CN114175321A

CN114175321A - 燃料电池单元

Info

Publication number: CN114175321A
Application number: CN202080053922.2A
Authority: CN
Inventors: A·林格尔; A·林克
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-06-05
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2022-03-11
Also published as: WO2020244879A1; US20220320532A1; DE102019208171A1; EP3981039A1

Abstract

作为用于电化学式地产生电能的燃料电池堆的燃料电池单元，其包括燃料电池，所述燃料电池分别包括质子交换膜、阳极、阴极、气体扩散层、双极板、用于传输流体的至少一个流体通道、由密封材料(42)制成以便密封所述至少一个流体通道(37)的至少一个密封部(11)，其中，在所述至少一个密封部(11)的密封材料(42)中布置有由颗粒材料(43)制成的颗粒(41)，用于延长被所述至少一个密封部(11)密封的流体的扩散路径(38)。

Description

燃料电池单元

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的燃料电池单元和一种根据权利要求12的前序部分所述的、用于制造燃料电池单元的方法。

背景技术

作为原电池的燃料电池单元借助于在阳极和阴极上的氧化还原反应将连续地供入的燃料和氧化剂转化为电能。燃料电池用在极不同的固定的和移动的应用中，例如在没有连接到电网的房屋中或者在机动车中、在轨道交通中、在航空中、在宇宙航行中和在船运中。

在燃料电池单元中，必要的是，通过如通道、气体空间和管线这样的流体通道引导流体(例如水、空气、氧气、氢气或者甲烷)。这些流体通道借助由密封材料制成的密封部被密封。基于在密封部中使用的密封材料的相对大的扩散系数发生明显的扩散。在所使用的密封部中尤其相对于扩散的长时间稳定性是关键的，使得在多年的运行之后才发生扩散，所述扩散对燃料电池单元的运行是干扰的或者有害的。因此，燃料电池单元在例如使用在机动车中时不具有所需要的10至15年的长时间可靠性。

DE 10 2006 053 569 A1说明了一种在燃料电池的分隔件上的密封结构。

从DE 10 2004 042 012 A1已知一种用于借助于电场使在几何结构上各向异性的特别的材料在介质中定向的方法。

发明内容

根据本发明的燃料电池单元作为用于电化学式地产生电能的燃料电池堆包括燃料电池，所述燃料电池分别包括质子交换膜、阳极、阴极、气体扩散层、双极板、用于传输流体的至少一个流体通道、由密封材料制成以便密封所述至少一个流体通道的至少一个密封部，其中，在至少一个密封部的密封材料中布置有由颗粒材料制成的颗粒，以便延长由至少一个密封部密封的流体的扩散路径。基于扩散路径的延长和颗粒的颗粒材料的大的长时间稳定性，在例如大于10或者15年的大的长时间稳定性的情况下，密封部具有非常小的平均的扩散系数。

在一种附加的变型中，在相应密封部中的颗粒的颗粒材料对于要由相应密封部密封的流体的扩散系数小于所述密封材料对于要由相应密封部密封的流体的扩散系数。尤其是，颗粒材料的扩散系数小于密封材料的扩散系数的90％、70％、60％、50％、40％或者30％。因此，在密封部中产生不同的扩散系数，尤其是，在密封部内部的扩散系数相差至少10％、20％、30％、50％、100％或200％。

实用地，颗粒的长宽比大于1，2，5，7或者10。例如，在由颗粒撑开的虚构的平面的方向上的最大直径为300μm并且在颗粒垂直于该虚构的平面的厚度为30μm的情况下，长宽比为300:30＝10:1＝10。

在一种附加的变型中，所述颗粒板状地或者针状地构造。

在一种补充的构型中，由颗粒撑开的虚构的平面基本上垂直于在相应密封部中的理想的扩散方向地定向。“基本上垂直”指的是，所述虚构的平面以小于30°，20°，10°或者5°的偏差垂直于理想的扩散方向地定向。理想的扩散方向是理想地由半直线表示的直线的方向，该直线的方向具有要密封的流体在不考虑所述颗粒的情况下穿过密封部的最小的路线。颗粒基本上盘状地和/或板状地和/或针状地构造并且由此相应撑开虚构的平面。

