DE102006056468A1 - Bipolar plate for fuel cell stack, has shaped parts provided with lining grooves that lie opposite to each other, where lining grooves exhibit floor spaces that are arranged together under formation of gap that serve as flow channel - Google Patents

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Abstract

A bipolar plate has two shaped parts (2, 3), which form a cooling flow field for a cooling fluid. The shaped parts are provided with lining grooves (4, 5) that lie opposite to each other. The lining grooves exhibit floor spaces (9, 10) that are arranged together under formation of a gap (8). The lining grooves surround partially an inlet. The gap serves as a flow channel for the cooling fluid and interconnects the inlet and the cooling flow field.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte, insbesondere für einen Brennstoffzellenstapel eines Fahrzeugs.The The invention relates to a bipolar plate, in particular for a Fuel cell stack of a vehicle.

Die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie mittels Brennstoffzellen stellt eine effiziente und umweltfreundliche Methode zur Gewinnung von elektrischem Strom aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff dar. Dabei finden üblicherweise zwei räumlich getrennte Elektrodenreaktionen statt, bei denen Elektronen freigesetzt beziehungsweise gebunden werden. Die Reaktanden Sauerstoff und Wasserstoff können in Form verschiedener Fluide bereitgestellt werden, sie müssen nicht zwingend in reiner Form vorliegen. Die Verwendung von reinem, molekularem Sauerstoff und Wasserstoff ist beispielsweise ebenso möglich wie die Verwendung von Luftsauerstoff und Methan. Ein erstes Beispiel für zwei korrespondierende Elektrodenreaktionen sind folgende Reaktionen: H2 => 2H+ + 2e– (Anodenreaktion) 2H+ + 2e– + ½O2 => H2O (Kathodenreaktion) The conversion of chemical into electrical energy by means of fuel cells is an efficient and environmentally friendly method for obtaining electricity from the elements hydrogen and oxygen. In this case, usually two spatially separated electrode reactions take place, in which electrons are released or bound. The reactants oxygen and hydrogen can be provided in the form of various fluids, they need not necessarily be in pure form. For example, the use of pure molecular oxygen and hydrogen is just as possible as the use of atmospheric oxygen and methane. A first example of two corresponding electrode reactions are the following reactions: H 2 => 2H + + 2e - (anode reaction) 2H + + 2e - + ½O 2 => H 2 O (cathode reaction)

Die Art der Reaktion hängt von der Bauart der Brennstoffzelle und von den verwendeten Fluiden ab. Ein zweites Beispiel für zwei korrespondierende Elektrodenreaktionen sind folgende Reaktionen: H2 + O2 – => H2O + 2e– (Anodenreaktion A) CO + O2 – => CO2 + 2e– (Anodenreaktion B) O2 + 4e– => 2O2 – (Kathodenreaktion) The type of reaction depends on the type of fuel cell and the fluids used. A second example of two corresponding electrode reactions are the following reactions: H 2 + O 2 - => H 2 O + 2e - (anode reaction A) CO + O 2 - => CO 2 + 2e - (anode reaction B) O2 + 4e - => 2O 2 - (cathode reaction)

Allen Brennstoffzellen gemein sind einerseits der Transport einer Ionenart durch einen Elektrolyten und andererseits der parallel verlaufende Transport von Elektronen durch einen äußeren Leiter, um die Ionen nach dem Transportvorgang in einen elektrisch neutralen Zustand zurückzuversetzen.all Fuel cells have in common the transport of an ion species by an electrolyte and on the other hand the parallel Transport of electrons through an outer conductor to the ions after the transport process in an electrically neutral state restore.

Durch elektrische Verbindung der räumlich getrennten Reaktionszonen kann ein Teil der dabei umgesetzten Reaktionsenthalpie direkt als elektrischer Strom gewonnen werden. Üblicherweise werden mehrere elektrisch in Serie geschaltete Brennstoffzellen aufeinander gestapelt und ein solchermaßen gebildeter Stapel als Stromquelle verwendet. Eine einzelne Brennstoffzelle besteht dabei aus einer Elektrolyteinheit wie einer Membran sowie aus zwei mit Katalysatormaterial belegten Elektroden. Die Membran befindet sich trennend zwischen den Reaktanden und weist eine Ionenleitfähigkeit auf, beispielsweise eine H+-Protonenleitfähigkeit oder eine O2-Leitfähigkeit. Die Elektroden sind unter anderem zum Abgriff des von der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Stroms erforderlich.By electrically connecting the spatially separated reaction zones, part of the reaction enthalpy converted thereby can be obtained directly as an electric current. Usually, a plurality of fuel cells connected in series are stacked on top of each other and a stack formed in this way is used as the current source. A single fuel cell consists of an electrolyte unit such as a membrane and two electrodes coated with catalyst material. The membrane is located between the reactants and has an ionic conductivity, for example an H + proton conductivity or an O 2 conductivity. The electrodes are required inter alia for tapping the electric current generated by the fuel cell.

Die Fluide (auch Reaktionsfluide oder Arbeitsfluide genannt), beispielsweise Wasserstoff und Sauerstoff, und das Reaktionsprodukt Wasser sowie gegebenenfalls ein Fluid (auch Temperier- oder Kühlfluid genannt), das zur Abführung von überschüssiger Reaktionswärme dient, strömen durch Fluidkanäle in die Bereiche der Reaktionszonen hinein und aus ihnen hinaus. Insbesondere bei Verwendung eines wärmeabführenden Fluids wird durch eine thermische Verbindung der jeweiligen Fluidkanäle für einen ausreichenden Wärmeübertrag zwischen den jeweiligen Fluiden gesorgt. Ein Kanalsystem von Fluidkanälen für ein bestimmtes Fluid wird allgemein auch als Flowfield oder Strömungsfeld bezeichnet.The Fluids (also called reaction fluids or working fluids), for example Hydrogen and oxygen, and the reaction product of water and optionally a fluid (also called tempering or cooling fluid), which serves to dissipate excess heat of reaction, stream through fluid channels into and out of the regions of the reaction zones. In particular, when using a heat-dissipating fluid is by a thermal connection of the respective fluid channels for a sufficient heat transfer provided between the respective fluids. A channel system of fluid channels for a particular Fluid is also commonly referred to as a flowfield or flow field.

