專利名稱：高溫燃料電池堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由臨時保持裝置保持的高溫燃料電池堆。本發(fā)明進一 步涉及一種用于臨時保持高溫燃料電池堆的方法和用于除去高溫燃料電池 堆的臨時保持裝置的方法。本發(fā)明還涉及塑料構(gòu)件的特定用途。
背景技術(shù)：
舉例來說，例如為SOFC堆的高溫燃料電池堆在限定的約束下被制造 或接合。所述約束必須被永久維持。即，在沒有足夠的約束的情況下，在 高溫燃料電池堆中所使用且具有微小差異的熱脹系數(shù)的構(gòu)件和材料以及例 如為85(TC的操作和接合溫度與冷卻狀態(tài)下的環(huán)境溫度之間的溫度差異產(chǎn) 生內(nèi)部壓力，所述內(nèi)部壓力可導(dǎo)致接觸層的剝落、密封的破裂以及由此引 起的燃料電池堆性能的惡化。約束的永久維持例如可能意味著在高溫燃料 電池堆的制造過程中、在從加熱室(爐)中分解的過程中、在高溫燃料電 池堆的運輸過程中、在高溫燃料電池堆在相應(yīng)系統(tǒng)中的安裝過程中、在所 述約束轉(zhuǎn)換到最終系統(tǒng)保持裝置的過程中、以及在高溫燃料電池堆在系統(tǒng) 中的運行過程中所述約束都必須被維持。對于這些不同的階段，用于施加 保持力的不同技術(shù)是已知的。在高溫燃料電池堆的制造過程中，所述約束 可以例如通過施加負載而產(chǎn)生。通過DE 103 34 129 Al，可以獲知借助于一 個或多個致動器的高溫燃料電池堆的電力和/或路徑受控的接合。如果借助 于張緊錨(tie anchors)和彈性元件的永久內(nèi)部燃料電池堆約束或借助于包 括一體化熱膨脹機構(gòu)(參見例如WO2004102706A2或CA2453061 Al)的 剛性保持元件的約束被使用，則從在加熱室中去除到高溫燃料電池堆的運 行，所述約束，包括借助剛性保持元件的約束，都可以被使用。但是，高 耐熱型鋼的張緊錨的使用非常昂貴，并且還引發(fā)了因蠕變現(xiàn)象而使均勻約 束不能被長期保持的危險。用于補償蠕變現(xiàn)象并且能夠承受例如為85(TC的 高運行(工作)溫度的彈性元件同樣昂貴或者甚至無法獲得。因此，用于補償蠕變現(xiàn)象的彈性元件通常被布置在高溫燃料電池堆的絕緣體的外側(cè)。 為此，在許多情況下，需要絕緣體中的開口，這可導(dǎo)致熱損失。
通過DE 103 08 382 B3，已經(jīng)知道首先在加熱室中冷卻之后采用臨時保 持裝置保持燃料電池堆，然后進行燃料電池堆的絕緣處理，在絕緣體外側(cè) 提供最終保持裝置，并且然后除去臨時保持裝置。因此根據(jù)DE 103 08 382 B3的教導(dǎo)，必須在絕緣體中設(shè)置開口以除去臨時保持裝置，之后相應(yīng)的孔 口被填充絕緣材料。接著可以激活燃料電池堆。這種解決方法是不利的， 因為臨時保持裝置的手工去除和絕緣體中孔口的密封導(dǎo)致成本昂貴并且損 害了絕緣體的完整性和功能性。并且，燃料電池堆在臨時保持裝置的去除 過程中極易被損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于消除上述缺陷的目的。
所述目的通過獨立權(quán)利要求中限定的特征解決。
本發(fā)明的有利實施例和進一步的改進將通過從屬權(quán)利要求變得更為清晰。
根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆基于本領(lǐng)域的普通技術(shù)，即臨時保持裝 置由在比高溫燃料電池堆的運行溫度低的溫度下燃燒的塑料構(gòu)成。得益于 該解決方案，可以在提供了優(yōu)選地處于同時提供的絕緣體外側(cè)的最終保持 裝置之后，通過高溫燃料電池堆的簡單激活、優(yōu)選地通過無殘留的燃燒除 去臨時保持裝置。這樣，可淘汰掉例如DE 103 08 382 B3中的除去臨時保 持裝置的復(fù)雜且冒險的措施。
