DE102005057044A1 - Bipolar plate for a fuel cell stack and such a stack for mobile uses has parallel anode and cathode part plates and edge ports feeding fluid channels with two path sections - Google Patents

Bipolar plate for a fuel cell stack and such a stack for mobile uses has parallel anode and cathode part plates and edge ports feeding fluid channels with two path sections Download PDF

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Abstract

A bipolar plate for a fuel cell stack comprises parallel anode and cathode side part plates (11,12) with upper and lower surfaces (30,31) and an enclosed space (13) with at least one edge fluid port (14) for feeding fluid channels. A section of fluid path (17) leads from the port through an opening (16) in a part plate and a second, adjacent, path section (18) runs on the surface sides of the plates. An independent claim is also included for a fuel cell stack as above.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte und eine Brennstoffzelleneinheit nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The The invention relates to a bipolar plate and a fuel cell unit according to the generic terms of the independent Claims.

Für mobile Anwendungen von Brennstoffzellen ist eine Reduktion des Volumens notwendig, um die Größe der zu Brennstoffzellenstapeln zusammengefassten Brennstoffzellen den engen Bauraumverhältnissen in Fahrzeugen anzupassen und die Leistungsdichten zu optimieren. Das Volumen des Brennstoffzellenstapels wird im Wesentlichen durch die Höhe bzw. die Dicke der im Brennstoffzellenstapel verbauten Bipolarplatten bestimmt. Typischerweise sind diese für mobile Anwendungen zwischen 0,9 und 1,2 mm dick. Für nichtmobile Anwendungen sind auch größere Dicken möglich, da hier die Leistungsdichte des Brennstoffzellenstapels weniger relevant ist. Eine typische Dicke einer Membran-Elektrodeneinheit (MEA) der Brennstoffzelle liegt bei etwa 0,5 mm. Somit sind etwa 65% der Zellblockhöhe des Brennstoffzellenstapels durch die Höhe der Bipolarplatten bestimmt. Es gibt daher Ansätze, die Höhe der Bipolarplatten weiter zu reduzieren, besonders im Bereich der so genannten Flowfieldkanäle, durch welche beispielsweise die Reaktionsfluide flächig an die Membran in der MEA herangeführt werden und ein Kühlfluid Reaktionswärme aus dem Membranbereich abführt.For mobile Applications of fuel cells is a reduction in volume necessary to the size of the Fuel cell stacked fuel cells stack the tight space conditions in vehicles and to optimize power densities. The volume of the fuel cell stack is essentially determined by the Height or the thickness of the bipolar plates installed in the fuel cell stack certainly. Typically, these are for mobile applications between 0.9 and 1.2 mm thick. For Non-mobile applications are also possible for larger thicknesses Here, the power density of the fuel cell stack is less relevant. A typical thickness of a membrane electrode assembly (MEA) of the fuel cell is about 0.5 mm. Thus, about 65% of the cell block height of the fuel cell stack through the height the bipolar plates determined. There are therefore approaches to further increase the height of the bipolar plates to reduce, especially in the field of so-called flowfield channels, through which For example, the reaction fluids surface to the membrane in the MEA introduced and a cooling fluid heat of reaction discharges from the membrane area.

Aus der Reduktion der Höhe der Bipolarplatten ergibt sich die Problematik, dass auch in Einströmbereichen für Fluide, über die diese von den randseitig angeordneten Ports zu den eigentlichen Fluidkanälen im Zentrumsbereich der Bipolarplatten verteilt werden, die Bauhöhe reduziert werden muss, um die Höhe der gesamten Bipolarplatte reduzieren zu können. Der Einströmbereich sollte daher einerseits einen möglichst kleinen Bauraum einnehmen, andererseits jedoch groß sein, um eine gleichmäßige Verteilung der Fluide zu gewährleisten. Gleichzeitig muss der Einströmbereich eine sehr hohe Steifigkeit aufweisen und eine Abstützung der MEA gewährleisten. Dies ist insbesondere für hohlgeprägte Bipolarplatten, etwa aus dünnen Metallplatten, problematisch, weil die Fluide, beispielsweise Kühlmittel, Wasserstoff und Sauerstoff, sich in dem Einströmbereich kreuzen. Dies bedeutet, dass die Höhe des Einströmbereichs noch weiter reduziert werden muss.Out the reduction of height The bipolar plates results in the problem that even in Einströmbereichen for fluids, over the this from the peripherally arranged ports to the actual fluid channels in the center area the bipolar plates are distributed, the height must be reduced to the height to be able to reduce the entire bipolar plate. The inflow area should therefore on the one hand a possible occupy small space, on the other hand, however, be large for an even distribution to ensure the fluids. At the same time the inflow area have a very high rigidity and a support of the Ensure MEA. This is especially for hollow embossed Bipolar plates, about thin Metal plates, problematic because the fluids, such as coolant, Hydrogen and oxygen, intersect in the inflow area. This means, that the height of the inflow area still needs to be further reduced.

