DE10132841A1 - Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen und Verfahren zur ihrer Herstellung und Festpolymerbrennstoffzellen - Google Patents

Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen und Verfahren zur ihrer Herstellung und Festpolymerbrennstoffzellen

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Abstract

Ein langlebiges Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen, das mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Trennelement einen flachen Abschnitt im Umfangsabschnitt und in den Kanälen im Mittelabschnitt hat, die aus vorspringenden Abschnitten und vertieften Abschnitten bestehen, die Stromwege für Gase auf der vorderen und der hinteren Fläche bereitstellen, und die Form jedes Kanalendabschnitts geneigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft Trennplatten, die als Bestand­ teile von Festpolymerbrennstoffzellen verwendet werden, die für Kraftfahrzeuge verwendet werden, die elektrische Energie als direkte Antriebsquelle und ein kleines Erzeugungssystem verwenden; und ein Verfahren zur ihrer Herstellung und Festpo­ lymerbrennstoffzellen, die mit den Trennplatten ausgebildet sind.
Die Verwendung von elektrisch angetriebenen Kraftfahr­ zeugen, die Festpolymerbrennstoffzellen verwenden, die Wasser­ stoff anstelle der gegenwärtig verwendeten Verbrennungsmotoren benutzen, die fossilen Brennstoff verbrauchen und die Ablö­ sung zentraler Erzeugungssysteme durch verteilte Wärme-Kraft- Kopplungssysteme sind bisher gefördert worden, da man die gro­ ße Bedeutung einer Umwelt ohne Verschmutzung erkannt hat.
Damit die neuen Technologien weitläufig und allgemein genutzt werden, müssen die Entwicklung der Technologien in be­ zug auf die Einsparung der Kosten für Festpolymerbrennstoff­ zellen und eine hohe Zuverlässigkeit der Brennstoffzellen so­ wie die Bereitstellung von Brennstoffversorgungssystemen ent­ wickelt werden.
Der Erfolg der Entwicklung von Festpolymermaterialien für Brennstoffzellen hat die Entwicklung von Brennstoffzellen für elektrische Kraftfahrzeuge in den letzten Jahren schnell vorangebracht.
Festpolymerbrennstoffzellen unterscheiden sich von her­ kömmlichen Alkalibrennstoffzellen, Phosphorsäurebrennstoffzel­ len, Carbonatschmelzebrennstoffzellen, Festsauerstoffbrenn­ stoffzellen und dgl. Die Festpolymerbrennstoffzellen sind Brennstoffzellen, die organische Filme aufweisen, die Elektro­ lyt mit selektiver Permeation von Wasserstoffionen klassifi­ ziert sind. Die Festpolymerbrennstoffzellen beruhen auf einem System, das Strom erzeugt, indem es reinen Wasserstoff als Brennstoff verwendet, und zwar ein Wasserstoffgas, das durch Modifikation von Alkoholen oder dgl. erzeugt wird, und das die Reaktion des Wasserstoffs mit in der Luft vorhandenem Sauer­ stoff steuert.
Da ein Festpolymerfilm einen Elektrolyt im Film fest­ hält, auch wenn der Film dünn ist, bewirkt die genaue Steue­ rung eines Taupunkts innerhalb der Zellen, daß der Elektrolyt als Elektrolyt fungiert. Demzufolge erfordern die Festpolymer­ brennstoffzellen kein strömendes Medium, z. B. einen wäßrigen Elektrolyt und einen Salzschmelzelektrolyt. Die Festpolymer­ brennstoffzellen sind also dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen selbst kompakt und einfach sind.
Die Festpolymerbrennstoffzellen haben als Einheitszelle eine Sandwich-Struktur, die eine Trennplatte mit einem Wasser­ stoffstromweg, eine Brennstoffelektrode, einen Festpolymer­ film, eine Luft-(Sauerstoff-)Elektrode und eine Trennplatt mit einem Luft-(Sauerstoff-)Stromweg aufweist. Praktischerweise werden die Festbrennstoffzellen aus einem Stack bzw. Stapel gebildet, der durch Stapeln der Einheitszellen entsteht. Dem­ zufolge haben beide Seiten der Trennplatte jeweils einen unab­ hängigen Stromweg. Das heißt, eine Seite hat einen Wasser­ stoffstromweg, und die andere Seite hat einen Stromweg für Luft und für das dabei entstehende Wasser.
Es wird Kohlenstoffmaterial, das seine Korrosionsbe­ ständigkeit und Lebensdauer in einer Umgebung, wo die Betrieb­ stemperatur nicht sehr hoch ist und bei der ferner wahlfreie Strömungsformen erreicht werden können, vollständig entfalten kann, nach einer Bearbeitung, z. B. mechanischer Bearbeitung, als Bestandteil-Material der Festpolymerbrennstoffzellen ver­ wendet, die in einem Temperaturbereich bis zum Siedepunkt ei­ ner wäßrigen Kühllösung betrieben werden. Die Entwicklung von Technologien zur Verwendung von nichtrostendem Stahl oder Ti­ tan als das oben erwähnte Bestandteil-Material sind bisher vorangebracht worden, um die Kosten und die Größe zu reduzie­ ren, und zwar um die Trennplatte dünn auszuführen.
Bisher ist ein nichtrostender Stahl verwendet worden für Brennstoffzellen, der in einer Carbonatschmelzeumgebung verwendet werden kann, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit erfordert, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffent­ lichung (Kokai) 4-247 852, 4-358 044, 7-188 870, 8-165 546, 8- 225 892 und 8-311 620 und ähnlichen Dokumenten offenbart.
Außerdem offenbaren die ungeprüften japanischen Patent­ veröffentlichungen (Kokai) 6-264 193, 6-293 941 und 9-67 672 und dgl. Festelektrolytbrennstoffzellenmaterialien, die bei Temperaturen von immerhin mehreren 100°C betrieben werden können.
