DE112014000307B4

DE112014000307B4 - Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle, Herstellungsverfahren für eine Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle und Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE112014000307B4
Application number: DE112014000307.7T
Authority: DE
Inventors: Fumishige Shizuku
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2034-10-03
Also published as: CN104854746B; CN104854746A; DE112014000307T5; US20160329577A1; JP2015088294A; DE112014000307T8; WO2015064013A1; KR20150090209A; KR101811506B1; US10115976B2; JP6020413B2

Abstract

Brennstoffzellenanschlussplatte (160E, 160F), aufweisend:eine erste Metallplatte, die elektrisch leitfähig ist und so gestaltet ist, dass sie ein erstes Anschlusselement (161) aufweist;eine zweite Metallplatte und eine dritte Metallplatte, die eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweisen als die erste Metallplatte und auf einer Oberseite und einer Unterseite der ersten Metallplatte platziert sind, wobei die zweite Metallplatte und die dritte Metallplatte Außenrandbereiche aufweisen, die sich weiter auswärts erstrecken als ein Außenrand der ersten Metallplatte; undein elastisches Plattendichtungselement (184), das an die Außenrandbereiche der zweiten und dritten Metallplatten gebunden ist, um Außenränder der ersten, der zweiten und der dritten Metallplatte abzudichten, wobeijede von den Metallplatten in ihrem Außenrandbereich zuführende Durchgangsbohrungen (162IN, 164IN, 166IN) als Zuführbohrungen zum Zuführen von Brenngas, Oxidationsgas und Kühlwasser und abführende Durchgangsbohrungen (1620T, 1640T, 1660T) als Abführbohrungen zum Abführen des Brenngases, des Oxidationsgases und des Kühlwassers aufweist,die erste Metallplatte Plattendurchgangsbohrungen (181h) aufweist, deren Durchmesser größer sind als Durchmesser der zuführenden Durchgangsbohrungen (162IN, 164IN, 166IN) und der abführenden Durchgangsbohrungen (162OT, 164OT, 166OT),die zweite und die dritte Metallplatte jeweils Plattendurchgangsbohrungen (183h, 182h) aufweisen, deren Durchmesser größer sind als die Durchmesser der zuführenden Durchgangsbohrungen (162IN, 164IN, 166IN) und der abführenden Durchgangsbohrungen (162OT, 164OT, 166OT), aber kleiner sind als die Durchmesser der Plattendurchgangsbohrungen (181h) in der ersten Metallplatte, unddas elastische Plattendichtungselement (184) an Bohrungsumfangsbereiche der Plattendurchgangsbohrungen (183h, 182h) in den gegenüber liegenden zweiten und dritten Metallplatten gebunden ist, um die zuführenden Durchgangsbohrungen (162IN, 164IN, 166IN) und die abführenden Durchgangsbohrungen (162OT, 164OT, 166OT) zu bilden.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle bzw. Brennstoffzellenanschlussplatte, ein Herstellungsverfahren für eine Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle und eine Brennstoffzelle.
Technischer Hintergrund
Eine Brennstoffzelle weist eine Stapelstruktur auf, in der eine Mehrzahl von Brennstoffzelleneinheiten als Leistungserzeugungseinheiten gestapelt ist, und schließt Anschlussplatten ein, die an den jeweiligen Enden der Mehrzahl von gestapelten Brennstoffzelleneinheiten vorgesehen sind, um die erzeugte elektrische Leistung nach außen abzugeben. Eine kürzlich vorgeschlagene Technik verwendet eine geschichtete Struktur für eine Anschlussplatte aus einer Metallplatte mit Korrosionsbeständigkeit und einer Metallplatte mit guter elektrischer Leitfähigkeit, um die Haltbarkeit der Anschlussplatte zu verbessern, wie beispielsweise in der JP 2009 - 187 729A beschrieben ist.
Bei der Anschlussplatte mit der geschichteten Struktur aus verschiedenen Metallplatten, die im oben beschriebenen Patentdokument beschrieben ist, ist nicht nur die Plattenebene (Ober- bzw. Unterseite), sondern auch die Plattenstirnfläche mit einer Schicht aus korrosionsbeständigem, leitfähigem Material überzogen, beispielsweise mit einem duroplastischen Harz, unter das ein elektrisch leitfähiges Metallpulver gemischt ist. Die Plattenstirnfläche ist mit der Schicht aus korrosionsbeständigem leitfähigem Material überzogen, und die Anschlussplatte ist an ihrem Außenrand befestigt. Dies kann eine Fehlausrichtung zwischen den Platten aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der jeweiligen Platten und eine elektrische Korrosion an den Kontaktflächen der jeweiligen Platten verhindern.
Die verschiedenen Metallplatten, aus denen die Anschlussplatte besteht, weisen jedoch unterschiedliche Linearausdehnungskoeffizienten auf und weisen während eines Leistungserzeugungsbetriebs der Brennstoffzelle unterschiedliche Grade an Ausdehnung und Kontraktion auf. In der Plattenstirnfläche der verschiedenen Metallplatten wird die Schicht aus korrosionsbeständigem leitfähigem Material, die an die Plattenstirnfläche gebunden ist, einhergehend mit einer Ausdehnung und einer Kontraktion der Platten wiederholt angeschoben und gezogen und kann daher beschädigt werden. Die Offenbarung des obigen Dokuments stellt keine umfassenden Überlegungen zu einer Gegenmaßnahme gegen eine solche Ausdehnung und Kontraktion der Platten an. Somit besteht nach wie vor Bedarf an einer Verbesserung der Haltbarkeit der Anschlussplatte mit der geschichteten Struktur aus verschiedenen Metallplatten und der Haltbarkeit der Brennstoffzelle. Andere Anforderungen beinhalten eine einfache Technik zur Verbesserung der Haltbarkeit und zur Senkung der Herstellungskosten für die Brennstoffzelle.
Mehrlagige Metallplatten sind Gegenstand der US 1 981 915 A sowie der US 3 446 392 A . Die DE 11 2008 003 285 T5 offenbart zudem eine Brennstoffzellenanschlussplatte.
Um die oben beschriebenen Probleme zumindest zum Teil zu lösen, kann die Erfindung durch die nachstehend beschriebenen Aspekte implementiert werden.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle bzw. Brennstoffzellenanschlussplatte geschaffen. Die Anschlussplatte weist auf: eine erste Metallplatte, die elektrisch leitfähig ist und so gestaltet ist, dass sie ein Anschlusselement aufweist; eine zweite Metallplatte und eine dritte Metallplatte, die so ausgebildet sind, dass sie eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweisen als die erste Metallplatte, und auf einer Oberseite und einer Unterseite der ersten Metallplatte platziert sind, wobei die zweite Metallplatte und die dritte Metallplatte Außenrandbereiche aufweisen, die sich weiter auswärts erstrecken als ein Außenrand der ersten Metallplatte; und ein elastisches Dichtungselement, das an die Außenrandbereiche der zweiten und der dritte Metallplatte gebunden bzw. geklebt ist, um Außenränder der ersten, der zweiten und der dritten Metallplatte abzudichten.
