DE102009009177A1

DE102009009177A1 - Wiederholeinheit für einen Brennstoffzellenstapel

Info

Publication number: DE102009009177A1
Application number: DE102009009177A
Authority: DE
Inventors: Andreas Reinert
Original assignee: Staxera GmbH
Current assignee: SunFire GmbH
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: JP5490134B2; DE102009009177B4; WO2010083788A1; JP2012512509A; KR101343004B1; US20110269048A1; US20140356763A1; KR20110084967A

Abstract

Eine Wiederholeinheit (10) für einen Brennstoffzellenstapel weist einen Gasführungsbereich (8) zum Führen eines ersten Gases (12) zu und entlang einer aktiven Fläche (14) auf. Im Gasführungsbereich befindet sich eine Barriere (16). Der Gasführungsbereich weist zumindest über der aktiven Fläche eine Vielzahl von Kanälen (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34) zur Führung des ersten Gases entlang der aktiven Fläche auf. Zumindest ein erster Kanal (26) aus der Vielzahl von Kanälen definiert in einem der Barriere am nächsten liegenden ersten Punkt (46) eine erste Strömungsrichtung und in einem zweiten Punkt (48) eine zweite Strömungsrichtung, wobei eine durch den ersten Punkt (46) verlaufende, zur ersten Strömungsrichtung parallele erste Gerade (50) die Barriere (16) verfehlt, während eine durch den zweiten Punkt (48) verlaufende, zur zweiten Strömungsrichtung parallele zweite Gerade (52) die Barriere trifft. Die Barriere (16) kann stromaufwärts oder stromabwärts der aktiven Fläche (14) angeordnet sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wiederholeinheit für einen Brennstoffzellenstapel, mit einem Gasführungsbereich zum Führen eines ersten Gases zu und entlang einer aktiven Fläche, wobei sich im Gasführungsbereich eine Barriere befindet und der Gasführungsbereich zumindest über der aktiven Fläche eine Vielzahl von Kanälen zur Führung des ersten Gases entlang der aktiven Fläche aufweist.
Die Erfindung betrifft des weiteren einen Brennstoffzellenstapel mit einer erfindungsgemäßen Wiederholeinheit.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellenstapel, sowie eine Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage mit einem Brennstoffzellenstapel.
Brennstoffzellen dienen ähnlich wie Batterien der Umwandlung chemischer in elektrischer Energie. Eine Brennstoffzelle umfasst als wesentliche Komponenten eine Kathode, eine Anode sowie eine die Kathode von der Anode trennende Membran. Kathode, Anode und Membran bilden die sogenannte Membranelektrodeneinheit oder MEA (Membrane Electrode Assembly). Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Kathode ein Oxidationsgas (typischerweise Luft) und der Anode Brenngas (typischerweise ein wasserstoffreiches Reformat) zugeführt. Das Brenngas und das Oxidationsgas reagieren miteinander, wobei zwischen der Anode und der Kathode eine elektrische Spannung entsteht. Da diese Spannung im Allgemeinen gering ist (typischerweise unter 1 Volt), ist es üblich, eine Vielzahl von Brennstoffzellen elektrisch in Serie zu schalten. Eine derartige Serienschaltung wird durch einen sogenannten Brennstoffzellenstapel verwirklicht. Ein Brennstoffzellenstapel kann gedanklich zerlegt werden in mehrere identische Wiederholeinheiten, die in Stapelrichtung periodisch aufeinandergestapelt sind.
Die Stapelrichtung wird im Folgenden auch als vertikale Richtung oder z-Richtung bezeichnet. Dabei versteht es sich, dass die Stapelrichtung jede beliebige Orientierung relativ zur Erdoberfläche haben kann.
