阅读说明：本技术 具有空载电压保护的燃料电池 (Fuel cell with no-load voltage protection ) 是由 D-N.M.佩曼达尔 于 2019-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种具有空载电压保护的燃料电池(1),燃料电池包括由多个双极板(10)和多个薄膜电极单元(20)构成的堆叠装置(100),其中,各个薄膜电极单元(20)布置在相应两个双极板(10)之间。此外,燃料电池(1)包括电阻元件(200),电阻元件可以与每个双极板(10)电连接。(The invention relates to fuel cells (1) with open-circuit voltage protection, comprising a stack arrangement (100) of a plurality of bipolar plates (10) and a plurality of membrane electrode units (20), wherein each membrane electrode unit (20) is arranged between two respective bipolar plates (10), wherein the fuel cell (1) further comprises a resistance element (200), which can be electrically connected to each bipolar plate (10).)

具有空载电压保护的燃料电池

技术领域

本发明涉及一种具有空载电压保护的燃料电池，在燃料电池中，多个双极板和薄膜电极单元布置在堆叠装置中。

背景技术

燃料电池通常包括多个双极板和薄膜电极单元(MEAs:Membrane ElectrodeAssemblies)的串联电路。当耗电器不与燃料电池连接时，薄膜电极单元处于空载电压中，空载电压明显促进了薄膜电极单元的劣化(Degradation)。

为了防止所谓的薄膜电极单元的劣化，例如可以使用外部电阻，其安置在串联电路的每个双极板上。为此，在每个双极板内需要至少一个钻孔，或者在双极板上需要凸出的部分，以便固定电阻。因为高功率等级的燃料电池包括几百个双极板和薄膜电极单元，所以安置大数量的电阻是非常耗时的、仅手动可行的，并且具有顺序错误的高风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有空载电压保护的燃料电池，该燃料电池可以廉价地在没有长时间耗费的情况下被制造，并且仍然可靠地受保护，以防空载电压。

所述技术问题按照本发明通过一种具有空载电压保护的燃料电池解决，所述燃料电池包括

-由多个双极板和多个薄膜电极单元构成的堆叠装置，其中，各个的薄膜电极单元布置在相应两个双极板之间，

-电阻元件，

-其中，所述电阻元件能够与每个双极板电连接。

具有空载电压保护的燃料电池包括由多个双极板和多个薄膜电极单元(MEAs)构成的堆叠装置，其中，各个薄膜电极单元布置在相应两个双极板之间。此外，燃料电池具有电阻元件。电阻元件可以与每个双极板电连接。

根据燃料电池的建议的实施方式，针对所有由双极板和薄膜电极单元构成的堆叠装置，仅需要唯一的电阻元件来可靠地保护燃料电池和尤其相对于空载电压敏感的薄膜电极单元，以防出现空载电压。电阻元件例如可以构造为电阻线。为了避免通过出现较高的空载电压导致的薄膜电极单元的劣化，最后针对所有由双极板和薄膜电极单元构成的堆叠装置仅需要唯一的电阻线。

在迄今为止高功率强度的由多个双极板和薄膜电极单元构成的燃料电池必须单独装备有电阻，并且相应地也需要多个电阻时，借助燃料电池的建议的实施方式，仅通过唯一的电阻元件、尤其通过仅一个电阻线替代所有电阻。这一方面节约材料成本，另一方面也节约人力成本，因为将电阻安置到堆叠装置的双极板上迄今为止是非常耗时的。可以借助提供的燃料电池的实施方式阻止顺序错误、例如由于人为失误没有安置电阻，和堆叠装置的随后的劣化。

堆叠装置的板、尤其是堆叠装置的双极板和封闭板仅需稍微改变，从而可以导引通过电阻元件、尤其电阻线。例如可以在每个双极板或封闭板上安置很小的舌板或在板的侧面凸出的材料凸出部，该材料凸出部构造为具有用于导入电阻线的接触孔的接触装置。

总体上，利用燃料电池的建议的实施方式实现在生产、材料采购和维护时节约成本，然而其中同时确保在燃料电池的错误运行中对堆叠装置的薄膜的保护。

附图说明

以下根据附图详细阐述本发明，附图示出具有空载电压保护的燃料电池的实施例。在附图中：

图1示出具有空载电压保护的燃料电池的堆叠装置的实施方式的示意性的二维视图；

图2示出具有空载电压保护的燃料电池的堆叠装置的实施方式的立体视图。

具体实施方式

随后根据图1和2详细阐述具有空载电压保护的燃料电池的建议的实施方式。具有空载电压保护的燃料电池1包括由多个双极板10和多个薄膜电极单元20(MEAs)构成的堆叠装置100。每个薄膜电极单元20布置在相应两个双极板10之间。此外，燃料电池1具有电阻元件200，电阻元件可以与每个双极板10电连接。

