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Brennstoffzellenanordnungen mit zumindest einer Bipolarplattenlage und mindestens einer Elektrolytmembran bilden typischerweise einen Brennstoffzellenstapel mehrerer in Serie geschalteter Brennstoffzellen (Brennstoffzellen-Stack) oder einen Teil eines derartigen Brennstoffzellenstapels. Üblicherweise wird ein Brennstoffzellenstapel durch repetitives Aufeinanderfügen von Bipolarplatten und Elektrolytmembranen in abwechselnder Reihenfolge hergestellt, wobei zusätzliche Dichtungslagen vorgesehen sein können. Als Elektrolytmembranen sollen dabei in der vorliegenden Schrift auch mehrschichtige Anordnungen bezeichnet sein, die neben einer Elektrolytmembran – beispielsweise einer Polymerelektrolytmembran – im engeren Sinn des Wortes auch daran anliegende Katalysatorschichten, Elektroden und/oder Gasdiffusionslagen umfassen können (eine solche Anordnung, die zumindest eine Elektrolytmembran umfasst, wird auch als Elektroden-Membran-Einheit bezeichnet und insbesondere nachfolgend gelegentlich als EME abgekürzt). Die in einem Brennstoffzellenstapel zwischen benachbarten Elektrolytmembranen angeordneten Bipolarplatten dienen zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen benachbarten Brennstoffzellen, zum An- und Abtransport von Reaktanden bzw. Reaktionsprodukten und typischerweise auch zum Abtransport von Reaktionswärme, beispielsweise mit Hilfe von in die Bipolarplatten integrierten Kühlmittelkanälen, sowie zum Abdichten der anliegenden Brennstoffzellen oder Elektrolytmembranen in ihren Randbereichen und der aktiven Fläche.
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Da Elektrolytmembranen zumeist fragil und biegeschlaff sind, sind sie bei der Herstellung einer Brennstoffzellenanordnung oder eines Brennstoffzellenstapels sehr schwer zu handhaben. Schwierigkeiten ergeben sich insbesondere bei einer genauen Positionierung einer Elektrolytmembran auf einer zuvor auf dem Stapel montierten Bipolarplatte und damit zusammenhängend bei einer Abdichtung einer Brennstoffzellenanordnung zwischen einer Bipolarplatte und der daran anliegenden Elektrolytmembran. Wegen der Schwierigkeit, eine Elektrolytmembran präzise auf der angrenzenden Bipolarplatte zu positionieren, lässt sich ein Zusammenbau einer herkömmlichen Brennstoffzellenanordnung mit mehreren Brennstoffzellen ferner nur sehr aufwendig automatisieren, was mit Blick auf eine Massenfertigung von Nachteil ist.
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Typischerweise werden gattungsgemäße Brennstoffzellenanordnungen nach dem Stand der Technik also dadurch hergestellt, dass Bipolarplatten und Elektrolytmembranen in abwechselnder Reihenfolge aufeinander geschichtet werden, wobei ein so entstehender Brennstoffzellenstapel beispielsweise durch ein gegenseitiges Verspannen zweier Endplatten zusammengehalten werden kann. Ein solches Herstellungsverfahren bringt die Nachteile der schwierigen Handhabung labiler Elektrolytmembranen beim Zusammenbau eines Brennstoffzellenstapels und der ebenfalls schwierigen Realisierung hinreichend guter Abdichtungen zwischen benachbarten Lagen mit sich.
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Nach dem Stand der Technik ist es ebenfalls bekannt, im Fall von graphitischen Bipolarplatten angrenzende Elektrolytmembranen mittels thermisch oder unter Feuchtigkeitseinwirkung vernetzender Klebstoffe auf die Bipolarplatte aufzukleben bzw. zwischen zwei Bipolarplatten einzukleben. Damit wird zwar eine gute Abdichtung erreicht, Schwierigkeiten ergeben sich aber dadurch, dass ein Vernetzen des verwendeten Klebstoffs von außen induziert werden muss, typischerweise durch thermische Einwirkung. Dabei lassen sich Schäden an den temperaturempfindlichen Elektrolytmembranen, die sich dadurch beispielsweise zusammenziehen, austrocknen und reißen können, nur schwer vermeiden. Auch unter Feuchtigkeitseinwirkung bzw. durch Reaktivgase (bspw. Kohlendioxid) vernetzende Klebstoffe erleichtern die Herstellung nicht, weil eine zu verklebende Verbindungsstelle zwischen einer Elektrolytmembran und einer angrenzenden Bipolarplatte typischerweise schwer zugänglich liegt und daher nur äußerst umständlich und/oder nicht hinreichend vollständig und homogen mit Feuchtigkeit beaufschlagt werden kann. Eine Herstellung einer Brennstoffzellenanordnung unter Verwendung derartiger Klebstoffe erfordert ferner einen enormen zeitlichen Aufwand, da benachbarte Bipolarplatten und Elektrolytmembranen dabei verhältnismäßig lange unter Druckspannung gehalten werden müssen. Ein Zusammenbau eines Brennstoffzellenstapels erweist sich damit als noch umständlicher. Insbesondere ein automatisierter Zusammenbau von Brennstoffzellenstapeln ist daher bei Brennstoffzellenanordnungen nach dem Stand der Technik – jedenfalls bei industriell relevanten großen Stückzahlen – zumindest zu zeitaufwendig.
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Die
DE 103 03 655 A1 zeigt eine Dichtanordnung für einen Brennstoffzellenaufbau mit einer zwei Metalllagen enthaltenden Bipolarplatte. Innerhalb der Bipolarplatte sind Harzrahmen mit Klebstoff miteinander verbunden. Außerhalb der Bipolarplatte ist eine umlaufende Flachdichtung gezeigt. Über die Art des Klebstoffes innerhalb der Bipolarplatte ist keine Aussage getroffen. Dieses Dokument zeigt nicht, dass die außen liegende Flachdichtung zum Verkleben der Bipolarplatte mit weiteren Klebepartnern, beispielsweise weiteren Bipolarplatten, geeignet ist.
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Die
US 2004/0023090 A1 beschreibt ein Brennstoffzellensystem mit einer relativ komplexen Dichtstruktur, die aus Silikon, Neopren oder entsprechenden elastomeren Materialien ausschließlich gebildet ist.