Aus der Offenlegungsschrift DE 100 150360 A1 ist eine Bipolarplatte bekannt, bei der eine Kreuzung von Fluiden in dünnen Bipolarplatten realisiert ist, wobei ein Kühlfluid quer über eine rechtwinklig angeordnete Struktur der Gasführungskanäle geführt ist. Dabei kann die Kanaltiefe auf der Anoden- und Kathodenseite in den Bereichen reduziert werden, in denen sich das Kühlfluid kreuzt.From the publication DE 100 150360 A1 a bipolar plate is known, in which a crossing of fluids is realized in thin bipolar plates, wherein a cooling fluid is guided across a rectangularly arranged structure of the gas guide channels. In this case, the channel depth can be reduced on the anode and cathode side in the areas in which the cooling fluid crosses.

In der Offenlegungsschrift US 2002/0081477 A1 sind weitere Möglichkeiten aufgezeigt, wie Fluide quer, beispielsweise in einem Flussgeld mit parallel geführten Fluidkanälen verteilt werden können. Es wird dabei jeweils die Höhe des gegenüberliegenden Fluidkanals beschnitten, damit eine Querverbindung realisiert werden kann. Eine besondere Problematik stellt jedoch eine zusätzlich notwendige Kühlfluidverteilung neben der Gasverteilung in den Fluidkanälen dar.In Laid-open publication US 2002/0081477 A1 are further possibilities shown how fluids cross, for example, in a flow money with parallel guided fluid channels can be distributed. It will be the height the opposite fluid channel cropped so that a cross connection can be realized. A special problem, however, provides an additional necessary cooling fluid distribution in addition to the gas distribution in the fluid channels.

Aus der Offenlegungsschrift DE 100 47 248 A1 ist weiterhin ein Brennstoffzellenstapel mit geprägten Bipolarplatten bekannt, bei der sich beim Stapeln der Bipolarplatten jeweils eine Oberflächenstruktur einer korrespondierenden negativen Oberflächenstruktur gegenüberliegt.From the publication DE 100 47 248 A1 Furthermore, a fuel cell stack with embossed bipolar plates is known, in which the stacking of the bipolar plates is opposed in each case by a surface structure of a corresponding negative surface structure.

Bei der Fluidzuführung ist zudem keine umlaufende Dichtung für alle vorhandenen Fluidports möglich, da die Fluidführung vom Ein- bzw. Auslassbereich der Verteilerplatte auf der jeweiligen Teilplatte der Bipolarplatte erfolgt. Die offene Kanalstruktur und die um einen jeweiligen Fluidport umlaufende Dichtungsnut grenzen pro Fluidport aneinander. In diesem Bereich sind zusätzliche Komponenten bzw. eine zusätzliche Strukturierung der MEA notwendig, um eine Beeinflussung des Kanalquerschnitts und somit eine Beeinträchtigung der Fluidzuführung zu verhindern. Eine Dichtung würde hier ungünstigerweise in die offene Kanalstruktur der nächstfolgenden Bipolarplatte drücken. Weiterhin muss der erforderliche Anpressdruck zur Abdichtung der gegenüberliegenden Portstruktur gewährleistet sein, um Leckagen zu vermeiden.at the fluid supply In addition, no circumferential seal for all existing fluid ports is possible since the fluid guide from the inlet or outlet of the distributor plate on the respective Partial plate of the bipolar plate takes place. The open channel structure and border the sealing groove surrounding a respective fluid port per fluid port to each other. In this area are additional Components or an additional Structuring the MEA necessary to influence the channel cross section and thus an impairment the fluid supply to prevent. A seal would unfavorably here in the open channel structure of the next bipolar plate to press. Furthermore, the required contact pressure for sealing the opposite Port structure guaranteed be to prevent leaks.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bipolarplatte und eine Brennstoffzelle anzugeben, bei der umlaufende Dichtungsnuten um alle Fluidports möglich sind, ohne die Fluidzuführung zu beeinträchtigen und die eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet.task The invention is a bipolar plate and a fuel cell specify the circumferential sealing grooves around all fluid ports possible are without the fluid supply to affect and which ensures sufficient tightness.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.The The object is achieved by the Characteristics of the independent claims solved.

