DE19841919C2

DE19841919C2 - Method for producing a fuel cell module

Info

Publication number: DE19841919C2
Application number: DE19841919A
Authority: DE
Inventors: Uwe Diekmann; Helmut Ringel; Jerzy Godziemba-Maliszewski
Original assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1998-09-12
Filing date: 1998-09-12
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2018-09-13
Also published as: DE19841919A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellen-Moduls gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for manufacturing a fuel cell module according to the preamble of Claim 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 197 18 687 A1 bekannt.Such a method is known from DE 197 18 687 A1 known.

In Brennstoffzellen wird die in dem Brennstoff gespei cherte chemische Energie direkt in elektrische Energie und Wärme umgewandelt. Als Brennstoffe kommen bei spielsweise reiner Wasserstoff, Methanol oder Erdgas zum Einsatz, die in der Brennstoffzelle mit dem Oxi dans, meist reiner oder der in Luft enthaltene Sauer stoff, reagieren. Bei dieser Reaktion wird neben elekt rischem Strom und Wärme noch Wasser erzeugt, bei den kohlenstoffhaltigen Brennstoffen zudem Kohlendioxid. Brennstoff und Oxidans werden auch unter dem Begriff Betriebsmittel zusammengefasst.In fuel cells, that is stored in the fuel saved chemical energy directly into electrical energy and converted to heat. Coming as fuels for example pure hydrogen, methanol or natural gas used in the fuel cell with the Oxi dans, mostly pure or the acid contained in air substance, react. In this reaction, in addition to elect electrical power and heat still generates water in the carbon-containing fuels also carbon dioxide. Fuel and oxidant are also under the term Consumables summarized.

Die einzelne Brennstoffzelle weist eine Anode und eine Kathode auf, zwischen denen der Elektrolyt angeordnet ist. Der Brennstoff wird der Anodenseite, das Oxidans der Kathodenseite der Brennstoffzelle kontinuierlich zugeführt, die Reaktionsprodukte werden kontinuierlich abgeführt.The single fuel cell has one anode and one Cathode, between which the electrolyte is arranged is. The fuel becomes the anode side, the oxidant the cathode side of the fuel cell continuously fed, the reaction products are continuous dissipated.

Die verschiedenen Typen von Brennstoffzellen werden ge wöhnlich an Hand des verwendeten Elektrolyten einge teilt. So wird beispielsweise bei der Festoxid- Brennstoffzelle (auch bezeichnet als SOFC, Abkürzung für Solid Oxide Fuel Cell) eine Keramik als Elektrolyt eingesetzt. Im Gegensatz zu den meisten anderen Brenn stoffzellen-Typen ist der Elektrolyt der Festoxid- Brennstoffzelle fest. Die Festoxid-Brennstoffzellen werden in der Regel bei Temperaturen im Bereich von un gefähr 600 bis ungefähr 1000°C betrieben und werden daher auch als Hochtemperatur-Brennstoffzellen bezeich net.The different types of fuel cells are ge usually on the basis of the electrolyte used Splits. For example, solid oxide Fuel cell (also known as SOFC, abbreviation for Solid Oxide Fuel Cell) a ceramic as an electrolyte used. Unlike most other Brenn cell types is the electrolyte of solid oxide Fuel cell solid. The solid oxide fuel cells are usually at temperatures in the range of un about 600 to about 1000 ° C and operated therefore also referred to as high-temperature fuel cells net.

Werkstoffe für die Komponenten der Festoxid- Brennstoffzelle sind überwiegend Keramiken, deren ge wünschte elektrische und elektrochemische Eigenschaften durch gezielte Kombination und Verarbeitung der Aus gangsstoffe erreicht werden. Der Elektrolyt ist beispielsweise eine gasdichte Keramik schicht aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid (abge kürzt YSZ), das bei den erwähnten Betriebstemperaturen zwischen 600 und 1000°C eine hohe Leitfähigkeit für Sauerstoffionen besitzt. Im allgemeinen wird für die Anode ein Cermet aus Nickel und YSZ, für die Kathode ein Perowskit auf Basis von Lanthanmanganit (LaMnO₃) verwendet. Die Porosität der beiden Elektrodenschichten muss ausreichend hoch sein, damit bei Betrieb der Brennstoffzelle einerseits immer eine genügend große Gasmenge des Betriebsmittels zu der entsprechenden Grenzfläche Elektrode/Elektrolyt gelangen kann und an dererseits die Reaktionsprodukte ungehindert entweichen können.The materials for the components of the solid oxide fuel cell are predominantly ceramics, the desired electrical and electrochemical properties of which are achieved through the targeted combination and processing of the starting materials. The electrolyte is, for example, a gas-tight ceramic layer made of yttrium-stabilized zirconium dioxide (abbreviated to YSZ), which has a high conductivity for oxygen ions at the operating temperatures mentioned between 600 and 1000 ° C. In general, a cermet made of nickel and YSZ is used for the anode, and a perovskite based on lanthanum manganite (LaMnO ₃ ) is used for the cathode. The porosity of the two electrode layers must be sufficiently high so that when the fuel cell is in operation, a sufficiently large amount of gas from the operating medium can always reach the corresponding electrode / electrolyte interface and, on the other hand, the reaction products can escape unhindered.

Wenn der Brennstoffzelle die Betriebsmittel zugeführt werden, entstehen auf der Anode und der Kathode entge gengesetzte Ladungen, die mit Hilfe von Stromabnehmern abgegriffen werden. Ohne Stromfluss baut sich zwischen Anode und Kathode eine Zellspannung von ungefähr 1 V auf. Da dieser Wert für den praktischen Einsatz zu ge ring ist, werden mehrere Einzelzellen in einem Modul zusammengefasst und elektrisch in Reihe geschaltet. Hierzu wird jeweils der Stromabnehmer einer Anode mit dem Stromabnehmer einer dieser Anode zugeordneten Kathode elektrisch verbunden.When the resources are supplied to the fuel cell will arise on the anode and the cathode opposite charges with the help of pantographs be tapped. Without electricity flow builds up between Anode and cathode have a cell voltage of approximately 1 V on. Since this value is too high for practical use ring, several individual cells are in one module summarized and electrically connected in series. For this, the pantograph is used an anode with the current collector of one of these anodes associated cathode electrically connected.

Das Zusammenfassen der einzelnen Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellen-Modul erfolgt beispielsweise im Flachzellenkonzept dadurch, dass die Einzelzellen in Form von Platten hergestellt und so aufeinander gesta pelt werden, dass die Anode der einen Brennstoffzelle zur Kathode der nächsten Brennstoffzelle weist. Zwi schen jeweils zwei benachbarten Einzelzellen ist ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement angeordnet, das die Anode der einen Einzelzelle mit der Kathode der anderen Einzelzelle elektrisch verbindet. Es umfasst die Stromabnehmer für diese beiden Elektroden sowie zwischen den beiden Stromabnehmern eine elektrisch leitfähige, gasdichte Trennplatte. Dadurch werden zwi schen Anode und Trennplatte einerseits und zwischen Ka thode und Trennplatte andererseits voneinander getrenn te Gasräume gebildet, so dass die Anode mit Brennstoff und die Kathode mit Sauerstoff versorgt werden kann, ohne dass sich die Betriebsmittel vermischen können.Summarizing the individual fuel cells a fuel cell module takes place, for example, in the Flat cell concept in that the individual cells in Form of plates and so stacked pelt that the anode of a fuel cell to the cathode of the next fuel cell. Zwi There are two adjacent individual cells arranged electrically conductive connecting element, that the anode of a single cell with the cathode of electrically connects another single cell. It includes the pantographs for these two electrodes as well one electrical between the two pantographs conductive, gas-tight partition plate. This means that anode and separating plate on the one hand and between Ka on the other hand, separate the method and separating plate te gas spaces formed so that the anode with fuel and the cathode can be supplied with oxygen, without the equipment being able to mix.

Die Anoden- und die Kathodengasräume werden nach außen dadurch abgedichtet, dass eine Abdichtungsmasse die um laufende Fuge zwischen Brennstoffzelle und Verbindungs element ausfüllt. Die Abdichtungsmasse ist in der Regel ein Glaslot, das beispielsweise aus Alkali-Silikat-Glas mit Zusätzen von MgO und YSZ besteht. The anode and cathode gas spaces become outside sealed that a sealing compound around running joint between fuel cell and connection element. The sealing compound is usually a glass solder, for example made of alkali silicate glass with additions of MgO and YSZ.

Das Verbindungselement kann so ausgebildet sein, dass die Stromabnehmer und die Trennplatte als getrennte Bauteile vorliegen und dann lose aneinander liegen oder miteinander befestigt sind, das Verbindungselement kann aber auch aus einem Stück bestehen.The connecting element can be designed such that the pantograph and the partition plate as separate Components are present and then lie loosely together or are fastened together, the connecting element can but also consist of one piece.

Aus der DE 44 10 711 C1 ist ein einteiliges Verbindungs element bekannt, das dort als Bipolarplatte bezeichnet wird. In jeder der beiden Hauptflächen des Verbindungs elements sind mehrere parallele offene Kanäle durchge hend von einem Rand zum gegenüberliegenden Rand ausge bildet. Das Verbindungselement liegt mit den die Kanäle begrenzenden Stegen oder Rippen an den zueinander wei senden Elektroden zweier benachbarter Einzelzellen an. Die Stege stellen folglich die Stromabnehmer dar.DE 44 10 711 C1 is a one-piece connection element known, which is called a bipolar plate becomes. In each of the two main surfaces of the connection elements have several parallel open channels starting from one edge to the opposite edge forms. The connecting element lies with the channels delimiting webs or ribs on the white to each other send electrodes of two neighboring single cells. The webs therefore represent the pantographs.

