DE102012023055A1 - Bipolar plate structure for fuel cell used to power electric motor for driving vehicle, has plates including knob like projections formed in series with respect to projections of other plate such that projections of plates are overlapped - Google Patents

Bipolar plate structure for fuel cell used to power electric motor for driving vehicle, has plates including knob like projections formed in series with respect to projections of other plate such that projections of plates are overlapped Download PDF

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Abstract

The structure has a first plate (10) arranged on a side (11) and a second plate that is connected to the first plate. The first plate and second plate are stacked in rows (14, 15). The first plate has knob like projections (13) formed in series with respect to knob like projections of the second plate such that the knob like projections of the first plate partially overlap with the knob like projections of the second plate. The overlapping knob-like projections form a continuous channel. The knob-projections are in rectangular shape, rhombic shape or oval shape. An independent claim is also included for a fuel cell with stack of bipolar plates.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, sowie eine Brennstoffzelle, welche eine solche Bipolarplatte aufweist.The invention relates to a bipolar plate for a fuel cell, as well as a fuel cell, which has such a bipolar plate.

Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die so genannte Membran-Elektroden-Einheit (MEA für membrane electrode assembly), die ein Verbund aus einer protonenleitenden Membran und jeweils einer beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode (Anode und Kathode) ist. Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation unter Abgabe von Elektronen stattfindet (H2 → 2H+ + 2e–). Über die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen H+ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt, so dass eine Reduktion des Sauerstoffs unter Aufnahme der Elektronen stattfindet (½O2 + 2e– → O2–). Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum diese Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser (2H+ + O2– → H2O). Durch die direkte Umsetzung von chemischer in elektrische Energie erzielen Brennstoffzellen gegenüber anderen Elektrizitätsgeneratoren aufgrund der Umgehung des Carnot-Faktors einen verbesserten Wirkungsgrad. Die Kathodenreaktion stellt u. a. aufgrund der gegenüber von Wasserstoff geringeren Diffusionsgeschwindigkeit von Sauerstoff das geschwindigkeitslimitierende Glied der Brennstoffzellenreaktion dar.Fuel cells use the chemical transformation of a fuel with oxygen to water to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain as core component the so-called membrane electrode assembly (MEA for membrane electrode assembly), which is a composite of a proton-conducting membrane and in each case one on both sides of the membrane arranged electrode (anode and cathode). In operation, the fuel cell of the fuel, in particular hydrogen is supplied H 2 or a hydrogen-containing gas mixture, the anode where the electrochemical oxidation with release of electrons takes place (H 2 → 2H + + 2e -). Via the membrane, which separates the reaction spaces gas-tight from each other and electrically isolated, takes place (water-bound or anhydrous) transport of protons H + from the anode compartment in the cathode compartment. The electrons provided at the anode are supplied to the cathode via an electrical line. The cathode, oxygen or an oxygen-containing gas mixture is supplied, so that a reduction of oxygen by absorbing the electrons takes place (½O 2 + 2e - → O 2-). At the same time, these oxygen anions in the cathode compartment react with the protons transported through the membrane to form water (2H + + O 2- → H 2 O). The direct conversion of chemical to electrical energy fuel cells achieve over other electricity generators due to the circumvention of the Carnot factor improved efficiency. The cathode reaction is, inter alia, due to the lower compared to hydrogen diffusion rate of oxygen, the rate-limiting element of the fuel cell reaction.

In der Regel wird die Brennstoffzelle durch eine Vielzahl im Stapel (stack) angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten gebildet, deren elektrische Leistungen sich addieren. Zwischen zwei Membran-Elektroden-Einheiten eines Brennstoffzellenstapels ist jeweils eine Bipolarplatte angeordnet, die einerseits Kanäle zur Zuführung der Prozessgase zu der Anode beziehungsweise Kathode der benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten aufweist sowie Kühlkanäle zur Abführung von Wärme. Bipolarplatten bestehen zudem aus einem elektrisch leitfähigen Material, um die elektrische Verbindung herzustellen. Sie weisen somit die dreifache Funktion der Prozessgasversorgung der Membran-Elektroden-Einheiten, der Kühlung sowie der elektrischen Anbindung auf.As a rule, the fuel cell is formed by a multiplicity of stacked membrane electrode units whose electrical powers add up. A bipolar plate is arranged in each case between two membrane-electrode units of a fuel cell stack, on the one hand having channels for supplying the process gases to the anode or cathode of the adjacent membrane-electrode units and cooling channels for dissipating heat. Bipolar plates also consist of an electrically conductive material to produce the electrical connection. They thus have the threefold function of the process gas supply of the membrane-electrode units, the cooling and the electrical connection.

Bipolarplatten sind in unterschiedlichen Bauweisen bekannt. Grundsätzliche Ziele bei dem Design von Bipolarplatten stellen die Gewichtsreduzierung, die Bauraumreduzierung sowie die Erhöhung der Leistungsdichte dar. Diese Kriterien sind insbesondere für den mobilen Einsatz von Brennstoffzellen wichtig, beispielsweise für die elektromotorische Traktion von Fahrzeugen.Bipolar plates are known in different designs. Fundamental goals in the design of bipolar plates are the weight reduction, the reduction in space and the increase in power density. These criteria are particularly important for the mobile use of fuel cells, for example for the electromotive traction of vehicles.

US 2005/0058864 A1 ( US 6,974,648 B2 ) und US 2006/0029840 A1 ( US 7,601,452 B2 ) beschreiben Bipolarplatten für Brennstoffzellen, die aus zwei gewellten und ineinander verschachtelten Platten aufgebaut sind. Jede der Platten weist eine Mäandergestalt auf, so dass auf beiden Seiten jeweils Rinnen ausgebildet werden, die von wallartigen Erhebungen begrenzt werden. Dabei weisen die beiden Platten unterschiedliche Breiten der ausgebildeten Rinnen beziehungsweise Erhebungen auf. In dem verschachtelten Gefüge der Platten werden geschlossene Kanäle ausgebildet, welche als Kühlkanäle dienen. Die zu beiden Seiten des Gefüges vorhandenen offenen Kanäle (Rinnen) sind im zusammengebauten Brennstoffzellenstapel auf der einen Seite der Anode und auf der anderen Seite der Kathode der benachbarten MEAs zugewandt und dienen ihrer Versorgung mit Luft/Sauerstoff beziehungsweise Brennstoff/Wasserstoff. US 2005/0058864 A1 ( US 6,974,648 B2 ) and US 2006/0029840 A1 ( US Pat. No. 7,601,452 B2 ) describe bipolar plates for fuel cells, which are composed of two corrugated and nested plates. Each of the plates has a meander shape, so that grooves are formed on both sides in each case, which are bounded by wall-like elevations. In this case, the two plates on different widths of the trained gutters or surveys. In the nested structure of the plates closed channels are formed, which serve as cooling channels. The existing on both sides of the structure open channels (gutters) are facing in the assembled fuel cell stack on one side of the anode and on the other side of the cathode of the adjacent MEAs and are used for their supply of air / oxygen or fuel / hydrogen.