优选地，所述颗粒各向异性地构造。

在另一实施方式中，颗粒材料包括可极化的材料和/或具有偶极子特性的材料，从而颗粒总体上具有用于使颗粒在电场中定向的偶极子特性。

在一种补充的构型中，颗粒材料包括用于使颗粒在磁场中定向的铁磁的材料。

实用地，颗粒的最大直径小于1000μm，700μm，500μm或者300μm。

在一种附加的构型中，颗粒最大的直径大于5μm，10μm，100μm或者200μm。

在一种补充的变型中，来自在颗粒材料和密封材料之间的体积分数和/或质量分数的比例位于1％和95％之间、优选位于3％和80％之间、尤其优选位于5％和70％之间。因此，例如在密封部中的颗粒和/或颗粒材料的总和的体积分数为5ml并且密封材料的体积分数为20ml的情况下，该比例为5/20＝25％。

用于制造燃料电池单元的根据本发明的方法，其具有以下步骤：提供用于燃料电池的部件，提供由密封材料制成的至少一个密封部，将燃料电池的部件拼合成为燃料电池从而至少一个流体通道被至少一个密封部密封，将燃料电池拼合成为燃料电池单元，其中，提供密封部，使得在至少一个密封部的密封材料中布置有由颗粒材料制成的颗粒，用于延长由密封部密封的流体的扩散路径。

在一种附加的构型中，颗粒在相应第一方向上具有最大直径和在相应第二方向上具有最小直径并且分别第一方向和第二方向彼此垂直并且在由颗粒撑开的相应的虚构的平面中定向，并且颗粒在密封部中借助电场和/或磁场定向，从而相应第一和第二方向基本上垂直于在相应密封部中的扩散路径中的理想的扩散方向定向。

在另一实施方式中，尤其是在拼合燃料电池的部件之前，至少一个密封部布置在电场和/或磁场中，并且在至少一个密封部布置在电场和/或磁场中期间，颗粒在密封材料中实施运动、尤其是旋转运动。旋转运动导致颗粒在密封部中的定向，也就是说，根据在本申请中的说明使颗粒在密封部中定向。

在一种补充的构型中，在颗粒在至少一个密封部中定向之后使至少一个密封部的密封材料硬化。

优选地，在将燃料电池拼合成为燃料电池单元期间，借助至少一个密封部密封至少一个流体通道。

在另一构型中，颗粒在相应第一方向上具有最大直径并且在相应第二方向上具有最小直径，并且分别第一和第二方向彼此垂直并且在一个平面内定向，并且颗粒在密封部中布置为，使得相应第一和第二方向基本上垂直于在相应密封部中的理想的扩散方向地定向。

在一种附加的变型中，颗粒至少部分地、尤其是完全地由在几何形状上各向异性和/或特别的材料构造。“各向异性”尤其意味着，颗粒基于颗粒在空间的不同方向上的几何形状和/或颗粒材料而具有不同的物理的和/或化学的特性。

实用地，待密封的层为双极板和/或壳体和/或通道的壁和/或供入管线的壁和/或排放管线的壁。

在一种补充的变型中，颗粒包括层状硅酸盐和/或玻璃和/或二氧化硅和/或氧化铁和/或至少一种金属和/或二氧化钛和/或氧化铝和/或有机的材料(例如液晶)作为颗粒材料。

在另一实施方式中，借助在本申请中所说明的、用于制造燃料电池单元的方法制造在本申请中所说明的燃料电池单元，和/或所述方法根据在本申请中所说明的燃料电池单元的至少一个特征实施。

在一种补充的变型中，在本申请中所说明的燃料电池单元借助在本申请中所说明的方法制造。

在另一构型中，在密封部布置在电场和/或磁场中期间，由颗粒撑开的虚构的平面基本上垂直于在相应密封部中的理想的扩散方向定向。

在一种附加的变型中，提供质子交换膜、阳极、阴极、气体扩散层和双极板作为用于燃料电池的部件。

在另一变型中，燃料电池单元包括至少一个连接装置、尤其是多个连接装置和张紧元件。

实用地，用于燃料电池的部件为质子交换膜、阳极、阴极、气体扩散层和双极板。

在另一实施方式中，连接装置构造为螺栓和/或是棍状的。

实用地，张紧元件构造为张紧板。

根据本发明的燃料电池系统、尤其是用于机动车的燃料电池系统，包括燃料电池单元(作为具有燃料电池的燃料电池堆)、用于存储气态的燃料的压缩气体存储器、用于将气态的氧化剂输送至燃料电池的阴极的气体输送装置，其中，燃料电池单元构造为在本申请中所说明的燃料电池单元。