Es ist bekannt, die in einer Brennstoffzelle entstehende Abwärme zumindest teilweise über ein Temperierfluid, das durch ein separates Kühlkanalsystem strömt, abzuführen. Da die Temperaturdifferenz zwischen Brennstoffzelle und Umgebung üblicherweise geringer ist als bei einem Verbrennungsmotor vergleichbarer Leistung, ist der Kühlungsaufwand in der Regel größer.It is known, the heat generated in a fuel cell at least partly over to discharge a tempering fluid, which flows through a separate cooling channel system. There the temperature difference between the fuel cell and the environment usually is lower than with an internal combustion engine of comparable power, is the cooling effort usually bigger.

Es sind Brennstoffzellenstapel bekannt, bei denen Kühlkanalsystem und Kathodenkanalsystem vollständig voneinander getrennt sind. Beispielsweise beschreibt die DE 100 15 360 A1 eine Bipolarplatte für Brennstoffzellen, die aus zwei geprägten Platten besteht. Eine Fläche der geprägten Platten weist jeweils eine positive Kanalstruktur auf und eine andere Fläche weist eine korrespondierende negative Kanalstruktur auf. Durch Verbinden beider Platten ergibt sich ein platteninneres Kanalsystem (auch Strömungsfeld genannt) für ein Kühlmittel und an den Außenflächen jeder Platte ein Kanalsystem für Gasströme.Fuel cell stacks are known in which the cooling channel system and the cathode channel system are completely separated from one another. For example, this describes DE 100 15 360 A1 a bipolar plate for fuel cells, which consists of two embossed plates. One surface of the embossed plates each has a positive channel structure and another surface has a corresponding negative channel structure. By connecting both plates results in a plate-internal channel system (also called flow field) for a coolant and on the outer surfaces of each plate a channel system for gas streams.

Beim Einsatz von Bipolarplatten, die aus geprägten Halbschalen hergestellt werden, ergibt sich die Aufgabe, das Kühlfluid aus Zuführungen (auch Ports genannt) in das bipolarplatteninnere Kühlströmungsfeld einzuschleusen, wobei hier ein möglichst geringer Druckverlust bei der Ein- und Ausschleusung sowie ein möglichst geringer zusätzlicher Platzbedarf bezüglich der Bipolarplattenfläche die Schwerpunkte bei der konstruktiven Ausgestaltung darstellen. Ein weiterer besonders wichtiger Konstruktionsschwerpunkt liegt in der zuverlässigen Abdichtung der Zellen im Stapel.At the Use of bipolar plates made of stamped half shells become the task, the cooling fluid from feeds (also called ports) in the bipolar plate inside cooling flow field to infiltrate, with the lowest possible Pressure loss during insertion and removal as well as possible little extra Required space regarding the bipolar plate surface the emphasis in the structural design represent. Another particularly important design focus lies in the reliable Sealing the cells in the stack.

Aus DE 102 24 397 A1 ist eine Bipolarplatte bekannt, bei der die Beaufschlagung des Kühlströmungsfelds von den Zuführungen aus nach dem Prinzip von kommunizierenden Halbschalen stattfindet. Bei der dort dargestellten Geometrie wird ein relativ großer Anteil an Bipolarplattenfläche für die Einleitung des Kühlwassers in das Kühlströmungsfeld benötigt. Dieser Flächenanteil nimmt nicht an der Energieerzeugung teil und verschlechtert das Verhältnis von aktiver Zellfläche zur Gesamtzellfläche erheblich.Out DE 102 24 397 A1 a bipolar plate is known in which the admission of the cooling flow field from the feeders takes place on the principle of communicating half-shells. In the geometry shown there, a relatively large proportion of bipolar plate surface for the introduction of the cooling water in the cooling flow field needed. This area fraction does not participate in the energy production and considerably worsens the ratio of active cell area to the total cell area.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bipolarplatte anzugeben, bei der der erforderliche Platzbedarf für die Ein- und Ausleitung des Kühlfluids in- bzw. aus dem Kühlströmungsfeld weitgehend reduziert ist, um das Verhältnis von aktiver Zellfläche zur Gesamtzellfläche zu erhöhen.Of the The invention is therefore based on the object of specifying a bipolar plate, in the required space for the entry and exit of the cooling fluid in or out of the cooling flow field largely is reduced to the ratio of active cell area to the total cell area to increase.

Hinsichtlich der Bipolarplatte wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.Regarding the bipolar plate, the object is achieved by the features of the claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung schlägt eine Bipolarplatte vor, die zusammengesetzt ist aus zwei Formteilen, welche ein Kühlströmungsfeld für ein Kühlfluid bilden, wobei die Formteile mit einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten versehen sind, deren Bodenflächen unter Bildung eines Spaltes zueinander angeordnet sind. Bei dieser Bipolarplatte mit wenigstens einem Dichtungsnutpaar reduzierter Nuttiefe, z.B. durch reduzierte Prägetiefe, dient dessen Spalt oder auch Zwischenraum zwischen den zueinander angeordneten Bodenflächen gleichzeitig als Strömungskanal für das Kühlfluid. Es wird also die für die Abdichtung grundsätzlich erforderliche Fläche der Bipolarplatte zusätzlich für den Kühlmitteltransport verwendet. Auf diese Weise wird eine wesentlich geringere Fläche der Bipolarplatte für die Ein- und Ausleitung des Kühlfluids benötigt als bei den im Stand der Technik bekannten Bipolarplatten. Das Verhältnis von aktiver Zellfläche zur Gesamtfläche einer Brennstoffzelle kann mit einer solchen Bipolarplatte deutlich verbessert werden.The Invention proposes a bipolar plate which is composed of two molded parts, which is a cooling flow field for a cooling fluid form, wherein the moldings with opposing sealing grooves are provided, the bottom surfaces are arranged to form a gap to each other. At this Bipolar plate with at least one Dichtungsnutpaar reduced Groove depth, e.g. due to reduced embossing depth, its gap serves or space between the floor surfaces arranged to each other at the same time as a flow channel for the Cooling fluid. So it will be the for the seal in principle required area the bipolar plate in addition for the Coolant transport used. In this way, a much smaller area of the Bipolar plate for the inlet and outlet of the cooling fluid needed as in the bipolar plates known in the art. The ratio of active cell area to the total area a fuel cell can be clear with such a bipolar plate be improved.

In einer möglichen Ausführungsform umgeben die einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten zumindest teilweise eine Zuführung. Hierbei dient der Spalt vorzugsweise als Strömungskanal für das Kühlfluid und verbindet die Zuführung des Kühlfluids und das Kühlströmungsfeld miteinander.In a possible embodiment surround the opposite ones Sealing grooves at least partially a feeder. Here, the gap is used preferably as a flow channel for the cooling fluid and connects the feeder of the cooling fluid and the cooling flow field together.

