用于燃料电池的互连板和用于飞行器的燃料电池系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于燃料电池的互连板。本发明还涉及一种用于飞行器的燃料电池系统和一种飞行器。


背景技术：

2.替代性的驱动概念和能量源不仅在私人交通中，而且在航空中都变得越来越重要。一个概念是电力驱动，或者一般来说，在飞行器中产生电能。从航空角度看关键在于高功率密度、易维护性和高可扩展性。用于提供所需能量的候选项是燃料电池，尤其是固态氧化物燃料电池。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，改进用于在航空中使用的燃料电池。
4.该目的通过独立权利要求的主题来实现。优选的改进方案是从属权利要求的主题。
5.本发明提供一种用于优选飞行器的燃料电池系统的燃料电池、优选固态氧化物燃料电池，其中该燃料电池具有多个沿构造轴线布置的燃料电池区域，其中每个燃料电池区域均具有气体通道，该气体通道被设计成在周向方向上围绕该构造轴线延伸。
6.优选的是，布置有具有用于燃料的第一气体通道的第一燃料电池区域和具有用于氧化剂的第二气体通道的第二燃料电池区域。
7.优选的是，这些燃料电池区域一体式地形成为单个的单件式元件。
8.优选的是，在俯视图中，这些燃料电池区域具有大致六边形的形状。
9.优选的是，多个第一燃料电池区域和第二燃料电池区域沿构造轴线交替布置，使得第一气体通道和第二气体通道流体连接。
10.优选的是，每个气体通道均具有至少一个气体进入区域和至少一个气体排出区域，该气体进入区域和该气体排出区域各自被布置成使得在布置/形成有沿该构造轴线偏移的另外的燃料电池区域时，该气体排出区域与该另外的燃料电池区域的气体进入区域对齐和/或流体连接。
11.优选的是，气体进入区域和/或气体排出区域布置在气体通道的相反的端部处。
12.优选的是，在这些气体通道中的一个气体通道上或在这些气体通道之间布置有离子传导性的分隔层，以使这些气体通道离子传导性地相互连接。
13.优选的是，该燃料电池包括至少一个分配管，该分配管被设计成用于将燃料和/或氧化剂供应至相应的气体通道或用于将反应产物或未消耗的气体从相应的气体通道排出，其中沿该构造轴线观察，该分配管至少部分地被每个气体通道包围。
14.优选的是，该燃料电池包括多个子区段，其中在相应的子区段中能够并行地向这些气体通道供应燃料和氧化剂。
15.优选的是，这些气体通道在其延伸方向上观察与相对于该构造轴线正交的平面围
成角度，优选地围成介于30
°
与60
°
之间的角度。
16.优选的是，这些气体通道构成双螺旋状物。
17.优选的是，每个气体通道均具有气体通道弯曲区域和与其连接的气体通道平缓区域。
18.优选的是，气体通道弯曲区域弯曲120
°
或180
°
。
19.优选的是，气体进入区域和/或气体排出区域被布置在该气体通道平缓区域上，优选地被布置在该气体通道平缓区域中间。
20.优选的是，每个气体通道均具有气体供应区域，该气体供应区域连接至相应的分配管。
21.优选的是，每个分配管均被布置在被该气体通道弯曲区域和该气体通道平缓区域围成的区域内。
22.优选的是，该燃料电池具有多个互连板，这些互连板被设计成用于获取电能。
23.优选的是，每个气体通道均包含用于产生的电能的导电电极涂层。
24.优选的是，每个互连板均具有至少一个触簧，该至少一个触簧伸入到对应的第一气体通道或第二气体通道中。
25.优选的是，气体通道包括至少一个用于触簧的孔口。
26.优选的是，多个触簧以梳状的方式布置。
27.优选的是，每个互连板都只包括唯一的触簧。
28.优选的是，每个互连板均具有电连接区域，该电连接区域连接至触簧。
29.优选的是，连接区域被设计成使得其在互连板的安装状态下径向向外朝向，使得该连接区域可以被导电元件接合。
