DE102006037008A1 - Separator plate, for a fuel cell stack, has flexible channels on at least one surface for two different fluids which can take up fluid pressures - Google Patents

Separator plate, for a fuel cell stack, has flexible channels on at least one surface for two different fluids which can take up fluid pressures Download PDF

Info

Publication number
DE102006037008A1
DE102006037008A1 DE102006037008A DE102006037008A DE102006037008A1 DE 102006037008 A1 DE102006037008 A1 DE 102006037008A1 DE 102006037008 A DE102006037008 A DE 102006037008A DE 102006037008 A DE102006037008 A DE 102006037008A DE 102006037008 A1 DE102006037008 A1 DE 102006037008A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
channels
fluid
fuel cell
cell stack
separator plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006037008A
Other languages
German (de)
Inventor
Florian Dr. Finsterwalder
Georg Dr.Rer.Nat. Frank
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102006037008A priority Critical patent/DE102006037008A1/en
Publication of DE102006037008A1 publication Critical patent/DE102006037008A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/0265—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant the reactant or coolant channels having varying cross sections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04104—Regulation of differential pressures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The separator plate (10), in a stack of fuel cells, has channels (30,32,50,52) on at least one side (34,54) of the plate for two separate fluids. The channels for the two fluids are separated by a dividing wall (26,46), which is flexible to allow for fluid pressures in operation. The channels are shaped from flexible plates (20,40), to equalize compression forces in the fuel cell stack from the inner pressure of a coolant fluid and/or a pressure from reaction fluids.

Description

Die Erfindung betrifft eine Separatorplatte eines Brennstoffzellenstapels, einen Brennstoffzellenstapel und ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenstapels nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The The invention relates to a separator plate of a fuel cell stack, a fuel cell stack and a method for operating a Fuel cell stack according to the preambles of the independent claims.

Separatorplatten, insbesondere Bipolarplatten, sind bekanntermaßen dazu vorgesehen, Einzelzellen in Brennstoffzellenstapeln voneinander zu trennen oder als Endplatten abzuschließen. Sie dienen ferner dazu, den Stapel als solchen mechanisch zu stützen und die Reaktions- und Kühlfluide den Einzelzellen zuzuführen, zu zirkulieren und abzuführen. Dazu werden Kanalstrukturen einseitig oder beidseitig auf die Oberflächen sowie in das Innere der Separatorplatten eingebracht.separator, in particular bipolar plates, are known to be single cells in fuel cell stacks separate from each other or as end plates complete. They also serve to mechanically support the stack as such and the reaction and cooling fluids to supply to the individual cells, to circulate and dissipate. To be channel structures on one side or both sides on the surfaces as well introduced into the interior of Separatorplatten.

Die Auslegung der Kanalstruktur, auch Flow-Field genannt, ist für die Anwendung im automobilen Bereich an viele Randbedingungen gekoppelt. Neben Funktionalität und geringen Kosten muss auch eine hohe Leistungsdichte des Brennstoffzellenstapels realisiert werden. Dementsprechend soll die Separatorplatte möglichst dünn ausgeführt werden, wofür sich besonders metallische Werkstoffe eignen. Weitere Vorgaben zielen auf die Zuverlässigkeit und den Gesamtwirkungsgrad des Brennstoffzellensystems ab.The Design of the channel structure, also called Flow-Field, is for the application In the automotive sector coupled to many conditions. Next functionality and low cost must also be a high power density of the fuel cell stack will be realized. Accordingly, the separator should as possible run thin, for what especially metallic materials are suitable. Target further targets on the reliability and the overall efficiency of the fuel cell system.

Eine hohe Zuverlässigkeit ist gegeben, wenn der Brennstoffzellenstapel stabil betrieben werden kann, wenn etwa die Zellspannungsverteilung sowohl im statischen bei konstanter als auch im dynamischen Betrieb bei wechselnder Belastung des Brennstoffzellenstapels homogen ist.A high reliability is given if the fuel cell stack can be operated stably, if about the cell voltage distribution both in the static at constant as well as in dynamic operation with changing load of the fuel cell stack is homogeneous.

Üblicherweise kann ein Brennstoffzellenstapel dann stabil betrieben werden, wenn im Brennstoffzellenstapel über die Fläche des Flow-Fields ein hoher Druckgradient der üblicherweise gasförmigen Reaktionsfluide, etwa Luftsauerstoff und Wasserstoff, herrscht, der eine gleichmäßige Verteilung der Reaktionsfluide bewirkt. Dadurch können innerhalb einer Einzelzelle des Brennstoffzellenstapels Totzonen und Kurzschlussströmungen vermieden werden, die zu instabilen und schädlichen Betriebszuständen im Brennstoffzellenstapel führen können. Auch die gleichmäßige Versorgung der medientechnisch parallel geschalteten Einzelzellen des Brennstoffzellenstapels wird auf diese Weise sichergestellt. Der sich einstellende Druckgradient hängt unter anderem von den Volumenströmen der Reaktionsfluide ab, die wiederum in grober Näherung proportional zur Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels bzw. des Brennstoffzellensystems sind.Usually a fuel cell stack can then be operated stably, if in the fuel cell stack over the area the flow field is a high pressure gradient of the usually gaseous reaction fluids, about atmospheric oxygen and hydrogen, there is a uniform distribution causes the reaction fluids. This can be done within a single cell the fuel cell stack dead zones and short-circuit currents avoided which lead to unstable and harmful operating conditions in the Lead fuel cell stack can. Also the uniform supply the media technology parallel connected individual cells of the fuel cell stack is ensured in this way. The self-adjusting pressure gradient hangs down other of the volume flows of the reaction fluids, which in turn roughly proportional to the power output of the fuel cell stack or the fuel cell system.

Andererseits ist ein zu hoher Druckgradient unerwünscht, weil er aufgrund der hierzu zu leistenden Kompressionsarbeit der entsprechenden Komponenten im Brennstoffzellensystem zu parasitären Verlusten führt und dadurch den Gesamtwirkungsgrad des Brennstoffzellensystems beeinträchtigt. Üblicherweise wird daher das Flow-Field hinsichtlich des Druckabfalls auf einen bestimmten Auslegungspunkt so optimiert, dass Zuverlässigkeit und Wirkungsgrad in einem möglichst ausgewogenen Verhältnis stehen.on the other hand is an excessively high pressure gradient undesirable, because he due to the To do this compression work of the corresponding components leads to parasitic losses in the fuel cell system and thereby affecting the overall efficiency of the fuel cell system. Usually Therefore, the flow-field in terms of pressure drop to a certain design point optimized so that reliability and efficiency in one possible balanced ratio stand.