Vorzugsweise weisen die Dichtungsnuten zumindest teilweise entlang ihrer Ausdehnung Randstege auf. Die Randstege der Dichtungsnuten bewirken eine hohe mechanische Stabilität der Formteile. Außerdem kann dadurch die Abdichtung von Reaktionsfluiden gegeneinander und nach außen verbessert werden.Preferably have the sealing grooves at least partially along their extent Edge bars on. The edge webs of the sealing grooves cause a high mechanical stability the molded parts. Furthermore This allows the sealing of reaction fluids against each other and outward be improved.

Für den Spalt wird eine Dicke von größer 0, insbesondere von 0,3 mm bis 1 mm oder 2 mm bevorzugt. Diese Dicke ermöglicht eine breite Variation der Strömungsstärke durch den Strömungskanal bei wirksamer Abdichtung der Bipolarplatte. Je höher der Spalt desto geringere Druckverluste treten bei Zuführung des Kühlmediums auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spalt eine Dicke von 0,3 mm bis 0,6 mm auf. In diesem Bereich ist eine besonders gleichmäßige und hinreichend starke Zuströmung des Kühlmediums ermöglicht.For the gap becomes a thickness greater than 0, in particular from 0.3 mm to 1 mm or 2 mm is preferred. This thickness allows one wide variation of the flow through the flow channel with effective sealing of the bipolar plate. The higher the gap the lower Pressure losses occur when feeding of the cooling medium on. In a preferred embodiment the gap has a thickness of 0.3 mm to 0.6 mm. In this Range is a particularly uniform and sufficiently strong inflow of the cooling medium allows.

In einer bevorzugten Ausführungsform verbinden mehrere Strömungskanäle, die als Spalte zwischen Paaren von einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten ausgebildet sind, auf verschiedenen Wegen die jeweilige Zuführung und das Kühlströmungsfeld. So kann der Druckverlust des Kühlfluids deutlich verringert werden.In a preferred embodiment connect several flow channels, the as a gap between pairs of opposed sealing grooves are formed, in different ways, the respective supply and the cooling flow field. So the pressure loss of the cooling fluid can be clear be reduced.

Vorzugsweise ist dabei mindestens ein Strömungskanal für einen Nebenstrom vorgesehen, wobei ein Strömungskanal für einen Hauptstrom im Randbereich der Bipolarplatte verläuft. Insbesondere können Dichtungsnutenpaare am Rand der Bipolarplatte verwendet werden, so dass der Kühlmittelein- und -ausleitungsstrom außen um Zuführungen der Reaktionsfluide herumgeleitet wird.Preferably is at least one flow channel for one Provided with a flow channel for a side stream Main current runs in the edge region of the bipolar plate. In particular, seal groove pairs be used on the edge of the bipolar plate, so that the coolant inlet and discharge current outside to feeds the reaction fluid is passed around.

Eine hohe mechanische Stabilität der Bipolarplatte, insbesondere beim und nach dem Verpressen von in die Dichtungsnuten eingelegten Dichtungen, wird erreicht, indem die Formteile im Bereich der Randstege eines Paares von einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten gegeneinander abgestützt werden.A high mechanical stability the bipolar plate, in particular during and after the pressing of in the sealing grooves inserted seals is achieved by the moldings in the region of the edge webs of a pair of each other opposite Sealing grooves are supported against each other.

Die mechanische Stabilität der Bipolarplatte kann noch erhöht werden, indem zumindest eine der Bodenflächen eines Paares von zwei einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten längs der Dichtungsnuten wenigstens eine Sicke aufweist, welche die Formteile gegeneinander abstützt.The mechanical stability the bipolar plate can still be increased be by at least one of the bottom surfaces of a pair of two opposite each other Sealing grooves along the sealing grooves has at least one bead which the molded parts supported against each other.

Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in einem Spalt zwischen einem Paar von einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten Noppen und/oder andere Versteifungselemente angeordnet sind, welche die Formteile über die Bodenflächen dieser Dichtungsnuten gegeneinander abstützen. Dies erhöht einerseits die mechanische Stabilität der Bipolarplatte. Andererseits kann dadurch die Strömungsstärke im Strömungskanal vorgegeben werden. Insbesondere können so Druckverlustverhältnisse zwischen Haupt- und Nebenströmen eingestellt werden.For a special preferred embodiment is provided that in a gap between a pair of opposite ones Sealing grooves arranged knobs and / or other stiffening elements which are the moldings over the floor surfaces support this sealing grooves against each other. This increases on the one hand the mechanical stability the bipolar plate. On the other hand, this allows the flow rate in the flow channel specified become. In particular, you can so pressure loss ratios between main and secondary flows be set.

Eine besondere Ausführungsform weist eine Verdickung im Bereich eines zwischen dem Strömungskanal und dem Kühlströmungsfeld angeordneten Strömungsverteilers auf. Dies ermöglicht die Ausbildung von Bipolarplatten, bei denen die Summe der Höhen eines ersten und eines zweiten Fluidkanals einschließlich deren Wandungen größer als die Höhe der Bipolarplatte ist. Die Anordnung solcher Bipolarplatten wird auch als Eierkartonkonfiguration bezeichnet.A particular embodiment has a thickening in the region of a flow distributor arranged between the flow channel and the cooling flow field. This allows the formation of bipolar plates, in which the sum of the heights of a first and a second fluid channel including their walls greater than the height the bipolar plate is. The arrangement of such bipolar plates is also referred to as egg carton configuration.

In einer bevorzugten Ausgestaltung verlaufen erste Kanäle eines Strömungsfeldes für ein Reaktionsfluid in einem ersten Mäandermuster und zweite Kanäle dieses Strömungsfeldes in einem zweiten, entgegengesetzt oder quer orientierten Mäandermuster. Dadurch kann die Zellfläche durch eine zentral in der Mitte zwischen den Zuführungen erfolgende Einströmung von den Strömungskanälen zum Strömungsfeld effizient genutzt werden.In In a preferred embodiment, first channels of a flow field for a Reaction fluid in a first meander pattern and second channels this flow field in a second, opposite or transverse meander pattern. This can change the cell area by a centrally located in the middle between the feeds inflow of the flow channels to the flow field be used efficiently.