這里，有利地設(shè)計為，塑料包括聚合塑料，尤其是聚丙烯和/或聚乙烯。 聚丙烯可以例如具有132。C的熔化溫度，而聚乙烯可以具有例如163C的熔 化溫度；兩種聚合塑料均在更高的溫度下燃燒。
在根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆的優(yōu)選實施例中，設(shè)計為臨時保持裝 置包括至少一個塑料螺釘、至少一個塑料螺母、至少一個塑料條帶、至少 一個塑料管殼、至少一個塑料桿和/或收縮箔片?；旧纤羞m合于為約束 施加所需的力并且在比高溫燃料電池堆的運行溫度低的溫度下燃燒的塑料 元件都是可行的。根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆的優(yōu)選實施例的優(yōu)選的另一種改進，設(shè) 計為高溫燃料電池堆包括兩個至少大致平行且借助于臨時保持裝置彼此相 向地夾持的端板，并且設(shè)計為臨時保持裝置不突出(伸出)或者僅稍微突 出于端板。端板可例如在其拐角部分中設(shè)有突出的舌片，所述舌片設(shè)有孔， 所述孔中的兩個分別彼此對齊并且被設(shè)計為容納埋頭端的螺釘頭。在這種 情況下，實際上可以提供高溫燃料電池堆的平面頂部和底部，所述平面頂 部和底部例如能使多個這樣的燃料電池堆無故障地堆疊。
根據(jù)本發(fā)明的用于臨時保持高溫燃料電池堆的方法，其特征在于以下 步驟借助于由在比高溫燃料電池堆的運行溫度低的溫度下燃燒的塑料組 成的臨時保持裝置保持高溫燃料電池堆。
這樣，即為用于除去根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆的臨時保持裝置的 方法的執(zhí)行提供了基礎(chǔ)。
關(guān)于用于臨時保持根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆的方法，同樣優(yōu)選的 是塑料包括聚合塑料，特別是聚丙烯和/或聚乙烯。
用于除去根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆的臨時保持裝置的方法，其特 征在于以下步驟激活高溫燃料電池堆并且同時燃燒臨時保持裝置。
利用這種解決方案避免了從DE 103 08 382 B3中獲知的除去臨時保持 裝置的冒險的措施。
關(guān)于用于除去根據(jù)本發(fā)明的臨時保持裝置的方法，同樣優(yōu)選的是該塑 料包括聚合塑料，特別是聚丙烯和/或聚乙烯。
本發(fā)明還涉及至少一個塑料螺釘、至少一個塑料螺母、至少一個塑料 條帶、至少一個塑料管殼、至少一個塑料桿和/或收縮箔片的用途，其作為 用于高溫燃料電池堆的臨時保持裝置。
同樣在這里優(yōu)選的是，該塑料包括聚合塑料，特別是聚丙烯和/或聚乙烯。


本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參考相關(guān)附圖通過示例在以下作出說明，其中 圖l是根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆的實施例的透視圖，根據(jù)本發(fā)明 的用于臨時保持高溫燃料電池堆的方法應(yīng)用于所述高溫燃料電池堆，并且所述高溫燃料電池堆制備好以用于實施根據(jù)本發(fā)明的除去臨時保持裝置的
方法；以及
圖2a至2e示出了根據(jù)本發(fā)明的可用作用于高溫燃料電池堆的臨時保 持裝置的各種塑料元件。
具體實施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆10的一個實施例的透視圖。 圖示的燃料電池堆以本身已知的方式包括布置在頂端板26和底端板28之 間的多個重復(fù)的元件24。頂端板26和底端板28在其各自的拐角部分中包 括舌片30，所述舌片30設(shè)有埋頭孔。在圖1所示的實施例中，臨時保持裝 置由設(shè)有內(nèi)螺紋的4個管殼12 (僅3個可見)和設(shè)有埋頭端的8個螺釘14 (僅6個可見)構(gòu)成。設(shè)有內(nèi)螺紋的管殼12以及螺釘14都由在比例如為 85(TC的高溫燃料電池堆的運行溫度低的溫度下燃燒的塑料制成，所述燃燒 優(yōu)選地不產(chǎn)生殘留物。所述塑料可例如包括如聚丙烯和/或聚乙烯的聚合塑 料。