Gerade bei automotiven Anwendungen werden zusätzliche Anforderungen an die Lastspreizung des Brennstoffzellensystems gestellt. So sollte das Übersetzungsverhältnis bei einem modernen Brennstoffzellensystem mindestens 1:100 betragen. Außerdem muss das Brennstoffzellensystem über den ganzen Lastbereich mit möglichst hoher Effizienz und Zuverlässigkeit arbeiten. Es ist offensichtlich, dass im dynamischen Betrieb der Auslegungspunkt nur selten eingehalten werden kann und man sich fast permanent außerhalb des Optimums an Effizienz und Zuverlässigkeit bewegt. Bei hoher Belastung bzw. hohem Volumenstrom und damit hohem Druckabfall wird eine gute Gleichverteilung der Reaktionsfluide erreicht, wobei sich jedoch der Wirkungsgrad verschlechtert. Bei niedriger Belastung sind die parasitären Verluste gering, der Brennstoffzellenstapel neigt jedoch zu instabilen Betriebszuständen, da die Reaktionsfluide sich ungleichmäßig verteilen und z.B. Produktwasser aus dem Brennstoffzellenstapel unzulänglich ausgetragen wird, so dass einzelne Kanäle blockiert werden können.Just in automotive applications are additional requirements to the Load spread of the fuel cell system provided. So should the gear ratio at at least 1: 100 in a modern fuel cell system. Furthermore must the fuel cell system over the entire load range with as possible high efficiency and reliability work. It is obvious that in dynamic operation of the Interpretation point can rarely be met and you look at yourself almost permanently outside the optimum of efficiency and reliability. At high Load or high volume flow and thus high pressure drop is achieved a good uniform distribution of the reaction fluids, wherein however, the efficiency deteriorates. At low load are the parasitic ones Losses low, but the fuel cell stack tends to be unstable Operating conditions, because the reaction fluids are unevenly distributed and e.g. product water is discharged inadequate from the fuel cell stack, so that blocks individual channels can be.

Zur Verbesserung der Verteilung der Reaktionsfluide wird daher in der DE 10236998 A1 vorgeschlagen, zur selbsttätigen Steuerung eines Fluidstroms mindestens ein den Strömungsquerschnitt veränderndes bimetallisches Element in einen oder mehrere Kanäle zu integrieren, das abhängig von einer Betriebstemperatur den Kanalquerschnitt verändert.To improve the distribution of reaction fluids is therefore in the DE 10236998 A1 proposed for automatic control of a fluid flow to integrate at least one bimetallic element which changes the flow cross-section in one or more channels, which changes the channel cross section depending on an operating temperature.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Separatorplatte für einen Brennstoffzellenstapel, die eine verbesserte Lastspreizung eines Brennstoffzellensystems ermöglicht, sowie eines entsprechenden Brennstoffzellenstapels und eines Verfahrens zum Betreiben desselben.task The invention relates to the provision of a separator plate for a Fuel cell stack, the improved load spread of a Fuel cell system allows and a corresponding fuel cell stack and a method to operate the same.

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

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.advantageous Embodiments are the subject of further claims.

Die erfindungsgemäße Separatorplatte eines Brennstoffzellenstapels weist jeweils eine Trennwand zwischen Kanälen für ein erstes und ein zweites Fluid auf, wobei die Trennwand im Rahmen von im Betrieb aufgebrachten Betriebsdrücken flexibel ausgebildet ist. Dadurch können die Kanäle reversibel verformt werden, indem beispielsweise ein Kanal aufgeweitet wird, während sein angrenzender Nachbarkanal komprimiert wird. Bei einer Kanalstruktur entsprechend einem Flow-Field ist eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Kanälen mit Trennwänden vorgesehen. Die Separatorplatte kann vorzugsweise als Bipolarplatte mit einer Anodenseite und einer Kathodenseite ausgebildet sein, welche an eine Anodenseite oder eine Kathodenseite einer Brennstoffzellenmembran oder einer Membran-Elektroden-Einheit angrenzt. Die Separatorplatte kann auch als Endplatte ausgebildet sein, die nur an eine Anode oder eine Kathode angrenzt. Durch die flexible Trennwand können die Kanalquerschnitte durch die Wahl eines geeigneten Innendrucks in den Kanälen für eines der Fluide und/oder auch Kompressionsdrücken auf die Separatorplatte verändert werden. Ein Druckniveau beispielsweise eines Kühlfluids, insbesondere von Kühlwasser, kann vom Fluiddurchsatz durch die entsprechenden Kanäle entkoppelt werden.The separator plate according to the invention of a fuel cell stack has in each case a dividing wall between channels for a first and a second fluid, wherein the dividing wall is flexible in the context of operating pressures applied during operation is trained. This allows the channels to be reversibly deformed by, for example, widening a channel while compressing its adjacent adjacent channel. In a channel structure corresponding to a flow field, a plurality of side by side arranged channels is provided with partitions. The separator plate may be preferably formed as a bipolar plate having an anode side and a cathode side adjacent to an anode side or a cathode side of a fuel cell membrane or a membrane-electrode assembly. The separator plate can also be designed as an end plate, which adjoins only an anode or a cathode. Due to the flexible partition wall, the channel cross sections can be changed by selecting a suitable internal pressure in the channels for one of the fluids and / or also compression pressures on the separator plate. A pressure level, for example, of a cooling fluid, in particular of cooling water, can be decoupled from the fluid throughput through the corresponding channels.

Bevorzugt kann ein Querschnitt von Kanälen des ersten Fluids durch eine Expansion der das zweite Fluid führenden Kanäle einstellbar sein. Vorzugsweise ist das erste Fluid ein Reaktionsmedium und das zweite Fluid ein Kühlfluid, insbesondere Wasser. Günstigerweise kann dann beispielsweise über die Einstellung eines Kühlwasserdrucks der Kanalquerschnitt der Kanäle zur Führung von Oxidationsmittel und/oder Reduktionsmittel verändert werden.Prefers can be a cross section of channels of the first fluid by an expansion of the second fluid leading channels be adjustable. Preferably, the first fluid is a reaction medium and the second fluid is a cooling fluid, especially water. conveniently, can then, for example, over the setting of a cooling water pressure the channel cross section of the channels to the leadership be changed by oxidizing agent and / or reducing agent.