30.优选的是，每个互连板均具有夹紧区域，该夹紧区域大体上与触簧平行地并且以与触簧相距一定距离的方式延伸，以便将互连板固持在燃料电池上。
31.优选的是，互连板嵌入电极涂层。
32.优选的是，互连板具有与其所伸入的气体通道类似的膨胀系数，以防止互连板分层。
33.优选的是，互连板包括用于引出电能的连接区域，其中连接区域被设计成使得沿构造方向堆叠的互连板可以借助于杆、优选螺纹杆连接。
34.优选的是，互连板具有至少一个固持孔，互连板可以借助于该固持孔被形状配合地固持在燃料电池上，优选地通过挂在凸起上。
35.优选的是，固持孔具有圆形形状或d形形状。
36.优选的是，每个气体通道均具有矩形的截面。
37.优选的是，每个燃料电池区域均具有用于固持互连板的固持装置。
38.优选的是，固持装置具有至少一个用于形状配合地紧固互连板的紧固凸起。
39.优选的是，在每个燃料电池区域上均布置有紧固凸起。
40.优选的是，紧固凸起被设计成半球形、四分之一球形或钩状。
41.优选的是，互连板包括带状区域，该带状区域在紧固状态下紧靠燃料电池区域。
42.优选的是，燃料电池在其外周面上具有用于导电元件(例如导线)的绕组结构。
43.优选的是，绕组结构被设计成螺旋状。绕组结构优选地包括凹槽。凹槽优选地如下
延伸，使得相同极性的互连板可以通过将导电元件围绕绕组结构缠绕而彼此电连接。
44.本发明提供一种用于飞行器的燃料电池系统，该燃料电池系统包括多个优选的燃料电池，这些燃料电池以彼此相距一定距离的方式布置在一个平面中和/或沿其构造轴线堆叠布置。
45.优选地，燃料电池系统包括燃料箱和/或加热装置，其中燃料电池以流体传导的方式连接至燃料箱，并且以热传导的方式连接至加热装置。
46.优选地，燃料电池系统包括电能储存装置，该电能储存装置被设计成用于暂时储存借助于燃料电池产生的电能；和/或氧化剂箱，该氧化剂箱以流体传导的方式连接至燃料电池。
47.本发明还提供一种飞行器，该飞行器包括优选的燃料电池和/或优选的燃料电池系统。
48.本发明提供一种用于燃料电池的互连板，其中该互连板具有：至少一个触簧，该触簧可以被引入到气体通道中；连接区域，该连接区域被设计成用于引出电能；以及至少一个固持孔，互连板借助于该固持孔可以通过挂在凸起上而被形状配合地固持在燃料电池上；和/或至少一个夹紧区域，互连板可以借助于该夹紧区域通过插入而被固持在燃料电池的孔口上。
49.优选的是，互连板被设计成板冲弯件。
50.优选的是，多个触簧以梳状的方式布置。
51.优选的是，互连板具有与其可被引入到其中的气体通道类似的膨胀系数，以防止互连板分层。
52.优选的是，连接区域以如下方式设计，使得沿构造方向布置的互连板可以借助于杆、优选螺纹杆连接。
53.优选的是，固持孔具有圆形形状或d形形状。
54.优选的是，互连板包括带状区域，该带状区域在紧固状态下紧靠燃料电池区域。
55.本发明提供一种用于构成燃料电池的燃料电池区域，其中燃料电池区域被设计成借助于至少一个紧固凸起来固持互连板，互连板可以通过该紧固凸起被形状配合地接合。
56.优选的是，紧固凸起被设计成半球形、四分之一球形或钩状。
57.优选的是，燃料电池区域具有用于互连板的带状区域的贴靠面，因此带状区域在互连板的紧固状态下紧贴燃料电池区域。
58.本发明提供一种用于优选飞行器的燃料电池系统的燃料电池、优选固态氧化物燃料电池，其中该燃料电池具有上述燃料电池区域和上述互连板，其中互连板借助于固持孔被固持在紧固凸起上。
59.本发明提供一种用于制造用于燃料电池区域的互连板的方法，该方法具有以下步骤：
60.a)提供平坦的金属板；
61.b)切割出平坦的互连板坯件，以形成至少一个触簧、至少一个连接区域和至少一个固持孔；以及
62.c)将该互连板坯件弯曲成与燃料电池区域的轮廓相对应的三维形状，使得互连板在安装状态下紧贴燃料电池区域。