Ferner offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröf­ fentlichung (Kokai) 10-228 914 eine Trennplatte für eine Brennstoffzelle, die zur Verringerung des Kontaktwiderstands zur Elektrode der Einheitszelle verwendet worden ist und die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein nichtrostender Stahl (SUS 304) einer Zugumformung unterzogen wird, um einen streckgezo­ genen Abschnitt auszubilden, der aus vielen Vertiefungen und Vorsprüngen im Innenumfangsteil besteht, und daß eine Gold­ plattierungsschicht mit einer Dicke von 0,01 bis 0,02 µm auf den Endflächen der gestreckten Spitze des streckgezogenen Ab­ schnitts ausgebildet wird. Die Patentveröffentlichung offen­ bart ferner Technologien für das Verfahren zur Verwendung der Trennplatten für Brennstoffzellen, die die Schritte umfassen:
Bewirken, daß jede der Trennplatten zwischen zwei gestapelten Einheitszellen angeordnet sein kann, und Anordnen der Elektro­ den der Einheitszelle, so daß jede der Elektroden in Kontakt mit der Goldplattierungsschicht ist, die auf den Endflächen der gestreckten Spitze jedes der streckgezogenen Abschnitte ausgebildet ist, was zur Ausbildung von Reaktionsgaswegen zwi­ schen den Trennplatten für Brennstoffzellen und der Elektrode führt. Außerdem offenbart die ungeprüfte japanische Patentver­ öffentlichung (Kokai) 5-29 009 "Perforierte Bipolarplatten" in gewellter Form, die durch Pressen bei niedrigen Kosten herge­ stellt werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben wirklich Festpolymerbrennstoffzellen auf der Grundlage der offenbarten Technologie aufbereitet und festgestellt, daß die offenbarten Technologien die folgenden vier technologischen Probleme auf­ weisen.
  • a) Die Legierungskomponenten von SUS 304, das ist ein Universalstahl, sind mitunter als nichtrostende Stahltrenn­ platten in der Umgebung der Festpolymerbrennstoffzellen nicht zufriedenstellend, wenn Langzeitlebensdauer gefordert ist. Als Gegenmaßnahme müssen die Anteile von Cr, Ni, Mo usw. erhöht werden.
  • b) Bei einem nichtrostendem Stahl, bei dem der Gehalt von Cr, Ni, Mo usw. erhöht ist, bleibt, wenn der nichtrostende nur durch Naßgoldplattierung goldplattiert ist, ein passivier­ ter Oxidfilm des nichtrostenden Stahls zurück, ohne während der Goldplattierung vollständig reduziert zu werden. Infolge­ dessen entsteht mitunter ein Zwischenschichtwiderstand zwi­ schen dem nichtrostenden Stahl und der Goldplattierungs­ schicht, was Leistungsverlust bewirkt. Als Gegenmaßnahme muß bewirkt werden, daß ein Edelmetall am nichtrostenden Stahl haftet, während der passivierte Oxidfilm des nichtrostenden Stahls entfernt wird.
  • c) Eine Form einer Trennplatte, die durch Zugumformen eines streckgezogenen Abschnitts entsteht, der aus vielen Ver­ tiefungen und Vorsprüngen im Innenumfangsabschnitt besteht, kann als die Form einer Trennplatte gelten. Wenn man jedoch versucht, einen Trennplattenteil mit flachen Abschnitten um den Umfang zu bearbeiten, entstehen Verformungsrisse im streckgezogenen Abschnitt, der aus Vertiefungen und Vorsprün­ gen besteht. Außerdem ist es schwierig, den nichtrostenden Stahl, bei dem der Anteil der Legierungskomponenten zur Ver­ besserung der Langzeitzuverlässigkeit erhöht ist, ihn zu einer Trennplatte mit der oben erwähnten Form zu pressen, da der Stahl eine geringere Verformbarkeit im Vergleich zu SUS 304 aufweist. Wenn die Trennplatte im Querschnitt eine gewellte Form hat, wird ferner die Fläche, die mit einem Elektrolytfilm der Trennplatte in Kontakt ist, kleiner, was die Brennstoff­ zellencharakteristik verschlechtert.
  • d) Wenn die Form einer Trennplatte mit einem streckge­ zogenen Abschnitt, der aus vielen Vertiefungen und Vorsprüngen im Innenumfangsabschnitt besteht, als die Form der Trennplatte gilt, strömt Reaktionsgas frei entlang einem Raum zwischen der Trennplatte und der Elektrode in der resultierenden Struktur. Dabei entstehen in diesem Fall die folgenden Probleme: Das Gas strömt nicht gleichmäßig vom Gaseintritt zum Gasaustritt, und die Reaktionseffizienz verringert sich, die Gasströmungsge­ schwindigkeit ist gering, und Wasser, das auf der Sauer­ stoffseite entsteht, wird nur schwer abgegeben.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bereits eine Einrichtung zur Lösung dieser unter a) und b) genannten Probleme in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) 2000-256 808 (Anmeldung Nr. 11-62 813) und 2000-006 713 (Anmeldung Nr. 11-170 142) vorgeschlagen.
Angesichts der oben unter c) und d) genannten Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, zugumformbare Trennplatten für Festpolymerbrennstoffzellen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen und ferner langlebige Festpolymer­ brennstoffzellen, in denen die Trennplatten verwendet werden, bei niedrigen Kosten herzustellen.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Materialverhalten wäh­ rend des Zugumformens von Trennelementen bzw. Trennplatten auf der Grundlage des Funktionsprinzips der Festpolymerbrennstoff­ zellen ausführlich geprüft und die vorliegende Erfindung auf der Grundlage dieser Ergebnisse gemacht. Der Grundgedanke der Erfindung wird nachstehend beschrieben.
  • 1. Eine Trennplatte bzw. ein Trennelement für Festpo­ lymerbrennstoffzellen mit einem flachen Umfangsabschnitt und durchgehenden Kanälen im Mittelabschnitt, die aus vorstehenden Abschnitten und vertieften Abschnitten bestehen, die Stromwege für Gase auf der vorderen und hinteren Fläche des Mittelab­ schnitts bereitstellen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalendabschnitte jedes der Kanäle geneigt sind.