Vorzugsweise verläuft hierbei im mittleren Bereich des Strömungsfeldes für das Reaktionsfluid mindestens ein weiterer Kanal geradlinig. Dieser geradlinig und die anderen mäanderförmig verlaufenden Kanäle können durch Strömungshindernisse wie Noppen oder andere Versteifungselemente hinsichtlich eines einheitlichen Druckverlustes gestaltet werden.Preferably extends in this case at least in the middle region of the flow field for the reaction fluid another channel straight. This straight and the others meandering channels can through flow obstacles such as knobs or other stiffening elements in terms of a uniform Pressure loss are designed.

In einer weitergehenden Ausgestaltung ist ein im Bereich von Nasenstegen liegender Sackkanal vorteilhafterweise auf einer Kathodenseite oder vorzugsweise auf einer Anodenseite der Bipolarplatte angeordnet. Ein solcher reichert sich mit zunehmendem Betrieb einer Brennstoffzelle mit Inertgas an und verhindert durch diese inerte Masse einen hydraulischen Kurzschlussstrom eines angereicherten Reaktionsmediums durch sogenanntes Überspringen eines Nasenstegs.In a further embodiment is in the area of nose pads lying sack channel advantageously on a cathode side or preferably arranged on an anode side of the bipolar plate. Such a accumulates with increasing operation of a fuel cell Inert gas and prevented by this inert mass a hydraulic Short-circuit current of an enriched reaction medium by so-called skipping a nose bridge.

Vorteilhafterweise liegen Zuführungen für Reaktionsfluide einander auf der Bipolarplatte diagonal gegenüber.advantageously, lie additions for reaction fluids each other on the bipolar plate diagonally opposite.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind Spalte von Paaren von einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten, die entlang der Längskanten der Bipolarplatte verlaufen, bereichsweise mit Strömungshindernissen versehen. Dadurch kann eine für die Kühlung unwirksame Kühlfluidströmung entlang der Längskanten, die einen Fluss des Kühlfluids am Kühlstromfeld vorbei bedeutet, vermieden werden.In a preferred embodiment are gaps of pairs of opposing sealing grooves, along the longitudinal edges of the bipolar plate run, partially with flow obstacles Mistake. This can be one for the cooling ineffective cooling fluid flow along the Longitudinal edges, a flow of cooling fluid at the cooling flow field passing means to be avoided.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 einen Ausschnitt einer Bipolarplatte im Querschnitt, 1 a section of a bipolar plate in cross section,

2a einen Ausschnitt einer Bipolarplatte in Draufsicht im Bereich von Zuführungen für Fluide, 2a a section of a bipolar plate in plan view in the range of supplies for fluids,

2b einen vergrößerten Ausschnitt aus der 2a im Bereich eines Verstärkungselements, 2 B an enlarged section of the 2a in the region of a reinforcing element,

2c einen Querschnitt durch die Bipolarplatte gemäß 2a im Bereich einer Zuführung, 2c a cross section through the bipolar plate according to 2a in the area of a feeder,

3 einen Ausschnitt einer Bipolarplatte in Draufsicht im Bereich von Zuführungen für Fluide mit Strömungsfluss, 3 a section of a bipolar plate in plan view in the region of feeds for fluids with flow,

4 eine Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform für eine Bipolarplatte mit Details I bis IV, 4 a top view of a possible embodiment for a bipolar plate with Details I to IV,

5 bis 9 Detail I bis IV gemäß 4, 5 to 9 Detail I to IV according to 4 .

10 Kühlfluidströmungsfluss durch eine Bipolarplatte, und 10 Cooling fluid flow through a bipolar plate, and

11 Strömungsflussfeld für ein Reaktionsfluid. 11 Flow field for a reaction fluid.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte 1, zusammengesetzt aus einem ersten Formteil 2 und einem zweiten Formteil 3. Sie weist einander gegenüber angeordnete, schwebende oder federnde Dichtungsnuten 4 und 5 auf, die beispielsweise durch reduzierte Prägetiefen T4, T5 gekennzeichnet sind und mit einem jeweiligen ausgeprägten ersten Randsteg 6 und einem entsprechenden zweiten Randsteg 7 versehen sind. Daraus resultiert ein Spalt 8 zwischen den Bodenflächen 9, 10 der Dichtungsnuten 4, 5. Mit anderen Worten ist die Summe der Tiefen T4, T5 der Dichtungsnuten 4, 5 auf beiden Seiten der Bipolarplatte 1 zusammen mit den Wandstärken D2, D3 der Einzelformteile 2, 3 kleiner als die der Gesamthöhe H der Bipolarplatte 1, insbesondere liegt die Summe der Tiefen T4, T5 und der Wandstärken D2, D3 um eine Spaltdicke S > 0 unter der Gesamthöhe H gemäß: T4 + T5 + D2 + D3 + S = H 1 shows a section of a bipolar plate according to the invention 1 , composed of a first molded part 2 and a second molded part 3 , It has opposing, floating or resilient sealing grooves 4 and 5 on, which are characterized for example by reduced embossing depths T 4 , T 5 and with a respective distinct first edge web 6 and a corresponding second edge land 7 are provided. This results in a gap 8th between the floor surfaces 9 . 10 the sealing grooves 4 . 5 , In other words, the sum of the depths T 4 , T 5 of the sealing grooves 4 . 5 on both sides of the bipolar plate 1 together with the wall thicknesses D 2 , D 3 of the individual moldings 2 . 3 smaller than the total height H of the bipolar plate 1 in particular, the sum of the depths T 4 , T 5 and the wall thicknesses D 2 , D 3 is a gap thickness S> 0 below the total height H according to: T 4 + T 5 + D 2 + D 3 + S = H

Dabei ist die Spaltdicke S > 0, bevorzugt ist die Spaltdicke S > 0,3 mm, besonders bevorzugt 0,3 mm < S < 0,6 mm. Der Betrag dieser Spaltdicke S korrespondiert mit der Durchflusshöhe, mit der das Kühlfluid von einer Zuführung in das Kühlströmungsfeld einströmt. Die Spaltdicke S kann auch bis zu einem oder zwei Millimeter betragen.there is the gap thickness S> 0, Preferably, the gap thickness S> 0.3 mm, more preferably 0.3 mm <S <0.6 mm. The amount this gap thickness S corresponds to the flow height, with the cooling fluid from a feeder in the cooling flow field flows. The gap thickness S can also be up to one or two millimeters.

Die ausgeprägten Randstege 6, 7 dienen der mechanischen Stabilität. Die Außenschenkel der Randstege 6, 7 der beiden Dichtnuten 4, 5 sind zu diesem Zweck entsprechend der Bipolarplattenhöhe H gegeneinander abgestützt.The pronounced edge bars 6 . 7 serve the mechanical stability. The outer thighs of the edge bars 6 . 7 the two sealing grooves 4 . 5 are supported against each other for this purpose corresponding to the Bipolarplattenhöhe.