1 zeigt eine schematisierte Draufsicht auf eine Wiederholeinheit 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Standes der Technik. Die Wiederholeinheit 10 umfasst einen Gasführungsbereich 8 zum Führen eines ersten Gases 12 zu und entlang einer aktiven Fläche 14. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das erste Gas 12 Luft, und die aktive Fläche 14 ist die Oberfläche einer Kathodenschicht. In einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform ist die aktive Fläche 14 die Oberfläche einer Anodenschicht, und das erste Gas 12 ist ein Brenngas. Die Luft 12 tritt in einer uniformen, laminaren Strömung durch eine Querfläche 56 des Gasführungsbereiches 8 in den Gasführungsbereich 8 ein. Die Luft 12 strömt weiter über die aktive Fläche 14. Dabei reagiert ein Teil der Luft 12 mit Brenngas, das einer nicht dargestellten Anodenschicht der Wiederholeinheit 10 zugeführt wird. Verbleibende Luft 12 verlässt den Gasführungsbereich 8 durch eine zweite Querfläche 58 des Gasführungsbereiches 8. Der Gasführungsbereich 8 kann insbesondere im Bereich der aktiven Fläche 14, aber auch in einem der aktiven Fläche 14 vorgelagerten und/oder in einem der aktiven Fläche 14 nachgelagerten Bereich eine Vielzahl von parallelen sich in x-Richtung 2 erstreckenden Kanälen aufweisen. Parallele lineare Kanäle im Gasführungsbereich 8 ergeben sich beispielsweise konstruktionsbedingt dann, wenn der Gasführungsbereich 8 nach ”oben” (hier: in z-Richtung 6) durch eine wellblechähnliche Bipolarplatte definiert wird, welche den dargestellten Gasführungsbereich 8 von einem Bereich zur Führung von Brenngas an die Anode trennt. Stromaufwärts der aktiven Fläche 14 weist der Gasführungsbereich 8 eine Barriere 16 auf. Die Barriere 16 kann beispielsweise durch einen in z-Richtung 6 verlaufenden Kanal (Manifold) zur Führung von Brenngas gebildet sein. Das Manifold kann insbesondere ein von Bipolarplatten und Dichtungen aufgespannter Sammel- oder Verteilerkanal sein. Die Barriere 16 weist einen sich von ihr in x-Richtung 2 erstreckenden Strömungsschatten auf. Dies bedeutet, dass bei gleichmäßiger Beströmung des Gasführungsbereiches 8 auf der Querfläche 56 mit Luft 12 das Strömungsfeld im Bereich hinter der Barriere 16 und insbesondere auf der aktiven Fläche 14 nicht mehr uniform ist. Im Strömungsschatten der Barriere 16 ist die Stromdichte der Luft 12 geringer, wie in der Zeichnung schematisch durch den kleineren der drei Strömungspfeile 12 im Gasführungsbereich 8 angedeutet wird. Stromabwärts der aktiven Fläche 14 befindet sich im Gasführungsbereich 8 eine zweite Barriere 18, vor der sich die anströmende Luft 12 staut. Die Gasbarriere 18 erzeugt somit einen Staubereich, innerhalb dessen die Stromdichte der Luft 12 geringer ist als sie es bei Nichtvorhandensein der Barriere 18 wäre. Grundsätzlich ist jedoch eine möglichst uniforme Stromvertei lung auf der aktiven Fläche 14 wünschenswert. Zum Einen ist zu erwarten, dass der Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle durch eine möglichst uniforme Stromverteilung auf der aktiven Fläche optimiert werden kann, zum Anderen führt eine gleichmäßige Beströmung der verschiedenen Bereiche der aktiven Fläche 14 zu einer homogeneren Temperaturverteilung auf der aktiven Fläche und möglicherweise im gesamten Brennstoffzellenstapel. Thermische Spannungen im Brennstoffzellenstapel können somit vermieden oder zumindest verringert werden. Da die herangeführte Luft 12 insbesondere die aktive Fläche 14 sowie eine angrenzende oder benachbarte Bipolarplatte (siehe 3 und 4) kühlt, sollte zumindest in einem zentralen Bereich der aktiven Fläche 14 die Stromdichte der Luft 12 nicht signifikant niedriger sein als in Außenbereichen der aktiven Fläche 14.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Wiederholeinheit derart weiterzubilden, dass eine Unterbeströmung eines zentralen Bereichs der aktiven Fläche vermieden wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch die charakteristischen Merkmale von Anspruch 1. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Wiederholeinheit baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass zumindest ein erster Kanal aus der Vielzahl von Kanälen in einem der Barriere am nächsten liegenden ersten Punkt eine erste Strömungsrichtung und in einem zweiten Punkt eine zweite Strömungsrichtung definiert, wobei eine durch den ersten Punkt laufende, zur ersten Strömungsrichtung parallele erste Gerade die Barriere verfehlt, während eine durch den zweiten Punkt laufende, zur zweiten Strömungsrichtung parallele zweite Gerade die Barriere trifft. Der erste Kanal verläuft somit zumindest abschnittsweise innerhalb eines Strömungsschattens beziehungsweise einer Stauzone der Barriere. Dadurch, dass der erste Kanal in einem der Barriere am nächsten liegenden Punkt (d. h., dem ersten Punkt) nicht auf die Barriere gerichtet ist, ist der Kanal dazu geeignet, strömendes Gas aus einem Bereich ”abzuzweigen”, in dem eine relativ hohe Stromdichte besteht. Es kann vorgesehen sein, dass der erste Punkt und der zweite Punkt innerhalb bzw. außerhalb eines Strömungsschattens der Barriere liegen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Punkt innerhalb bzw. außerhalb einer Stauzone der Barriere liegen.