Vorteilhaft können die Kanäle in einem flexiblen Blech ausgebildet sein, wobei das Blech so ausgelegt ist, dass bei hoher Leistungsabgabe eine auf die Kanäle lastende Kompressionslast durch einen ersten Betriebsdruck des zweiten Fluids gerade ausgeglichen ist. Ein bevorzugtes Material ist beispielsweise ein korrosionsresistenter Federstahl mit Wandstärken zwischen 20 μm bis 100 μm, vorzugsweise um etwa 50 μm. Insbesondere bei einer Bipolarplatte lastet in einem Brennstoffzellenstapel das Gewicht der an die Separatorplatte angrenzenden anodenseitigen oder kathodenseitigen Gasdiffusionslagen. Üblicherweise ist die Brennstoffzellenmembran, vorzugsweise eine Polymerelektrolytmembran, zwischen einer anodenseitigen und einer kathodenseitigen Gasdiffusionslage angeordnet. Eine solche Membran-Elektroden-Einheit ist dann im Brennstoffzellenstapel jeweils zwischen Separatorplatten, insbesondere Bipolarplatten, angeordnet. Jedes Blech ist vorzugsweise hinsichtlich seiner Dicke und Biegesteifigkeit so ausgelegt, dass es einerseits im Betrieb flexibel ist, andererseits mit unterstützender Wirkung des Innendrucks des zweiten Fluids, bevorzugt des Kühlwassers, gerade die Kompressionslast der anodenseitigen oder kathodenseitigen Gasdiffusionslage trägt. Bei einer Bipolarplatte ist dies auf beiden Seiten der Platte der Fall.Advantageous can the channels be formed in a flexible sheet, the sheet designed so is that at high power output a burdensome on the channels Compression load by a first operating pressure of the second fluid is just balanced. A preferred material is, for example a corrosion-resistant spring steel with wall thicknesses between 20 microns to 100 microns, preferably to about 50 microns. In particular, in a bipolar plate loads in a fuel cell stack the weight of the anode side adjacent to the separator plate or cathode-side gas diffusion layers. Usually the fuel cell membrane is preferably a polymer electrolyte membrane, between an anode side and a cathode-side gas diffusion layer. Such a membrane-electrode unit is then in the fuel cell stack between separator plates, in particular bipolar plates, arranged. Each sheet is preferable in terms of its thickness and bending stiffness designed so that On the one hand it is flexible in operation, on the other hand with supportive ones Effect of the internal pressure of the second fluid, preferably the cooling water, just the compression load of the anode-side or cathode-side Gas diffusion layer carries. For a bipolar plate, this is on both sides of the plate Case.

Das Blech kann zweckmäßigerweise so ausgelegt sein, dass eine Stegbreite des Kanals im Wesentlichen konstant bleibt. Dies bedeutet, dass sich die Stegbreite, vorzugsweise am Boden des Kanals, um weniger als 10 % ändert, wenn der Innendruck des zweiten Fluids und/oder eine Kompressionsbelastung des Brennstoffzellenstapels gezielt geändert werden.The Sheet metal can expediently be designed so that a web width of the channel substantially remains constant. This means that the web width, preferably at the bottom of the channel changes less than 10% when the internal pressure of the second fluid and / or a compression load of the fuel cell stack be changed specifically.

Vorzugsweise ist bei geringer Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels der Querschnitt von Kanälen, die Reaktionsfluide führen, verkleinerbar. Hierzu kann ein Drosselventil vorgesehen sein, mit dem der Druck des zweiten Fluids verändert werden kann, d.h. z.B. bei geringer Leistungsabgabe vergrößert werden kann. Dadurch verformen sich die Kanäle, durch die das zweite Fluids fließt, derart, dass sich die Krümmungsradien der ursprünglichen Kanalgeometrie gleichmäßig aufweiten, sich der Querschnitt also eher rundet. Dadurch verringert sich sowohl die Kanaltiefe als auch die Kanalbreite der Kanäle des ersten Fluids. Der Strömungswiderstand dieser Kanäle erhöht sich. Die Stegbreite bleibt praktisch unverändert. Damit einher geht ein steigender Druckgradient, der zu einer besseren Gleichverteilung des ersten Fluids, also des Oxidationsmittels und/oder des Reduktionsmittels, führt.Preferably is at low power output of the fuel cell stack the Cross section of channels, lead the reaction fluids, shrinkable. For this purpose, a throttle valve may be provided with the pressure of the second fluid can be changed, i. e.g. can be increased at low power output. Deform it the channels, through which the second fluid flows, such that the radii of curvature the original channel geometry evenly widen, The cross section is more rounded. This reduces both the channel depth as well as the channel width of the channels of the first fluid. The flow resistance of this channels elevated yourself. The bridge width remains virtually unchanged. This goes hand in hand increasing pressure gradient, leading to a better uniform distribution the first fluid, ie the oxidizing agent and / or the reducing agent, leads.

Bevorzugt ist bei hoher Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels der Querschnitt von Kanälen, die Reaktionsfluide führen, maximal. Dann ist vorteilhaft der Kanalquerschnitt groß und der Druckabfall gering. Diese Geometrie ist vorteilhaft für hohen Druckabfall und hohe elektrische Strombelastungen des Brennstoffzellenstapels mit entsprechenden hohen Medienflüssen der Reaktionsfluide. Wärme aus dem aktiven Bereich der Brennstoffzelle kann zuverlässig abgeführt werden.Prefers is the cross section at high power output of the fuel cell stack of channels, lead the reaction fluids, maximum. Then, advantageously, the channel cross-section is large and the Low pressure drop. This geometry is beneficial for high Pressure drop and high electrical current loads of the fuel cell stack with corresponding high media flows of the reaction fluids. Heat off The active area of the fuel cell can be reliably dissipated.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn sich zwei Bleche mit Kanälen gegenüberliegen und durch ein drittes Blech getrennt sind, das zwischen ihren Flachseiten angeordnet ist. Das dritte Blech ist vorzugsweise sehr dünn und reißfest ausgebildet. Bei einer Druckänderung beispielsweise des Kühlfluids ändert sich dessen Form nicht. Dazu kann das dritte Blech im Einbauzustand auf lateralen Zug belastet sein. Ohne dieses Blech sollte die Separatorplatte mit einem geeigneten Rahmen versehen sein, der die Außenkontur bei Druckänderungen fixiert. Das Blech ermöglicht auf einfache Weise, dass sich die Stegbreiten der Kanäle bei einer Verformung von Kanälen, welche das erste Fluid führen, im Wesentlichen nicht ändern.Especially is appropriate it, if there are two sheets with channels opposite and by a third Sheet are separated, which is arranged between their flat sides. The third sheet is preferably very thin and tear-resistant. At a pressure change For example, the cooling fluid changes its shape is not. For this purpose, the third sheet in the installed state be loaded lateral train. Without this plate should the separator plate be provided with a suitable frame, the outer contour with pressure changes fixed. The sheet metal allows in a simple way, that the web widths of the channels at a Deformation of channels, which lead the first fluid, essentially not change.