Alternativ ist eine lokale Abstützung mit Noppen und/oder anderen Versteifungselementen möglich, die die Spaltdicke S überbrücken und dennoch einen Kühlfluidfluss um die Noppenfläche herum zulassen.Alternatively, a local support with nubs and / or other stiffening elements is possible, which bridge the gap thickness S and yet to a cooling fluid flow around the nub surface around to let.

In 2a ist eine Bipolarplatte 1 teilweise geschnitten und perspektivisch dargestellt. Neben Reaktionsfluidzuführungen 12, 13 ist eine Zuführung 14 für Kühlfluid erkennbar, die von einem U-förmigen, dichtgeprägten Rand teilweise umgeben ist. An der offenen Seite verläuft ein Paar einander gegenüberliegender Dichtungsnuten 4, 5 mit Spalt 8 als Strömungskanal für Kühlfluid. Das Paar von Dichtungsnuten 4, 5 umgibt die Zuführung 14 vollständig und verläuft außerdem entlang des Umfangs der Bipolarplatte 1 und insbesondere zum Kühlströmungsfeld 15.In 2a is a bipolar plate 1 partially cut and shown in perspective. In addition to reaction fluid feeds 12 . 13 is a feeder 14 recognizable for cooling fluid, which is partially surrounded by a U-shaped, dense embossed edge. On the open side there is a pair of opposing sealing grooves 4 . 5 with gap 8th as a flow channel for cooling fluid. The pair of sealing grooves 4 . 5 surround the feeder 14 complete and also runs along the circumference of the bipolar plate 1 and in particular to the cooling flow field 15 ,

Auch die Reaktionsfluide werden durch die vollständig um die Reaktionsfluidzuführungen 12, 13 verlaufenden Paare von Dichtungsnuten 4, 5 im Bereich der Einströmung in das jeweilige, nicht dargestellte Strömungsfeld gegeneinander und gegenüber dem Außenraum abgedichtet.Also, the reaction fluids are passing completely through the reaction fluid feeds 12 . 13 extending pairs of sealing grooves 4, 5 sealed in the region of the inflow into the respective, not shown flow field against each other and the outer space.

In 2b ist eine lokale Versteifung der Bipolarplatte 1 durch eine in dem Spalt 8 des Paares der Dichtungsnuten 4, 5 angeordnete Noppe in einem Ausschnitt vergrößert dargestellt.In 2 B is a local stiffening of the bipolar plate 1 through one in the gap 8th of a pair of sealing grooves 4 . 5 arranged knob is shown enlarged in a section.

2c zeigt einen anderen Ausschnitt einer Bipolarplatte mit zweistufig ausgeführten Dichtungsnuten 4, 5. In beiden Bodenflächen 9, 10 verläuft eine jeweilige Sicke 11, die die Formteile 2, 3 gegeneinander abstützt. Eine solche Anordnung wird vorzugsweise in Bereichen eingesetzt, in denen keine Strömung in Dichtungsnutspalten 8 erforderlich ist, beispielsweise im Randbereich einer Bipolarplatte 1. Diese zweistufige Ausführung bewirkt zum einen eine auf den Umfang bezogen konstante Auflagehöhe für in den Dichtungsnuten 4, 5 liegende Dichtungen und zum anderen eine hohe mechanische Stabilität durch eine durchgehende Versteifung. 2c shows another section of a bipolar plate with two-stage sealing grooves 4 . 5 , In both floor areas 9 . 10 runs a respective bead 11 that the moldings 2 . 3 supported against each other. Such an arrangement is preferably used in areas where no flow in Dichtungsnutspalten 8th is required, for example, in the edge region of a bipolar plate 1 , This two-stage design causes on the one hand on the circumference constant support height for in the sealing grooves 4 . 5 lying seals and on the other hand a high mechanical stability through a continuous stiffening.

Bei Verwendung einer zweistufigen Dichtungsnut 4, 5 mit Abstützung entlang der Dichtungsnutachse durch mindestens eine Sicke 11 ergibt sich darüber hinaus der Vorteil, dass bei Verwendung einer durch Stanzen herstellbaren Flachdichtung ein vergleichbarer Dichteffekt erzielt werden kann wie bei Verwendung einer zweilippigen Dichtung, da die Dichtkraft im Bereich der mittigen Abstützung geringer ausfällt als an den Randstegen 6, 7 und sich somit eine doppelte Dichtfunktion ergibt.When using a two-stage sealing groove 4 . 5 with support along the Dichtungsnutachse by at least one bead 11 In addition, there is the advantage that when using a producible by punching flat gasket, a comparable sealing effect can be achieved as when using a zweilippigen seal, since the sealing force in the region of the central support is lower than at the edge webs 6 . 7 and thus results in a double sealing function.

3 zeigt in einer Bipolarplatte 1 gemäß 2 durch Pfeile angedeutet einen durch den Spalt 8 als Strömungskanal ermöglichten Strömungsverlauf des Kühlfluids von der Zuführung 14 zum Kühlströmungsfeld 15. Das Kühlfluid wird in dem Spalt 8 der Dichtungsnuten 4, 5 von der Zuführung 14 zum Einströmbereich 16 geführt und dort in das Kühlströmungsfeld 15 eingeleitet. 3 shows in a bipolar plate 1 according to 2 indicated by arrows one through the gap 8th as a flow channel allowed flow of the cooling fluid from the supply 14 to the cooling flow field 15 , The cooling fluid is in the gap 8th the sealing grooves 4 . 5 from the feeder 14 to the inflow area 16 guided and there in the cooling flow field 15 initiated.

In 4 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bipolarplatte 1 dargestellt. Sie ist mit einem Kühlströmungsfeld 15 in Eierkartonkonfiguration versehen, das in 5 als Detail I näher dargestellt ist. Die Bipolarplatte 1 weist im Bereich 16 der Einströmung, die als Detail II in 6 näher dargestellt ist, eine lokale Verdickung 17 auf, so dass das Kühlfluid mit konstanter Durchflusshöhe in das Kühlströmungsfeld 15 eingeleitet werden kann.In 4 is a particularly preferred embodiment of the bipolar plate according to the invention 1 shown. It is with a cooling flow field 15 provided in egg carton configuration, which in 5 as detail I is shown in more detail. The bipolar plate 1 points in the area 16 the inflow, which as detail II in 6 is shown in more detail, a local thickening 17 so that the cooling fluid with constant flow height into the cooling flow field 15 can be initiated.

