集电器组件和燃料电池堆垛的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于燃料电池堆垛的集电器组件。此外，本实用新型还涉及一种具有相应的集电器组件的燃料电池堆垛。


背景技术：

2.原则上，由用于燃料电池的现有技术已知一种集电器板。在一些运行条件下，集电器板需要加热装置。例如，由文献us 9,525,185 b2已知一种具有均匀的独立加热板的集电器板。


技术实现要素：

3.根据第一方面，本实用新型设置一种用于燃料电池堆垛的集电器组件。此外，根据第二方面，本实用新型设置具有相应的集电器组件的燃料电池堆垛。本实用新型的另外的优点、特征和细节从各实施方式和附图中得出，在此，在结合本实用新型的集电器组件的情况下所说明的相同的特征和细节当然也适用于在结合本实用新型的燃料电池堆垛的情况下，并且相应地反之亦然，使得在各个实用新型方面的公开内容方面，始终相互参照或者说始终能够相互参照。
4.根据第一方面，本实用新型设置用于燃料电池堆垛的集电器组件，所述集电器组件具有至少一个集电器板，该集电器板具有至少一个电流接头，用于从燃料电池堆垛中分接电流。为此，根据本实用新型设置，至少一个集电器板具有至少一个加热电流接头，以便通过至少一个集电器板本身(整体和/或局部地，尤其通过产生电阻热)加热至少一个集电器板，其中，至少一个加热电流接头尤其与至少一个电流接头分开地构造。
5.在本实用新型意义上的集电器组件可以理解为集电器，该集电器从一侧限界燃料电池堆垛并且从另一侧邻接到端板上。在此，燃料电池堆垛可以在两个端侧分别具有在本实用新型意义上的集电器组件。燃料电池堆垛能够具有多个燃料电池，这些燃料电池被夹紧在两个在本实用新型意义上的集电器组件与两个端板之间。
6.在本实用新型意义上的集电器组件可以构造为用于产生对至少一个集电器板的局部和/或整体的加热。
7.在本实用新型意义上的集电器组件可以具有多个单个的集电器板。在此，所述多个单个的集电器板中的一个可以具有改善的耐腐蚀特性，其中，所述多个单个的集电器板中的另一个可以具有改善的导电能力。在此，所述多个单个的集电器板中的至少一个或每个可以具有至少一个感应加热元件。
8.在本实用新型意义上的加热功能可以直接通过至少一个集电器板来提供。
9.在此，至少一个集电器板优选可以由导电且导热的材料构成。
10.在此，本实用新型构思在于，通过至少一个集电器板本身实现用于至少一个集电器板的加热装置。根据本实用新型，为此在至少一个集电器板上提供加热电流接头，以便将用于产生热量、尤其是电阻热的加热电流可靠地导入到至少一个集电器板中。加热电流接
头可以简单且成本低地，例如以电接片(stromfahne)或电插头的形式构造。因此，可以提供一种简单的、节省空间的、减轻重量的解决方案，以便整体和/或局部地加热至少一个集电器板。附加地，可以考虑，至少一个集电器板可以具有加热层，必要时该加热层具有结构化部，以便局部地、优选在至少一个介质贯穿开口的区域中加热至少一个集电器板。
11.此外，在集电器组件方面，本实用新型还可以设置，集电器板在背离燃料电池堆垛的一侧上具有加热层，以便整体和/或局部地加热至少一个集电器板，其中，该加热层尤其可以平面地构造。因此，可以实现，热量能够从加热层出发大面积地被导入到至少一个集电器板中。
12.此外，在集电器组件方面，本实用新型可以设置，加热层具有尤其是点状的、肋状的和/或回线形的结构化部(strukturierung)，以便局部地、优选在至少一个集电器板的至少一个介质贯穿开口的区域中加热至少一个集电器板。因此，可以改进对集热板的特别受到产物水的冻结危害的区域进行有针对性的加热。结构化部可以通过一个或多个电导体来提供，其中，尤其所述一个或多个电导体可以包括作为单个线路的单芯的或多芯的芯线复合体。