63.本发明提供一种用于制造燃料电池的方法，该方法通过以下方式进行：制造互连板；将该互连板的触簧并入到该燃料电池的气体通道中；并且将该触簧紧固在气体通道壁上。
64.优选地，该方法包括随后用电极涂层涂覆气体通道壁，使得触簧嵌入在电极涂层中。
65.通过螺旋状的构型可以获得更大的膜面积、更少量的非活性结构和更具可扩展性的设计。
66.螺旋状物可以具有平坦的截面而不是圆形截面，而在此不会损害燃料电池的功能。通道优选地在长形侧包括平缓、不弯曲的子区段。尤其，通道的壁件在这些区域中是平面。这可以实现简化金属互连器的整合，特别在接触面不具有曲率的情况下。
67.此外，燃料电池区域可以以长形的基本形状以有利的方式组合成更大的系统。在此，可以特别有效并且几乎完全地利用结构空间。因此总体上可以实现高体积功率密度(瓦特/升)。
68.环绕的气体通道不必实施为平坦的。替代于此，通道可以倾斜地布置，而不会影响其功能。同时，可以在基本元件截面相同的情况下增大膜面积。因此可以提高燃料电池元件的功率(瓦特)。
69.此外，燃料电池区域可以借助于陶瓷的3d打印方法制成。在此，对几何形状存在技术限制。如果没有所谓的“支撑结构”，一般来说无法打印平缓的、与基面平行的平面。然而，在一定的角度以内，可以打印悬垂(楼梯原理)。螺旋状的通道的倾斜布置可以更容易打印该设计。
70.每个燃料电池均需要供应燃烧气体并且排出反应产物。在高温燃料电池的情况下，空气通道也可以额外地用于冷却电池。因此，每个电池单元可以使用两个供应通道和两个排出通道。这些通道被称为歧管或分配管，并且用作元件的气体接口。分配管可以被整合在螺旋状设计的中间。有利地，连接件因此也可以直接在3d打印过程中一起打印。不需要其他构件。
71.此外通过利用螺旋状物的内部区域进行气体供应和排放可以实现紧凑的结构方式。因此，可以提高功率密度(尤其与需要附加元件的构造相比)。
72.通过打印的“歧管”的中央气体供应获得以下可能性：在多个平面中供应并且排出气体。由此，该设计可以克服通道中气体耗竭。这是因为通道长度由于消耗新鲜气体同时反应产物富集而通常是受限的。自一定的通道长度起，电池的有效运行就变得困难，因为更长的通道无法显著促进气体的进一步转化。这可以通过如下方式来避免：将多个并联连接的螺旋元件连接至供应通道和排出通道。螺旋设计的燃料电池元件的长度由此在理论上是无限的，因为每个子区段都可以被供应以新鲜气体。同样可以以相同的方式实现气体排出。因此可以制造更大的单个电池，这尤其对于功率较大的系统是有利的。
73.如果膜的涂层也分成子区段并且单独从螺旋状物中引出电力，则每个子区段均可以获得自己的电池电压电位。由此可以实现如在常见堆叠结构中一样的串联互连。因此可以创建能够以3d打印方法制成的堆叠结构，该堆叠结构可以单件地制成并且在膜区段之间不再需要额外的密封件。因此可以减小单元的重量以及对能量转换有积极贡献的结构的比例。
74.此外，该设计有利于连接金属互连器来获取电能。
75.通常形成燃料电池区域的阳极和阴极的电极涂层在大多数情况下具有有限的导电性。特别地，与金属相比，阴极材料具有非常低的导电性。在表面上解离或在表面上重新结合的载流子必须在电极之间传输以闭合电流回路。负载或能量消耗器集成到该电流回路中。由于电流发生在薄的电极涂层的平面内，并且电极的有效导体截面由于大多为50μm至400μm的层厚度而相对较小，在此可能发生显著的欧姆损耗。为了提高燃料电池运行的效率，应尽可能地减小这种损耗。通常，在电极涂层上施加金属网格(例如镍质编织品)。
76.具有借助于3d打印制成的内置的膜结构的固态氧化物燃料电池(英语：solid oxide fuel cells，sofc)从外部不易触及。电极涂层仅可以被施加到内部结构上。这例如可以通过用小颗粒进行粉末涂覆来实现。至此为止不能一并打印固体金属结构。作为解决方案提出一种金属互连器结构，该金属互联器结构可以与陶瓷性基体组合以用于电极接触。
