Patent DE-112014006238-B4 (DE)
Title: Brennstoffzellenstapel, der einen Endplattenaufbau mit einer sich verjüngenden Federplatte besitzt
Inventor: CARNEVALE CHRISTOPHER J
IPC: H01M8/248
Filed: 2014-03-21
Granted: 2024-01-25
Abstract: Brennstoffzellenstapel (30) zur Erzeugung von Elektrizität durch Reduktion von Fluid- und Verarbeiten von Oxidationsmittelströmungen, wobei der Brennstoffzellenstapel (30) aufweist:
 a. eine Mehrzahl an benachbart zueinander gestapelten Brennstoffzellen (32), um einen Reaktionsabschnitt (34) des Brennstoffzellestapels (30) zu formen, wobei die Mehrzahl an Brennstoffzellen (32) eine Endzelle (36) an einem äußeren Ende des Reaktionsabschnitts (34) des Brennstoffzellen (32) eine Endzelle (36) an einem äußeren Ende des Reaktionsabschnitts (34) des Brennstoffzellenstapels (30) umfasst:
 b. einen neben der Endzelle (36) gesicherten Endplattenaufbau (38), der Aufbau umfasst:
 i. einen Stromkollektor (40,140), gesichert neben und in elektrischer Kommunikation mit der Endzelle (36);
 ii. eine neben dem Stromkollektor (40,140) gesicherte und über der Endzelle (36) liegende, elektrische nicht-leitende Druckplatte (42, 54), wobei die Druckplatte (42, 54) eine neben dem benachbarten Stromkollektor (40, 140) gesicherte Stromkollektorkontaktoberfläche (44) und eine gegenüberliegende obere Oberfläche (46) definiert, wobei die obere Oberfläche (46) einen Federplattenstützbereich (48,112) umfasst, welcher festgelegt ist zwischen mindestens drei Durchbiegungsausnehmungen (50,52) in der oberen Oberfläche (46), wobei der Federplattenstützbereich (48, 112) koextensiv mit einem Zentralabschnitt (68) einer durch die obere Oberfläche (46) der Druckplatte (42, 54) festgelegten Ebene ist, wobei der durch die obere Oberfläche der Druckplatte festgelegte Zentralabschnitt (68) zwischen vierzig Prozent und siebzig Prozent des Planarbereichs (70) umfasst, welcher durch die obere Oberfläche (46) der Druckplatte (42, 54) festgelegt ist, wobei die Durchbiegungsausnehmungen (50,52) festgelegt sind zwischen Außenkanten (66A, 66B) der Druckplatte (42, 54) und dem Federplattenstützbereich (48, 112) der Druckplatte (42, 54);
 iii. eine verjüngende Federplatte (72,78), die mindestens drei Spannstangenextensionen (74,76) umfasst, welche Durchbohrungen (88, 92) definieren, die ausgestaltet sind, um Spannstangen-Mutter-Anordnungen (90,94) benachbart neben den Durchbiegungsausnehmungen (50,52) an den Außenkanten (66A, 66B) der Druckplatte (42, 54) aufzunehmen und zu sichern, wobei die mindestens drei Spannstangenextensionen (74,76) sich von einer Mittelselektion der verjüngend Federplatte (72,78) aus erstrecken, und wobei sich die mindestens drei Spannstangenextension (74,76) in der Dicke so verjüngen, dass ein dünnster Abschnitt jeder der Spannstangenextensionen (74,76) benachbart ist zu den Durchbohrungen (88, 92), und so, dass ein dickster Abschnitt (102) jeder der Spannstangenextensionen (74,76) benachbart ist zu der Mittelsektion (96) der verjüngenden Federplatte (72,78), wobei die verjüngende Federplatte (72,78) so ausgestaltet ist, dass die Mittelsektion (96) der Federplatte (78) zwischen achtzig Prozent und einhundert Prozent des Zentralabschnitts (68) der durch die obere Oberfläche (46) der Druckplatte (42, 54) definierten Ebene (64) überlagert, und wobei die verjüngende Federplatte (72,78) ebenfalls so ausgestaltet ist, dass die Mittelselektion der Federplatte (72,78) den Federplattenstützbereich (48, 112) kontaktiert und jede der mindestens drei Spannungsstangenextensionen sich über eine der Durchbiegungsausnehmungen (50,52) erstreckt, um einen Spalt zwischen der Spannstangenextension (74,76) und der Durchbiegungsausnehmung (50,52) festzulegen;
 iv. die sich verjüngende Federplatte (72,78) ist ausgestaltet, eine vorbestimmte Biegefestigkeit zu besitzen, um eine vorbestimmte Belastung durch die Spannstangen-Mutter-Anordnungen (90,94) auf den Brennstoffzellenstapel (30) auszuüben, wobei die Federplatte (72,78) ebenfalls ausgestaltet ist, eine adäquate Flexibilität zu besitzen, um Expansion und Kontraktion des Brennstoffzellenstapels (30) innerhalb dynamischer Betriebsgrenzen des Brennstoffzellenstapels (30) zu erlauben, während die vorbestimmte Belastung auf dem Brennstoffzellenstapel (30) beibehalten bleibt; und
 v. der Spalt (104) zwischen den Durchbiegungsausnehmungen (50,52) und den Spannungsstangenextensionen festgelegt ist, eine adäquate Biegung der Spannungsstangenextensionen innerhalb des Spalts zu erlauben, um Expansion und Kontraktion des Brennstoffzellenstapels (30) innerhalb dynamischer Betriebsgrenzen des Brennstoffzellenstapels zu erlauben, während die Ausübung der vorbestimmten Belastung auf den Brennstoffzellenstapel (30) von der sich verjüngenden Federplatte (72,78) mittels der Spannstangen-Mutter-Anordnungen (90,94) beibehalten wird.