Günstige Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Favorable price and further developments of the invention are the further claims remove.

Gemäß der Erfindung ist die Bipolarplatte für einen Brennstoffzellenstapel so ausgebildet, dass ein erster Fluidpfadabschnitt zwischen zwei parallel angeordneten Teilplatten der Bipolarplatte von einem Fluidport zu einer Durchtrittsöffnung in einer der Teilplatten führt und ein daran anschließender zweiter Fluidpfadabschnitt auf einer außen liegenden Flachseite der betreffenden Teilplatte verläuft. Die Durchtrittsöffnung kann stromauf des Verteilerbereichs bzw. stromab des Sammelbereichs oder auch stromab des Verteilerbereichs und stromauf des Flussfelds (Flowfieldkanäle) angeordnet sein. Es wird eine geschlossene Medienführung vom Fluidport zum Verteilungs- oder Sammelbereich oder zum Fluidkanalbereich erreicht. Dadurch, dass das Fluid bereichsweise unterhalb der Oberfläche derjenigen Teilplatte geführt ist, welche die eigentlichen Fluidkanäle, d.h. die Flowfieldkanäle für das jeweilige Fluid, trägt, steht dieser Bereich ungestört für Dichtungszwecke zur Verfügung. Damit stehen mehr Designfreiheitsgrade zur Festlegung der Position von Dichtungsnuten um die Fluidports zur Verfügung, ohne eine Fluidführung benachbarter Bipolarplatten zu stören.According to the invention, the bipolar plate for a fuel cell stack is formed so that a first fluid path section between two parallel partial plates of the bipolar plate leads from a fluid port to a passage opening in one of the partial plates and a subsequent second fluid path section extends on an outer flat side of the respective partial plate. The passage opening can be upstream of the distributor region or downstream of the collection region or else downstream of the distributor region and upstream of the flow field (Flowfield channels) may be arranged. There is achieved a closed media guide from the fluid port to the distribution or collection area or to the fluid channel area. The fact that the fluid is partially conducted below the surface of that sub-plate, which carries the actual fluid channels, ie the flowfield channels for the respective fluid, this area is undisturbed for sealing purposes available. Thus, more design degrees of freedom are available for determining the position of sealing grooves around the fluid ports without disturbing fluid guidance of adjacent bipolar plates.

Bevorzugt ist die Durchtrittsöffnung stromauf eines Verteilerbereichs angeordnet, in dem das Fluid den Fluidkanälen zuführbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Durchtrittsbereich stromab eines Sammelbereich angeordnet sein, aus dem das Fluid aus den Fluidkanälen abführbar ist.Prefers is the passage opening arranged upstream of a distributor region, in which the fluid fluid channels supplied is. Alternatively or in addition the passage area can be arranged downstream of a collecting area be, from which the fluid is discharged from the fluid channels.

Ist der Durchtrittsbereich angrenzend an die Fluidkanäle angeordnet, können zweckmäßigerweise der Sammelbereich und/oder der Verteilerbereich wenigstens bereichsweise zwischen den Teilplatten ausgebildet sein. Die Gleichverteilung des Fluids findet dann zwischen den Teilplatten statt, so dass das Fluid aus der Durchtrittsöffnung direkt in die Fluidkanäle oder aus den Fluidkanälen in die Durchtrittsöffnung treten kann.is the passage area is arranged adjacent to the fluid channels, can expediently the collection area and / or the distribution area at least partially between be formed the partial plates. The uniform distribution of the fluid then takes place between the sub-plates, so that the fluid out the passage opening directly into the fluid channels or from the fluid channels in the passage opening can occur.