Als Materialien für das Verbindungselement werden dort Cr-, Ni-Cr-, Fe-Cr-, Cr-Ni- und Cr-Fe-Legierungen of fenbart, und als Beispiele werden oxiddispersionsgehär tete (Oxide Dispersion Strengthened, abgekürzt ODS) Le gierungen auf Eisenbasis oder auf Chrombasis angeführt.As materials for the fastener are there Cr, Ni-Cr, Fe-Cr, Cr-Ni and Cr-Fe alloys of and examples of oxide dispersions tete (Oxide Dispersion Strengthened, abbreviated ODS) Le iron-based or chrome-based alloys.

Aus der EP 0 446 680 A1 ist ein Verbindungselement be kannt, das aus drei Teilen besteht, nämlich einer glat ten Trennplatte und zwei Stromabnehmern (dort als Stromkollektoren bezeichnet), die jeweils in Form von gewellten Bändern vorliegen. Der kathodenseitige Strom abnehmer liegt mit seinen Wellenscheiteln an der zur Kathode weisenden Hauptfläche der Trennplatte an und ist durch Schweißpunkte an der Trennplatte befestigt. Auf die gleiche Weise liegt der anodenseitige Stromab nehmer mit seinen Wellenscheiteln an der anderen, zur Anode weisenden Hauptfläche der Trennplatte an und ist durch Schweißpunkte an der Trennplatte befestigt. Die Stromabnehmer wiederum liegen mit ihren übrigen, außen liegenden Wellenscheiteln an den entsprechenden zuein ander weisenden Elektroden zweier benachbarter Einzel zellen an.A connecting element is known from EP 0 446 680 A1 knows that consists of three parts, namely one smooth partition plate and two pantographs (there as Current collectors), each in the form of wavy bands. The cathode-side current The customer lies with its wave crests on the back The main surface of the separating plate facing the cathode and is attached to the partition plate by welding spots. In the same way, the anode side is downstream with his wave crests on the other, for Anode facing main surface of the partition plate and is attached to the partition plate by welding spots. The Pantographs, in turn, are on the outside with their rest lying wave crests at the corresponding one other facing electrodes of two adjacent single cells on.

Die Trennplatte und der kathodenseitige Stromabnehmer bestehen dort aus einer Legierung auf Eisenbasis, bei spielsweise mit der Zusammensetzung 20 Gew.-% Cr, 5 Gew.-% Al, 0,4 Gew.-% Mn, 0,5 Gew.-% Si, 0,05 Gew.-% C, Rest Fe, oder aus einer Superlegierung auf Nickelbasis, beispielsweise mit der Zusammensetzung 16 Gew.-% Cr, 4,5 Gew.-% Al, 3 Gew.-% Fe, Rest Ni. Der anodenseitige Stromabnehmer besteht aus Nickel.The separating plate and the current collector on the cathode side consist of an iron-based alloy, at for example with the composition 20% by weight Cr, 5% by weight Al, 0.4% by weight Mn, 0.5% by weight Si, 0.05% by weight C, Balance Fe, or from a superalloy based on nickel, for example with the composition 16% by weight Cr, 4.5% by weight Al, 3% by weight Fe, balance Ni. The anode side Pantograph is made of nickel.

Auf den zur Kathode weisenden Wellenscheiteln des ka thodenseitigen Stromabnehmers befinden sich poröse Tropfen oder Flecken aus Edelmetall, bevorzugt aus Pt oder Pd oder einer Pt- oder Pd-Legierung. Die Tropfen haften fest an dem Grundmaterial des Stromabnehmers und werden durch Sintern hergestellt. Die zur Anode weisen den Wellenscheitel des anodenseitigen Stromabnehmers hingegen sind nicht mit einer derartigen Edelmetallauf lage versehen.On the crest of the ka current-side current collector are porous Drops or stains made of precious metal, preferably Pt or Pd or a Pt or Pd alloy. The drops adhere firmly to the base material of the pantograph and are produced by sintering. Which point to the anode the shaft vertex of the pantograph on the anode side however, are not on such a precious metal location.

Die EP 0 424 732 A1 offenbart ebenfalls ein dreiteili ges Verbindungselement, das demjenigen der EP 0 446 680 A1 ähnelt. Die Trennplatte besteht hier aus einer ODS- Ni-Cr-Legierung und trägt auf ihrer anodenseitigen Hauptfläche eine Plattierung aus Ni. Diese Nickelplattierung soll einen guten elektrischen Kontakt gewährleisten, insbe sondere für gleitende Berührung mit dem anodenseitigen Stromabnehmer. Auf ihrer kathodenseitigen Hauptfläche trägt sie hingegen eine Plattierung aus Edelmetall, be vorzugt aus Au oder Pt oder einer Legierung aus diesen.EP 0 424 732 A1 also discloses a three-part system ges connecting element that that of EP 0 446 680 A1 similar. The partition plate consists of an ODS Ni-Cr alloy and carries on its anode side main area a Ni plating. This nickel plating is said to ensure good electrical contact, especially especially for sliding contact with the anode side Pantographs. On its main surface on the cathode side on the other hand, it wears a plating made of precious metal preferably made of Au or Pt or an alloy of these.

Sowohl der anodenseitige als auch der kathodenseitige Stromabnehmer ist dort wendel- oder wellenförmig ausge bildet und besteht aus einer ODS-Ni- oder ODS-Ni-Cr- Legierung. An den Kontaktflächen, an denen jeder Strom abnehmer an dem Verbindungselement oder der entspre chenden Elektrode anliegt, ist eine poröse oder eine zusammenhängende, mehr oder weniger dichte Edelmetall- Oberflächenschicht aus Au, Pt oder Pd oder einer Legierung aus mindestens zwei dieser Metalle vorhanden. Die Oberflächenschicht haftet fest an dem Stromabnehmer. Die poröse Oberflächenschicht wird durch Sintern hergestellt. Die zusammenhängende, mehr oder weniger dichte Oberflächenschicht wird auf elektroche mische Weise hergestellt.Both the anode side and the cathode side The pantograph is helical or wavy forms and consists of an ODS-Ni or ODS-Ni-Cr Alloy. At the contact areas where every current customer on the connecting element or the equivalent corresponding electrode is a porous or contiguous, more or less dense precious metal Surface layer made of Au, Pt or Pd or an alloy of at least two of these metals available. The surface layer adheres firmly to the Pantographs. The porous surface layer is covered by Sintered. The contiguous, more or less dense surface layer is on electroche mixed way.

Für einen sicheren und effektiven Betrieb des Brenn stoffzellen-Moduls ist allgemein eine gute elektrische Kontaktierung zwischen den einzelnen Komponenten von Bedeutung. Hierzu werden die zu kontaktierenden Kompo nenten zusammen gedrückt oder mit Hilfe von Kontakt schichten fest haftend miteinander verbunden.For safe and effective operation of the burner fabric cell module is generally a good electrical Contact between the individual components of Importance. For this purpose, the compo to be contacted nent pressed together or with the help of contact layers firmly bonded together.

Die anodenseitige Kontaktierung, also die Kontaktierung zwischen der Anode einer Brennstoffzelle und dem ano denseitigen Stromabnehmer, erfolgt bei den oben erwähn ten bekannten Brennstoffzellenstapeln entsprechend der zuvor erwähnten ersten Möglichkeit, nämlich dadurch, dass der ganze Stapel aus Brennstoffzellen und Verbin dungselementen großflächig zusammengedrückt wird. The anode-side contacting, i.e. the contacting between the anode of a fuel cell and the ano the pantograph on the side, takes place at the above mentioned known fuel cell stacks according to the previously mentioned first possibility, namely by that the whole stack of fuel cells and connec is pressed together over a large area.

Nachteilig ist dabei die ständig erforderliche Anpress kraft, die den konstruktiven Aufwand vergrößert und zu einem erhöhten Platzbedarf des Stapels führt.The constant contact pressure is a disadvantage force that increases and increases the construction effort leads to an increased space requirement of the stack.

Außerdem beginnt Nickel, das meist für die anodenseiti gen Stromabnehmer verwendet wird, bei Temperaturen ab 800°C mehr und mehr zu kriechen, so dass, sobald der Brennstoffzellenstapel im Betrieb diese Temperaturen erreicht, die elektrische Kontaktierung mit der Zeit schlechter wird.Nickel also begins, mostly for the anode side gen pantograph is used at temperatures 800 ° C to crawl more and more so that once the Fuel cell stacks operate at these temperatures reached that electrical contact deteriorates with time.

Zudem sind die Stromabnehmer aus Nickel im kalten Zu stand, der beispielsweise beim Zusammensetzen des Sta pels herrscht, sehr steif, so dass die spröden Brenn stoffzellen leicht durch die hohen mechanischen Belas tungen zerbrechen können.In addition, the nickel pantographs are in the cold closed stood, for example, when assembling the Sta pels prevails, very stiff, so the brittle burning fabric cells easily due to the high mechanical loads can break.

Des weiteren sind die Edelmetalle, mit denen die Kon taktflächen der bekannten Stromabnehmer beschichtet werden, sehr teuer.Furthermore, the precious metals with which the Kon tact surfaces of the known pantograph coated become very expensive.

