gleichermaßen, sodass die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzellenanordnung nicht auf ein Maß gedrosselt werden muss, bei dem die in Hitzezentren liegenden Brennstoffzellen nicht zerstört werden. Es ergibt sich so eine hohe Stromerzeugungsleistung einer solchen Brennstoffzellenanordnung. As well as a good supply of the gas into the interior of the fuel cell, the outer flow around the fuel cell is an important design element to achieve a high power generation performance in a compact design of a fuel cell assembly. For this purpose, it can be provided that the tubes are arranged such that between them formed flow connections of a gas inlet to a gas outlet are the same length and have the same pressure drop. In particular, regular and uniform arrangements of the fuel cells are suitable. In order to arrange as many fuel cells per volume, it is advantageous if the fuel cells are positioned offset from one another. Due to the uniform length and the same pressure drop of the flow connections, all fuel cells can be uniformly flowed around by gas. Accordingly, each fuel cell can be operated at its power limit. In addition, all fuel cells heat up equally, so that the performance of the fuel cell assembly does not have to be throttled to a level at which the lying in heat centers fuel cells are not destroyed. This results in a high power generation performance of such a fuel cell assembly.
Gut geeignet sind insbesondere Anordnungen der Brennstoffzellen, die nur kurze Strömungsverbindungen mit engen Strömungsquerschnitten aufweisen. Damit alle kürzeren Strömungsverbindungen gleichermaßen mit Gas speisbar sind, kann beispielsweise ein Hauptverteilerkanal mit größerem Querschnitt vorgesehen sein. Zusätzlich ist vorstellbar, dass alle Strömungsverbindungen wieder in Sammelkanälen mit größerem Strömungsquerschnitt zusammengeführt werden. Especially suitable are arrangements of the fuel cells which have only short flow connections with narrow flow cross sections. So that all shorter flow connections can be fed with gas in the same way, for example, a main distribution channel with a larger cross section can be provided. In addition, it is conceivable that all flow connections are brought together again in collecting ducts with a larger flow cross-section.
Die Erfindung betrifft außerdem noch ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle, wobei jede Brennstoffzelle einen hohlzylindrischen Tubus mit einer Zylindergrundfläche und auf dem Tubus aufgebrachten Funktionsschichten aufweist, die in wenigstens zwei Segmente unterteilt sind, wobei eine erste Funktionsschicht anodische Eigenschaften, eine zweite Funktionsschicht kathodische Eigenschaften und eine diese beiden Funktionsschichten trennende dritte Funktionsschicht elektrolytische Eigenschaften aufweist, wobei der Tubus quer zu einem Gasstrom ausgerichtet ist, und wobei die Zylindergrundfläche des Tubus eine lange Achse und eine senkrecht zu dieser ausgerichtete kurze Achse aufweist, wobei die kurze Achse quer zum Gasstrom ausgerichtet ist, und wobei die Segmente trennende Isolationen auf der langen Achse längs zum Tubus ausgerichtet angeordnet sind, umfassend die folgenden Schritte: The invention further relates to a method for producing a fuel cell, wherein each fuel cell has a hollow cylindrical tube with a cylinder base and on the tube applied functional layers, which are divided into at least two segments, wherein a first functional layer anodic properties, a second functional layer cathodic properties and a third functional layer separating these two functional layers has electrolytic properties, the tube being oriented transversely to a gas flow, and the cylinder base surface of the tube having a long axis and a short axis oriented perpendicular thereto, the short axis being oriented transversely to the gas flow, and wherein the segment isolating insulators are aligned along the long axis aligned with the tube, comprising the following steps:
a) Herstellen eines hohlzylindrischen Transferkörpers im CIM-Verfahren [Ceramic Injection Molding] mit einer eine lange Achse und eine senkrecht zu dieser ausgerichtete kurze Achse aufweisenden Zylindergrundfläche; b) Aufbringen von unterschiedlichen Materialien mit isolierenden, kathodischen, anodischen oder elektrolytischen Eigenschaften auf eine Mantelfläche des Transferkörpers im Rotationssiebdruckverfahren mit einem Drucksieb zur Herstellung der Funktionsschichten; a) producing a hollow cylindrical transfer body in the CIM process [Ceramic Injection Molding] with a cylinder base surface having a long axis and a short axis aligned perpendicular thereto; b) application of different materials with insulating, cathodic, anodic or electrolytic properties on a lateral surface of the transfer body in the rotary screen printing process with a printing screen for the production of the functional layers;
c) Durchführen einer Rotationsbewegung und einer Translationsbewegung des Transferkörpers während des Rotationssiebdruckverfahrens; c) performing a rotational movement and a translational movement of the transfer body during the rotary screen printing process;
d) Ablösen des Drucksiebs am kleinsten Radius der Zylindergrundfläche des Transferkörpers; d) detachment of the printing screen at the smallest radius of the cylinder base surface of the transfer body;
e) Sintern des Transferkörpers zum Tubus. e) sintering of the transfer body to the tube.