Die jeweiligen Metallplatten können wiederholt in unterschiedlichen Graden gemäß verschiedenen Längsausdehnungskoffizienten eine Ausdehnung und Kontraktion durchmachen. In der Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle des ersten Aspekts ist die erste Metallplatte, die zwischen der zweiten und der dritten Metallplatte platziert ist, jedoch nicht an das elastische Dichtungselement gebunden bzw. geklebt. Durch diese Gestaltung wird nicht bewirkt, dass das elastische Dichtungselement einhergehend mit einer Kontraktion der ersten Metallplatte gezogen wird. Die Gestaltung der Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle des ersten Aspekts wirkt somit einer Beschädigung des elastischen Dichtungselements entgegen und trägt zur Verbesserung der Haltbarkeit bei.
Jede von den Metallplatten weist in ihrem Außenrandbereich zuführende Durchgangsbohrungen zum Zuführen von Brenngas, Oxidationsgas und Kühlwasser und abführende Durchgangsbohrungen zum Abführen des Brenngases, des Oxidationsgases und des Kühlwassers auf. Die erste Metallplatte hat Plattendurchgangsbohrungen, deren Durchmesser größer sind als Durchmesser der zuführenden Durchgangsbohrungen und der abführenden Durchgangsbohrungen. Die zweite und die dritte Metallplatte haben jeweils Plattendurchgangsbohrungen, deren Durchmesser größer sind als die Durchmesser der zuführenden Durchgangsbohrungen und der abführenden Durchgangsbohrungen, die aber kleiner sind als die Durchmesser der Plattendurchgangsbohrungen in der ersten Metallplatte. Das elastische Dichtungselement ist an Bohrungsrandbereiche der Plattendurchgangsbohrungen in den gegenüber liegenden zweiten und dritten Metallplatten gebunden bzw. geklebt, um die zuführenden Durchgangsbohrungen und die abführenden Durchgangsbohrungen zu bilden. Bei dieser Gestaltung der Anschlussplatte ist das elastische Dichtungselement in den Bohrungsrandbereichen wie den Rändern der zuführenden Durchgangsbohrungen und der abführenden Durchgangsbohrungen nicht an die erste Metallplatte gebunden bzw. geklebt. Durch diese Gestaltung wird verhindert, dass das elastische Dichtungselement einhergehend mit einer Kontraktion der ersten Metallplatte gezogen wird. Diese Gestaltung ist von Vorteil, da sie einer Beschädigung des elastischen Dichtungselements entgegenwirkt und die Haltbarkeit verbessert.
In der Brennstoffzellenanschlussplatte des ersten Aspekts kann das elastische Dichtungselement an die Außenrandbereiche der gegenüber liegenden zweiten und dritten Metallplatten, die auf der Oberseite bzw. der Unterseite der ersten Metallplatte platziert sind, gebunden bzw. geklebt sein. Das elastische Dichtungselement kann ferner an Stirnflächen am Außenrand der zweiten und der dritten Metallplatte gebunden bzw. geklebt sein. Diese Gestaltung der Anschlussplatte des ersten Aspekts wirkt einer Beschädigung des elastischen Dichtungselements entgegen und bewahrt dabei die Dichtungseigenschaft.
In der Brennstoffzellenanschlussplatte des ersten Aspekts kann das elastische Dichtungselement ferner an Bohrungsinnenumfangswände der Plattendurchgangsbohrungen in der zweiten und der dritten Metallplatte gebunden sein. Diese Gestaltung der Anschlussplatte des ersten Aspekts wirkt einer Beschädigung des elastischen Dichtungselements entgegen und bewahrt dabei die Dichtungseigenschaft in den Durchgangsbohrungen.
In der Brennstoffzellenanschlussplatte des ersten Aspekts können die Oberseite und die Unterseite der ersten Metallplatte zumindest im Außenrandbereich und eine Stirnfläche am Außenrand der ersten Metallplatte vergoldet sein. Diese Gestaltung der Anschlussplatte des ersten Aspekts erschwert oder verhindert eine Bindung bzw. Anhaftung der ersten Metallplatte an das elastische Dichtungselement auf noch einfachere Weise.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Brennstoffzelle geschaffen. Die Brennstoffzelle des zweiten Aspekts weist auf: einen Brennstoffzellenstapel, in dem eine Mehrzahl von Brennstoffzelleneinheiten als Leistungserzeugungseinheiten gestapelt ist; und die Anschlussplatten bzw. Brennstoffzellenanschlussplatten einer der obigen Gestaltungen des ersten Aspekts, die in Stapelungsrichtung des Zellenstapels an einem Ende und am anderen Ende platziert sind. Die Brennstoffzelle des zweiten Aspekts weist die Anschlussplatten auf, deren Haltbarkeit dadurch verbessert ist, dass einer Beschädigung des elastischen Dichtungselements entgegengewirkt wird, und weist daher die verbesserte Haltbarkeit und die lange Zellenstandzeit auf. Die Brennstoffzelle des zweiten Aspekts wird dadurch hergestellt, dass einfach die Anschlussplatten der bereits vorhandenen Brennstoffzelle ausgetauscht werden. Dadurch werden die Herstellungskosten gesenkt.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzellenanschlussplatte geschaffen. Das Herstellungsverfahren für die Brennstoffzellenanschlussplatte des dritten Aspekts beinhaltet das Vergolden von zumindest einem Außenrandbereich und von einer Stirnfläche am Außenrand in einer Oberseite und einer Unterseite einer ersten Metallplatte; das Platzieren der vergoldeten ersten Metallplatte auf einer zweiten Metallplatte; das Anbringen eines elastischen Dichtungselements, um die Stirnfläche am Außenrand der vergoldeten ersten Metallplatte abzudecken; das Platzieren einer dritten Metallplatte auf der vergoldeten ersten Metallplatte, um eine geschichtete Struktur aus der ersten, der zweiten und der dritten Metallplatte zu bilden; und das Erwärmen der geschichteten Struktur. Die jeweiligen Metallplatten können wiederholt eine Ausdehnung und Kontraktion in unterschiedlichen Graden gemäß verschiedenen Längsausdehnungskoeffizienten durchmachen. Im Herstellungsverfahren für eine Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle des dritten Aspekts wird die erste Metallplatte, die zwischen der zweiten und der dritten Metallplatte platziert wird, jedoch nicht an das elastische Dichtungselement gebunden. Durch diese Gestaltung wird nicht bewirkt, dass das elastische Dichtungselement einhergehend mit einer Kontraktion der ersten Metallplatte gezogen wird. Diese Gestaltung wirkt demgemäß einer Beschädigung des elastischen Dichtungselements entgegen und ermöglicht eine Produktion der Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle, die dazu beiträgt, die Haltbarkeit zu verbessern.