Die in WO 03/050905 A2 gezeigte Bipolarplatte weist auf einer Seite durchgehende Vertiefungen zur Ausbildung von Anodenkanälen und auf der anderen Seite durchgehende Vertiefungen zur Ausbildung von Kathodenkanälen auf. Ferner verfügt die Platte über eingeschlossene Kühlmittelkanäle. Sämtliche Kanäle verlaufen parallel zueinander.In the WO 03/050905 A2 shown bipolar plate has on one side through recesses for the formation of anode channels and on the other side through recesses for the formation of cathode channels. Furthermore, the plate has enclosed coolant channels. All channels run parallel to each other.

Aus DE 10 2004 058 117 A1 ist eine Bipolarplatte bekannt, die aus drei mäanderförmigen, ineinander verschachtelten Platten besteht. Dabei weisen die beiden äußeren Platten eine geringere Tiefe der Rinnen auf als die mittlere Platte. Die kathodenseitige äußere Platte ist zudem mit Öffnungen versehen, welche die kathodenseitigen Rinnen mit einem, zwischen der kathodenseitigen und der mittleren Platte ausgebildeten Zudosierkanal verbindet.Out DE 10 2004 058 117 A1 a bipolar plate is known, which consists of three meandering, nested plates. In this case, the two outer plates have a smaller depth of the grooves than the middle plate. The cathode-side outer plate is also provided with openings which connects the cathode-side grooves with a, between the cathode-side and the middle plate formed Zudosierkanal.

US 2005/0064263 A1 beschriebt Bipolarplatten in massiver Plattenbauweise, welche auf ihrer, dem Membran-Elektroden-Verbund zugewandten Seite Vertiefungen zur Ausbildung der Anoden- bzw. Kathodenkanäle aufweisen, wobei auf der Anodenseite eine geringere Kanaldichte vorgesehen ist als auf der Kathodenseite. US 2005/0064263 A1 beschriebt bipolar plates in solid plate construction, which have on its, the membrane-electrode composite side facing recesses for forming the anode or cathode channels, wherein on the anode side, a lower channel density is provided as on the cathode side.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bipolarplatte zur Verfügung zu stellen, die gegenüber Bipolarplatten des Standes der Technik, eine verbesserte Kaltstartfähigkeit der Brennstoffzelle bewirkt. Idealerweise soll die Brennstoffzelle mit der Bipolarplatte ausgestattete Brennstoffzelle eine höhere Flächenleistung aufweisen.The invention is based on the object of providing a bipolar plate which, compared to bipolar plates of the prior art, brings about an improved cold start capability of the fuel cell. Ideally, the fuel cell with the bipolar plate equipped fuel cell have a higher area performance.

Diese Aufgaben werden durch eine Bipolarplatte sowie eine entsprechende Brennstoffzelle mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These objects are achieved by a bipolar plate and a corresponding fuel cell with the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße, für den Einsatz in Brennstoffzellen ausgelegte Bipolarplatte umfasst ein Gefüge aus zwei miteinander verfügten Platten. Dabei weist jede der zwei Platten auf einer ersten Seite ihrer beiden Seiten in Reihen angeordnete, noppenartige Erhebungen auf. Die zwei Platten sind mit jeweils ihren zweiten, den Erhebungen abgewandten Seiten so miteinander verfügt, dass die Reihen einer Platte auf den Reihen der anderen Platte angeordnet sind, wobei die noppenartigen Erhebungen der ersten Platte mit jeweils zwei noppenartigen Erhebungen der zweiten Platte (und umgekehrt) teilweise überlappen.The bipolar plate according to the invention, designed for use in fuel cells, comprises a structure of two plates arranged with one another. In this case, each of the two plates on a first side of its two sides arranged in rows, knob-like elevations. The two plates are each with their second, the elevations facing away from each other so arranged that the rows of one plate on the rows of the other plate, wherein the knob-like elevations of the first plate, each with two knob-like elevations of the second plate (and vice versa) partially overlap.

Erfindungsgemäß werden somit Platten für den Aufbau der Bipolarplatte verwendet, die keine kanalartigen, durchgehenden Vertiefungen wie im Stand der Technik aufweisen, sondern noppenartige Erhebungen. Dabei wird unter dem Begriff noppenartige Erhebung eine Auswölbung einer ansonsten ebenen Platte verstanden, die eine durchgehende umlaufende Kontur bezüglich des ebenen Untergrunds der Platte aufweist.According to the invention plates are thus used for the construction of the bipolar plate, which have no channel-like, continuous depressions as in the prior art, but knob-like elevations. Here, the term knob-like elevation is understood to mean a bulge of an otherwise flat plate, which has a continuous circumferential contour with respect to the flat background of the plate.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bipolarplatte, insbesondere durch die Überlappungen der noppenartigen Erhebungen beider Platten werden Kanalstrukturen erhalten, welche durch die überlappenden Noppen zweier aufeinander angeordneter Reihen der beiden Platten ausgebildet werden. Vorzugsweise werden Kanäle ausgebildet, die über die gesamte aktive Flussfläche der Bipolarplatte durchgehend verlaufen, wodurch eine besonders gute Gleichverteilung der Kühlleistung erzielt wird. Diese Kanäle weisen in einer Schnittansicht durch die beiden Platten einen mäandernden oder wellenförmigen Verlauf auf, während bei Draufsicht auf die Bipolarplatte diese Kanäle geradlinig verlaufen. Die durch die kommunizierenden Noppen ausgebildeten Kanäle werden im Einsatz der Bipolarplatte in einer Brennstoffzelle vorzugsweise als Kühlmittelkanäle genutzt. Durch den mäandernden Verlauf der Kühlmittelkanäle durchströmt das Kühlmittel das Flussfeld in einer Wellenbewegung, wodurch eine gute Kühlmitteldurchmischung und somit eine homogene Kühlleistung erzielt wird. Die erfindungsgemäße Bipolarplatte zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die durch die noppenartigen Erhebungen gebildeten Kühlmittelkanäle ein vergleichsweise geringes Volumen einnehmen. Das geringe Kühlmittelvolumen, welches die Bipolarplatte im Betrieb der Brennstoffzelle durchströmt, führt im Falle eines Kaltstarts der Brennstoffzelle, insbesondere eines Starts bei Temperaturen unterhalb von 0°C, zu einem schnellen Erwärmen der Brennstoffzelle und somit zu einem schnellen Anspringen.The inventive design of the bipolar plate, in particular by the overlaps of the knob-like elevations of both plates channel structures are obtained, which are formed by the overlapping nubs of two successive rows of the two plates. Preferably channels are formed which extend continuously over the entire active flow area of the bipolar plate, whereby a particularly good uniform distribution of the cooling capacity is achieved. These channels have in a sectional view through the two plates on a meandering or undulating course, while in plan view of the bipolar plate, these channels are rectilinear. The channels formed by the communicating knobs are preferably used as coolant channels in the use of the bipolar plate in a fuel cell. Due to the meandering course of the coolant channels, the coolant flows through the flow field in a wave motion, whereby a good coolant mixing and thus a homogeneous cooling performance is achieved. The bipolar plate according to the invention is further distinguished by the fact that the coolant channels formed by the knob-like elevations occupy a comparatively small volume. The small volume of coolant which flows through the bipolar plate during operation of the fuel cell, in the case of a cold start of the fuel cell, in particular a start at temperatures below 0 ° C, to a rapid heating of the fuel cell and thus to a quick light-off.