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Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzellenanordnung zu entwickeln, die die beschriebenen Nachteile zu umgehen erlaubt, indem sie sich einfacher herstellen lässt und ihrerseits zu einer vereinfachten Herstellung eines Brennstoffzellenstapels eignet. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, neben entsprechenden Brennstoffzellenstapeln ein einfaches und damit gegebenenfalls auch zumindest teilweise automatisierbares Verfahren zur Herstellung solcher Brennstoffzellenanordnungen und Brennstoffzellenstapeln vorzuschlagen, wobei bei diesen Brennstoffzellenanordnungen insbesondere eine gute Abdichtung zwischen benachbarten Lagen gewährleistet sein soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.
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Gegenstand eines unabhängigen Patentanspruches ist eine Brennstoffzellenanordnung, enthaltend zumindest eine Bipolarplattenlage und einen Klebepartner, wobei der Klebepartner mit einem auf eine elastische dreidimensionale Dichtungsstruktur der Bipolarplattenlage, die durch mindestens eine Sicke gegeben ist, und/oder daran benachbarte Randbereiche der Bipolarplattenlage befindlichen Haftklebstoff oder einem physikalisch abbindenden Klebstoff auf die Bipolarplattenlage aufgeklebt ist, wobei die Sicke durch eine entsprechende Prägung oder Formung der Bipolarplattenlage realisiert ist.
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Bei dem ”Klebepartner” handelt es sich hierbei vorzugsweise um eine Elektroden-Membran-Einheit bzw. eine Bipolarplatte/Bipolarplattenlage. Unter ”Klebepartner” wird erfindungsgemäß über diese beiden speziellen Ausführungen hinaus ein Bauteil verstanden, welches folgende Eigenschaften aufweist:
ein Bauteil,
welches benachbart zu der mit Kleber beschichteten Bipolarplatte ist;
welches auf der Seite, die der mit Kleber beschichteten Bipolarplatte zugewandt ist, selbst keinen Kleber hat;
welches mit der mit Kleber beschichteten Bipolarplatte eine adhäsive Verbindung eingehen kann;
welches auf der Seite, die der mit Kleber beschichteten Bipolarplatte abgewandt ist, selbst einen Kleber haben kann aber nicht muss.
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Die Erfindung ist somit an die unterschiedlichen Aufgaben und Eigenschaften einer Dichtung für Brennstoffzellen genau angepasst. Es stellt sich hier nämlich die Aufgabe, dass einerseits ein leichtes Montieren der einzelnen Lagen gegeben sein soll und außerdem ein Austritt von Medien unbedingt vermieden werden muss. Andererseits sind in diesem Bereich gerade auch Elastizität bzw. Toleranzausgleich und der Ausgleich von Oberflächenrauhigkeit gefordert.
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Die erfindungsgemäße Lösung schlägt hierbei einen völlig neuen Weg ein. Die hier gezeigte Klebeverbindung soll einfach herzustellen und umweltfreundlich sein. Es wird mit den erfindungsgemäßen Klebstoffen keine Klebevernetzung benötigt. Das Fügen erfolgt hierbei durch ein ”Anhaften” von Molekülketten an der Oberfläche, beispielsweise durch van-der-Waals-Kräfte. Es kommt zu praktisch keiner chemischen ”Aushärtung”, d. h. Vernetzen des Klebstoffs bei Aufbau der Klebeverbindung. Außerdem ist vorteilhaft, dass diese Fügevorgänge ohne eine externe Energiezufuhr erfolgen können, wie dies beispielsweise bei Schmelzklebern notwendig sein könnte. Daher sind erfindungsgemäß wesentlich die physikalisch abbindenden Klebstoffe, insbesondere Haftkleber. Diese Klebstoffe gewährleisten im Hinblick auf die Dichtwirkung vorliegend lediglich einen Ausgleich der Oberflächenrauhigkeit.
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Die Haupteigenschaft einer Dichtung, Elastizität und Toleranzausgleich, wird vorliegend allerdings von der dreidimensionalen Dichtungsstruktur übernommen und nicht durch das Verkleben selbst erzielt. Besonders die Elastizität wird durch die erfindungsgemäßen Haftklebstoffe nicht erzielbar sein, so dass eine entsprechende dreidimensionale Dichtstruktur, welche elastische Eigenschaften hat, zum Toleranzausgleich notwendig ist. Wichtig bei der ”dreidimensionalen Dichtstruktur” ist hierbei das im Querschnitt dieser Dichtstruktur (Querschnitt senkrecht zu der Plattenebene) eine von einem Rechteck abweichende räumliche Struktur gegeben ist. Es handelt sich also hier nicht um eine ”einfache” Flachdichtung. Die Dichtung ist daher elastisch und dient dem Toleranzausgleich. Der Kleber dient ausschließlich zur stoffschlüssigen Verbindung zum Klebepartner. Die elastische Dichtungsstruktur sowie der Auftrag des Klebstoffs entstehen bzw. erfolgen unabhängig vom Erzeugen der Klebeverbindung, dadurch ist es möglich, ausgleichende Dicht- und Klebefunktionen unabhängig voneinander abzustimmen.
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Die Dicke der Klebstoffschicht beträgt vorzugsweise 1 bis 50 μm, besonders vorzugsweise 5 bis 30 μm. Besonders vorteilhaft ist, dass der Klebstoff einen Kautschuk und/oder einen untervernetzten Kautschuk und/oder ein Haftharz enthält. Erwähnenswert ist auch, dass ein Auftrag des Klebers auf die dreidimensionale Dichtstruktur auch bedeuten kann, dass der Kleber auf der Seite der Bipolarplatte aufgetragen ist, die der Dichtungsstruktur gegenüberliegt.
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Erwähnenswert bei der Erfindung ist außerdem, dass die flüssig aufgetragenen Klebstoffe etwas anderes darstellen als zum Beispiel ”Klebebänder”. Der Flüssigauftrag von Klebstoff bedeutet, dass nicht eine Extralage (wie bei Klebebänder) in die gewünschte Form gestanzt werden muss, gelagert werden muss, zugeführt werden muss, von Schutzfolie befreit werden muss, positioniert und aufklebt werden muss. All diese aufwendigen Schritte würden einen Automatisierungsprozess erschweren.
