DE102007055222B4

DE102007055222B4 - Metall-Bipolarplatte für PEM-Brennstoffzellen und Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102007055222B4
Application number: DE102007055222.1A
Authority: DE
Inventors: Mahmoud H. Abd Elhamid; Youssef M. Mikhail; Gayatri Vyas Dadheech
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: US8455155B2; DE102007055222A1; US20080138687A1

Abstract

Metall-Bipolarplatte (12, 116) zur Verwendung in einer Brennstoffzelle (10), die eine Anodendiffusionsschicht (30), eine Anode, eine Kathode und eine Kathodendiffusionsschicht (34) besitzt, wobei die Metall-Bipolarplatte (12, 116) umfasst: eine Metallplatte (50, 100), die eine erste und eine zweite Fläche (52, 54, 102, 104) besitzt, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Fläche (52, 54, 102, 104) einen oder mehrere Kanäle (20, 24) und eine Kontaktfläche (62, 110) definiert, wobei die Kontaktfläche (62, 110) eine Oberflächenrauheit besitzt, die durch eine Vielzahl von Spitzen und Tälern definiert ist, und eine Beschichtung aus einem elektrisch leitenden Material (64, 112), dadurch gekennzeichnet, dass nur die Täler zumindest teilweise mit dem elektrisch leitenden Material (64, 112) gefüllt sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bipolarplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der US 2005/0037935 A1 oder der US 6,372,376 B1 bekannt geworden ist.
2. Hintergrundtechnik
Brennstoffzellen werden bei vielen Anwendungen als eine elektrische Energiequelle verwendet. Insbesondere werden Brennstoffzellen zur Verwendung in Kraftfahrzeugen als Ersatz für Verbrennungsmotoren vorgeschlagen. Eine üblicherweise verwendete Brennstoffzellenkonstruktion verwendet eine Festpolymerelektrolyt-(”SPE”)-Membran oder Protonenaustauschmembran (”PEM”), um einen Ionentransport zwischen der Anode und der Kathode bereitzustellen.
Bei Brennstoffzellen vom Protonenaustauschmembrantyp wird Wasserstoff an die Anode als Brennstoff geliefert und Sauerstoff an die Kathode als das Oxidationsmittel geliefert. Der Sauerstoff kann entweder in reiner Form (O₂) oder als Luft (eine Mischung aus O₂ und N₂) vorliegen. PEM-Brennstoffzellen besitzen typischerweise eine Membranelektrodenanordnung (”MEA”), in der eine Festpolymermembran einen Anodenkatalysator auf einer Seite und einen Kathodenkatalysator auf der entgegengesetzten Seite aufweist. Die Anoden- und Kathodenschichten einer typischen PEM-Brennstoffzelle sind aus porösen leitenden Materialien ausgebildet, wie verwobenem Graphit, graphitisierten Lagen oder Kohlepapier, um zu ermöglichen, dass der Brennstoff über die der Brennstofflieferelektrode zugewandten Fläche der Membran verteilt wird. Jede Elektrode besitzt fein geteilte Katalysatorpartikel (beispielsweise Platinpartikel), die auf Kohlenstoffpartikeln getragen sind, um eine Oxidation von Wasserstoff an der Anode und eine Reduktion von Sauerstoff an der Kathode zu unterstützen. Protonen fließen von der Anode durch die ionenleitende Polymermembran an die Kathode, an der sie sich mit Sauerstoff kombinieren, um Wasser zu bilden, das von der Zelle ausgetragen wird. Die MEA ist schichtartig zwischen einem Paar poröser Gasdiffusionsschichten (”GDL”) angeordnet, die ihrerseits schichtartig zwischen einem Paar nicht poröser, elektrisch leitender Elemente oder Platten angeordnet sind. Die Platten dienen als Stromkollektoren für die Anode und die Kathode und enthalten geeignete Kanäle und Öffnungen, die darin ausgebildet sind, um die gasförmigen Reaktanden der Brennstoffzelle über die Oberfläche jeweiliger Anoden- und Kathodenkatalysatoren zu verteilen. Um effizient Elektrizität zu erzeugen, muss die Polymerelektrolytmembran einer PEM-Brennstoffzelle dünn, chemisch stabil, protonendurchlässig, nicht elektrisch leitend und gasimpermeabel sein. Bei typischen Anwendungen werden Brennstoffzellen in Gruppierungen vieler einzelner Brennstoffzellenstapel vorgesehen, um hohe Niveaus an elektrischer Leistung bereitzustellen.