Die Barriere kann stromaufwärts oder/und stromabwärts der aktiven Fläche angeordnet sein. Ist sie stromaufwärts angeordnet, so kann besonders vorteilhaft sein, dass der erste Punkt stromaufwärts des zweiten Punktes liegt. Ist die Barriere hingegen stromabwärts der aktiven Fläche angeordnet, so kann besonders vorteilhaft sein, dass der erste Punkt stromabwärts des zweiten Punkts angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Querschnittsfläche des ersten Kanals in einer zu der Querschnittsfläche senkrechten Richtung vollständig auf die Barriere projiziert. Hierdurch kann erreicht werden, dass der erste Kanal zumindest im Bereich der genannten Querschnittsfläche vollständig im Strömungsschatten der Barriere bzw. in einer Stauzone der Barriere angeordnet ist.
Es ist möglich, dass sich zumindest der erste Kanal über die aktive Fläche hinaus erstreckt. Auch im Bereich der aktiven Fläche kann sich hierdurch eine verbesserte Gasverteilung ergeben. Es ist sogar möglich, dass sich zumindest der erste Kanal über die gesamte Brennstoffzelle, der der erste Kanal zugeordnet ist, hinauserstreckt.
Die aktive Fläche kann eine Teilfläche einer Membranelektrodeneinheit sein; in diesem Fall kann vorgesehen sein, dass sich zumindest der erste Kanal über die Membranelektrodeneinheit hinaus erstreckt. Bei einer Membranelektrodeneinheit (MEA) unterscheidet man zwischen der aktiven Fläche und der Gesamtfläche der MEA. Die aktive Fläche ist die Fläche des Elektrolyten, die von beiden Elektroden bedeckt ist. Die Gesamtfläche ist bei einer elektrolytgetragenen Brennstoffzelle (ESC, electrolyte supported cell) die Elektrolytfläche und bei einer anodengetragenen Brennstoffzelle (ASC, anode supported cell) die Anodenfläche. Der erste Kanal kann sich insbesondere über die Gesamtfläche der MEA hinauserstrecken.
Die Kanäle können insbesondere stromlinienförmig verlaufen. Das heißt, keiner der Kanäle weist Ecken oder ”Knicke” auf. In anderen Worten ändert sich die Richtung eines jeden der Kanäle stetig entlang des betreffenden Kanals. Turbulenzen und dadurch bedingte Reibungsverluste in den Kanälen können so vermindert werden.
Die Barriere kann zumindest einen Abschnitt einer Leitung zur Führung eines zweiten Gases aufweisen. Die Leitung kann insbesondere zur Führung von Brenngas zu oder von einer Anode des Brennstoffzellenstapels vorgesehen sein. Die Leitung kann beispielsweise als senkrecht zu der Ebene der aktiven Fläche verlaufendes Manifold ausgebildet sein.
Die aktive Fläche kann die aktive Fläche einer Kathode sein. In diesem Fall kann das erste Gas beispielsweise Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas sein.