Entsprechend der zuvor erwähnten zweiten Möglichkeit der elektrischen Kontaktierung von Anode und Verbindungs element mit Hilfe einer Kontaktschicht ist an den ge wünschten Kontaktstellen jeweils eine Kontaktschicht zwischen dem Verbindungselement und der Anode vorgese hen, die an diesen beiden Komponenten haftet.According to the previously mentioned second possibility the electrical contacting of anode and connection element with the help of a contact layer is attached to the ge desired contact points each have a contact layer between the connecting element and the anode hen that adheres to these two components.

Es ist bekannt, für die Kontaktschichten den Werkstoff der Anode zu verwenden. Die Kontaktschichten werden als Paste, in der neben einem Binder die Ausgangsstoffe für die entsprechende Kontaktschicht enthalten sind, auf die gewünschten Kontaktstellen aufgebracht. Diese Paste sorgt beim Zusammensetzen des Brennstoffzellenstapels für den nötigen Toleranzausgleich und versintert beim thermischen Fügen des Stapels.It is known for the contact layers the material to use the anode. The contact layers are called Paste in which the raw materials for the corresponding contact layer are included applied the desired contact points. This paste ensures when assembling the fuel cell stack for the necessary tolerance compensation and sintered at thermal joining of the stack.

Die EP 0 556 532 A1 beschreibt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem metallischen Stromleiter und einer keramischen Komponente in Hochtemperatur- Brennstoffzellen mit Hilfe einer Kontaktschicht. Die Kontaktschichten werden durch Sintern aus einem paste artigen Verbindungsmittel hergestellt, das aus kerami schen, elektrisch leitenden Partikeln besteht. Als Ver bindungsmittel werden Metalloxide mit der allgemeinen Formel A₂O₃ (beispielsweise Fe₂O₃, dotiert mit Ti⁴⁺), Spinelle mit der allgemeinen Formel AB₂O₄ (beispiels weise FeFe₂O₄) und Perowskite mit der allgemeinen For mel ABO₃ (beispielsweise (La, Sr)MnO₃, (La, Sr)CrO₃, (La, Sr)CoO₃ oder (La, Ca)CoO₃) vorgeschlagen.EP 0 556 532 A1 describes an electrically conductive connection between a metallic current conductor and a ceramic component in high-temperature fuel cells with the aid of a contact layer. The contact layers are produced by sintering from a paste-like connecting means which consists of ceramic, electrically conductive particles. As a binding agent, metal oxides with the general formula A ₂ O ₃ (for example Fe ₂ O ₃ , doped with Ti ⁴⁺ ), spinels with the general formula AB ₂ O ₄ (for example FeFe ₂ O ₄ ) and perovskites with the general form mel ABO ₃ (for example (La, Sr) MnO ₃ , (La, Sr) CrO ₃ , (La, Sr) CoO ₃ or (La, Ca) CoO ₃ ).

Ein Nachteil der zuvor erwähnten bekannten Kontakt schichten besteht darin, dass die Sintertemperatur der verwendeten Werkstoffe über 1000°C liegt. Diese Tempe raturen sind jedoch insbesondere für die Verbindungs elemente aus den oben erwähnten Legierungen und die Ab dichtungsmasse zu hoch, so dass das Aushärten der Paste bei niedrigerer Temperatur erfolgen muss. Dann ist aber das Sinterverhalten der Werkstoffe unzulänglich, so dass keine ausreichend feste Haftung der Kontaktschicht an Anode und Verbindungselement erzielt werden kann.A disadvantage of the aforementioned known contact layers is that the sintering temperature of the used materials is above 1000 ° C. This tempe However, fittings are particularly important for the connection elements from the above-mentioned alloys and the ab sealant too high, causing the paste to harden must be done at a lower temperature. Then is the sintering behavior of the materials is inadequate, so that there is no sufficiently strong adhesion of the contact layer on the anode and connecting element can be achieved.

Diese Überlegungen gelten nicht nur für Brennstoffzel len-Stapel, sie lassen sich auch auf anders aufgebaute Brennstoffzellen-Module übertragen. These considerations do not only apply to fuel cell len stack, they can also be built on different Transfer fuel cell modules.

Gemäß der zu Beginn erwähnten DE 197 18 687 A1 werden kleine Brennstoffzellen-Segmente mit Hilfe von Drähten elektrisch in Reihe geschaltet, die jeweils mit ihrem einen Ende auf die Anode eines Segmentes und mit ihrem anderen Ende auf die Kathode eines benachbarten Segmen tes gelötet sind. Die Segmente werden nebeneinander liegend angeordnet und an ihren schmalen Stirnflächen mit Hilfe von Glaslot aneinander geklebt. Die Drähte sind dabei von der Anodenseite durch das Glaslot zur Kathodenseite geführt.According to DE 197 18 687 A1 mentioned at the beginning small fuel cell segments with the help of wires electrically connected in series, each with their one end on the anode of a segment and with it other end to the cathode of a neighboring segment tes are soldered. The segments are next to each other arranged horizontally and on their narrow faces glued together using glass solder. The wires are from the anode side through the glass solder Led cathode side.

Für die Bildung einer ordnungsgemäßen Lötverbindung ist es jedoch erforderlich, dass keine oxidierende Atmo sphäre vorhanden ist. Daher erfolgt das Löten üblicher weise in einem Vakuumofen. Der Einsatz dieser Vakuum öfen ist jedoch verhältnismäßig aufwendig. Außerdem ist dieses Verfahren nur für die Brennstoffzellen geeignet, die nach ihrer Herstellung in einem reduzierten Zustand vorliegen, so dass die sehr viel günstiger herzustel lenden Brennstoffzellen, die nach ihrer Herstellung im oxidierten Zustand vorliegen, nicht verwendet werden können.For the formation of a proper solder joint is however, it requires no oxidizing atmosphere sphere is present. Therefore, soldering is more common wise in a vacuum oven. The use of this vacuum however, ovens are relatively complex. Besides, is this method is only suitable for fuel cells, those after their manufacture in a reduced state are available so that they are much cheaper to manufacture lenden fuel cells, which after their manufacture in oxidized state are not used can.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellen-Moduls der zu Beginn genannten Art zur Verfügung zu stellen, das weniger aufwendig ist und auch für im oxidierten Zustand vor liegende Brennstoffzellen geeignet ist.It is therefore an object of the invention to provide a method for Manufacture of a fuel cell module at the beginning to provide the type mentioned, the less is expensive and also for in the oxidized state lying fuel cells is suitable.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellen-Moduls gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. This task is accomplished through a manufacturing process a fuel cell module according to the claim 1 solved.

Mit diesem Verfahren lässt sich das Modul einfach und preiswert herstellen. Es kann zudem leicht an die im Einzelfall vorgegebenen Rahmenbedingungen, wie zum Bei spiel die für die einzelnen Komponenten verwendeten Ma terialien angepasst werden.With this procedure, the module can be easily and manufacture inexpensively. It can also easily match the im Framework conditions given in individual cases, such as play the dimensions used for the individual components materials are adjusted.

Da das Aushärten in oxidierender Atmosphäre erfolgt, ist der Einsatz eines Vakuumofens nicht erforderlich. Allerdings werden dabei das Lot, die Elektroden und die Stromabnehmer zumindest teilweise oxidiert. Sie werden jedoch in der anschließend herrschenden reduzierenden Atmosphäre reduziert, so dass die erforderlichen Bedin gungen für das Löten vorliegen.Since curing takes place in an oxidizing atmosphere, the use of a vacuum oven is not necessary. However, the solder, the electrodes and the Pantographs are at least partially oxidized. you will be however in the subsequently prevailing reducing Atmosphere reduced so that the necessary Bedin conditions for soldering.

Die Kontaktierung zwischen Anode und Stromabnehmer er folgt somit über eine Lötverbindung, die sich durch ih re hervorragende elektrische Leitfähigkeit auszeichnet. Zudem handelt es sich um eine stoffschlüssige Verbin dung, so dass kein äußerer Druck auf das Modul erforderlich ist. Geeignete Lote lassen sich aus preiswerten Werkstoffen herstel len. Außerdem kann die Solidustemperatur des Lotes über einen großen Bereich hinweg durch entsprechende Ände rung der Zusammensetzung an die jeweiligen Einsatzbe dingungen, wie zum Beispiel die Fügetemperatur und die Betriebstemperaturen eines bestimmten Brennstoffzellen- Moduls angepasst werden.The contact between the anode and the pantograph thus follows via a solder joint, which is characterized by ih excellent electrical conductivity. It is also a cohesive connection dung so no external pressure on the module is required. suitable Solders can be made from inexpensive materials len. In addition, the solidus temperature of the solder can be above a large area through appropriate changes tion of the composition to the respective application conditions, such as the joining temperature and the Operating temperatures of a particular fuel cell Module can be adjusted.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims described.

Es ist vorteilhaft, wenn nach dem Abdichten ein redu zierendes, wie zum Beispiel wasserstoffhaltiges, Gas in die Anodengasräume geleitet und die Temperatur in den Anodengasräumen über die Solidustemperatur des Lotes angehoben wird. Wenn nämlich Wasserstoff als Brennstoff für die Brennstoffzellen verwendet wird, dann kann die ser Wasserstoff als das reduzierende Gas dienen, so dass die Temperatur in den Anodengasräumen durch den erstmaligen Betrieb des Moduls über die Solidustempera tur angehoben werden kann. Dadurch ist ein gesonderter Ofenzyklus nicht erforderlich.It is advantageous if a reduction after sealing decorative, such as hydrogen-containing, gas in the anode gas spaces and the temperature in the Anode gas spaces above the solidus temperature of the solder is raised. If hydrogen as fuel is used for the fuel cells, then the serve hydrogen as the reducing gas, so that the temperature in the anode gas spaces through the First operation of the module via the solidus tempera can be raised. This is a separate one Oven cycle not required.