Entsprechend einer günstigen Weiterbildung kann der wenigstens eine Fluidport von einer umlaufenden Dichtungsnut umgeben sein. Bevorzugt verläuft die Dichtungsnut des Fluidports auf der einen Teilplatte vom Fluidport aus gesehen zumindest bereichsweise innerhalb der Dichtungsnut des betreffenden Fluidports auf der anderen Teilplatte. Der Versatz der beiden Dichtungsnuten gegeneinander kann zweckmäßigerweise entsprechend der vorhandenen Kanaltiefen zur Gewährleistung eines minimal erforderlichen Kanalquerschnitts zwischen den beiden Teilplatten gewählt werden. Dadurch, dass das Fluid in diesem Bereich in einem Innenraum zwischen den Teilplatten geführt ist, kann die Anordnung der Dichtungsnuten entsprechend den aktuellen Anforderungen angepasst werden.Corresponding a cheap one Further development, the at least one fluid port of a circulating Surround sealing groove. The sealing groove of the fluid port preferably extends on the one part plate seen from the fluid port at least partially within the sealing groove of the fluid port in question on the other Subpanel. The offset of the two sealing grooves against each other may suitably according to the available channel depths to ensure a minimum required Channel cross-section between the two sub-plates can be selected. Because of the fluid in this area in an interior space between guided the sub-plates is, the arrangement of the sealing grooves according to the current Requirements are adjusted.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung kann die Dichtungsnut der einen Teilplatte durch eine Stützstruktur der anderen Teilplatte abgestützt sein. Somit stehen glatte, unbeeinflusste Flächen zum Anordnen eines Dichtungsmaterials in den Dichtungsnuten zur Verfügung, ohne dass die mechanische Stabilität verschlechtert wird. Je nach aktueller Gegebenheit kann ein zweckmäßiger Kompromiss zwischen mechanischer Stabilität und minimal erforderlichem Kanalquerschnitt für das Fluid im Innenraum zwischen den Teilplatten gefunden werden.According to one appropriate training can the sealing groove of a partial plate by a support structure the other part plate supported be. Thus, there are smooth, uninfluenced surfaces for placing a sealing material available in the sealing grooves, without deteriorating the mechanical stability. Depending on Current circumstances can be a convenient compromise between mechanical stability and minimum required channel cross-section for the fluid in the interior between the partial plates are found.

Sinnvollerweise kann eine Schweißverbindung zum Verbinden der beiden Teilplatten sich außerhalb eines von Fluidport und Durchtrittsöffnung eingeschlossenen Bereichs befinden. Ein Randbereich zwischen Fluidport und Schweißverbindung kann daher für Dichtungszwecke und zur Fluidführung günstig gestaltet werden. Vorzugsweise ist die Schweißverbindung angrenzend an die Durchtrittsöffnung zum Zentrum der Teilplatten bzw. zu den Flowfieldkanälen der Teilplatten hin angeordnet.Logically, can be a welded joint for connecting the two sub-panels outside one of Fluidport and passageway enclosed Area. An edge area between fluid port and welded joint can therefore for Sealing purposes and for fluid guidance Cheap be designed. Preferably, the weld joint is adjacent to Through opening to the center of the sub-plates or to the flowfield channels of Part plates arranged towards.

Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel mit wenigstens einer Bipolarplatte bestehend aus wenigstens einer ersten, kathodenseitigen und einer zweiten, anodenseitigen Teilplatte, die parallel zueinander angeordneten sind, mit einer oberen und unteren außen liegenden Flachseite, sowie einem durch die Teilplatten eingeschlossenen Innenraum, mit wenigstens einem randseitig angeordneten Fluidport, über den ein Fluid zu auf wenigstens einer der Flachseiten angeordneten Fluidkanälen leitbar ist, weist einen ersten Fluidpfadabschnitt auf, der zwischen den Teilplatten von dem Fluidport zu einer Durchtrittsöffnung einer der Teilplatten führt und einen zweiten Fluidpfadabschnitt, der auf der Flachseite der betreffenden Teilplatte verläuft.Of the Fuel cell stack according to the invention with at least one bipolar plate consisting of at least one first, cathode-side and a second, anode-side sub-plate, which are arranged parallel to each other, with an upper and lower outside lying flat side, and a trapped by the part plates Interior, with at least one edge side arranged fluid port, over the a fluid can be conducted to fluid channels arranged on at least one of the flat sides is has a first fluid path section, which is between the sub-plates from the fluid port to a passage opening of one of the sub-plates leads and a second fluid path section on the flat side of the respective Part plate runs.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Zeichnung beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt zu sein.Further Advantages and details of the invention are described below a preferred embodiment described in the drawing explained in more detail, without to this embodiment limited to be.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Bipolarplatte bestehend aus zwei Teilplatten; und 1 a section through a bipolar plate according to the invention consisting of two partial plates; and

2 eine perspektivische Ansicht eines Details einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte entsprechend 1 im Bereich eines Fluidports. 2 a perspective view of a detail of a bipolar plate according to the invention accordingly 1 in the area of a fluid port.

