燃料电池装置和用于将燃料电池装置固定在壳体上的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种燃料电池装置，它具有一个包括多个燃料电池（１０）的燃料电池堆（１２），以及一个第一端板（１４）以及一个第二端板（１６），它们在燃料电池堆（１２）的堆垛端部构成该燃料电池堆的边界，本发明专利技术提出，设置至少一个力传递装置（１８），它在向着第二端板（１６）的方向上将一个第一力传递到第一端板（１４）上，并且在向着第一端板（１４）的方向上将一个第二力传递到第二端板（１６）上，其中，弹性的装置（２０）参与所述力传递。此外，本发明专利技术还涉及一种将燃料电池装置固定在壳体（３８）上的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池设置，具有一个包括多个燃料电池的燃料电池堆和一个第一端板以及一个第二端板，这些端板在该燃料电池堆的堆垛端部构成该燃料电池堆的边界。此外，本专利技术还涉及一种用于将燃料电池装置固定在壳体上的装置。
技术介绍
这样的装置是公知的并且例如被使用在SOFC-燃料电池中(“固体氧化物燃料电池”)。因为由一个燃料电池提供的电压通过在该燃料电池中的电化学过程确定，所以使用多个一个接着一个地连接的燃料电池，以便提供数倍于所述电压的电压，其中，由阳极、电解质和阴极组成的单个燃料电池的叠层被证明是有利的。在这些燃料电池的这种叠层中碰到一些问题，这些问题尤其是与燃料电池的机械稳定性相关。提供足够的稳定性是很重要的并且尤其是在移动的应用中、例如在机动车领域特别重要。公开了很多用于提高燃料电池堆的稳定性的解决方案。对此，受重视的是例如通过玻璃膏粘接单个堆，以及将一个外力施加在燃料电池堆的这些堆垛端部上，即尤其是施加在这些端板上。同样公知的是，在这些单个层之间使用可脱开的、可压缩的密封装置和附加地从外部将一个力施加到这些堆垛端部上。用于提高燃料电池的稳定性的这些和其它一些解决方案适合于，解决根本的稳定性问题的部分问题，但是它们不能为燃料电池装置提供一个令人满意的机械负荷能力。例如，粘接的燃料电池堆可以被振动损坏，这可导致它们在温度高于800℃时相互脱离。这些温度在SOFC燃料电池工作时很容易地达到。通过一个外部刚性的夹紧装置压缩的、可压缩的密封装置经常不够密封。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，至少部分地克服上述问题并且尤其是提供一种燃料电池装置，它给予该装置改善的稳定性特性。该任务通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中给出本专利技术的有利的实施形式。本专利技术以这类的燃料电池装置为基础，设置了至少一个力传递装置，后者在向着第二端板的方向上将一个第一力传递到第一端板上，并且在向着第一端板的方向上将一个第二力传递到第二端板上，其中，弹性的装置参与力传递。因此这些单个的燃料电池元件无需特别的辅助装置就可以堆叠并且在它们的堆垛端部上可设置一些端板。通过将力传递到这些端板上提供了机械稳定性，其中，有利的机械特性在可能出现的振动方面通过参与力传递的弹性装置来提供。根据本专利技术的燃料电池装置以有利的方式由此拓展，即该燃料电池堆和这些端板具有至少一个基本上与这些端板垂直地延伸的通孔，在该至少一个通孔中设置一个力传递元件，后者突出超过上部的端板和下部的端板，使得该力传递元件在一个突出超过第一端板的区域上具有一个第一力接收区域或与一个这样的力的接收区域形成连接，后者直接或间接地支撑在第一端板上；该力传递元件在突出超过第二端板的区域上具有一个第二力接收区域或与一个这样的力接收区域形成连接，后者通过这些弹性的装置对第二端板施加一个力。为了在提供一定弹性的情况下提供一个足够的机械稳定性，足够的是，通过这些弹性的装置对这两个端板之一施加一个力，而另外一个端板上可被作用一个刚性的反作用力。有利的是，该力传递元件具有一个基本上圆柱形的区段，后者部分地设置在通孔的内部，第一力接收区域构造为该圆柱形区段的终端板，后者具有一个比穿过第一端板的通孔更大的半径，以及第二力接收区域是一个与该圆柱形区段形成连接的、包围该圆柱形区段的端环，其中，端环可以多件式地构造。因此，该力传递装置按照杆件的类型来构造，该杆件可以被导入一个通孔中，直到该杆件用它的终端板直接或间接地止挡在这些端板之一上，然后，第二力接收区域被固定在另一端部侧的区域上，然后通过这些弹性的装置将力从该第二力接收区域传递到另外一个端板上。