Bevorzugt kann im Einbauzustand der Querschnitt der Kanäle durch einen Innendruck eines den beiden Blechen gemeinsamen Kühlfluids veränderbar sein.Prefers can in the installed state, the cross section of the channels by an internal pressure of the two sheets common cooling fluid variable be.

Ein erfindungsgemäßer Brennstoffzellenstapel mit einer Separatorplatte, bei der wenigstens auf einer Plattenflachseite Kanäle zur Führung eines ersten und eines zweiten Fluids vorgesehen sind, weist eine Trennwand auf, mit der ein Kanal für das erste Fluid von einem Kanal für das zweite Fluid getrennt ist, wobei die Trennwand zwischen den Kanälen für das erste und das zweite Fluid im Rahmen von im Betrieb aufgebrachten Betriebsdrücken flexibel ausgebildet ist. Bei einer Kanalstruktur entsprechend einem Flow-Field ist eine Mehrzahl von nebeneinander alternierend angeordneten Kanälen mit Trennwänden vorgesehen. Bei einer als Bipolarplatte ausgebildeten Separatorplatte sind auf beiden Plattenflachseiten derartige Kanalstrukturen ausgebildet, die auf der einen Seite für Oxidationsmittel und Kühlfluid und auf der anderen Seite für Reduktionsmittel und Kühlfluid vorgesehen sind. Oxidationsmittel und Reduktionsmittel bilden die Reaktionsfluide für die elektrochemische Brennstoffzellenreaktion.One Inventive fuel cell stack with a Separatorplatte, at least on a flat plate side channels to the leadership a first and a second fluid are provided, has a Partition on, with a channel for the first fluid of a Channel for the second fluid is separated, the partition between the channels for the first and second fluid applied during operation operating pressures is flexible. For a channel structure corresponding to one Flow-Field is a plurality of juxtaposed alternately channels with partitions intended. In a separator plate designed as a bipolar plate are on both plate flat sides such channel structures formed, on the one hand for Oxidizing agent and cooling fluid and on the other side for Reducing agent and cooling fluid provided are. Oxidizing agents and reducing agents form the reaction fluids for the electrochemical fuel cell reaction.

Abhängig von einer Leistungsabgabe kann eine auf die Separatorplatte lastende Kompressionslast einstellbar sein.Depending on a power output may be a burden on the separator plate Compression load be adjustable.

Vorteilhaft kann ein Drosselventil vorgesehen sein, das bei geringer Belastung einen Druck eines Kühlfluids gegenüber einem Druck bei hoher Belastung erhöht.Advantageous may be provided, which at low load, a throttle valve a pressure of a cooling fluid across from increased pressure at high load.

Weiterhin können Mittel zur Einstellung einer axialen Kompression des Brennstoffzellenstapels abhängig von der elektrischen Leistungsabgabe vorgesehen sein. Bei kleiner Leistungsabgabe kann so, insbesondere bei erhöhtem Innendruck des Kühlfluids, der Querschnitt der Kanäle der Reaktionsfluide verkleinert werden.Farther can Means for adjusting axial compression of the fuel cell stack dependent be provided by the electric power output. At smaller Power output can so, especially at elevated internal pressure of the cooling fluid, the cross section of the channels the reaction fluids are reduced.

Zweckmäßigerweise kann die Kompression bei geringer Leistungsabgabe höher sein als bei hoher Leistungsabgabe. So kann die Wärme aus dem Brennstoffzellenstapel bei hoher Last zuverlässig abgeführt werden und ein Blockieren von Kanälen bei kleinen Leistungsanforderungen vermieden werden.Conveniently, For example, compression may be higher at low power output as at high power output. So can the heat from the fuel cell stack reliable at high load dissipated and blocking of channels at low power requirements be avoided.

Besonders vorteilhaft kann die axiale Kompression abhängig von einem Innendruck des Kühlfluids und/oder einem Druck eines Reaktionsfluids einstellbar sein.Especially Advantageously, the axial compression depending on an internal pressure of the cooling fluid and / or be adjustable to a pressure of a reaction fluid.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenstapels, sieht vor, dass ein Querschnitt von Kanälen einer Separatorplatte belastungsabhängig über einen Innendruck eines durch die Separatorplatte fließenden Fluids eingestellt wird.One inventive method to operate a fuel cell stack, provides that a Cross section of channels a Separatorplatte load dependent on an internal pressure of a the separator plate flowing Fluid is adjusted.

Bevorzugt kann der Innendruck erhöht werden, wenn die Leistungsabgabe gering ist. Damit kann die Gleichverteilung der Fluide in diesem Betriebszustand verbessert werden.Prefers can increase the internal pressure when the power output is low. Thus, the equal distribution the fluids are improved in this operating condition.

Günstigerweise kann der Brennstoffzellenstapel komprimiert werden, wenn die Leistungsabgabe gering ist. Damit kann eine Verkleinerung der Kanalquerschnitte von Reaktionsfluid führenden Kanälen unterstützt werden.conveniently, The fuel cell stack can be compressed when the power output is low. This can be a reduction of the channel cross sections leading from reaction fluid channels supports become.