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Die vorliegende Erfindung weicht erheblich von dem Stand der Technik ab. Bisher ist der Brennstoffzellen-Fachmann bestrebt, die Funktion ”Dichten” durch Verkleben zu erreichen. Dadurch möchte er sich üblicherweise eine zusätzliche Abdichtung ersparen. Dafür wurden bisher Verfahren angewendet, bei denen möglichst feste und dadurch dichte Verbindungen entstehen (vor allem durch reaktiv klebevernetzende Klebstoffe, induziert mittels Feuchtigkeit, z. B. Sekundenkleber, und/oder Hitze, z. B. Silikone, Epoxydharze, und/oder bei dem durch geschäumte Trägerfolie eine gewisse Elastizität erhalten bleibt, z. B. doppelseitige Klebebänder). Dies ist vorliegend nicht gegeben, da ganz gezielt einerseits die Klebeverbindung durch den Klebstoff hergestellt wird und ein elastischer Toleranzausgleich durch die erfindungsgemäße elastische Dichtungsstruktur erreicht wird.
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Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung enthält somit eine Bipolarplatte oder Bipolarplattenlage mit einer, zumindest im Randbereich vorhandenen, dreidimensionalen Dichtungsstruktur, wobei die dreidimensionale Dichtungsstruktur und/oder daran benachbarte Randbereiche der Bipolarplatte mit einem Haftkleber oder physikalisch abbindenden Klebstoff beschichtet sind.
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Mit einer solchen Bipolarplatte oder Bipolarplattenlage als Ausgangspunkt können dann die erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnungen leicht aufgebaut werden.
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Eine schwierige Handhabung biegeschlaffer Elektrolytmembranen beim Zusammenbau eines Brennstoffzellenstapels lässt sich erfindungsgemäß dadurch vermeiden, dass die Elektroden-Membran-Einheit (EME) bei einer zumindest eine Bipolarplattenlage und eine Elektroden-Membran-Einheit enthaltenden Brennstoffzellenanordnung mit einem Haftklebstoff oder einem physikalisch abbindenden Klebstoff aufgeklebt ist. Es ergibt sich damit ein Aufbau, bei dem zwischen der EME und der Bipolarplattenlage zumindest bereichsweise eine diese zusammenhaltende Schicht des entsprechenden Klebstoffs angeordnet ist. Damit wird zugleich eine sehr gute Abdichtung gegen Gas- und Flüssigkeitsaustritte zwischen der EME und der Bipolarplattenlage erreicht. Zur Erzielung dieser Vorteile kann die EME im ersten Fall mit einem Haftklebstoff oder einem physikalisch abbindenden Klebstoff auf die Bipolarplattenlage aufgeklebt werden.
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Ein nachteilig aufwendiges und schwierig zu realisierendes Einwirken auf Klebestellen zum Auslösen einer Vernetzungsreaktion erübrigt sich auch bei einer Verwendung eines Haftklebstoffs oder eines physikalisch abbindenden Klebstoffs zum Aufkleben der EME auf die Bipolarplattenlage. Dabei kann es sich z. B. um einen dauerhaft klebrigen Klebstoff handeln, der auf die EME und/oder auf die Bipolarplattenlage aufgebracht werden kann, um dort eine klebende Schicht ähnlich einer Oberfläche eines Klebebands zu bilden. Ein solcher Haftklebstoff kann bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung aus Mischungen von Kautschuken und Haftharzen (so genannten Tackifiern) oder einem sogenannten untervernetzten Kautschuk bestehen, wobei synthetische und natürliche Harze als Haftharze in Frage kommen. Als Basispolymere können dabei Natur- und Synthese-Kautschuke, Polyacrylate, Polyester, Polychloroprene, Polyvinylether und/oder Polyurethane und/oder Fluorpolymerkautschuke verwendet werden, denen Harze wie insbesondere modifizierte Naturharze – bspw. Kolophonium – und/oder Kunstharze – bspw. Polyesterharze, Phenolharze – sowie Weichmacher und/oder Antioxidantien zugesetzt werden können.
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Es ist vorgesehen, dass die Bipolarplattenlage im Randbereich auf einer der Elektrolytmembran zugewandten Seite eine dreidimensionale Dichtungsstruktur hat. Eine solche Dichtungsstruktur kann dazu dienen, eine bessere Abdichtung zur angrenzenden Elektrolytmembran zu erreichen und ferner als Toleranzausgleich zu dienen, durch den unterschiedliche Dicken einer angrenzenden Elektrolytmembran und thermisch bedingte Ausdehnungen und Schrumpfungen eines aus zumindest einer entsprechenden Anordnung gebildeten Stapels ausgeglichen werden können. Um diese Aufgaben zu erfüllen, eignen sich insbesondere Sicken, die durch eine entsprechende Prägung oder Formung der Bipolarplattenlage realisiert sein können, Elastomerwülste und/oder Elastomerformdichtungen wie beispielsweise Dichtlippen. Die Elastomerwülste oder -formdichtungen können dabei insbesondere aus Kautschuk gefertigt sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass die dreidimensionale Dichtungsstruktur bei der fertigen Brennstoffzellenanordnung teilweise verformt ist, um die Dichtungsfunktion zu erfüllen. Dazu kann die Dichtung bspw. in einer Vertiefung wie z. B. einer Nut untergebracht sein. Beim Zusammenbau können dann zwei aneinander angrenzende Flächen von EME und Bipolarplattenlage in Randbereichen in Kontakt geraten, wobei die Dichtung entsprechend weit zurückweicht. Als Toleranzausgleich eignet sich die dreidimensionale Dichtungsstruktur besonders gut, wenn sie in gewissen Grenzen elastisch ist. Abhängig davon, wie stark die Dichtungsstruktur in der fertigen Brennstoffzellenanordnung deformiert und/oder in die EME eingedrückt ist, kann vorgesehen sein, dass eine Klebeverbindung nur auf Erhebungen der Dichtungsstruktur oder aber im Randbereich der Bipolarplattenlage vollflächig besteht, wozu der Klebstoff dementsprechend auf Erhebungen der Dichtungsstruktur und/oder im Randbereich vollflächig aufgetragen werden kann.