Die elektrisch leitenden Platten, die derzeit in Brennstoffzellen verwendet werden, sehen eine Anzahl von Möglichkeiten zur Verbesserung der Brennstoffzellenleistungsfähigkeit vor. Beispielsweise weisen diese Metallplatten typischerweise einen passiven Oxidfilm an ihren Oberflächen auf, wodurch elektrisch leitende Beschichtungen erforderlich werden, um den Kontaktwiderstand zu minimieren. Derartige elektrisch leitende Beschichtungen umfassen Gold- und polymere Kohlenstoffbeschichtungen. Typischerweise erfordern diese Beschichtungen eine teure Ausrüstung, die zu den Kosten der fertig gestellten Bipolarplatte beiträgt.
Demgemäß besteht Bedarf nach einer verbesserten Methodik zur Verringerung des Kontaktwiderstandes an den Oberflächen von Bipolarplatten, die in Brennstoffzellenanwendungen verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diesem Bedarf wird die vorliegende Erfindung mit einer Bipolarplatte gerecht, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Die vorliegende Erfindung löst die Probleme, die beim Stand der Technik auftreten, indem bei zumindest einer Ausführungsform eine Metall-Bipolarplatte zur Verwendung in einer Brennstoffzelle vorgesehen wird, die eine Anodendiffusionsschicht, eine Anode, eine Kathode und eine Kathodendiffusionsschicht besitzt. Die Metall-Bipolarplatte dieser Ausführungsform weist eine Metallplatte auf, die eine erste und zweite Fläche besitzt. Zumindest eine der ersten und zweiten Fläche definiert einen oder mehrere Kanäle und eine Kontaktfläche. Die Kontaktfläche besitzt eine Oberflächenrauheit, die durch eine Vielzahl von Spitzen und Tälern definiert ist, wobei zumindest ein Anteil der Täler mit einem elektrisch leitenden Material gefüllt ist. Die Kontaktfläche ist derart ausgebildet, dass sie mit der Anodendiffusionsschicht oder der Kathodendiffusionsschicht in Kontakt steht, so dass der an dieser Fläche auftretende Kontaktwiderstand geringer ist, als wenn das elektrisch leitende Material nicht vorhanden wäre. Vorteilhafterweise wird das elektrisch leitende Material aus Kohlenstoff vorgesehen, der beispielsweise aus Graphit oder aus einer mikroporösen Schicht abgeleitet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Brennstoffzelle, die den Elektrokatalysator einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Bipolarplatten der Erfindung, bei der das leitende Material aus einem elektrisch leitenden Pulver abgeleitet ist;
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform zur Herstellung der Bipolarplatten von 2 zeigt;
4 zeigt Aufzeichnungen des Kontaktwiderstands gegenüber dem Kompressionsdruck für aufgeraute Coupons aus 304L SS, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung graphitisiert wurden und mit einer Gasdiffusionsschicht in Kontakt stehen; und
5 stellt eine Brennstoffzellenspannung und einen Hochfrequenzwiderstand für graphitisierte aufgeraute Coupons aus rostfreiem Stahl bereit, die mit einer Gasdiffusionsschicht in Kontakt stehen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Es wird nun detailliert Bezug auf derzeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Erfindung genommen, die die besten Arten zur Ausführung der Erfindung, die den Erfindern derzeit bekannt sind, bilden. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet.
Ausgenommen in den Beispielen oder wo dies ausdrücklich anderweitig genannt ist, sind alle numerischen Mengen in dieser Beschreibung, welche die Mengen von Material oder Reaktionsbedingungen und/oder Verwendung bezeichnen, beim Beschreiben des breitesten Umfangs der vorliegenden Erfindung als durch das Wort „ungefähr” modifiziert zu verstehen. Die Anwendung innerhalb der genannten Zahlenbegrenzungen ist im Allgemeinen bevorzugt. Sofern nicht gegenteilig ausgeführt, sind: Prozent, „Teile von” und Verhältniswerte pro Gewicht; schließt der Begriff „Polymer” „Oligomer”, „Copolymer”, „Terpolymer” und dergleichen ein; beinhaltet die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse von Materialien für einen vorgegebenen Zweck in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung als geeignet oder bevorzugt, dass Mischungen von zwei oder mehr der Mitglieder der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sind; bezieht sich die Beschreibung von Konstituenten in chemischen Begriffen auf die Konstituenten zu der Zeit der Zugabe zu irgendeiner Mischung, welche in der Beschreibung spezifiziert ist, und schließt nicht notwendigerweise chemische Interaktionen zwischen den Konstituenten einer einmal vermischten Mischung aus; ist die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung hier auf alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung und auf normale grammatikalische Abweichungen der anfänglich definierten Abkürzung anwendbar und wird, sofern nicht gegenteilig ausgeführt, die Messung einer Eigenschaft durch dieselbe Technik, wie zuvor oder nachfolgend für dieselbe Eigenschaft dargelegt, bestimmt.
