DE102010052704A1 - Ceramic assembly for use as e.g. gas-to-gas humidifier in anode gas branch in fuel cell system, has coupling device formed for coupling and decoupling of fluids into groups of flow channels of two ceramic components - Google Patents

Ceramic assembly for use as e.g. gas-to-gas humidifier in anode gas branch in fuel cell system, has coupling device formed for coupling and decoupling of fluids into groups of flow channels of two ceramic components Download PDF

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Abstract

The assembly (1) has two ceramic components (2a-2d) comprising groups of flow channels (3) for guiding fluids e.g. gas and liquid. A coupling device (4) selectively connects one of the groups of flow channels of the two components with each other in a flow-optimized manner. The coupling device is formed for coupling and decoupling of the fluids into the other groups of flow channels of the two components. The coupling device is attached to a separation plate that separates the groups of flow channels. The plate has connection openings selectively attached to the flow channels.

Description

Die Erfindung betrifft eine Keramikbaugruppe mit mindestens einem ersten und einem zweiten Keramikbauteil, wobei die Keramikbauteile jeweils eine Mehrzahl von Strömungskanälen zur Führung von Fluiden aufweisen, mit einer Kopplungseinrichtung, welche eine erste Gruppe der Strömungskanälen des ersten Keramikbauteils mit einer ersten Gruppe der Strömungskanäle des zweiten Keramikbauteils strömungstechnisch verbindet. Die Erfindung betrifft auch ein Brennstoffzellensystem mit dieser Keramikbaugruppe.The invention relates to a ceramic assembly having at least a first and a second ceramic component, wherein the ceramic components each have a plurality of flow channels for guiding fluids, with a coupling device which a first group of the flow channels of the first ceramic component with a first group of the flow channels of the second ceramic component fluidically connects. The invention also relates to a fuel cell system with this ceramic assembly.

Keramikbaugruppen mit Strömungskanälen zur Führung von Fluiden werden beispielsweise bei Brennstoffzellensystemen als Gas-zu-Gas-Befeuchter oder Wärmetauscher eingesetzt. Hier erfüllt die Keramikbaugruppe die Aufgabe, Kathodengas oder Anodengas für die Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems hinsichtlich der Temperatur oder einem Feuchtigkeitsgehalt zu konditionieren. Die Konditionierung erfolgt durch Wärme- oder Feuchtigkeitsübertrag von einem Fluid zu einem anderen.Ceramic assemblies with flow channels for guiding fluids are used, for example, in fuel cell systems as a gas-to-gas humidifier or heat exchanger. Here, the ceramic assembly fulfills the task of conditioning cathode gas or anode gas for the fuel cells of the fuel cell system in terms of temperature or moisture content. The conditioning is carried out by heat or moisture transfer from one fluid to another.

Aus der US 20020155328 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befeuchten von Arbeitsgasen für eine Brennstoffzelle beschrieben. In dieser Druckschrift wird auch erwähnt, dass die Befeuchtung der Arbeitsgase über den Einsatz von Befeuchtern mit Monolithen umgesetzt sein kann.From the US 20020155328 A1 , which is probably the closest prior art, a method and an apparatus for humidifying working gases for a fuel cell is described. It is also mentioned in this document that the humidification of the working gases can be implemented by the use of humidifiers with monoliths.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine anpassbare Keramikbaugruppe sowie ein Brennstoffzellensystem mit dieser Keramikbaugruppe vorzuschlagen.The invention has for its object to propose an adaptable ceramic assembly and a fuel cell system with this ceramic assembly.

Diese Aufgabe wird durch eine Keramikbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.This object is achieved by a ceramic assembly having the features of claim 1 and by a fuel cell system having the features of claim 12. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

Ein Gegenstand der Erfindung betrifft somit eine Keramikbaugruppe, welche mindestens ein erstes und ein zweites Keramikbauteil umfasst. Bei dem Keramikmaterial der Keramikbauteile kann es sich um eine beliebige Art der Keramik, insbesondere der technischen Keramik, handeln, so zum Beispiel eine Keramik aus Metalloxiden, insbesondere Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Cordierit, oder auch aus Siliziumkarbid. Besonders bevorzugt sind die Keramikbauteile einstückig und/oder als Monolith realisiert. Diese Bauart ist besonders kostengünstig zu fertigen.An object of the invention thus relates to a ceramic assembly comprising at least a first and a second ceramic component. The ceramic material of the ceramic components may be any type of ceramic, in particular technical ceramics, such as a ceramic of metal oxides, in particular aluminum oxide, zirconium oxide or cordierite, or of silicon carbide. Particularly preferably, the ceramic components are in one piece and / or implemented as a monolith. This design is particularly inexpensive to manufacture.

Sowohl in dem ersten Keramikbauteil als auch in dem zweiten Keramikbauteil ist eine Vielzahl von Strömungskanälen eingebracht. Die Strömungskanäle sind bei einer möglichen Ausbildung geradlinig verlaufend ausgebildet, bei anderen Ausführungsformen ist es auch möglich, dass diese kurvenartig oder gewinkelt verlaufen. Die Strömungskanäle sind insbesondere ausgebildet, um Fluide, zum Beispiel Gase oder Flüssigkeiten, zu führen. Insbesondere sind die Strömungskanäle als Mikrokanäle mit einem typischen Durchmesser kleiner als 2 mm realisiert.Both in the first ceramic component and in the second ceramic component, a plurality of flow channels is introduced. The flow channels are formed in a straight line running in a possible training, in other embodiments, it is also possible that these run in a curve or angled. The flow channels are in particular designed to guide fluids, for example gases or liquids. In particular, the flow channels are realized as microchannels with a typical diameter smaller than 2 mm.

Die Keramikbauteile sind vorzugsweise porös ausgebildet, so dass Feuchtigkeit von einem ersten Strömungskanal in einen zweiten, insbesondere benachbarten oder angrenzenden Strömungskanal übergehen kann.The ceramic components are preferably porous, so that moisture can pass from a first flow channel into a second, in particular adjacent or adjacent flow channel.