77.高温燃料电池的典型工作温度高达1000℃。这是对材料的挑战，然而也是对构造和连接技术的挑战。密封件可以用玻璃焊料来实现。金属互连器与细丝陶瓷性结构之间的运行可靠的连接虽然可能、然而却难以实现。因此在这些典型温度下，没有可用的常规粘合剂，螺钉在多孔材料中可能是同样复杂化的，并且此外还不期望地增加重量。利用弹簧力(例如卡合连接或夹子连接)的力配合的连接同样难以实现，因为在sofs的运行温度下弹簧常数可能太低。
78.因此，一个想法在于，金属冲弯件借助于形状配合的连接被安装在燃料电池上，并且用玻璃焊料密封。使用与陶瓷性基材的膨胀系数相匹配的金属合金可以避免额外的约束力。例如可以使用材料crofer-22-apu，其可作为板材从vdm采购。
79.为了形状配合的连接，在陶瓷体上提出可以使金属元件挂住的结构。然而，如今的3d打印方法在此方面具有局限性，因此应对应地选择形状。例如，从长久来看球形表面是可行的。因此优选地使用半球形的“凸起(noppen)”，金属条可以借助于这些凸起定位。这个原理可以扩展为能够在拉动方向上钩住板。为此，可以将半球形结构再次分开。通过倒角可以进一步增加固持力。总体上，作为互连器的板件然后可以自身固持，使得可以简化燃料电池的组装。
80.由电池产生的最大电流尤其取决于膜面积。由于电极层中的导电性是有限的，因此金属接触优选地以一定间距重复。这可以通过梳状的基本结构来确保，该基本结构原则上在其重复的图案方面不受限制，并且因此不限制目标设计的尺寸。
81.此外，可以通过梳状的结构实现一定的补偿运动。这可以有助于降低材料应力，并且防止金属互连器与具有电极涂层的陶瓷之间的分层。因此还可以补偿材料的膨胀系数之间的微小差异。
82.互连器金属与电极之间的电连接可以以如下方式建立：首先将板与陶瓷组装，并且随后进行对电极的涂覆。在此，触簧直接嵌入电极材料并且因此也与陶瓷基材连接。
83.需要大量互连器并且应被设计成可以应用大规模生产的方法。板可以通过各种制造工艺(例如微水流切割、冲压或激光切割)从板中切割而成。同样可以通过弯曲设备进行额外的赋形。功能所需要的触簧的数量和长度基于特定的设计与可制造性不冲突。同样不需要另外的方法将多个构件组装成板件。互连板可以一件式地制造。
84.板互连器对于在此描述的高温燃料电池而言是特别合适的，然而也可以应用于类似的其他架构。
85.可以考虑板坯件中的螺旋节距，从而产生可以易于与其他接口连接的水平接口。可设想的是例如导电的螺纹杆。板元件可以一个接一个地安装在陶瓷体上，并且由此可以实现正负电位的单独接触。触簧优选地穿过陶瓷中的缺口直接伸出活性膜表面。随后可以施加电极材料。
86.剩余的开口可以如在高温燃料电池中一样通常用玻璃焊料封闭。额外地，在安装板件之前，将具有对应的孔图案的预制的玻璃箔施加到陶瓷上。这可以改善密封性，并且额外地用电解液“粘合”板件。在最后的制造步骤中，玻璃成分可以在熔炉中熔化，以便在金属与陶瓷之间获得期望的密封。
87.另一个示例具有六角形的基本结构。通过对称的构型可以在烧结过程中实现相对均匀的收缩。由此，燃料电池本体不易开裂，并且制造过程总体上更稳定。这些元件也可以以非常紧凑的方式在空间上布置，由此可以进一步提高可达到的功率密度。
88.因此，膜表面还具有平缓的子段，这些子段可以很好地与平坦的板件接触。与其他实施方式相比，弯曲表面的比例进一步降低。由此，可使用的膜表面按比例可以进一步增大。
89.气体供应可以在分段的风道中进行。这可以以简单的方式改善成排的元件中的气体引导。
90.燃料电池的外表面优选地具有环绕的凹槽，导线可以置入该凹槽。凹槽与螺纹类似地连续加工到外表面中。用于接触互连板的导线可以沿这个凹槽围绕电池缠绕。这个导线可以固定板和/或可以用作电导体。