Dabei können zum Beispiel elektrische Anschlüsse und auch die Isolationen direkt im CIM- Verfahren umspritzt werden, sodass Sie in den Tubus integriert sind. Durch die Ausbildung der Zylindergrundfläche mit einer langen und einer kurzen Achse ändert sich der Abstand zwischen dem Drucksieb und dem Transferkörper während der Rotation des selbigen. Diese Abstandsabweichung kann durch eine translatorische Zustellbewegung ausgeglichen werden. Insbesondere kann hierfür eine Translationsbewegung des Transferkörpers durchgeführt werden. Insofern ist vorstellbar, dass auch ein nicht kreisrunder Transferkörper im Rotationssiebdruckverfahren bedruckt werden kann. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren auch aufgrund des Ablösens des Drucksiebs am kleinsten Radius der Zylindergrundfläche des Transferkörpers. Je kleiner der Radius ist, desto geringer kann die Auflagefläche des Drucksiebs auf dem Transferkörper sein, sodass die Haftkräfte gering sein können. Zudem kann sich ein günstiger Schälwinkel beim Ablösen ergeben. All dies ist geeignet dazu, ein besonders schonendes Abheben des Drucksiebs zu erreichen, sodass das aufgebrachte Material nicht beschädigt wird und auch das Drucksieb nicht reißt. In this case, for example, electrical connections and also the insulations can be encapsulated directly in the CIM process, so that they are integrated into the tube. By forming the cylinder base with a long and a short axis, the distance between the printing screen and the transfer body changes during the rotation of the same. This distance deviation can be compensated by a translational feed movement. In particular, a translational movement of the transfer body can be carried out for this purpose. In this respect, it is conceivable that even a non-circular transfer body can be printed using the rotary screen printing process. The method is also particularly advantageous due to the detachment of the printing screen at the smallest radius of the cylinder base area of the transfer body. The smaller the radius, the lower the contact surface of the printing screen can be on the transfer body, so that the adhesive forces can be low. In addition, a favorable peel angle when peeling can result. All this is suitable to achieve a particularly gentle lifting of the printing screen, so that the applied material is not damaged and also the printing screen does not tear.
Weiterhin können bei der Herstellung der Brennstoffzelle folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: Furthermore, the following method steps can be carried out in the production of the fuel cell:
f) Umspritzen des Transferkörpers im Bereich eines Schnittpunkts mit der langen Achse im CIM-Verfahren mit einer tropfenspitzenförmigen Querschnittsgeometrie; f) encapsulating the transfer body in the region of a point of intersection with the long axis in the CIM method with a drop-tip-shaped cross-sectional geometry;
g) Sintern der tropfenspitzenförmigen Querschnittsgeometrie. g) sintering the droplet tip-shaped cross-sectional geometry.
Durch diese Schritte ist auf einfache Weise ein Nachlauf-Schweif mit einem Querschnitt einer Tropfenspitze an dem Tubus fertigbar. Der Nachlauf-Schweif kann dabei auf der Isolierung auf der vom Gasstrom abgewandten Abströmseite angeordnet sein. Er verringert dann nicht einmal die Oberfläche der Funktionsschichten. Trotzdem kann der Transferkörper problemlos im Rotationssiebdruckverfahren bedruckt werden, da das Umspritzen auch erst im Anschluss an dieses durchführbar ist. Die Umspritzung kann dabei auch erst nach dem Sintern des Transferkörpers erfolgen, vorzugsweise werden jedoch der Transferkörper und die tropfenförmige Querschnittsgeometrie gemeinsam gesintert. Through these steps, a tail tail with a cross section of a drop tip on the tube can be manufactured in a simple manner. The wake tail can be arranged on the insulation on the side facing away from the gas flow downstream side. It does not even reduce the surface of the functional layers. Nevertheless, the transfer body can be easily printed in rotary screen printing, as the Injection is also feasible only after this. The encapsulation can also take place only after the sintering of the transfer body, but preferably the transfer body and the drop-shaped cross-sectional geometry are sintered together.
Die Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und zeigen in: The drawings illustrate embodiments of the invention and show in:
Fig. 1 einen radialen Querschnitt durch eine Brennstoffzelle mit einer elliptischen 1 shows a radial cross section through a fuel cell with an elliptical
Zylindergrundfläche; Cylinder base surface;
Fig. 2 einen longitudinalen Querschnitt durch eine Brennstoffzelle; FIG. 2 is a longitudinal cross-section through a fuel cell; FIG.
Fig. 3 einen radialen Querschnitt durch eine Brennstoffzelle mit einer elliptischenFig. 3 is a radial cross section through a fuel cell with an elliptical
Zylindergrundfläche und einem tropfenförmigen Nachlauf-Schweif; Cylinder base and a drop-shaped tail tail;
Fig. 4 eine Brennstoffzellenanordnung; und 4 shows a fuel cell arrangement; and
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Rotationssiebdruckverfahrens. Fig. 1 zeigt einen radialen Querschnitt durch eine Brennstoffzelle 1 . Diese hat einen hohlzylindrischen Tubus 10 mit einer elliptischen Zylindergrundfläche 13 und auf dem Tubus 10 aufgebrachte Funktionsschichten 21 , 22, 23. Letztere sind durch Isolationen 31 , 32 in zwei Segmente 41 , 42 unterteilt. Dabei hat eine erste Funktionsschicht 21 anodische Eigenschaften und ist direkt auf dem Tubus 10 angeordnet. Eine zweite Funktionsschicht 22 hat kathodische Eigenschaften und eine diese beiden Funktionsschichten 21 , 22 trennende dritte Funktionsschicht 23 weist elektrolytische Eigenschaften auf. Dabei ist der Tubus 10 quer zu einem Gasstrom G ausgerichtet.  Fig. 5 is a schematic representation of a rotary screen printing method. 1 shows a radial cross section through a fuel cell 1. This has a hollow cylindrical tube 10 with an elliptical cylinder base surface 13 and applied to the tube 10 functional layers 21, 22, 23. The latter are divided by insulation 31, 32 into two segments 41, 42. In this case, a first functional layer 21 has anodic properties and is arranged directly on the tube 10. A second functional layer 22 has cathodic properties, and a third functional layer 23 separating these two functional layers 21, 22 has electrolytic properties. In this case, the tube 10 is aligned transversely to a gas flow G.
