Célula de combustible de prueba para la caracterización y la calificación de componentes de célula de combustible internos de una célula de combustible,

consistente en una carcasa de alojamiento con dos placas de carcasa, una unidad de cilindro de pistón, y los componentes de célula de combustible (2, 3, 4) internos de la célula de combustible, donde

- los componentes de célula de combustible (2, 3, 4) internos de la célula están dispuestos entre las dos placas de carcasa y

- las dos placas de carcasa están estanqueizadas hacia el exterior y están tensadas entre sí, caracterizada por el hecho de que una de las dos placas de carcasa está acoplada con la unidad de cilindro de pistón que atraviesa con su pistón la placa de carcasa y presuriza una pieza de compresión (6) que aplica a su vez una presión sobre los componentes internos de la célula

Célula de combustible de prueba activa para la caracterización y calificación de componentes de célula de combustible internos en la célula.

Una célula de combustible de una membrana de electrolito de polímero PEMFC transforma un portador de energía químico (hidrógeno PEFC o metanol DMFC) directamente en energía eléctrica. Los segmentos de núcleo de una PEMFC están sujetos a un desarrollo ulterior continuo. Tanto el electrolito de polímero como también los electrodos con sus catalizadores están sujetos a altas exigencias de material. No obstante, la PEMFC próximamente será introducida ampliamente en el mercado.

La estructura principal de una PEMFC se divide a su vez en dos sectores:

Las células de combustible de prueba para la caracterización de componentes internos de la célula para células de combustible están estructuradas muy sencillas. Los componentes internos de la célula son tensados con ayuda de placas finales mecánicamente rígidas y mediante pernos roscados con ayuda de juntas planas. Los componentes internos de la célula (MEA, GDL y sin microcapas, campos de flujo) son apilados los unos encima de los otros en la sucesión correcta con la correspondiente técnica de estanqueidad (juntas planas, juntas tóricas) y son ensamblados con el hardware a una célula de combustible de prueba.

La presión de apriete sobre la superficie de célula activa de MEA (la zona en la que se desenvuelven las reacciones electroquímicas) en estas células de combustible de prueba depende del concierto de los respectivos espesores de capa de las juntas, de las capas de difusión de gases GDL y de MEA. A continuación se aplica una presión mecánica sobre la superficie de célula activa mediante el par de apriete de los pernos expansibles, la cual garantiza por un lado la estanqueidad correspondiente y por otra parte minimiza en gran parte las resistencias de contacto o de transición de la estructura interna de células. Cuanto mayor sea la presión de apriete interna de la célula, más baja es la correspondiente resistencia interna de la célula.

Una declaración directa sobre la presión de apriete interna de la célula depende por lo tanto de

Desventajas del concepto antiguo

Propuesta nueva

Para la caracterización y la calificación de componentes internos de la célula ha sido desarrollada una célula de combustible de prueba activa que permite averiguar

las declaraciones técnicas sobre los componentes internos de célula a probar.

Con ayuda de una presurización neumática puede ser ajustada la presión de apriete de la superficie celular activa independientemente de las magnitudes de perturbación geométricas. Un pistón neumático carga en este caso directamente la superficie de célula activa sobre la pieza de compresión. Una estructura de fácil montaje permite simultáneamente un montaje muy rápido y sin errores de los componentes internos de la célula. Una alta reproducibilidad de los resultados de medición está dada con ello. Los campos de flujo de inserción (placas monopolares, materiales de relleno) de titanio permiten para ello una variación de la repartición de gas y el uso de la célula de combustible de prueba tanto para hidrógeno como también para metanol. El tamaño de la superficie de célula activa es determinable de 5 a 100 cm² según el dimensionado de la célula de combustible de prueba. El concepto de estanqueidad a emplear está determinado en el lado presurizado con juntas O (juntas tóricas) como estanqueidad del cilindro de pistón. El pistón estanco al gas tiene un recorrido de más de 2 mm. Esto garantiza una variación casi ilimitada del espesor total de la estructura interna de la célula. Para el cambio de la estructura interna de la célula total puede ser eliminado todo el bloque de montaje en una pieza de la sujeción. Por ello está muy simplificado un intercambio seguro de componentes internos de células.

Adicionalmente la célula de combustible de prueba está provista aún de una unidad de evaluación y una unidad de control ASE. Un regulador de presión de gas fino automático proporciona la presión previa deseada del cilindro en el servicio de prueba. El nivel de presión no sólo puede ser prefijado, sino también ser medido y a continuación ser indicado gráficamente en la unidad de evaluación. El ASE proporciona a los elementos de calentamiento de la célula de combustible de prueba la correspondiente tensión de temperatura y es capaz de averiguar parámetros para la calificación de los componentes internos de la célula de combustible. En resumen, el ASE cumple las siguientes funciones:

1. Célula de combustible de prueba para la caracterización y la calificación de componentes de célula de combustible internos de una célula de combustible, consistente en una carcasa de alojamiento con dos placas de carcasa, una unidad de cilindro de pistón, y los componentes de célula de combustible (2, 3, 4) internos de la célula de combustible, donde

2. Célula de combustible de prueba según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la pieza de compresión (6) aplica una presión sobre la superficie de célula activa de los componentes de célula de combustible (2, 3, 4) internos de la célula.

3. Célula de combustible de prueba según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que la superficie de célula activa de los componentes de célula de combustible (2, 3, 4) internos de la célula está tensada entre una placa monopolar (4) fija y una placa monopolar (2) presurizada por la unidad de cilindro de pistón.