  • 2. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach dem oben genannten Punkt (1), wobei der Neigungswinkel θ (Grad) der Kanalendabschnitte sich von Kanal zu Kanal ändert.
  • 3. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach dem oben genannten Punkt (1) oder (2), wobei die Tiefe H (mm) jedes Kanals kleiner oder gleich einem Wert ist, der nach der folgenden Formel berechnet ist:
    H = 2 × W × (EL/YS)1,01 × (R/T)0,318 × 1 - W/P)2,66
    wobei P (mm) ein Kanalabstand des Kanals, R (mm) ein Radius des Schulterabschnitts des Kanals, W (mm) die Länge des paral­ lelen Abschnitts des Kanals, t (mm) die Dicke der Trennplatte, EL (%) eine Streckung eines für die Trennplatte verwendeten Materials und YS (kp/mm2) eine Streckspannung des hierfür ver­ wendeten Materials ist.
  • 4. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der oben genannten Punkte (1) bis (3), wobei der Neigungswinkel θ (Grad) jedes Kanalendabschnitts kleiner oder gleich einem Wert ist, der nach der folgenden Formel berechnet ist:
    θ = 90 × (EL/YS)0,372 × (R/t)0,270 × (W/t)-0,0265
    wobei R (mm) der Radius des Schulterabschnitts des Kanals, W (mm) die Länge des parallelen Abschnitts des Kanals, t (mm) die Dicke der Trennplatte, EL (%) eine Streckung eines für die Trennplatte verwendeten Materials und YS (kp/mm2) eine Streckspannung des dafür verwendeten Materials ist.
  • 5. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der oben genannten Punkte (1) bis (4), wobei im Querschnitt eines Gasstromwegs, der durch Wiederholung eines vorspringenden Abschnitts und eines vertieften Abschnitts des Kanals gebildet wird, die Außenfläche jedes vorspringenden Ab­ schnitts und die Außenfläche jedes vertieften Abschnitts je­ weils einen flachen Abschnitt haben und der Schulterabschnitt jedes vorspringenden Abschnitts und der Schulterabschnitt je­ des vertieften Abschnitts jeweils einen gekrümmten Abschnitt mit einer konstanten Krümmung haben.
  • 6. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach dem oben genannten Punkt (5), wobei der Verbindungsab­ schnitt zwischen dem flachen Abschnitt und dem Schulterab­ schnitt einen gebogenen Abschnitt hat.
  • 7. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach dem oben genannten Punkt (5) oder (6), wobei der gesamte obere Bodenabschnitt und der gesamte untere Bodenabschnitt auf den Innenflächen des vorspringenden Abschnitts und des ver­ tieften Abschnitts mit einer konstanten Krümmung gekrümmt sind.
  • 8. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der oben genannten Punkte (5) bis (7), wobei die folgende Gleichung gilt:
    EL ≧ 50.t/R
    wobei R (mm) eine Krümmung des Schulterabschnitts oder des oberen Bodenabschnitts und des unteren Bodenabschnitts, EL (%) eine Streckung des oben genannten Materials ist und t (mm) ei­ ne Dicke der oben genannten Platte ist.
  • 9. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der oben genannten Ansprüche (1) bis (8), wobei die Trennplatte ein Dichtteil hat, das beide flache Flächen des Umfangsabschnitts dichtet.
  • 10. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der oben genannten Punkte (1) bis (9), wobei die Querschnittsfläche des Kanals sich zum abströmenden Ende des Gasstromwegs vergrößert.
  • 11. Die Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der oben genannten Punkte (1) bis (10), wobei die Trennplatte aus nichtrostendem Stahl oder Titan besteht.
  • 12. Ein Verfahren zur Herstellung einer Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen mit den Schritten: Zugumformen mit einer Form mit einer Konfiguration, die der äußeren Form der Trennplatte für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der oben genannten Punkte (1) bis (11) entspricht.
  • 13. Festpolymerbrennstoffzellen mit den Platten für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der oben genannten Punkte (1) bis (11).
Die Erfindung wird nachstehend ausführlich in Verbin­ dung mit den Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht, die eine erfindungsgemäße Trennplatte darstellt,
Fig. 2 eine schematische Ansicht, die eine Stapelstruk­ tur darstellt, in der erfindungsgemäße Trennplatten verwendet werden,
Fig. 3 Ansichten, die die Ausführungsform der Endab­ schnitte eines Kanals in einer erfindungsgemäßen Trennplatte zeigt, wobei (a) eine Draufsicht ist, die den vergrößerten En­ dabschnitt zeigt, (b) eine Schnittansicht des Endabschnitts entlang der Schnittlinie A-A in der oben genannten Draufsicht ist, (c) eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in der oben genannten Draufsicht ist, (d) eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C in der oben genannten Draufsicht ist, (e) eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie D-D in der oben genannten Draufsicht ist und (f) eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie E-E in der oben genannten Draufsicht ist,
Fig. 4 eine Draufsicht, die eine weitere erfindungsge­ mäße Trennplatte darstellt,
Fig. 5 eine Ansicht, die die vergrößerten Endabschnitte eines Kanals in einer weiteren erfindungsgemäßen Trennplatte zeigt,
Fig. 6 eine schematische Ansicht, die eine Ausführungs­ form des Aufbaus eines Stapels von Festpolymerbrennstoffzellen unter Verwendung von erfindungsgemäßen Trennplatten zeigt,
Fig. 7 eine Ansicht, die die Querschnittsform einer er­ findungsgemäßen Trennplatte zeigt,
Fig. 8 eine Ansicht, die die Form eines Kanalendab­ schnitts einer erfindungsgemäßen Trennplatte zeigt,
Fig. 9 eine Draufsicht, die noch eine weitere erfin­ dungsgemäße Trennplatte darstellt,
Fig. 10 eine Ansicht, die die Querschnittsform einer weiteren erfindungsgemäßen Trennplatte zeigt,
Fig. 11 eine Ansicht, die die Querschnittsform noch ei­ ner weiteren erfindungsgemäßen Trennplatte schematisch zeigt,
Fig. 12 eine Ansicht, die die Querschnittsform einer Form zur Ausbildung einer Trennplatte darstellt,
Fig. 13 eine Ansicht, die eine Ausführungsform von Mu­ ster-Festpolymerbrennstoffzellen, für die erfindungsgemäße Trennplatten verwendet werden, und
Fig. 14 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines gebogenen Abschnitts einer erfindungsgemäßen Trennplatte.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeich­ nungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Draufsichtform einer erfindungsgemä­ ßen Trennplatte. Außerdem zeigen Fig. 2 und 3 eine Ausfüh­ rungsform einer Struktur, die durch Stapeln von Kanalendab­ schnitten 6, Dichtplatten 10 und Kohlefaserstromsammlern 11, die Elektroden sind, entstehen.