Das vergleichsweise geringe Volumen für die Kühlmittelkanäle führt gleichzeitig zu einem relativ vergrößerten Volumen für die Flussfelder der Betriebsgase (Brennstoff beziehungsweise Sauerstoff/Luft). Die Betriebsmittelflussfelder werden im montierten Zustand der Bipolarplatte durch die Zwischenräume zwischen den jeweils noppenseitigen ersten Seiten der beiden Platten und den angrenzenden Membranelektrodeneinheiten ausgebildet. Lediglich an den Kontaktflächen zwischen den noppenartigen Erhebungen und den Membranelektrodeneinheiten findet kein direkter Kontakt des Betriebsgases und der MEA statt. Aufgrund der auf diese Weise verstärkten Betriebsmittelversorgung der Membran wird eine erhöhte Flächenleistung der Brennstoffzelle erzielt.The comparatively small volume for the coolant channels simultaneously leads to a relatively larger volume for the flow fields of the operating gases (fuel or oxygen / air). The resource flow fields are formed in the mounted state of the bipolar plate through the spaces between the respective nap-side first sides of the two plates and the adjacent membrane electrode units. Only at the contact surfaces between the knob-like elevations and the membrane electrode units no direct contact of the working gas and the MEA takes place. Due to the increased in this way resource supply to the membrane increased area performance of the fuel cell is achieved.

Die beiden Platten, aus welchen die Bipolarplatte aufgebaut ist, sind – jedenfalls in ihrem aktiven Flussbereich – vorzugsweise gleichartig ausgebildet, das heißt sie weisen im Flussbereich übereinstimmende Muster der noppenartigen Erhebungen auf, die lediglich in der beschriebenen Weise versetzt zueinander angeordnet sind. Der aktive Flussbereich ist üblicherweise von einem umlaufenden Randbereich umgeben, in welchem Anschlussöffnungen für die Zu- und Ableitung der Betriebsmittel der Anode und der Kathode sowie für das Kühlmittel vorgesehen sind. Die Randbereiche der beiden Platten können sich voneinander unterscheiden.The two plates from which the bipolar plate is constructed are - preferably in their active flow region - preferably of a similar design, that is, they have in the flow region matching patterns of the knob-like elevations, which are arranged offset only in the manner described. The active flow region is usually surrounded by a peripheral edge region, in which connection openings are provided for the supply and discharge of the operating means of the anode and the cathode as well as for the coolant. The edge areas of the two plates can differ from each other.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die noppenartigen Erhebungen jeder zweiten Reihe der beiden Platten gegenüber denen der jeweils ersten Reihen versetzt angeordnet. Die zwei Platten sind in diesem Fall so miteinander verfügt, dass die jeweils ersten Reihen einer Platte auf den jeweils zweiten (versetzten) Reihen der anderen Platte angeordnet sind, wobei die noppenartigen Erhebungen der ersten Platte mit jeweils zwei noppenartigen Erhebungen der zweiten Platte teilweise überlappen. Dabei versteht sich, dass die Bezeichnungen „erste Reihe(n)” bzw. „zweiten Reihen(n)” willkürlich gewählt sind und lediglich das alternierende Auftreten von Reihen mit einer ersten Noppenanordnung („erste Reihe”) und Reihen mit einer zweiten, gegenüber den ersten Reihen versetzten Noppenanordnung („zweite Reihe”) bezeichnen. In dem montierten Brennstoffzellenstapel werden die Flussfelder der Betriebsmittel für die Anode und die Kathode in dem Hohlraum zwischen Membran-Elektroden-Einheit und der dieser zugewandten Platte der Bipolarplatte definiert, wobei die Betriebsmittel vorzugsweise in Richtung der Noppenreihen geleitet werden. Durch den alternierenden Versatz der Noppen wird eine Querströmung der Betriebsmittel durch die Noppenreihen reduziert und somit eine bessere Gleichwirkung erzielt.In a preferred embodiment of the invention, the knob-like elevations of each second row of the two plates are arranged offset from those of the respective first rows. The two plates are arranged in this case with each other, that the respective first rows of one plate are arranged on the respective second (offset) rows of the other plate, wherein the knob-like elevations of the first plate partially overlap each with two knob-like elevations of the second plate. It should be understood that the terms "first row (s)" and "second row (s)" are arbitrarily selected, and only the alternating occurrence of rows with a first knob arrangement ("first row") and rows with a second, opposite denoting the first rows offset nubs arrangement ("second row"). In the assembled fuel cell stack, the flow fields of the anode and cathode operating means are defined in the cavity between the membrane-electrode assembly and the facing plate of the bipolar plate, preferably in the direction of the rows of nubs. Due to the alternating offset of the knobs, a cross flow of the resources is reduced by the rows of knobs and thus achieved a better equality.

Vorzugsweise weisen die noppenartigen Erhebungen eine längliche Gestalt derart auf, wobei ihre Längsausdehnung in Richtung der Reihen ausgerichtet ist und länger ist als ihre Breite in einer Richtung quer zu den Reihen. Auf diese Weise wird das Überlappen der Erhebungen der zwei aneinandergefügten Platten und somit die Ausbildung der geschlossenen Kanalstrukturen erleichtert.Preferably, the knob-like elevations have an elongated shape in such a way, with their longitudinal extent is aligned in the direction of the rows and is longer than their width in a direction transverse to the rows. In this way, the overlapping of the elevations of the two joined plates and thus the formation of the closed channel structures is facilitated.

Hinsichtlich ihrer Gestalt sind die noppenartigen Erhebungen nicht auf bestimmte Formen beschränkt. Vorzugsweise weisen die Erhebungen eine rechteckige Gestalt, eine rautenförmige Gestalt oder eine ovale Gestalt auf. Vorzugsweise sind die Erhebungen innerhalb einer Platte einheitlich ausgestaltet. Die Herstellung der noppenartigen Erhebungen kann mit Standardverfahren mit geeigneten Werkzeugen ausgehend von ebenen Platten erfolgen. Vorzugsweise werden sie durch Prägen oder im Tiefziehverfahren erzeugt.With regard to their shape, the knob-like elevations are not limited to specific shapes. Preferably, the elevations have a rectangular shape, a rhombic shape or an oval shape. Preferably, the elevations are designed uniformly within a plate. The preparation of the knob-like elevations can be done by standard methods with suitable tools starting from flat plates. Preferably, they are produced by embossing or thermoforming.