Im Herstellungsverfahren des dritten Aspekts kann die erste Metallplatte eine Durchgangsbohrung aufweisen, und eine Bohrungsinnenumfangswand der Durchgangsbohrung kann einer Vergoldung unterzogen werden. Das elastische Dichtungselement kann so angeordnet werden, dass es die Bohrungsinnenumfangswand der Durchgangsbohrung weiter abdeckt. Diese Gestaltung des Herstellungsverfahrens des dritten Aspekts wirkt einer Beschädigung des elastischen Dichtungselements entgegen und bewahrt dabei die Dichtungseigenschaft am Rand der Durchgangsbohrung und ermöglicht eine Produktion der Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle, die zur Verbesserung der Haltbarkeit beiträgt.
Die Erfindung kann durch verschiedene andere Aspekte implementiert werden, beispielsweise durch ein Herstellungsverfahren für eine Anschlussplatte für eine Brennstoffzelle und eine Brennstoffzelleneinheit.
Figurenliste

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche die Gestaltung einer Brennstoffzelle 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Skizze, welche die Geometrie einer Anschlussplatte 160F, einer Einheitszelle 100 und einer Anschlussplatte 160E schematisch darstellt;
3 ist eine Querschnittsdarstellung, welche die Anschlussplatte 160F entlang einer Linie 3-3 von 2 darstellt;
4 ist eine Querschnittsdarstellung, welche die Anschlussplatte 160E entlang einer Linie 4-4 von 2 darstellt;
5 ist ein Ablaufschema, das einen Herstellungsablauf für eine Anschlussplatte gemäß der Ausführungsform zeigt.
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Anschlussplatte 160F gemäß einer anderen Ausführungsform darstellt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche die Gestaltung einer Brennstoffzelle 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Brennstoffzelle 10 weist eine Stapelstruktur auf, in der eine Mehrzahl von Einheitszellen 100, die als Brennstoffzelleneinheiten bereitgestellt sind, in einer Z-Richtung (im Folgenden auch als „Stapelungsrichtung“ bezeichnet) gestapelt sind und zwischen zwei Endplatten 170F und 170E platziert sind. Die Brennstoffzelle 10 weist eine vorderendseitige Anschlussplatte 160F auf, die mit einer vorderendseitigen Isolierplatte 165F zwischen der vorderendseitigen Endplatte 170F und den Einheitszellen 100 platziert ist. Die Brennstoffzelle 10 weist eine hinterendseitige Anschlussplatte 160E auf, die mit einer hinterendseitigen Isolierplatte 165E zwischen der hinterendseitigen Endplatte 170E und den Einheitszellen 100 platziert ist. Die Einheitszellen 100, die Anschlussplatten 160F und 160E, die Isolierplatten 165F und 165E und die Endplatten 170F und 170E weisen jeweils plattenähnliche Strukturen in einer ungefähr rechteckigen Form auf und sind so angeordnet, dass ihre längeren Seiten in einer X-Richtung (der horizontalen Richtung) und ihre kürzeren Seiten in einer Y-Richtung (der vertikalen Richtung) verlaufen. Vorderendseite und Hinterendseite bezeichnen jeweils die Seiten von Enden der Brennstoffzelle 10 in der Längsrichtung.
Die Endplatte 170F, die Isolierplatte 165F und die Anschlussplatte 160F auf der Vorderendseite weisen jeweils eine Brenngas-Zuführbohrung 172IN, eine Brenngas-Abführbohrung 172OT, Oxidationsgas-Zuführbohrungen 174IN, eine Oxidationsgas-Abführbohrung 174OT, eine Kühlwasser-Zuführbohrung 176IN und eine Kühlwasser-Abführbohrung 176OT auf. Die Zuführbohrungen und Abführbohrungen sind mit (nicht dargestellten) Zuführbohrungen und Abführbohrungen gestapelt und verbunden, die an entsprechenden Positionen in den jeweiligen Einheitszellen 100 vorgesehen sind, so dass sie Zuführleitungen und Abführleitungen für die entsprechenden Gase und für Kühlwasser bilden. Diese Zuführbohrungen und Abführbohrungen sind jedoch nicht in der Endplatte 170E, der Isolierplatte 165E und der Anschlussplatte 160E auf der Hinterendseite vorgesehen. Diese Gestaltung gehört zu der Art von Brennstoffzelle, bei der die reaktiven Gase (Brenngas und Oxidationsgas) und Kühlwasser von der vorderendseitigen Endplatte 170F durch die entsprechenden Zuführleitungen zu den entsprechenden Einheitszellen 100 geliefert werden und die Abgase und abgeführtes Wasser aus den jeweiligen Einheitszellen 100 durch die entsprechenden Abführleitungen und die vorderendseitige Endplatte 170F zur Außenseite abgeführt werden. Die Art der Brennstoffzelle ist jedoch nicht auf diese Gestaltung beschränkt, sondern kann irgendeine von verschiedenen anderen Gestaltungen verwenden, beispielsweise die Gestaltung, dass die reaktiven Gase und Kühlwasser von der vorderendseitigen Endplatte 170F zugeführt werden und dass die Abgase und abgeführtes Wasser durch die hinterendseitige Endplatte 170E zur Außenseite abgeführt werden.
Die Oxidationsgas-Zuführbohrungen 174IN sind in der X-Richtung (der Längsrichtung) in einem Außenrandabschnitt an der vorderendseitigen Endplatte 170F unten angeordnet, und die Oxidationsgas-Abführbohung 1740T ist in der X-Richtung in einem Außenrandabschnitt oben angeordnet. Die Brenngas-Zuführbohrung 172IN ist in einem in der Y-Richtung (der Kurzseitenrichtung) oberen Endteil in einem Außenrandabschnitt der vorderendseitigen Endplatte 170F rechts angeordnet, und die Brenngas-Abführbohung 172OT ist in einem in Y-Richtung unteren Endteil in einem Außenrandabschnitt links angeordnet. Die Kühlwasser-Zuführbohrung 176IN ist in der Y-Richtung unterhalb der Brenngas-Zuführbohrung 172IN angeordnet, und die Kühlwasser-Abführbohrung 176OT ist in der Y-Richtung oberhalb der Brenngas-Abführbohrung 1720T angeordnet. Jede von den genannten Zuführbohrungen und Abführbohrungen ist in eine Mehrzahl von Zuführbohrungen und Abführbohrungen in jeder von den Einheitszellen 100 geteilt, wie oben beschrieben. In dieser Ausführungsform bezeichnet Außenrandabschnitt einen Außenrandbereich, der zwischen einem Außenumfang und einem mittleren Bereich der einzelnen Platten liegt.
Die vorderendseitige Anschlussplatte 160F und die hinterendseitige Anschlussplatte 160E dienen als Stromabnehmer für die elektrische Leistung, die von den jeweiligen Einheitszellen 100 erzeugt wird. Die abgenommene elektrische Leistung wird von Stromabnehmeranschlüssen 161 nach außen ausgegeben. Die jeweiligen Anschlussplatten werden nachstehend beschrieben.
