[发明专利]带有突出的双极板的燃料电池

说明书

本发明涉及一种燃料电池(1)，一种带有至少两个燃料电池(1)的燃料电池堆垛(10)，一种带有燃料电池堆垛的燃料电池装置，以及一种带有燃料电池装置的机动车。为了防止燃料电池(1)的膜片电极组件(13)的加工引起的误定位导致在工作介质流中的障碍，根据本发明设置成，双极板中(2,3)中的至少一个(2,3)比双极板(2,3)中的另一个更多地伸入工作介质管路(4)中。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，其带有：两个在燃料电池的堆垛方向上相继布置的双极板，至少一个工作介质管路穿过双极板在堆垛方向上延伸；膜片电极组件；以及用于使双极板彼此电绝缘的绝缘元件，其中，绝缘元件横向于堆垛方向布置在工作介质管路和膜片电极组件之间。此外，本发明涉及一种用于燃料电池装置的燃料电池堆垛，其带有至少两个在堆垛方向上相继布置的燃料电池，其中，在燃料电池之间设置通入工作介质管路中的中间腔。此外，本发明涉及一种带有燃料电池堆垛的燃料电池装置。此外，本发明涉及一种机动车，其带有提供用于机动车的驱动能的燃料电池装置。

背景技术

开头所述类型的燃料电池、燃料电池堆垛、燃料电池装置和机动车是普遍已知的。

燃料电池利用燃料与氧的化学转化以产生电能。为此，燃料电池包含膜片电极组件作为核心组件，其分别可设计成由离子、尤其地质子、传导的膜片和分别两侧地布置在膜片处的电极(阳极和阴极)组成的复合物。此外，气体扩散层可在膜片电极组件的两侧布置在电极的背离膜片的侧处。通常，燃料电池装置具有多个布置成堆垛的燃料电池，其电功率累加。在燃料电池的运行中，燃料、尤其地氢气H₂或含氢气的气体混合物被输送给阳极，在阳极处，在释放电子的情况下进行H₂到H⁺的电化学氧化。经由电解质或使反应腔气密地彼此分离并且电绝缘的膜片，实现与水相关地或无水地将质子H⁺从阳极室中传送到阴极室中。在阳极处提供的电子经由电气管路被导向阴极处。将氧气或含氧气的气体混合物输送给阴极，从而在吸收电子的情况下进行从O₂到O^2-的还原。同时，在阴极室中，氧阴离子在形成水的情况下与经由膜片传送的质子反应。相对于其它发电机，通过直接从化学能转化成电能，燃料电池由于避开了卡诺系数得到更好的效率。

因此，燃料电池装置通过多个布置成堆垛的燃料电池或单电池形成，从而也称为燃料电池堆垛。双极板可用于与膜片电极组件的可导电的接触。

在装配燃料电池的情况中，由于可出现公差，膜片电极组件在双极板之间横向于堆垛方向布置在其理论位置之外。在此，膜片电子组件优选地如此设计(bemessen)，即，燃料电池也利用偏移地布置的膜片电极组件工作。然而，误定位的膜片电极组件可向工作介质管路的方向上挤压绝缘元件，从而绝缘元件伸入工作介质管路中。由于绝缘元件的重力和弹性性能，在此可能的是，被推动的绝缘元件变形并且至少部分地覆盖中间腔到工作介质管路中的通入部。然而，通过中间腔引导为了使燃料电池运行所需的工作介质中的一种。于是，如果绝缘元件覆盖中间腔的通入部，则其阻断工作介质在中间腔和工作介质管路之间的流动，从而燃料电池不再可正常运行。

发明内容

现在，本发明所基于的目的是，提供开头所述类型的燃料电池、燃料电池堆垛、燃料电池装置和机动车，其中，燃料电池可简单装配并且尤其地可简单地定位带有大的位置公差的膜片电极组件，而绝缘元件不可覆盖中间腔到工作介质管路中的通入部。

对于开头所述的燃料电池，该目的由此实现，即，双极板中的一个横向于堆垛方向至少区段地比双极板中的另一个的区段更多地伸入工作介质管路中。对于开头所述的燃料电池堆垛，该目的由此实现，即，燃料电池中的至少一个是根据本发明的燃料电池。对于开头所述类型的燃料电池装置，该目的由此实现，即，燃料电池堆垛是根据本发明的燃料电池堆垛。对于开头所述的机动车，该目的由此，即，燃料电池装置是根据本发明的燃料电池装置。