Das Verfügen der beiden Platten zu einer Bipolarplatte erfolgt vorzugsweise durch Verschweißung der beiden Platten an ihren jeweils zweiten, den Erhebungen abgewandten Seiten. Vorzugsweise erfolgt dies in Form durchgehender Schweißnähte, wodurch eine Abdichtung der durch die Noppen ausgebildeten Kühlmittelkanäle erhalten wird. Die Schweißnähte verlaufen insbesondere zwischen den Reihen. Ein besonders geeignetes Schweißverfahren stellt das Laserschweißen dar.The provision of the two plates to a bipolar plate is preferably carried out by welding the two plates to their respective second, the elevations opposite sides. This is preferably done in the form of continuous welds, whereby a seal of the formed by the knobs coolant channels is obtained. The welds in particular run between the rows. A particularly suitable welding process is the laser welding.

Es versteht sich, dass die noppenartigen Erhebungen nicht über die gesamte Platte verteilt vorhanden sein müssen. Insbesondere ausreichend ist, dass sie im so genannten aktiven Flussbereich der Bipolarplatte vorgesehen sind, der im verbauten Zustand an eine Membran-Elektroden-Einheit anschließt. Es versteht sich ferner, dass neben diesen aktiven Bereichen die Bipolarplatte weitere Bereiche, beispielsweise Randbereiche aufweisen kann, in denen die beiden Platten keine Erhebungen aufweisen müssen. Vorzugsweise entsprechen die aktiven Bereiche der ersten und der zweiten Platte im Wesentlichen einander.It is understood that the knob-like elevations need not be distributed over the entire plate. In particular, it is sufficient that they are provided in the so-called active flow region of the bipolar plate, which connects in the installed state to a membrane-electrode unit. It is further understood that in addition to these active areas, the bipolar plate can have further areas, for example edge areas, in which the two plates do not have to have elevations. Preferably, the active areas of the first and second plates are substantially equal to one another.

Die Erfindung betrifft ferner eine Brennstoffzelle, umfassend einen Stapel einer Mehrzahl von Bipolarplatten gemäß der vorliegenden Erfindung sowie einer Mehrzahl von Membran-Elektroden-Einheiten, wobei die Bipolarplatten und die Membran-Elektroden-Einheiten abwechselnd aufeinander gestapelt sind.The invention further relates to a fuel cell comprising a stack of a plurality of bipolar plates according to the present invention and a plurality of membrane-electrode assemblies, wherein the bipolar plates and the membrane-electrode assemblies are stacked alternately.

In dieser Anordnung liegen die Membranelektrodeneinheiten auf den noppenartigen Erhebungen auf. Die noppenartigen Erhebungen fungieren somit – neben ihrer Funktion zur Kühlmittelkanalbildung – als Abstandshalter zwischen der Membran-Elektroden-Einheit und der Bipolarplatte, wodurch Räume für die Betriebsmittelversorgung in Form von Betriebsmittelflussfeldern ausgebildet werden.In this arrangement, the membrane electrode units are located on the knob-like elevations. The knob-like elevations thus function - in addition to their function for coolant channel formation - as spacers between the membrane-electrode assembly and the bipolar plate, whereby spaces for the resource supply in the form of Betriebsmittelflussfeldern are formed.

Vorzugsweise sind die Bipolarplatten dabei so angeordnet, dass die noppenartigen Erhebungen jeweils zweier Bipolarplatten einander gegenüberliegen und dabei durch eine dazwischen liegende Membran-Elektroden-Einheit getrennt sind. Hierdurch wird eine gute elektrische Kontaktierung der Elektroden und somit eine hohe Leitfähigkeit erzielt. Zudem kommt es zu einer Stabilisierung der Membran-Elektroden-Einheiten, die punktuell durch Stirnflächen der einander gegenüberliegende Erhebungen gestützt werden.Preferably, the bipolar plates are arranged so that the knob-like elevations of each two bipolar plates face each other and are separated by an interposed membrane-electrode unit. As a result, a good electrical contacting of the electrodes and thus a high conductivity is achieved. In addition, there is a stabilization of the membrane-electrode units, which are selectively supported by end faces of the opposing elevations.

In bevorzugter Ausgestaltung sind die mäandernden Kanäle, welche durch die miteinander in Fluidkontakt stehenden noppenartigen Erhebungen ausgebildet werden, an eine Kühlmittelversorgung der Brennstoffzelle angeschlossen. Durch die Nutzung der durch die Noppen ausgebildeten Kanäle als Kühlmittelkanäle werden die bereits diskutierten vorteilhaften Effekte des reduzierten Kühlmittelvolumens sowie des wellenförmigen, im Wesentlichen laminaren Kühlmittelflusses erzielt.In a preferred embodiment, the meandering channels, which are formed by the knob-like elevations standing in fluid contact with one another, are connected to a coolant supply of the fuel cell. By using the channels formed by the knobs as coolant channels, the already discussed advantageous effects of the reduced coolant volume and of the wave-shaped, substantially laminar coolant flow are achieved.

Ferner erfolgt bevorzugt die Durchleitung des Anoden- und/oder des Kathodenbetriebsmittelstroms parallel zur dem Kühlmittelfluss innerhalb der durch die Noppen ausgebildeten Kanäle. Dieses kann im Gleichstrom oder im Gegenstrom erfolgen. Vorzugsweise werden sämtliche der drei Ströme, Anoden- und Kathodenbetriebsmittelströme sowie der Kühlmittelstrom parallel im Gleichstrom geleitet.Furthermore, the passage of the anode and / or the cathode operating medium flow preferably takes place parallel to the coolant flow within the channels formed by the knobs. This can be done in cocurrent or countercurrent. Preferably, all of the three streams, anode and cathode resource streams, and the coolant stream are conducted in parallel cocurrent.