2 ist eine Skizze, welche die Geometrie der Anschlussplatte 160F, der Einheitszelle 100 und der Anschlussplatte 160E schematisch darstellt; Wie dargestellt weist die Einheitszelle 100 einen anodenseitigen Separator 120, einen kathodenseitigen Separator 130 und eine adhäsive Dichtung 140 auf. Die adhäsive Dichtung 140 ist so angeordnet, dass sie eine Membranelektroden- und Gasdiffusionsschicht-Anordnung (MEGA) 110 über einem dargestellten mittleren Separatorbereich 101 festhält und den Außenrand der MEGA 110 abdichtet. In der Brennstoffzelle 100 ist die adhäsive Dichtung 140, die so angeordnet ist, dass sie die MEGA 110 festhält, zwischen dem anodenseitigen Separator 120 und dem kathodenseitigen Separator 130 so platziert, dass die MEGA 110 zwischen den jeweiligen Separatoren im mittleren Separatorbereich 101 platziert ist, und die adhäsive Dichtung 140 dazu dient, eine Abdichtung zwischen den jeweiligen Separatoren in einem Außenrandbereich 103 um den mittleren Separatorbereich 101 zu schaffen.
Die MEGA 110 weist eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) auf, in der zwei Katalysatorelektrodenschichten jeweils auf Oberflächen einer Elektrolytmembran ausgebildet sind, und dient als Leistungserzeugungselement, das gestaltet wird, indem die MEA zwischen Gasdiffusionsschichten (GDL) mit Gasdiffusionsvermögen und -durchlässigkeit platziert wird. Die MEGA kann hierin als MEA bezeichnet werden.
Der anodenseitige Separator 120 und der kathodenseitige Separator 130 bestehen aus einem Material mit einer Gasbarriereeigenschaft und elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise aus einem Kohlenstoffmaterial wie gasundurchlässigem dichtem Kohlenstoff, der durch Verdichten von Kohlenstoffteilchen erhalten wird, oder aus einem druckgeformten Metallmaterial, wie Edelstahl oder Titanstahl. In dieser Ausführungsform wird der anodenseitige Separator 120 durch Druckformen von Edelstahl erzeugt.
Der anodenseitige Separator 120 weist eine Mehrzahl von rillenartigen Gasströmungswegen auf der MEGA-110-seitigen Oberfläche und eine Mehrzahl von von rillenartigen Kühlwasserströmungswegen auf der entgegengesetzten Oberfläche auf. Diese beiden verschiedenen Strömungswege sind abwechselnd auf der Oberseite und auf der Rückseite der Separatoren angeordnet. Die Einheitszelle 100 weist eine Brenngas-Zuführbohrung 102IN, eine Brenngas-Abführbohrung 102OT, eine Mehrzahl von Oxidationsgas-Zuführbohrungen 104IN, eine Mehrzahl von Oxidationsgas-Abführbohrungen 104OT, eine Mehrzahl von Kühlwasser-Zuführbohrungen 106IN und eine Mehrzahl von Kühlwasser-Abführbohrungen 106OT auf, die so gebildet sind, dass sie durch den anodenseitigen Separator 120, die adhäsive Dichtung 140 und den kathodenseitigen Separator 130 hindurch gehen. Diese Zuführ- und Abführbohrungen sind mit den entsprechenden Bohrungen, beispielsweise der Brenngas-Zuführbohrung 172IN, in der Endplatte 170F verbunden und dienen als die oben beschriebenen Leitungen in der Einheitszelle. Die Strömungswege, die im anodenseitigen Separator 120 ausgebildet sind, sind nicht eigentlich Gegenstand der Erfindung, so dass auf ihre ausführliche Beschreibung hier verzichtet wird.
Die adhäsive Dichtung 140 besteht beispielsweise aus einem Harz oder aus Gummi mit Dichtungseigenschaft und Isolierungseigenschaft und weist in ihrer Mitte ein nicht dargestelltes Leistungserzeugungsbereichsfenster auf, das an die rechteckige Form der MEGA 110 anpassbar ist. Die MEGA 110 ist in dem Leistungserzeugungsbereichsfenster platziert und darin eingepasst. Die adhäsive Dichtung 140 dient dazu, in dem Zustand, wo die MEGA 110 im Leistungserzeugungsbereichsfenster platziert ist, eine Abdichtung zwischen dem anodenseitigen Separator 120 und dem kathodenseitigen Separator 10 einschließlich der Ränder ihrer Zuführ- und Abführbohrungen zu schaffen. Jeder von den anodenseitigen und separatorseitigen Separatoren weist Brenngasdichtungselemente 300, Oxidationsgasdichtungselemente 301 und Kühlwasserdichtungselemente 302 auf, die vorgesehen sind, um die Dichtungseigenschaften der jeweiligen Zuführ- und Abführbohrungen für das Brenngas, das Oxidationsgas und das Kühlwasser auf aneinander gefügten Oberflächen aneinander angrenzender Separatoren im Stapel aus den Einheitszellen 100 zu gewährleisten.
Die vorderendseitige Anschlussplatte 160 und die hinterendseitige Anschlussplatte 160E der Brennstoffzelle 10 unterscheiden sich voneinander durch das Vorhandensein oder Fehlen der Zuführ- und Abführbohrungen, haben aber ansonsten ähnliche Gestaltungen. 3 ist eine Querschnittsdarstellung, welche die Anschlussplatte 160F entlang einer Linie 3-3 von 2 darstellt. 4 ist eine Querschnittsdarstellung, welche die Anschlussplatte 160E entlang einer Linie 4-4 von 2 darstellt.
Wie dargestellt weist die Anschlussplatte 160F eine Kernplatte 181 mit dem Stromabnehmeranschluss 161 (in 1 und 2 dargestellt), eine zellenseitige Platte 182, ein endplattenseitige Platte 183, ein adhäsives Plattendichtungselement 184 und einen Zwischenplattenstift 185 auf. Die Anschlussplatte 160F weist auch eine Brenngas-Zuführbohrung 162IN, eine Brenngas-Abführbohrung 162OT, eine Oxidationsgas-Zuführbohrung 164IN, eine Oxidationsgas-Abführbohrung 1640T, eine Kühlwasser-Zuführbohrung 166IN und eine Kühlwasser-Abführbohrung 166OT auf, die so ausgebildet sind, dass sie durch diese jeweiligen Plattenkomponenten hindurch verlaufen. Diese Zuführ- und Abführbohrungen sind beispielsweise mit den entsprechenden Bohrungen der Brenngas-Zuführbohrung 172IN in der Endplatte 170F und den Brenngas-Zuführbohrungen 102IN in den Einheitszellen 100 verbunden und dienen als Gas- und Kühlwasserleitungen, die zu den Einheitszellen führen.