Ein wasserstoffhaltiges Brennstoffgas oder Sauerstoff (Luft), die von einem Gaseintritt 2 oder 3 zugeführt werden, strömt nur entlang vertieften Abschnitten 7 auf der Seite der vorderen Flächen oder nur entlang vorstehenden Abschnitten 8 auf der Seite der hinteren Flächen und wird aus einem Austritt 4 oder 5 abgeführt. Das Brennstoffgas oder der Sauerstoff (Luft) strömen getrennt und vermischen sich niemals miteinan­ der.
Der Gasstrom auf der Seite der vorderen Flächen in den Kanalendabschnitten ist durch Pfeile in Fig. 2 gezeigt.
In den Kanalendabschnitten 6 ist der Neigungswinkel der vorstehenden Abschnitte bei jedem zweiten vorstehenden Ab­ schnitt steiler ausgeführt, und der Neigungswinkel der ver­ tieften Abschnitte ist bei jedem zweiten vertieften Abschnitt steiler ausgeführt. Infolgedessen wird verhindert, daß Brenn­ stoffgas oder Sauerstoff (Luft) eine Abkürzung nimmt und in die Kanalendabschnitte zurückgeführt wird. Das Brennstoffgas oder der Sauerstoff (Luft) kann also gleichmäßig über den ge­ samten Gasstromweg der Trennplatte strömen. Da die Strömungs­ geschwindigkeit des Gases erhöht werden kann, ist außerdem die Abführung des auf der Sauerstoffseite entstehenden Wassers einfach. Eine Umleitung des Gases auf der abströmenden Seite kann ferner dadurch unterdrückt werden, daß die Dichtplatte 10 geringfügig dicker ausgeführt wird als die Kanalhöhen der Trennplatte 1 und der Winkel der Endfläche in dem Ausschnitt im Mittelabschnitt der Dichtplatte 10 geringfügig größer aus­ geführt ist als der oben beschriebene größte Neigungswinkel der Kanalendabschnitte.
Fig. 4, 5 zeigen eine Ausführungsform der Anordnung der Kanäle, bei der der Neigungswinkel der vorstehenden Abschnitt oder der vertieften Abschnitte bei jedem vierten vorstehenden Abschnitt oder vertieften Abschnitt in den Kanalendabschnitten steiler ausgeführt ist.
Der Gasstrom auf der Seite der vorderen Fläche in den Kanalendabschnitten ist durch Pfeile in Fig. 5 dargestellt. Fig. 5 zeigt eine Stromstruktur, bei der ein Gas entlang zwei­ er Kanäle parallel strömt, das Gas sich dann in Wendeabschnit­ ten in den Endabschnitten mischt und sich dann wiederum ver­ zweigt und entlang zweier Linien strömt.
Obwohl die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in den parallelen Abschnitten des Kanals sich in bestimmtem Maße im Vergleich zu der oben in Fig. 1 beschriebenen Anordnung ver­ ringert, wird die Verringerung eines Druckverlustes bewirkt. Es versteht sich, daß die Anordnung des Kanals, bei der der Neigungswinkel eines Kanalendabschnitts steiler oder weniger steil ausgeführt ist, nicht auf die oben genannten zwei Aus­ führungsformen beschränkt ist und die Anordnung im Hinblick auf die Kapazität einer Gasversorgungsvorrichtung, die Strom­ erzeugungseffizienz und dgl. wahlfrei gewählt werden sollte.
Verschiedene Strömungsmuster können also entstehen, wenn der Neigungswinkel eines Kanalendabschnitts steiler oder weniger steil ausgeführt wird.
Graphitplatten, Metallplatten oder dgl. können im Hin­ blick auf die Elektronenleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Luftdichtheit als Trennplattenmaterial verwendet werden. Ein nichtrostender Stahl oder Titan wird jedoch bevorzugt, da das Material dünn ausgeführt und einer Zugumformung unterzogen werden kann.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Brennstoffzel­ lenstapelstruktur, die mit erfindungsgemäßen Trennplatten und mit Dichtplatten ausgebildet ist.
Die Brennstoffzellen haben eine Stapelstruktur aus Trennplatten 1, Dichtplatten 10 und Kohlefaserstromsammler 11, die Elektroden sind. Eine Einheitszelle wird ausgebildet, in­ dem ein Festpolymerfilm 12 sandwichartig angeordnet wird, der mit einem Elektrodenkatalysator auf beiden Seiten beschichtet ist. Durch Wiederholung der Stapelung eines A-Zyklus in Fig. 6 entsteht ein Brennstoffzellenstapel.
Die Festpolymerbrennstoffzellen erzeugen im Zusammen­ hang mit der Reaktion Wärme. Um die Festpolymerfilme auf einer geeigneten Temperatur zu halten, muß der Stapel gekühlt wer­ den. Die Kanäle der Trennplatten können auch als Kühlwasser­ stromwege verwendet werden. Der Stapel kann gekühlt werden, wenn ein B-Stapelzyklus in Fig. 6 eingefügt ist, der in geeig­ neten Intervallen in den Stapelzyklus führende Kühlwasserwege enthält.