Eine Kopplungseinrichtung ist vorgesehen, die eine erste Gruppe der Strömungskanäle des ersten Keramikbauteils mit einer ersten Gruppe der Strömungskanäle der zweiten Keramikbauteile strömungstechnisch verbindet oder koppelt. Damit können Fluide, welche in Strömungskanälen der ersten Gruppe des ersten Keramikbauteils geführt werden, über die Kopplungseinrichtung in die Strömungskanäle der ersten Gruppe des zweiten Keramikbauteils weitergeführt werden.A coupling device is provided, which fluidly connects or couples a first group of the flow channels of the first ceramic component with a first group of the flow channels of the second ceramic components. Thus, fluids which are guided in flow channels of the first group of the first ceramic component can be continued via the coupling device into the flow channels of the first group of the second ceramic component.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kopplungseinrichtung zur Ein- und/oder Auskopplung von Fluiden in eine zweite Gruppe der Strömungskanäle des ersten und/oder des zweiten Keramikbauteils ausgebildet ist. Die Kopplungseinrichtung bildet somit ein Interface zwischen zwei Keramikbauteilen, das es ermöglicht, ein Medium aus der zweiten Gruppe der Strömungskanäle des ersten und/oder zweiten Keramikbauteils zu separieren und zum Beispiel über einen Sammler den Keramikbauteilen zu- bzw. abzuführen. Mit der Erfindung ist es somit möglich, dass ein erstes Fluid durch die erste Gruppe von Strömungskanälen durch die Keramikbaugruppe durchgeführt wird und ein zweites Fluid über die Kopplungseinrichtung in die zweite Gruppe der Strömungskanäle ein- bzw. abgeführt werden kann. Insbesondere ist an jedem Ende der Keramikbauteile eine derartige Kopplungseinrichtung oder – beispielsweise endseitig – eine andere Einrichtung zur Ein- und/oder Auskopplung von Fluiden in die zweite Gruppe der Strömungskanäle des ersten und/oder des zweiten Keramikbausteils angeordnet.In the context of the invention it is proposed that the coupling device is designed for coupling and / or decoupling fluids into a second group of the flow channels of the first and / or the second ceramic component. The coupling device thus forms an interface between two ceramic components, which makes it possible to separate a medium from the second group of flow channels of the first and / or second ceramic component and, for example via a collector to the ceramic components supply or dissipate. With the invention, it is thus possible that a first fluid through the first group of flow channels through the ceramic assembly is performed and a second fluid via the coupling device in the second group of the flow channels can be introduced or removed. In particular, at each end of the ceramic components, such a coupling device or - for example, end side - arranged another means for coupling and / or decoupling fluids in the second group of flow channels of the first and / or the second ceramic component.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass bei gekoppelten Keramikbauteilen in verschiedenen Keramikbauteilen das Fluid in der zweiten Gruppe der Strömungskanäle beliebig gewählt werden kann. So können in unterschiedlichen Keramikbauteilen unterschiedliche Fluide und/oder Fluide mit unterschiedlichen Parametern, wie z. B. Temperatur, Druck, Feuchtigkeitsgehalt und/oder Strömungsrichtung, in der zweiten Gruppe der Strömungskanäle geführt werden. Durch die erfindungsgemäße Keramikbaugruppe können somit Fluide wahlfrei eingesetzt werden.The invention provides the advantage that in coupled ceramic components in various ceramic components, the fluid in the second group of flow channels can be chosen arbitrarily. Thus, in different ceramic components different fluids and / or fluids with different parameters, such as. As temperature, pressure, moisture content and / or flow direction, in the second group of the flow channels be guided. The ceramic assembly according to the invention thus fluids can be used optionally.

Bei mehr als zwei Keramikbauteilen ist es auch möglich, mehrere Kopplungseinrichtungen so auszuführen, dass eine erste Kopplungseinrichtung zur Ein- und/oder Auskopplung von Fluiden in die zweite Gruppe der Strömungskanäle ausgebildet ist und die Fluide in der ersten Gruppe der Strömungskanäle durchführt und eine weitere Kopplungseinrichtung gegengleich aufgebaut ist und zur Ein- und/oder Auskopplung von Fluiden in die erste Gruppe der Strömungskanäle ausgebildet ist und die Fluide in der zweiten Gruppe der Strömungskanäle durchführt.In the case of more than two ceramic components, it is also possible to design a plurality of coupling devices such that a first coupling device is designed for coupling and / or decoupling fluids into the second group of flow channels and carries out the fluids in the first group of flow channels and a further coupling device is constructed opposite and is designed for coupling and / or decoupling fluids in the first group of flow channels and performs the fluids in the second group of flow channels.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Strömungskanäle der ersten Gruppe des ersten Keramikbauteils mit den Strömungskanälen der ersten Gruppe des zweiten Keramikbauteils selektiv verbunden. Eine selektive Verbindung erfolgt insbesondere dadurch, dass Strömungskanäle n:n verbunden werden, wobei n eine ganze natürliche Zahl darstellt. Im einfachsten und bevorzugten Fall werden die Strömungskanäle 1:1 verbunden. Es ist jedoch auch möglich, die Strömungskanäle beispielsweise 2:2, 3:3 oder 4:4 zu verbinden, wobei im letztgenannten Fall es bevorzugt ist, dass die zu verbindenden Strömungskanäle quadratisch angeordnet sind. Um die Feuchtigkeitsübertragungsfläche bzw. Wärmeübertragungsfläche in als Gas-zu-Gas-Befeuchtern bzw. Wärmetauscher ausgebildeten Keramikbaugruppen zu optimieren, ist es nämlich besonders vorteilhaft, wenn die Anströmung mit Fluiden, insbesondere gasförmigen Medien, in den zwei Gruppen der Strömungskanäle abwechselnd erfolgt. Das bedeutet, dass es bevorzugt ist, dass sich in unmittelbarer Nachbarschaft eines mit einem Medium A durchströmten Strömungskanals ausschließlich Strömungskanäle befinden, die mit einem anderen Medium B durchströmt werden. Im Idealfall kann der Stoff- und/oder Wärmetransport über alle Kanalwandungen des Strömungskanals erfolgen. Bei rechteckigen oder quadratischen Kanalquerschnitten können dies bis zu vier Kanalwandungen sein.In a particularly preferred embodiment, the flow channels of the first group of the first ceramic component are selectively connected to the flow channels of the first group of the second ceramic component. In particular, a selective connection is made by connecting flow channels n: n, where n represents an integer natural number. In the simplest and preferred case, the flow channels are connected 1: 1. However, it is also possible to connect the flow channels, for example 2: 2, 3: 3 or 4: 4, wherein in the latter case it is preferred that the flow channels to be connected are arranged square. In order to optimize the moisture transfer surface or heat transfer surface in ceramic assemblies designed as gas-to-gas humidifiers or heat exchangers, it is particularly advantageous if the flow of fluids, in particular gaseous media, takes place alternately in the two groups of flow channels. This means that it is preferred that exclusively flow channels are located in the immediate vicinity of a flow channel through which a medium A flows, through which another medium B flows. Ideally, the mass and / or heat transport can take place over all channel walls of the flow channel. With rectangular or square channel cross sections, this can be up to four channel walls.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Kopplungseinrichtung so ausgebildet, dass die Strömungskanäle der zweiten Gruppe des ersten Keramikbauteils mit einer ersten Schnittstelle und/oder die Strömungskanäle der zweiten Gruppe des zweiten Keramikbauteils mit einer zweiten Schnittstelle verbunden sind. Die Schnittstelle ist insbesondere als eine extern zugängliche Schnittstelle ausgebildet, so dass über diese Schnittstelle bzw. Schnittstellen Fluide zu- oder abgeführt werden können. Mit dieser Ausgestaltung ist es folglich möglich, am Ende eines Keramikbauteils ein Fluid in der zweiten Gruppe der Strömungskanäle ein- bzw. auszukoppeln.In a preferred development of the invention, the coupling device is designed such that the flow channels of the second group of the first ceramic component are connected to a first interface and / or the flow channels of the second group of the second ceramic component are connected to a second interface. The interface is designed, in particular, as an externally accessible interface, so that fluids can be added or removed via this interface or interfaces. With this configuration, it is consequently possible to connect or uncouple a fluid in the second group of flow channels at the end of a ceramic component.