Die Kernplatte 181 ist eine Platte, die aus einem Metall mit elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium, besteht. Was die Kostensenkung und Gewichtssenkung betrifft, so verwendet diese Ausführungsform eine Aluminiumplatte von etwa 1,0 bis 5,0 mm Dicke für die Kernplatte 181. Die zellenseitige Platte 182 und die endplattenseitige Platte 183 sind beides Metallplatten (0,1 bis 1,0 mm dick), beispielsweise aus Titan, mit einer höheren Korrosionsbeständigkeit als die Kernplatte 181 und mit größeren Außenformen als die Kernplatte 181. Genauer erstrecken sich Plattenaußenränder, die von den Außenrändern sowohl der zellenseitigen Platte 182 als auch der endplattenseitigen Platte 183 definiert werden, weiter nach außen als der Außenrand der Kernplatte 181. Die zellenseitige Platte 182 und die endplattenseitige Platte 183 sind in einem solchen Zustand, dass ihre Außenränder vom Außenrand der Kernplatte 181 nach außen vorstehen, auf der Oberseite und der Unterseite der Kernplatte 181 platziert. Die Kernplatte 181 weist eine Plattendurchgangsbohrung 181h auf, die einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Kühlwasserdurchgangsbohrung 166IN, die von dem adhäsiven Plattendichtungselement 184 gebildet wird, das später beschrieben wird. Die zellenseitige Platte 182 und die endplattenseitige Platte 183 weisen jeweils Plattendurchgangsbohrungen 182h und 183h auf, die jeweils Durchmesser aufweisen, die größer sind als der Durchmesser der Kühlwasser-Zuführbohrung 166IN, die aber kleiner sind als der Durchmesser der Plattendurchgangsbohrung 181h der Kernplatte 181.
Das adhäsive Plattendichtungselement 184 besteht aus einem Gummi mit Dichtungseigenschaft und Elastizität, beispielsweise aus Ethylen-Polyethylen-Dien-Gummi (EPDM), Nitrilgummi (NBR) oder Fluorgummi (FKM). Das adhäsive Plattendichtungselement 184 ist in dem Zustand, dass die Kernplatte 181 so zwischen der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183 platziert ist, dass sie die Außenränder der jeweiligen Platten abdeckt und abdichtet, an den Außenrand der zellenseitigen Platte 182 und den Außenrand der endplattenseitigen Platte 183 gebunden. Genauer ist das adhäsive Plattendichtungselement 184 an die gegenüber liegenden Außenränder der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183, die vom Außenrand der Kernplatte 181 überstehen, gebunden, um die Außenränder der jeweiligen Platten abzudecken und abzudichten. Anders ausgedrückt bewirkt dies, dass die Kernplatte 181 in dem Zustand gehalten wird, wo die Kernplatte 181 zwischen der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 186 platziert ist. Das adhäsive Plattendichtungselement 184 bildet auch die Kühlwasser-Zuführbohrung 166IN und ist im Randbereich dieser Zuführbohrung an Bohrungsinnenumfangswände der jeweiligen Plattendurchgangsbohrungen 181h bis 183h der Kernplatte 181, der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183 und in Bohrungsrandbereichen der Plattendurchgangsbohrungen 182h und 183h an Plattenflächen der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183 gebunden, um deren Stirnflächen abzudecken. Die Beschreibung, dass der Rand der Kühlwasser-Zuführbohrung 166IN mit dem adhäsiven Plattendichtungselement 184 abgedeckt ist, gilt auch für die Abdeckung der Ränder der anderen Zuführ- und Abführbohrungen, d.h. der Brenngas-Zuführbohrung 162IN, der Brenngas-Abführbohrung 162OT, der Oxidationsgas-Zuführbohrung 164IN, der Oxidationsgas-Abführbohrung 1640T und der Kühlwasser-Abführbohrung 1660T.
Der Zwischenplattenstift 185 ist in Form eines geflanschten Stiftes ausgebildet und wird von der Seite der endplattenseitigen Platte 183 her eingetrieben, so dass er mit seinem Stiftabschnitt mit dem kleinen Durchmesser in die Kernplatte 181 und die endplattenseitige Platte 183 eingreift und mechanisch einer Fehlausrichtung dieser Platten entgegenwirkt. Die Endplatte 170F ist so auf die Anschlussplatte 160F gestapelt, dass die Endplatte 170F nicht mit dem Zwischenplattenstift 185 in Konflikt kommt. Das gleiche gilt für die Endplatte 170F.
Im Folgenden wird der Prozess des Abdeckens der Anschlussplatte 160F mit dem adhäsiven Plattendichtungselement 184 in Verbindung mit einem Herstellungsablauf der Anschlussplatte 160F beschrieben. 5 ist ein Ablaufschema, das den Ablauf der Herstellung der Anschlussplatte zeigt. Im Verlauf der Herstellung werden zuerst die Oberseite, die Unterseite und die Stirnfläche am Außenrand der Kernplatte 181 und die Bohrungsinnenumfangswand, welche die Plattendurchgangsbohrung 181h definiert, einer Vergoldung unterzogen (Schritt S10). Die Vergoldung der Oberseite und der Unterseite bewirkt, dass die resultierende Anschlussplatte 160F, die durch Stapeln der drei Platten, d.h. der Kernplatte 181, der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183 erzeugt worden ist, die Korrosionsbeständigkeit und die gute elektrische Leitfähigkeit über den Plattenflächen aufweist. Die Oberseite und die Unterseite in zumindest dem Außenrandbereich der Kernplatte 181, die Stirnfläche am Außenrand und die Bohrungsinnenumfangswand der Plattendurchgangsbohrung können einer Vergoldung unterzogen werden.
In dem Ablauf wird anschließend die vergoldete Kernplatte 181 auf der endplattenseitigen Platte 183 platziert (Schritt S20). Diese Platten werden so gestapelt, dass die Plattendurchgangsbohrung 181h der Kernplatte 181 im Wesentlichen koaxial ist mit der Plattendurchgangsbohrung 183h der endplattenseitigen Platte 183. Dann wird in dem Ablauf in diesem Zustand das adhäsive Plattendichtungselement 184 angebracht (Schritt S30). Das adhäsive Plattendichtungselement 184 weist einen rahmenähnlichen Dichtungsabschnitt, der so gebildet ist, dass er die Stirnfläche am Außenrand der Kernplatte 181 umgibt, und rahmenähnliche Dichtungsabschnitte auf, die so ausgebildet sind, dass sie die Bohrungsinnenumfangswände der Zuführ- und Abführbohrungen, beispielsweise der Brenngszuführbohrung 162IN und der Kühlwasser-Zuführbohrung 166IN, bedecken. Diese Dichtungsabschnitte werden in den Außenrand und die Plattendurchgangsbohrung der Kernplatte 181 gepasst. Im Ablauf wird anschließend die zellenseitige Platte 182 auf der Kernplatte 181 platziert, so dass die Plattendurchgangsbohrung 182h der zellenseitigen Platte 182 im Wesentlichen koaxial ist mit der Plattendurchgangsbohrung 181h der Kernplatte 181 (Schritt S40). Im Ablauf werden die jeweiligen Platten in diesem Zustand mit Druck beaufschlagt, wird das adhäsive Plattendichtungselement 184 in den Bohrungsrandbereichen der jeweiligen Zuführ- und Abführbohrungen, beispielsweise der Brenngas-Zuführbohrung 162IN und der Kühlwasser-Zuführbohrung 166IN, von der Seite der zellenseitige Platte 182 und der Seite der endplattenseitigen Platte 183 her für eine vorgegebene Zeit erwärmt, und wird die geschichtete Struktur gekühlt und gehärtet (Schritt S50). Dann wird im Ablauf der Zwischenplattenstift 185 verwendet, um die Kernplatte 181 mit der endplattenseitigen Platte 183 in Eingriff zu bringen.