Die Brennstoffzelle kann für mobile oder stationäre Anwendungen eingesetzt werden. Insbesondere dient sie der Stromversorgung eines Elektromotors für den Antrieb eines Fahrzeugs. Somit betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Fahrzeug, das eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle aufweist.The fuel cell can be used for mobile or stationary applications. In particular, it serves to supply power to an electric motor for driving a vehicle. Thus, another aspect of the invention relates to a vehicle having a fuel cell according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 Draufsicht auf eine schematisierte erfindungsgemäße Bipolarplatte (C) sowie auf ihre erste Platte (A) und zweite Platte (B), 1 Top view of a schematized bipolar plate (C) according to the invention and on its first plate (A) and second plate (B),

2 Draufsicht auf einen Brennstoffzellenstapel mit einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte nach einer bevorzugten Ausgestaltung, 2 Top view of a fuel cell stack with a bipolar plate according to the invention according to a preferred embodiment,

3 Schnittansicht nach Schnitt A-A des Brennstoffzellenstapels aus 2 (3, unten) sowie einer einzelnen Bipolarplatte desselben (3, oben), 3 Section view according to section AA of the fuel cell stack 2 ( 3 , bottom) and a single bipolar plate of the same ( 3 , above),

4 Schnittansicht nach Schnitt B-B des Brennstoffzellenstapels aus 2 (4, rechts) sowie einer einzelnen Bipolarplatte desselben (4, links), 4 Section view from section BB of the fuel cell stack 2 ( 4 , right) and a single bipolar plate of the same ( 4 , Left),

5 Schnittansicht nach Schnitt C-C des Brennstoffzellenstapels aus 2 (5, rechts) sowie einer einzelnen Bipolarplatte desselben (5, links), 5 Section view after section CC of the fuel cell stack 2 ( 5 , right) and a single bipolar plate of the same ( 5 , Left),

6 perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte und 6 perspective view of a bipolar plate according to the invention and

7 perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines Brennstoffzellenstapels mit erfindungsgemäßen Bipolarplatten. 7 Perspective view of a section of a fuel cell stack with bipolar plates according to the invention.

1A zeigt eine Draufsicht auf eine erste Platte 10 für eine erfindungsgemäße Bipolarplatte in schematisierter Darstellung, wobei lediglich ein Ausschnitt eines aktiven Bereichs der Bipolarplatte gezeigt ist. Die erste Platte 10 weist eine erste Seite 11 sowie eine hier rückseitlich befindliche und somit nicht sichtbare zweite Seite 12 auf. Auf der ersten Seite 11 ist eine Vielzahl noppenartiger Erhebungen 13 länglicher Gestalt vorhanden, welche in Reihen 14, 15 angeordnet sind. Die noppenartigen Erhebungen 13 sind innerhalb einer Reihe 14, 15 in regelmäßigen Abständen angeordnet. Ferner sind auch die Reihen 14, 15 in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Es ergibt sich somit ein regelmäßiges Muster der Erhebungen 13. Die noppenartigen Erhebungen 13 jeder zweiten Reihe 15 sind gegenüber den noppenartigen Erhebungen 13 der jeweils anderen (ersten) Reihen 14 versetzt angeordnet. 1A shows a plan view of a first plate 10 for a bipolar plate according to the invention in a schematic representation, wherein only a section of an active region of the bipolar plate is shown. The first plate 10 has a first page 11 as well as a back side and thus not visible second page 12 on. On the first page 11 is a variety of knob-like elevations 13 elongated shape present, which in rows 14 . 15 are arranged. The knob-like elevations 13 are within a row 14 . 15 arranged at regular intervals. Furthermore, the rows are 14 . 15 arranged at regular intervals to each other. This results in a regular pattern of the surveys 13 , The knob-like elevations 13 every other row 15 are opposite the knob-like elevations 13 the other (first) rows 14 staggered.

Die Platte 10 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt, beispielsweise einem Metall oder einem kohlenstoffbasierten Material oder einem Kompositmaterial aus solchen.The plate 10 is made of an electrically conductive material, for example a metal or a carbon-based material or a composite material of such.

Die noppenartigen Erhebungen 13 können insbesondere durch Prägen in einem geeigneten Prägewerkzeug ausgehend von einer ebenen Platte hergestellt werden.The knob-like elevations 13 can be made in particular by embossing in a suitable embossing tool, starting from a flat plate.

1B zeigt eine zweite Platte 20 für eine erfindungsgemäße Bipolarplatte in Draufsicht auf ihre zweite Seite 22, so dass ihre erste Seite 21 hier nicht sichtbar ist. Die zweite Platte 20 weist – jedenfalls im dargestellten Ausschnitt des aktiven Bereichs – grundsätzlich einen im Wesentlichen identischen Aufbau wie die erste Platte 10 auf. Das heißt, sie umfasst eine Vielzahl von noppenartigen Erhebungen 23, die in gleicher Weise wie bei der ersten Platte 10 in ersten Reihen 24 und diesen gegenüber versetzten zweiten Reihen 25 angeordnet sind. Aufgrund der hier gewählten Draufsicht auf die zweite Seite 22 wölben sich die noppenartigen Erhebungen 23 in Richtung der hier abgewandten ersten Seite 21. 1B shows a second plate 20 for a bipolar plate according to the invention in a plan view of its second side 22 so their first page 21 not visible here. The second plate 20 has - at least in the illustrated section of the active area - basically a substantially identical structure as the first plate 10 on. That is, it includes a variety of knob-like elevations 23 in the same way as the first plate 10 in first rows 24 and these offset second rows 25 are arranged. Due to the selected top view on the second page 22 arch the knob-like elevations 23 in the direction of the first side facing away here 21 ,

1C zeigt eine erfindungsgemäße Bipolarplatte 100, welche durch Verfügen der ersten Platte 10 nach 1A und der zweiten Platte 20 nach 1B an ihren jeweils ebenen Flächen 12 und 22 erhalten wurde. Die gewählte Draufsicht zeigt die erste Platte 10, so dass die darunter liegende zweite Platte 20 nicht sichtbar ist. Lediglich die noppenartigen Erhebungen 23 der zweiten Platten 20 sind durch unterbrochene Linien angedeutet, um die relative Anordnung der beiden Platten 10, 20 zu verdeutlichen. 1C shows a bipolar plate according to the invention 100 which by disposing the first plate 10 to 1A and the second plate 20 to 1B on their respective flat surfaces 12 and 22 was obtained. The selected top view shows the first plate 10 so that the underlying second plate 20 is not visible. Only the knob-like elevations 23 the second plates 20 are indicated by broken lines to the relative arrangement of the two plates 10 . 20 to clarify.

Es ist erkennbar, dass die beiden Platten 10, 20 so aufeinander angeordnet und miteinander verfügt sind, dass die ersten Reihen 14 der ersten Platte 10 auf den zweiten Reihen 25 der zweiten Platte 20 aufliegen. Auf diese Weise überlappen die Erhebungen 13 der ersten Platte 10 teilweise mit jeweils zwei Erhebungen 23 der darunter liegenden zweiten Platte 20. Umgekehrt überlappt jede Erhebung 23 der zweiten Platte 20 teilweise mit jeweils zwei Erhebungen 13 der ersten Platte 10. Auf diese Weise werden durch die einander überlappenden Erhebungen 13, 23 durchgehende Kanäle ausgebildet, die entlang der Reihen 14/25 beziehungsweise 15/24 verlaufen.It can be seen that the two plates 10 . 20 so arranged and arranged with each other are that the first rows 14 the first plate 10 on the second rows 25 the second plate 20 rest. In this way, the surveys overlap 13 the first plate 10 partly with two surveys each 23 the underlying second plate 20 , Conversely, each survey overlaps 23 the second plate 20 partly with two surveys each 13 the first plate 10 , In this way, by the overlapping elevations 13 . 23 continuous channels formed along the rows 14 / 25 respectively 15 / 24 run.