Bei einer bevorzugten, konstruktiven Realisierung der Erfindung weist die Kopplungseinrichtung mindestens eine Separationsplatte auf, die die erste und die zweite Gruppe von Strömungskanälen trennt oder separiert. Insbesondere ist die Separationsplatte ausgebildet, gemischt oder abwechselnd angeordnete Strömungskanäle der ersten und der zweiten Gruppe zu separieren.In a preferred, constructive realization of the invention, the coupling device has at least one separation plate which separates or separates the first and the second group of flow channels. In particular, the separation plate is designed to separate mixed or alternately arranged flow channels of the first and the second group.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Separationsplatte Verbindungsdurchbrüche auf, die insbesondere selektiv den Strömungskanälen des angrenzenden Keramikbauteils zugeordnet sind. In einer praxisnahen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsdurchbrüche und/oder die Strömungskanäle rasterartig oder matrixartig, insbesondere in Spalten und Zeilen, angeordnet sind, wobei das Rastermaß der Strömungskanäle in dem angrenzenden Keramikbauteil und das Rastermaß der Verbindungsdurchbrüche in der Separationsplatte gleich gewählt ist. Anders ausgedrückt, werden durch die Separationsplatte die Strömungskanäle strömungstechnisch verlängert. Selbstverständlich ist auch möglich, dass sowohl die Strömungskanäle in dem Keramikbauteil als auch die Verbindungsdurchbrüche in der Separationsplatte eine andere räumliche Aufteilung haben, die jedoch eine Weiterführung der Fluide von den Strömungskanälen der ersten und der zweiten Gruppe durch die Separationsplatte erlaubt.In a preferred embodiment of the invention, the separation plate on connection openings, which are assigned in particular selectively to the flow channels of the adjacent ceramic component. In a practical embodiment it can be provided that the connection openings and / or the flow channels are arranged like a grid or matrix, in particular in columns and rows, wherein the grid dimension of the flow channels in the adjacent ceramic component and the grid dimension of the connection openings in the separation plate is chosen to be the same. In other words, the flow channels are fluidly extended by the separation plate. Of course, it is also possible that both the flow channels in the ceramic component as well as the connection openings in the separation plate have a different spatial distribution, but which allows a continuation of the fluids from the flow channels of the first and the second group through the separation plate.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Keramikbaugruppe eine Abdichtungsplatte, die eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen deckungsgleich mit den Verbindungsdurchbrüchen der Separationsplatte angeordneten sind, die den Strömungskanälen der ersten Gruppe zugeordnet sind. Funktionell betrachtet, erlaubt die Abdichtungsplatte ein Durchfließen von Fluiden, welche in den Strömungskanälen der ersten Gruppe geführt werden.In one development of the invention, the ceramic assembly comprises a sealing plate having a plurality of openings, wherein the openings are arranged congruently with the connection openings of the separation plate, which are associated with the flow channels of the first group. Functionally, the sealing plate allows fluids to flow through it, which are guided in the flow channels of the first group.

Dagegen ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Abdichtungsplatte für die Strömungskanäle der zweiten Gruppe eine Begrenzung eines Medienraums bildet, wobei über den Medienraum die Ein- und/oder Auskopplung von Fluiden in die zweite Gruppe der Strömungskanäle erfolgen kann. Damit bildet die Abdichtungsplatte für die Strömungskanäle der ersten Gruppe ein durchlassendes Element und für die Strömungskanäle der zweiten Gruppe ein Begrenzungselement.In contrast, it is preferably provided that the sealing plate for the flow channels of the second group forms a boundary of a media space, wherein via the media space, the input and / or decoupling of fluids in the second group of the flow channels can be done. Thus, the sealing plate forms a passage element for the flow channels of the first group and a limiting element for the flow channels of the second group.

Betrachtet man die Abdichtung und die Separationsplatte als zwei voneinander beabstandet angeordnete Platten, so wird vorzugsweise vorgeschlagen, die Verbindung zwischen den Verbindungsdurchbrüchen der Separationsplatte für die erste Gruppe von Strömungskanälen und den Öffnungen in der Abdichtungsplatte über eine Mehrzahl von Röhren oder Hohlzylindern zu realisieren. Die Röhren oder Hohlzylinder bilden somit die Verlängerungen der Strömungskanäle der ersten Gruppe. Der zwischen der Separationsplatte und der Abdichtungsplatte verbleibende Raum, welcher nicht durch die Röhren bzw. Hohlzylinder eingenommen ist, bildet einen Teil des Medienraums, über den die Ein- und/oder Auskopplung von Fluiden in die zweite Gruppe der Strömungskanäle erfolgen kann.Considering the seal and the separation plate as two spaced-apart plates, it is preferably proposed that the connection between the connection openings of the separation plate for the first group of flow channels and the openings in the sealing plate over a plurality of To realize tubes or hollow cylinders. The tubes or hollow cylinders thus form the extensions of the flow channels of the first group. The remaining space between the separation plate and the sealing plate, which is not occupied by the tubes or hollow cylinders, forms a part of the media space through which the input and / or outcoupling of fluids in the second group of flow channels can take place.

Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass beidseitig der Abdichtungsplatte eine Separationsplatte angeordnet ist. Damit wird erreicht, dass die Strömungskanäle der ersten Gruppe durch die Kopplungseinrichtung durchgeschleift werden und dass beidseitig zu der Abdichtungsplatte ein Medienraum (mit-)gebildet wird, der die Ein- und/oder Auskopplung von Fluiden in die zweite Gruppe des ersten Keramikbauteils bzw. des zweiten Keramikbauteils ermöglicht.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that a separation plate is arranged on both sides of the sealing plate. This ensures that the flow channels of the first group are looped through the coupling device and that on both sides of the sealing plate a media space (mit-) is formed, the input and / or decoupling of fluids in the second group of the first ceramic component or the second ceramic component allows.

In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Medienraum über eine Hutze mit der Schnittstelle abgeschlossen. Die Hutze ist vorzugsweise als ein trichterförmiges Bauteil ausgebildet, welche den Medienraum zusammen mit der Abdichtungsplatte bildet. Zur Ein- und/oder Auskopplung weist die Hutze die Schnittstelle, zum Beispiel ausgebildet als ein Stutzen oder dergleichen, auf.In a preferred structural embodiment of the invention, the media space is closed by a scoop with the interface. The scoop is preferably formed as a funnel-shaped component, which forms the media space together with the sealing plate. For coupling and / or decoupling, the scoop has the interface, for example designed as a connecting piece or the like.

Bei einer besonders bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Keramikbaugruppe als ein Gas-zu-Gas-Befeuchter und/oder einen Wärmetauscher für ein Brennstoffzellensystem ausgebildet. In dieser Ausbildungsform zeigen sich weitere Vorteile der Erfindung: Zur Realisierung eines Gas-zu-Gas-Befeuchters oder Wärmetauschers ist es nicht mehr notwendig, einen sehr großen Keramikkörper zu verwenden, sondern der Gas-zu-Gas-Befeuchter bzw. der Wärmetauscher kann durch mindestens zwei oder mehr Keramikbauteile realisiert werden, welche über die Kopplungseinrichtung verbunden werden. Insbesondere ist es möglich, in die Strömungskanäle der zweiten Gruppe selektiv in jedem Keramikbauteil ein Fluid ein- bzw. auszukoppeln.In a particularly preferred embodiment of the invention, the ceramic assembly is designed as a gas-to-gas humidifier and / or a heat exchanger for a fuel cell system. In this embodiment, further advantages of the invention show: To realize a gas-to-gas humidifier or heat exchanger, it is no longer necessary to use a very large ceramic body, but the gas-to-gas humidifier or the heat exchanger can at least two or more ceramic components are realized, which are connected via the coupling device. In particular, it is possible to selectively inject or disengage a fluid into the flow channels of the second group in each ceramic component.

Folglich ermöglicht die Erfindung auch, dass über Kopplungseinrichtungen verbundene Keramikbauteile unterschiedliche Funktionen einnehmen. So ist es beispielsweise möglich, dass durch die erste Gruppe der Strömungskanäle das Arbeitsgas für Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems geführt wird und über die zweite Gruppe der Strömungskanäle im Gleich- oder Gegenstrom pro Keramikbauteil wechselnde Fluide fließen zu lassen.Consequently, the invention also makes it possible for ceramic components connected via coupling devices to assume different functions. For example, it is possible for the working gas for fuel cells of the fuel cell system to be guided through the first group of flow channels and to allow fluids flowing in cocurrent or countercurrent per ceramic component to flow through the second group of flow channels.

Darüber hinaus ist es auch möglich, keramische Bauteile mit metallischen Baugruppen zu kombinieren. Hierbei wird ein Keramikbauteil durch eine metallische Baugruppe, wie z. B. einen aus metallischen Einzelplatten geschichteten Plattenstapel, substituiert. Besonders vorteilhaft bei dieser Anordnung ist, dass eine bedarfsgerechte Werkstoffauswahl ermöglicht wird, z. B. keramische, poröse Strukturen für den Stoffaustausch (z. B. für die Befeuchtung eines Fluids) und metallische Werkstoffe mit einer sehr guten Wärmeleitfähigkeit für den Wärmeaustausch.In addition, it is also possible to combine ceramic components with metallic assemblies. Here, a ceramic component by a metallic assembly such. As a layer of metallic single plates stacked plate stack substituted. Particularly advantageous in this arrangement is that a needs-based material selection is possible, for. As ceramic, porous structures for mass transfer (eg., For the humidification of a fluid) and metallic materials with a very good thermal conductivity for heat exchange.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Brennstoffzellensystem zur Erzeugung von elektrischer Energie, insbesondere für ein Mobil, gekennzeichnet durch eine Keramikbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche bzw. gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Bevorzugt ist die Keramikbaugruppe als ein Gas-zu-Gas-Befeuchter und/oder ein Wärmetauscher im Anoden- oder im Kathodengaszweig ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung wird beispielsweise in der ersten Gruppe der Strömungskanäle die zu konditionierende Umgebungsluft zur Zuführung in Richtung der Brennstoffzellen und in der zweiten Gruppe der Strömungskanäle feuchte Abluft aus den Brennstoffzellen geführt, so dass ein Feuchtigkeitsübertrag von der Abluft zu der Zuluft erfolgen kann. Weitere Einsatzgebiete der Keramikbaugruppe sind zum Beispiel bei Wärmetauschern zu sehen.Another object of the invention is a fuel cell system for generating electrical energy, in particular for a mobile, characterized by a ceramic assembly according to one of the preceding claims or according to the preceding description. Preferably, the ceramic assembly is designed as a gas-to-gas humidifier and / or a heat exchanger in the anode or in the cathode gas branch. In this embodiment, for example, in the first group of flow channels the ambient air to be conditioned for feeding in the direction of the fuel cell and in the second group of the flow channels moist exhaust air from the fuel cells, so that a moisture transfer from the exhaust air to the supply air can take place. Further fields of application of the ceramic module can be seen, for example, in heat exchangers.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying drawings. Showing:

1 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Keramikbaugruppe als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic three-dimensional representation of a ceramic assembly as a first embodiment of the invention;

2 ein erstes Ausführungsbeispiel für den Betrieb der Keramikbaugruppe in der 1; 2 a first embodiment of the operation of the ceramic assembly in the 1 ;

3 bis 6 weitere Verfahrensalternativen zum Betreiben der Keramikbaugruppe in der 1; 3 to 6 Further alternative methods for operating the ceramic assembly in the 1 ;

7 eine Explosionsdarstellung der Keramikbaugruppe im Bereich der Kopplungseinrichtung in der 1; 7 an exploded view of the ceramic assembly in the region of the coupling device in the 1 ;

8 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Detailausschnitts im Bereich der Kopplungseinrichtung der Keramikbaugruppe in der 1; 8th a schematic three-dimensional representation of a detail in the region of the coupling device of the ceramic assembly in the 1 ;

9 eine schematische Draufsicht auf die geöffnete Kopplungseinrichtung aus den vorhergehenden Figuren zur Illustration der Vorteile des Toleranzausgleichs bei dem Aufbau. 9 a schematic plan view of the opened coupling device of the preceding figures to illustrate the advantages of tolerance compensation in the structure.