In dem Zustand, wo die Kernplatte 181 zwischen die beiden Platten, d.h. die zellenseitige Platte 182 und die endplattenseitige Platte 183, platziert ist, wird das adhäsive Plattendichtungselement 184 bereitgestellt, um die Außenränder der jeweiligen Platten abzudecken und diesen Plattenschichtungszustand zu bewahren. Außerdem wird das adhäsive Plattendichtungselement 184 an den Rändern der jeweiligen Zuführ- und Abführbohrungen, beispielsweise der Kühlwasser-Zuführbohrung 166IN, bereitgestellt, um die Bohrungsinnenumfangswände der jeweiligen Plattendurchgangsbohrungen 181h bis 183h der jeweiligen Platten, d.h. der Kernplatte 181, der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183, und die Plattenflächen der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183 in den Bohrungsrandbereichen der Plattendurchgangsbohrungen 182h und 183h abzudecken. In diesem Abdeckungszustand wird das adhäsive Plattendichtungselement 184 im gepunkteten Bereich von 3, d.h. in den Bohrungsrandbereichen der Plattendurchgangsbohrungen 182h und 183h, an die zellenseitige Platte 182 und die endplattenseitige Platte 183 angeschmolzen und gebunden. Die Kernplatte 181 ist jedoch vergoldet. Eine Vergoldung verringert die Aktivität an der Stirnfläche des Plattenaussenrands, bei der es sich um die Grenzfläche zwischen der Kernplatte 181 und dem adhäsiven Plattendichtungselement 184 handelt. Die Kernplatte 181 wird demgemäß nicht an das adhäsive Plattendichtungselement 184 gebunden, sondern ist in Bezug auf die Stirnfläche im nicht-gebunden Zustand. Außerdem senkt in der Kernplatte 181 die Vergoldung einer Bohrungsinnenumfangswand 181h auch die Aktivität in der vergoldeten Bohrungsinnenumfangswand 181hs der Plattendurchgangsbohrung 181h. Die Kernplatte 181 wird demgemäß nicht an das adhäsiven Plattendichtungselement 184 gebunden, sondern ist in Bezug auf die Bohrungsinnenumfangswand 181hs im nicht-gebunden Zustand. 3 und 4 zeigen den Zustand, wo die Plattenaußenrandbereiche der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183 an das adhäsiven Plattendichtungselement 184 gebunden sind, nicht explizit. Wie der gepunktete Bereich, der in 3 dargestellt ist, sind der Außenrandbereich der zellenseitigen Platte 182 und der entgegengesetzte Außenrandbereich der endplattenseitigen Platte 183 und die Stirnflächen am Außenrand der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183 an das adhäsive Plattendichtungselement 184 gebunden.
Die Anschlussplatte 160E weist keine Zuführ- und Abführbohrungen, beispielsweise keine Brenngas-Zuführbohrung 162IN auf. Wie in 4 dargestellt ist, wird in dem Zustand, wo die Kernplatte 181 zwischen die beiden Platten d.h. die zellenseitige Platte 182 und die endplattenseitige Platte 183, platziert ist, das adhäsive Plattendichtungselement 184 bereitgestellt, um die Außenränder der jeweiligen Platten abzudecken und diesen Plattenschichtungszustand zu bewahren. Die Kernplatte 181 ist vergoldet und ist demgemäß in Bezug auf die Stirnfläche des Plattenaußenrands, bei der es sich um die Grenzfläche zwischen dem adhäsiven Plattendichtungselement 184 und der Kernplatte 181 handelt, im nicht-gebundenen Zustand, wo das adhäsive Plattendichtungselement 184 nicht an die Kernplatte 181 gebunden ist.
Wie oben beschrieben wird in der Anschlussplatte 160F und der Anschlussplatte 160E, die in der Brennstoffzelle 10 der Ausführungsform enthalten sind, die Kernplatte 181, bei der es sich um die elektrisch leitfähige Aluminiumplatte mit dem Stromabnehmeranschluss 161 handelt, zwischen der zellenseitigen Platte 182 und der endplattenseitigen Platte 183, die aus Titan mit höherer Korrosionsbeständigkeit bestehen, platziert. Die Plattenaußenränder von sowohl der zellenseitigen Platte 182 als auch der endplattenseitigen Platte 183 erstrecken sich weiter auswärts als der Außenrand der Kernplatte 181. Das adhäsive Plattendichtungselement 184 ist so angeordnet, dass es die Außenränder der jeweiligen Platten einschließlich der Kernplatte 181 abdeckt und den oben genannten Plattenschichtungszustand bewahrt. Die Kernplatte 181 weist die vergoldete Stirnfläche am Außenrand auf ist dadurch im nicht and as adhäsive Plattendichtungselement 184 gebundenen Zustand. Die zellenseitige Platte 182 und die endplattenseitige Platte 183 erstrecken sich weiter auswärts als der Außenrand der Kernplatte 181 und sind an ihren entgegengesetzten Außenrändern und ihren Stirnflächen am Außenrand an das adhäsive Plattendichtungselement 184 gebunden.
Es wird angenommen, dass in den oben beschriebenen Einheitszellen 100, die mit der Anschlussplatte 160F und der Anschlussplatte 160E zusammengesetzt sind, die Zellentemperatur einhergehend mit dem Leistungserzeugungsbetrieb der Brennstoffzelle 10 und/oder einer Schwankung der Umgebungstemperatur schwankt. In der Anschlussplatte 160F und der Anschlussplatte 160E machen die Kernplatte 181 und die zellenseitige Platte 182 und die endplattenseitige Platte 183, die auf den oberen und unteren Seiten der Kernplatte 181 (im Folgenden werden sowohl die zellenseitige Platte als auch die endplattenseitigen als Außenplatten bezeichnet) platziert sind, wiederholt eine Ausdehnung und Kontraktion in verschiedenen Graden gemäß den verschiedenen Linearausdehnungskoeffizienten durch. Genauer weist die Kernplatte 181, die den großen Linearausdehnungskoeffizienten aufweist, den großen Grad einer Ausdehnung und Kontraktion auf. Die Kernplatte 181, die zwischen den Außenplatten platziert ist, weist jedoch die vergoldete Außenrandtirnfläche auf und ist dadurch im nicht an das adhäsive Plattendichtungselement 184 gebundenen Zustand. Dies bewirkt nicht, dass das adhäsive Plattendichtungselement 184 einhergehend mit der Kontraktion der Kernplatte gezogen oder zurückgeschoben wird. Diese Gestaltung der Anschlussplatte 160F und der Anschlussplatte 160E für eine Brennstoffzelle dieser Ausführungsform wirkt demgemäß einer Beschädigung des adhäsiven Plattendichtungselements 184 entgegen, wobei sie den Plattenschichtungszustand bewahrt, und verbessert die Haltbarkeit der Anschlussplatten und dadurch auch die Haltbarkeit der Brennstoffzelle 10, die solche Anschlussplatten enthält.