Die elliptische Zylindergrundfläche 13 des Tubus 10 hat eine lange Achse 14 und eine senkrecht zu dieser ausgerichtete kurze Achse 15, wobei die lange Achse 14 in etwa zweimal so lang ist wie die kurze Achse 15. Außerdem ist die kurze Achse 15 quer zum Gasstrom G ausgerichtet, sodass der Strömungswiderstand der Brennstoffzelle 1 für den Gasstrom G gering ist. Die zum Gasstrom G gewandte Seite der Brennstoffzelle 1 bildet eine Anströmseite 151 und die gegenüberliegende und vom Gasstrom G abgewandte Seite eine Abströmseite 152 aus. Weiterhin sind die Isolationen 31 , 32 auf der langen Achse 14 längs zum Tubus 10 angeordnet, insbesondere eine erste Isolation 31 auf der Anströmseite 151 und eine zweite Isolation 32 auf der Abströmseite 152. Die Isolationen 31 , 32 wurden durch Umspritzen im CIM-Verfahren in den Tubus 10 integriert. Letztlich ist im Zentrum der Zylindergrundfläche 13 eine Kernleitung 60 erkennbar. Diese ist in vorliegendem Beispiel mittig angeordnet. Durch diese Kernleitung 60 erfolgt eine Zufuhr von Gas, insbesondere von Brennstoff, in das Innere der Brennstoffzelle 1. Um eine gleichmäßige Gasverteilung innerhalb der Brennstoffzelle 1 zu erzielen, hat die Kernleitung 60 ebenfalls einen elliptischen Querschnitt. Insbesondere entspricht die Geometrie des Querschnitts in verkleinertem Maßstab der Zylindergrundfläche 13 des Tubus 10. Die lange Achse der Kernleitung 60 und die lange Achse 14 des Tubus 10 sind dabei in die gleiche Richtung gerichtet. The elliptic cylinder base 13 of the tube 10 has a long axis 14 and a short axis 15 oriented perpendicular thereto, the long axis 14 being approximately twice as long as the short axis 15. In addition, the short axis 15 is oriented transversely to the gas flow G. so that the flow resistance of the fuel cell 1 for the gas flow G is low. The side facing the gas flow G side of the fuel cell 1 forms an inflow side 151 and the opposite and the gas flow G side facing away from a downstream side 152. Furthermore, the insulation 31, 32 are arranged on the long axis 14 along the tube 10, in particular a first insulation 31 on the inflow side 151 and a second insulation 32 on the downstream side 152. The insulation 31, 32 were by encapsulation in the CIM method in the tube 10 integrated. Finally, in the center of the cylinder base surface 13, a core line 60 can be seen. This is arranged centrally in the present example. Through this core line 60 is a supply of gas, in particular of fuel, in the interior of the fuel cell 1. To a To achieve uniform gas distribution within the fuel cell 1, the core line 60 also has an elliptical cross-section. In particular, the geometry of the cross section on a reduced scale corresponds to the cylinder base surface 13 of the tube 10. The long axis of the core line 60 and the long axis 14 of the tube 10 are directed in the same direction.
Der in Fig. 2 dargestellte longitudinalen Querschnitt durch eine Brennstoffzelle 1 zeigt einen hohlzylindrischen Tubus 10. Die Brennstoffzelle 1 weist an einem ersten Ende 1 1 eine Öffnung 16 auf und ist am zweiten Ende 12 geschlossen ausgebildet. Dabei hat das geschlossene zweite Ende 12 eine Kuppelform. Durch eine im Zentrum des Tubus 10 angeordnete und axial in gleicher Richtung wie der Tubus 10 ausgerichtete Kernleitung 60 kann ein Gas, insbesondere ein Brennstoff, in das Innere der Brennstoffzelle 1 eingeleitet werden. Die Kernleitung 60 endet kurz vor dem geschlossenen zweiten Ende 12 des Tubus 10, sodass hier ausströmendes Gas an der kuppeiförmigen Innenseite des geschlossenen zweiten Endes 12 umgelenkt wird. Anschließend strömt das Gas zwischen der Kernleitung 60 und dem Tubus 10 zurück in Richtung der Öffnung 16 am ersten Ende 1 1 . The longitudinal cross section through a fuel cell 1 shown in FIG. 2 shows a hollow cylindrical tube 10. The fuel cell 1 has an opening 16 at a first end 11 and is formed closed at the second end 12. The closed second end 12 has a dome shape. By means disposed in the center of the tube 10 and axially aligned in the same direction as the tube 10 core line 60, a gas, in particular a fuel, are introduced into the interior of the fuel cell 1. The core line 60 ends shortly before the closed second end 12 of the tube 10, so that gas flowing out here is deflected at the dome-shaped inner side of the closed second end 12. Subsequently, the gas flows between the core conduit 60 and the tube 10 back toward the opening 16 at the first end 1 1.