Einander entsprechende oder gleiche Teile sind jeweils mit einander entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding or identical parts are each provided with the same or the same reference numerals.

Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Keramikbaugruppe 1, welche in diesem Beispiel vier Keramikbauteile 2a, b, c und d umfasst. Die vier Keramikbauteile 2a, b, c und d sind quaderartig ausgebildet und grenzen an ihren Stirnseiten aneinander, so dass eine Reihe gebildet ist.The 1 shows a schematic three-dimensional representation of a ceramic assembly 1 , which in this example four ceramic components 2a includes, b, c and d. The four ceramic components 2a , b, c and d are parallelepiped-shaped and adjoin one another at their end faces, so that a row is formed.

Die Keramikbaugruppe 1 ist als ein Gas-zu-Gas-Befeuchter oder als ein Wärmetauscher ausgebildet, wobei in den Keramikbauteilen 2a–d eine Vielzahl parallel zu der Längserstreckung der Keramikbauteile 2a–d verlaufende Strömungskanäle 3 angeordnet sind. Die Strömungskanäle 3 sind in den Keramikbauteilen 2a–d rasterartig oder matrixartig in Spalten und Zeilen angeordnet und weisen jeweils einen quadratischen Öffnungsquerschnitt von z. B. 1,2 mm × 1,2 mm auf. In den Strömungskanälen können Fluide, insbesondere Gase oder Flüssigkeiten, transportiert werden.The ceramic assembly 1 is designed as a gas-to-gas humidifier or as a heat exchanger, wherein in the ceramic components 2a -D a plurality parallel to the longitudinal extent of the ceramic components 2a -D running flow channels 3 are arranged. The flow channels 3 are in the ceramic components 2a -D grid-like or matrix-like arranged in columns and rows and each have a square opening cross-section of z. B. 1.2 mm × 1.2 mm. In the flow channels fluids, especially gases or liquids can be transported.

Zwischen den Keramikbauteilen 2a–d sind Kopplungseinrichtungen 4 angeordnet, welche – wie nachfolgend noch erläutert wird – einen Teil der Strömungskanäle 3 strömungstechnisch verbinden. An den Kopplungseinrichtungen 4 sind Schnittstellen 5a, b angeordnet, die ein Ein- und/oder Auskoppeln von Fluiden in einen weiteren Teil der Strömungskanäle 3 erlaubt.Between the ceramic components 2a -D are coupling devices 4 arranged, which - as will be explained below - a part of the flow channels 3 fluidically connect. At the coupling devices 4 are interfaces 5a , B arranged, which is a coupling and / or decoupling of fluids in another part of the flow channels 3 allowed.

Eine erste Ausführungsform der strömungstechnischen Ankopplung der Keramikbaugruppe 1 in der 1 ist in der 2 in Form eines schematischen Längsschnitts dargestellt. In den geschnittenen Keramikbauteilen 2a, b, c sind zeilenartig die Strömungskanäle 3 nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Bei einer ersten Gruppe von Strömungskanälen I werden die Strömungskanäle 3 zwischen den Keramikbauteilen 2a, b, c – auch Module genannt – über die Kopplungseinrichtungen 4 weiter geführt. Damit erstrecken sich die Strömungskanäle 3 der ersten Gruppe I über mindestens zwei, insbesondere alle Keramikbauteile 2a–d.A first embodiment of the fluidic coupling of the ceramic assembly 1 in the 1 is in the 2 shown in the form of a schematic longitudinal section. In the cut ceramic components 2a , b, c are line-like the flow channels 3 not drawn to scale. In a first group of flow channels I become the flow channels 3 between the ceramic components 2a , b, c - also called modules - via the coupling devices 4 continued. This extends the flow channels 3 the first group I over at least two, in particular all ceramic components 2a d.

Eine zweite Gruppe II der Strömungskanäle 3 endet jeweils im Bereich der Kopplungseinrichtung 4 und ermöglicht einen Austausch, insbesondere ein Ein- oder Auskoppeln von Fluiden in die Strömungskanäle 3. Beispielsweise wird in dem Keramikbauteil 2a durch die Kopplungseinrichtung 4 ein Fluid in die zweite Gruppe II der Strömungskanäle 3 eingekoppelt. Dagegen wird – von links kommend – mit der gleichen Kopplungseinrichtung 4 aus Strömungskanälen 3 der zweiten Gruppe II des Keramikbauteils 2b das Fluid ausgekoppelt. Die Ein- bzw. Auskopplung erfolgt über die Schnittstellen 5a, 5b.A second group II of the flow channels 3 ends in each case in the region of the coupling device 4 and allows an exchange, in particular a coupling or decoupling of fluids in the flow channels 3 , For example, in the ceramic component 2a through the coupling device 4 a fluid in the second group II of the flow channels 3 coupled. On the other hand - coming from the left - with the same coupling device 4 from flow channels 3 the second group II of the ceramic component 2 B the fluid is decoupled. The coupling or decoupling takes place via the interfaces 5a . 5b ,

Wie später noch erläutert wird, werden jeweils endseitig von den Keramikbauteilen 2a–d durch die Kopplungseinrichtungen 4 Medienräume 6 gebildet, welche strömungstechnisch mit den Schnittstellen 5a bzw. 5b verbunden sind und in die die Strömungskanäle 3 der zweiten Gruppe II des angrenzenden Keramikbauteils 2a, b, c oder d münden. In dem dargestellten Beispiel wird ein Medium A auf direktem Weg durch drei Keramikbauteile 2a, b, c durchgeführt. Ein Medium B wird über die zweite Gruppe II der Strömungskanäle 3 im Gegenstrom zu dem Medium A geführt und nach dem Durchströmen eines Keramikbauteils 2a, b bzw. c ausgeleitet.As will be explained later, each end of the ceramic components 2a -D through the coupling devices 4 media rooms 6 formed, which fluidically with the interfaces 5a respectively. 5b are connected and in the flow channels 3 the second group II of the adjacent ceramic component 2a , b, c or d. In the illustrated example, a medium A is going straight through three ceramic components 2a , b, c performed. A medium B is via the second group II of the flow channels 3 passed in countercurrent to the medium A and after flowing through a ceramic component 2a , b and c, respectively.