在另一变型中，气体输送装置构造为通风机或者压缩机。

尤其是，燃料电池单元包括至少3，4，5或者6个连接装置。

在另一构型中，张紧元件板状地和/或盘状地和/或平地构造和/或构造为网格。

优选地，燃料为氢气、重整气(Reformatgas)或者天然气。

实用地，燃料电池基本上平地和/或盘状地构造。

在一种补充的变型中，氧化剂为具有氧气的空气或者纯的氧气。

优选地，燃料电池单元为具有PEM燃料电池的PEM燃料电池单元。

附图说明

下面参照附图更详尽地说明本发明的实施例。其示出了：

图1具有燃料电池的部件的燃料电池系统的强烈简化的分解图，

图2燃料电池的一部分的立体视图，

图3燃料电池的纵截面，

图4作为燃料电池堆(即燃料电池堆栈)的燃料电池单元的立体视图，

图5从现有技术已知的密封部的截面，该截面具有平行于要被密封部密封的流体的扩散路径的截平面，

图6在根据本发明的燃料电池单元中的第一实施例中的密封部的截面，该截面具有平行于要被密封部密封的流体的理想的扩散方向的截平面，

图7在根据本发明的燃料电池单元中的第二实施例中的密封部的截面，该截面具有平行于要被密封部密封的流体的理想的扩散方向的截平面，

图8在颗粒在电场和/或磁场中定向之前施加到载体层上的密封部，该密封部具有集成到密封部中的颗粒，

图9在布置在电场和/或磁场中期间和在使颗粒定向之后施加到载体层上的密封部，该密封部具有集成到密封部中的颗粒，

图10在使颗粒定向之后和在密封部的密封材料硬化期间施加到载体层上的密封部，该密封部具有集成到密封部中的颗粒，

图11在装配好的燃料电池单元中的密封部，该密封部具有在第一和第二待密封的层之间经定向地集成的颗粒，

图12颗粒的简化的立体视图，

图13根据图12的颗粒的简化的侧视图，和

图14用于制造燃料电池单元的方法的简化的流程图。

具体实施方式

在图1至3中示出作为PEM燃料电池3(聚合物电解质燃料电池3)的燃料电池2的基础构造。燃料电池2的原理在于，借助于电化学的反应产生电能或者电流。氢气作为气态的燃料被引到阳极7上并且阳极7构成负极。气态的氧化剂(即具有氧气的空气)被引到阴极8上，也就是说，在空气中的氧气提供所需要的气态的氧化剂。在阴极8上发生还原(电子接受)。在阳极7上实施氧化(作为电子释放)。

电化学过程的氧化还原方程式是：

阴极：

O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O

阳极：

2H₂→4H⁺+4e^-

阴极和阳极的总和反应方程式：

2H₂+O₂→2H₂O

电极对在标准条件下的标准电势作为可逆的燃料电池电压或者无载荷的燃料电池2的空载电压的差为1.23V。在实践中，未达到1.23V的理论电压。在空闲状态下和在小电流的情况下能够达到超过1.0V的电压，并且在以较大的电流运行时达到0.5V和1.0V之间的电压。多个燃料电池2的串接、尤其是燃料电池单元1(作为多个上下相叠地布置的燃料电池2的燃料电池堆1)具有更高的电压，所述更高的电压相当于燃料电池2的数量与相应燃料电池2的单电压相乘。