Zweckmäßigerweise kann die Kompression abhängig von einem Innendruck eines Kühlfluids in der Separatorplatte und/oder einem Druck der Reaktionsfluide eingestellt werden.Conveniently, can be compression dependent from an internal pressure of a cooling fluid in the separator plate and / or a pressure of the reaction fluids be set.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.The The invention is explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 einen Schnitt durch eine als bevorzugte, Bipolarplatte ausgebildete Separatorplatte bei hoher Leistungsabgabe eines Brennstoffzellenstapels, 1 a section through a separator plate designed as a preferred, bipolar plate at high power output of a fuel cell stack,

2 einen Schnitt durch die als Bipolarplatte ausgebildete Separatorplatte aus 1 bei geringer Leistungsabgabe, und 2 a section through the separator plate designed as a bipolar plate 1 at low power output, and

3 schematisch einen bevorzugten Brennstoffzellenstapel mit einem regelbaren Drosselventil zur Veränderung eines Kühlwasserdrucks. 3 schematically a preferred fuel cell stack with a variable throttle valve for changing a cooling water pressure.

In den Figuren sind gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen beziffert.In The figures are elements having the same effect, each with the same Numbered.

1 zeigt zur Erläuterung der Erfindung eine bevorzugte, als Bipolarplatte ausgebildete Separatorplatte 10 eines nicht näher dargestellten Brennstoffzellenstapels. Die Separatorplatte 10 ist zwischen einer anodenseitigen und einer kathodenseitigen Gasdiffusionslage 36, 56 angeordnet. Deren Funktion und Aufbau ist dem Fachmann allgemein bekannt und erfordert keine weiteren Erläuterungen. 1 shows to illustrate the invention, a preferred, designed as a bipolar plate separator plate 10 a fuel cell stack, not shown. The separator plate 10 is between an anode-side and a cathode-side gas diffusion layer 36 . 56 arranged. Their function and structure is generally known to the person skilled in the art and requires no further explanation.

Die Separatorplatte 10 weist eine erste und eine zweite Plattenflachseite 34, 54 auf, die jeweils durch zwei Bleche 20, 40 mit Kanälen 30, 32 bzw. 50, 52 gebildet sind. In der ersten Plattenflachseite 34 sind Kanäle 30, 32 im ersten Blech 20, in der zweiten Plattenflachseite 54 Kanäle 50, 52 im zweiten Blech 40 ausgebildet. Diese Kanäle 30, 32, 50, 52 dienen zur Führung eines ersten und eines zweiten Fluids, etwa Oxidationsmittel und Kühlfluid oder Reduktionsmittel und Kühlfluid. Als Oxidationsmittel kann beispielsweise Luftsauerstoff, als Reduktionsmittel beispielsweise Wasserstoffgas und als Kühlmittel beispielsweise Wasser eingesetzt werden. Die Kanäle 32, 52 für das zweite Fluid sind als Erhebungen 22, 42 in der jeweiligen Plattenflachseite 34, 54 ausgebildet. Die Kanäle 30, 50 für das jeweils erste Fluid auf der jeweiligen Plattenflachseite 34, 54 sind dort als trogähnliche Vertiefungen 24, 44 ausgebildet. Diese Kanäle 30, 50 sind durch die jeweiligen Gasdiffusionslagen 36, 56 abgeschlossen, welche jeweils an eine nicht dargestellte Brennstoffzellenmembran angrenzen, während die Kanäle 32, 52 des zweiten Fluids innerhalb der Separatorplatte 10 zwischen den beiden Blechen 20, 40 angeordnet sind.The separator plate 10 has a first and a second plate flat side 34 . 54 on, each through two sheets 20 . 40 with channels 30 . 32 respectively. 50 . 52 are formed. In the first plate flat side 34 are channels 30 . 32 in the first sheet 20 , in the second plate flat side 54 channels 50 . 52 in the second plate 40 educated. These channels 30 . 32 . 50 . 52 serve to guide a first and a second fluid, such as oxidant and cooling fluid or reducing agent and cooling fluid. For example, atmospheric oxygen can be used as oxidizing agent, for example hydrogen gas as reducing agent and, for example, water as coolant. The channels 32 . 52 for the second fluid are as surveys 22 . 42 in the respective plate flat side 34 . 54 educated. The channels 30 . 50 for the respective first fluid on the respective plate flat side 34 . 54 are there as trogon-like depressions 24 . 44 educated. These channels 30 . 50 are due to the respective gas diffusion layers 36 . 56 completed, each adjacent to a fuel cell membrane, not shown, while the channels 32 . 52 of the second fluid within the separator plate 10 between the two sheets 20 . 40 are arranged.

Auf der einen Plattenflachseite 34 ist jeweils alternierend ein Kanal 30 für das erste Fluid durch eine Trennwand 26 von einem Kanal 32 für das zweite Fluid getrennt. Auf der anderen Plattenflachseite 54 ist jeweils alternierend ein Kanal 50 für das erste Fluid durch eine Trennwand 46 von einem Kanal 52 für das zweite Fluid getrennt. Die Kanäle 30, 32, 50, 52 sind in an sich bekannter Weise für ein Flow-Field zum Zuführen, Zirkulieren und Abführen der Fluide ausgebildet, bei dem eine Vielzahl von Kanälen für das jeweils erste und das zweite Fluid alternierend nebeneinander angeordnet sind. Die Kanäle 30, 32, 50, 52 sind in dem flexiblen Blech 20 bzw. 40 ausgebildet, das jeweils so ausgelegt ist, dass bei hoher Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels eine auf die Kanäle 30, 32, 50, 52 lastende Kompressionslast durch einen ersten Betriebsdruck des zweiten Fluids ausgeglichen ist. Das zweite Fluid ist insbesondere eine inkompressible Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser.On one plate flat side 34 is a channel alternately 30 for the first fluid through a partition 26 from a channel 32 separated for the second fluid. On the other plate flat side 54 is a channel alternately 50 for the first fluid through a partition 46 from a channel 52 separated for the second fluid. The channels 30 . 32 . 50 . 52 are formed in a conventional manner for a flow field for supplying, circulating and discharging the fluids, in which a plurality of channels for each of the first and the second fluid are arranged alternately side by side. The channels 30 . 32 . 50 . 52 are in the flexible sheet 20 respectively. 40 formed, which is each designed so that at high power output of the fuel cell stack one on the channels 30 . 32 . 50 . 52 load-balanced compression load is balanced by a first operating pressure of the second fluid. The second fluid is in particular an incompressible liquid, preferably water.

Die Kanäle 32, 52, welche das zweite Fluid führen, sind durch ein dünnes, vorzugsweise als Metallfolie ausgebildetes drittes Blech 60 getrennt, welches zwischen den beiden Blechen 20, 40 angeordnet ist.The channels 32 . 52 which guide the second fluid are through a thin, preferably formed as a metal foil third sheet 60 separated, which is between the two sheets 20 . 40 is arranged.