Die 3 zeigt eine Verfahrensalternative zu der Darstellung in der 2, wobei die Medien A und B im Gleichstrom durch die Keramikbauteile 2a–c geführt werden. Auch hier wird das Medium B nach dem Durchströmen eines einzelnen Keramikbauteils 2a–c ausgeleitet.The 3 shows a method alternative to the representation in FIG 2 , wherein the media A and B in cocurrent through the ceramic components 2a -C. Again, the medium B after flowing through a single ceramic component 2a -C removed.

Die 4 zeigt eine weitere Alternative, wobei das Medium A wieder auf direktem Weg durch drei Keramikbauteile 2a–c geleitet wird. Das Medium B wird dagegen alternierend im Gleich- bzw. Gegenstrom zu dem Medium A geführt.The 4 shows a further alternative, wherein the medium A again directly through three ceramic components 2a -C is directed. The medium B, however, alternately conducted in cocurrent or countercurrent to the medium A.

Die 5 zeigt dagegen eine Verfahrensalternative, wobei das Medium A auf direktem Weg durch die drei Keramikbauteile 2a–c geführt wird. Das Medium B wird im Gegenstrom zum Medium A geführt. Durch das mittlere Keramikbauteil 2b wird ein Medium C im Gleichstrom zu dem Medium A geleitet.The 5 on the other hand shows a process alternative, wherein the medium A on the direct way through the three ceramic components 2a -C is guided. The medium B is passed in countercurrent to the medium A. Through the middle ceramic component 2 B a medium C is passed in cocurrent to the medium A.

In der Ausführungsalternative in der 6 wird das Medium A auf direktem Weg durch die drei Keramikbauteile 2a–c geleitet. Das Medium B wird im Gegenstrom zu dem Medium A geführt. Durch das mittlere Keramikbauteil 2b wird das Medium C im Gegenstrom zu dem Medium A geführt.In the alternative embodiment in the 6 the medium A is going straight through the three ceramic components 2a -C headed. The medium B is passed in countercurrent to the medium A. Through the middle ceramic component 2 B the medium C is passed in countercurrent to the medium A.

Die 7 zeigt eine Explosionsdarstellung der Kopplungseinrichtung 4 zwischen zwei Keramikbauteilen, in diesem Beispiel 2a, 2b. Ausgehend von dem linken Keramikbauteil 2a, welches zum Beispiel als keramische Monolithstruktur ausgebildet ist, folgt zunächst eine Hutze 7, welche das Fluid aus der zweiten Gruppe II der Strömungskanäle 3 des Keramikbauteils 2a in dem Medienraum 6 sammelt und gegebenenfalls über die Schnittstelle 5a tauscht. Daran anschließend ist eine Separationsplatte 8 positioniert, die die Strömungskanäle 3 vereinzelt.The 7 shows an exploded view of the coupling device 4 between two ceramic components, in this example 2a . 2 B , Starting from the left ceramic component 2a which is formed, for example, as a ceramic monolith structure, initially followed by a scoop 7 , which the fluid from the second group II of the flow channels 3 of the ceramic component 2a in the media room 6 collects and if necessary via the interface 5a exchanges. Then there is a separation plate 8th positioned the flow channels 3 sporadically.

Nachfolgend ist eine Abdichtungsplatte 9 angeordnet, die als Abschlussplatte die Medienräume 6 für die zweite Gruppe II der Strömungskanäle 3 mitbildet. Spiegelbildlich zu der zuvor genannten Separationsplatte 9 ist eine weitere Separationsplatte 8 angeordnet, an die sich – ebenfalls spiegelbildlich – eine weitere Hutze 7 anschließt.Below is a sealing plate 9 arranged as the end plate the media rooms 6 for the second group II of the flow channels 3 co-forms. Mirror image of the aforementioned separation plate 9 is another separation plate 8th arranged, to which - also mirror-image - another scoop 7 followed.

Die Strömungskanäle 3 des Keramikbauteils 2a (und der anderen Keramikbauteile b–d) weisen quadratische oder rechteckige Öffnungen auf (denkbar wären aber auch dreieckige Öffnungen), welche rasterartig oder matrixartig in Spalten und Zeilen angeordnet sind. Die Separationsplatte 8 weist eine Vielzahl von Verbindungsdurchbrüchen 10 auf, welche auf die Öffnungen der Strömungskanäle 3 abgestimmt sind. Bei einer Kopplung der Separationsplatte 8 mit dem Keramikbauteil 2a ist somit einigen oder allen der Strömungskanäle 3 selektiv ein Verbindungsdurchbruch 10 zugeordnet, so dass ein Strömungskanal 3 des Keramikbauteils 2a über einen Verbindungsdurchbruch 10 der Separationsplatte 8 verbunden ist. The flow channels 3 of the ceramic component 2a (And the other ceramic components b-d) have square or rectangular openings (but would also be conceivable triangular openings), which are arranged like a grid or a matrix in columns and rows. The separation plate 8th has a variety of connection breakthroughs 10 on which on the openings of the flow channels 3 are coordinated. With a coupling of the separation plate 8th with the ceramic component 2a is thus some or all of the flow channels 3 selectively a connection breakthrough 10 assigned, leaving a flow channel 3 of the ceramic component 2a via a connection breakthrough 10 the separation plate 8th connected is.

Während die Öffnungen der Strömungskanäle 3 rechteckig oder quadratisch ausgebildet sind, zeigen die Verbindungsdurchbrüche 10 eine kreisförmige Öffnung. Nachdem die Keramikbauteile 2a, b zum Beispiel durch einen Urformvorgang oder einen anderen gestaltbildenden Vorgang und nachträglichem Sintern gefertigt sind, sind die Positionen der Strömungskanäle 3 toleranzbehaftet. Durch die auftretenden Toleranzen können die einzelnen Strömungskanäle 3 im geringen Maß im Öffnungsquerschnitt deformiert oder in der Gesamtheit verschoben sein.While the openings of the flow channels 3 are formed rectangular or square, show the connection breakthroughs 10 a circular opening. After the ceramic components 2a , b are made, for example, by a primary molding or other form-forming process and subsequent sintering, are the positions of the flow channels 3 subject to tolerances. Due to the occurring tolerances, the individual flow channels 3 be deformed to a small extent in the opening cross-section or displaced in the entirety.

