[发明专利]燃料电池装置和用于燃料电池堆的单体电池

说明书

本发明涉及一种燃料电池装置（1），该燃料电池装置：具有膜电极装置（2），该膜电极装置包括阴极、阳极和布置在该阴极与该阳极之间的膜；具有基本上通过该膜电极装置（2）预先给定的活跃区（3）；而且具有在侧向被分配给该膜电极装置（2）的密封结构（4）。该密封结构（4）包括延伸到该活跃区（3）之外的边缘区（5）中或延伸经过该边缘区的密封凸缘（6），用于轴向地气密地覆盖被构造在相邻的双极板（7）中并且处在该边缘区（5）内的介质通道（8）。本发明还涉及一种用于燃料电池堆的具有这种燃料电池装置的单体电池。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池装置以及一种用于燃料电池堆的具有这种燃料电池装置的单体电池。

背景技术

燃料电池装置尤其是包括膜电极装置，该膜电极装置包括阴极、阳极和布置在阴极与阳极之间的膜。通过膜电极装置或通过该膜电极装置的尺寸，基本上预先给定活跃区，在该活跃区中进行燃料电池的电化学反应。在此，该膜电极装置侧向分配有密封结构，该密封结构尤其确保了反应介质只能流到需要它们用于电化学反应的地方。

在DE 19703214 C 1中示出了按照权利要求1的前序部分所述的燃料电池装置。在这种情况下，密封装置被安装或浸渍到膜电极装置的阴极和阳极的边缘。为了向阳极或阴极输送介质，将垂直的、也就是说沿堆叠方向延伸的输送装置加入到该膜电极装置中，该膜电极装置具有侧向构造的朝向阴极或朝向阳极的孔。该设计方案不利，因为由于绝缘套管垂直地延伸经过该膜电极装置，通过该膜电极装置来预先给定的活跃区减小。

发明内容

因而，本发明的任务是提供一种燃料电池装置，其中活跃区保持不变或最大化。本发明的任务还是提供一种相对应的用于可特别有利地来制造的燃料电池堆的单体电池。

关于该燃料电池装置的任务通过具有权利要求1的特征的燃料电池装置来解决。在此，密封结构尤其包括延伸到边缘区中或延伸经过边缘区的密封凸缘。边缘区布置在活跃区之外。即，活跃区尤其是在周向侧通过不活跃的边缘区来限制。延伸到边缘区中或延伸经过边缘区的密封凸缘被设计用于轴向地气密地覆盖被构造在相邻的双极板中并且处在边缘区内的介质通道。边缘区和密封凸缘可以被减小到最小尺寸，使得对介质、如反应介质或冷却介质的侧向的、因此垂直于堆叠方向来取向的输送是可能的。

已经被证明为有利的是：密封结构、尤其是其密封凸缘关于轴向地作用于其上的压和/或拉应力方面形状稳定地形成。借此确保了该燃料电池装置可以形状稳定地并且扁平地被平放到双极板上。而如果只有密封凸缘形状稳定地实施，则在边缘区可以实现对一个或多个被构造在相邻的双极板中的介质通道的扁平覆盖。优选地，密封结构由塑料或塑料混合物构成。为了即使在热压过程中也保持其形状稳定性，有利的是：该塑料或该塑料混合物所具有的热（形状）稳定性高。

为了确保密封凸缘的密封功能，可以是合理的是：密封凸缘延伸得超出边缘区。

为了附加地使膜电极装置的阴极相对于阳极密封，有利的是：密封结构具有在侧向密封该膜电极装置的密封边缘。

关于用于燃料电池堆的单体电池（“Unit cell”）的任务通过具有权利要求5的特征的单体电池来解决。

该单体电池尤其包括燃料电池装置以及与膜电极装置相邻地布置的第一双极板。第一双极板同样被分成边缘区和活跃区，其中该第一双极板在边缘区包括通过该燃料电池装置的密封凸缘轴向地气密地被覆盖的介质通道。该介质通道设计为将介质转移到活跃区中或者将介质从活跃区中转移走。

这里，也已经表现出如下优点：可以使双极板在面积方面最小化。在此，活跃区保持不变，而在活跃区之外的边缘区可以被减小到最小面积。接着，通过单独的设备来输送相关的介质，使得双极板构建得没有沿堆叠方向构造的介质输送装置。在此，侧向地或在侧面、即因此垂直于燃料电池堆的堆叠方向地将介质输送到活跃区中。