Das Lot wird vorteilhafterweise als Paste aufgebracht, die im wesentlichen aus einem metallhaltigen Pulver und Bindemitteln besteht. Das Pulver kann wenigstens ein Metall und/oder wenigstens ein Metalloxid enthalten. Als Metall kommen vor allem Eisen, Kupfer, Nickel und Silber in Frage, als Oxid die entsprechenden Oxide die ser Metalle. Außerdem kann das Pulver zusätzlich Titan und/oder Titanhydrid enthalten.The solder is advantageously applied as a paste, which consists essentially of a metal-containing powder and Binders. The powder can be at least one Contain metal and / or at least one metal oxide. Iron, copper, nickel and Silver in question, the corresponding oxides as the oxide metals. The powder can also contain titanium and / or contain titanium hydride.

Das Lot wird als Paste aufgebracht, die im wesentlichen aus einem Pulver, das die einzelnen Inhaltsstoffe des Lotes in getrennter oder bereits legierter Form ent hält, und geeigneten Bindemitteln besteht. Diese Paste kann dann auch durch ein automatisierbares Verfahren wie Maskendruck, Siebdruck oder dergleichen an den ge wünschten Kontaktstellen auf die Stromabnehmer und/oder die Anode aufgebracht werden. Es wird vorgeschlagen, zunächst die Lotpaste wie oben beschrieben aufzubrin gen, dann das Brennstoffzellen-Modul zusammenzusetzen und die Gasräume abzudichten, und schließlich in einem letzten Schritt ein reduzierendes Gas in die Anodengas räume zu leiten und in dieser reduzierenden Atmosphäre das Löten durchzuführen. Durch das reduzierende Gas und die für das Erschmelzen der Lotpaste erforderliche Auf heizung werden die Oxidschichten auf der Anode und dem Stromabnehmer durch Reduktion abgebaut. Sobald die So lidustemperatur der Lotpaste erreicht wird, schmilzt zumindest eine Metallkomponente der Lotmischung, so dass sowohl die Anode als auch der Stromabnehmer, die mittlerweile reduziert sind, durch die Metallschmelze benetzt werden, wodurch ein fester stoffschlüssiger Lotverbund entsteht.The solder is applied as a paste, which is essentially from a powder that contains the individual ingredients of the Solder in separate or already alloyed form holds, and suitable binders. This paste can then also by an automated process such as mask printing, screen printing or the like on the ge desired contact points on the pantograph and / or the anode are applied. It is suggested, first apply the solder paste as described above then assemble the fuel cell module and seal the gas spaces, and finally in one last step a reducing gas into the anode gas to manage rooms and in this reducing atmosphere to carry out the soldering. Through the reducing gas and the up required for melting the solder paste the oxide layers on the anode and the heater Pantographs reduced by reduction. As soon as the sun lidus temperature of the solder paste is reached, melts at least one metal component of the solder mixture, so that both the anode and the pantograph, the are now reduced by the molten metal be wetted, creating a solid material bond Solder bond is created.

Vorzugsweise besteht das Lot im wesentlichen aus Eisen und/oder Kupfer und/oder Nickel und/oder Silber. Vor teilhafterweise enthält dieses Lot Titan und/oder Ti tanhydrid. Nickel ist im allgemeinen wegen seiner che mischen Eigenschaften sehr gut für die im Anodengasraum herrschende reduzierende Atmosphäre geeignet, weist a ber eine thermische Ausdehnung auf, die im Vergleich zu dem keramischen Material der Anode zu hoch ist. Ein Lot, das neben Nickel auch Titanhydrid enthält, hat je doch eine geringere thermische Ausdehnung.The solder preferably consists essentially of iron and / or copper and / or nickel and / or silver. before this solder partly contains titanium and / or Ti tanhydrid. Nickel is generally because of its che mix properties very well for those in the anode gas space prevailing reducing atmosphere suitable, a thermal expansion compared to the ceramic material of the anode is too high. On Lot, which also contains titanium hydride in addition to nickel, has ever but a lower thermal expansion.

Das Modul weist vorzugsweise wenigstens zwei Brenn stoffzellen auf, die als Stapel angeordnet sind, in de nen jeweils zwei benachbarte Brennstoffzellen durch ein zwischen ihnen liegendes Verbindungselement, das die Stromabnehmer für die beiden zueinander weisenden E lektroden umfasst, elektrisch zusammengeschaltet sind.The module preferably has at least two burners fabric cells, which are arranged as a stack, in de NEN two adjacent fuel cells by one connecting element between them, which the Pantograph for the two facing E includes electrodes, are electrically interconnected.

Die Brennstoffzellen können Hochtemperatur- Brennstoffzellen sein, die jeweils eine Anode aus Cer met und eine Kathode aus Keramik aufweisen, wobei die Stromabnehmer aus Metall oder einer Legierung bestehen. The fuel cells can withstand high temperatures Be fuel cells, each an anode made of cerium met and have a ceramic cathode, the Current collectors are made of metal or an alloy.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher be schrieben.Preferred embodiments of the Invention with reference to the accompanying drawings wrote.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Fest oxid-Brennstoffzelle; Fig. 1 is a schematic representation of a solid oxide fuel cell;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines einteili gen Verbindungselements; Fig. 2 is a perspective view of a one-piece connector;

Fig. 3 ist eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Brennstoffzellen-Aggregats, das einen Stapel aus Festoxid-Brennstoffzellen und Verbindungs elementen gemäß der Fig. 2 aufweist; und Fig. 3 is a partially broken perspective view of a fuel cell assembly having a stack of solid oxide fuel cells and connecting elements according to FIG. 2; and

Fig. 4 ist eine entlang der Linie IV-IV in der Fig. 3 geschnittene Detailansicht des Stapels. FIG. 4 is a detailed view of the stack cut along the line IV-IV in FIG. 3.

Gemäß der Fig. 1 weist eine Festoxid-Brennstoffzelle 10 eine Anode 12, einen Elektrolyten 14 und eine Kathode 16 auf. Der Elektrolyt 14 ist eine gasdichte Keramik schicht aus YSZ, das aus ZrO₂ mit einem Zusatz von 8 Mol-% Y₂O₃ besteht. Die Anode 12 ist aus einem Ni-YSZ- Cermet, das aus den Ausgangsstoffen YSZ, das aus ZrO₂ mit einem Zusatz von 8 Mol-% Y₂O₃ besteht, und NiO her gestellt ist. Die Kathode 16 ist aus einem Perowskit auf Basis von Lanthanmanganit der Zusammensetzung La_0,65Sr_0,35MnO₃. Die beiden Elektrodenschichten sind gas durchlässig, so dass bei Betrieb der Brennstoffzelle der Wasserstoff zur Grenzfläche Anode/Elektrolyt und der Luftsauerstoff zur Grenzfläche Kathode/Elektrolyt jeweils in ausreichenden Mengen gelangen und anderer seits das Reaktionsprodukt Wasser unbehindert entwei chen können. Referring to Fig. 1 10 comprises a solid oxide fuel cell to an anode 12, an electrolyte 14 and a cathode 16. The electrolyte 14 is a gas-tight ceramic layer made of YSZ, which consists of ZrO ₂ with an addition of 8 mol% Y ₂ O ₃ . The anode 12 is made of a Ni-YSZ cermet, which is made from the starting materials YSZ, which consists of ZrO ₂ with an addition of 8 mol% Y ₂ O ₃ , and NiO. The cathode 16 is made of a perovskite based on lanthanum manganite with the composition La _0.65 Sr _0.35 MnO ₃ . The two electrode layers are gas-permeable, so that when the fuel cell is in operation, the hydrogen reaches the anode / electrolyte interface and the atmospheric oxygen reaches the cathode / electrolyte interface in sufficient quantities and, on the other hand, the reaction product water can escape unhindered.

Die gemäß Fig. 1 an der Grenzschicht Kathode/Elektrolyt aus dem kontinuierlich zugeführten Luftsauerstoff er zeugten O^3--Ionen wandern durch den Elektrolyten 14 zu der Grenzschicht Anode/Elektrolyt. Dort wird der Wasser stoff oxidiert und reagiert mit den O^2--Ionen zu Wasser, wobei neben der Reaktionswärme auch Elektronen freige setzt werden. Diese fließen über einen zwischen Anode 12 und Kathode 16 geschalteten Verbraucher zurück zur Kathode 16, wo sie neue O^2--Ionen bilden. Das an der A node 12 entstandene Wasser liegt wegen der hohen Tempe raturen als Dampf vor und wird, wie die in ihrem Sauer stoffgehalt verringerte Luft, an der Kathodenseite kon tinuierlich abgeführt.The FIG. 1 at the boundary layer cathode / electrolyte from the continuous supply of atmospheric oxygen, he testified O ^3- ions migrate through the electrolyte 14 to the boundary layer anode / electrolyte. There the hydrogen is oxidized and reacts with the O ^2- ions to form water, which in addition to the heat of reaction also releases electrons. This flow over a between the anode 12 and cathode 16 connected consumers back to the cathode 16, where they form new O ^2- ions. The water created at the A node 12 is present as steam due to the high temperatures and, like the reduced oxygen content of the air, is continuously removed on the cathode side.