In der 9 sind die geometrischen Gegebenheiten der unterschiedlichen Öffnungsquerschnitte von Strömungskanälen 3 und Verbindungsdurchbrüchen 10 schematisiert dargestellt, wobei eine 3-Kreuz-3-Matrix von Verbindungsdurchbrüchen 10 auf eine 3-Kreuz-3-Matrix von Strömungskanälen 3 grafisch überlagert dargestellt ist. Die Positionen der Strömungskanäle 3 sind toleranzbedingt deformiert bzw. verschoben dargestellt. Dadurch, dass die Öffnungsflächen der runden, insbesondere kreisrunden Verbindungsdurchbrüche 10 kleiner als die eckigen Öffnungsflächen der zu verbindenden Strömungskanäle 3 ausgebildet sind, ergibt sich durch die Querschnittsverkleinerung beim Übergang vom eckigen Querschnitt auf runden Querschnitt ein Toleranzausgleich, so dass alle Strömungskanäle 3 über die Separationsplatte 8 gasdicht und fluiddicht weitergeführt werden.In the 9 are the geometric conditions of the different opening cross-sections of flow channels 3 and connection breakthroughs 10 schematized, wherein a 3-cross-3 matrix of connection breakthroughs 10 on a 3-cross-3 matrix of flow channels 3 graphically overlaid. The positions of the flow channels 3 are shown deformed due to tolerance or shifted. Characterized in that the opening surfaces of the round, in particular circular connection openings 10 smaller than the angular opening areas of the flow channels to be connected 3 are formed, resulting from the cross-sectional reduction in the transition from the square cross-section to a round cross-section tolerance compensation, so that all flow channels 3 over the separation plate 8th gas-tight and fluid-tight continued.

Die Abdichtungsplatte 9 weist dagegen weniger Öffnungen 11 als Verbindungsdurchbrüche 10 in der Separationsplatte 8 oder Strömungskanäle 3 in dem Keramikbauteil 2a auf. Die Öffnungen 11 sind über Röhrchen, Hohlzylinder oder allgemein Verbindungselemente 12 strömungstechnisch mit den Verbindungsdurchbrüchen 10 und damit mit den Strömungskanälen 3 der ersten Gruppe I gekoppelt. Dagegen bildet die Abdichtungsplatte 9 für die Strömungskanäle 3 der zweiten Gruppe II eine Begrenzung des Medienraums 6. Fluide der Strömungskanäle 3 der zweiten Gruppe II treten zwar durch die Verbindungsdurchbrüche 10 in der Separationsplatte 8 durch, können jedoch die Abdichtungsplatte 9 nicht passieren. Stattdessen sammeln sich die Fluide bzw. das Medium in dem Medienraum 6, welcher durch die Abdichtungsplatte 9 und die Hutze 7 gebildet wird. Um den Bereich zwischen der Abdichtungsplatte 9 und der Separationsplatte 8 strömungstechnisch mit dem Innenraum der Hutze 7 zu verbinden, weist die Separationsplatte randseitig Fenster 13 auf, welche in einer umlaufenden Nut 14 der Hutze 7 enden. Die Nut 14 ist wiederum mit der Schnittstelle 5a strömungstechnisch verbunden.The sealing plate 9 has fewer openings 11 as connection breakthroughs 10 in the separation plate 8th or flow channels 3 in the ceramic component 2a on. The openings 11 are about tubes, hollow cylinders or generally fasteners 12 fluidically with the connection breakthroughs 10 and thus with the flow channels 3 the first group I coupled. In contrast, forms the sealing plate 9 for the flow channels 3 the second group II a limitation of the media room 6 , Fluids of the flow channels 3 Although the second group II occur through the connection breakthroughs 10 in the separation plate 8th through, however, the sealing plate can 9 not happen. Instead, the fluids or the medium accumulate in the media room 6 passing through the sealing plate 9 and the scythe 7 is formed. To the area between the sealing plate 9 and the separation plate 8th fluidically with the interior of the scoop 7 To connect, the separation plate has edge windows 13 on which in a circumferential groove 14 the scoop 7 end up. The groove 14 is in turn with the interface 5a fluidically connected.

Nach der Abdichtungsplatte 9 folgt wieder eine Separationsplatte 8 und eine Hutze 7, wobei diese spiegelbildlich zu den anderen aufgebaut sind.After the sealing plate 9 follows again a separation plate 8th and a scoop 7 , which are mirror images of the others.

Im zusammengebauten Zustand werden somit Strömungskanäle 3 der ersten Gruppe I über die Separationsplatte 8, Verbindungselemente 12, Öffnungen 11, Verbindungselemente 12, die zweite Separationsplatte 8 in die Strömungskanäle 3 der ersten Gruppe I des Keramikbauteils 2b weitergeleitet. Beidseitig zu der Abdichtungsplatte 9 bilden sich dagegen Medienräume 6 für die Strömungskanäle 3 der zweiten Gruppe II aus, die strömungstechnisch mit den Schnittstellen 5a bzw. b verbunden sind.In the assembled state thus flow channels 3 of the first group I via the separation plate 8th , Fasteners 12 , Openings 11 , Fasteners 12 , the second separation plate 8th into the flow channels 3 the first group I of the ceramic component 2 B forwarded. On both sides of the sealing plate 9 on the other hand, media spaces are forming 6 for the flow channels 3 the second group II, the fluidic with the interfaces 5a or b are connected.

Die 8 zeigt einen Detailausschnitt, wobei zu erkennen ist, dass das Medium, welches aus den Verbindungsdurchbrüchen 10 austritt, über die Fenster 12 in die Hutze 7 und von dort aus über die Nut 14 in die Schnittstelle 5a geleitet wird.The 8th shows a detail, wherein it can be seen that the medium, which consists of the connection openings 10 exit, over the windows 12 in the scoop 7 and from there over the groove 14 into the interface 5a is directed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Keramikbaugruppeceramic assembly
2a–d2a-d
Keramikbauteileceramic components
33
Strömungskanäleflow channels
44
Kopplungseinrichtungencoupling devices
5a–b5a-b
Schnittstelleninterfaces
66
Medienräumemedia rooms
77
Hutzescoop
88th
Separationsplatteseparation plate
99
Abdichtungsplattesealing plate
1010
VerbindungsdurchbrücheConnection breakthroughs
1111
Öffnungenopenings
1212
Verbindungselementefasteners
1313
Fensterwindow
1414
Nutgroove

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20020155328 A1 [0003] US 20020155328 A1 [0003]

Claims (12)