此外，燃料电池2包括质子交换膜5(质子交换膜，PEM)，所述质子交换膜布置在阳极7和阴极8之间。阳极7和阴极8层状或者盘状地构造。PEM 5用作电解质、催化剂载体和用于反应气体的分离器。此外，PEM 5还用作电绝缘体并且防止在阳极7和阴极8之间的电短路。一般而言，使用由全氟化的和磺化的聚合物制成的50μm至150μm厚的传导质子的薄膜。PEM 5传导质子H⁺并且基本上阻挡不同于质子H⁺的离子，使得能够基于PEM 5对质子H⁺的渗透性进行电荷运输。PEM 5对于反应气体氧气O₂和氢气H₂基本上是不可渗透的，也就是说，阻挡在阳极7处的具有燃料氢H₂的气体空间31和在阴极8处的具有作为氧化剂的空气或者氧气O₂的气体空间32之间的氧气O₂和氢气H₂的流。PEM 5的质子传导能力随着提高的温度和提高的水含量增加。

电极7，8作为阳极7和阴极8位于PEM 5的分别面向气体空间31，32的两侧上。由PEM5和电极7，8组成的单元被称作膜电极布置6(Membran Electrode Array，MEA)。电极7，8与PEM 5一起被挤压。电极6，7为结合在PTFE(聚四氟乙烯)、FEP(氟化乙烯-丙烯共聚物)、PFA(全氟烷氧基)、PVDF(聚偏二氟乙烯)和/或PVA(聚乙烯醇)上的含铂的碳颗粒并且热压入微孔的碳纤维垫、玻璃纤维垫或者塑料垫。在电极6，7上，在朝向气体空间31，32的侧上通常分别施加催化剂层30。在气体空间31上的催化剂层30与在阳极7上的燃料包括在石墨化的炭黑颗粒上的纳米分散铂-钌，所述石墨化的炭黑颗粒结合在粘合剂上。在气体空间32上的催化剂层30与在阴极8上的氧化剂包括类似的纳米分散的铂。使用例如

PTFE乳液或者聚乙烯醇作为粘合剂。

气体扩散层9(Gas Diffusion Layer，GDL)平放在阳极7和阴极8上。在阳极7上的气体扩散层9将来自燃料的通道12的燃料均匀分散到阳极7上的催化剂层30上。在阴极8上的气体扩散层9将来自氧化剂的通道13的氧化剂均匀分散到阳极7上的催化剂层30上。此外，GDL 9用于在与反应气体的流动方向相反的方向(也就是说，在相应从催化剂层30到通道12，13的方向)上提取反应水。此外，GDL 9使PEM 5保持潮湿状态并且传导电流。GDL 9例如由疏水的碳纸和结合的碳粉层构造。

双极板10位于GDL 9上。导电的双极板10作为集流体用于水排出和用于经由通道结构29和/或流场29引导反应气体并且用于排出余热，所述余热尤其是在放热的电化学反应中在阴极8处产生。为了排出余热，在双极板10中插入用于输送液态的或者气态的冷却剂的通道14。在用于燃料的气体空间31上的通道结构29由通道12构成。在用于氧化剂的气体空间32上的通道结构29由通道13构成。使用例如金属、导电的塑料和复合材料或者石墨作为用于双极板10的材料。

多个燃料电池2上下相叠地布置在燃料电池单元1和/或燃料电池堆1和/或燃料电池堆栈1中(图4)。在图1中示出两个上下相叠地布置的燃料电池1的分解图。密封部11流体密封地密封气体空间31，32。氢气H₂作为燃料以例如350bar直至700bar的压力存储在压缩气体存储器21(图1)中。从压缩气体存储器21将燃料通过高压管线18引至减压器20，用于降低大约10bar至20bar的中压管线17中的燃料的压力。从中压管线17将燃料引至喷射器19。在喷射器19处，燃料的压力降低到在1bar巴和3bar之间的进气压力上。从喷射器19将燃料供给用于燃料的供入管线16(图1)并且从供入管线16供入用于燃料的通道12，所述用于燃料的通道构成用于燃料的通道结构29。由此，燃料流经用于燃料的气体空间31。用于燃料的气体空间31由通道12和在阳极7上的GDL 9构成。在流经通道12之后，没有在阳极7上的氧化还原反应中消耗的燃料和(可能地)来自阳极7的受控的加湿的水通过排放管线15从燃料电池2中排出。