In der Fig. 1 ist der Aufbau einer planaren Festoxid- Brennstoffzelle 10 gemäß dem Substratkonzept gezeigt, bei dem das, die mechanische Stabilität der Einzelzelle 10 gewährleistende Substrat, eine 2000 m dicke Anode 12 ist. Auf dieses Anodensubstrat 12 wird die Elektro lytschicht 14 mit 20 m Dicke und darauf die Kathoden schicht 16 mit 50 m Dicke aufgebracht.In Fig. 1 shows the structure of a planar solid oxide fuel cell 10 is shown according to the substrate concept, in which the, mechanical stability of the single cell 10 is ensuring substrate, a 2000 m thick anode 12. On this anode substrate 12 , the electrolyte layer 14 with 20 m thickness and the cathode layer 16 with 50 m thickness is applied.

Die Fig. 2 zeigt ein plattenförmiges Verbindungselement 18, das aus einer Eisenlegierung mit einem Gehalt an 0 bis 0,12 Gew.-% Kohlenstoff, 17 bis 19 Gew.-% Chrom, 0 bis 1 Gew.-% Mangan, 0,7 bis 1,2 Gew.-% Aluminium und 0,7 bis 1,4 Gew.-% Silizium hergestellt ist. FIG. 2 shows a plate-shaped connecting element 18 which is made of an iron alloy with a content of 0 to 0.12% by weight of carbon, 17 to 19% by weight of chromium, 0 to 1% by weight of manganese, 0.7 up to 1.2 wt .-% aluminum and 0.7 to 1.4 wt .-% silicon.

Der Grundriss des Verbindungselements 18 gleicht im we sentlichen dem der Einzelzellen 10, in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist er quadratisch, er kann aber auch eine andere Form haben. Die beiden quadratischen Hauptflächen 20, 22 des Verbindungselements 18 sind derart gerippt, dass jeweils mehrere parallele, rillenförmige Kanäle 24 durchgehend von einem Rand des Verbindungselements 18 zum gegenüberliegenden reichen. Dabei verlaufen die Kanäle 24' in der in Fig. 2 sicht baren oberen Hauptfläche 20 rechtwinklig zu den Kanälen 24" in der gegenüberliegenden unteren Hauptfläche 22. Die Kanäle 24', 24" werden seitlich durch Stege 40 be grenzt.The floor plan of the connecting element 18 is essentially the same as that of the individual cells 10 , in the present preferred embodiment it is square, but it can also have a different shape. The two square main surfaces 20 , 22 of the connecting element 18 are ribbed in such a way that a plurality of parallel, groove-shaped channels 24 extend continuously from one edge of the connecting element 18 to the opposite one. The channels 24 'in the upper main surface 20 visible in FIG. 2 run at right angles to the channels 24 "in the opposite lower main surface 22. The channels 24 ', 24 " are laterally delimited by webs 40 .

Das in der Fig. 3 gezeigte Brennstoffzellen-Aggregat 25 weist einen Brennstoffzellen-Stapel 26 und vier daran angebrachte Gaskästen 28, 30, 32, 34 auf. Der Brenn stoffzellen-Stapel 26 umfasst zehn Festoxid- Brennstoffzellen 10, von denen jede gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Substratkonzept aufgebaut ist. Bei jeder Ein zelzelle 10 liegt die Anode 12 oben, die Kathode 16 unten. Jeweils zwei benachbarte Einzelzellen 10 sind durch ein Verbindungselement 18 gemäß Fig. 2 einerseits räumlich voneinander getrennt, andererseits durch dieses mechanisch und elektrisch miteinander verbunden, wie weiter unten näher beschrie ben wird. Auf der Anode 12 der obersten Einzelzelle 10 und unter der Kathode 16 der untersten Einzelzelle 10 liegt jeweils ebenfalls ein Verbindungselement 18', 18". Das oberste Verbindungselement 18' unterscheidet sich dadurch von den übrigen neun zwischen zwei Einzel zellen 10 liegenden Verbindungselementen 18 (die im folgenden auch als mittlere Verbindungselemente 18 be zeichnet werden), dass nur die an der Anode 12 anlie gende untere Hauptfläche 22 die Kanäle 24" aufweist, wohingegen die obere, freie Hauptfläche 20' eben ist. The fuel cell unit 25 shown in FIG. 3 has a fuel cell stack 26 and four gas boxes 28 , 30 , 32 , 34 attached to it. The fuel cell stack 26 comprises ten solid oxide fuel cells 10 , each of which is constructed in accordance with the substrate concept shown in FIG. 1. In each A cell 10 , the anode 12 is above, the cathode 16 below. Two adjacent individual cells 10 are spatially separated from one another by a connecting element 18 according to FIG. 2, and mechanically and electrically connected to one another by this, as will be described in more detail below. On the anode 12 of the uppermost single cell 10 and under the cathode 16 of the lowermost single cell 10 there is also a connecting element 18 ', 18 ". The uppermost connecting element 18 ' differs from the other nine connecting elements 18 lying between two individual cells 10 (the hereinafter also referred to as middle connecting elements 18 ) that only the lower main surface 22 lying against the anode 12 has the channels 24 ", whereas the upper, free main surface 20 'is flat.

Entsprechend unterscheidet sich das unterste Verbin dungselement 18" dadurch von den übrigen neun mittleren Verbindungselementen 18, dass nur die an der Kathode 16 anliegende obere Hauptfläche 20 die Kanäle 24' auf weist, wohingegen die untere, freie Hauptfläche 22" e ben ist. Auf diese freien Hauptflächen 20', 22" ist je weils eine Stromabnehmerfahne 36 geschweißt, über die der in dem Brennstoffzellen-Stapel 26 erzeugte elektri sche Strom abgeführt wird.Accordingly, the lowermost Verbin differs dung element 18 "characterized by the remaining nine intermediate connection elements 18 that only the voltage applied to the cathode 16 upper major surface 20, the channels 24 ', whereas the lower, free main surface 22" e is ben. On these free main surfaces 20 ', 22 ", a pantograph lug 36 is welded because the electrical current generated in the fuel cell stack 26 is dissipated.

An jeder der vier Seitenflächen des Stapels 26 sind Gaskästen 28-34 luftdicht angebracht, über die die Be triebsmittel jeweils zu- oder abgeführt werden. Der in Fig. 3 vordere Gaskasten 28 dient der Zufuhr von Luft, der hintere Gaskasten 30 der Abfuhr der im Sauerstoff gehalt verringerten Luft. Der in Fig. 3 linke Gaskasten 32 dient der Zufuhr von Wasserstoff, der rechte Gaskas ten 34 der Abfuhr des Wassers und desjenigen Wasser stoffes, der nicht reagiert hat. Die Fugen zwischen den Gaskästen 28-34 und dem Stapel 26 sind mit Glaslot ab gedichtet.On each of the four side surfaces of the stack 26 , gas boxes 28-34 are attached airtight, via which the operating means are supplied or removed. The gas box 28 at the front in FIG. 3 serves for the supply of air, the rear gas box 30 serves for the removal of the air which is reduced in oxygen. The gas box 32 on the left in FIG. 3 is used for the supply of hydrogen, the right gas box 34 for the removal of the water and that water which has not reacted. The joints between the gas boxes 28-34 and the stack 26 are sealed with glass solder.

Die Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Brennstoffzellen- Stapel 26 entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 und zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt, wie die Kontaktierung von Anode 12 und Kathode 16 einer Einzelzelle 10 mit den entsprechenden Verbindungselementen 18 erfolgt. Die in Fig. 4 linke Seitenfläche des Stapels 26 weist, wie auch in Fig. 3 zum Wasserstoffzufuhrkasten 32. FIG. 4 is a section through the fuel cell stack 26 along the line IV-IV in FIG. 3 and shows in an enlarged detail how the anode 12 and cathode 16 of an individual cell 10 are contacted with the corresponding connecting elements 18 . The left side surface of stack 26 in FIG. 4 faces hydrogen supply box 32 , as in FIG. 3.

In Fig. 4 ist einer der von links nach rechts verlau fenden Kanäle 24" in der unteren Hauptfläche 22 des o beren Verbindungselements 18 im Längsschnitt gezeigt. In Fig. 4 one of the left to right duri fenden channels 24 "in the lower main surface 22 of the upper connecting element 18 is shown in longitudinal section.

Durch diesen Kanal 24" strömt von links Wasserstoff aus dem Wasserstoffzufuhrkasten 32 zur Anode 12. Weiter sind in Fig. 4 zwei der von vorn nach hinten verlaufen den Kanäle 24' in der oberen Hauptfläche 20 des unteren Verbindungselements 18 im Querschnitt dargestellt. Durch diese Kanäle 24' strömt von vorne Luft aus dem Luftzufuhrkasten 28 zur Kathode 16.Hydrogen flows from the hydrogen supply box 32 to the anode 12 through this channel 24 ″ from the left. Furthermore, two of the channels 24 ′ running from the front to the rear in the upper main surface 20 of the lower connecting element 18 are shown in cross section in FIG. 4. Through these channels 24 ′, air flows from the air supply box 28 to the cathode 16 from the front.

