[发明专利]燃料电池单元

说明书

本发明涉及一种用于电化学地产生电能的燃料电池单元，包括：燃料电池堆，燃料电池堆的与由燃料电池张开的虚构平面垂直的延伸尺度是可改变的；布置在燃料电池堆的第一端部区域上的第一张紧元件和布置在燃料电池堆的第二端部区域上的可运动的第二张紧元件，第一和第二张紧元件用于将压力施加到燃料电池堆上并且以压力预张紧燃料电池堆，由于所述可改变的延伸尺度，第二张紧元件能够实施与所述虚构平面垂直的运动；承受拉力的连接器件，用于借助第一和第二张紧元件将压力施加到燃料电池堆上；至少一个弹性元件，用于将压力施加到燃料电池堆上且以压力预张紧燃料电池堆，连接器件用于在与所述虚构平面基本上平行的方向上支承可运动的第二张紧元件。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池单元，所述燃料电池单元用于以电化学的方式产生电能，所述燃料电池单元包括：作为燃料电池堆的以堆叠的方式布置的燃料电池，其中，所述燃料电池堆的与由所述燃料电池张开的虚构平面垂直的延伸尺度是能够改变的；布置在所述燃料电池堆的第一端部区域上的第一张紧元件，所述第一张紧元件用于将压力施加到所述燃料电池堆上并且用于以压力预张紧所述燃料电池堆；布置在所述燃料电池堆的第二端部区域上的能够运动的第二张紧元件，所述第二张紧元件用于将压力施加到所述燃料电池堆上并且用于以压力预张紧所述燃料电池堆，其中，由于所述燃料电池堆的与由所述燃料电池张开的虚构平面垂直的能够改变的延伸尺度，所述第二张紧元件能够实施与由所述燃料电池张开的虚构平面垂直的运动；连接器件，所述连接器件承受拉力，所述连接器件用于借助所述第一和第二张紧元件将所述压力施加到所述燃料电池堆上；至少一个弹性元件，所述弹性元件用于将压力施加到所述燃料电池堆上并且用于以所述压力预张紧所述燃料电池堆。

本发明还涉及一种燃料电池系统、尤其是用于机动车的燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：燃料电池单元；压缩气体存储器，所述压缩气体存储器用于存储气态燃料；气体输送设备，所述气体输送设备用于将气态氧化剂输送至燃料电池的阴极。

背景技术

作为原电池的燃料电池单元借助在阳极和阴极上的氧化还原反应连续将所供应的燃料和氧化剂转化为电能。燃料电池用于各种不同的固定应用和移动应用，例如用在没有连接到电网上的房屋中或者机动车中、轨道交通中、航空中、航天中和航海中。在燃料电池单元中，多个燃料电池布置在堆叠(Stapel)中作为堆(Stack)。

燃料电池单元由燃料电池堆和壳体构成，燃料电池堆具有堆叠的燃料电池。燃料电池堆被壳体和支承板包围。在燃料电池堆的端部区域上布置有张紧板作为张紧元件，张紧板将压力施加到燃料电池堆上用于预张紧该燃料电池堆。因此，需要两个张紧板作为单独的构件。下方的第一张紧板在下方放置在燃料电池堆上。张紧板与作为牵引带的连接器件间接地相互机械连接。上方的第二张紧板在上方放置在燃料电池堆上。在下方的第一张紧板的下方布置有配合支撑板(Gegenauflageplatte)，在配合支撑板与下方的第一张紧板之间布置有弹簧作为弹性元件。承受拉力的牵引带紧固在配合支撑板和上方的第一张紧板上。因此不利地，在上方的第二端部区域上需要浮动轴承，该浮动轴承紧固在壳体和上方的第二张紧板上，以便在上方的第二张紧板能够在与由燃料电池张开的虚拟平面垂直的方向上运动的情况下在与由燃料电池张开的虚拟平面平行的方向上支承燃料电池堆。为了输入和排出过程流体(燃料、氧气和冷却剂)，需要穿通套管(Durchführungsstutzen)，所述穿通套管一般构造在窄侧的区域中。因此，配合支撑板只能够构造在穿通套管之间，使得在窄侧的区域中弹簧不将压力施加到下方的第一张紧板上。因此，第一张紧板在窄侧的区域中只将小的压力施加到燃料电池堆上，使得在燃料电池堆上在窄侧附近由于具有压力的低预应力可能出现不密封性。