Das Material der Dichtplatte 10 ist so lange zufrieden­ stellend, wie das Material eine geeignete Elastizität hat und bei Temperaturen bis zum Siedepunkt des Kühlwassers weder Zer­ setzung noch plastische Verformung aufweist. Silikonharz, But­ adienkautschukharz, Fluorharz und dgl. können als Dichtplat­ tenmaterial verwendet werden. Das in den Brennstoffzellen ver­ wendete Gas kann durch Festspannen der Dichtplatten, die ge­ ringfügig dicker sind als die Kanalhöhen, eingeschlossen wer­ den. Wenn die Dichtplatten eines Materials, wie oben erwähnt, so ausgeführt sind, daß sie eine geeignete Elastizität haben, können die Dichtplatten außerdem einer feinen Verformung der Trennplatte folgen usw. In Fig. 6 haben die Brennstoffzellen eine Form, bei der der Stromweg der Wasserstoffseite und der Stromweg der Sauerstoffseite einander gegenüberliegen, während der Festpolymerfilm sandwichartig zwischen beiden Wegen ange­ ordnet ist. Die Form ist jedoch nicht auf die oben beschriebe­ ne beschränkt, und es ist eine Form möglich, bei der sich bei­ de Stromwege kreuzen.
Fig. 7 zeigt eine Querschnittsform eines erfindungsge­ mäßen Kanals.
Der Kanalabstand der Trennplatte ist in Anbetracht der Gleichmäßigkeit einer Gaszuführung und Stromsammeleffizienz vorzugsweise kleiner. Außerdem ist es im Hinblick auf die Ver­ ringerung eines Kontaktwiderstands erwünscht, daß die Trenn­ platte eine große Kontaktfläche mit der Elektrode hat. Wenn der Kanalabstand im Vergleich zur Plattendicke jedoch kleiner wird, dann nimmt die Biegebelastung zu. Wenn der Krümmungsra­ dius des Schulterabschnitts klein ausgeführt wird oder die Länge des flachen Abschnitts verlängert wird, um die Kontakt­ fläche zu erhöhen, nimmt die Belastung außerdem zu, und die Trennplatte kann nicht ausgebildet werden, da während der Aus­ bildung Brüche auftreten. Ein Kanal mit einem Kanalabstand von 2 bis 3 mm und einer Kanaltiefe von etwa 1 mm (maximal) ist bisher allgemein als Stromwege der Trennplatte für Brennstoff­ zellen verwendet worden. Wenn Metallplatten mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,3 mm ausgebildet werden, sind diese Platten jedoch häufig in den Schulterabschnitten während der Ausbil­ dung gebrochen, da die Kanalform im Vergleich zur Plattendicke zu fein ist und die Biegebelastung im Schulterabschnitt be­ trächtlich wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben deshalb Musterformen mit verschiedenen Formen hergestellt und ver­ schiedene Materialien einer Zugumformung unterzogen. Dabei ha­ ben sie festgestellt, daß die Trennplatte durch eine bestimmte Gestaltung der Form ausgebildet werden kann, während ein Ka­ nalabstand, eine Kanaltiefe, ein Krümmungsradius des Schulter­ abschnitts und eine Länge des parallelen Abschnitts mit einer Dicke, einer Streckung und eine Streckspannung des Materials ins richtige Verhältnis gesetzt werden.
Insbesondere haben die Erfinder der vorliegenden Erfin­ dung die folgenden Entdeckungen gemacht. Wenn die Tiefe H (mm) jedes Kanals der Trennplatte kleiner oder gleich einem Wert ist, der nach der folgenden Formel berechnet ist:
H = 2 × W × (EL/YS)1,01 × (R/T)0,318 × (1 - W/P)2,66
wobei P (mm) ein Kanalabstand des Kanals, R (mm) ein Radius des Schulterabschnitts des Kanals, W (mm) eine Länge des pa­ rallelen Abschnitts des Kanals, t (mm) eine Dicke der Trenn­ platte, EL (%) eine Streckung eines für die Trennplatte ver­ wendeten Materials und YS (kp/mm2) eine Streckspannung des da­ für verwendeten Materials ist, kann die Trennplatte ausgebil­ det werden, ohne zu brechen. Außerdem kann die Querschnitts­ fläche des Stromwegs des Kanals sichergestellt werden, wenn die Kanaltiefe H (mm) etwa gleich dem Wert ist, der nach der oben erwähnten Formel berechnet ist.
Fig. 8 zeigt eine Form des Kanalendabschnitts einer er­ findungsgemäßen Trennplatte.
Der Neigungswinkel θ (Grad), der die Form des Kanalen­ dabschnitts definiert, ist vorzugsweise ein rechter Winkel im Hinblick auf die Verhinderung der Umleitung des Gases zur ab­ strömenden Seite. Wenn, wie oben beschrieben, der Neigungswin­ kel erhöht wurde, dann erhöhte sich die Biegebelastung in den Eckabschnitten, und die Eckabschnitte brachen häufig während der Ausbildung.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben daher Mu­ sterformen mit verschiedenen Formen hergestellt und haben ver­ schiedene Materialien einer Zugumformung unterzogen. Dabei ha­ ben sie festgestellt, daß die Trennplatte durch eine bestimmte Gestaltung der Form ausgebildet werden kann, während ein Krüm­ mungsradius im Schulterabschnitt und eine Länge des parallelen Abschnitts mit der Dicke, der Streckung und der Streckspannung des Materials ins richtige Verhältnis gesetzt werden.
Insbesondere haben die Erfinder der vorliegenden Erfin­ dung folgende Entdeckungen gemacht. Wenn der Neigungswinkel θ (Grad) jedes Kanalendabschnitts der Trennplatte kleiner oder gleich einem Wert ist, der nach der folgenden Formel berechnet ist:
θ = 90 × (EL/YS)0,372 × (R/t)0,270 × (W/t)0,265
wobei R (mm) ein Radius des Schulterabschnitts des Kanals, W (mm) eine Länge des parallelen Abschnitts des Kanals, t (mm) eine Dicke der Trennplatte, EL (%) eine Streckung des für die Trennplatte verwendeten Materials und YS (kp/mm2) eine Streckspannung ist, kann die Trennplatte ausgebildet werden, ohne zu brechen. Außerdem kann verhindert werden, daß Gas zur abströmenden Seite umgeleitet wird, wenn der Neigungswinkel θ (Grad) etwa gleich dem Wert ist, der nach der oben beschriebe­ nen Formel berechnet ist.