Auf der Außenseite wird die Brennstoffzelle 1 von einem Gasstrom G umströmt, welcher quer zu deren Längsachse L ausgerichtet ist. Wie anhand der Strömungsrichtung des Gasstroms G erkennbar ist, liegt der Querschnitt der Abbildung parallel zu einer langen Achse 14 des Tubus 10. Der Gasstrom G trifft folglich quer zu einer senkrecht zu der langen Achse 14 angeordneten kurzen Achse einer Zylindergrundfläche des Tubus 10 auf die Brennstoffzelle 1. Dabei bildet die dem Gasstrom G zugewandte Seite des Tubus 10 eine Anströmseite 151 und die dem Gasstrom G abgewandte Seite des Tubus eine Abströmseite 152 aus. On the outside, the fuel cell 1 is flowed around by a gas flow G, which is aligned transversely to its longitudinal axis L. As can be seen from the direction of flow of the gas flow G, the cross-section of the image is parallel to a long axis 14 of the tube 10. The gas flow G thus hits the fuel cell transversely to a short axis of a cylindrical base surface of the tube 10 arranged perpendicular to the long axis 14 1. In this case, the side of the tube 10 facing the gas flow G forms an inflow side 151 and the side of the tube remote from the gas flow G forms an outflow side 152.
Am ersten Ende 1 1 sind neben der Öffnung 16 und der durch die Öffnung führenden Kernleitung 60 auch elektrische Leiter 50 vorgesehen. Diese stellen eine elektrische Verbindung zu anodischen und kathodischen Funktionsschichten her, welche auf dem Tubus 10 angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese elektrischen Leiter 50 am Umfang des Tubus 10 verteilt angeordnet und üben eine Vorspannkraft in Richtung des Zentrums des Tubus 10 und auf letzteren aus. Somit ist ein elektrischer Kontakt zwischen den elektrischen Leitern 50 und den Funktionsschichten auch bei thermischen Verformungen des Tubus 10 oder anderer Teile vorhanden. Gleichzeitig können die elektrischen Leiter 50 durch einen Hinterschnitt eine Klemmhalterung für die Brennstoffzelle 1 ausbilden. Dies vereinfacht die Montage erheblich und reduziert die Kosten für ansonsten notwendige zusätzliche Halterungen. At the first end 1 1 electrical conductors 50 are provided in addition to the opening 16 and the leading through the opening core line 60. These provide an electrical connection to anodic and cathodic functional layers, which are arranged on the tube 10. Preferably, these electrical conductors 50 are arranged distributed on the circumference of the tube 10 and exert a biasing force in the direction of the center of the tube 10 and on the latter. Thus, electrical contact between the electrical conductors 50 and the functional layers is also present during thermal deformations of the tube 10 or other parts. At the same time, the electrical conductors 50 can form a clamping holder for the fuel cell 1 by means of an undercut. This simplifies installation considerably and reduces the costs for additional supports that are otherwise necessary.
Die gesamte Brennstoffzelle 1 hat bis auf die Bereiche der elektrischen Anschlüsse für die elektrischen Leiter 50 eine homogene Materialstärke, sodass nur geringe thermische Spannungen auftreten. The entire fuel cell 1 has a homogeneous material thickness except for the areas of the electrical connections for the electrical conductors 50, so that only small thermal stresses occur.
Fig. 3 zeigt einen radialen Querschnitt durch eine Brennstoffzelle 1 mit einem tropfenförmigen Nachlauf-Schweif 153. Die Brennstoffzelle 1 hat einen hohlzylindrischen Tubus 10 mit einer elliptischen Zylindergrundfläche 13 und auf dem Tubus 10 aufgebrachte Funktionsschichten. Letztere sind durch Isolationen 31 , 32 in zwei Segmente 41 , 42 unterteilt. Dabei hat die elliptische Zylindergrundfläche 13 des Tubus 10 eine lange Achse 14 und eine kurze Achse 15. Die lange Achse 14 ist in etwa dreimal so lang wie die kurze Achse 15. Außerdem ist die kurze Achse 15 quer zu einem Gasstrom G ausgerichtet, sodass der Strömungswiderstand der Brennstoffzelle 1 für den Gasstrom G gering ist. Die zum Gasstrom G gewandte Seite der Brennstoffzelle 1 bildet eine Anströmseite 151 und die vom Gasstrom G abgewandte Seite eine Abströmseite 152 aus. 3 shows a radial cross section through a fuel cell 1 with a drop-shaped trailing tail 153. The fuel cell 1 has a hollow cylindrical tube 10 with an elliptical cylinder base surface 13 and functional layers applied to the tube 10. The latter are divided by isolations 31, 32 into two segments 41, 42. The elliptical cylinder base surface 13 of the tube 10 has a long axis 14 and a short axis 15. The long axis 14 is approximately three times as long as the short axis 15. In addition, the short axis 15 is aligned transversely to a gas flow G, so that Flow resistance of the fuel cell 1 for the gas stream G is low. The side facing the gas flow G side of the fuel cell 1 forms an inflow side 151 and the side facing away from the gas flow G side of a downstream side 152.