In den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen beziffert.In The figures are the same or equivalent elements with the same Numbered.

Zur Veranschaulichung der Erfindung zeigt 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Bipolarplatte 10. Jeweils eine einer Mehrzahl solcher Bipolarplatten 10 trennt in einem zeichnerisch nicht ausgeführten bevorzugten Brennstoffzellenstapel jeweils zwei Membran-Elektrodeneinheiten (MEA) voneinander und bilden gleichzeitig eine mechanische Stabilisierung der MEAs und des Brennstoffzellenstapels insgesamt. Die Bipolarplatte 10 besteht aus wenigstens einer ersten, kathodenseitigen Teilplatte 11 und einer zweiten, anodenseitigen Teilplatte 12, die mit ihren Flachseiten 30, 31 parallel zueinander angeordneten sind. In die Teilplatten 11, 12, die jeweils vorzugsweise aus einer dünnen Metallplatte bestehen, sind verschiedene Strukturen eingeprägt. Bevorzugt sind die Teilplatten 11, 12 dünne, hohlgeprägte Metallplatten. Es sind Vertiefungen 21 und Erhebungen 22 in der Teilplatte 11 und Vertiefungen 24 und Erhebungen 23 in der Teilplatte 12 eingeprägt.To illustrate the invention shows 1 a section through a bipolar plate according to the invention 10 , In each case one of a plurality of such bipolar plates 10 separates in a graphically not running preferred fuel cell stack each two membrane electrode units (MEA) from each other and at the same time form a mechanical stabilization of the MEAs and the fuel cell stack as a whole. The bipolar plate 10 consists of at least a first, cathode-side sub-plate 11 and a second, anode-side sub-plate 12 that with their flat sides 30 . 31 are arranged parallel to each other. In the partial plates 11 . 12 , each preferably made of a thin metal plate best hen, different structures are imprinted. The partial plates are preferred 11 . 12 thin, hollow-stamped metal plates. They are depressions 21 and surveys 22 in the partial plate 11 and depressions 24 and surveys 23 in the partial plate 12 imprinted.

Die Teilplatte 11 weist die obere, außen liegende Flachseite 30 und die Teilplatte 12 die untere, außen liegende Flachseite 31 auf. Die Teilplatten 11, 12 schließen einen Innenraum 13 ein. Weiterhin ist randseitig wenigstens ein Fluidport 14 angeordnet, über den ein Fluid zu auf wenigstens einer der Flachseiten 30, 31 angeordneten Fluidkanälen leitbar ist. Vorzugsweise können drei Fluide mit jeweils einem solchen Fluidport 14 vorgesehen sein, nämlich ein Oxidationsmittel, üblicherweise Sauerstoff aus der Luft, ein Reduktionsmittel, üblicherweise Wasserstoffgas oder ein wasserstoffreiches Reformat, sowie ein Kühlfluid, üblicherweise Wasser.The partial plate 11 has the upper, outer flat side 30 and the part plate 12 the lower, outer flat side 31 on. The partial plates 11 . 12 close an interior 13 one. Furthermore, at the edge is at least one fluid port 14 arranged over which a fluid to at least one of the flat sides 30 . 31 arranged fluid channels is conductive. Preferably, three fluids each having such a fluid port 14 be provided, namely an oxidizing agent, usually oxygen from the air, a reducing agent, usually hydrogen gas or a hydrogen-rich reformate, and a cooling fluid, usually water.