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Als Klebstoff kann insbesondere ein zwar eventuell haftvernetzender, aber nicht klebevernetzender Klebstoff verwendet werden. Als nicht klebevernetzender Klebstoff soll dabei in der vorliegenden Schrift vorzugsweise ein im strengen Sinn des Wortes bei der Ausbildung der Klebeverbindung nicht vernetzendes Material zu bezeichnen sein. Darüber hinaus soll als nicht klebevernetzend aber auch ein Klebstoff bezeichnet werden können, der nach einer Applikation auf einen Untergrund und nach einem Aufbau einer Haftung zu diesem Untergrund, die selbst u. U. noch durch eine vernetzende Reaktion (Haftvernetzung) zustande kommen kann, noch befähigt ist, eine weitere adhäsive Verbindung zu einem Klebepartner einzugehen, wobei die letztgenannte adhäsive Verbindung eine reine Haftverbindung ist oder durch physikalisches Abbinden zustande kommt, ohne dass von außen Energie, Feuchtigkeit und/oder Reaktivgase zugeführt werden müssen oder generell eine weitere chemische Reaktion (Vernetzung) für die adhäsive Wirkung zum Klebepartner notwendig ist.
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Um eine Herstellung einer Brennstoffzellenanordnung beschriebener Art mit möglichst geringem Aufwand zu realisieren und dabei zu gewährleisten, dass möglichst genau definierte Mengen von Klebstoff zum Einsatz kommen, ist es zweckmäßig, den Klebstoff oder zumindest eine Komponente des Klebstoffs durch Sieb-, Walzen- oder Tampondruck oder durch Dispenserauftrag aufzutragen, wobei ein Auftrag des Klebstoffs unter Verwendung eines Roboters automatisiert erfolgen kann. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Klebstoff, beispielsweise ein Siebdruckklebstoff, auf die Bipolarplattenlage aufgebracht wird, bei der das leichter möglich ist, als bei der empfindlichen EME. Sowohl bei einer Verwendung nicht vernetzender Klebstoffe als auch bei einer Verwendung von Zweikomponentenklebstoffen, von denen jeweils eine Komponente auf die Bipolarplattenlage und eine andere Komponente auf den Klebepartner aufgetragen wird, ist es ferner nicht unbedingt erforderlich, dass die Bipolarplattenlage und der Klebepartner unmittelbar nach Auftragen des Klebstoffs bzw. der Klebstoffkomponenten zusammengebracht werden. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist vielmehr auch darin zu sehen, dass das Zusammenbringen von Bipolarplattenlage und Klebepartner unter Umständen auch erst mit größerem zeitlichen Abstand nach dem Klebstoffauftrag erfolgen kann.
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Bei der Bipolarplattenlage kann es sich um eine vollständige Bipolarplatte handeln oder auch um einen Teil einer solchen, wenn die Bipolarplatte selbst aus mehreren Lagen besteht. So sehen bevorzugte Ausführungen der Erfindung vor, dass eine Bipolarplatte aus zwei aneinander anliegenden und/oder miteinander verbundenen Bipolarplattenlagen gebildet wird, wodurch zwischen den Bipolarplattenlagen eine Kühllage entsteht.
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Bei der mindestens einen Bipolarplattenlage kann es sich insbesondere um einen Teil einer graphitischen, also zumindest teilweise aus Graphit bestehenden, oder einer metallischen Bipolarplatte oder auch um eine vollständige graphitische oder metallische Bipolarplatte handeln. Eine metallische Bipolarplatte, die also vollständig oder teilweise aus Metall besteht kann dabei z. B. zumindest teilweise aus Edelstahl gefertigt sein. Edelstahl eignet sich wegen seiner Stabilität und Korrosionsbeständigkeit besonders gut zur Herstellung von Bipolarplatten. Insbesondere metallische Bipolarplatten können vorteilhaft so ausgeführt sein, dass eine Bipolarplatte aus jeweils zwei Bipolarplattenlagen gebildet ist, so dass in einfacher Weise zwischen den zwei entsprechend geprägten oder geformten Bipolarplattenlagen eine Kühlmittellage mit einem entsprechenden Kühlmittelkanalsystem entsteht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Klebeverbindung zwischen der Elektrolytmembran bzw. EME und der Bipolarplattenlage nur in einem Randbereich der Bipolarplattenlage, also außerhalb einer aktiven Fläche der Elektrolytmembran und der entsprechenden Bipolarplatte, besteht. Dadurch wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen EME und Bipolarplattenlage in der aktiven Fläche sichergestellt, der andernfalls durch Klebstoff beeinträchtigt wäre. Ferner könnte ein auch innerhalb der aktiven Fläche aufgetragener Klebstoff auch eine Diffusion von Reaktanden und Reaktionsprodukten behindern und damit reaktionshemmend wirken. Andererseits genugt eine Auftragung des Klebstoffs oder einer Komponente des Zweikomponentenklebstoffs nur in einem Randbereich der Bipolarplattenlage und/oder der EME, um eine sichere Verbindung zwischen EME und Bipolarplattenlage und eine gute Abdichtung beider gegeneinander herzustellen.
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Eine Brennstoffzellenanordnung beschriebener Art kann in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung von Brennstoffzellenstapeln oder -stacks verwendet werden, die dann typischerweise aus mehreren derartigen Brennstoffzellenanordnungen bestehen, welche übereinander geschichtet werden, wobei der Brennstoffzellenstapel durch zwei Endplatten abgeschlossen werden kann, die wiederum gegeneinander verspannt werden können, um den Brennstoffzellenstapel zusammen zu halten. Dabei ist es möglich, aber nicht unbedingt erforderlich, dass auch zwischen den einzelnen den Brennstoffzellenstapel bildenden Brennstoffzellenanordnungen Klebeverbindungen bestehen bzw. hergestellt werden.