Die Bipolarplatte 1 ist mit einem vereinfachten Kühlströmungsfeld 15 versehen, das insbesondere durch den zentralen Einströmbereich 16 in der Mitte zwischen den Zuführungen 12, 13, 14 gezeichnet ist. In 5 sind Teile des oberen Formteils 2 geschnitten dargestellt, um die mögliche Strömung des Kühlfluids deutlicher darstellen zu können.The bipolar plate 1 is with a simplified cooling flow field 15 provided, in particular by the central inflow 16 in the middle between the feeders 12 . 13 . 14 is drawn. In 5 are parts of the upper molding 2 shown cut to represent the possible flow of the cooling fluid more clearly.

Die Versorgung des Kühlströmungsfeldes 15 mit dem Kühlfluid erfolgt dabei über den als Strömungskanal wirkenden Spalt 8 zwischen Dichtungsnutenbodenflächen 9, 10 der anoden- bzw. kathodenseitigen Formteile 2, 3, was als Detail III in 7 vergrößert dargestellt ist.The supply of the cooling flow field 15 with the cooling fluid takes place via the gap acting as a flow channel 8th between sealing groove bottom surfaces 9 . 10 the anode or cathode side moldings 2 . 3 what as detail III in 7 is shown enlarged.

Die dickste Stelle der Bipolarplatte 1 ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise kleiner als oder gleich dick wie die Summe aus Gesamthöhe H der Bipolarplatte 1 im Bereich der aktiven Zellfläche und aus der maximalen Dicke der anliegenden, nicht abgebildeten Membran-Elektrolyt-Einheit ohne Dichtungen.The thickest part of the bipolar plate 1 in this embodiment is preferably less than or equal to the sum of the total height H of the bipolar plate 1 in the area of the active cell area and from the maximum thickness of the adjacent, not shown, membrane-electrolyte unit without seals.

In den 8 und 9 ist als Detail IV schematisch jeweils ein vergrößerter Längsschnitt der Bipolarplatte 1 durch Reaktionsfluidzuführungen 12 bzw. 13 im Bereich 16 der Einströmung (= Einströmbereich 16) gezeigt. Der Einströmbereich 16 dient als Strömungsverteiler der Reaktionsfluide in die zugehörigen Strömungsfelder und des Kühlfluids in das Kühlströmungsfeld 15. Beide Reaktionsfluidzuführungen 12 und 13 weisen im Beriech 16 die Verdickung 17 auf. Hierdurch wird das Kühlfluid mit konstanter Durchflusshöhe in das Kühlströmungsfeld 15 geleitet. Darüber hinaus gestattet eine derartige lokale Verdickung 17 des Kühlflowfields im Bereich der Reaktionsfluidzuführungen 12 und 13 die Darstellung einer Bipolarplatte mit innenliegendem Kühlflowfield, bei der die Summe der Höhen der Reaktionsfluidzuführungen 12 und 13 einschließlich deren Wandungen im Bereich der aktiven Zellfläche größer als die Höhe der Bipolarplatte 1 ist. Diese Anordnung wird auch als Eierkartonkonflguration bezeichnet. Bei der in 8 dargestellten Reaktionsfluidzuführung 12 handelt es sich beispielsweise um einen kathodenseitigen Strömungskanal und bei der in 9 dargestellten Reaktionsfluidzuführung 13 um einen anodenseitigen Strömungskanal.In the 8th and 9 is schematically as detail IV respectively an enlarged longitudinal section of the bipolar plate 1 by reaction fluid feeds 12 respectively. 13 in the area 16 the inflow (= inlet area 16 ). The inflow area 16 serves as a flow distributor of the reaction fluids in the associated flow fields and the cooling fluid in the cooling flow field 15 , Both reaction fluid feeds 12 and 13 show in the Beriech 16 the thickening 17 on. As a result, the cooling fluid with a constant flow height in the cooling flow field 15 directed. In addition, such a local thickening allows 17 the cooling flow field in the region of the reaction fluid feeds 12 and 13 the representation of a bipolar plate with internal cooling flowfield, in which the sum of the heights of the reaction fluid feeds 12 and 13 including their walls in the area of the active cell area greater than the height of the bipolar plate 1 is. This arrangement is also referred to as Eierkartonkonflguration. At the in 8th illustrated reaction fluid supply 12 it is, for example, a cathode-side flow channel and in the 9 illustrated reaction fluid supply 13 around an anode-side flow channel.

10 stellt eine Übersicht über den Strömungsverlauf des Kühlfluids in der Bipolarplatte 1 der 4 bis 7 dar. Anoden- und Kathodenfluid treten von den Zuführungen 12, 13 ausgehend über eine Vorzone 18 in ihr jeweiliges, nicht abgebildetes Strömungsfeld ein, durchströmen es und treten auf der gegenüberliegenden Seite an den jeweiligen Zuführungen 12, 13 wieder aus der Bipolarplatte 1 aus. Das Kühlfluid tritt eine Zuführung 14 in die Bipolarplatte 1 ein, strömt im Bereich des als Strömungskanal dienenden Spaltes 8 der Dichtungsnuten 4, 5 in den Einströmbereich 16, tritt dort in das eierkartonförmig aufgebaute Kühlströmungsfeld 15 ein, durchströmt es und verlässt in analoger Weise auf der gegenüberliegenden Seite die Bipolarplatte 1. 10 provides an overview of the flow of the cooling fluid in the bipolar plate 1 of the 4 to 7 Anode and cathode fluid emerge from the feeds 12 . 13 starting from a Vorzone 18 into their respective, not shown flow field, flow through it and occur on the opposite side of the respective feeders 12 . 13 again from the bipolar plate 1 out. The cooling fluid enters a supply 14 into the bipolar plate 1 a, flows in the region of serving as a flow channel gap 8th the sealing grooves 4 . 5 in the inflow area 16 , enters the egg carton-shaped cooling flow field 15 a, flows through it and leaves in an analogous manner on the opposite side of the bipolar plate 1 ,