Ein erster Fluidpfadabschnitt 17 des Fluids verläuft von dem Fluidport 14 zwischen den Teilplatten 11 und 12 zu einer Durchtrittsöffnung 16 der Teilplatte 11, durch welche das. Fluid auf die außen liegende Flachseite 30 der Teilplatte 11 austritt und über einen angrenzenden zweiten Fluidpfadabschnitt 18 auf der Flachseite 30 der betreffenden Teilplatte 11 verläuft. Das durch Pfeile angedeutete Fluid strömt von dort in an der Flachseite 30 in Strömungsrichtung befindliche, zeichnerisch nicht ausgeführte Flowfieldkanäle.A first fluid path section 17 the fluid passes from the fluid port 14 between the part plates 11 and 12 to a passage opening 16 the partial plate 11 through which the fluid to the outer flat side 30 the partial plate 11 exit and via an adjacent second fluid path section 18 on the flat side 30 the relevant sub-plate 11 runs. The indicated by arrows fluid flows from there in on the flat side 30 located in the flow direction, graphically not running Flowfieldkanäle.

Die Durchtrittsöffnung 16 ist beispielhaft stromauf eines Verteilerbereichs 29 angeordnet, in dem das Fluid den Fluidkanälen des Flowfields zuführbar ist und so verteilt wird, dass die Fluidkanäle homogen mit dem Fluid beaufschlagt werden und eine gleichmäßige Verteilung des Fluids in den Fluidkanälen auf der Flachseite 30 der Teilplatte 11 erfolgen kann. Zweckmäßigerweise kann der Durchtrittsbereich 16 auch in einem Sammelbereich angeordnet sein, aus dem das Fluid aus den Fluidkanälen abführbar ist. Der Sammelbereich ist zweckmäßigerweise entsprechend ausgebildet, um eine homogene Verteilung des Fluids in den Fluidkanälen zu gewährleisten.The passage opening 16 is exemplary upstream of a distributor area 29 arranged in which the fluid is supplied to the fluid channels of the flow field and is distributed so that the fluid channels are homogeneously acted upon by the fluid and a uniform distribution of the fluid in the fluid channels on the flat side 30 the partial plate 11 can be done. Conveniently, the passage area 16 be arranged in a collecting area from which the fluid from the fluid channels can be discharged. The collecting area is expediently designed accordingly in order to ensure a homogeneous distribution of the fluid in the fluid channels.

Der Fluidport 14 ist auf der oberen Teilplatte 11 von einer umlaufenden Dichtungsnut 25 und auf der unteren Teilplatte 12 von einer umlaufenden Dichtungsnut 26 umgeben. Die Dichtungsnut 25 des Fluidports 14 auf der einen Teilplatte 11 umschließt eine kleinere Fläche und verläuft innerhalb der Dichtungsnut 26 des betreffenden Fluidports 14 auf der anderen Teilplatte 12, so dass ein Versatz der beiden Dichtungsnuten 25, 26 gegeneinander besteht, der sich zweckmäßigerweise nach einer Kanaltiefe 33 zwischen den Teilplatten 11, 12 richtet, um einen minimal erforderlichen Kanalquerschnitt zu gewährleisten.The fluid port 14 is on the upper part plate 11 from a circumferential sealing groove 25 and on the lower part plate 12 from a circumferential sealing groove 26 surround. The sealing groove 25 of the fluid port 14 on one partial plate 11 encloses a smaller area and runs inside the seal groove 26 of the relevant fluid port 14 on the other part plate 12 , so that an offset of the two sealing grooves 25 . 26 against each other, which expediently after a channel depth 33 between the part plates 11 . 12 directed to ensure a minimum required channel cross-section.

Die Dichtungsnut 25 der einen Teilplatte 11 ist durch eine Stützstruktur 19 der anderen Teilplatte 12 abgestützt, während die Dichtungsnut 26 der anderen Teilplatte 12 durch eine Stützstruktur 20 der Teilplatte 11 abgestützt ist. Die Stützstrukturen 19, 20 sind in die jeweilige Teilplatte 12, 11 eingeprägt.The sealing groove 25 the one part plate 11 is through a support structure 19 the other part plate 12 supported while the sealing groove 26 the other part plate 12 through a support structure 20 the partial plate 11 is supported. The support structures 19 . 20 are in the respective sub-plate 12 . 11 imprinted.

Eine Schweißverbindung 15, mit der die beiden Teilplatten 11, 12 fest miteinander verbunden sind und mittels derer verschiedene Fluide in oder auf der Bipolarplatte 10 voneinander sicher getrennt werden können, befindet sich außerhalb eines von Fluidport 14 und Durchtrittsöffnung 16 eingeschlossenen Bereichs 32 und grenzt an die Durchtrittsöffnung 16 zum Inneren der Teilplatten 11, 12 hin an.A welded joint 15 with which the two partial plates 11 . 12 are firmly connected to each other and by means of which different fluids in or on the bipolar plate 10 Can be safely separated from each other, located outside of a fluid port 14 and passage opening 16 enclosed area 32 and adjoins the passage opening 16 to the interior of the part plates 11 . 12 towards.