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Ein entscheidender Vorteil bei der Herstellung von Brennstoffzellenstapeln durch ein Zusammenfügen von Brennstoffzellenanordnungen beschriebener Art ist darin zu sehen, dass bei diesem Zusammenfügen nicht mehr mit einzelnen Elektrolytmembranen oder EME's hantiert werden muss, da diese bereits jeweils auf zumindest eine angrenzende Bipolarplattenlage aufgeklebt sind. Die Brennstoffzellenanordnungen dienen dann beim Zusammenbau des Brennstoffzellenstapels also als vorgefertigte Module, deren Zusammensetzen keine Schwierigkeiten mehr bereitet und bei besonders vorteilhaften Ausführungen eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sogar weitgehend automatisiert werden kann, wozu wiederum Roboter vorgesehen sein können. Eine solche eventuell automatisierte oder teilweise automatisierte, zumindest aber ausgesprochen einfache Montage eines Brennstoffzellenstapels durch Zusammenfügen von modulartigen Brennstoffzellenanordnungen ist dagegen bei herkömmlichen Brennstoffzellenstapeln nach dem Stand der Technik nicht möglich, da bei deren Herstellung die schwierig zu handhabenden, sehr labilen Elektrolytmembranen oder EME's einzeln auf den wachsenden Brennstoffzellenstapel aufgelegt werden müssen. Die beschriebenen Vorteile unter Vermeidung der Nachteile bekannter Herstellungsverfahren lassen sich dabei unabhängig davon verwirklichen, ob es sich um metallische oder graphitische Bipolarplattenlagen bzw. Bipolarplatten handelt und ob ein Aufkleben der EME's auf die jeweils zumindest eine angrenzende Bipolarplattenlage durch einen physikalisch abbindenden Klebstoff oder durch einen Haftklebstoff erfolgt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Brennstoffzellenanordnungen, von denen mehrere zur Bildung eines Brennstoffzellenstapels vorgesehen sind, jeweils aus einer Bipolarplatte und einer auf eine Seite dieser Bipolarplatte aufgeklebten EME besteht. Ein ähnlich zweckmäßiges Modul kann auch aus mehreren Bipolarplatten und einer entsprechenden Anzahl von Elektroden-Membran-Einheiten bestehen, die in abwechselnder Reihenfolge übereinander angeordnet sind. Wenn auch zwischen den einzelnen Brennstoffzellenanordnungen, die zusammen einen Brennstoffzellenstapel bilden, Klebeverbindungen vorgesehen sind, was mit Blick auf eine gute Abdichtung von Vorteil sein kann, können die einzelnen Brennstoffzellenanordnungen dabei in vorteilhafter Weise so ausgeführt sein, dass auf einer freiliegenden Oberfläche der bzw. einer außen liegenden Bipolarplattenlage und/oder auf einer frei liegenden Oberfläche der bzw. einer außen liegenden EME der Brennstoffzellenanordnung ebenfalls – vorzugsweise nur in einem Randbereich – Klebstoff aufgetragen ist, so dass ein Verkleben zweier Brennstoffzellenanordnungen in einfacher Weise durch ein Zusammenführen und gegebenenfalls Anpressen der Brennstoffzellenanordnungen erreicht werden kann. Um ein Beschmutzen einer freiliegenden, mit Klebstoff oder einer Klebstoffkomponente versehenen Oberfläche dabei zu verhindern und ein Verpacken oder gestapeltes Lagern entsprechender Brennstoffzellenanordnungen ohne Verkleben zu ermöglichen, kann es vorteilhaft sein, diese Oberfläche mit einer zumindest den Randbereich abdeckenden Schutzfolie zu versehen, die vor einem Zusammenfügen zweier Brennstoffzellenanordnungen entfernt werden kann. Eine solche Schutzfolie kann auch vorübergehend auf einer einzelnen Bipolarplattenlage, die bereits eine Klebstoff- oder Klebstoffkomponentenschicht trägt, vorgesehen sein, wenn ein Aufbringen der entsprechenden EME erst später (mit größerem zeitlichen Abstand) erfolgen soll.
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Eine andere Ausführung der Erfindung sieht vor, dass eine Brennstoffzellenanordnung, die mit anderen gleichartigen Brennstoffzellenanordnungen einen Brennstoffzellenstapel bilden kann, aus zwei Bipolarplattenlagen (z. B. Bipolarplattenhälften) und einer dazwischen angeordneten, mit beiden Bipolarplattenlagen verklebten Elektrolytmembran bzw. EME oder aus einer Schichtung mehrerer solcher Anordnungen besteht. Eine solche Ausführung von zur Bildung eines Brennstoffzellenstapels vorgesehenen Modulen bietet sich insbesondere bei einer Verwendung metallischer Bipolarplatten an, die eine zwischen zwei Bipolarplattenhälften angeordnete Kühllage aufweisen. Dann wird eine Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Brennstoffzellenanordnungen gerade durch eine solche Kühllage gebildet. Durch die Anordnung der EME zwischen zwei Bipolarplattenhälften liegt die EME dann schon vor einem Zusammensetzen des entsprechenden Brennstoffzellenstapels gut geschützt, wodurch sich Schäden an der empfindlichen Elektrolytmembran vermeiden lassen. In ähnlicher Weise können auch Brennstoffzellenanordnungen bzw. Module zur Bildung von Brennstoffzellenstapeln ausgeführt werden, wenn die verwendeten Bipolarplatten mehr als zwei Schichten aufweisen. Eine einzelne Brennstoffzellenanordnung kann dann aus zwei unter Umständen wiederum mehrschichtigen Teilen zweier benachbarter Bipolarplatten und einer dazwischen angeordneten und mit den angrenzenden Bipolarplattenlagen verklebten EME oder aus einer Schichtung mehrerer derartiger Anordnungen bestehen. Dadurch ist es möglich, die Brennstoffzellenanordnungen bzw. Module nach deren Fertigung auf ihre Dichtigkeit und Funktionstüchtigkeit zu überprüfen, um anschließend beim Aufbau des Stapels, der u. U. aus mehreren 100 Brennstoffzellenanordnungen aufgebaut sein kann, eine möglichst hohe Funktionssicherheit zu gewährleisten.
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Ein Zusammenhalt des aus mehreren derartigen Brennstoffzellenanordnungen gebildeten Brennstoffzellenstapels kann z. B. durch ein Einspannen der einzelnen Brennstoffzellenanordnungen beispielsweise zwischen zwei gegeneinander verspannten Endplatten gewährleistet werden. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungen der Erfindung können aber auch hier zusätzlich oder alternativ Klebeverbindungen zwischen aufeinander folgenden Brennstoffzellenanordnungen oder Modulen vorgesehen sein, wozu wiederum bereits vor einem Zusammenfügen der Brennstoffzellenanordnungen auf einer freiliegenden Oberfläche oder zwei freiliegenden Oberflächen von Bipolarplattenlagen einer Brennstoffzellenanordnung Klebstoff aufgetragen worden sein kann, vorzugsweise wieder nur in einem Randbereich der entsprechenden Bipolarplatte. Mit Klebstoff versehene freiliegende Oberflächen einer Brennstoffzellenanordnung können dabei wieder in vorteilhafter Weise mit einer den Klebstoff abdeckenden Schutzfolie versehen sein, die eine Lagerung, einen Transport und eine Handhabung der einzelnen Brennstoffzellenanordnung erleichtert und eine Verschmutzung verhindert und die vor einem Zusammenfügen zweier Brennstoffzellenanordnungen entfernt werden kann.
