View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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9 Konstruktive Bauteiloptimierung<br />
9.1 Endplattendesign<br />
Einzelzellen sowie Zellstapel werden von Endplatten umfasst (Bild 9.1). Die Aufgabe der Endplatten<br />
besteht darin, die benötigte Anpresskraft für die Dichtungen aufzubringen und die Zellen<br />
so zu verpressen, dass ein guter elektrischer Kontakt bei gleichzeitig geringen Übergangswiderständen<br />
zwischen den Komponenten der Zelle besteht. Die über die Endplatten eingeleitete<br />
Kraft soll dabei zu einer möglichst gleichmäßigen Anpressdruckverteilung in den Zellen führen.<br />
Über die Endplatten kann des Weiteren die Medienzufuhr und –abfuhr und der Stromabgriff realisiert<br />
werden.<br />
Zuganker<br />
Zellenstapel<br />
Medienzu-,<br />
-abfuhr<br />
Endplatte<br />
Bild 9.1: Schematische Darstellung eines Brennstoffzellenstacks<br />
Einen Überblick über unterschiedliche Endplattenkonzepte gibt [29]. Bevorzugt kommen in<br />
Brennstoffzellen ebene unverrippte oder verrippte, metallische Endplatten zum Einsatz. Endplatten<br />
werden mittels Zugankern (siehe Bild 9.1), Spanngurten oder Klammersystemen verspannt.<br />
Um thermale und hygroskopische Lasten im Stackbetrieb auszugleichen, wird die Verspannung<br />
entsprechend elastisch ausgeführt. Dies kann zum Beispiel durch den Einsatz von<br />
Federpakten oder besonders dehnfähigen Materialien geschehen.<br />
Stehen die Endplatten in Kontakt mit den Reaktanden, ist sicherzustellen, dass die Endplatten<br />
nicht korrodieren und dass keine die Zelle schädigenden Metallionen in den Stack gelangen.<br />
Werden die Endplatten zur Stromableitung aus dem Stack genutzt, muss der Endplattenwerkstoff<br />
gut elektrisch leitend sein und einen geringen elektrischen Übergangswiderstand zu dem<br />
angrenzenden Zellstapel aufweisen.<br />
In diesem Kapitel werden verschiedene Endplattenwerkstoffe und -geometrien hinsichtlich ihres<br />
Bauvolumens und Bauteilgewichtes bewertet. Zunächst wird in einem ersten Schritt geklärt, wie<br />
sich eine Wölbung der Endplatten auf die Anpressdruckverteilung im Zellstapel und damit auf<br />
die Stackleistung auswirkt. Die Berechnungen entstanden in Zusammenarbeit mit der Zentralabteilung<br />
für Technik, <strong>Forschungszentrum</strong> <strong>Jülich</strong> GmbH ([109, 110]).
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