2 illustriert eine Draufsicht auf ein Detail der Bipolarplatte 10 aus 1. Zur Beschreibung gleicher, nicht erläuterter Elemente wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die Beschreibung der 1 verwiesen. Erkennbar ist der Fluidport 14, der von einer eine Vertiefung 22 bildenden Dichtungsnut 25 in der Teilplatte 11 umgeben ist. Die Durchtrittsöffnung 16 ist in einer Flanke einer Erhebung 21 angeordnet und weist zur Stabilisierung Stege 27 auf. Erkennbart sind auch Stützstrukturen 20, die als in den Innenraum 13 ragende Vertiefungen in die Teilplatte 11 eingeprägt sind und die untere Teilplatte 12 im Bereich ihrer hier nicht erkennbaren Dichtungsnut 26 (1) abstützen. Weiterhin ist ein Verteilerbereich 29 zu erkennen mit Noppen 28, die für eine gezielte Verteilung des Fluids in die nicht dargestellten, an den Verteilerbereich 29 anschließenden Fluidkanäle des Flowfields sorgen. 2 illustrates a plan view of a detail of the bipolar plate 10 out 1 , To describe the same, not explained elements is to avoid unnecessary repetition to the description of 1 directed. Visible is the fluid port 14 which is one of a deepening 22 forming sealing groove 25 in the partial plate 11 is surrounded. The passage opening 16 is in a flank of a survey 21 arranged and has for stabilization webs 27 on. Recognized are also support structures 20 that as in the interior 13 protruding depressions in the partial plate 11 are embossed and the lower part plate 12 in the region of their not visible here sealing groove 26 ( 1 ). Furthermore, a distribution area 29 to recognize with pimples 28 intended for a targeted distribution of the fluid in the distribution area, not shown 29 provide subsequent fluid channels of the flowfield.

Claims (11)