例如构造为通风机23或者空气压缩机24的气体输送装置22将来自环境的空气作为氧化剂输送到用于氧化剂的供入管线25中。从供入管线25将空气供入用于氧化剂的通道13(所述通道构成在双极板10上用于氧化剂的通道结构29)，从而氧化剂流经用于氧化剂的气体空间32。用于氧化剂的气体空间32由通道13和在阴极8上的GDL 9构成。在流经用于氧化剂32的通道13或者气体空间32之后，没有在阴极8上被消耗的氧化剂和在阴极8上基于电化学的氧化还原反应而产生的反应水通过排放管线26从燃料电池2中排出。供入管线27用于将冷却剂供入到用于冷却剂的通道14中，并且排放管线28用于排出通过通道14引导的冷却剂。由于简化原因，供入和排放管线15，16，25，26，27，28在图1中作为分开的管线示出并且在结构上实际上能够不同地构造，例如构造为在框架中的孔(未示出)或者构造为重叠而置的双极板10的端部区域(未示出)上的对准的孔。燃料电池堆栈1与压缩气体存储器21和气体输送装置22共同地构成燃料电池系统4。供入和排放管线15，16，17，18，25，26，27，28和通道12，13，14以及用于燃料的气体空间31和用于氧化剂的气体空间32分别构成用于传输流体的流体通道37。

在燃料电池单元1中，燃料电池2布置在两个作为张紧板34的张紧元件33之间。上方的张紧板35位于最上方的燃料电池2上，而下方的张紧板36位于最下方的燃料电池2上。燃料电池单元1包括大约300至400个燃料电池2，所述燃料电池由于制图的原因而没有全部地在图4中示出。张紧元件33将压力施加到燃料电池2上，也就是说，上方的张紧板35以一压力平放在最上方的燃料电池2上而下方的张紧板36以一压力平放在最下方的燃料电池2上。由此将燃料电池堆2拉紧，以便对燃料、氧化剂和冷却剂尤其基于弹性的密封部11确保不可渗透性，并且还使在燃料电池堆1内部的接触电阻保持尽可能小。为了用张紧元件33拉紧燃料电池2，在燃料电池单元1上构造有四个连接装置39作为螺栓40，给所述螺栓以拉力加负荷。四个螺栓40与张紧板34固定地连接。

在图5中示出从现有技术已知的、由密封材料42制成的密封部11的截面，所述截面具有平行于用于待密封的流体的扩散路径38的截平面。固体也具有扩散系数，从而流体能够通过密封材料42在作为理想的扩散方向53的直线的扩散路径38上扩散。基于直线的扩散路径，通过密封材料42穿过扩散的流体能够走过小的最小距离，从而流体的相对大的体积流能够穿过密封材料42扩散。

在图6中示出在根据本发明的燃料电池单元1中的第一实施例中的密封部11的截面，该截面具有平行于用于待密封的流体的理想的扩散方向53截平面。待密封的流体，例如燃料氢气H₂、氧化剂空气或者液态的冷却剂(例如具有防冻剂的水)通过流体通道37引导，并且流体通道37被密封部11密封。密封部11包括密封材料42，例如像PPS(作为耐温热塑性材料的聚苯硫醚)、EPDM(作为合成橡胶的乙烯丙烯双烯橡胶)或者胶粘剂的聚合物以及此外由颗粒材料43制成的颗粒41。颗粒材料43的扩散系数比密封材料42的扩散系数小得多，从而要用密封部11密封的流体基本上不能穿过颗粒41扩散，从而流体的扩散路径38基本上仅仅在密封材料42中延伸。由此，颗粒41构成流体的扩散障碍物并且由此扩散路径38在颗粒41周围延伸。由此，在根据图6的密封部11中，出现比在根据图5的密封部11中更长的扩散路径38。所述更长的扩散路径38导致密封部11总体上具有比来自现有技术的、根据图5的密封部更小的平均的扩散系数。