Man erkennt, dass die Isolationen 31 , 32 auf der langen Achse 14 des Tubus 10 längs, d.h. longitudinal, zu diesem ausgerichtet angeordnet sind, insbesondere eine erste Isolation 31 auf der Anströmseite 151 und eine zweite Isolation 32 auf der Abströmseite 152. Auf dieser Abströmseite 153 ist weiterhin der Nachlauf-Schweif 152 angeordnet, welcher einen tropfenspitzenförmigen Querschnitt hat. Ein solcher Nachlauf-Schweif 152 ist durch ein nachträgliches Umspritzen des Tubus 10 auf der Abströmseite 152 im CIM-Verfahren mit einer tropfenspitzenförmigen Querschnittsgeometrie 153a herstellbar. Dies kann jedoch auch in einem früheren Fertigungsschritt durchgeführt werden, wenn der Tubus 10 noch ein ungesinterter Rohling ist. Dieser Rohling wird auch Transferkörper genannt, welcher eine kurze Achse 15a hat. Anschließend wird die tropfenspitzenförmige Querschnittsgeometrie 153a zur Härtung gesintert, wodurch der Nachlauf-Schweif 153 mit seiner endgültigen Form und Festigkeit entsteht. It can be seen that the insulations 31, 32 on the long axis 14 of the tube 10 are longitudinal, i. longitudinal, are arranged aligned to this, in particular a first insulation 31 on the inflow side 151 and a second insulation 32 on the downstream side 152. On this downstream side 153, the tailing tail 152 is further arranged, which has a drop-tip-shaped cross-section. Such a trailing tail 152 can be produced by subsequent encapsulation of the tube 10 on the outflow side 152 in the CIM method with a droplet-tip-shaped cross-sectional geometry 153a. However, this can also be done in an earlier manufacturing step, when the tube 10 is still a green blank. This blank is also called transfer body, which has a short axis 15a. Subsequently, the drop-tip shaped cross-sectional geometry 153a is sintered for curing, whereby the tailing tail 153 is formed with its final shape and strength.
Letztlich ist mittig im Zentrum der Zylindergrundfläche 13 eine Kernleitung 60 im Querschnitt erkennbar. Durch diese Kernleitung 60 erfolgt eine Zufuhr von Gas, insbesondere von Brennstoff, in das Innere der Brennstoffzelle 1. Wie erkennbar ist, hat die Kernleitung 60 einen einfachen kreisrunden Querschnitt. Fig. 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Brennstoffzellenanordnung 100 bestehend aus einer Vielzahl an Brennstoffzellen 1 , welche alle mit ihrem ersten Ende in einer Ebene E angeordnet sind, in die gleiche Richtung der Ebene E zeigen und parallel zueinander sind. Jede dieser Brennstoffzellen 1 hat einen hohlzylindrischen Tubus 10 mit einer elliptischen Zylindergrundfläche mit einer langen und einer kurzen Achse. Finally, in the center of the cylinder base surface 13, a core line 60 can be seen in cross-section. Through this core line 60, a supply of gas, in particular fuel, takes place in the interior of the fuel cell 1. As can be seen, the core line 60 has a simple circular cross-section. Fig. 4 shows a particularly advantageous fuel cell assembly 100 consisting of a plurality of fuel cells 1, which are all arranged with their first end in a plane E, pointing in the same direction of the plane E and are parallel to each other. Each of these fuel cells 1 has a hollow cylindrical tube 10 having an elliptical cylinder base with a long and a short axis.
Ausgehend von einem Gaseinlass 101 strömt ein Gasstrom G in einen Hauptverteilerkanal 103, der einen relativ großen Strömungsquerschnitt aufweist. Relativ zu diesem Hauptverteilerkanal 103 sind zu beiden Seiten Brennstoffzellen 1 angeordnet. Insbesondere sind deren lange Achsen schräg zum Hauptverteilerkanal 103 angeordnet, sodass von dem Hauptverteilerkanal 103 abzweigende Gasströme G nur eine kleine Richtungsänderung erfahren. Die zur Linken des Hauptverteilerkanals 103 liegenden Brennstoffzellen 1 haben alle eine gleichgerichtete Ausrichtung der langen Achsen. Gleiches gilt für die zur Rechten des Hauptverteilerkanals 103 angeordneten Brennstoffzellen 1 . Zu beiden Seiten des Hauptverteilerkanals 103 befinden sich nur zwei Reihen Brennstoffzellen 1 , wobei die erste Reihe versetzt zur zweiten Reihe angeordnet ist. Insbesondere beträgt der Versatz in etwa eine halbe Länge der kurzen Achse der elliptischen Zylindergrundfläche. Insgesamt ergeben sich so vier Reihen mit Brennstoffzellen 1 . Zwischen diesen Brennstoffzellen 1 hindurchströmendes Gas G wird schließlich in einem ersten und zweiten Sammelkanal 104, 105 wieder zusammengeführt und zu Gasauslässen 102 geleitet. Auch die Sammelkanäle 104, 105 haben einen größeren Querschnitt, der geeignet ist, eine größere Menge Gas G leiten zu können. Die Sammelkanäle 104, 105 und die Gasauslässe 102 bilden dabei eine Strömungsrichtung aus, die derjenigen des Gaseinlasses 101 entspricht. So ist auch die Richtungsänderung eines Gasstroms G, der in einen der Sammelkanäle 104, 105 eingeleitet wird, gering. Starting from a gas inlet 101, a gas stream G flows into a main distribution channel 103, which has a relatively large flow cross-section. Relative to this main distribution channel 103 fuel cells 1 are arranged on both sides. In particular, their long axes are arranged obliquely to the main distribution channel 103, so that from the main distribution channel 103 branching gas streams G experience only a small change in direction. The fuel cells 1 lying to the left of the main distribution channel 103 all have a rectified alignment of the long axes. The same applies to the fuel cells 1 arranged to the right of the main distribution channel 103. On both sides of the main distribution channel 103 are only two rows of fuel cells 1, wherein the first row is arranged offset to the second row. In particular, the offset is approximately half the length of the short axis of the elliptical cylinder base surface. Overall, this results in four rows of fuel cells. 1 Finally, gas G flowing through between these fuel cells 1 is again brought together in a first and second collecting channel 104, 105 and passed to gas outlets 102. The collecting channels 104, 105 have a larger cross section, which is suitable to be able to conduct a larger amount of gas G. The collecting channels 104, 105 and the gas outlets 102 form a flow direction which corresponds to that of the gas inlet 101. Thus, the change in direction of a gas flow G, which is introduced into one of the collecting channels 104, 105, low.