為了得到圖1所示的高溫燃料電池堆的狀態(tài)，首先如例如DE 103 34 129 Al中所述的那樣，在對其加熱的同時使其接合，DE 103 34 129 Al的 內(nèi)容應(yīng)理解為本發(fā)明說明書公開內(nèi)容的一部分。因此，燃料電池堆在其制
造過程中不會如從DE 103 08 382 B3中已知的那樣承受由負載施加的預(yù)定 壓力，而是承受由電力致動器產(chǎn)生的預(yù)定壓力。此外，所述電力致動器可 自由選擇監(jiān)測釋放路徑以及通過壓縮力的改變來影響所述釋放路徑。在接 合過程(密封材料的融化以及電觸點的接合)期間、冷卻至環(huán)境溫度期間、 并且直到約束力轉(zhuǎn)移到在接合和冷卻之后被安裝的臨時保持裝置上之前， 都使用以這種方式施加的力，所述臨時保持裝置例如通過實施用于臨時保 持根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆的方法被安裝。
臨吋保持裝置保護燃料電池堆以使其能夠安全地從制造地點運輸?shù)饺?料電池系統(tǒng)中的最終目的地并且被安全地進行裝卸。在燃料電池系統(tǒng)中安 裝完成之后，最終保持裝置被提供。它可以本身已知的方式形成，例如DE 195 066 690 Al、 DE 103 08 382 D3或JP 11007975 A中所說明的那樣。尤 其優(yōu)選的是借助于布置在臨時保持裝置周圍的絕緣體所提供的夾緊或約束。
然后可以執(zhí)行用于除去根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆的臨時保持裝置
的方法。為此，高溫燃料電池堆僅需要被激活。在加熱到例如為85(TC的運 行溫度的過程中，臨時保持裝置燃燒并且所需的約束由最終保持裝置代為 提供。
圖2a到2e中示出了可形成臨時保持裝置的可能的塑料元件。圖2a示 出了設(shè)有內(nèi)螺紋的管殼。圖2b示出了設(shè)有外螺紋且具有埋頭(螺釘頭)的 螺釘以及六角形螺母16。圖2c示出了形式為商業(yè)(民用)捆扎索帶18的 帶狀保持元件。由于收縮箔片(薄膜)也可用作為臨時保持裝置，因此圖 2d示意性地示出了一片收縮箔片20。最后，圖2e中示出了至少在其端部 部分設(shè)有外螺紋的塑料桿22。
大體上，將塑料用于臨時保持裝置的應(yīng)用特別地具有下列優(yōu)點由于 塑料部件具有很低的彈性模量，并且其提供了通過相應(yīng)的尺寸變化而施加 超過彈性極限的負載并從而設(shè)定最大保持力的可能性，因此保持力可得以 精確地進行調(diào)節(jié)。這樣，彈簧的使用將不再需要，并且由于過大的保持力 造成的損壞得以可靠地避免。此外，由于臨時保持裝置始終電絕緣并且從 而不會造成短路，因此不需要以復(fù)雜的方式除去臨時保持裝置。并且，一 旦高溫燃料電池堆激活，臨時保持裝置就會解體并且以氣體狀態(tài)離開系統(tǒng) 環(huán)境。所述氣體(例如，C02和H20)對環(huán)境和燃料電池是無害的。這里， 保持力從臨時約束到最終約束的轉(zhuǎn)換自動發(fā)生，并且不需要另外的手工操 作。在從臨時約束到最終約束的轉(zhuǎn)換過程中由于手工失誤所引起的造成損 壞的風(fēng)險并不存在。如果根據(jù)DE 195 066 690 A1、 DE 103 08 382 B3或JP 11007975 A采用外部最終保持系統(tǒng)，則臨時保持裝置以及絕緣體中孔口的 密封的復(fù)雜且昂貴的去除可以被省去。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的高溫燃料電池堆沒有向上和向下突出的保持元 件，因此可以被輕易地安裝于系統(tǒng)中。堆疊多個子電池堆(30個電池模塊) 以構(gòu)成完整的燃料電池堆(60或90個電池)是可行的且沒有問題的。