在此，有优点的是，该弹性的装置构造为包围该圆柱形的区域的弹簧，后者支撑在包围该圆柱形区段的端环上。一个这样的弹簧可以被构造为盘形弹簧或螺旋弹簧。在此，有利的是，该弹簧将力传递到第二端板上，其方式是该弹簧支撑在一个包围力传递元件的圆柱形区段的、可运动的压紧环上，该压紧环在其背离该弹簧的侧上支撑在第二端板上。因此，该端环和第二终端板之间的距离不必完全地通过该弹簧来跨接。相反可能的是，尤其是在端环和端板之间的、朝着第二端板的路径通过一个压紧环来跨接。优选的是，该力传递元件至少主要由电绝缘的材料制成。优选使用陶瓷的绝缘材料。由此保证，该杆件不会使该堆垛电短路。此外由于电绝缘的元件的小的导热性，保证，没有过度的热量通过该杆件传输到这些区域中，在这些区域中热量可能是有缺点的。但是也可以考虑，该力传递元件至少主要由金属制成并且设置有用于使该力传递元件与燃料电池堆的导电区域或端板绝缘的绝缘装置。该解决方案比用一种陶瓷杆件的解决方案成本更低。该绝缘装置例如可以作为一个由陶瓷材料制成的环实现，后者设置在杆件的终端板和所属的端板之间。在本专利技术的特别有利的实施形式中考虑，端环可以轴向地调节移动，因此由这些弹性的装置施加的力可以被改变。该改变不仅可以在待施加的力的起始调节时而且可以在以后的维护工作时是有利的，例如在燃料电池工作一定时间后，当燃料电池装置的机械关系尤其是由于始终出现的高的过程温度而改变时是有利的。尤其有利的是，该燃料电池装置包括一个壳体，后者在它的内侧上具有一个绝热体。以这样的方式，可以被保证这些包围该燃料电池装置的组件或者燃料电池装置的设置在外壳外部的组件不会以不希望的方式遭受提高的热供应。优选的是，该力传递元件弹性地与该壳体形成连接。由此，整个装置再一次被给予一个阻尼特性，该阻尼特性尤其对于移动的应用特别有优点。在这方面，可以有利的是，该力传递元件与该壳体的弹性的连接包括一个盘形弹簧，后者与该力传递元件相连并且支撑在壳体的外侧上。在此，可以列为特别的优点的是，该盘形弹簧完全地设置在设置有一个绝缘层的壳体外部，由此该盘形弹簧不被出现在燃料电池堆上的高的温度影响。由此，该盘形弹簧可由低成本的材料制成，因为它不必能在高温时维持其弹性特性。有利地考虑，该端环是两件式的并且该盘形弹簧与该力传递元件的连接通过将盘形弹簧压入到这些端环部件之间来实现。在此情况下该盘形弹簧在该杆件上的固定可能性是可靠的并且低成本的。此外，有优点的是，这些用于将力传递到这些端板上的弹性装置设置在该壳体外部。这尤其又与此相关，即由此这些弹性装置，即尤其是在端环和压紧环之间的弹簧可以放置在一个相对冷的区域中，因此对于该弹簧也可以使用低成本的材料。同样，有利的是，壳体内包围该燃料电池堆的区域用纤维状的绝缘材料填充。该纤维状的绝缘材料提供了进一步的隔热并且同时在燃料电池堆的机械振动方面用作减震装置。该燃料电池装置以特别有利的方式这样地构造，即设置三个通孔和三个配置给这些通孔的力传递元件。由此，该燃料电池堆在多个部位上被施加力，这改善了整体稳定性。在燃料电池堆的每个侧上提供三个作用点导致特别小的、由于杆件的作用产生的压力，因为这三个作用点在任何情况下确定了一个平面，燃料电池堆在其位置中可以与该平面适配。此外，本专利技术涉及一种用于将燃料电池装置、尤其是一种根据本发的燃料电池装置固定在壳体上的装置，其中，该装置的特征在于，该燃料电池装置通过一个与一个燃料电池堆形成连接的元件在使用弹性装置的情况下与壳体形成连接。一个这样的装置不仅可以在具有一些弹性装置的力传递装置中使用而且例如可以在刚性的夹紧装置中使用。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃料电池装置，它具有－一个包括多个燃料电池（１０）的燃料电池堆（１２），以及－一个第一端板（１４）以及一个第二端板（１６），它们在燃料电池堆（１２）的堆垛端部构成该燃料电池堆的边界，其特征在于，设置至少一个力传递装置 （１８），它在向着第二端板（１６）的方向上将一个第一力传递到第一端板（１４）上，并且在向着第一端板（１４）的方向上将一个第二力传递到第二端板（１６）上，其中，弹性的装置（２０）参与所述力传递。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：米夏埃多施特尔特，
申请(专利权)人：施泰克赛拉有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]