Die Trennwände 26 zwischen den Kanälen 30, 32, bzw. die Trennwände 46 zwischen den Kanälen 50, 52 für das erste und zweite Fluid sind im Rahmen von im Betrieb aufgebrachten Betriebsdrücken flexibel ausgebildet, wobei ein Querschnitt von Kanälen 30, 50 des jeweiligen ersten Fluids durch eine Expansion der das zweite Fluid führenden Kanäle 32, 52 einstellbar ist. Dies ist in 2 dargestellt.The partitions 26 between the channels 30 . 32 , or the partitions 46 between the channels 50 . 52 for the first and second fluid are flexibly formed in the context of operating pressures applied in operation, wherein a cross section of channels 30 . 50 of the respective first fluid by an expansion of the channels carrying the second fluid 32 . 52 is adjustable. This is in 2 shown.

Deutlich erkennbar ist die Verformung der Kanäle 30, 32 und 50, 52, während deren Stegbreiten 62, 64 der im Wesentlichen konstant bleiben. Durch die Erhöhung des Innendrucks des zweiten Fluids in den Kanälen 32, 52 wölben sich die Erhebungen 22, 42 und breiten sich seitlich in die Kanäle 30 bzw. 50 aus. Das dritte Blech 60 bleibt unverformt. Dazu ist das dritte Blech 50 im Einbauzustand zweckmäßigerweise auf lateralen Zug belastet.Clearly recognizable is the deformation of the channels 30 . 32 and 50 . 52 while their web widths 62 . 64 which remain essentially constant. By increasing the internal pressure of the second fluid in the channels 32 . 52 bulge the surveys 22 . 42 and spread laterally into the channels 30 respectively. 50 out. The third sheet 60 remains undeformed. This is the third sheet 50 expediently loaded in the installed state to lateral tension.

Die Kanäle 30 und 50 in beiden Plattenflachseiten 34, 54 bzw. die Kanäle 32, 52 im Inneren der Separatorplatte 10 sind sich gegenüberliegend angeordnet.The channels 30 and 50 in both plate flat sides 34 . 54 or the channels 32 . 52 inside the separator plate 10 are arranged opposite each other.

Bei geringer Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels ist der Querschnitt von Reaktionsfluide führenden Kanälen 30, 50 verkleinert, so dass deren Strömungswiderstand und der Druckabfall erhöht ist, was die Gleichverteilung der Fluide verbessert. Dagegen ist bei hoher Leistungsabgabe der Querschnitt von Reaktionsfluiden führenden Kanälen 30, 50 maximal mit entsprechend kleinem Druckabfall.At low power output of the fuel cell stack, the cross-section of reaction fluid-carrying channels 30 . 50 reduced, so that their flow resistance and the pressure drop is increased, which improves the uniform distribution of the fluids. In contrast, at high power output, the cross-section of channels carrying reaction fluids 30 . 50 maximum with correspondingly small pressure drop.

Dadurch, dass das Druckniveau des zweiten Fluids, vorzugsweise Kühlwasser, von seinem Durchsatz entkoppelt werden kann, können Reibungsverluste im Kreislauf des zweiten Fluids gering gehalten werden, und die gewünschte Korrelation von hoher elektrischer Strombelastung des Brennstoffzellenstapels mit hohem Kühlwasserdurchsatz bei großem Kanalquerschnitt und geringem Kühlwasserdruck (1) kann beibehalten werden.Characterized in that the pressure level of the second fluid, preferably cooling water, can be decoupled from its throughput, friction losses in the circulation of the second fluid can be kept low, and the desired correlation of high electric current load of the fuel cell stack with high cooling water throughput at a large channel cross-section and low cooling water pressure ( 1 ) can be retained.

3 zeigt grob schematisch einen bevorzugten Brennstoffzellenstapel 80, der mit wenigstens einer der beschriebenen Separatorplatten 10 ausgestattet ist. Dem Brennstoffzellenstapel 80 wird ein Oxidationsmittel O2, ein Reduktionsmittel H2 als erste Fluide sowie ein Kühlfluid H2O als zweites Fluid zugeführt. Details des zugeordneten Brennstoffzellensystems sind nicht dargestellt, dem Fachmann jedoch geläufig. 3 shows roughly schematically a preferred fuel cell stack 80 containing at least one of the separator plates described 10 Is provided. The fuel cell stack 80 An oxidizing agent O 2 , a reducing agent H 2 as the first fluid, and a cooling fluid H 2 O as a second fluid are supplied. Details of the associated fuel cell system are not shown, but familiar to the expert.

Um den Innendruck des zweiten Fluids, insbesondere Kühlwasser, gezielt verändern zu können, ist ein regelbares Drosselventil 70 vorgesehen, das den Innendruck des zweiten Fluids von einem Durchsatz im Brennstoffzellenstapel 80 entkoppelt und abhängig von einer Leistungsabgabe die Kanäle 30, 32, 50, 52 verformt.In order to change the internal pressure of the second fluid, in particular cooling water, targeted, is an adjustable throttle valve 70 provided that the internal pressure of the second fluid from a throughput in the fuel cell stack 80 decoupled and depending on a power output the channels 30 . 32 . 50 . 52 deformed.

Zusätzlich kann eine auf die Separatorplatten 10 des Brennstoffzellenstapels 80 lastende Kompressionslast eingestellt werden. Dazu sind nicht dargestellte Mittel zur Einstellung einer axialen Kompression vorgesehen. Dabei ist die Kompression bei geringer Leistungsabgabe höher als bei hoher Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels 80.In addition, one on the separator plates 10 of the fuel cell stack 80 Lasting compression load can be adjusted. For this purpose, not shown means for adjusting an axial compression are provided. The compression is higher at low power output than at high power output of the fuel cell stack 80 ,

Die Kompression kann abhängig von einem Innendruck des Kühlfluids und einem Druck eines Reaktionsfluids eingestellt werden. Die einstellbare, an die Leistungsabgabe des Brennstoffzellenstapels 80 angepasste Kompression sorgt für eine stets gleichmäßige optimale Kompression des Brennstoffzellenstapels 80 und damit der Gasdiffusionslagen 36, 56 (1, 2). Somit entfällt das Risiko einer Ermüdung der Gasdiffusionslagen 36, 56 aufgrund von Wechselbelastungen. Ferner können damit die elektrischen Kontaktwiderstände zwischen den Separatorplatten 10 und den Gasdiffusionslagen 36, 56, die vom Anpressdruck abhängen, konstant auf niedrigem Niveau gehalten werden.The compression can be adjusted depending on an internal pressure of the cooling fluid and a pressure of a reaction fluid. The adjustable, to the power output of the fuel cell stack 80 adapted compression ensures a consistently even optimal compression of the fuel cell stack 80 and thus the gas diffusion layers 36 . 56 ( 1 . 2 ). This eliminates the risk of fatigue of the gas diffusion layers 36 . 56 due to alternating loads. Furthermore, so that the electrical contact resistance between the Separatorplatten 10 and the gas diffusion layers 36 . 56 , which depend on the contact pressure, are kept constant at a low level.