Die 2 bis 5 zeigen verschiedene Ansichten eines Brennstoffzellenstapels 200, der eine Vielzahl erfindungsgemäßer Bipolarplatten 100 gemäß einer konkreten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sowie einer Vielzahl an Membran-Elektroden-Einheiten 110 umfasst. Wie aus den 3 bis 5 ersichtlich, werden die Membran-Elektroden-Einheiten 110 abwechselnd mit den Bipolarplatten 100 gestapelt. Das heißt, jede Membran-Elektroden-Einheit 110 wird von zwei Bipolarplatten 100 sandwichartig eingeschlossen, ebenso wird jede Bipolarplatte 100 durch zwei Membran-Elektroden-Einheiten 110 sandwichartig eingeschlossen.The 2 to 5 show different views of a fuel cell stack 200 , the a plurality of inventive bipolar plates 100 according to a specific embodiment of the present invention and a plurality of membrane electrode assemblies 110 includes. Like from the 3 to 5 As can be seen, the membrane electrode units 110 alternating with the bipolar plates 100 stacked. That is, every membrane-electrode unit 110 is made of two bipolar plates 100 sandwiched, as will each bipolar plate 100 through two membrane-electrode units 110 sandwiched.

Jede Membran-Elektroden-Einheit 110 umfasst eine Polymerelektrolytmembran, die sandwichartig zwischen zwei Elektroden, nämlich einer Anode und einer Kathode geschichtet ist (Einzelkomponenten nicht dargestellt). Die Polymerelektrolytmembran kann ein an sich leitfähiges Polymer sein, beispielsweise das unter der Handelsbezeichnung Nation bekannte Polymer, oder ein Polymer, das durch Dotierung mit einem Elektrolyten seine Protonenleitfähigkeit erhält. Ein Beispiel für die letztgenannte Ausführung stellt mit Phosphorsäure dotiertes Polybenzimidazol (PBI) dar. Die Elektroden umfassen üblicherweise ein auf Partikeln geträgertes katalytisch aktives Edelmetall. Außen an die Elektroden schließt jeweils eine Diffusionsschicht an, welche ein poröses, gasdurchlässiges und elektrisch leitfähiges Medium ist. Die katalytischen Schichten der Elektroden können entweder direkt auf die Polymerelektrolytmembran aufgebracht sein oder auf die Gasdiffusionsschicht.Each membrane-electrode unit 110 comprises a polymer electrolyte membrane sandwiched between two electrodes, namely an anode and a cathode (individual components not shown). The polymer electrolyte membrane may be a per se conductive polymer, for example the polymer known under the trade name Nation, or a polymer which obtains its proton conductivity by doping with an electrolyte. An example of the latter embodiment is phosphoric acid doped polybenzimidazole (PBI). The electrodes typically comprise a particulate supported catalytically active noble metal. Externally to the electrodes each connect to a diffusion layer, which is a porous, gas permeable and electrically conductive medium. The catalytic layers of the electrodes may either be applied directly to the polymer electrolyte membrane or to the gas diffusion layer.

In der in 2 gezeigten Ausgestaltung ist die Bipolarplatte 100 aus Platten 10 und 20 (letztere hier nicht sichtbar) aufgebaut, welche noppenartige Erhebungen 13 mit einer im Wesentlichen ovalen Kontur aufweisen.In the in 2 The embodiment shown is the bipolar plate 100 from plates 10 and 20 (the latter not visible here) constructed, which knob-like elevations 13 having a substantially oval contour.

Wie am besten aus der in 3 dargestellten Schnittansicht A-A nach 2 ersichtlich ist, werden durch die aneinander teilweise überlappenden noppenartigen Erhebungen 13 der ersten Platte 10 mit den noppenartigen Erhebungen 23 der zweiten Platte 20 Kanäle 30 ausgebildet, welche in einer senkrecht zur Plattenebene verlaufenden Ebene wellenförmig oder mäandernd verlaufen. Ebenfalls aus 3 ersichtlich ist, dass die noppenartigen Erhebungen 13, 23 flächige Stirnflächen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel 200 (3, unten) wird dabei so zusammengesetzt, dass die noppenartigen Erhebungen zweier Bipolarplatten 100 jeweils einander gegenüber liegen, wobei sie durch eine Membran-Elektroden-Einheit 110 getrennt sind. Durch die flächige Ausgestaltung der Stirnflächen der noppenartigen Erhebungen 13, 23 kommt es somit zu einer flächigen Kontaktierung der Membranelektrodeneinheiten 110 und somit einer Kontaktierung derselben. (Die in den 3 bis 5 teilweise vorhandenen geringen Abständen zwischen zwei Schichten, beispielsweise zwischen den Stirnflächen der Erhebungen der Platten 10 und 20 und den jeweiligen Membran-Elektroden-Einheiten 110 in 3 unten, dienen lediglich der besseren Verständlichkeit. Tatsächlich stoßen diese Komponenten aneinander an.)How best of the in 3 shown sectional view AA after 2 can be seen are by the partially overlapping knob-like elevations 13 the first plate 10 with the knob-like elevations 23 the second plate 20 channels 30 formed, which extend in a direction perpendicular to the plane of the plate wave or meandering. Also off 3 it is apparent that the knob-like elevations 13 . 23 have flat faces. The fuel cell stack 200 ( 3 , below) is assembled so that the knob-like elevations of two bipolar plates 100 each face each other, passing through a membrane-electrode assembly 110 are separated. Due to the planar configuration of the end faces of the knob-like elevations 13 . 23 Thus, there is a surface contact of the membrane electrode units 110 and thus contacting them. (The in the 3 to 5 partially existing small distances between two layers, for example between the end faces of the elevations of the plates 10 and 20 and the respective membrane-electrode assemblies 110 in 3 below, are for convenience only. In fact, these components bump into each other.)