Die Wiederholeinheit kann für eine uniforme laminare Anströmung des Gasführungsbereiches mit dem ersten Gas ausgelegt sein.
Die Kanäle können gegeneinander gasdicht sein. Alternativ können die Kanäle aber auch als offene Furchen, Gräben oder Rinnen ausgebildet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Vielzahl der Kanäle einen zweiten Kanal und einen dritten Kanal umfasst und ein erster Rand der aktiven Fläche sowohl für den zweiten Kanal als auch für den dritten Kanal einen am nächsten liegenden Rand der aktiven Fläche darstellt, wobei der dritte Kanal näher an dem ersten Rand verläuft und eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als der zweite Kanal. Der randnähere dritte Kanal hat somit eine kleinere Querschnittsfläche als der zweite Kanal, was zu einem geringeren Gasdurchsatz führt und somit zu einer geringeren Kühlung eines Randbereiches der aktiven Fläche. Eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf der aktiven Fläche kann somit begünstigt werden.
Die Kanäle können aber auch derart geformt sein, dass bei uniformer Anströmung des Gasführungsbereiches mit erstem Gas durch jeden der Kanäle die gleiche Menge an erstem Gas strömt. Eine besonders gleichmäßige Nutzung verschiedener Bereiche der aktiven Fläche kann somit erreicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Kanäle zumindest teilweise durch eine Bipolarplatte definiert. Die Bipolarplatte wird somit nicht nur zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen zwei benachbarten Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels genutzt, sondern auch zur Bereitstellung der Kanäle.
Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel ist dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest eine erfindungsgemäße Wiederholeinheit aufweist.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel versehen. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftfahrzeug, zum Beispiel ein PKW oder ein LKW sein.
Die erfindungsgemäße Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage umfasst ebenfalls einen erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beispielhaft erläutert. Dabei bezeichnen oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten. Solche Komponenten werden zur Vermeidung von Wiederholungen zumindest teilweise nur einmal erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Wiederholeinheit;
2 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Wiederholeinheit;
3 einen schematischen Querschnitt durch die zweite Wiederholeinheit entlang einer ersten Geraden;
4 einen schematischen Querschnitt durch die zweite Wiederholeinheit entlang einer zweiten Geraden.
Die in 2 schematisch dargestellte Wiederholeinheit 10 weist eine aktive Fläche 14 sowie einen Gasführungsbereich 8 auf. Der Gasführungsbereich 8 ist dazu vorgesehen, Oxidationsgas 12, z. B. Luft, zu und entlang der aktiven Fläche 14 zu führen. Stromaufwärts der aktiven Fläche 14 befinden sich im Gasführungsbereich 8 eine erste Barriere 16 und eine zweite Barriere 17. Stromabwärts der aktiven Fläche 14 befinden sich im Gasführungsbereich 8 eine dritte Barriere 18 sowie eine vierte Barriere 19. Die Barrieren 16, 17, 18 und 19 werden jeweils durch ein Manifold zur Führung von Brenngas in einer senkrecht zur Bildebene (der xy-Ebene 2, 4) verlaufenden Richtung (der z-Richtung 6) gebildet. Jede einzelne der Barrieren 16, 17, 18, 19 stellt ein Strömungshindernis dar, in dem Sinne, dass es ein geradliniges Strömen des Oxidationsgases 12 entlang der aktiven Fläche in der x-Richtung verhindert. Auf der aktiven Fläche 14 sind nichtlineare Kanäle 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 zur Führung des Oxidationsgases 12 entlang der aktiven Fläche 14 angeordnet. Die Kanäle 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 sind so geformt, dass im Vergleich zu einer Anordnung mit geraden (linearen) Kanälen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, die aktive Fläche 14 gleichmäßiger mit Oxidationsgas 12 versorgt wird. Insbesondere der Kanal 26 führt in einen Bereich der aktiven Fläche 14, der bei einer herkömmlichen, d. h. linearen, Gestaltung des Strömungsfeldes unterversorgt bliebe. Die verbesserte Versorgung der aktiven Fläche 14 in einem mittleren Abschnitt des Kanals 26 ist dadurch zu erklären, dass die beiden freien Enden des Kanals 26 nicht unmittelbar hinter der ersten Barriere 16 bzw. unmittelbar vor der dritten Barriere 18 angeordnet sind, sondern in Bereichen neben der ersten Barriere 16 bzw. der dritten Barriere 18, wo eine höhere Stromdichte zu erwarten ist. Der Verlauf des Kanals 26 relativ zur ersten Barriere 16 lässt sich genauer wie folgt beschreiben. In einem der Barriere 16 am nächsten liegenden Punkt 46 definiert der erste Kanal 26 eine erste Strömungsrichtung. In einem zweiten Punkt 48 definiert der Kanal 26 eine zweite Strömungsrichtung. Dabei verfehlt eine durch den ersten Punkt 46 laufende zur ersten Strömungsrichtung parallele erste Gerade die Barriere 16, während eine durch den zweiten Punkt 48 laufende zur zweiten Strömungsrichtung parallele zweite Gerade 52 die Barriere 16 trifft. Der Verlauf des Kanals 26 im Hinblick auf die dritte Barriere 18 lässt sich analog beschreiben.
