Patent DE-102017112529-B4 (DE)
Title: Einzelzelle einer Brennstoffzelle
Inventor: SHIZUKU FUMISHIGE
IPC: H01M8/0273
Filed: 2017-06-07
Granted: 2023-01-05
Abstract: Einzelzelle (10) einer Brennstoffzelle, wobei die Einzelzelle (10) aufweist:eine Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120) mit einer Membranelektrodenanordnung (110) mit einer Elektrolytmembran (114) und Gasdiffusionsschichten (121, 122), die an beiden Seiten der Membranelektrodenanordnung (110) angeordnet sind;einen rahmenförmigen Harzrahmen (300), wobei der Harzrahmen (300) an einen Außenumfangsbereich (126) der Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120) geklebt ist; undzwei Separatoren (210, 220), die zwischen sich die Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120) halten, mit welcher der Harzrahmen (300) verklebt ist, wobei die Separatoren (210, 220) jeweils Vorsprünge (211, 213, 221, 223) und Vertiefungen (212, 222) aufweisen, wobeibei der Membranelektrodenanordnung (110) keine Gasdiffusionsschichten (121, 122) im Außenumfangsbereich (126) der Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120) ausgebildet sind, mit welcher der Harzrahmen (300) verklebt ist,der Harzrahmen (300) an die Elektrolytmembran (114) oder eine Elektrokatalysatorschicht geklebt ist, die auf der Elektrolytmembran (114) ausgebildet ist,wenn von den Vorsprüngen (211, 213, 221, 223) und Vertiefungen (212, 222) der beiden Separatoren (210, 220) Abschnitte, die mit der Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120) in Kontakt stehen, mit welcher der Harzrahmen (300) verklebt ist, als Vorsprünge (211, 213, 221, 223) definiert sind, und Abschnitte, die von der Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120) getrennt sind, als Vertiefungen (212, 222) definiert sind,die Separatoren (210, 220) erste Vorsprünge (211, 221) und zweite Vorsprünge (213, 223) als die Vorsprünge (211, 213, 221, 223) umfassen,der Außenumfangsbereich (126) der Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120), mit welcher der Harzrahmen (300) verklebt ist, in Räumen angeordnet ist, die durch die Vertiefungen (212) der beiden einander zugewandten Separatoren (210, 220) ausgebildet sind,der Harzrahmen (300) zwischen den ersten Vorsprüngen (211, 221) der beiden einander zugewandten Separatoren (210, 220) angeordnet, gehalten und mit diesen verklebt ist, wobei die ersten Vorsprünge (211, 221) umlaufend weiter außen liegen als die Vertiefungen (212),die Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120) zwischen den zweiten Vorsprüngen (213, 223) der beiden einander zugewandten Separatoren (210, 220) angeordnet und gehalten ist, wobei die zweiten Vorsprünge umlaufend weiter innen liegen als die Vertiefungen (212),in einem Querschnitt der Einzelzelle (10), die an einer Stelle auf einer Seite einer äußeren Form der Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120) vertikal zu einer Richtung der Seite derselben geschnitten ist, eine Beziehung X × ΔT × CTEf< L × t erfüllt ist,wobei X einen Abstand zwischen einer umlaufend innersten Stelle eines Klebeabschnitts des Harzrahmens (300), der mit den ersten Vorsprüngen (211) verklebt ist, und einem umlaufend inneren Ende des Harzrahmens (300) bezeichnet;L einen Abstand zwischen dem umlaufend inneren Ende des Harzrahmens (300) und einer umlaufend äußersten Stelle eines Halteabschnitts der Membranelektroden-Gasdiffusionsschicht-Baugruppe (120) bezeichnet, die zwischen den zweiten Vorsprüngen (213) angeordnet und gehalten ist;ΔT eine Temperaturdifferenz von einer niedrigen Temperatur T1 von -40°C zu einer hohen Temperatur T2 von 100°C bezeichnet;CTEfeinen Durchschnittskoeffizienten einer Längenausdehnung des Harzrahmens (300) in einem Bereich der niedrigen Temperatur T1 zur hohen Temperatur T2 bezeichnet;t eine Bruchdehnung der Elektrolytmembran (114) bei der niedrigen Temperatur T1 bezeichnet; unddie Abstände X, L Abmessungen bei der hohen Temperatur T2 bezeichnen.