Die elektrische Kontaktierung der Elektroden 12, 16 mit den benachbarten Verbindungselementen 18 erfolgt auf der Anodenseite mit Hilfe eines Lotes 38, 15 das sich zwischen den die Kanäle 24" begrenzenden Stegen 40 an der unteren Hauptfläche 22 des Verbindungselements 18 und der Anode 12 befindet. Auf der Kathodenseite ist eine Kontaktschicht 42 aus einer Keramik auf Basis von Lanthankobaltit zwischen den Stegen 40 an der oberen Hauptfläche 20 des Verbindungselements 18 und der Ka thode 16 vorgesehen.The electrodes 12 , 16 are electrically contacted to the adjacent connecting elements 18 on the anode side with the aid of a solder 38 , 15 which is located between the webs 40 "delimiting the channels 24 " on the lower main surface 22 of the connecting element 18 and the anode 12 the cathode side is a contact layer 42 made of a ceramic based on lanthanum cobaltite between the webs 40 on the upper main surface 20 of the connecting element 18 and the Ka method 16 is provided.

Gemäß Fig. 4 reicht die Kathodenschicht nicht ganz bis zum Rand von Anode 12 und Elektrolyt 14. Vielmehr legt die Unterseite der Elektrolytschicht umlaufend frei. Dieser um den gesamten Umfang der Einzelzelle 10 umlau fende zweischichtige Randbereich 44 der Einzelzelle 10 ist von einer Abdichtungsmasse 46 umschlossen, die aus Alkali-Silikat-Glas mit Zusätzen von MgO und YSZ be steht und an dem verwendeten Kathodenmaterial schlech ter haftet als an dem verwendeten Elektrolytmaterial. Diese Abdichtungsmasse 46 verhindert, wie in Fig. 4 gut zu erkennen ist, dass sich der Wasserstoff, der in dem Wasserstoffzufuhrkasten 32 und in dem Kanal 24" über der Anode 12 vorhanden ist, mit dem Sauerstoff in den Kanälen 24' unter der Kathode 16 vermischt. Die Abdichtungsmasse 46 haftet außerdem an den äußeren Randberei chen der Stege 40 in der oberen und unteren Hauptfläche 20, 22 der Verbindungselemente 18, so dass Verbindungs elemente 18 und Einzelzellen 10 fest miteinander ver bunden sind.According to FIG. 4, the cathode layer is not quite enough to the edge of anode 12 and electrolyte fourteenth Rather, the underside of the electrolyte layer reveals all around. This around the entire circumference of the single cell 10 umlau fende two-layered edge region 44 of the single cell 10 is enclosed by a sealing compound 46 , which is made of alkali silicate glass with additions of MgO and YSZ and adheres poorly to the cathode material used than to the one used electrolyte material. This sealing compound 46 prevents, as can be clearly seen in FIG. 4, that the hydrogen which is present in the hydrogen supply box 32 and in the channel 24 ″ above the anode 12 , with the oxygen in the channels 24 ′ below the cathode 16 mixed. the sealing member 46 also adheres to the outer edge preparation surfaces of the ridges 40 in the top and bottom major surface 20, 22 of the connecting members 18 such that connection members 18 and individual cells 10 is fixedly connected to each other ver.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ei nes Brennstoffzellen-Moduls und dessen Komponenten be schränkt. So kann beispielsweise anstelle des aus einem Stück bestehenden Verbindungselements 18 auch ein an ders aufgebautes Verbindungselement verwendet werden. Eine Abwandlung kann darin bestehen, dass die untere Hauptfläche 22 des Verbindungselements 18 nicht, wie in der Fig. 2 dargestellt ist, gerippt, sondern flach ist. Die Stege 40 können dann durch ein dünnes gewelltes Blech ersetzt werden, das derart unter dem Verbindungs element liegt, dass wieder mehrere parallele Kanäle durchgehend von dem in der Fig. 2 linken Rand des Ver bindungselements zum gegenüberliegenden rechten Rand reichen. Das Blech besteht aus einem für die Verhält nisse im Anodengasraum geeigneten Material, in der Re gel aus Metall oder einer Metalllegierung, vorzugsweise aus Nickel. Es kann mit seiner Oberseite lose an der flachen unteren Hauptfläche 22 des Verbindungselements 18 anliegen oder zumindest stellenweise fest mit diesem verbunden sein. Dies kann durch Schweißen erfolgen, je doch kann auch das Lot 38 hierfür verwendet werden. Die Kontaktierung der Unterseite des Bleches mit der Anode 12 erfolgt dann, wie zuvor beschrieben, mit Hilfe des Lots 38, das sich zwischen Anode und den zur Anode weisenden Wellenkämmen des Bleches befindet. The invention is not limited to the embodiments described above and shown in FIGS. 1 to 4 egg nes fuel cell module and its components be. For example, instead of the one-piece connecting element 18 , a connecting element constructed differently can also be used. A modification can be that the lower main surface 22 of the connecting element 18 is not ribbed, as shown in FIG. 2, but is flat. The webs 40 can then be replaced by a thin corrugated sheet metal, which lies under the connecting element in such a way that several parallel channels extend continuously from the left edge of the connecting element in FIG. 2 to the opposite right edge. The sheet consists of a material suitable for the conditions in the anode gas space, generally made of metal or a metal alloy, preferably nickel. With its upper side, it can lie loosely against the flat lower main surface 22 of the connecting element 18 or at least in places can be firmly connected to it. This can be done by welding, but the solder 38 can also be used for this. The contacting of the underside of the sheet with the anode 12 then takes place, as previously described, with the aid of the solder 38 , which is located between the anode and the wave crests of the sheet facing the anode.

In dieser Variante stellt also das Blech den anodensei tigen Stromabnehmer dar, während bei der in der Fig. 2 gezeigten Variante die unteren Stege 40 die anodensei tigen Stromabnehmer bilden. Auf ähnliche Art und Weise können auch die oberen Stege 40 des Verbindungselements 18 der Fig. 2, die als kathodenseitiger Stromabnehmer dienen, durch ein geeignetes gewelltes Blech ersetzt werden.In this variant, the sheet is the anodensei term pantograph, while in the variant shown in FIG. 2, the lower webs 40 form the anodensei term pantograph. In a similar manner, the upper webs 40 of the connecting element 18 of FIG. 2, which serve as a current collector on the cathode side, can be replaced by a suitable corrugated sheet.

example 1

Im folgenden wird die Herstellung des in der Fig. 3 dargestellten Brennstoffzellen-Aggregats 25 unter Ver wendung von Brennstoffzellen 10, die im reduzierten Zu stand vorliegen, beispielhaft beschrieben.The production of the fuel cell unit 25 shown in FIG. 3 using fuel cells 10 which are in a reduced state is described by way of example below.

In einem ersten Schritt wird jeweils eine Stromabneh merfahne 36 auf die freien Hauptflächen 20', 22" des obersten und untersten Verbindungselements 18', 18" aufgeschweißt.In a first step, a Stromabneh merfahne 36 is welded onto the free main surfaces 20 ', 22 "of the top and bottom connecting element 18 ', 18 ".

In einem zweiten Schritt wird eine Lotpaste auf die Stege 40 an der Unterseite der mittleren Verbindungs elemente 18 und des obersten Verbindungselementes 18' aufgebracht. Die Lotpaste besteht zum einen aus einem herkömmlichen Bindemittel und zum anderen aus den Aus gangsmaterialien des Lots 38 (Fig. 4) in Pulverform. Im vorliegenden Beispiel ist das Lot 38 ein Silber-Kupfer- Eutektikum mit der Zusammensetzung 72 Gew.-% Ag und 28 Gew.-% Cu (abgekürzt AgCu 28), das zusätzlich 2,0 Gew.- % Cu in Pulverform enthält. Bewährt hat sich als Lot 38 auch eine Mischung aus Nickelbasislot mit Zusatz von bis zu 5 Gew.-% Titanhydrid.In a second step, a solder paste is applied to the webs 40 on the underside of the middle connecting elements 18 and the uppermost connecting element 18 '. The solder paste consists on the one hand of a conventional binder and on the other hand from the starting materials of the solder 38 ( FIG. 4) in powder form. In the present example, the solder 38 is a silver-copper eutectic with the composition 72% by weight Ag and 28% by weight Cu (abbreviated AgCu 28), which additionally contains 2.0% by weight Cu in powder form. A mixture of nickel-based solder with the addition of up to 5% by weight of titanium hydride has also proven successful as solder 38 .

Jedes dieser Verbindungselemente 18, 18' wird dann auf die Anode 12 einer entsprechenden Einzelzelle 10 ge setzt, so dass im Falle des zehn Einzelzellen 10 umfas senden Stapels 26 gemäß Fig. 3 insgesamt zehn Paare ge bildet werden, die jeweils aus einer Einzelzelle 10 und einem Verbindungselement 18, 18' bestehen. Diese zehn Paare werden nun in einem Ofen erhitzt, um die Lötver bindung zwischen Anode 12 und Verbindungselement 18, 18' herzustellen. Dabei ist es für die Bildung der Löt verbindung erforderlich, dass keine oxidierende Atmo sphäre vorhanden ist, damit die Einzelzellen 10 soweit wie möglich in ihrem reduzierten Zustand bleiben. Dies kann beispielsweise mit einem Vakuum-Kaltkammer-Ofen oder einem Ofen mit Schutzgasatmosphäre erreicht wer den.Each of these connecting elements 18 , 18 'is then placed on the anode 12 of a corresponding individual cell 10 , so that, in the case of the stack 26 comprising ten individual cells 10 according to FIG. 3, a total of ten pairs are formed, each consisting of a single cell 10 and a connecting element 18 , 18 '. These ten pairs are now heated in an oven to produce the solder connection between anode 12 and connecting element 18 , 18 '. It is necessary for the formation of the solder connection that no oxidizing atmosphere is present so that the individual cells 10 remain as much as possible in their reduced state. This can be achieved, for example, with a vacuum cold chamber furnace or a furnace with a protective gas atmosphere.