Es muss auch angemerkt werden, dass, wie in der Beschreibung und den angefügten Ansprüchen verwendet ist, die Singularform ”ein”, ”eine”, ”einer” und ”der”, ”die”, ”das” Pluralbezüge umfassen, sofern der Kontext dies nicht anderweitig deutlich angibt. Beispielsweise ist ein Bezug auf eine Komponente im Singular dazu bestimmt, eine Vielzahl von Komponenten zu umfassen.
In dieser Anmeldung sind, wenn auf Veröffentlichungen Bezug genommen wird, die Offenbarungen dieser Veröffentlichungen in ihrer Gesamtheit hierdurch durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeschlossen, um den Stand der Technik, zu dem diese Erfindung gehört, besser zu beschreiben.
Die Begriffe ”Rauheitsmittel” oder ”Oberflächenrauheitsmittel”, die hier verwendet sind, bedeuten das arithmetische Mittel der Absolutwerte der Profilhöhenabweichungen. Das Rauheitsmittel kann gemäß ANSI B46.1 bestimmt werden. Die gesamte Offenbarung dieser Referenz ist hier durch Bezugnahme eingeschlossen.
Bezug nehmend auf 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Brennstoffzelle vorgesehen, die die Bipolarplatten der vorliegenden Ausführungsform enthält. Eine PEM-Brennstoffzelle 10 weist Bipolarplatten 12, 14 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf. In der Bipolarplatte 12 weist ein Anodenströmungsfeld 18 einen oder mehrere Kanäle 20 zur Einführung eines ersten Gases in die Brennstoffzelle 10 auf. Ähnlicherweise weist eine Bipolarplatte 14 ein Kathodengasströmungsfeld 22 auf, das einen oder mehrere Kanäle 24 zur Einführung eines zweiten Gases in die Brennstoffzelle 10 aufweist. Typischerweise weist ein erstes Gas einen Brennstoff, wie Wasserstoff auf, während das zweite Gas ein Oxidationsmittel, wie Sauerstoff aufweist. Zwischen dem Anodenströmungsfeld 18 und der Anodenschicht 32 ist eine Anodendiffusionsschicht 30 positioniert, während zwischen dem Kathodenströmungsfeld 22 und der Kathodenschicht 36 eine Kathodendiffusionsschicht 34 positioniert ist. Zwischen der Anodenschicht 32 und der Kathodenschicht 36 ist eine ionenleitende Polymermembran 40 angeordnet.