Die aktive Fläche 14 ist rechteckig und weist insbesondere einen unteren Rand 54 auf. Da zu erwarten ist, dass sich bei annähernd gleichmäßiger Beströmung der aktiven Fläche 14 das Zentrum der aktiven Fläche 14 stärker erhitzt als Randbereiche der aktiven Fläche 14, kann es vorteilhaft sein, dass randnahe Kanäle (z. B. die Kanäle 20, 22) einen geringeren Querschnitt und damit eine geringere Kühlleistung haben als weiter vom Rand 54 entfernte Kanäle (z. B. die Kanäle 24, 26, 28, 30, 32, 34).
3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Wiederholeinheit 10 entlang der Linie CD aus 2. 4 zeigt einen entsprechenden Querschnitt der Wiederholeinheit 10 entlang der Linie AD aus 2. Die bereits unter Bezugnahme auf 2 erläuterte aktive Fläche 14 ist die Oberfläche einer Kathodenschicht 38. Die Kathodenschicht 38 bildet zusammen mit einer Anodenschicht 42 und einer zwischen der Kathodenschicht 38 und der Anodenschicht 42 liegenden Membran 40 eine Membranelektrodeneinheit (MEA) 44. Die der Wiederholeinheit 10 zugeordnete MEA 44 steht über eine Bipolarplatte 36 in elektrischem Kontakt mit einer MEA 144 einer benachbarten Wiederholeinheit, welche in der Figur nicht vollständig dargestellt ist. Die MEA 144 ist identisch zur MEA 44. Im Querschnitt entlang der Linie CD (siehe 3) erstreckt sich die Bipolarplatte 36 wellenförmig in y-Richtung 4. Dabei definiert sie die Kanäle 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 zur Führung des Oxidationsgases 12 (siehe 2) sowie Kanäle 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33 zur Führung von Brenngas entlang einer aktiven Fläche der Anodenschicht 142. Im Querschnitt CD (3) sind sowohl die Kanäle zur Führung von Oxidationsgas 20 bis 34 als auch die Kanäle zur Führung von Brenngas 21 bis 33 äquidistant und weisen gleiche Querschnitte auf. Im Querschnitt AD (4) hingegen bilden die Kanäle 20 bis 26 sowie die Kanäle 28 bis 34 jeweils eine Gruppe von Kanälen, die durch den Kanal 27, dessen Breite in etwa der Breite der in 2 sichtbaren Barriere 16 entspricht, getrennt sind.
Bei dem unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschriebenen Aufbau ist der Verlauf der Oxidationsgaskanäle 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 stark mit dem Verlauf der Brenngaskanäle 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33 korreliert, da die Oxidationsgaskanäle gewissermaßen mit den Brenngaskanälen verzahnt sind. Alternativ ist es jedoch auch möglich, einen Gasführungsbereich zur Führung des Brenngases entlang der Anode 142 völlig unabhängig von der Form des zur Führung von Oxidationsgas 12 vorgesehnen Gasführungsbereiches 8 zu gestalten.