在图7中示出在根据本发明的燃料电池单元1中的第二实施例中的密封部11的截面，所述截面具有平行于用于待密封的流体的理想的扩散方向53的截平面。颗粒41如在图6中这样盘状地或者板状地构造(图12)并且在第一方向44上具有最大直径46而在第二方向45上具有最小直径47。第一和第二方向44，45相互垂直而置并且位于由盘状的颗粒41撑开的虚构的平面54中(图13)。所述最大直径为500μm，并且所述最小直径为250μm，从而颗粒41在虚构的平面54内部具有2:1的长宽比。垂直于该虚构的平面54的厚度为20μm，从而长宽比为500/20＝25。第一和第二方向44，45和由颗粒41撑开的虚构的平面54垂直于理想的扩散方向53定向以实现小的扩散。由此，流体被迫地实施非常长的、穿过密封部11的扩散路径38，从而密封部11总体上具有较小的平均的扩散系数。由此，只有非常少的流体能够穿过密封部11扩散。颗粒41由定向层55和扩散障碍层56构造。定向层55用于在电场或者磁场中定向。在颗粒41布置在磁场中时，定向层55例如是由γ-Fe₂O₃、菱镁矿、铁、钴或者镍制成的铁磁性的层。在颗粒41布置在电场中时，定向层55由可极化的材料或者具有偶极子特性的材料构造。这是例如由具有极性的原子键的分子组成的材料，在所述极性的原子键中，分子具有不对称的构造，如氯化铝(AlCl₃)。作为扩散障碍物层56能够使用具有例如非常小的扩散系数的玻璃或者金属层，例如铁、黄铜或铜。

在图8至11中示出用于制造具有经定向的颗粒41的密封部11的步骤。首先，实施对具有颗粒41的、未硬化的密封材料42的提供57。将具有集成的颗粒41的密封材料42施加58到作为待密封的第一层49的载体层48上，例如借助于分配器施加。待密封的第一层49是双极板10。接着，使极板51在具有颗粒41的密封材料42上方运动并且在极板51和双极板10之间施加电压，从而在充正电的极板51和作为充负电的极板52的、具有所施加的密封材料42的双极板10之间构造有静电场，该静电场具有在10²至10⁶V/m之间的场强。不同地，也能够涉及交变电场。作为流体介质的密封材料42在图9中还未硬化并且具有足够的粘性，从而颗粒41能够在密封材料52中实施运动、尤其是旋转运动并且根据在图9中的示图如下地定向59，使得由颗粒41撑开的虚构的平面54基本上垂直于理想的扩散方向53地定向。接着，密封材料42硬化60，例如由热造成地或者借助于辐射地硬化。在具有经定向的颗粒41的密封材料42的硬化60之后，进行燃料电池单元1的装配，从而将要密封的第二层50作为双极板10放置到密封部11上，也就是说，实施密封部11在两个进行密封的层49，50之间的布置61。不同于上面所示出的实施例地，在图8中所示出的方法步骤中，能够将具有未定向的颗粒41的密封材料42施加到载体层48上，所述载体层48不用作稍后要密封的层49，尤其不是双极板10，从而在使颗粒41定向并且密封材料42硬化之后，将密封部11从载体层48上移开并且放置在待密封的层49，50上，尤其布置61在两个待密封的层49，50之间。

在另一未示出的实施例中，类似于上面所说明的、在图9中的实施例地，具有颗粒41的密封材料42布置在磁场中以使颗粒41定向。

总体上看，根据本发明的燃料电池单元1和用于制造燃料电池单元1的根据本发明的方法具有重要的优点。作为在密封部11中的密封材料42，基于密封材料42的所需要的特性，需要使用具有相对大的扩散系数的密封材料42，因为例如玻璃不作为密封材料42使用。经定向的颗粒41具有非常小的扩散系数并且大大地增加扩散路径38的长度，从而由此密封部11比在来自现有技术的、仅仅由没有颗粒41的密封材料42组成的构造方案具有小得多的平均的扩散系数。

Claims

1.一种作为用于电化学式地产生电能的燃料电池堆(1)的燃料电池单元(1)，所述燃料电池单元包括

-燃料电池(1)，所述燃料电池(1)分别包括质子交换膜(5)、阳极(7)、阴极(8)、气体扩散层(9)、双极板(10)，

-用于传输流体的至少一个流体通道(37)，

-由密封材料(42)制成的至少一个密封部(11)，用于密封所述至少一个流体通道(37)，

其特征在于，

在所述至少一个密封部(11)的密封材料(42)中布置有由颗粒材料(43)制成的颗粒(41)，用于延长被所述至少一个密封部(11)密封的流体的扩散路径(38)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池单元，