Bezug nehmend auf 2 ist eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Bipolarplatten der Erfindung vorgesehen, die elektrisch leitende Partikel als das leitende Material verwendet. Die Bipolarplatte 12 weist eine Metallplatte 50 auf, die eine erste Fläche 52 und eine zweite Fläche 54 besitzt. Zumindest eine der ersten Fläche 52 oder der zweiten Fläche 54 definiert einen oder mehrere Kanäle 24 und eine Kontaktfläche 62. Die Metallplatte 50 wird aus nahezu beliebigen elektrisch leitenden Platten gebildet. Beispiele verwendbarer Materialien für die Metallplatte 50 umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, rostfreie Stähle, nickelbasierte Legierungen, Titan, Nickel und Kombinationen daraus. Die Kontaktfläche 62 ist durch eine Oberflächenrauheit gekennzeichnet, die durch eine Vielzahl von Spitzen und Tälern definiert ist, wobei zumindest ein Anteil der Täler mit einem elektrisch leitenden Material 64 gefüllt ist. Bei einer Verbesserung der vorliegenden Abwandlung liegt das Oberflächenrauheitsmittel zwischen etwa 0,25 Mikrometer bis etwa 0,5 Mikrometer. Schließlich ist die Kontaktfläche 62 derart ausgebildet, dass sie mit einer Gasdiffusionsschicht in Kontakt steht, wie einer Anodendiffusionsschicht oder der Kathodendiffusionsschicht. Es sei auch angemerkt, dass die Seiten 66, 67, 68 auch eine aufgeraute Fläche besitzen können. Bei derartigen Verbesserungen können die aufgerauten Flächen der Seiten 66, 67, 68 die Aufbringung hydrophiler Beschichtungen (beispielsweise NanoX) auf diese Flächen unterstützen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 umfasst das elektrisch leitende Material bei dieser Abwandlung elektrisch leitende Partikel. Geeignete leitende Partikel weisen typischerweise Kohlenstoff und insbesondere Graphit auf. Bei einer weiteren Verbesserung dieser Abwandlung ist das leitende Material in einer Menge von 0,01 mg/cm² bis 0,4 mg/cm² vorhanden (dies ist die Menge pro Oberflächeneinheit einer ersten Fläche 52 oder einer zweiten Fläche 54). Bei einer anderen Verbesserung dieser Abwandlung ist das leitende Material in einer Menge von 0,05 mg/cm² bis 0,3 mg/cm² vorhanden. Bei einer noch weiteren Verbesserung dieser Abwandlung ist das leitende Material in einer Menge von 0,1 mg/cm² bis 0,2 mg/cm² vorhanden. Bei einer noch weiteren Verbesserung dieser Abwandlung ist das leitende Material in einer Menge von 0,15 mg/cm2 vorhanden.
Jede der Ausführungsformen, Abwandlungen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung ist durch einen Kontaktwiderstand gekennzeichnet, der vorhanden ist, wenn die Bipolarplatten in eine Brennstoffzelle eingebaut sind. Bei einer Abwandlung ist der Kontaktwiderstand kleiner als etwa 300 mOhm/cm² bei Kontakt mit einer Gasdiffusionsschicht bei einem Kompressionsdruck von 1379 kPa. In diesem Zusammenhang ist der Kompressionsdruck der durchschnittliche Druck, bei dem die Bipolarplatte mit der Gasdiffusionsschicht in Kontakt steht. Bei einer anderen Abwandlung ist der Kontaktwiderstand kleiner als etwa 50 mOhm/cm² bei Kontakt mit einer Gasdiffusionsschicht mit einem Kompressionsdruck von 1379 kPa. Bei einer noch weiteren Abwandlung liegt der Kontaktwiderstand zwischen etwa 10 mOhm/cm² bis 100 mOhm/cm² bei Kontakt mit einer Anodendiffusionsschicht mit einem Kompressionsdruck von 1379 kPa.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden der Bipolarplatten, wie oben beschrieben ist, vorgesehen. Bezug nehmend auf die 3 ist ein Flussdiagramm vorgesehen, das das Verfahren der Erfindung darstellt. Die Metallplatte 100 weist eine erste Fläche 102 und eine zweite Fläche 104 auf. Die Metallplatte 100 weist ferner Kanäle 102, 104 auf, die bereits darin geformt sind und durch eine erste Fläche 102 und eine zweite Fläche 104 definiert sind. Zumindest ein Abschnitt der ersten Fläche 102 wird bei einem Schritt a) aufgeraut, um eine erste aufgeraute Fläche 110 zu bilden. Im Allgemeinen wird die Oberflächenrauheit in den Bipolarplatten durch Aufrauen der Metallfläche unter Verwendung mechanischer, physikalischer, chemischer oder elektrochemischer Verfahren ausgebildet. Spezifische Beispiele derartiger Verfahren umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, mechanisches Polieren oder Abrasion, moderate Wasserstrahlbehandlung, Ionenstrahlmodifikationen, Laserablation, chemisches Ätzen und Kombinationen daraus. Bei Schritt b) wird zumindest ein Abschnitt der aufgerauten Fläche 110 mit einem leitenden Material 112 beschichtet, so dass zumindest ein Anteil der Täler in der ersten aufgerauten Fläche mit dem elektrisch leitenden Material gefüllt ist, um die Bipolarplatte 116 zu bilden. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der leitendes Material als leitende Partikel vorgesehen wird, wie oben in Verbindung mit der Beschreibung von 2 beschrieben ist. Anschließend wird die Bipolarplatte 116 in eine Brennstoffzelle integriert, indem die Bipolarplatte 116 mit einer benachbarten Schicht, wie einer Diffusionsschicht 118, in Kontakt gebracht wird. Bei einer Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform wird die Metallplatte 100 in einer Richtung (d. h. das Material, das die Abrasion ausführt, bewegt sich in einer ersten Richtung) mit Graphit abrasiv aufgeraut, das gegen die polierte Fläche in einer rechtwinkligen Richtung gescheuert wird, um einen geringen Kontaktwiderstand zu erhalten, wie oben beschrieben ist.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann erkennt viele Abwandlungen, die innerhalb des Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung und des Schutzumfangs der Ansprüche liegen.