Keramikbaugruppe (1) mit mindestens einem ersten und einem zweiten Keramikbauteil (2a, b, c, d), wobei die Keramikbauteile (2a, b, c, d) jeweils eine Mehrzahl von Strömungskanälen (3) zur Führung von Fluiden (A, B, C) aufweisen, mit einer Kopplungseinrichtung (4), welche eine erste Gruppe (I) der Strömungskanäle (3) des ersten Keramikbauteils (2a, b, c, d) mit einer ersten Gruppe (I) der Strömungskanäle (3) des zweiten Keramikbauteils (2a, b, c, d) strömungstechnisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (4) zur Ein- und/oder Auskopplung von Fluiden (B, C) in eine zweite Gruppe der Strömungskanäle (II) des ersten und/oder des zweiten Keramikbauteils (2a, b, c, d) ausgebildet ist.Ceramic assembly ( 1 ) with at least a first and a second ceramic component ( 2a , b, c, d), wherein the ceramic components ( 2a , b, c, d) each have a plurality of flow channels ( 3 ) for guiding fluids (A, B, C), with a coupling device ( 4 ), which a first group (I) of the flow channels ( 3 ) of the first ceramic component ( 2a , b, c, d) with a first group (I) of the flow channels ( 3 ) of the second ceramic component ( 2a , b, c, d) fluidically connecting, characterized in that the coupling device ( 4 ) for coupling and / or decoupling fluids (B, C) into a second group of the flow channels (II) of the first and / or the second ceramic component ( 2a , b, c, d) is formed. Keramikbaugruppe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (4) die Strömungskanäle (3) der ersten Gruppe (I) des ersten Keramikbauteils (2a, b, c, d) mit den Strömungskanälen (3) der ersten Gruppe (I) des zweiten Keramikbauteils (2a, b, c, d) selektiv, insbesondere 1 zu 1, verbindet.Ceramic assembly ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the coupling device ( 4 ) the flow channels ( 3 ) of the first group (I) of the first ceramic component ( 2a , b, c, d) with the flow channels ( 3 ) of the first group (I) of the second ceramic component ( 2a , b, c, d) selectively, in particular 1 to 1, connects. Keramikbaugruppe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (4) die Strömungskanäle (3) der zweiten Gruppe (II) des ersten Keramikbauteils (2a, b, c, d) mit einer ersten Schnittstelle (5a) und/oder die Strömungskanäle (3) der zweiten Gruppe (II) des zweiten Keramikbauteils (2a, b, c, d) mit einer zweiten Schnittstelle (5b) verbindet.Ceramic assembly ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling device ( 4 ) the flow channels ( 3 ) of the second group (II) of the first ceramic component ( 2a , b, c, d) with a first interface ( 5a ) and / or the flow channels ( 3 ) of the second group (II) of the second ceramic component ( 2a , b, c, d) with a second interface ( 5b ) connects. Keramikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungseinrichtung (4) mindestens eine Separationsplatte (8) zugeordnet ist, die die erste und die zweite Gruppe (I, II) von Strömungskanälen (3) trennt.Ceramic assembly ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device ( 4 ) at least one separation plate ( 8th ) associated with the first and the second group (I, II) of flow channels ( 3 ) separates. Keramikbaugruppe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Separationsplatte (8) Verbindungsdurchbrüche (10) aufweist, die insbesondere selektiv den Strömungskanälen (3) des angrenzenden Keramikbauteils (2a, b, c, d) zugeordnet sind.Ceramic assembly ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the separation plate ( 8th ) Connection breaks ( 10 ), in particular selectively the flow channels ( 3 ) of the adjacent ceramic component ( 2a , b, c, d) are assigned. Keramikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abdichtungsplatte (9), welche eine Mehrzahl von Öffnungen (11) aufweist, wobei die Öffnungen (11) deckungsgleich mit den Verbindungsdurchbrüchen (10) der Separationsplatte (8) angeordnet sind, die den Strömungskanälen (3) der ersten Gruppe (I) zugeordnet sind.Ceramic assembly ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a sealing plate ( 9 ) having a plurality of openings ( 11 ), wherein the openings ( 11 ) congruent with the connection breakthroughs ( 10 ) of the separation plate ( 8th ) are arranged, which the flow channels ( 3 ) are assigned to the first group (I). Keramikbaugruppe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungsplatte (9) für die Strömungskanäle (3) der zweiten Gruppe (II) eine Begrenzung eines Medienraums (6) bildet, wobei über den Medienraum (6) die Ein- und/oder Auskopplung von Fluiden (B, C) in die zweite Gruppe (II) der Strömungskanäle (3) erfolgen kann.Ceramic assembly ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the sealing plate ( 9 ) for the flow channels ( 3 ) of the second group (II) a limitation of a media room ( 6 ), whereby over the media space ( 6 ) the coupling and / or decoupling of fluids (B, C) into the second group (II) of the flow channels ( 3 ). Keramikbaugruppe (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Verbindungsdurchbrüchen (10) in der Separationsplatte (8) für die erste Gruppe (I) von Strömungskanälen (3) und den Öffnungen (11) in der Abdichtungsplatte (9) über eine Mehrzahl von Verbindungselementen (12), insbesondere Röhren oder Hohlzylindern erfolgt.Ceramic assembly ( 1 ) according to one of claims 4 to 7, characterized in that the connection between the connection breakthroughs ( 10 ) in the separation plate ( 8th ) for the first group (I) of flow channels ( 3 ) and the openings ( 11 ) in the sealing plate ( 9 ) via a plurality of connecting elements ( 12 ), in particular tubes or hollow cylinders. Keramikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass beidseitig der Abdichtungsplatte (9) eine Separationsplatte (8) angeordnet ist.Ceramic assembly ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on both sides of the sealing plate ( 9 ) a separation plate ( 8th ) is arranged. Keramikbaugruppe (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienraum (6) über eine Hutze (7) mit der Schnittstelle (5a, b) abgeschlossen ist.Ceramic assembly ( 1 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that the media room ( 6 ) over a scoop ( 7 ) with the interface ( 5a , b) is completed. Keramikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Gas-zu-Gas-Befeuchter und/oder als Wärmetauscher für ein Brennstoffzellensystem.Ceramic assembly ( 1 ) according to one of the preceding claims, designed as a gas-to-gas humidifier and / or as a heat exchanger for a fuel cell system. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Keramikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Fuel cell system according to one of the preceding claims, characterized by at least one ceramic assembly ( 1 ) according to any one of the preceding claims.
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DE102013004637A1 (en) * 2013-03-16 2014-09-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Humidifying device for humidifying a process gas, fuel cell assembly comprising such and vehicle
CN113161581A (en) * 2021-03-17 2021-07-23 天津大学 Humidifier

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