In einem dritten Schritt wird bei jedem verlöteten Paar die Fuge zwischen Oberseite der Einzelzelle 10 und un terer Hauptfläche 22 des Verbindungselements 18, 18' mit Hilfe einer Abdichtungspaste verschlossen. Die Ab dichtungspaste wird zudem so aufgebracht, dass sie die vier schmalen Randflächen der Einzelzelle 10 sowie den angrenzenden Randstreifen an deren Unterseite bedeckt. Die Abdichtungspaste besteht zum einen aus einem her kömmlichen Bindemittel und zum anderen aus den Aus gangsmaterialien für die Abdichtungsmasse 46 (Fig. 4) in Pulverform, im oben beschriebenen Beispiel also aus pulverisiertem Alkali-Silikat-Glas mit Zusätzen von MgO und YSZ. In a third step, the joint between the top of the single cell 10 and the lower main surface 22 of the connecting element 18 , 18 'is sealed with the aid of a sealing paste for each soldered pair. From the sealing paste is also applied so that it covers the four narrow edges of the single cell 10 and the adjacent edge strips on the underside. The sealing paste consists on the one hand of a conventional binder and on the other hand from the starting materials for the sealing compound 46 ( FIG. 4) in powder form, in the example described above, therefore, from powdered alkali silicate glass with additions of MgO and YSZ.

In einem vierten Schritt werden die derart vorbereite ten Paare dann nacheinander mit der Kathode 16 nach un ten weisend übereinander gestapelt, wobei das unterste Paar auf das unterste Verbindungselement 18" gesetzt wird. Beim Stapeln wird eine Kontaktschichtpaste auf die Stege 40 an der oberen Hauptfläche 20 der Verbin dungselemente 18", 18 aufgebracht. Diese Kontakt schichtpaste besteht zum einen aus einem herkömmlichen Bindemittel und zum anderen aus den Ausgangsmaterialien für die Kontaktschicht 42 (Fig. 4) in Pulverform, im oben beschriebenen Beispiel also aus der Keramik auf Basis von Lanthankobaltit.In a fourth step, the pairs prepared in this way are then stacked one after the other with the cathode 16 facing downward, the bottom pair being placed on the bottom connecting element 18 ″. When stacking, a contact layer paste is applied to the webs 40 on the upper main surface 20 the connec tion elements 18 ", 18 applied. This contact layer paste consists, on the one hand, of a conventional binder and, on the other hand, of the starting materials for the contact layer 42 ( FIG. 4) in powder form, in the example described above, that is, of the ceramic based on lanthanum cobaltite.

In einem fünften Schritt werden an den derart zusammen gesetzten Brennstoffzellen-Stapel 26 die Gaskästen 28-34 angesetzt, wobei die Fugen zwischen den Gaskästen 28-34 und dem Stapel 26 mit Hilfe der auch bereits im Stapel 26 verwendeten Abdichtungspaste verschlossen werden. Dieses Brennstoffzellen-Aggregat 25 wird dann in einem Ofen derart erhitzt, dass die Abdichtungspas ten und die Kontaktschichten 42 aushärten. Anschließend kann das Aggregat 25 in Betrieb genommen werden.In a fifth step, the gas boxes 28-34 are attached to the fuel cell stack 26 assembled in this way, the joints between the gas boxes 28-34 and the stack 26 being closed with the aid of the sealing paste already used in the stack 26 . This fuel cell assembly 25 is then heated in a furnace such that the sealing pastes and the contact layers 42 harden. The unit 25 can then be put into operation.

Example 2

Das im folgenden beschriebene Herstellungsverfahren ist im Unterschied zu dem in Beispiel 1 beschriebenen Ver fahren auch für Brennstoffzellen 10 geeignet, die im oxidierten Zustand vorliegen.In contrast to the method described in Example 1, the manufacturing method described below is also suitable for fuel cells 10 which are in the oxidized state.

In einem ersten Schritt werden die Stromabnehmerfahnen 36 wie im Beispiel 1 an dem obersten und untersten Verbindungselement 18', 18" elektrisch leitend befestigt.In a first step, the current collector tabs 36 are fastened in an electrically conductive manner to the uppermost and lowermost connecting elements 18 ', 18 ", as in Example 1.

In einem zweiten Schritt wird die Kontaktschichtpaste 42 des Beispiels 1 auf die Stege 40 der oberen Haupt fläche 20 des untersten Verbindungselements 18" aufge bracht. Außerdem wird eine erste Einzelzelle 10 an ih rem Rand mit der Abdichtungspaste 46 des Beispiels 1 versehen, die in einer zusammenhängenden Schicht die vier Randflächen der Einzelzelle 10 sowie die daran an grenzenden schmalen Randstreifen auf der Ober- und Un terseite der Einzelzelle 10 bedeckt. Die Abdichtungs paste 46 wird dadurch aufgetragen, dass die Einzelzelle 10 nacheinander mit ihren vier Randflächen in die Paste eingetaucht wird.In a second step, the contact layer paste 42 of Example 1 is applied to the webs 40 of the upper main surface 20 of the lowest connecting element 18 ". In addition, a first individual cell 10 is provided on its edge with the sealing paste 46 of Example 1, which in one coherent layer covers the four edge surfaces of the single cell 10 and the narrow edge strips adjoining them on the top and bottom of the single cell 10. The sealing paste 46 is applied by immersing the single cell 10 with its four edge surfaces in succession in the paste.

Die derart vorbereitete Einzelzelle 10 wird dann mit nach unten weisender Kathode 16 auf die obere Hauptflä che 20 des untersten Verbindungselements 18" gelegt, so dass zum einen die Kontaktschichtpaste 42 auf den Ste gen 40 in Berührung mit der Kathode 16 und zum anderen der auf der Unterseite der Einzelzelle 10 umlaufende Streifen der Abdichtungspaste 46 in Berührung mit dem Rand der oberen Hauptfläche 20 des Verbindungselements 18" gerät.The single cell 10 thus prepared is then placed with the cathode 16 facing down on the upper main surface 20 of the lowest connecting element 18 ", so that on the one hand the contact layer paste 42 on the webs 40 in contact with the cathode 16 and on the other hand on the Underside of the single cell 10 circumferential strips of the sealing paste 46 comes into contact with the edge of the upper main surface 20 of the connecting element 18 ".

Anschließend wird die Lotpaste 38 des Beispiels 1 auf die Stege 40 an der unteren Hauptfläche 22 eines ersten mittleren Verbindungselements 18 aufgebracht. Das so vorbereitete erste Verbindungselement 18 wird dann mit seiner unteren Hauptfläche 22 auf die Anode 12 der ers ten Einzelzelle 10 gelegt, so dass die Lotpaste 38 auf den unteren Stegen 40 mit der Anode 12 und der auf der Oberseite der Einzelzelle 10 umlaufende Randstreifen der Abdichtungspaste 46 mit der unteren Hauptfläche 22 in Berührung gerät.The solder paste 38 of Example 1 is then applied to the webs 40 on the lower main surface 22 of a first middle connecting element 18 . The first connecting element 18 thus prepared is then placed with its lower main surface 22 on the anode 12 of the first individual cell 10 , so that the solder paste 38 on the lower webs 40 with the anode 12 and the peripheral strip of the sealing paste surrounding the top of the individual cell 10 46 comes into contact with the lower main surface 22 .

In einem dritten Schritt wird die Kontaktschichtpaste 42 auf die Stege 40 an der oberen Hauptfläche 20 des ersten Verbindungselements 18 so aufgebracht, wie es zuvor im zweiten Schritt im Zusammenhang mit dem un tersten Verbindungselement 18" beschrieben worden ist. Eine zweite Einzelzelle 10 wird wie im zweiten Schritt mit der Abdichtungspaste 46 versehen und auf die obere Hauptfläche 20 des ersten Verbindungselements 18 ge legt. Dann wird die Lotpaste 38 wie im zweiten Schritt auf die unteren Stege 40 eines zweiten Verbindungsele ments 18 aufgebracht und dieses auf die zweite Einzel zelle 10 gelegt.In a third step, the contact layer paste 42 is applied to the webs 40 on the upper major surface 20 of the first link member 18 so as has been previously described in the second step in connection with the un lowermost fastener 18 ". A second unit cell 10 is as in the provided the second step with the sealing paste 46, and Ge on the upper major surface 20 of the first link member 18 inserted. Then, the solder paste 38 as applied and in the second step to the lower ridges 40 of a second Verbindungsele ments 18 of this cell set 10 to the second individual.

Dieser dritte Schritt wird so oft wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von Einzelzellen 10 aufeinander ge stapelt ist. Der in der Fig. 3 gezeigte Stapel 26 um fasst zehn Einzelzellen 10, und auf der zehnten Einzel zelle 10 liegt das oberste Verbindungselement 18', das an seiner oberen Hauptfläche 20' keine weiteren Stege aufweist und an seinen unteren Stegen 40 mit der Lot paste 38 versehen ist, durch die es mit der Anode 12 der zehnten Einzelzelle 10 verbunden ist.This third step is repeated until the desired number of individual cells 10 is stacked one on top of the other. The stack 26 shown in FIG. 3 comprises ten individual cells 10 , and on the tenth individual cell 10 lies the uppermost connecting element 18 ', which has no further webs on its upper main surface 20 ' and paste with the solder on its lower webs 40 38 is provided, through which it is connected to the anode 12 of the tenth single cell 10 .