Claims (19)

Separatorplatte eines Brennstoffzellenstapels, bei der wenigstens auf einer Plattenflachseite (34, 54) Kanäle (30, 32, 50, 52) zur Führung eines ersten und eines zweiten Fluids vorgesehen sind, wobei ein Kanal (30, 50) für das erste Fluid jeweils durch eine Trennwand (26, 46) von einem Kanal (32, 52) für das zweite Fluid getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (26, 46) zwischen den Kanälen (30, 32, 50, 52) für das erste und das zweite Fluid im Rahmen von im Betrieb aufgebrachten Betriebsdrücken flexibel ausgebildet ist.Separator plate of a fuel cell stack, wherein at least on a plate flat side ( 34 . 54 ) Channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) are provided for guiding a first and a second fluid, wherein a channel ( 30 . 50 ) for the first fluid in each case by a partition wall ( 26 . 46 ) from a channel ( 32 . 52 ) is separated for the second fluid, characterized in that the partition ( 26 . 46 ) between the channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) is flexibly formed for the first and the second fluid in the context of operating pressures applied in operation. Separatorplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt von Kanälen (30, 50) des ersten Fluids durch eine Expansion der das zweiten Fluid führenden Kanäle (32, 52) einstellbar ist.Separator plate according to claim 1, characterized in that a cross-section of channels ( 30 . 50 ) of the first fluid by an expansion of the channels carrying the second fluid ( 32 . 52 ) is adjustable. Separatorplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (30, 32, 50, 52) in einem flexibles Blech (20, 40) ausgebildet ist, wobei das Blech (20, 40) so ausgelegt ist, dass bei hoher Leistungsabgabe im Betrieb des Brennstoffzellenstapels (80) eine auf die Kanäle (30, 32, 50, 52) lastende Kompressionslast durch einen ersten Betriebsdruck des zweiten Fluids ausgeglichen ist.Separator plate according to claim 1 or 2, characterized in that the channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) in a flexible sheet ( 20 . 40 ) is formed, wherein the sheet ( 20 . 40 ) is designed so that at high power output during operation of the fuel cell stack ( 80 ) one on the channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) Compressive load is balanced by a first operating pressure of the second fluid. Separatorplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stegbreite (62, 64) der Kanäle (30, 32, 50, 52) im Wesentlichen konstant bleibt.Separator plate according to claim 3, characterized in that a web width ( 62 . 64 ) of the channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) remains substantially constant. Separatorplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei geringer Leistungsabgabe der Querschnitt von Reaktionsfluiden führenden Kanälen (30, 50) verkleinerbar ist.Separator plate according to one of the preceding claims, characterized in that at low power output, the cross-section of channels leading to reaction fluids ( 30 . 50 ) is reducible. Separatorplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei hoher Leistungsabgabe der Querschnitt von Reaktionsfluiden führenden Kanälen (30, 50) maximal ist.Separator plate according to one of the preceding claims, characterized in that at high power output, the cross-section of channels leading to reaction fluids ( 30 . 50 ) is maximum. Separatorplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwei Bleche (20, 40) mit Kanälen (30, 32, 50, 52) gegenüberliegen und durch ein dazwischen angeordnetes drittes Blech (60) getrennt sind.Separator plate according to one of the preceding claims, characterized in that two sheets ( 20 . 40 ) with channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) and by a third plate ( 60 ) are separated. Separatorplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Blech (60) im Einbauzustand auf lateralen Zug belastet ist.Separator plate according to claim 7, characterized in that the third plate ( 60 ) is loaded in the installed state to lateral tension. Separatorplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Einbauzustand die Querschnitte der Kanäle (30, 32, 50, 52) durch einen Innendruck eines den beiden Bleche (20, 40) gemeinsamen Kühlfluids veränderbar sind.Separator plate according to one of the preceding claims, characterized in that in the installed state, the cross sections of the channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) by an internal pressure of the two sheets ( 20 . 40 ) common cooling fluid can be changed. Brennstoffzellenstapel mit einer Separatorplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens auf einer Plattenflachseite (34, 54) Kanäle (30, 32, 50, 52) zur Führung eines ersten und eines zweiten Fluids vorgesehen sind, wobei jeweils ein Kanal (32, 52) für das erste Fluid durch eine Trennwand (26, 46) von einem Kanal (30, 50) für das zweite Fluid getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (26, 46) zwischen den Kanälen (30, 32, 50, 52) für das erste und das zweite Fluid im Rahmen von im Betrieb aufgebrachten Betriebsdrücken flexibel ausgebildet ist.Fuel cell stack with a separator plate ( 10 ) according to one of the preceding claims, in which at least on a plate flat side ( 34 . 54 ) Channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) are provided for guiding a first and a second fluid, wherein in each case a channel ( 32 . 52 ) for the first fluid through a partition wall ( 26 . 46 ) from a channel ( 30 . 50 ) is separated for the second fluid, characterized in that the partition ( 26 . 46 ) between the channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) is flexibly formed for the first and the second fluid in the context of operating pressures applied in operation. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einer elektrischen Leistungsabgabe im Betrieb eine auf die Separatorplatte (10) lastende Kompressionslast einstellbar ist.Fuel cell stack according to claim 10, characterized in that depending on an electrical power output in operation on the Separatorplatte ( 10 ) Lasting compression load is adjustable. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drosselventil (70) vorgesehen ist, das bei geringer Leistungsabgabe einen Innendruck eines Kühlfluids in einem Kanal (32, 52) gegenüber einem Innendruck bei hoher Leistungsabgabe erhöht.Fuel cell stack according to claim 10 or 11, characterized in that a throttle valve ( 70 ) is provided, which at low power output, an internal pressure of a cooling fluid in a channel ( 32 . 52 ) increased against an internal pressure at high power output. Brennstoffzellenstapel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch Mittel zur Einstellung einer axialen Kompression des Brennstoffzellenstapels (80) abhängig von der Leistungsabgabe.Fuel cell stack according to one of claims 10 to 12, characterized by means for adjusting an axial compression of the fuel cell stack ( 80 ) depending on the power output. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompression bei geringer Leistungsabgabe höher ist als bei hoher Leistungsabgabe.Fuel cell stack according to claim 13, characterized characterized in that the compression at low power output is higher as at high power output. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompression abhängig von einem Innendruck des Kühlfluids und einem Druck eines Reaktionsfluids einstellbar ist.Fuel cell stack according to claim 13 or 14, characterized in that the compression depends on an internal pressure of the cooling fluid and a pressure of a reaction fluid is adjustable. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenstapels, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt von Kanälen (30, 32, 50, 52) einer Separatorplatte (10) belastungsabhängig über einen Innendruck eines durch die Separatorplatte (10) fließenden Fluids eingestellt wird.Method for operating a fuel cell stack, in particular according to one of Claims 10 to 15, characterized in that a cross-section of channels ( 30 . 32 . 50 . 52 ) a separator plate ( 10 ) Depending on the load via an internal pressure of a through the separator plate ( 10 ) fluid is adjusted. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck erhöht wird, wenn die elektrische Leistungsabgabe gering ist.Method according to claim 16, characterized in that that the internal pressure increases when the electric power output is low. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (80) komprimiert wird, wenn die elektrische Leistungsabgabe gering ist.Method according to claim 16 or 17, characterized in that the fuel cell stack ( 80 ) is compressed when the electric power output is low. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompression abhängig von einem Innendruck eines Kühlfluids in der Separatorplatte (10) und/oder einem Druck von Reaktionsfluiden eingestellt wird.Method according to one of claims 16 to 18, characterized in that the compression depends on an internal pressure of a cooling fluid in the separator plate ( 10 ) and / or a pressure of reaction fluids is adjusted.
DE102006037008A 2006-08-08 2006-08-08 Separator plate, for a fuel cell stack, has flexible channels on at least one surface for two different fluids which can take up fluid pressures Withdrawn DE102006037008A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006037008A DE102006037008A1 (en) 2006-08-08 2006-08-08 Separator plate, for a fuel cell stack, has flexible channels on at least one surface for two different fluids which can take up fluid pressures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006037008A DE102006037008A1 (en) 2006-08-08 2006-08-08 Separator plate, for a fuel cell stack, has flexible channels on at least one surface for two different fluids which can take up fluid pressures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006037008A1 true DE102006037008A1 (en) 2008-02-14