Bipolarplatte für einen Brennstoffzellenstapel, bestehend aus wenigstens einer ersten, kathodenseitigen und einer zweiten, anodenseitigen Teilplatte (11, 12), die parallel zueinander angeordneten sind, mit einer oberen und unteren außen liegenden Flachseite (30, 31), sowie einem durch die Teilplatten (11, 12) eingeschlossenen Innenraum (13), mit wenigstens einem randseitig angeordneten Fluidport (14), über den ein Fluid zu auf wenigstens einer der Flachseiten (30, 31) angeordneten Fluidkanälen leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Fluidpfadabschnitt (17) zwischen den Teilplatten (11, 12) von dem Fluidport (14) zu einer Durchtrittsöffnung (16) in einer der Teilplatten (11, 12) führt und ein zweiter, angrenzender Fluidpfadabschnitt (18) auf der Flachseite (30, 31) der betreffenden Teilplatte (11, 12) verläuft.Bipolar plate for a fuel cell stack, comprising at least a first, cathode-side and a second, anode-side sub-plate ( 11 . 12 ), which are arranged parallel to each other, with an upper and lower outer flat side ( 30 . 31 ), as well as through the part plates ( 11 . 12 ) enclosed interior ( 13 ), with at least one fluid port ( 14 ), via which a fluid to at least one of the flat sides ( 30 . 31 ) is conductive, characterized in that a first fluid path section ( 17 ) between the partial plates ( 11 . 12 ) from the fluid port ( 14 ) to a passage opening ( 16 ) in one of the partial plates ( 11 . 12 ) and a second adjacent fluid path section (FIG. 18 ) on the flat side ( 30 . 31 ) of the sub-panel concerned ( 11 . 12 ) runs. Bipolarplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnung (16) stromauf eines Verteilerbereichs (29) angeordnet ist, in dem das Fluid den Fluidkanälen zuführbar ist.Bipolar plate according to claim 1, characterized in that the passage opening ( 16 ) upstream of a distributor area ( 29 ) is arranged, in which the fluid is supplied to the fluid channels. Bipolarplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtrittsbereich (16) stromauf eines Sammelbereichs angeordnet ist, aus dem das Fluid aus den Fluidkanälen abführbar ist.Bipolar plate according to claim 1 or 2, characterized in that the passage area ( 16 ) is arranged upstream of a collecting region, from which the fluid can be discharged from the fluid channels. Bipolarplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtrittsbereich (16) angrenzend an die Fluidkanäle angeordnet ist.Bipolar plate according to one of the preceding claims, characterized in that the passage region ( 16 ) is disposed adjacent to the fluid channels. Bipolarplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbereich und/oder der Verteilerbereich (29) wenigstens bereichsweise zwischen den Teilplatten (11, 12) ausgebildet ist.Bipolar plate according to one of the preceding claims, characterized in that the collecting area and / or the distribution area ( 29 ) at least partially between the sub-plates ( 11 . 12 ) is trained. Bipolarplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidport (14) von einer umlaufenden Dichtungsnut (25, 26) umgeben ist.Bipolar plate according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one fluid port ( 14 ) of a circumferential sealing groove ( 25 . 26 ) is surrounded. Bipolarplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsnut (25) des Fluidports (14) auf der einen Teilplatte (11) innerhalb der Dichtungsnut (26) des betreffenden Fluidports (14) auf der anderen Teilplatte (12) verläuft.Bipolar plate according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing groove ( 25 ) of the fluid port ( 14 ) on the one partial plate ( 11 ) within the sealing groove ( 26 ) of the relevant fluid port ( 14 ) on the other part plate ( 12 ) runs. Bipolarplatte nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsnut (25; 26) der einen Teilplatte (11) durch eine Stützstruktur (19; 20) der anderen Teilplatte (12) abgestützt ist.Bipolar plate according to claim 6 or 7, characterized in that the sealing groove ( 25 ; 26 ) of a partial plate ( 11 ) by a support structure ( 19 ; 20 ) of the other sub-plate ( 12 ) is supported. Bipolarplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweißverbindung (15) zum Verbinden der beiden Teilplatten (11, 12) sich außerhalb eines von Fluidport (14) und Durchtrittsöffnung (16) eingeschlossenen Bereichs (32) befindet.Bipolar plate according to one of the preceding claims, characterized in that a welded connection ( 15 ) for connecting the two partial plates ( 11 . 12 ) outside one of Fluidport ( 14 ) and passage opening ( 16 ) included area ( 32 ) is located. Bipolarplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (15) angrenzend an die Durchtrittsöffnung (16) zum Inneren der Teilplatten (11, 12) hin angeordnet ist.Bipolar plate according to claim 9, characterized in that the welded connection ( 15 ) adjacent to the passage opening ( 16 ) to the interior of the partial plates ( 11 . 12 ) is arranged. Brennstoffzellenstapel mit wenigstens einer Bipolarplatte bestehend aus wenigstens einer ersten, kathodenseitigen und einer zweiten, anodenseitigen Teilplatte (11, 12), die parallel zueinander angeordneten sind, mit einer oberen und unteren außen liegenden Flachseite (30, 31), sowie einem durch die Teilplatten (11, 12) eingeschlossenen Innenraum (13), mit wenigstens einem randseitig angeordneten Fluidport (14), über den ein Fluid zu auf wenigstens einer der Flachseiten (30, 31) angeordneten Fluidkanälen leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Fluidpfadabschnitt (17) zwischen den Teilplatten (11, 12) von dem Fluidport (14) zu einer Durchtrittsöffnung (16) in einer der Teilplatten (11, 12) führt und ein zweiter, angrenzender Fluidpfadabschnitt (18) auf der Flachseite (30, 31) der betreffenden Teilplatte (11, 12) verläuft.Fuel cell stack with at least one bipolar plate consisting of at least a first, cathode-side and a second, anode-side sub-plate ( 11 . 12 ), which are arranged parallel to each other, with an upper and lower outer flat side ( 30 . 31 ), as well as through the part plates ( 11 . 12 ) enclosed interior ( 13 ), with at least one fluid port ( 14 ), via which a fluid to at least one of the flat sides ( 30 . 31 ) is conductive, characterized in that a first fluid path section ( 17 ) between the partial plates ( 11 . 12 ) from the fluid port ( 14 ) to a passage opening ( 16 ) in one of the partial plates ( 11 . 12 ) and a second adjacent fluid path section (FIG. 18 ) on the flat side ( 30 . 31 ) of the sub-panel concerned ( 11 . 12 ) runs.
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