In 11 ist ein Strömungsfeld für ein Kathodenfluid beziehungsweise für ein Anodenfluid schematisch dargestellt. Es ermöglicht eine effiziente Ausnutzung der Fläche einer Brennstoffzelle hinsichtlich des Verhältnisses von aktiver Zellfläche zur Gesamtzellfläche. Das Strömungsfeld ist zu diesem Zweck entlang der Längsachse der Bipolarplatte 1 in Querrichtung besonders gestaltet. Ein Teil der Kanäle des Strömungsfeldes verläuft in einem ersten Mäandermuster in der einen Hälfte der Bipolarplatte 1. Ein zweiter Teil der Kanäle des Strömungsfeldes verläuft in einem zweiten, entgegengesetzt orientierten Mäandermuster in der anderen Hälfte der Bipolarplatte 1. Etwa jeweils die Hälfte des in das Strömungsfeld einströmenden Reaktionsfluids wird nach rechts bzw. links gelenkt und dann den zwei im Wesentlichen parallel verlaufenden Mäandern über die aktive Zellfläche geführt.In 11 a flow field for a cathode fluid or for an anode fluid is shown schematically. It allows efficient utilization of the area of a fuel cell in terms of the ratio of active cell area to total cell area. The flow field is for this purpose along the longitudinal axis of the bipolar plate 1 specially designed in the transverse direction. A part of the flow field channels runs in a first meander pattern in one half of the bipolar plate 1 , A second portion of the flow field channels extends in a second, oppositely oriented meander pattern in the other half of the bipolar plate 1 , Approximately half of the reaction fluid flowing into the flow field is directed to the right or to the left and then guided over the active cell surface to the two essentially parallel meanders.

Daneben liegt in diesem Strömungsfeld ein zentraler Kanal vor, der die beiden Hälften voneinander trennt und ohne Umlenkungen direkt zur anderen Seite verläuft. Dieser Kanal kann strömungstechnisch unter Verwendung von Strömungshindernissen, beispielsweise Noppen, Schwellen, etc., so ausgelegt werden, dass sich druckverlustbedingt eine flächenspezifisch homogene Versorgung der aktiven Zellfläche mit dem Reaktionsfluid ergibt.Besides lies in this flow field a central channel that separates the two halves and without deflections runs directly to the other side. This channel can be fluidic using flow obstacles, For example, knobs, sleepers, etc., be designed so that due to pressure loss a surface specific homogeneous supply of the active cell surface with the reaction fluid results.

Entsprechendes gilt für die mit reduzierter Prägetiefe geformte Dichtungsnut 4 im Bereich der Längskanten. Auch hier kann der Druckverlust des Kühlfluids durch entsprechende Sperrelemente wie Noppen, Stege oder Einlegestücke definiert vorgegeben werden.The same applies to the molded with reduced embossing depth seal groove 4 in the area of the longitudinal edges. Again, the pressure loss of the cooling fluid can be defined defined by corresponding blocking elements such as knobs, webs or inserts.

Grundsätzlich besitzt eines der beiden Strömungsfelder für ein Reaktionsfluid konstruktionsbedingt zwischen einem und drei Kanälen mehr als das zugehörige gegenüberliegende Strömungsfeld für das jeweilige andere Reaktionsfluid.Basically owns one of the two flow fields for a Reaction fluid by design between one and three more channels as the associated one opposing flow field for the respective other reaction fluid.

Im Bereich von Nasenstegen ergeben sich bei mäanderförmigen Strömungsfeldern Sackkanäle auf dem jeweiligen gegenüberliegenden Strömungsfeld. Vorteilhafterweise werden derartige Sackkanäle auf der Anodenseite angeordnet, da sich diese mit zunehmendem Betrieb mit Inertgas anreichern und durch diese inerte Masse ein hydraulischer Kurzschlussstrom eines angereicherten Reaktionsmediums durch Überspringen eines Nasenstegs vermieden wird.in the In the case of meandering flow fields, the area of nose bridges results in sack channels on the respective opposite Flow field. Advantageously, such sack channels are arranged on the anode side, as they accumulate with increasing operation with inert gas and through this inert mass is an enriched hydraulic short circuit current Reaction medium by skipping a nose bridge is avoided.

Claims (16)