91.进而可以将简单的板冲弯件充当互连板，这些板冲弯件通过开口被置入燃料电池结构。在进一步的步骤中，可以安装导线。导线可以借助于合适的焊接工艺(例如wig或微等离子焊接)逐点地与板连接。剩余的开口可以借助于玻璃焊料被密封。
92.通过这种过程方式产生由燃料电池和互连板组成的形状配合的结构。互连器和导线的温度稳定的材料配合的连接可以实现高稳定性和高效率。
附图说明
93.在下文借助示意性的附图详细阐述本发明的实施例。在附图中：
94.图1示出了螺旋状的燃料电池的示例；
95.图2示出了平坦的燃料电池区域的示例；
96.图3示出了多个燃料电池区域；
97.图4示出了由图2的燃料电池区域构成的燃料电池的示例；
98.图5示出了穿过图4的燃料电池的截面；
99.图6示出了燃料电池的另一示例；
100.图7示出了图6的燃料电池的气体供应的示意性视图；
101.图8至图12示出了具有互连板的燃料电池的实施例；
102.图13示出了互连板的示例；
103.图14示出了在安装状态下的图13的互连板；
104.图15至图17示出了紧固互连板的实施例；
105.图18和图19示出了用于制造图13的互连板的示例；
106.图20和图21各自示出了燃料电池系统的实施例；
107.图22示出了燃料电池的实施例；
108.图23示出了图22的燃料电池中的气体流入和流出的示意图；
109.图24示出了图22的燃料电池的布线的细节视图；
110.图25示出了互连板的实施例；并且
111.图26示出了燃料电池的布线过程的示例。
具体实施方式
112.首先参考图1，该图示出了燃料电池10的示例。燃料电池10具有第一燃料电池区域12和第二燃料电池区域14。每个燃料电池区域12、14均包含气体通道16。
113.第一燃料电池区域12包括例如用于氧化剂的第一气体通道18，并且第二燃料电池区域14包括例如用于燃料的第二气体通道20。
114.第一气体通道18和第二气体通道20在周向方向上螺旋状地围绕构造轴线22延伸。构造轴线22在此在螺旋状物的中央延伸。
115.第一气体通道18和第二气体通道20通过离子传导性的分隔层24沿其延伸方向相互连接。此外，布置有绝缘层26以防止电池短路。
116.每个气体通道16均可以包含电极涂层28，以便从燃料电池10中获取产生的电能。
117.参考图2至图4，这些图示出了燃料电池30的示例。燃料电池30包括多个燃料电池区域32。在此，第一燃料电池区域34和第二燃料电池区域36可以被设计为一个整体。
118.每个燃料电池区域32各自包括第一气体通道38和第二气体通道40。燃料电池区域32被设计成使得气体通道38、40在周向方向上围绕构造轴线42延伸。在图2和图3中，构造轴线42垂直于附图平面。
119.气体通道38、40中的每个气体通道均具有气体通道弯曲区域44和与其连接的气体通道平缓区域46。气体通道弯曲区域44优选地弯曲180
°
。气体通道平缓区域46被设计成直的并且没有曲率，因此获得燃料电池区域32的细长椭圆形状。
120.第一气体通道38和第二气体通道40各自具有气体进入区域48。气体进入区域48可以在图2和图3的俯视图中看到，而在图4中未详细展示。在图4中，气体进入区域48向上定向。气体进入区域48例如被布置在气体通道平缓区域46的中心。气体进入区域48优选地被布置成使得例如当沿构造轴线42布置有另外的燃料电池区域32时气体进入区域48与该另外的燃料电池区域32的相应气体通道38、40流体连接。
121.第一气体通道38和第二气体通道40各自具有气体排出区域50。在图2和图3的俯视图中，气体排出区域50位于图示平面下方并且因此不可见。在图4中，气体排出区域50向下定向。气体排出区域50例如被布置在气体通道平缓区域46的中心。气体排出区域50优选地被布置成使得例如当沿构造轴线42布置有另外的燃料电池区域32时气体进入区域48与该另外的燃料电池区域32的相应气体通道38、40的气体排出区域50流体连接。