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Eine Vorfertigung von Brennstoffzellenanordnungen beschriebener Art als Module für einen späteren Zusammenbau eines Brennstoffzellenstapels bringt als weiteren Vorteil die Möglichkeit mit sich, einzelne Brennstoffzellenanordnungen, die anschließend zur Bildung eines Brennstoffzellenstapels zusammengefügt werden, zuvor zu testen und beispielsweise auf Leckagen zu überprüfen. So können bereits in einem frühen Stadium Undichtigkeiten, beispielsweise zwischen zwei benachbarten Lagen in einem Randbereich der Brennstoffzellenanordnung, und Schäden, beispielsweise Risse in einer Elektrolytmembran, festgestellt werden. Durch eine frühzeitige Diagnose solcher und anderer Fehler lässt sich ein unnötig hoher Ausschuss oder Mehraufwand bei der Herstellung vermeiden, der sich ergibt, wenn eine solche Überprüfung erst am fertigen Brennstoffzellenstapel vorgenommen werden kann, wie das bei herkömmlichen Anordnungen im Stand der Technik der Fall ist. Ein in diesem Sinne vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels durch Zusammenfügen mehrerer Brennstoffzellenanordnungen sieht also vor, dass die einzelnen Brennstoffzellenanordnungen vor dem Zusammenfügen getestet und/oder auf Leckagen überprüft werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der 1 bis 5 erläutert. Es zeigt
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1 eine erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung in auseinandergezogener Darstellung,
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2 in entsprechender Darstellung eine andere erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnung,
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3 eine ähnliche Brennstoffzellenanordnung in zusammengefügtem Zustand,
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4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels und
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5 in fünf verschiedenen Ausführungen jeweils einen perspektivisch dargestellten Ausschnitt einer Bipolarplattenlage für erfindungsgemäße Brennstoffzellenanordnungen.
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Zu erkennen ist in der 1 eine Bipolarplattenlage 1, die hier durch eine vollständige metallische Bipolarplatte aus einem Edelstahl gegeben ist, und eine Polymermembran 2, die zusammen mit zwei Katalysatorschichten 3, von denen nur eine zu erkennen ist, und weiteren Schichten 4 eine so genannte Elektroden-Membran-Einheit oder EME 5 bildet. Die EME 5 soll also in der hier gewählten Terminologie neben der Polymermembran 2 auch die Katalysatorschichten 3 und die weiteren Schichten 4 umfassen. Bei den weiteren Schichten 4 handelt es sich hier um Gasdiffusions- und Elektrodenlagen, wobei die in der 1 nur der besseren Übersicht halber von der Polymermembran abgehoben dargestellte weitere Schicht 4 mit der Polymermembran 2 und den Katalysatorschichten 3 einen Verbund bildet, nämlich die EME 5.
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Die weiteren Schichten 4 sind ferner als optional zu verstehen, denkbar wären auch Ausführungen der Erfindung, bei denen auf eigene Gasdiffusionslagen verzichtet wird und/oder die jeweils anliegende Bipolarplatte auch die Funktion der Gasverteilung übernimmt. Ferner sind analog aufgebaute Ausführungen der Erfindung denkbar, bei denen die Bipolarplattenlage 1 eine graphitische Bipolarplatte bildet.
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Zu erkennen ist in der 1 ferner, dass die Bipolarplattenlage 1 in einem aktiven Bereich 6 ein Kanalsystem aufweist, über das ein Reaktand an die Elektrolytmembran 5 herangeführt und Reaktionsprodukte abtransportiert werden können. In einem Randbereich 7 der Bipolarplattenlage 1 erkennbare Öffnungen 8, denen Ausnehmungen in der Elektrolytmembran 5 entsprechen, bilden wiederum zur Bipolarplattenlage 1 senkrecht orientierte Kanäle zur Zufuhr von Reaktanden, Abfuhr von Reaktionsprodukten sowie zum An- und Abtransport eines Kühlmittels. Dargestellt ist in der 1 auch eine dreidimensionale Dichtungsstruktur 9, die aus einer Sicke, einem Wulst und/oder einer Dichtungslippe gebildet sein kann und die in Verbindung mit einer Klebstoffschicht 10 zur Abdichtung der Bipolarplattenlage 1 gegen die EME 5 dient. Insbesondere ein Elastomerwulst oder auch eine andere Elastomerformdichtung, beispielsweise eine Dichtlippe, kann – eventuell zusammen mit einer Sicke oder mehreren Sicken – als dreidimensionale Dichtungsstruktur 9 dienen. Beispiele zur Gestaltung der dreidimensionalen Dichtungsstruktur 9 werden weiter unten genauer anhand der 5 erläutert.
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Es ist nun vorgesehen, dass die EME 5 mit einem physikalisch abbindenden Klebstoff oder Haftklebstoff auf die Bipolarplattenlage 1 aufgeklebt wird. Im Fall der Verwendung eines Haftklebstoffs soll dabei ein dauerhaft klebriger Klebstoff verwendet werden, der aus einer Mischung eines Kautschuks (z. B. Natur- oder Synthese-Kautschuk, Polyacrylate, Polyester, Polychloropren, Polyvinylether und/oder Polyurethan und/oder Fluorpolymerkautschuk) mit einem Haftharz (einem so genannten Tackifier, z. B. einem modifizierter Naturharze – bspw. Kolophonium – oder Kunstharz – bspw. Polyesterharz, Phenolharz) besteht. In jedem Fall erfolgt die Verklebung, ohne dass von außen eine Vernetzung induziert werden muss.