Im montierten Zustand der Brennstoffzelle 200 werden durch die Zwischenräume zwischen den Platten 10, 20 der erfindungsgemäßen Bipolarplatte 100 einerseits und der Membran-Elektroden-Einheiten 110 andererseits die Betriebsmittelflussfelder 40, 50 für die Anoden und Kathoden Betriebsmittel ausgebildet. Dabei wird der Abstand durch die Höhe der noppenartigen Erhebungen 13, 23 bestimmt, die hier gleichsam als Abstandshalter fungieren. In dem vorliegenden Beispiel sei angenommen, die erste Platte 10 bilde die kathodenseitige Platte und die zweite Platte 20 die anodenseitige Platte. In diesem Fall wird das kathodenseitige Betriebsmittelflussfeld 50 durch die Zwischenräume zwischen den Erhebungen 13 der ersten Platte 10 gebildet (siehe beispielsweise 2). Insbesondere wird als kathodenseitiges Betriebsmittel ein sauerstoffhaltiges Gemisch verwendet, vorzugsweise Luft. Das anodenseitige Betriebsmittelflussfeld 40 wird in diesem Beispiel durch die Zwischenräume der noppenartigen Erhebungen 23 der zweiten Platte 20 (in 2, unterhalb der dargestellten Seite) gebildet. Insbesondere wird als anodenseitiges Betriebsmittel Wasserstoff verwendet. Es ist ersichtlich, dass die Betriebsmittelflussfelder 40, 50 die Struktur einer Vielzahl von Kanälen aufweisen (jeweils zwischen den Reihen noppenartiger Erhebungen ausgebildet), welche durch eine Vielzahl von Querverbindungen zwischen den einzelnen Erhebungen miteinander verbunden sind. Durch die vorliegende Erfindung wird somit nicht nur ein besonders großvolumiges Betriebsmittelflussfeld 40, 50 mit der Folge einer hervorragenden Zugänglichkeit der Reaktanten zur jeweiligen Membranelektrodeneinheit 110 erzielt, sondern auch eine gute Durchmischung und Verteilung der jeweiligen Betriebsmittel. Die erfindungsgemäße Brennstoffzelle 200 zeichnet sich daher durch eine höhere Flächenleistung verglichen mit herkömmlichen Lösungen aus.In the assembled state of the fuel cell 200 be through the spaces between the plates 10 . 20 the bipolar plate according to the invention 100 on the one hand and the membrane-electrode assemblies 110 on the other hand, the resource flow fields 40 . 50 formed for the anodes and cathodes resources. The distance is determined by the height of the knob-like elevations 13 . 23 certainly, who act here as a kind of spacer. In the present example, suppose the first plate 10 Form the cathode-side plate and the second plate 20 the anode-side plate. In this case, the cathode-side resource flow field 50 through the spaces between the elevations 13 the first plate 10 formed (see, for example 2 ). In particular, an oxygen-containing mixture is used as the cathode-side operating means, preferably air. The anode-side resource flow field 40 is in this example through the spaces between the knob-like elevations 23 the second plate 20 (in 2 , below the page shown). In particular, hydrogen is used as the anode-side operating means. It can be seen that the resource flow fields 40 . 50 have the structure of a plurality of channels (each formed between the rows of knob-like elevations), which are interconnected by a plurality of cross-connections between the individual elevations. The present invention thus not only a particularly large-volume resource flow field 40 . 50 with the result of excellent accessibility of the reactants to the respective membrane electrode unit 110 achieved, but also a good mixing and distribution of the respective resources. The fuel cell according to the invention 200 is therefore characterized by a higher area performance compared to conventional solutions.

Die durch die noppenartigen Erhebungen 13, 23 eingeschlossenen Kühlmittelkanäle 30 verlaufen parallel zu den Betriebsmittelflussfeldern 40, 50. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Kühlung über die Kanäle 30 erzielt und damit hohe Leistungsdichten der Brennstoffzelle 200.The through the knob-like elevations 13 . 23 enclosed coolant channels 30 run parallel to the resource flow fields 40 . 50 , In this way, a uniform cooling over the channels 30 achieved and thus high power densities of the fuel cell 200 ,

Da das Volumen der Kühlmittelkanäle 30 verglichen mit den Volumina der Betriebsmittelflussfelder 40, 50 relativ klein ist, wird eine Reduzierung des Kühlmittels (beispielsweise Wasser) erzielt und somit ein schneller und energieeffizienter Kaltstart bewirkt.Because the volume of the coolant channels 30 compared to the volumes of resource flow fields 40 . 50 is relatively small, a reduction of the coolant (for example, water) is achieved and thus causes a faster and more energy-efficient cold start.

6 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte 100 gemäß dem Beispiel nach den 2 bis 5. Einen Ausschnitt eines entsprechenden Brennstoffzellenstapels aus drei entsprechenden Bipolarplatten 100 und drei Membran-Elektroden-Einheiten 110 zeigt 7 in perspektivischer Darstellung. Es versteht sich, dass ein Brennstoffzellenstapel 200 üblicherweise eine wesentlich größere Anzahl von Bipolarplatten und Membranelektrodeneinheiten umfasst. 6 shows a schematic view of a bipolar plate according to the invention 100 according to the example according to the 2 to 5 , A section of a corresponding fuel cell stack of three corresponding bipolar plates 100 and three membrane electrode assemblies 110 shows 7 in perspective view. It is understood that a fuel cell stack 200 Usually includes a much larger number of bipolar plates and membrane electrode units.

Sämtliche vorstehend beschriebenen Figuren zeigen lediglich einen Ausschnitt der Bipolarplatten 100 bzw. der Brennstoffzelle 200, nämlich ihres aktiven zentralen Flussfeldes, das in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet ist. Nicht dargestellt ist ein umlaufender Randbereich, welcher den aktiven Flussbereich umgibt. Der Randbereich kann in bekannter Weise Anschlussöffnungen für die Zu- und Ableitung der Betriebsmittelmedien der Anode und der Kathode sowie für das Kühlmittel enthalten. Die Randbereiche der beiden Platten 10, 20 können voneinander unterschiedlich ausgebildet sein.All the figures described above only show a section of the bipolar plates 100 or the fuel cell 200 , namely its active central flow field, which is designed in the manner according to the invention. Not shown is a circumferential edge region which surrounds the active flow region. The edge region may contain in a known manner connection openings for the supply and discharge of the operating medium media of the anode and the cathode and for the coolant. The edge areas of the two plates 10 . 20 can be formed differently from each other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Bipolarplattebipolar
1010
erste Plattefirst plate
2020
zweite Plattesecond plate
11, 2111, 21
erste Seitefirst page
12, 22 12, 22
zweite Seitesecond page
13, 2313, 23
noppenartige Erhebungknob-like elevation
14, 2414, 24
erste Reihe noppenartiger Erhebungenfirst row of knob-like elevations
15, 2515, 25
zweite (versetzte) Reihe noppenartiger Erhebungensecond (staggered) row of knob-like elevations
3030
KühlmittelkanalCoolant channel
4040
anodenseitiges Betriebsmittelflussfeld (Wasserstoff-Flussfeld)anode-side resource flow field (hydrogen flow field)
5050
kathodenseitiges Betriebsmittelflussfeld (Luft-Flussfeld)Cathode-side resource flow field (air flow field)
110110
Membran-Elektroden-EinheitMembrane-electrode assembly
200200
Brennstoffzellefuel cell

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 03/050905 A2 [0006] WO 03/050905 A2 [0006]
  • DE 102004058117 A1 [0007] DE 102004058117 A1 [0007]
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Claims (11)