Bipolarplatte (1) für einen Brennstoffzellenstapel, die zusammengesetzt ist aus zwei Formteilen (2, 3), welche ein Kühlströmungsfeld (15) für ein Kühlfluid bilden, wobei die Formteile (2, 3) mit einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten (4, 5) versehen sind, deren Bodenflächen (9, 10) unter Bildung eines Spaltes (8) zueinander angeordnet sind.Bipolar plate ( 1 ) for a fuel cell stack which is composed of two molded parts ( 2 . 3 ), which a cooling flow field ( 15 ) form a cooling fluid, wherein the molded parts ( 2 . 3 ) with opposing sealing grooves ( 4 . 5 ) whose bottom surfaces ( 9 . 10 ) forming a gap ( 8th ) are arranged to each other. Bipolarplatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten (4, 5) zumindest teilweise eine Zuführung (12, 13, 14) umgeben.Bipolar plate ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the opposing sealing grooves ( 4 . 5 ) at least partially a feeder ( 12 . 13 . 14 ) surround. Bipolarplatte (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (8) als Strömungskanal für das Kühlfluid dient und eine Zuführung (14) des Kühlfluids und das Kühlströmungsfeld (15) miteinander verbindet.Bipolar plate ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the gap ( 8th ) serves as a flow channel for the cooling fluid and a supply ( 14 ) of the cooling fluid and the cooling flow field ( 15 ) connects to each other. Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (8) eine Dicke von 0,3 mm bis 1 mm aufweist.Bipolar plate ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the gap ( 8th ) has a thickness of 0.3 mm to 1 mm. Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strömungskanäle, die als Spalte (8) zwischen Paaren von einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten (4, 5) ausgebildet sind, auf verschiedenen Wegen die jeweilige Zuführung (14) und das Kühlströmungsfeld (15) verbinden.Bipolar plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of flow channels, which as column ( 8th ) between pairs of opposing sealing grooves ( 4 . 5 ) are formed, in different ways, the respective supply ( 14 ) and the cooling flow field ( 15 ) connect. Bipolarplatte (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strömungskanal für einen Nebenstrom vorgesehen ist, wobei ein Strömungskanal für einen Hauptstrom im Randbereich der Bipolarplatte (1) verläuft.Bipolar plate ( 1 ) according to claim 5, characterized in that at least one flow channel is provided for a secondary flow, wherein a flow channel for a main flow in the edge region of the bipolar plate ( 1 ) runs. Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (2, 3) im Bereich der Randstege (6, 7) eines Paares von einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten (4, 5) gegeneinander abgestützt sind.Bipolar plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the molded parts ( 2 . 3 ) in the area of the edge webs ( 6 . 7 ) of a pair of opposing sealing grooves ( 4 . 5 ) are supported against each other. Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Bodenflächen (9, 10) eines Paares von zwei einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten (4, 5) längs der Dichtungsnuten (4, 5) wenigstens eine Sicke (11) aufweist, welche die Formteile (2, 3) gegeneinander abstützt.Bipolar plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the bottom surfaces ( 9 . 10 ) of a pair of two opposing sealing grooves ( 4 . 5 ) along the sealing grooves ( 4 . 5 ) at least one bead ( 11 ), which the molded parts ( 2 . 3 ) is supported against each other. Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spalt (8) zwischen einem Paar von einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten (4, 5) Noppen und/oder andere Versteifungselemente angeordnet sind, welche die Formteile (2, 3) über die Bodenflächen (9, 10) dieser Dichtungsnuten (4, 5) gegeneinander abstützen.Bipolar plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in a gap ( 8th ) between a pair of opposing sealing grooves ( 4 . 5 ) Nubs and / or other stiffening elements are arranged, which the molded parts ( 2 . 3 ) over the floor surfaces ( 9 . 10 ) of these sealing grooves ( 4 . 5 ) against each other. Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spalte (8) von Paaren von einander gegenüberliegenden Dichtungsnuten (4, 5), die entlang der Längskanten der Bipolarplatte (1) verlaufen, bereichsweise mit Strömungshindernissen versehen sind.Bipolar plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that column ( 8th ) of pairs of opposing sealing grooves ( 4 . 5 ) along the longitudinal edges of the bipolar plate ( 1 ), are partially provided with flow obstacles. Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verdickung (17) im Bereich eines zwischen dem Strömungskanal und dem Kühlströmungsfeld (15) angeordneten Einströmbereichs (16).Bipolar plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a thickening ( 17 ) in the region of a between the flow channel and the cooling flow field ( 15 ) arranged inflow area ( 16 ). Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Kanäle eines Strömungsfeldes für ein Reaktionsfluid in einem ersten Mäandermuster und zweite Kanäle dieses Strömungsfeldes in einem zweiten, entgegengesetzt orientierten Mäandermuster verlaufen.Bipolar plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that first channels of a flow field for a reaction fluid in a first meander pattern and second channels of this flow field in a second, oppositely oriented meander pattern. Bipolarplatte (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich des Strömungsfeldes für das Reaktionsfluid mindestens ein gerader Kanal verläuft.Bipolar plate ( 1 ) according to claim 12 , characterized in that in the central region of the flow field for the reaction fluid extends at least one straight channel. Bipolarplatte (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Bereich von Nasenstegen liegender Sackkanal auf einer Anoden- oder Kathodenseite der Bipolarplatte (1) angeordnet ist.Bipolar plate ( 1 ) according to claim 12 or 13, characterized in that a lying in the region of nose webs bag channel on an anode or cathode side of the bipolar plate ( 1 ) is arranged. Bipolarplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zuführungen (12, 13) für Reaktionsfluide einander auf der Bipolarplatte (1) diagonal gegenüber liegen.Bipolar plate ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that feeders ( 12 . 13 ) for reaction fluids on the bipolar plate ( 1 ) lie diagonally opposite. Bipolarer Brennstoffzellenstapel mit einer Bipolarplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.Bipolar fuel cell stack with a bipolar plate ( 1 ) according to one of claims 1 to 15.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2997561A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-02 Michelin & Cie BIPOLAR PLATE FOR FUEL CELL
FR2997562A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-02 Michelin & Cie BIPOLAR PLATE FOR FUEL CELL
DE102012221730A1 (en) 2012-11-28 2014-05-28 Robert Bosch Gmbh Method for sealing a coolant space of a bipolar plate of a fuel cell and fuel cell
DE102014213192A1 (en) * 2014-07-08 2016-02-11 Volkswagen Ag Bipolar plate with sealing element arranged in bead and method for producing a bipolar plate
DE102014218015A1 (en) * 2014-09-09 2016-03-10 Volkswagen Ag Separator plate and fuel cell with such
DE102014221351A1 (en) * 2014-10-21 2016-04-21 Volkswagen Ag fuel cell
DE102009016263B4 (en) * 2008-04-08 2016-12-15 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Plate and seal assembly for a fuel cell and fuel cell stack
CN111554950A (en) * 2020-05-18 2020-08-18 浙江锋源氢能科技有限公司 Bipolar plate, fuel cell unit, fuel cell and manufacturing method thereof
WO2021198192A1 (en) * 2020-03-31 2021-10-07 Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh Bipolar plate for an electrochemical device

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009016263B4 (en) * 2008-04-08 2016-12-15 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Plate and seal assembly for a fuel cell and fuel cell stack
FR2997562A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-02 Michelin & Cie BIPOLAR PLATE FOR FUEL CELL
WO2014067781A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-08 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Bipolar plate for a fuel cell
WO2014067782A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-08 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Bipolar plate for a fuel cell
FR2997561A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-02 Michelin & Cie BIPOLAR PLATE FOR FUEL CELL
CN104838529A (en) * 2012-10-30 2015-08-12 米其林集团总公司 Bipolar plate for fuel cell
US10283786B2 (en) 2012-10-30 2019-05-07 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Bipolar plate for a fuel cell
US9966613B2 (en) 2012-10-30 2018-05-08 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Bipolar plate for a fuel cell
DE102012221730A1 (en) 2012-11-28 2014-05-28 Robert Bosch Gmbh Method for sealing a coolant space of a bipolar plate of a fuel cell and fuel cell
US9419290B2 (en) 2012-11-28 2016-08-16 Robert Bosch Gmbh Fuel cell and method for sealing a coolant chamber of a bipolar plate of a fuel cell
DE102014213192A1 (en) * 2014-07-08 2016-02-11 Volkswagen Ag Bipolar plate with sealing element arranged in bead and method for producing a bipolar plate
DE102014218015A1 (en) * 2014-09-09 2016-03-10 Volkswagen Ag Separator plate and fuel cell with such
DE102014221351A1 (en) * 2014-10-21 2016-04-21 Volkswagen Ag fuel cell
US10790520B2 (en) 2014-10-21 2020-09-29 Audi Ag Fuel cell
WO2021198192A1 (en) * 2020-03-31 2021-10-07 Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh Bipolar plate for an electrochemical device
CN111554950A (en) * 2020-05-18 2020-08-18 浙江锋源氢能科技有限公司 Bipolar plate, fuel cell unit, fuel cell and manufacturing method thereof

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