其特征在于，

在相应密封部(11)中的所述颗粒(41)的颗粒材料(43)对于要被所述相应密封部(11)密封的流体的扩散系数小于所述密封材料(42)对于要被所述相应密封部(11)密封的流体的扩散系数。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池单元，

其特征在于，

所述颗粒(11)的长宽比大于1，2，5，7或者10。

4.根据以上权利要求中的任一项或者多项所述的燃料电池单元，

其特征在于，

所述颗粒(41)板状地或者针状地构造。

5.根据以上权利要求中的任一项或者多项所述的燃料电池单元，

其特征在于，

由所述颗粒(41)撑开的虚构的平面(54)基本上垂直于在相应密封部(11)中的理想的扩散方向(53)地定向。

6.根据以上权利要求中的任一项或者多项所述的燃料电池单元，

其特征在于，

所述颗粒(41)各向异性地构造。

7.根据以上权利要求中的任一项或者多项所述的燃料电池单元，

其特征在于，

所述颗粒材料(43)包括能极化的材料和/或具有偶极子特性的材料，从而所述颗粒(41)总体上具有偶极子特性，用于使所述颗粒(41)在电场中定向。

8.根据以上权利要求中的任一项或者多项所述的燃料电池单元，

其特征在于，

所述颗粒材料(43)包括用于使所述颗粒在磁场中定向的铁磁的材料。

9.根据以上权利要求中的任一项或者多项所述的燃料电池单元，

其特征在于，

所述颗粒(41)的最大直径(46)小于1000μm、700μm、500μm或者300μm。

10.根据以上权利要求中的任一项或者多项所述的燃料电池单元，

其特征在于，

所述颗粒(41)的最大直径(46)大于5μm、10μm、100μm或者200μm。

11.根据权利要求1至9中的任一项或者多项所述的燃料电池单元，

其特征在于，

来自在所述颗粒材料(43)和所述密封材料(42)之间的体积分数和/或质量分数的比例位于1％和95％之间、优选位于3％和80％之间、尤其是位于5％和70％之间。

12.一种用于制造燃料电池单元(1)的方法，其具有以下的步骤：

-提供用于燃料电池(2)的部件(5，6，7，8，9，10)，

-提供由密封材料(42)制成的至少一个密封部(11)，

-将所述燃料电池(2)的所述部件拼合成为所述燃料电池(2)，从而至少一个流体通道(37)被所述至少一个密封部(1)密封，

-将所述燃料电池(2)拼合成为所述燃料电池单元(1)，

其特征在于，

提供所述密封部(11)，使得在所述至少一个密封部(11)的所述密封材料(42)中布置有由颗粒材料(43)制成的颗粒(41)，用于延长被所述密封部(11)密封的流体的扩散路径(38)。

13.根据权利要求12所述的方法，

其特征在于，

所述颗粒(41)在相应第一方向(44)上具有最大直径(46)和在相应第二方向(45)上具有最小直径(47)，并且相应的所述第一方向和第二方向(44，45)彼此垂直并且在由所述颗粒(41)撑开的相应的虚构的平面(54)中定向，并且在所述密封部(11)中的所述颗粒(41)借助电场和/或磁场定向，从而相应的所述第一方向和第二方向(44，45)基本上垂直于在相应密封部(11)中的理想的扩散方向(53)地定向。

14.根据权利要求13所述的方法，。

其特征在于，

尤其是在拼合所述燃料电池(1)的所述部件(5，6，7，8，9，10)之前，所述至少一个密封部(11)布置在所述电场和/或磁场中，并且在所述至少一个密封部(11)布置在所述电场和/或磁场中期间，所述颗粒(41)在所述密封材料(42)中实施运动、尤其是旋转运动。

15.根据权利要求13或14所述的方法，

其特征在于，

在使所述颗粒(41)在所述至少一个密封部(11)中定向之后，使所述至少一个密封部(11)的所述密封材料(42)硬化。