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Der Klebstoff bzw. die entsprechende Klebstoffkomponente wird dabei nur in dem Randbereich 7 der Bipolarplattenlage 1 aufgetragen. Dabei ist es vorgesehen, dass der Klebstoff durch Sieb-, Walzen- oder Tampondruck oder durch ein Dispenser-Verfahren in dem Randbereich 7 der Bipolarplattenlage 1 und gegebenenfalls in dem entsprechenden Randbereich der Elektrolytmembran 5 vollflächig aufgetragen wird und die Klebstoffschicht 10 bildet, wobei die dreidimensionale Dichtungsstruktur 9 bei einem anschließenden Aufeinanderfügen der Bipolarplattenlage 1 und der EME 5 elastisch deformiert und teilweise in die EME 5 eingedrückt wird, so dass eine in dem Randbereich 7 nahezu vollständige Klebe- oder Haftverbindung zwischen der Bipolarplattenlage 1 und der EME 5 zustande kommt. In gleicher Weise wäre es auch möglich, den Klebstoff nur auf Erhebungen der z. B. durch eine Sicke oder einen Kautschukwulst gebildeten dreidimensionalen Dichtungsstruktur 9 aufzutragen, so dass eine Klebeverbindung nur in Bereichen dieser Erhebungen zustande kommt.
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Durch das Zusammenfügen der Bipolarplattenlage 1 und der EME 5 entsteht eine Brennstoffzellenanordnung, die aus einer Bipolarplatte und einer EME 5 besteht. Diese Brennstoffzellenanordnung bildet ein Modul, das geeignet ist, mit einer Anzahl weiterer gleichartiger Module durch Aufeinanderstapeln einen Brennstoffzellenstapel (Brennstoffzellen-Stack) mehrerer in Serie geschalteter Brennstoffzellen zu bilden.
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Auch ist es denkbar, dass ein Modul zur Bildung eines Brennstoffzellenstapels durch Zusammenfügen mit weiteren Modulen seinerseits bereits aus einer Schichtung mehrerer Anordnungen der in der 1 gezeigten Art besteht. Dabei können zwischen den einzelnen Anordnungen der in der 1 gezeigten Art und/oder zwischen den einzelnen Modulen wiederum Klebeverbindungen vorgesehen sein, die genauso realisiert sein können wie die Klebeverbindung zwischen der Bipolarplattenlage 1 und der EME 5. Dazu ist es vorgesehen, dass auf einer der EME 5 abgewandten Seite der Bipolarplattenlage 1 und/oder auf einer der Bipolarplattenlage 1 abgewandten Seite der EME 5 ebenfalls ein nicht vernetzender Klebstoff (physikalisch abbindender oder Haftklebstoff) aufgetragen ist, wobei diese Flächen wiederum mit den Klebstoff bzw. die Klebstoffkomponenten abdeckenden Schutzfolien versehen sind, die vor einem Zusammenfügen der einzelnen Module zu entfernen sind. Schließlich ist es vorgesehen, dass die in der 1 auseinander gezogen dargestellte Brennstoffzellenanordnung vor einem Zusammenfügen mit weiteren derartigen Brennstoffzellenanordnungen einzeln auf Fehler und insbesondere auf Leckagen überprüft wird. Das gleiche gilt für ein aus mehreren derartigen Anordnungen bestehendes Modul vor einem Zusammensetzen solcher Module zu einem Brennstoffzellenstapel.
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In einer der 1 entsprechenden Darstellung ist in der 2 eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung gezeigt. Wiederkehrende Merkmale sind dort mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und werden, sofern für sie schon Gesagtes gilt, nicht mehr im Einzelnen erläutert. Abweichend von der in der 1 gezeigten Brennstoffzellenanordnung besteht die in der 2 abgebildete Brennstoffzellenanordnung aus zwei Bipolarplattenlagen 1 und einer EME 5, die zwischen den beiden Bipolarplattenlagen 1 angeordnet ist. Dabei wird die EME 5 bei einem Zusammenfügen der abgebildeten Brennstoffzellenanordnung mit beiden Bipolarplattenlagen 1 verklebt, wobei zwischen der EME 5 und den Bipolarplattenlagen 1 jeweils eine Klebeverbindung zuvor beschriebener Art vorgesehen ist. Bei den Bipolarplattenlagen 1 handelt es sich hier jeweils nur um eine Bipolarplattenhälfte aus Edelstahl, von denen zwei eine vollständige Bipolarplatte bilden, wobei zwischen zwei eine Bipolarplatte bildenden Bipolarplattenhälften aufgrund einer entsprechenden Prägung 11 der Bipolarplattenlagen 1 ein Kanalsystem für ein Kühlmittel entsteht. Wieder wäre eine entsprechende Brennstoffzellenanordnung auch mit graphitischen anstelle von metallischen Bipolarplattenlagen 1 denkbar.
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Die 3 zeigt eine Brennstoffzellenanordnung in zusammengesetztem Zustand, die sich durch Ergänzung der Brennstoffzellenanordnung aus 1 um eine weitere Bipolarplatte ergibt. Auch diese Brennstoffzellenanordnung ist als Modul konzipiert und dazu vorgesehen, mit weiteren entsprechenden Modulen einen Brennstoffzellenstapel zu bilden, wozu die Module übereinander geschichtet werden. Bei dem abgebildeten Ausführungsbeispiel sind dabei auch zwischen den einzelnen Modulen Klebeverbindungen vorgesehen, wozu zumindest eine der beiden Bipolarplattenlagen 1 auch auf einer freiliegenden, der EME 5 abgewandten Seite im Randbereich 7 mit einer Klebstoffschicht 10 aus einem physikalisch abbindenden Klebstoff oder Haftklebstoff versehen ist, wobei eine abziehbare und hier teilweise abgezogen dargestellte Schutzfolie 14 den Klebstoff bzw. die Klebstoffkomponente abdeckt.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass ein Modul aus einer Schichtung zweier oder mehrerer Brennstoffzellenanordnungen der in der 2 gezeigten Art besteht.
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In der 4 schließlich ist ein Brennstoffzellenstapel oder ein Brennstoffzellen-Stack zu sehen, der aus einer Schichtung mehrerer Brennstoffzellenanordnungen der zuvor anhand der 2 und 3 beschriebenen Art sowie aus zwei Endplatten 12 besteht, wobei die Brennstoffzellenanordnungen zwischen den beiden Endplatten 12 angeordnet sind. Die beiden Endplatten 12 sind gegeneinander verspannt, so dass sie dem Brennstoffzellenstapel einen über die Klebeverbindungen hinausgehenden Zusammenhalt verleihen. In der 4 sind schließlich auch Leitungsenden 13 zu erkennen, die zur Reaktandenzufuhr und zum Abtransport von Reaktionsprodukten sowie zur Zu- und Abfuhr des Kühlmittels dienen. Auch ein Brennstoffzellenstapel aus Modulen, die durch Brennstoffzellenanordnungen wie der in 1 gezeigten gebildet sind, unterscheiden sich äußerlich nicht von dem in der 4 abgebildeten Brennstoffzellenstapel.