Die Abstände zwischen den Brennstoffzellen 1 und somit der Strömungsquerschnitt zwischen diesen ist sehr viel kleiner als der des Hauptverteilerkanals 103 oder derjenige der Sammelkanäle 104, 105. Insbesondere ist er auch zwischen allen Brennstoffzellen 1 gleichmäßig. Somit wird jede Brennstoffzelle 1 annährend gleich vom Gasstrom G umströmt, da der Druckabfall in jeder Strömungsverbindung V gleich groß ist. Da nur zwei Reihen Brennstoffzellen 1 zwischen dem Hauptverteilerkanal 103 und den Sammelleitungen 104, 105 angeordnet sind, werden die Brennstoffzellen 1 mit nahezu gleichbleibender Sauerstoffkonzentration des Gasstroms G umströmt, wodurch die Verbrennung an jeder Brennstoffzelle 1 gleich gut ist. Dabei sind nicht nur die Strömungsverbindungen V zwischen den Brennstoffzellen 1 , sondern die gesamten Strömungsverbindungen V vom Gaseinlass 101 bis zum Gasauslass 102 gleich lang und weisen den gleichen Druckabfall auf. The distances between the fuel cells 1 and thus the flow cross-section between them is much smaller than that of the main distribution channel 103 or that of the collecting channels 104, 105. In particular, it is uniform between all fuel cells 1. Thus, each fuel cell 1 is approximately equal to flow around the gas stream G, since the pressure drop in each flow connection V is equal. Since only two rows of fuel cells 1 are arranged between the main distribution channel 103 and the manifolds 104, 105, the fuel cells 1 are flowed around with almost constant oxygen concentration of the gas stream G, whereby the combustion of each fuel cell 1 is equally good. Not only are the flow connections V between the fuel cells 1, but the entire Flow connections V from the gas inlet 101 to the gas outlet 102 are the same length and have the same pressure drop.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Rotationssiebdruckverfahrens. Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle erfolgt zunächst eine Herstellung eines hohlzylindrischen Transferkörpers 10a im CIM-Verfahren mit einer Zylindergrundfläche 13a, welche eine lange Achse 14a und eine senkrecht zu dieser ausgerichtete kurze Achse 15a aufweist. Anschließend werden unterschiedliche Materialien mit isolierenden, kathodischen, anodischen oder elektrolytischen Eigenschaften auf eine Mantelfläche des Transferkörpers 10a im Rotationssiebdruckverfahren aufgebracht. Hierfür liegt ein Drucksieb 200 auf dem Transferkörper 10a und die Materialien werden durch das Sieb hindurch auf den Transferkörper 10a aufgebracht und mit einer Rakel 201 abgestrichen. Dabei führt der Transferkörper 10a eine Rotationsbewegung R durch, um das Material über seinen Umfang zu verteilen. Gleichzeitig führt der Transferkörper 10a eine Translationsbewegung T durch, um die Zustellung zwischen sich und dem Drucksieb 200 konstant zu halten. Besonders vorteilhaft ist ein Ablösen des Drucksiebs 200 im Bereich des kleinsten Radius der Zylindergrundfläche 13a des Transferkörpers 10a. Der kleinste Radius ist bei der dargestellten elliptischen Zylindergrundfläche 13a an deren Schnittpunkt mit der langen Achse 14. An dieser Position liegt das Drucksieb 200 nur auf einer kleinen Oberfläche auf und kann in einem günstigen Schälwinkel abgelöst werden. Fig. 5 shows a schematic representation of a rotary screen printing method. In a method for producing a fuel cell, a hollow cylindrical transfer body 10a is first produced in the CIM method with a cylinder base surface 13a, which has a long axis 14a and a short axis 15a aligned perpendicular thereto. Subsequently, different materials with insulating, cathodic, anodic or electrolytic properties are applied to a lateral surface of the transfer body 10a in the rotary screen printing process. For this purpose, a printing screen 200 lies on the transfer body 10a and the materials are applied through the screen to the transfer body 10a and scraped off with a doctor blade 201. At this time, the transfer body 10a performs a rotational movement R to spread the material over its circumference. At the same time, the transfer body 10a performs a translatory movement T in order to keep the delivery between itself and the printing screen 200 constant. Particularly advantageous is a detachment of the printing screen 200 in the region of the smallest radius of the cylinder base surface 13a of the transfer body 10a. The smallest radius is in the illustrated elliptic cylinder base surface 13a at their intersection with the long axis 14. At this position, the printing screen 200 is only on a small surface and can be replaced in a favorable peel angle.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Brennstoffzelle 41 erstes Segment 1 fuel cell 41 first segment
42 zweites Segment  42 second segment
10 Tubus 50 elektrische Leiter  10 tube 50 electrical conductors
10a Transferkörper  10a transfer body
1 1 erstes Ende 60 Kernleitung  1 1 first end 60 core line
12 zweites Ende  12 second end
13 Zylindergrundfläche 100 Brennstoffzellenanordnung 13a Zylindergrundfläche 101 Gaseinlass  13 Cylinder base 100 Fuel cell assembly 13a Cylinder base 101 Gas inlet
14 lange Achse 102 Gasauslass  14 long axis 102 gas outlet
14a lange Achse 103 Hauptverteilerkanal14a long axis 103 main distribution channel
15 kurze Achse 104 erster Sammelkanal 15a kurze Achse 105 zweiter Sammelkanal15 short axis 104 first collection channel 15a short axis 105 second collection channel
151 Anströmseite 151 inflow side
152 Abströmseite 200 Drucksieb  152 outflow 200 pressure screen