Die Anschlussplatte 160F, die in der Brennstoffzelle 10 dieser Ausführungsform enthalten ist, weist die zuführenden Durchgangsbohrungen und die abführenden Durchgangsbohrungen (im Folgenden gemeinsam als „zuführende/abführende Durchgangsbohrungen“ bezeichnet), beispielsweise die Brenngas-Zuführbohrung 1621N und die Brenngas-Abführbohrung 1620T, auf, die jeweils an der Zuführung und Abführung des Brenngases, des Oxidationsgases, des Kühlwassers zu und aus den Einheitszellen 100 beteiligt sind und auf der Innenseite des Plattenaußenrands platziert sind. In der Anschlussplatte 160F, die in der Brennstoffzelle 10 der Ausführungsform enthalten ist, weist die Kernplatte 181 die Plattendurchgangsbohrung 181h, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser jeder Zuführ-/Abführdurchgangsbohrung, beispielsweise der Brenngas-Zuführbohrung 162IN oder der Brenngas-Abführbohrung 162OT, im Randbereich der Zuführ-/Abführdurchgangsbohrung auf. Die Außenplatten weisen die Plattendurchgangsbohrungen 182h und 183h, deren Durchmesser größer sind als der Durchmesser der einzelnen Zuführ- und Abführbohrungen, beispielsweise der Brenngas-Zuführbohrung 162IN oder der Brenngas-Abführbohrung 162OT, aber kleiner sind als der der Plattendurchgangsbohrung 181h, im Randbereich der Zuführ- und Abführbohrung auf. In der Anschlussplatte 160F der Ausführungsform wird das adhäsive Plattendichtungselement 184 zwischen den äußeren Platten platziert, um die einzelnen Zuführ- und Abführbohrungen, beispielsweise die Brenngas-Zuführbohrung 162IN oder die Brenngas-Abführbohrung 162OT, zu bilden und die Bohrungsinnenumfangswände der Plattendurchgangsbohrungen 181h bis 183h der jeweiligen Metallplatten abzudecken. Die Kernplatte 181 weist jedoch die vergoldete Bohrungsinnenumfangswand 181hs der Plattendurchgangsbohrung 181h auf und ist dadurch im nicht an das adhäsive Plattendichtungselement 184 gebundenen Zustand. Die Außenplatten, d.h. die zellenseitige Platte 182 und die endplattenseitige Platte 183, sind auf den entgegengesetzten Plattenoberflächen in den Bohrungsrandbereichen der Plattendurchgangsbohrungen 182h und 183h, den Bohrungsinnenumfangswänden der Plattendurchgangsbohrungen 182h und 183h und der Stirnfläche am Außenrand wie oben beschrieben an das adhäsive Plattendichtungselement 184 gebunden. Wie oben beschrieben verhindert diese Gestaltung der Anschlussplatte 160F, dass das adhäsive Plattendichtungselement 184 von der Stirnfläche am Plattenaußenrand der Kernplatte 181 gezogen wird, und verhindert außerdem, dass das adhäsive Plattendichtungselement 184 einhergehend mit einem hohen Grad einer Kontraktion der Kernplatte 181 im Randbereich der einzelnen Zuführ- und Abführbohrungen, beispielsweise der Brenngas-Zuführbohrung 162IN oder der Brenngas-Abführbohrung 1620T, gezogen wird. Infolgedessen wirkt die Anschlussplatte 160F der Brennstoffzelle der Ausführungsform einer Beschädigung des adhäsiven Plattendichtungselements 184 mit großer Effizienz entgegen und verbessert vorteilhafterweise die Haltbarkeit der Brennstoffzelle 10.
In der Anschlussplatte 160F und der Anschlussplatte 160E, die in der Brennstoffzelle 10 der Ausführungsform enthalten sind, wird der Zwischenplattenstift 185 verwendet, um der Fehlausrichtung zwischen der Kernplatte 181 und der endplattenseitigen Platte 183 mechanisch entgegenzuwirken. In einer Anwendung der Brennstoffzelle 10, die beispielsweise an einem Fahrzeug angebracht ist, verhindert diese Gestaltung die unbeabsichtigte Verlagerung der Kernplatte 181 und der endplattenseitigen Platte 183 auch in dem Fall, dass ein Schlag aufgrund einer Kollision an verschiedene Teile der Brennstoffzelle 10 angelegt ist.
Die Brennstoffzelle 10 der Ausführungsform wird durch Stapeln einer Mehrzahl der Einheitszellen 100 oder der Brennstoffzelleneinheiten als Leistungserzeugungseinheiten und Platzieren der Anschlussplatte 160F und der Anschlussplatte 160E in der Stapelungsrichtung auf einer Endseite und auf der anderen Endseite hergestellt. Die Brennstoffzelle 10 der Ausführungsform weist die Anschlussplatte 160F und die Anschlussplatte 160E auf, deren Haltbarkeit dadurch verbessert ist, dass einer Beschädigung des adhäsiven Plattendichtungselements 184 entgegengewirkt wird, und weist daher die verbesserte Haltbarkeit und die lange Zellenstandzeit auf. Die Brennstoffzelle 10 der Ausführungsform wird durch einfaches Ersetzen der Anschlussplatten der vorhanden Brennstoffzelle durch die Anschlussplatten 160F und 160E hergestellt. Dadurch werden die Herstellungskosten gesenkt.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann durch eine Vielfalt anderer Gestaltungen implementiert werden, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können die technischen Merkmale der obigen Ausführungsform, die den technischen Merkmalen der jeweiligen Aspekte entsprechen, die in der Kurzfassung beschrieben sind, auf geeignete Weise ersetzt oder kombiniert werden, um die oben beschriebenen Probleme zum Teil oder vollständig zu lösen oder um die oben beschriebenen Vorteile zum Teil oder vollständig zu erreichen. Jedes der technischen Merkmale kann gegebenenfalls weggelassen werden, wenn das technische Merkmal in dieser Beschreibung nicht als wesentlich beschrieben wird.
