[发明专利]内部连接装置和生产燃料电池堆的接触装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池堆的内部连接装置，其可与燃料电池堆 的至少一个电解质膜结构产生导电连接。

此外，本发明还涉及一种生产燃料电池堆的接触装置的方法。

背景技术

通常可以提供多个单独的燃料电池或者说电解质膜结构组合成所谓 的燃料电池堆用于获得比仅提供单个燃料电池更大的电力。此外，燃料电 池堆的相邻的燃料电池分别通过连接燃料电池的内部连接装置不仅电气 地而且机械地相互连接。因此，通过借助于内部连接装置连接单个的燃料 电池形成相叠堆积的、电串联的燃料电池，这些燃料电池共同形成燃料电 池堆。通常将属于现有技术的内部连接装置设计成气体分布结构，通过该 气体分布结构将工作气体输送给各个电解质膜结构。气体分布结构可以例 如部分地通过内部连接装置的外壳部分构成。为此，在内部连接装置的外 壳部分处通常设置管道状延伸的凹部或者说拱形结构，其形成气体管道的 一段管道壁。另一段管道壁在内部连接装置的安装好的状态下在燃料电池 堆中例如部分地通过电解质膜结构、特别是通过相邻的电解质膜结构的阳 极或阴极形成，从而在外壳部分上方或下方产生由两段管道壁形成的气体 管道。燃料电池堆的这种气体分布结构经常也被称作多支管。通过多支管 将用于每个电解质膜结构的工作介质气体分布到相应的电极室中。

一般来说，燃料电池堆主要由铁素材料制成。铁素材料在高温时具有 极小的机械稳定性，其在变形中可表现为流动或蠕动。这特别发生在这种 情况下，即通过由薄壁的金属板压铸的结构形成空腔，如同前述的具有空 气管道的空气分布结构的情况下。为了避免这种变形，经常在相应的空腔 中使用垫片，垫片设置在内部连接装置的外壳部分和电解质膜结构的外壳 部分之间并且因此有助于燃料电池堆的稳定性。内部连接装置的已经公知 的实施方式例如设置有框架，该框架也围绕燃料电池堆延伸到燃料电池堆 的边缘区域中，特别是通过环形的结构延伸到多支管的区域中，多支管至 少部分地直接从内部连接装置的一个或两个外壳部分的金属板中获得。之 后，在张紧的燃料电池堆中力通量主要穿过这些区域，即例如穿过边缘区 域中的环状结构传导。然而，大部分穿过边缘区域中的框架以及很少量穿 过燃料电池堆的多支管的中心区域的这种力通量传导或者说力传递导致 了许多显著的缺点。因此力通量例如穿过密封材料延伸，该密封材料在接 合中分别设置在单个燃料电池和内部连接装置之间，并且大多由玻璃陶瓷 构成。然而玻璃陶瓷特别是在燃料电池堆工作时的高温下容易出现蠕动或 流动。在密封件的相应的应力下，燃料电池堆的张紧通过这种蠕动行为随 时间极大地减小。垫片的使用使得单个内部连接装置变得稳定，然而整个 燃料电池堆的稳定性由于密封件的蠕动行为继续极大地减小。为了尽可能 避免密封件的蠕动，根据现有技术建议使用所谓的混合密封件，其由机械 稳定的陶瓷体或金属体以及玻璃组成。此外，在如同特别结合SOFC-燃料 电池堆的运行发生的温度超过850℃时几乎没有使用弹性构件的可能性。 由此在燃料电池堆的边缘区域上的密封件以及燃料电池堆(活性表面)的 位于更里面的电接触装置始终通过内部连接装置与边缘处的密封件产生 冲突。由于很难在电解质膜结构的阴极和内部连接装置的外壳部分、特别 是金属板部分之间产生材料配合，故存在对于在活性表面中作用的力通量 的依赖性。如果将燃料电池堆在边缘区域和在多支管中通过使用固体材 料、例如通过垫片得以支撑，在燃料电池堆的活性区域中的材料蠕动会导 致单个燃料电池之间失去电接触以及因此导致整个系统的衰减。

发明内容

因此本发明的目的在于，如此改进此类内部连接装置和用于生产内部连接装 置的部件的方法，使得即使在较高的工作温度下也能够确保燃料电池堆的单个燃 料电池的接触。

该目的通过独立权利要求的特征实现。

本发明的其它有利的设计方案和改进方案从从属权利要求中产生。

根据本发明的接触装置在此类现有技术的基础上如此改进，即内部连接装置 包括镍泡沫，其设置在内部连接装置的至少一个外壳部分和电解质膜结构之间用 于产生导电连接。镍泡沫优选与电解质膜结构的阳极接触。由此在内部连接装置 面向阳极的一侧上得到均匀的镍表面，其可以理想地连接到阳极的镍上。