153 Nachlauf-Schweif 201 Rakel  153 tail tail 201 squeegee
153a tropfenspitzenförmige 153a drop-shaped tip
Querschnittsgeometrie E Ebene  Cross-sectional geometry E plane
16 Öffnung G Gasstrom  16 opening G gas flow
L Längsachse  L longitudinal axis
21 eine erste Funktionsschicht R Rotationsbewegung 22 zweite Funktionsschicht T Translationsbewegung 23 dritte Funktionsschicht V Strömungsverbindung  21 a first functional layer R rotational movement 22 second functional layer T translation movement 23 third functional layer V flow connection
31 erste Isolation 31 first isolation
32 zweite Isolation  32 second isolation

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Brennstoffzelle (1 ) mit einem hohlzylindrischen Tubus (10) mit einer Zylindergrundfläche (13) und auf dem Tubus (10) aufgebrachten Funktionsschichten (21 , 22, 23), die in wenigstens zwei Segmente (41 , 42) unterteilt sind, wobei eine erste Funktionsschicht (21 ) anodische Eigenschaften, eine zweite Funktionsschicht (22) kathodische Eigenschaften und eine diese beiden Funktionsschichten (21 , 22) trennende dritte Funktionsschicht (23) elektrolytische Eigenschaften aufweist, und wobei der Tubus (10) quer zu einem Gasstrom (G) ausgerichtet ist, 1. Fuel cell (1) having a hollow cylindrical tube (10) with a cylinder base surface (13) and on the tube (10) applied functional layers (21, 22, 23) which are divided into at least two segments (41, 42), wherein a first functional layer (21) has anodic properties, a second functional layer (22) has cathodic properties, and a third functional layer (23) separating these two functional layers (21) has electrolytic properties, and wherein the tube (10) is transverse to a gas flow (G ),
dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindergrundfläche (13) des Tubus (10) eine lange Achse (14) und eine senkrecht zu dieser ausgerichtete kurze Achse (15) aufweist, wobei die kurze Achse (15) quer zum Gasstrom (G) ausgerichtet ist, und wobei die Segmente (41 , 42) trennende Isolationen (31 , 32) auf der langen Achse (14) längs zum Tubus (10) ausgerichtet angeordnet sind.  characterized in that the cylinder base surface (13) of the tube (10) has a long axis (14) and a short axis (15) oriented perpendicular thereto, the short axis (15) being oriented transversely to the gas flow (G), and wherein the segments (41, 42) separating isolations (31, 32) on the long axis (14) are arranged aligned longitudinally of the tube (10).
2. Brennstoffzelle (1 ) nach Anspruch 1 , 2. Fuel cell (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindergrundfläche (13) des Tubus (10) ovalförmig ausgebildet ist.  characterized in that the cylinder base surface (13) of the tube (10) is oval-shaped.
3. Brennstoffzelle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 3. Fuel cell (1) according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindergrundfläche (13) des Tubus (10) ellipsenförmig ausgebildet ist.  characterized in that the cylinder base surface (13) of the tube (10) is elliptical.
4. Brennstoffzelle (1 ) nach Anspruch 1 , 4. Fuel cell (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindergrundfläche (13) des Tubus (10) rechteckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet ist.  characterized in that the cylinder base surface (13) of the tube (10) is formed rectangular with rounded corners.
5. Brennstoffzelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Fuel cell (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die lange Achse (14) der Zylindergrundfläche (13) des Tubus (10) zweimal bis sechsmal so lang ist wie die kurze Achse (15).  characterized in that the long axis (14) of the cylinder base surface (13) of the tube (10) is twice to six times as long as the short axis (15).
6. Brennstoffzelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Fuel cell (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Gasstrom (G) abgewandten Abströmseite (152) des Tubus (10) ein Nachlauf-Schweif (153) mit einem Querschnitt einer Tropfenspitze angeordnet ist. characterized in that on the gas flow (G) facing away from the downstream side (152) of the tube (10) has a trailing tail (153) is arranged with a cross section of a drop tip.
7. Brennstoffzellenanordnung (100) aufweisend wenigsten vier Brennstoffzellen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Tuben (10) der Brennstoffzellen (1 ) ein erstes Ende (1 1 ) und ein zweites Ende (12) aufweisen, und wobei die Tuben (10) mit dem ersten Ende (1 1 ) in einer Ebene (E) angeordnet sind und die zweiten Enden (12) der Tuben (10) auf der gleichen Seite der Ebene (E) liegen. 7. The fuel cell assembly (100) comprising at least four fuel cells (1) according to any one of claims 1 to 6, wherein the tubes (10) of the fuel cells (1) have a first end (1 1) and a second end (12), and wherein the tubes (10) are arranged with the first end (1 1) in a plane (E) and the second ends (12) of the tubes (10) lie on the same side of the plane (E).
8. Brennstoffzellenanordnung (100) nach Anspruch 7, 8. Fuel cell arrangement (100) according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tuben (10) derart angeordnet sind, dass zwischen diesen ausgebildete Strömungsverbindungen (V) von einem Gaseinlass (101 ) bis zu einem Gasauslass (102) gleich lang sind und den gleichen Druckabfall aufweisen.  characterized in that the tubes (10) are arranged such that between them formed flow connections (V) from a gas inlet (101) to a gas outlet (102) are the same length and have the same pressure drop.
9. Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle (1 ) mit einem Tubus (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend die folgenden Schritte: 9. A method for producing a fuel cell (1) with a tube (10) according to any one of claims 1 to 6 comprising the following steps:
a) Herstellen eines hohlzylindrischen Transferkörpers (10a) im CIM-Verfahren mit einer eine lange Achse (14a) und eine senkrecht zu dieser ausgerichtete kurze Achse (15a) aufweisenden Zylindergrundfläche (13a);  a) producing a hollow cylindrical transfer body (10 a) in the CIM method with a long axis (14 a) and a perpendicular to this aligned short axis (15 a) having cylinder base surface (13 a);
b) Aufbringen von unterschiedlichen Materialien mit isolierenden, kathodischen, anodischen oder elektrolytischen Eigenschaften auf eine Mantelfläche des Transferkörpers (10a) im Rotationssiebdruckverfahren mit einem Drucksieb (200) zur Herstellung der Funktionsschichten (21 , 22, 23);  b) application of different materials having insulating, cathodic, anodic or electrolytic properties on a lateral surface of the transfer body (10a) in the rotary screen printing process with a printing screen (200) for producing the functional layers (21, 22, 23);
c) Durchführen einer Rotationsbewegung (R) und einer Translationsbewegung (T) des Transferkörpers (10a) während des Rotationssiebdruckverfahrens;  c) performing a rotational movement (R) and a translational movement (T) of the transfer body (10a) during the rotary screen printing process;
d) Ablösen des Drucksiebs (200) am kleinsten Radius der Zylindergrundfläche (13a) des Transferkörpers (10a);  d) detachment of the printing screen (200) at the smallest radius of the cylinder base surface (13a) of the transfer body (10a);
e) Sintern des Transferkörpers (10a) zum Tubus (10).  e) sintering the transfer body (10a) to the tube (10).
10. Verfahren nach Anspruch 9 aufweisend die folgenden Schritte: 10. The method according to claim 9, comprising the following steps:
f) Umspritzen des Transferkörpers (10a) im Bereich eines Schnittpunkts mit der langen Achse (14a) im CIM-Verfahren mit einer tropfenspitzenförmigen Querschnittsgeometrie (153a);  f) encapsulating the transfer body (10a) in the region of a point of intersection with the long axis (14a) in the CIM method with a drop-tip-shaped cross-sectional geometry (153a);
g) Sintern der tropfenspitzenförmigen Querschnittsgeometrie (153a).  g) sintering the drop-tip shaped cross-sectional geometry (153a).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2498055A (en) * 2011-11-30 2013-07-03 Bosch Gmbh Robert Tubular fuel cell

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013203039A1 (en) * 2013-02-25 2014-08-28 Robert Bosch Gmbh Tubular solid oxide cell
DE102015226740A1 (en) * 2015-12-28 2017-06-29 Robert Bosch Gmbh fuel cell device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1079453A2 (en) 1999-08-23 2001-02-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sealing structure of cell tube for a tubular type fuel cell
DE102004026714A1 (en) 2004-05-28 2005-12-22 Siemens Ag High temperature solid electrolyte fuel cell especially in tubular or planar form has geometrically enlarged support surface to increase electrochemical activity
WO2007005767A1 (en) * 2005-07-01 2007-01-11 The Regents Of The University Of California Advanced solid oxide fuel cell stack design for power generation
US20070048578A1 (en) * 2005-08-29 2007-03-01 Hiromi Tokoi Tube type fuel cell
US20070160886A1 (en) * 2006-01-06 2007-07-12 Siemens Power Generation, Inc. Seamless solid oxide fuel cell
WO2009010840A2 (en) * 2007-07-13 2009-01-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell
WO2010037670A1 (en) 2008-09-30 2010-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Tubular high-temperature fuel cell, method for the manufacture thereof and fuel cell system comprising the same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7838166B2 (en) * 2003-03-31 2010-11-23 Tokyo Gas Co., Ltd. Method for fabricating solid oxide fuel cell module
JP2004319152A (en) * 2003-04-14 2004-11-11 Nissan Motor Co Ltd Cell body for tubular fuel cell and its manufacturing method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1079453A2 (en) 1999-08-23 2001-02-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Sealing structure of cell tube for a tubular type fuel cell
DE102004026714A1 (en) 2004-05-28 2005-12-22 Siemens Ag High temperature solid electrolyte fuel cell especially in tubular or planar form has geometrically enlarged support surface to increase electrochemical activity
WO2007005767A1 (en) * 2005-07-01 2007-01-11 The Regents Of The University Of California Advanced solid oxide fuel cell stack design for power generation
US20070048578A1 (en) * 2005-08-29 2007-03-01 Hiromi Tokoi Tube type fuel cell
US20070160886A1 (en) * 2006-01-06 2007-07-12 Siemens Power Generation, Inc. Seamless solid oxide fuel cell
WO2009010840A2 (en) * 2007-07-13 2009-01-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell
WO2010037670A1 (en) 2008-09-30 2010-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Tubular high-temperature fuel cell, method for the manufacture thereof and fuel cell system comprising the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2498055A (en) * 2011-11-30 2013-07-03 Bosch Gmbh Robert Tubular fuel cell
GB2498055B (en) * 2011-11-30 2018-03-07 Bosch Gmbh Robert Fuel cell system

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