Fig. 9 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform ei­ ner Kanalanordnung, bei der die Querschnittsfläche eines Ka­ nals sich zum abströmenden Ende des Stromwegs hin vergrößert. Im allgemeinen fällt der Gasdruck infolge des Druckverlusts, wenn das Gas in abströmender Richtung entlang dem Stromweg strömt. Andererseits ist im Hinblick auf die Katalysatorreak­ tionseffizienz ein höherer Gasdruck erwünscht. Außerdem ist im Hinblick auf die Festigkeit des Festpolymerfilms eine kleinere Druckdifferenz zwischen der Wasserstoffseite und der Sauer­ stoffseite erwünscht. Die Druckabschwächung kann verringert werden, wenn die Querschnittsfläche des Stromwegs vergrößert wird, wenn das Gas in abströmender Richtung strömt. Die Druck­ differenz zwischen beiden Seiten des Festpolymerfilms kann verringert werden, ohne die Kapazität der Pumpe der Gasversor­ gung zu erhöhen. Obwohl die Stromwegbreite sich in Fig. 9 all­ mählich vergrößert, entsteht auch dann kein Problem, wenn sich die Tiefe des Stromwegs allmählich vergrößert oder die Tiefe und die Breite sich gleichzeitig ändern. Außerdem fördert eine allmähliche Vergrößerung oder Verringerung der Breite und Tie­ fe des Stromwegs einen Materialzustrom aus der Umgebung wäh­ rend der Ausbildung beim Zugumformen und trägt zur Durchfüh­ rung einer einfachen Zugumformung bei.
Ferner haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung Musterformen mit verschiedenen Formen hergestellt und haben verschiedene Materialien einer Zugumformung unterzogen. Dabei haben sie folgendes entdeckt: Wenn eine Zugumformung so durch­ geführt wird, daß eine Querschnittsform, bei der ein flacher Abschnitt 20 auf der Fläche außerhalb eines vorspringenden Ab­ schnitts oder eines vertieften Abschnitts liegt, in einem Querschnitt des Gasstromwegs ausgebildet ist, wie in Fig. 10 gezeigt, kann eine Trennplatte ausgebildet werden, ohne zu brechen.
Eine Breite eines flachen Abschnitts 20 ist vorzugswei­ se groß ausgeführt, um die Fläche, die mit der Elektrode in Kontakt ist, im Hinblick auf eine Verringerung des Kontaktwi­ derstands zu vergrößern. Die Breite ist vorzugsweise so ausge­ bildet, daß der flache Abschnitt eine Fläche hat, die minde­ stens 20% der vorstehenden Fläche des Elektrodenabschnitts beträgt, die den Stromweg bildet. Der Kontaktwiderstand wird dann klein, und die Ausgangsleistung der Brennstoffzelle wird verbessert. Um die chemische Reaktion zu verbessern, ist ande­ rerseits die Breite, um eine vorbestimmte elektromotorische Kraft zu erreichen und um Brennstoffgas gleichmäßig über die gesamte Elektrodenfläche zuzuführen, vorzugsweise so ausgebil­ det, daß die flachen Abschnitte eine Fläche haben, die bis zu 50% der vorstehenden Fläche betragen.
Ferner hat ein Verbindungsabschnitt zwischen dem fla­ chen Abschnitt 20 und dem Schulterabschnitt 23 vorzugsweise einen gebogenen Abschnitt 26. Wenn die erfindungsgemäße Trenn­ platte mit einem gebogenen Abschnitt 26 ausgeführt ist, ist die Kontaktfläche des flachen Abschnitts 20 und der Elektrode (Kohlefaserstromsammler) 11 sichergestellt, und ein vorbe­ stimmter Kontaktwiderstand kann erreicht werden. Wenn der Schulterabschnitt 23 eine Krümmung hat, wie in Fig. 14 ge­ zeigt, bildet eine Tangente im gebogenen Abschnitt 26 des Schulterabschnitts 23 vorzugsweise einen Winkel α von minde­ stens 30° mit dem flachen Abschnitt 20, um sicherzustellen, daß eine notwendige Fläche mit der Elektrode in Kontakt ist. Um eine chemische Reaktion zu fördern, beträgt andererseits der Winkel α, um eine vorbestimmte elektromotorische Kraft zu ergeben und um Brennstoffgas gleichmäßig über die gesamte Elektrodenfläche zuzuführen, vorzugsweise bis zu 90°. Außerdem kann, wie in Fig. 11 gezeigt, die Form des Schulterabschnitts 23 eine Querschnittsform haben, die keinen R-Abschnitt hat und einen spitzen Winkel mit dem flachen Abschnitt bildet. Außer­ dem wird die Form des Schulterabschnitts 23 durch die Form der Form und den Hub während der Zugumformung bestimmt.
Ferner sind der gesamte obere Bodenabschnitt des vor­ springenden Abschnitts und der gesamte untere Bodenabschnitt des vertieften Abschnitts auf den Innenseitenflächen des vor­ springenden und des vertieften Abschnitts vorzugsweise mit ei­ ner Krümmung von mindestens 50.t/EL (mm) gekrümmt. Es ist festgestellt worden, daß die Trennplatte dann einer Zugumfor­ mung ohne Brüche unterzogen werden kann, da die Umformung die Zugfestigkeit verringert. Um Brüche im oberen und im unteren Bodenabschnitt zu verhindern, betragen die Krümmung des oberen Bodenabschnitts und die des unteren Bodenabschnitts vorzugs­ weise mindestens 50.t/EL (mm). Um die chemische Reaktion zum Generieren einer bestimmten elektromotorischen Kraft zu unter­ stützen und um gleichmäßig Brennstoffgas über die gesamte Elektrodenfläche zu liefern, werden die Krümmungen vorzugswei­ se bis zu 1 (mm) gemacht.