In einem vierten Schritt wird der derart zusammenge setzte Brennstoffzellen-Stapel 26 mit den Gaskästen 28-34 versehen, wie in Beispiel 1 beschrieben worden ist. Das derart zusammengesetzte Brennstoffzellen-Aggregat 25 wird nun in einem Ofen derart erhitzt, dass die Ab dichtungspaste 46 zwischen den Einzelzellen 10 und den Verbindungselementen 18 und zwischen dem Stapel 16 und den Gaskästen 28-34 aushärtet, so dass die gewünschte Abdichtung erzielt wird. Das Erhitzen erfolgt in der oxidierenden Atmosphäre der Luft, ein Vakuum oder Schutzgas ist nicht erforderlich. Das Lot ist dabei so ausgewählt, dass gleichzeitig mit der Abdichtung die Lotpaste 38 versintert. Durch das Erhitzen in Luft wer den die Lotpaste 38, die Elektroden 12, 16 und die Ver bindungselemente 18, 18', 18" zumindest teilweise oxi diert. Das Aushärten der Abdichtungspaste 46 erfolgt in der Regel bei 800 bis 1200°C.In a fourth step, the fuel cell stack 26 assembled in this way is provided with the gas boxes 28-34 , as has been described in Example 1. The fuel cell unit 25 assembled in this way is now heated in a furnace in such a way that the sealing paste 46 between the individual cells 10 and the connecting elements 18 and between the stack 16 and the gas boxes 28-34 cures, so that the desired sealing is achieved. Heating takes place in the oxidizing atmosphere of the air, a vacuum or protective gas is not required. The solder is selected so that the solder paste 38 sinters simultaneously with the seal. By heating in air, the solder paste 38 , the electrodes 12 , 16 and the connecting elements 18 , 18 ', 18 "are at least partially oxidized. The curing of the sealing paste 46 usually takes place at 800 to 1200 ° C.

In einem fünften Schritt wird das derart gefügte Brenn stoffzellen-Aggregat 25 an die Betriebsmittel, hier al so an Wasserstoff und Luft angeschlossen und zum ersten Mal in Betrieb genommen. Der Wasserstoff strömt durch den Gaskasten 25, 32, der nun abgedichtet am Stapel 26 angebracht ist, in die durch die Kanäle 24" in den un teren Hauptflächen 22 der Verbindungselemente 18, 18' gebildeten Anodengasräume, die jeweils durch die nun ausgehärtete Abdichtungsmasse 46 zwischen der Oberseite einer jeden Einzelzelle 10 und der unteren Hauptfläche 20 des darüber liegenden Verbindungselements 18, 18' gegenüber den sauerstoffseitigen Gaskästen 28, 30 abge dichtet sind. Auf der anderen Seite strömt der Luftsau erstoff durch den Gaskasten 28 in die Kathodengasräume, die durch die Kanäle 24' in den oberen Hauptflächen 20 der Verbindungselemente 18, 18" gebildet werden, wobei der Gaskasten 28 und die Kathodengasräume entsprechend abgedichtet sind.In a fifth step, the fuel cell unit 25 thus joined is connected to the operating resources, here al so to hydrogen and air, and put into operation for the first time. The hydrogen flows through the gas box 25 , 32 , which is now attached to the stack 26 in a sealed manner, into the anode gas spaces formed by the channels 24 "in the lower main surfaces 22 of the connecting elements 18 , 18 ', each of which is between the now hardened sealing compound 46 the top of each individual cell 10 and the lower main surface 20 of the overlying connecting element 18 , 18 'are sealed off from the oxygen-side gas boxes 28 , 30. On the other hand, the atmospheric oxygen flows through the gas box 28 into the cathode gas spaces which pass through the channels 24 'are formed in the upper main surfaces 20 of the connecting elements 18 , 18 ", the gas box 28 and the cathode gas spaces being sealed accordingly.

Das gefügte Brennstoffzellen-Aggregat 26 wird erwärmt. Mit zunehmender Temperatur im Anodengasraum wird die bei der im vierten Schritt erfolgten Erhitzung in Luft zumindest teilweise oxidierte Lotpaste 38 durch den Wasserstoff reduziert. Das gleiche geschieht auch mit der den Anodengasraum begrenzenden Unterseite 22 des Verbindungselements 18, 18' und der Anode 12, die ja ebenfalls bei der Erhitzung im vierten Schritt zumin dest teilweise oxidiert wurden, so dass die erforderli chen Bedingungen für das Löten vorliegen.The joined fuel cell unit 26 is heated. With increasing temperature in the anode gas space, the solder paste 38 , which is at least partially oxidized during the heating in air in the fourth step, is reduced by the hydrogen. The same also happens with the underside 22 of the connecting element 18 , 18 'and the anode 12 delimiting the anode gas space, which were also at least partially oxidized during the heating in the fourth step, so that the necessary conditions for soldering are present.

Da die einzelnen Brennstoffzellen 10 nun mit den erfor derlichen Betriebsmitteln versorgt werden, fängt jede Einzelzelle 10 an, die im Brennstoff enthaltene chemi sche Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Die bei dieser Umwand lung voneinander getrennten elektrischen Ladungen kön nen von den Elektroden 12, 16 einer Einzelzelle 10 zur entsprechenden benachbarten Einzelzelle 10 wandern, da die zumindest teilweise gesinterte Lotpaste 38 und die ausgehärtete Kontaktschicht 42 bereits für eine elekt rische Zusammenschaltung der Einzelzellen 10 sorgen.Since the individual fuel cells 10 are now supplied with the necessary resources, each individual cell 10 begins to convert the chemical energy contained in the fuel into electrical energy. The electrical charges separated from one another in this conversion can migrate from the electrodes 12 , 16 of a single cell 10 to the corresponding adjacent single cell 10 , since the at least partially sintered solder paste 38 and the hardened contact layer 42 already ensure an electrical interconnection of the single cells 10 .

Das Brennstoffzellen-Aggregat 25 wird so gefahren, dass die Temperatur im Anodengasraum vorübergehend über der Solidustemperatur des Lots 38 liegt. Das bedeutet, dass zumindest eine Metallkomponente in der gesinterten Lot schicht 38 schmilzt und die Metallschmelze die Anode 12 und das Verbindungselement 18 benetzt, die mittlerweile ausreichend reduziert sind. Dadurch entsteht ein fes ter, stoffschlüssiger Lotverbund zwischen Verbindungs element 18 und Anode 12. Die für die Reduktion von Ano de 12 und Verbindungselement 18 in Wasserstoff erfor derlichen Temperaturen liegen in der Regel zwischen 700 und 1100°C.The fuel cell unit 25 is driven in such a way that the temperature in the anode gas space is temporarily above the solidus temperature of the solder 38 . This means that at least one metal component in the sintered solder layer 38 melts and the metal melt wets the anode 12 and the connecting element 18 , which are now sufficiently reduced. This creates a solid, cohesive solder bond between the connecting element 18 and anode 12th The temperatures required for the reduction of Ano de 12 and connecting element 18 in hydrogen are generally between 700 and 1100 ° C.

Claims

1. A method for producing a fuel cell module having at least one fuel cell ( 10 ) which is provided on its anode ( 12 ) and its cathode ( 16 ) with a current collector ( 40 ), with the steps that:

- A solder ( 38 ) is brought to the desired contact points on the anode ( 12 ) and / or its current collector ( 40 );
- The anode ( 12 ) is attached to its current collector ( 40 ) by soldering;
- The fuel cells ( 10 ) and the pantographs ( 40 ) are assembled in the desired arrangement; and
- The gas spaces created by the assembly in front of the anodes ( 12 ) and the cathodes ( 16 ) with the aid of a sealing compound ( 46 ) made of glass or glass ceramic, which is applied during or after assembly as a paste and then heated to harden become,

characterized in that the curing is carried out in an oxidizing atmosphere and the soldering after sealing in a reducing atmosphere.

2. The method according to claim 1, characterized in that after sealing a reducing gas in the ano and the temperature in the ano gas spaces above the solidus temperature of the solder is raised.

3. The method according to claim 2, characterized in that Hydrogen or a hydrogen-containing gas as right reducing gas is used.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the solder ( 38 ) is applied as a paste containing a metal-containing powder and binder.

5. The method according to claim 4, characterized in that an at least one metal and / or at least one Powder containing metal oxide is used.

6. The method according to claim 5, characterized in that an iron and / or copper and / or nickel and / or Silver and / or at least one of these metals as Powder containing oxide is used.

7. The method according to claim 6, characterized in that a powder containing titanium and / or titanium hydride is used.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an iron and / or copper and / or nickel and / or silver-containing solder ( 38 ) is used.

9. The method according to claim 8, characterized in that a solder containing titanium and / or titanium hydride ( 38 ) is used.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the module has at least two fuel cells ( 10 ) which are arranged as a stack ( 26 ), in each of which two adjacent fuel cells ( 10 ) by a connecting element ( 18 ), which comprises the current collectors ( 40 ) for the two electrodes ( 12 , 16 ) facing each other, can be electrically connected together.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fuel cells are high-temperature fuel cells ( 10 ), each having an anode ( 12 ) made of cermet and a cathode ( 16 ) made of ceramic, and that one made of metal or an alloy existing pantograph ( 40 ) is used.