Family

ID=38921947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006037008A Withdrawn DE102006037008A1 (en) 2006-08-08 2006-08-08 Separator plate, for a fuel cell stack, has flexible channels on at least one surface for two different fluids which can take up fluid pressures

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006037008A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008056421A1 (en) 2008-11-07 2010-05-12 Daimler Ag Separator plate for a fuel cell, comprises an electrolyte membrane, which is formed by the formation of a material based on carbonated carbon-containing material reinforced with carbon fibers, a structure, and channels
CN113903961A (en) * 2021-11-22 2022-01-07 中汽创智科技有限公司 Bipolar plate assembly and fuel cell

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008056421A1 (en) 2008-11-07 2010-05-12 Daimler Ag Separator plate for a fuel cell, comprises an electrolyte membrane, which is formed by the formation of a material based on carbonated carbon-containing material reinforced with carbon fibers, a structure, and channels
DE102008056421B4 (en) 2008-11-07 2024-01-11 Cellcentric Gmbh & Co. Kg Separator plate for a fuel cell with an electrolyte membrane
CN113903961A (en) * 2021-11-22 2022-01-07 中汽创智科技有限公司 Bipolar plate assembly and fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2927655C2 (en) Method for operating an electrochemical fuel cell and a fuel cell suitable therefor
EP3378117B1 (en) Bipolar plate having asymmetrical sealing sections, and fuel cell stack having such a bipolar plate
DE102008033211A1 (en) Bipolar plate for a fuel cell assembly, in particular for the arrangement between two adjacent membrane-electrode assemblies
EP3326227B1 (en) Fuel cell and fuel cell stack
DE112006003413T5 (en) Separator for fuel cells
DE112006000900T5 (en) Fuel cell, method and apparatus for producing a fuel cell
EP1597790A1 (en) End plate for a stack of fuel cells
EP3329536A1 (en) Bipolar plate and membrane electrode unit for a fuel cell arranged in a fuel cell stack, fuel cell and fuel cell stack
DE112004002549T5 (en) fuel cell
DE102014206333A1 (en) Bipolar plate and fuel cell with such a
DE102005031081A1 (en) Bipolar plate for electrochemical application, has passage opening guiding fuel and/or oxidizer and insertion unit arranged between top layers in area of opening, where point-forces are induced in two-dimensional manner by unit
WO2004112178A2 (en) Electrochemical arrangement comprising an elastic distribution structure
DE102019000150A1 (en) Cooling media distribution field of a bipolar plate
DE102009004532A1 (en) Bipolar plate construction for passive low load stability
DE102006037008A1 (en) Separator plate, for a fuel cell stack, has flexible channels on at least one surface for two different fluids which can take up fluid pressures
DE102015207455A1 (en) Bipolar plate with different thickness half plates and fuel cell stack with such
DE102004004071B4 (en) fuel cell
WO2023062081A2 (en) Frame for pem electrolysis cells and pem electrolysis cell stack for generating high-pressure hydrogen by means of differential pressure electrolysis
DE102008026395B4 (en) A fuel cell stack and method for increasing the stability of end cells in a fuel cell stack
DE102021206582A1 (en) Fuel cell stack with a large number of individual cells
DE102017108440A1 (en) Electrochemical device and method for operating an electrochemical device
DE10331406A1 (en) Device with means for guiding fluids and method for operating such a device
DE102015205295A1 (en) Bipolar plate assembly for fuel cell and manufacturing process
DE102013203311A1 (en) The fuel cell system
DE202022104298U1 (en) Sealing layer, separator plate and electrolyser

Legal Events

Date Code Title Description
R120 Application withdrawn or ip right abandoned

Effective date: 20130716