Begriffe wie ”oben”, ”unten”, ”links”, ”rechts”, ”vertikal” und ”horizontal” bezeichnen, wo sie verwendet werden, lediglich Relativpositionen bzw. Relativorientierungen von Komponenten des beschriebenen Gegenstandes. Diese Begriffe bezeichnen keine Position oder Orientierung bezüglich eines in der Anmeldung nicht erwähnten Körpers oder Bezugssystems, insbesondere nicht bezüglich der Erdoberfläche.

2: x-Richtung
4: y-Richtung
6: z-Richtung
8: Gasführungsbereich
10: Wiederholeinheit
12: Gas
14: aktive Fläche
16: Barriere
17: Barriere
18: Barriere
19: Barriere
20: Kanal
22: Kanal
24: Kanal
26: Kanal
28: Kanal
30: Kanal
32: Kanal
34: Kanal
36: Bipolarplatte
38: Kathode
40: Membran
42: Anode
44: Membran-Elektroden-Einheit (MEA)
46: Punkt
48: Punkt
50: Gerade
52: Gerade
54: Rand
56: Querfläche
58: Querfläche
136: Bipolarplatte
138: Kathode
140: Membran
142: Anode
144: Membran-Elektroden-Einheit (MEA)

Claims

Wiederholeinheit (10) für einen Brennstoffzellenstapel, mit einem Gasführungsbereich (8) zum Führen eines ersten Gases (12) zu und entlang einer aktiven Fläche (14), wobei sich im Gasführungsbereich eine Barriere (16) befindet und der Gasführungsbereich zumindest über der aktiven Fläche eine Vielzahl von Kanälen (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34) zur Führung des ersten Gases entlang der aktiven Fläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Kanal (26) aus der Vielzahl von Kanälen in einem der Barriere am nächsten liegenden ersten Punkt (46) eine erste Strömungsrichtung und in einem zweiten Punkt (48) eine zweite Strömungsrichtung definiert, wobei eine durch den ersten Punkt (46) laufende, zur ersten Strömungsrichtung parallele erste Gerade (50) die Barriere (16) verfehlt, während eine durch den zweiten Punkt (48) laufende, zur zweiten Strömungsrichtung parallele zweite Gerade (52) die Barriere (16) trifft.
Wiederholeinheit (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (16) stromaufwärts oder/und stromabwärts der aktiven Fläche (14) angeordnet ist.
Wiederholeinheit (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche des ersten Kanals (26) in einer zu der Querschnittsfläche senkrechten Richtung (52) vollständig auf die Barriere (16) projiziert.
Wiederholeinheit (10) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest der erste Kanal (26) über die aktive Fläche (14) hinaus erstreckt.
Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Fläche (14) eine Teilfläche einer Membranelektrodeneinheit (44) ist und sich zumindest der erste Kanal (26) über die Membranelektrodeneinheit (44) hinaus erstreckt.
Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34) stromlinienförmig verlaufen.
Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (16) zumindest einen Abschnitt einer Leitung zur Führung eines zweiten Gases aufweist.
Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Fläche (14) eine aktive Fläche einer Kathode (38) ist.
Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholeinheit (10) für eine uniforme laminare Anströmung des Gasführungsbereiches (8) mit dem ersten Gas (12) ausgelegt ist.
Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34) gegeneinander gasdicht sind.
Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Kanäle (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34) einen zweiten Kanal (22) und einen dritten Kanal (20) umfasst und ein erster Rand (54) der aktiven Fläche (14) sowohl für den zweiten Kanal (22) also auch für den dritten Kanal (20) einen am nächsten liegenden Rand der aktiven Fläche (14) darstellt, wobei der dritte Kanal (20) näher an dem ersten Rand (14) verläuft und eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als der zweite Kanal (22).
Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34) derart geformt sind, dass bei uniformer Anströmung des Gasführungsbereiches (8) mit erstem Gas (12) durch jeden der Kanäle die gleiche Menge an erstem Gas (12) pro Zeiteinheit strömt.
Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34) zumindest teilweise durch eine Bipolarplatte (36) definiert werden.
Brennstoffzellenstapel mit einer Wiederholeinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
Fahrzeug mit einem Brennstoffzellenstapel gemäß Anspruch 14.
Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage mit einem Brennstoffzellenstapel gemäß Anspruch 14.