堆叠装置100此外包括封闭板30a和封闭板30b。多个双极板10和多个薄膜电极单元20布置在两个封闭板30a与30b之间。由两个封闭板30a、30b和多个布置在它们之间的双极板10以及薄膜电极单元20构成的堆叠装置又布置在集电器40a与集电器40b之间。堆叠装置100被端板60a和60b封闭。在端板60a与集电器40a之间存在绝缘板50a。在堆叠装置的另一侧，同样在端板60b与集电器40b之间布置有绝缘板50b。

如图2所示的那样，每个双极板10在一侧具有用于使电阻元件200与相应的双极板10电接触的接触装置11。根据可能的实施方式，每个接触装置11可以具有相应的接触孔12。电阻元件200被引导通过接触装置11的相应的接触孔12。

根据可能的实施方式，燃料电池包括控制装置300。控制装置300控制电阻元件200与双极板10的每个接触装置11的电连接。控制装置300构造用于在燃料电池1的空载运行时使电阻元件200与每个接触装置11电连接。此外，控制装置300构造用于在燃料电池1的空载运行以外的燃料电池运行状态下使电阻元件200与每个接触装置11电气断开。

根据可能的实施方式，电阻元件200可以构造为电阻线210。电阻线210引导通过双极板10的接触装置11的相应的接触孔12。

根据可能的实施方式，燃料电池1包括用于移动电阻线210的接触臂400。控制装置300尤其是构造用于移动接触臂400。

根据燃料电池1的可能的实施方式，控制装置300构造用于移动接触臂400，使得当燃料电池1在空载运行状态下运行时，电阻线210接触双极板10的相应的接触装置11。

此外，控制装置300构造用于移动接触臂400，使得当燃料电池1在非空载运行状态下运行时，电阻线210与双极板的相应的接触装置11非接触地引导穿过双极板10的接触装置11的相应的接触孔12。

如图1和2所示地，封闭板30a和封闭板30b分别在一侧具有用于使电阻元件200与两个封闭板30a和30b电接触的另外的接触装置31。每个另外的接触装置31具有相应的另外的接触孔32。电阻元件200引导通过另外的接触装置31的相应的另外的接触孔32。接触装置31可以构造为具有接触孔的舌板。

根据可能的实施方式，控制装置300构造用于移动接触臂400，使得当燃料电池1在空载运行中运行时，电阻线210接触两个封闭板30a和30b的相应的另外的接触装置31。

控制装置300此外可以构造用于移动接触臂400，使得当燃料电池1在非空载运行状态下运行时，电阻线210与封闭板30a和30b的相应的另外的接触装置31非接触地引导通过两个封闭板30a和30b的另外的接触装置31的相应的另外的接触孔32。

根据燃料电池1的建议的实施方式，替代多个配属于每个双极板或封闭板的和在空载情况下与每个双极板或封闭板连接的电阻，仅使用唯一的电阻元件200或唯一的电阻线210。电阻元件200或电阻线210在燃料电池1的建议的实施方式中是堆叠装置的一部分，并且尤其是可以在空载情况下与双极板或封闭板电连接。

为了将电阻元件200或电阻线210与每个双极板10或两个封闭板30a和30b连接，仅需要堆叠装置100的板件设计进行稍微的改变。如图2所示的那样，为此例如可以在每个双极板10上或在两个封闭板30a和30b上布置形式为很小的舌板的材料凸出部作为接触装置11或31，接触装置具有用于导入电阻线210的接触孔12或32。

在燃料电池的正常运行下，电阻元件200或电阻线210不具有与双极板10或封闭板30a、30b的接触。然而，当出现空载电压时，借助控制装置300建立电阻元件200或电阻线210与双极板10或封闭板30a和30b之间的电接触。

当燃料电池1被开启或启动时，或者当燃料电池被切断或关闭时，电阻元件200或电阻线210例如与双极板10或封闭板30a和30b电接触。此外，空载电压也可能在燃料电池1的错误运行状态中出现，在空载电压下，电阻元件200或电阻线210与双极板10或封闭板210电连接。

根据备选的实施方式，双极板10或封闭板30a和30b本身可以设有电阻层。双极板10通常在堆叠装置100内被固定地挤压在一起，使得板彼此处于连续接触中。接触面可以例如在一些位置上被涂覆以具有高电阻特性的材料。例如可以借助物理气相沉积(PVD)方法进行涂层。板件的基于涂层具有高电阻的接触面可以替代电阻元件200或电阻线210。

通过上面说明的优选的实施方式详细描述本发明。要指出的是，然而本发明并不局限于这些实施例。替代地，可以由本领域技术人员从实施例导出其他的变型方案，而不会脱离要求保护的本发明的保护范围。

附图标记清单

1 燃料电池

10 双极板

11 接触装置

12 接触孔

20 薄膜电极单元

30a、30b 封闭板

31 另外的接触装置

32 另外的接触孔

40a、40b 集电器

50a、50b 绝缘板

60a、60b 端板

100 堆叠装置

200 电阻元件

210 电阻线

300 控制装置

400 接触臂