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In beschriebener Weise werden die Bipolarplatten, die den Brennstoffzellenstapel bilden, und/oder die entsprechenden Elektroden-Membran-Einheiten oder Elektrolytmembranen mit einer dauerhaft adhäsiven oder erst bei einem Zusammenfügen einzelner Komponenten spontan (selbsttätig) haftenden Klebstoffschicht 10 versehen, wodurch es möglich wird, Module herzustellen, die beim Brennstoffzellenstapelaufbau lediglich von den Schutzfolien befreit werden müssen und anschließend einfach, sicher und dicht verbaut werden können. Wenn die Bipolarplattenlagen 1 bereits vor dem Zusammenbau des Brennstoffzellenstapels mit den Elektroden-Membram-Einheiten 5 verbunden werden, erhält man Module, von denen bei der Montage des Brennstoffzellenstapels nur noch höchstens eines pro Zelle hinzugefügt werden muss. Durch eine höhere Integration der Komponenten wird also der Aufbau des Brennstoffzellenstapels deutlich erleichtert und eine höhere Prozessstabilität erreicht. Durch die Modularisierung wird auch eine Automatisierbarkeit des Stapelaufbaus erreicht, da ein Zusammenfügen der Module auch mit Hilfe eines Roboters erfolgen kann.
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Es ist also vorgesehen, dass auf die Bipolarplattenlagen 1, die durch geeignete Strukturmerkmale, nämlich die beispielsweise aus Sicken und Kautschukwülsten gebildeten dreidimensionalen Dichtungsstrukturen 9, dazu geeignet ist, in der Brennstoffzelle vorhandene Medien wirkungsvoll abzudichten, durch Sieb-, Walzen- oder Tampondruck oder durch ein Dispenser-Verfahren eine Schicht aus einem Adhäsivmaterial wie beispielsweise Siebdruckklebstoff aufgetragen wird, und zwar im Randbereich 7 und insbesondere auf den Dichtungsstrukturen 9. Das Adhäsivmaterial zeichnet sich dadurch aus, dass es (eventuell nach Abdampfen eines Lösungsmittels oder durch Reaktion mit dem Untergrundmaterial) ausreichend fest auf den Bipolarplattenlagen 1 anhaftet (u. U. haftvernetzt) und über längere Zeit in der Lage ist, eine adhäsive Verbindung zu weiteren Bauteilen, d. h. Klebepartnern einzugehen. Die dauerhaft klebrige Schicht ermöglicht es, sofort nach ihrer Applikation oder auch später, beispielsweise bei der Stapelmontage, weitere Teile der Brennstoffzelle (z. B. die EME 5) auf der Bipolarplattenlage 1 zu fixieren. Dadurch wird die Handhabung der EME's 5 deutlich vereinfacht und die Dichtwirkung der Bipolarplatte verbessert.
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Der resultierende Aufbau aus Dichtungsstruktur 9 und adhäsiver Beschichtung bzw. Klebstoffschicht 10 zeichnet sich durch eine gegenüber brennstoffzellentypischen Medien hohe Beständigkeit aus, wodurch im verbauten Zustand über die Lebenszeit der Brennstoffzellen eine gute Abdichtung erzielt werden kann. Durch die Verbindung aus Bipolarplatte oder Bipolarplattenlage 1 und EME 5 wird ein Mehrlagenmodul produziert, das die Automatisierung des Brennstoffzellenstapelaufbaus ermöglicht und die Handhabung der empfindlichen Elektrolytmembranen oder Elektroden-Membran-Einheiten 5 deutlich verbessert.
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Mögliche Gestaltungen von dreidimensionalen Dichtungsstrukturen 9 und auf die entsprechende Bipolarplattenlage 1 aufgebrachten adhäsiven Beschichtungen sind für verschiedene Ausführungen der Erfindung in 5 dargestellt.
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5a) zeigt den Randbereich 7 einer metallischen Bipolarplattenlage 1, die als Dichtungsstruktur 9 eine einfache, in Nähe eines Randes der Bipolarplattenlage 1 umlaufende Sicke aufweist, wobei nur diese Sicke mit einer Klebstoffschicht 10 beschichtet ist. In 5b) ist ein entsprechender Ausschnitt einer ähnlichen Bipolarplattenlage 1 abgebildet, wobei sich ein Unterschied nur dadurch ergibt, dass die Klebstoffschicht 10 hier im Randbereich 7 vollflächig aufgetragen ist. Denkbar wäre es freilich auch, die Klebstoffschicht 10 auf der Sicke auszusparen. Eine leicht abweichende, ebenfalls metallische Bipolarplattenlage 1 ist in 5c) dargestellt, bei der ein Kautschukwulst 9a in einer Nut angeordnet ist und mit dieser zusammen eine dreidimensionale Dichtungsstruktur bildet. Eine Klebstoffschicht 10a ist hier in Bereichen aufgetragen, die diese Dichtungsstruktur umgeben.
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5d) zeigt einen entsprechenden Ausschnitt einer graphitischen Bipolarplattenlage 1, bei der eine Kautschukformdichtung 9b, die ihrerseits zwei Lippen aufweist, in einer Nut angeordnet ist, wobei außerhalb dieser Nut in einem Randbereich 7 der Bipolarplattenlage 1 eine Klebstoffschicht 10a aufgetragen ist. Eine vergleichbare Bipolarplattenlage 1 ist auch in 5e) zu sehen, wobei dort zusätzlich auch auf der Kautschukformdichtung 9b eine Klebstoffschicht 10b angeordnet ist.
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Die Klebstoffschichten 10, 10a, 10b können wieder durch einen Haftklebstoff oder einen physikalisch abbindenden Klebstoff gegeben sein. Selbstverständlich lassen sich die in 5a) bis e) gezeigten Merkmale auch kombinieren und bei anderen als den jeweils abgebildeten Bipolarplattenlagen 1 realisieren. Anstelle der Kautschukwülste 9a oder Kautschukformdichtungen 9b könnten ferner auch Dichtungswülste oder Formdichtungen aus anderen Elastomeren verwendet werden.