Es wurden mehrere Coupons aus 304L SS unter Verwendung eines SiC-Papiers mit einer Körnung von 280 poliert und dann mechanisch mit Graphit beschichtet. Die Kontaktwiderstandswerte, die an der SS-Oberfläche vor und nach dem Aufbringen der Graphitschicht erhalten wurden, sind in 4 gezeigt. 4 sieht Aufzeichnungen des Kontaktwiderstandes gegenüber dem Kompressionsdruck für diese Coupons bei Kontakt mit einer Gasdiffusionsschicht vor. Der Kompressionsdruck ist der Druck, mit dem die Coupons mit der Gasdiffusionsschicht in Kontakt stehen. 4 zeigt, dass die mechanisch aufgebrachte Graphitbeschichtung den Kontaktwiderstand auf der Oberfläche aus rostfreiem Stahl signifikant auf unter 20 mOhm/cm² bei 1379 kPa (200 psi) reduziert hat. Letzteres liegt unter dem Ziel für leitende Beschichtungen, die als Bipolarplatte für PEM-Brennstoffzellen verwendet werden sollen.

Bei einem anderen Satz von Experimenten werden zwei LANL-Platten aus 316L SS mit einem SiC-Papier mit einer Körnung von 280 poliert und dann mechanisch mit Graphit beschichtet, indem die raue Fläche gegen eine Graphitscheibe gescheuert wird. Tabelle 1 zeigt den Kontaktwiderstand, gemessen von Platte zu Platte, ”lässt sich übertragen zu Papier zu Papier mit regulären KW-Messungen”. Diese Werte zeigen, dass das mechanisch beschichtete Graphit den Kontaktwiderstand auf der Oberfläche aus rostfreiem Stahl signifikant reduziert hat und ermöglicht, dass diese in PEM-Brennstoffzellen verwendet werden kann. Die Abnahme des Kontaktwiderstands ist auf den Synergismus zwischen der durch das mechanische Polieren der Oberfläche aus rostfreiem Stahl bewirkten Rauheit und der Duktilität von Graphit zurückzuführen, die ermöglicht, dass diese die Fläche und die Täler mit Graphit an der aufgerauten Fläche aus rostfreiem Stahl bedeckt. Tabelle 1 Werte des Widerstands von Platte zu Platte, erhalten auf LANL-Platten aus 316L ss, die mit der mechanischen Graphitbeschichtung beschichtet wurden.

Kompressionsdruck, kPa	Kontaktwiderstand, gemessen von Platte zu Platte über das Papier ”äquivalent zu normalen Messungen von Papier zu Papier”
172	47
345	35
689	25
1034	20,4
1379	17,5
2068	14

Die beschichteten LANL-Platten werden in einer einzelnen Brennstoffzelle und unter feuchten/trockenen zyklischen Bedingungen ”Gaseinlass-RF 40/100” bei 80°C getestet. 5 sieht eine Polarisierungskurve für diese Konfiguration vor. 5 zeigt einen Gesamtzellenwiderstand von 50 bis 65 mOhm/cm² und hohe Stromdichten für diese Proben. Diese Werte sind mit Widerständen vergleichbar, die für Platten aus goldbeschichtetem rostfreiem Stahl oder Poco-Graphit erhalten wurden. Überdies wird diese Versuchszelle über zumindest 150 Stunden ohne offensichtliche Änderung des Zellenwiderstandes und/oder der Zellenleistung betrieben.