13.此外，在集电器组件方面，本实用新型还可以设置，至少一个加热电流接头具有至少一个电接片或至少一个电插头。以这种方式可以便于在燃料电池堆垛内将具有集成的加热功能的集电器组件互连。
14.此外，在集电器组件方面，本实用新型还可以设置，加热层、尤其是结构化部由具有比至少一个集电器板的电阻更高电阻的材料、尤其是金属材料或半导体材料构成。因此，通过将电流引导通过加热层可以改善加热功率。
15.此外，在集电器组件方面，本实用新型还可以设置，加热层、尤其是结构化部具有阻热件，以避免至少一个集电器板的过热，其中，所述阻热件尤其可以通过阻隔层或通过加热层的材料成分、尤其是结构化部实现。通过阻热件可以避免至少一个集电器板的过热。在制造时，作为阻热件的阻隔层可以是特别简单且成本低的。通过加热层的材料成分、尤其是结构化部实现的阻热件可以是一种用于提供阻热件的特别绝妙的解决方案。有利地，加热层、尤其是结构化部，或阻隔层可以具有亚铁磁性材料。通过使用铁氧体，当铁氧体在温度升高(至居里温度)时通过形成涡流而失去其铁氧体特性时，可以通过加热层本身、优选自动地限制温度。
16.此外，在集电器组件方面，本实用新型还可以设置，加热层、尤其是结构化部具有电绝缘部，以便将加热层与至少一个集电器板和/或与燃料电池堆垛的端板电绝缘，其中，电绝缘部尤其可以由电绝缘的且导热的材料构成。因此，可以保证，至少一个集电器板的电流输出不被加热层、尤其是结构化部阻碍，其中，能够以有利的方式加热至少一个集电器板。
17.此外，在集电器组件方面，本实用新型还可以设置，加热层、尤其是结构化部具有(一个或多个)压力触点，以便将加热层、尤其是结构化部与至少一个集电器板热连接，其中，压力触点尤其由热导体合金 (heizleiterlegierungen)或电阻合金构成。因此，能够显著地改善到至少一个集电器板中的热输入。
18.此外，在本实用新型的范畴内可以考虑，压力触点可以构造为套筒形、柱形和/或凸起形。因此，可以形成具有所希望的几何形状的压力触点。同时，通过压力触点能够减小
在从加热层、尤其是结构化部传导热量到至少一个集电器板中时的热阻。
19.根据第二方面，本实用新型设置具有至少一个集电器组件的燃料电池堆垛，该集电器组件可以如上面所说明地构造。借助根据本实用新型的燃料电池堆垛，能够实现在上面结合根据本实用新型的集电器组件已经说明的优点。在当前情况下，完全参照这些优点。
附图说明
20.在下面根据附图详细地阐述本实用新型及其扩展方案以及其优点。附图分别示意性地示出：
21.图1在本实用新型意义上的燃料电池堆垛的示意性立体视图，
22.图2在本实用新型意义上的集电器组件的示意性侧视图，
23.图3在本实用新型意义上的集电器组件的示意性俯视图，和
24.图4在本实用新型意义上的集电器组件的示意性侧视图以及俯视图。
25.在不同的附图中，本实用新型的相同零件始终设有相同的附图标记，因此对这些零件一般仅说明一次。
具体实施方式
26.图1示出具有多个燃料电池101的示例性的燃料电池堆垛100，在该燃料电池堆垛中，可以使用在本实用新型意义上的集电器组件10，优选地在燃料电池堆垛1的两个端侧上分别在端板12之前分别使用一个集电器组件 10。
27.图2至4示出在本实用新型意义上的集电器组件10，该集电器组件具有至少一个集电器板11，该集电器板又具有至少一个、例如两个电流接头 13，用于从燃料电池堆垛100中分接电流。原则上也可以考虑，至少一个集电器板11可以包括多个单个的集电器板11，这些集电器板例如可以具有不同的耐腐蚀特性和/或导电能力。