122.每个气体通道38，40可以包含电极涂层52，以便从燃料电池30中获取产生的电能。
123.总体上，可以因此形成连续的第一气体通道38和第二气体通道40。因此有效面积
明显增加，并且可以提高体积功率密度。
124.如图5展示的，气体通道38、40可以被设计成相对于水平方向成角度α。通过这种构型可以简化借助于3d打印的制造，因为需要更少或不需要支撑结构。
125.参考图6和图7，这些图以不同变体示出了燃料电池54的示例。燃料电池54包括多个燃料电池区域32、第一分配管56和第二分配管58。第一分配管56可以被设置成用于燃料，而第二分配管58可以被设置成用于氧化剂。
126.在俯视图中观察分配管56、58布置在由气体通道38、40包围或封闭的区域中。在此，分配管56、58平行于构造轴线42延伸。
127.每个分配管56、58均具有气体供应区域60，该气体供应区域可以被设计成能够连接至气体容器。在氧化剂的情况下，气体供应区域60可以用于在没有气体容器的情况下供应空气。
128.每个分配管56、58还具有气体清除区域62，未消耗的剩余气体和反应产物可以从该气体清除区域逸出。
129.在图6中展示的变体中，第一分配管56用于分配燃料，并且第二分配管58用于分配氧化剂。在这个变体中，第一分配管56与第一气体通道38并且第二分配管58与第二气体通道40构成连续的流体路径。
130.在图7中展示的变体中，燃料电池54例如被分成三个子区段64。每个子区段64独立于其余的子区段64通过分配管56、58被供应燃料和氧化剂。
131.参考图8至图14，这些图示出了燃料电池66的示例。燃料电池66与燃料电池54类似地设计，并且额外地包括多个互连板68。每个互连板68被布置在燃料电池64的燃料电池区域70上。借助于互连板68可以获取产生的电能。
132.互连板68包括多个触簧71。每个触簧71或伸入第一气体通道38、或伸入第二气体通道40。触簧71被紧固在相应气体通道38、40的壁上。电极涂层52优选地被布置成使得触簧71嵌入电极涂层52中。
133.每个互连板68还包括电连接区域72。连接区域72被设计成使得它们可以沿连接轴线74借助于螺纹杆电连接。每个连接区域72均可以具有用于螺纹杆的连接开口76。换言之，连接区域72的连接开口76是对齐的。
134.每个互连板68具有带状区域78。带状区域78与燃料电池区域70的轮廓相适配，使得带状区域78紧贴燃料电池区域32。带状区域78优选地被设计成c状的。在带状区域78的相反的端部上各自布置有固持孔80。
135.燃料电池区域70包括与固持孔80匹配的固持装置81，以便固持互连板68。固持装置81具有紧固凸起82，以便产生与固持孔80形状配合的连接。
136.每个紧固凸起82均被布置在燃料电池区域70的外周面上。紧固凸起82优选地被设计为大致半球形的。互连板68可以借助于玻璃焊料紧固在燃料电池区域70上。在此，玻璃焊料可以密封可能剩余的开口。
137.燃料电池区域70还包括用于每个触簧71的孔口84。
138.如在图15至图17中展示的，固持孔80和紧固凸起82可以具有不同的形状。在图15左侧展示了半球形的紧固凸起82，圆形固持孔80属于该紧固凸起(图15中间)。在图15右侧展示了形状配合的连接，该连接防止互连板68从燃料电池区域70滑落。
139.在图16左侧展示了另一变体，该图示出了四分之一球形的紧固凸起82。d形的固持孔80属于该紧固凸起(图16中间)。通过紧固凸起82的陡峭边缘可以更好地防止滑落(图16右侧)。还可以将互连板68稍微固持在机械应力下，并且因此可以实现更好地贴靠燃料电池区域70。
140.使用在图17中展示的变体可以进一步改善形状配合。与图16类似，需要d形的固持孔80。然而，紧固凸起82与水平面成锐角。
141.下面借助图18和图19详细阐述互连板68的制造。从首先提供的平坦的板材中切出互连板坯件86。