Titancoupons werden auch auf eine analoge Art und Weise behandelt. Passivierte Titancoupons, die wie oben behandelt wurden, weisen einen Kontaktwiderstand von 350 mOhm/cm² bei Kontakt mit einer Gasdiffusionsschicht auf. Das mechanisch beschichtete Graphit auf denselben Titancoupons zeigte eine signifikante Reduzierung des Kontaktwiderstandes. Beispielsweise ist der Kontaktwiderstand für derartige Proben kleiner als 20 mOhm/cm² bei 1379 kPa. Dies kann dazu verwendet werden, hydrophile Beschichtungen auf Grundlage poröser Titanoxidfilme innerhalb der Kanäle von Bipolarplatten und mechanisch beschichtetes Graphit auf den Stegen der Platten zu entwickeln, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren, während die Hydrophilie des Titanoxids innerhalb der Kanäle beibehalten wird.

Claims

Metall-Bipolarplatte (12, 116) zur Verwendung in einer Brennstoffzelle (10), die eine Anodendiffusionsschicht (30), eine Anode, eine Kathode und eine Kathodendiffusionsschicht (34) besitzt, wobei die Metall-Bipolarplatte (12, 116) umfasst: eine Metallplatte (50, 100), die eine erste und eine zweite Fläche (52, 54, 102, 104) besitzt, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Fläche (52, 54, 102, 104) einen oder mehrere Kanäle (20, 24) und eine Kontaktfläche (62, 110) definiert, wobei die Kontaktfläche (62, 110) eine Oberflächenrauheit besitzt, die durch eine Vielzahl von Spitzen und Tälern definiert ist, und eine Beschichtung aus einem elektrisch leitenden Material (64, 112), dadurch gekennzeichnet, dass nur die Täler zumindest teilweise mit dem elektrisch leitenden Material (64, 112) gefüllt sind.
Metall-Bipolarplatte nach Anspruch 1, wobei das leitende Material (64, 112) Kohlenstoff umfasst.
Metall-Bipolarplatte nach Anspruch 2, wobei das leitende Material (64, 112) Graphit umfasst.
Metall-Bipolarplatte nach Anspruch 1, mit einem Oberflächenrauheitsmittel zwischen etwa 0,25 Mikrometer bis etwa 0,5 Mikrometer.
Metall-Bipolarplatte nach Anspruch 1, wobei das leitende Material (64, 112) in einer Menge von 0,01 mg/cm² bis 0,4 mg/cm² vorhanden ist.
Metall-Bipolarplatte nach Anspruch 1, wobei die Metallplatte (50, 100) ein Metall umfasst, das aus der Gruppe gewählt ist, die umfasst: rostfreie Stähle, nickelbasierte Legierungen, Titan, Nickel und Kombinationen daraus.
Metall-Bipolarplatte nach Anspruch 1, mit einem Kontaktwiderstand von kleiner als etwa 50 mOhm/cm² bei Kontakt mit einer Gasdiffusionsschicht mit einem Kompressionsdruck von 1379 kPa.
Metall-Bipolarplatte nach Anspruch 1, mit einem Kontaktwiderstand zwischen etwa 10 mOhm/cm² bis 100 mOhm/cm² bei Kontakt mit einer Gasdiffusionsschicht mit einem Kompressionsdruck von 1379 kPa.
Brennstoffzelle (10), mit: einer ersten Metall-Bipolarplatte (12); einer Anodendiffusionsschicht (30), die mit der ersten Bipolarplatte (12) an einer ersten Kontaktschnittstelle in Kontakt steht; einer Anodenschicht (32); einer Ionenleiterschicht (40); einer Kathodenschicht (36); einer Kathodendiffusionsschicht (34); und einer zweiten Metall-Bipolarplatte (14), die mit der Kathodendiffusionsschicht (34) an einer zweiten Kontaktschnittstelle in Kontakt steht, wobei die erste und/oder die zweite Metall Bipolarplatte (12, 14) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 9, wobei die erste Kontaktschnittstelle durch einen Kontaktwiderstand gekennzeichnet ist, der kleiner als 300 mOhm/cm² bei Kontakt mit einer Gasdiffusionsschicht mit einem Kompressionsdruck von 1379 kPa ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 9, wobei die erste Kontaktschnittstelle durch einen Kontaktwiderstand zwischen 10 mOhm/cm² bis 100 mOhm/cm² bei Kontakt mit einer Gasdiffusionsschicht mit einem Kompressionsdruck von 1379 kPa gekennzeichnet ist.