In der Anschlussplatte 160F und der Anschlussplatte 160E der obigen Ausführungsform wird der Zwischenplattenstift 185 verwendet, um der Fehlausrichtung zwischen der Kernplatte 181 und der endplattenseitigen Platte 183 mechanisch entgegenzuwirken. Alternativ dazu kann die folgende Gestaltung verwendet werden. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Anschlussplatte 160F gemäß einer anderen Ausführungsform darstellt. Wie dargestellt verwendet die Anschlussplatte 160F dieser Ausführungsform zwei Zwischenplattenstifte 185, um die Kernplatte 181 mit der endplattenseitigen Platte 183 (in 3 dargestellt) in Eingriff zu bringen und der Fehlausrichtung zwischen den beiden Platten mechanisch entgegenzuwirken. Diese Gestaltung wirkt außerdem einer anderen Art von Fehlausrichtung entgegen, beispielsweise einer Verdrehung zwischen den beiden Platten.
Wenn es nötig ist, einen Kühlwasserströmungsweg in der Brennstoffzellenseite gemäß der Beziehung der Anschlussplatte 160F der obigen Ausführungsform zu den zu stapelnden Einheitszellen 100 auszubilden, kann eine Metallplatte für die Ausbildung des Kühlwasserströmungswegs auf der zellenseitigen Platte 182 bereitgestellt werden.
In der Anschlussplatte 160F und der Anschlussplatte 160E der obigen Ausführungsform ist die Kernplatte 181 vergoldet, daher ist die Kernplatte 181 an der Außenrandtirnfläche der Bohrungsinnenumfangswand 181hs nicht an das adhäsive Plattendichtungselement 184 gebunden. Eine Vergoldung ist jedoch nicht wesentlich, sondern kann durch einen anderen Metallisierungsprozess, beispielsweise mit Chrom, um die Aktivität zu senken, oder durch einen Oxidüberzugsprozess ersetzt werden.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung JP 2015 - 88 294 A mit dem Titel der Erfindung „Anschlussplatte für Brennstoffzelle und Brennstoffzelle“, eingereicht am 30. Oktober 2013 deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen wird.

Claims

Brennstoffzellenanschlussplatte (160E, 160F), aufweisend: eine erste Metallplatte, die elektrisch leitfähig ist und so gestaltet ist, dass sie ein erstes Anschlusselement (161) aufweist; eine zweite Metallplatte und eine dritte Metallplatte, die eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweisen als die erste Metallplatte und auf einer Oberseite und einer Unterseite der ersten Metallplatte platziert sind, wobei die zweite Metallplatte und die dritte Metallplatte Außenrandbereiche aufweisen, die sich weiter auswärts erstrecken als ein Außenrand der ersten Metallplatte; und ein elastisches Plattendichtungselement (184), das an die Außenrandbereiche der zweiten und dritten Metallplatten gebunden ist, um Außenränder der ersten, der zweiten und der dritten Metallplatte abzudichten, wobei jede von den Metallplatten in ihrem Außenrandbereich zuführende Durchgangsbohrungen (162IN, 164IN, 166IN) als Zuführbohrungen zum Zuführen von Brenngas, Oxidationsgas und Kühlwasser und abführende Durchgangsbohrungen (1620T, 1640T, 1660T) als Abführbohrungen zum Abführen des Brenngases, des Oxidationsgases und des Kühlwassers aufweist, die erste Metallplatte Plattendurchgangsbohrungen (181h) aufweist, deren Durchmesser größer sind als Durchmesser der zuführenden Durchgangsbohrungen (162IN, 164IN, 166IN) und der abführenden Durchgangsbohrungen (162OT, 164OT, 166OT), die zweite und die dritte Metallplatte jeweils Plattendurchgangsbohrungen (183h, 182h) aufweisen, deren Durchmesser größer sind als die Durchmesser der zuführenden Durchgangsbohrungen (162IN, 164IN, 166IN) und der abführenden Durchgangsbohrungen (162OT, 164OT, 166OT), aber kleiner sind als die Durchmesser der Plattendurchgangsbohrungen (181h) in der ersten Metallplatte, und das elastische Plattendichtungselement (184) an Bohrungsumfangsbereiche der Plattendurchgangsbohrungen (183h, 182h) in den gegenüber liegenden zweiten und dritten Metallplatten gebunden ist, um die zuführenden Durchgangsbohrungen (162IN, 164IN, 166IN) und die abführenden Durchgangsbohrungen (162OT, 164OT, 166OT) zu bilden.
Brennstoffzellenanschlussplatte (160E, 160F) nach Anspruch 1, wobei das elastische Plattendichtungselement (184) an die Außenrandbereiche der gegenüber liegenden zweiten und dritten Metallplatten, die auf der Oberseite bzw. der Unterseite der ersten Metallplatte platziert sind, gebunden ist.
Brennstoffzellenanschlussplatte (160E, 160F) nach Anspruch 2, wobei das elastische Plattendichtungselement (184) ferner an Stirnflächen am Außenrand der zweiten und der dritten Metallplatte gebunden ist.
Brennstoffzellenanschlussplatte (160E, 160F) nach Anspruch 1, wobei das elastische Plattendichtungselement (184) ferner an Bohrungsinnenumfangswänden der Plattendurchgangsbohrungen (183h, 182h) in der zweiten und der dritten Metallplatte gebunden ist.
Brennstoffzellenanschlussplatte (160E, 160F) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oberseite und die Unterseite der ersten Metallplatte zumindest im Außenrandbereich und die Stirnfläche am Außenrand der ersten Metallplatte vergoldet sind.
Brennstoffzelle (10), aufweisend: einen Zellenstapel, in dem eine Mehrzahl von Brennstoffzelleneinheiten als Leistungserzeugungseinheiten gestapelt ist; und die Brennstoffzellenanschlussplatten (160E, 160F) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die in einer Stapelungsrichtung des Zellenstapels an einem Ende und am anderen Ende platziert sind.
Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzellenanschlussplatte (160E, 160F), umfassend: Vergoldung (S10) von zumindest einem Außenrandbereich und von einer Stirnfläche am Außenrand in einer Oberseite und einer Unterseite einer ersten Metallplatte; Platzieren (S20) der vergoldeten ersten Metallplatte auf einer zweiten Metallplatte; Anbringen (S30) eines elastischen Plattendichtungselements (184), um die Stirnfläche am Außenrand der vergoldeten ersten Metallplatte abzudecken; Platzieren (S40) einer dritten Metallplatte auf der vergoldeten ersten Metallplatte, um eine geschichtete Struktur aus der ersten, der zweiten und der dritten Metallplatte zu bilden; und Erwärmen (S50) der geschichteten Struktur.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Metallplatte eine Plattendurchgangsbohrung (181h) aufweist und eine Bohrungsinnenumfangswand der Plattendurchgangsbohrung (181h) einer Vergoldung unterzogen wird, und das elastische Plattendichtungselement (184) so angeordnet ist, dass es zusätzlich zur Stirnfläche am Außenrand der vergoldeten ersten Metallplatte die Bohrungsinnenumfangswand der Plattendurchgangsbohrung (181h) abdeckt.