142.互连板坯件86已经具有多个矩形触簧71、连接区域72、带状区域78以及固持孔80。
143.互连板坯件86通过弯曲形成为成品互连板68。在此，带状区域78被弯曲成使得互连板68可以紧贴燃料电池区域70。固持孔80被弯曲到与紧固凸起82相对应的位置。触簧71得到角度α，该角度与气体通道38、40相对于水平方向的倾斜度相对应。最后，连接区域72还可以弯曲成水平。
144.下面参考图20和图21，这些图各自示出了燃料电池系统88的示例。燃料电池系统88包括多个燃料电池90，这些燃料电池将在图22至图24中详细展示。
145.在俯视图中，燃料电池90具有大致六边形的形状。例如在图20中详细展示的，燃料电池90以彼此相距一定距离的方式布置在一个平面中。如在图21中详细展示的，燃料电池90还可以沿其构造轴线22堆叠布置。还可设想的是这些布置方式的组合，其中燃料电池90彼此叠置地布置在多个平面中。
146.下面借助图22至图24详细阐述燃料电池90的示例。
147.燃料电池90具有第一燃料电池区域92和第二燃料电池区域94。每个燃料电池区域92、94均包含气体通道。在此，第一燃料电池区域92和第二燃料电池区域94一体式地形成为单个的单件式元件。
148.第一燃料电池区域92包括例如用于氧化剂的第一气体通道，并且第二燃料电池区域94包括例如用于燃料的第二气体通道。
149.第一气体通道和第二气体通道呈双螺旋状物的形式在周向方向上围绕构造轴线22延伸。构造轴线22在燃料电池90的中央延伸。
150.第一气体通道和第二气体通道优选地通过离子传导性的分隔层沿其延伸方向相互连接。此外，可以布置有绝缘层以防止电池短路。
151.每个气体通道均可以包含电极涂层96，以便从燃料电池90中获取其中产生的电能。
152.这些气体通道中的每个气体通道均具有多个气体通道弯曲区域98和与其连接的气体通道平缓区域100。每个气体通道弯曲区域98优选地弯曲120
°
。每个气体通道平缓区域100被设计成直的并且没有曲率。
153.总体上在俯视图中获得燃料电池区域92、94的大致六边形的形状。
154.燃料电池90包括第一分配管102和第二分配管104。第一分配管102可以被设置成用于燃料，而第二分配管104可以被设置成用于氧化剂。
155.在俯视图中观察分配管102、104被布置在由气体通道包围或被封闭的区域中。在俯视图中观察，分配管102、104优选地被布置在燃料电池90的中央。在此，分配管102、104平
行于构造轴线22延伸。
156.每个分配管102、104均具有气体供应区域106，该气体供应区域可以被设计成能够连接至气体容器。在氧化剂的情况下，气体供应区域106可以用于在没有气体容器的情况下供应空气。
157.每个分配管102、104还具有气体清除区域108，未消耗的剩余气体和反应产物可以从该气体清除区域逸出。
158.例如，第一分配管102可以被设置成用于分配燃料，并且与第一气体通道形成连续的流体路径。换言之，第一分配管102的气体供应区域106藉由第一气体通道与第一分配管102的气体清除区域108流体连接。
159.第二分配管104可以用于分配氧化剂，并且与第二气体通道形成连续的流体路径。换言之，第二分配管104的气体供应区域106藉由第二气体通道与第二分配管104的气体清除区域108流体连接。
160.燃料电池90可以在内部分成多个子区段，这些子区段可以独立于其余的子区段通过分配管102、104被供应燃料和氧化剂。
161.燃料电池90额外地包括多个用于互连板的孔口110。孔口110优选地布置在气体通道平缓区域100上。孔口110可以被布置在气体通道平缓区域100的与气体通道弯曲区域98相邻的相应端部处。
162.燃料电池90包括用于互连板的固持装置112。固持装置112布置在孔口110附近或其中。