雖然沒有示出，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，臨時保持裝置也可至少部分 地和/或在部分中穿過高溫燃料電池堆10的重復(fù)元件而延伸。
在上述描述、附圖以及權(quán)利要求中中所公開的本發(fā)明的特征對于獨立地以及任意結(jié)合地實現(xiàn)本發(fā)明都是很重要的。
附圖標(biāo)記清單
IO高溫燃料電池堆
12塑料管殼
14塑料螺釘 16塑料螺母
18塑料條帶/塑料捆扎索帶
20收縮箔片
22塑料桿
24重復(fù)的元件
26端板
28端板
30舌片
權(quán)利要求
1. 一種通過臨時保持裝置保持的高溫燃料電池堆(10)，其特征在于，所述臨時保持裝置(12-22)由在比所述高溫燃料電池堆(10)的運行溫度低的溫度下燃燒的塑料構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫燃料電池堆(10)，其特征在于，所述 塑料包括聚合塑料，特別是聚丙烯和/或聚乙烯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高溫燃料電池堆(10)，其特征在于， 所述臨吋保持裝置(12-22)包括至少一個塑料螺釘(14)、至少一個塑料 螺母(16)、至少一個塑料條帶(18)、至少一個塑料管殼(12)、至少一個 塑料桿(22)和/或收縮箔片(20)。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的高溫燃料電池堆(10)，其特征在于， 所述高溫燃料電池堆(10)包括兩個借助于所述臨時保持裝置(12-22)彼 此相向地保持的至少大致平行的端板(26， 28)，并且所述臨時保持裝置(12-22)不突出或者僅稍微突出于所述端板(26， 28)。
5. —種用于臨時保持高溫燃料電池堆的方法(10)，其特征在于，包 括以下步驟-借助于由在比所述高溫燃料電池堆(10)的運行溫度低的溫度下燃 燒的塑料構(gòu)成的臨時保持裝置(12-22)保持所述高溫燃料電池堆(10)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述塑料包括聚合塑料， 特別是聚丙烯和/或聚乙烯。
7. —種用于除去高溫燃料電池堆(10)的臨時保持裝置(12-22)的 方法，其特征在于，包括以下步驟-激活所述高溫燃料電池堆(10)并且同時燃燒所述臨時保持裝置 (12-22)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述塑料包括聚合塑料， 特別是聚丙烯和/或聚乙烯。
9. 至少一個塑料螺釘(14)、至少一個塑料螺母(16)、至少一個塑料 條帶(18)、至少一個塑料管殼(12)、至少一個塑料桿(22)和/或收縮箔 片(20)的用途，其作為用于高溫燃料電池堆(10)的臨時保持裝置(12-22)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其特征在于，所述塑料包括聚合塑 料，特別是聚丙烯和/或聚乙烯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由臨時保持裝置保持的高溫燃料電池堆(10)。根據(jù)本發(fā)明，該臨時保持裝置(12-22)由在比高溫燃料電池堆(10)的運行溫度低的溫度下燃燒的塑料構(gòu)成。本發(fā)明還涉及一種用于臨時保持高溫燃料電池堆(10)的方法以及用于除去高溫燃料電池堆(10)的臨時保持裝置(12-22)的方法。本發(fā)明此外還涉及本身已知的塑料元件(12-22)的用途，其作為用于高溫燃料電池堆(10)的臨時保持裝置。
文檔編號H01M8/24GK101485030SQ200780011642
公開日2009年7月15日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者A·賴納特, J·哈費邁斯特, M·羅祖梅克, U·貝格曼 申請人:艾納爾達公司;施泰克賽拉有限責(zé)任公司