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform der Querschnittsform einer Form zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Trennplatte. Die Form hat eine Querschnittsform, die annähernd denen der in Fig. 10 bis 11 gezeigten Kanäle der Trennplatten entspricht. Die in Fig. 12 gezeigte obere Kraft 24 wird allmählich erhöht, um eine Trennplatte einer Zugumformung zu unterziehen. Bei der Zugumformung erfolgt ein Streckziehen, wenn auf die Form ge­ drückt wird, und die Kanalabschnitte werden ausgebildet. Es erfolgt eine Prägung, wenn die obere Kraft weiter erhöht wird, und ein flacher Abschnitt 20 mit einer vorbestimmten Breite wird auf den Flächen außerhalb des vorspringenden und des ver­ tieften Abschnitts ausgebildet. Die Form der Form ist nicht auf die in Fig. 12 gezeigte beschränkt, und es kann auch eine Form verwendet werden, die der Querschnittsform der Trennplat­ te völlig gleicht.
Beispiel 1
Muster-Festpolymerbrennstoffzellen wurden erfindungsge­ mäß hergestellt, und die Gasdichtheit und Stromerzeugungskapa­ zität werden bestätigt. Fig. 13 zeigt einen Brennstoffzellen­ stapel mit einer in Fig. 6 gezeigten Stapelstruktur. Die ver­ tikale Richtung in Fig. 6 entspricht dem Pfeil in Fig. 13.
Bolzenlöcher wurden an den vier Ecken jedes Teils zum Zweck der Positionierung und des Aufbringens eines Gesamt­ drucks ausgeführt, und der Stapel wurde unter Verwendung von Bolzen mit hoher Zugfestigkeit und einer starren Endplatte festgespannt (wobei der festgespannte Zustand in Fig. 6 wegge­ lassen ist). Ein in Fig. 6 gezeigte A-Zyklus wurde viermal wiederholt, und nach jedem vierten A-Zyklus wurde ein B-Zyklus angeordnet, wobei insgesamt 200 Einheitszellen gestapelt wur­ den. Die Brennstoffzellen hatten Abmessungen von 250 mm × 250 mm × 150 mm (Höhe).
Der Stromwegabschnitt einer Trennplatte hatte Abmessun­ gen von 100 mm × 200 mm. Ein austenitischer nichtrostender 20CR-15Ni-3Mo-Stahl mit einer Dicke von 0,2 mm wurde als Trennplatte verwendet. Ein handelsüblicher Perfluorsulfonsäu­ re-Ionenaustauschfilm wurde als Festpolymerfilm verwendet. Handelsübliches Platin mit Rußträger wurde als Elektrodenkata­ lysator verwendet. Handelsübliches poröses Kohlepapier wurde als Kohlefaserstromsammler verwendet. Unter Verwendung der oben genannten Materialien wurden Muster- Festpolymerbrennstoffzellen hergestellt. Außerdem wurden die folgenden zwei Typen von Trennplatten hergestellt und verwen­ det: eine Trennplatte mit einem konstanten Kanalabstand; und eine Trennplatte mit einem Kanalabstand, der zum abströmenden Ende hin zunimmt.
Die Kanalanordnungen werden nachstehend beschrieben. Im Beispiel (1) wurde eine Kanalanordnung verwendet, bei der je­ der Kanal durchgehend ausgebildet wird, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt. Ein kleinerer Neigungswinkel θ der Kanalendabschnitte betrug 5,7° (= 0,5/5,0). Im Beispiel (2) wurde eine Ka­ nalanordnung verwendet, bei der jeder Kanal durchgehend ausge­ bildet ist, wie in Fig. 9 gezeigt. Ein kleinerer Neigungswin­ kel θ der Kanalendabschnitte betrug 5,7°. Ein 0,6 mm dickes Siliconharz wurde als Dichtplatte verwendet.
Bei den in Fig. 13 gezeigten Festbrennstoffzellen wurde eine Seitenkappe für einen Kühlwassereintritt 17 bereitge­ stellt, um Kühlwasser von der Stapelseite zuzuführen; eine Seitenkappe wurde für einen Kühlwasseraustritt 18 bereitge­ stellt, um das Kühlwasser von der Stapelseite abzuführen. Die Kappenendabschnitte, die mit dem Stapel in Kontakt waren, wur­ den mit Siliconharz gedichtet, um einen Wasseraustritt zu ver­ hindern. Die Bezugszeichen 13, 15 bezeichnen einen Eintritt bzw. einen Austritt eines Brennstoffgases. Die Bezugszeichen 14, 16 bezeichnen einen Eintritt bzw. einen Austritt eines Luftgases.
Die Trennplatten konnten einer Zugumformung unterzogen werden, ohne zu brechen. Ähnliche Muster-Festpolymerbrenn­ stoffzellen wurden bei 80°C betrieben, während Wasserstoff als Brennstoffgas und Luft bei 90°C befeuchtet und zugeführt wurden, um Strom zu erzeugen. Alle Festpolymerbrennstoffzellen zeigten weder Gas- noch Wasserundichtigkeit. Außerdem wurde eine Stromerzeugung mit einem Auslösespannungswert von etwa 90 V und einem Kurzschlußstrom von etwa 100 A bestätigt. Wie oben beschrieben, wurde bestätigt, daß die Brennstoffzellen, die die erfindungsgemäßen Trennplatten verwenden, gut funktio­ nierten.