28.根据本实用新型设置，集电器板11具有至少一个加热电流接头14，以便通过集电器板11本身加热集电器板11。如从图2至4可看到，至少一个加热电流接头14与至少一个电流接头13分开地构造。
29.如果至少一个集电器板11包括多个单个的集电器板11，则所述多个单个的集电器板11中的至少一个或每个可以具有单独的加热电流接头14。
30.如图2至4所示地，至少加热电流接头14可以与至少一个电流接头13 一样地构造在集电器板1的相同侧上，以便于集电器板11的互连。
31.在本实用新型的范畴内，至少加热电流接头14可以具有至少一个电接片或至少一个电插头。
32.此外，如图2和4所示地，集电器板11可以在背离燃料电池堆垛1的一侧上具有加热层15，以便整体和/或局部地加热至少一个集电器板11。
33.如图2所示地，加热层15可以平面地构造，以便能够简单地放置在至少一个集电器板11上。在这种情况下可以考虑，至少一个加热电流接头14 设置在加热层15上。
34.如图3所示地，集电器板11也可以构造为不具有加热层15。在这种情况下可以考虑，至少一个加热电流接头14设置在集电器板11上。
35.如在图4的视图中可看到，加热层15可以具有尤其是点状的、肋状的和/或回线形
的结构化部16，以便局部地、优选在至少一个集电器板11的至少一个介质贯穿开口18的区域中加热至少一个集电器板11。在图1中示例性地示出介质贯穿开口18。通过结构化部16可以改进到集电器板11的特别受到产物水的冻结危害的区域中的局部的热传导。在此，可以考虑，结构化部16通过至少一个电导体和/或导电的插件来提供。至少一个电导体可以包括作为单个线路的单芯或多芯的芯线复合体。
36.加热层15、尤其是结构化部16可以由具有比至少一个集电器板11的电阻更高电阻的材料、尤其是金属材料或半导体材料构成，以便产生电阻热。
37.有利地，根据图2至4，加热层15、尤其是结构化部16可以包括阻热件，以避免至少一个集电器板11的过热。在此可以考虑，阻热件可以通过额外地构造的、但在附图中未示出的阻隔层或通过加热层15、尤其是结构化部16的材料成分实现。在此，加热层15、尤其是结构化部16或阻隔层可以具有亚铁磁性材料。阻隔层例如可以设置在加热层15、尤其是结构化部16与至少一个集电器板11之间。此外，通过压力触点17可以实现阻隔效果。
38.此外，可以考虑，在本实用新型意义上的集电器组件10可以在背离燃料电池堆垛100并且面向端板12的一侧上具有热绝缘的板(未示出)。
39.总之，在本实用新型的范畴内可以考虑，加热层15可以具有电绝缘部、例如呈覆层形式的电绝缘部，以便将加热层15与至少一个集电器板11和/ 或与燃料电池堆垛100的端板12电绝缘。
40.此外，如图4所示地，加热层15、尤其是结构化部16可以具有压力触点17，以便将加热层15、尤其是结构化部16与至少一个集电器板11热连接。在此可以考虑，压力触点17可以由热导体合金或电阻合金构成。
41.此外，如图4所示地，压力触点17可以构造为套筒形、柱形和/或凸起形。
42.在本实用新型意义上的集电器组件10可以用作用于燃料电池堆垛100 的集电器。如在图1中可看到，集电器组件10可以从两侧限界燃料电池堆垛100并且与燃料电池堆垛100一起被挤压在两个端板12之间。
43.对附图的上述说明仅在示例的范畴内说明了本实用新型。当然，只要在技术上有意义，实施方式的各个特征也能够自由地相互组合，而不离开本实用新型的范畴。