Bipolarplatte (100) für eine Brennstoffzelle (200), umfassend ein Gefüge aus zwei miteinander verfügten Platten (10, 20), wobei jede der zwei Platten (10, 20) auf einer ersten Seite (11, 22) ihrer beiden Seiten (11, 12, 21, 22) in Reihen (14, 15, 24, 25) angeordnete, noppenartige Erhebungen (13, 23) aufweist, und wobei die zwei Platten (10, 20) mit jeweils ihren zweiten, den Erhebungen abgewandten Seiten (12, 22) so miteinander verfügt sind, dass die Reihen (14, 15) einer Platte (10) auf den Reihen (24, 25) der anderen Platte (20) angeordnet sind, wobei die noppenartigen Erhebungen (13) der ersten Platte (10) mit jeweils zwei noppenartigen Erhebungen (23) der zweiten Platte (20) teilweise überlappen.Bipolar plate ( 100 ) for a fuel cell ( 200 ) comprising a structure of two plates ( 10 . 20 ), each of the two plates ( 10 . 20 ) on a first page ( 11 . 22 ) of both sides ( 11 . 12 . 21 . 22 ) in rows ( 14 . 15 . 24 . 25 ) arranged, knob-like elevations ( 13 . 23 ), and wherein the two plates ( 10 . 20 ) each with its second, the elevations opposite sides ( 12 . 22 ) are so arranged that the rows ( 14 . 15 ) a plate ( 10 ) on the rows ( 24 . 25 ) of the other plate ( 20 ) are arranged, wherein the knob-like elevations ( 13 ) of the first plate ( 10 ), each with two knob-like elevations ( 23 ) of the second plate ( 20 ) partially overlap. Bipolarplatte (100) nach Anspruch 1, wobei die einander überlappenden noppenartigen Erhebungen (13, 23) durchgehende Kanäle (30) ausbilden.Bipolar plate ( 100 ) according to claim 1, wherein the overlapping knob-like elevations ( 13 . 23 ) continuous channels ( 30 ) train. Bipolarplatte (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die noppenartigen Erhebungen (13, 23) jeder zweiten Reihe (15, 25) beider Platten (10, 20) gegenüber denen der jeweils ersten Reihe (14, 24) versetzt angeordnet sind und wobei die zwei Platten (10, 20) so miteinander verfügt sind, dass die jeweils ersten Reihen (14) einer Platte (10) auf den jeweils zweiten Reihen (25) der anderen Platte (20) angeordnet sind.Bipolar plate ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the knob-like elevations ( 13 . 23 ) every second row ( 15 . 25 ) of both plates ( 10 . 20 ) compared to those of the first row ( 14 . 24 ) and wherein the two plates ( 10 . 20 ) are so arranged that the respective first rows ( 14 ) a plate ( 10 ) on the respective second rows ( 25 ) of the other plate ( 20 ) are arranged. Bipolarplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei eine Längsausdehnung der noppenartigen Erhebungen (13, 23) in Richtung der Reihen (14, 15, 24, 25) länger ist als eine Breite in einer quer zu den Reihen (14, 15, 24, 25) verlaufenden Richtung.Bipolar plate ( 100 ) according to any one of the preceding claims wherein a longitudinal extension of the knob-like elevations ( 13 . 23 ) in the direction of the rows ( 14 . 15 . 24 . 25 ) is longer than a width across the rows ( 14 . 15 . 24 . 25 ) running direction. Bipolarplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die noppenartigen Erhebungen (13, 23) eine rechteckige Gestalt, eine rautenförmige Gestalt oder eine ovale Gestalt aufweisen.Bipolar plate ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein the knob-like elevations ( 13 . 23 ) have a rectangular shape, a diamond-shaped shape or an oval shape. Bipolarplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die noppenartigen Erhebungen (13, 23) in die Platten (10, 20) geprägt sind.Bipolar plate ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein the knob-like elevations ( 13 . 23 ) in the plates ( 10 . 20 ) are coined. Bipolarplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platten (10, 20) an ihren zweiten, den Erhebungen abgewandten Seiten (12, 22) miteinander verschweißt sind, insbesondere durch Schweißnähte.Bipolar plate ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein the plates ( 10 . 20 ) at its second, the elevations opposite sides ( 12 . 22 ) are welded together, in particular by welds. Brennstoffzelle (200) umfassend einen Stapel einer Mehrzahl von Bipolarplatten (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie einer Mehrzahl von Membran-Elektroden-Einheiten (110), wobei die Bipolarplatten (100) und die Membran-Elektroden-Einheiten (110) abwechselnd aufeinander gestapelt sind.Fuel cell ( 200 ) comprising a stack of a plurality of bipolar plates ( 100 ) according to any one of the preceding claims and a plurality of membrane-electrode assemblies ( 110 ), wherein the bipolar plates ( 100 ) and the membrane-electrode assemblies ( 110 ) are stacked alternately. Brennstoffzelle (200) nach Anspruch 8, wobei die Bipolarplatten (100) so angeordnet sind, dass die noppenartigen Erhebungen (13, 23) jeweils zweier Bipolarplatten (100) einander gegenüberliegen.Fuel cell ( 200 ) according to claim 8, wherein the bipolar plates ( 100 ) are arranged so that the knob-like elevations ( 13 . 23 ) each two bipolar plates ( 100 ) face each other. Brennstoffzelle (200) nach Anspruch 8 oder 9, wobei mäandernde Kanäle (30), welche durch miteinander in Fluidkontakt stehende noppenartige Erhebungen (13, 23) ausgebildet werden, an eine Kühlmittelversorgung angeschlossen oder anschließbar sind.Fuel cell ( 200 ) according to claim 8 or 9, wherein meandering channels ( 30 ) which are supported by nub-like elevations ( 13 . 23 ) are formed, connected to a coolant supply or can be connected. Brennstoffzelle (200) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein anodenseitiges Betriebsmittelflussfeld (40) und ein kathodenseitiges Betriebmittelflussfeld (50) durch Zwischenräume zwischen den Bipolarplatten (100) und den Membran-Elektroden-Einheiten (110) ausgebildet werden und wobei ein Anoden- und/oder ein Kathodenbetriebsmittelstrom parallel durch die noppenartigen Erhebungen (13, 23) ausgebildeten Kanäle (30) im Gleich- oder im Gegenstrom durchleitbar sind.Fuel cell ( 200 ) according to one of claims 8 to 10, wherein an anode-side resource flow field ( 40 ) and a cathode-side resource flow field ( 50 ) by gaps between the bipolar plates ( 100 ) and the membrane electrode assemblies ( 110 ) and wherein an anode and / or a cathode resource flow parallel through the knob-like elevations ( 13 . 23 ) trained channels ( 30 ) can be conducted in cocurrent or countercurrent.
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