163.燃料电池90还包括用于导电元件116(例如导线)的绕组结构114。绕组结构114位于燃料电池90的外周面上。绕组结构114被设计成螺旋状。绕组结构114优选地包括凹槽118，该凹槽以如下方式延伸，使得相同极性的互连板可以通过将导电元件116围绕绕组结构114缠绕而相互电连接。
164.此外，导电元件116可以具有绝缘物，该绝缘物防止导电元件116造成短路。导电元件116还可以包含多条导线，这些导线各自指配给一个互连器极性，并且仅与该互联器极性接触。
165.燃料电池90还包括多个互连板120。
166.每个互连板120包括唯一的触簧122。触簧122伸入第一气体通道或第二气体通道。触簧122各自紧固在相应气体通道的壁上。电极涂层96优选地被布置成使得触簧122嵌入电极涂层96中。
167.每个互连板120还包括电连接区域124，该电连接区域连接至触簧122。连接区域124被设计成使得其在互连板120的安装状态下径向向外朝向并且可以被导电元件116接合。
168.每个互连板120均具有夹紧区域126。夹紧区域126大体上与触簧122平行地并且以与该触簧相距一定距离的方式延伸。互连板120因此可以插入到孔口110中并且被固持在燃料电池90上。
169.下面参考图26。如所展示的，燃料电池90可以通过首先将互连板120插入孔口110来进行电连接。然后，导电元件116可以在使用绕组结构114的情况下围绕燃料电池90的外周面缠绕。在此，导电元件116与互连板120接触，更准确地说，是与电连接区域124接触。可
能剩余的开口可以借助于玻璃焊料128被密封。玻璃焊料可以同时用于紧固互连板120。
170.为了提供更高的功率密度，提出了一种燃料电池66。该燃料电池66可以通过陶瓷3d打印制成并且由于其螺旋形状而具有提高的功率密度。为了更好地获取借助燃料电池66产生的能量，提出了一种互连板68，该互连板可以借助于固持孔80被形状配合地紧固在燃料电池66的紧固凸起82上。此外，互连板68可以借助于玻璃焊料固定。
171.附图标记清单：
172.10燃料电池
173.12第一燃料电池区域
174.14第二燃料电池区域
175.16气体通道
176.18第一气体通道
177.20第二气体通道
178.22构造轴线
179.24离子传导性的分隔层
180.26绝缘层
181.28电极涂层
182.30燃料电池
183.32燃料电池区域
184.34第一燃料电池区域
185.36第二燃料电池区域
186.38第一气体通道
187.40第二气体通道
188.42构造轴线
189.44气体通道弯曲区域
190.46气体通道平缓区域
191.48气体进入区域
192.50气体排出区域
193.52电极涂层
194.54燃料电池
195.56第一分配管
196.58第二分配管
197.60气体供应区域
198.62气体清除区域
199.64子区段
200.66燃料电池
201.68互连板
202.70燃料电池区域
203.71触簧
204.72连接区域
205.74连接轴线
206.76连接开口
207.78带状区域
208.80固持孔
209.81固持装置
210.82紧固凸起
211.84孔口
212.86互连板坯件
213.88燃料电池系统
214.90燃料电池
215.92第一燃料电池区域
216.94第二燃料电池区域
217.96电极涂层
218.98气体通道弯曲区域
219.100气体通道平缓区域
220.102第一分配管
221.104第二分配管
222.106气体供应区域
223.108气体清除区域
224.110孔口
225.112固持装置
226.114绕组结构
227.116导电元件
228.118凹槽
229.120互连板
230.122触簧
231.124电连接区域
232.126夹紧区域
233.128玻璃焊料