Beispiel 2
Der Stromwegabschnitt einer Trennplatte hatte Abmessun­ gen von 100 m × 200 mm. Ein austenitischer nichtrostender 20Cr-15Ni-3Mo-Stahl mit einer Dicke von 0,2 mm wurde als Trennplatte verwendet. Ein handelsüblicher Perfluorsulfonsäu­ re-Ionenaustauschfilm wurde als Festpolymerfilm verwendet. Handelsübliches Platin mit Rußträger wurde als Elektrodenkata­ lysator verwendet. Handelsübliches poröses Kohlepapier wurde als Kohlefaserstromsammler verwendet. Unter Verwendung der oben genannten Materialien wurden Muster- Festpolymerbrennstoffzellen auf die gleiche Weise wie in Bei­ spiel 1 hergestellt. Außerdem wurde eine Muster-Trennplatte mit einer Kanalform mit einem konstanten Abstand durch Zugum­ formung unter Verwendung eines Oberteils und eines Unterteils mit Konfigurationen hergestellt, die der Kanalform entspre­ chen. Es wurde eine Kanalanordnung verwendet, bei der jeder Kanal durchgehend ausgebildet ist, wie in Fig. 1 bis 3 ge­ zeigt. Die Querschnittform des Kanals ist in Fig. 10 darge­ stellt. Der Kanal hatte die folgenden Abmessungen: einen Krüm­ mungsradius im Schulterabschnitt von 0,3 mm; eine Krümmung des oberen Bodenabschnitts in einem vorstehenden Abschnitt von 0,3 mm; eine Krümmung des unteren Bodenabschnitts in einem vertieften Abschnitt von 0,3 mm; eine Breite eines flachen Ab­ schnitts von 0,5 mm; einen Kanalabstand von 1,55 mm; und eine Kanaltiefe von 0,5 mm (maximal). Festbrennstoffzellen, wie in Fig. 13 gezeigt, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Die Trennplatten konnten einer Zugumformung unterzogen werden, ohne zu brechen. Solche Muster-Festpolymerbrenn­ stoffzellen wurden bei 80°C betrieben, während Wasserstoff als Brennstoffgas und Luft bei 90°C befeuchtet und zugeführt wurden, um Strom zu erzeugen. Die Festpolymerbrennstoffzellen in Beispiel 2 wiesen außerdem weder Gas- noch Wasserundichtig­ keit auf. Außerdem wurde eine Stromerzeugung mit einem Auslö­ sespannungswert von etwa 90 V und einem Kurzschlußstrom von etwa 100 A bestätigt. Wie oben beschrieben, wurde bestätigt, daß die Brennstoffzellen, die die erfindungsgemäßen Trennplat­ ten verwenden, gut funktionierten.
Trennplatten für Festpolymerbrennstoffzellen können er­ findungsgemäß durch Zugumformung eines hochkorrosionsfesten nichtrostenden Stahls oder von Titan hergestellt werden. Dem­ zufolge sind die erfindungsgemäßen Technologien extrem effek­ tiv bei der Realisierung von Festpolymerbrennstoffzellen bei niedrigen Kosten.

Claims (13)

1. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen mit:
einem flachen Umfangsabschnitt und
Kanälen im Mittelabschnitt, die vorstehend Abschnitte und vertiefte Abschnitte aufweisen, die verschiedene Stromwege für Gase auf der vorderen und der hinteren Fläche des Mit­ telabschnitts bereitstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalendabschnitte jedes der Kanäle geneigt sind.
2. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach Anspruch 1, wobei der Neigungswinkel θ (Grad) der Kanalendab­ schnitte sich von Kanal zu Kanal unterscheidet.
3. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Tiefe H (mm) jedes Kanals kleiner oder gleich einem Wert ist, der nach der folgenden Formel be­ rechnet ist:
H = 2 × W × (EL/YS)1,01 × (R/T)0,318 × (1 - W/p)2,66
wobei P (mm) ein Kanalabstand des Kanals, R (mm) ein Radius des Schulterabschnitts des Kanals, W (mm) eine Länge des pa­ rallelen Abschnitt des Kanals, t (mm) eine Dicke des Trennele­ ments, EL (%) eine Streckung eines für das Trennelement ver­ wendeten Materials und YS (kp/mm2) eine Streckspannung des da­ für verwendeten Materials ist.
4. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Neigungswinkel θ (Grad) jedes Ka­ nalendabschnitts kleiner oder gleich einem Wert ist, der nach der folgenden Formel berechnet ist:
θ = 90 × (EL/YS)0,372 × (R/t)0,270 × (W/t)-0,265
wobei R (mm) ein Radius des Schulterabschnitts des Kanals, W (mm) eine Länge des parallelen Abschnitts des Kanals, t (mm) eine Dicke der Trennplatte, EL (%) eine Streckung eines für die Trennplatte verwendeten Materials und YS (kp/m2) eine Streckspannung des dafür verwendeten Materials ist.
5. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Querschnitt eines Gasstromwegs, der durch Wiederholung eines vorstehenden Ab­ schnitts und eines vertieften Abschnitts des Kanals gebildet wird, die äußere Fläche jedes vorstehenden Abschnitts und die jedes vertieften Abschnitts jeweils einen flachen Abschnitt haben und der Schulterabschnitt jedes vorstehenden Abschnitts und der jedes vertieften Abschnitts jeweils einen gekrümmten Abschnitt mit einer konstanten Krümmung haben.
6. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach Anspruch 5, wobei der Verbindungsabschnitt zwischen dem fla­ chen Abschnitt und dem Schulterabschnitt einen gebogenen Ab­ schnitt hat.
7. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach Anspruch 5 oder 6, wobei der gesamte obere Bodenabschnitt und der gesamte untere Bodenabschnitt auf den Innenflächen des vorstehenden Abschnitts und des vertieften Abschnitts mit ei­ ner konstanten Krümmung gekrümmt sind.
8. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die folgende Gleichung er­ füllt ist:
EL ≧ 50./R
wobei R (mm) eine Krümmung des Schulterabschnitts oder des oberen Bodenabschnitts und des unteren Bodenabschnitts, EL (%) eine Streckung des oben genannten Materials und t (mm) eine Dicke der oben genannten Platte ist.
9. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Trennplatte ein Dicht­ teil hat, das beide flache Flächen des Umfangsabschnitts ab­ dichtet.
10. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Querschnittsfläche des Kanals sich zum abströmenden Ende des Gasstromwegs hin vergrö­ ßert.
11. Trennelement für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Trennelement aus einem nichtrostenden Stahl oder Titan besteht.
12. Verfahren zur Herstellung eines Trennelements für Festpolymerbrennstoffzellen mit dem Schritt: Pressformen mit einer Form mit einer Konfiguration, die der äußeren Form des Trennelements für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 11 entspricht.
13. Festpolymerbrennstoffzellen mit den Trennelementen für Festpolymerbrennstoffzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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