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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle.
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Bezüglich des hier einschlägigen Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften
US 2005 / 0 252 892 A1 ,
US 2012 / 0 264 033 A1 ,
JP 2012 - 99 371 A und
US 8 182 960 B2 verwiesen.
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In vielen Brennstoffzellensystemen wird Wasserstoff oder ein wasserstoffreiches Gas durch einen Strömungspfad hindurch an die Anodenseite einer Brennstoffzelle geliefert, während Sauerstoff (wie z. B. in Form von Luftsauerstoff) durch einen separaten Strömungspfad hindurch an die Kathodenseite der Brennstoffzelle geliefert wird. Typischerweise ist ein geeigneter Katalysator (z. B. Platin) aufgebracht, um auf diesen jeweiligen Seiten eine Anode zum Erleichtern der Wasserstoffoxidation und eine Kathode zum Erleichtern der Sauerstoffreduktion zu bilden. Daraus wird elektrischer Strom mit Hochtemperatur-Wasserdampf als Reaktionsnebenprodukt produziert. In einer Form von Brennstoffzelle, die als die Protonenaustauschmembran- oder Polymerelektrolytmembran- (in beiden Fällen PEM)-Brennstoffzelle bezeichnet wird, befindet sich ein Elektrolyt in der Form einer lonomermembran zwischen der Anode und der Kathode, um eine Membranelektrodenanordnung (MEA) zu bilden, die weiter zwischen Diffusionsschichten geschichtet ist, welche sowohl eine Strömung von gasförmigem Reaktand zu als auch einen elektrischen Stromfluss von der MEA weg zulassen. Die zuvor erwähnte Katalysatorschicht kann auf der Diffusionsschicht oder der Membran angeordnet oder ein Teil derselben sein.
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Um die elektrische Leistung zu erhöhen, werden einzelne Brennstoffzelleneinheiten mit Bipolarplatten gestapelt, die zwischen der Diffusionsschicht und der Anodenelektrode einer MEA und der Diffusionsschicht und der Kathodenelektrode einer benachbarten MEA angeordnet sind. Typischerweise bestehen die Bipolarplatten aus einem elektrisch leitfähigen Material, um einen elektrischen Durchgang zwischen der MEA und einer externen elektrischen Schaltung zu bilden. In einer solchen gestapelten Konfiguration weisen die Bipolarplatten, die benachbart gestapelte MEAs trennen, gegenüberliegende Flächen auf, von denen jede Strömungskanäle umfasst, die voneinander durch erhöhte Stege getrennt sind. Die Kanäle wirken als eine Leitung, um Wasserstoff- und Sauerstoffreaktandenströme an die jeweilige Anode und Kathode der MEA zu fördern, während die Stege aufgrund ihres Kontaktes mit der elektrisch leitenden Diffusionsschicht, die wiederum in elektrischer Verbindung mit an den Katalysatorstellen erzeugtem Strom steht, als ein Übertragungspfad für die in der MEA erzeugte Elektrizität wirken. Auf diese Art und Weise wird Strom durch die Bipolarplatte und die elektrisch leitende Diffusionsschicht hindurch geführt.
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Da die Bipolarplatte in einer Hochtemperatur- und korrosiven Umgebung arbeitet, kann es sein, dass herkömmliche Metalle, wie gewöhnlicher Kohlenstoffstahl, nicht für bestimmte Anwendungen (wie Kraftfahrzeuganwendungen) geeignet sind, bei denen eine lange Lebensdauer (beispielsweise etwa 10 Jahre mit 6000 Betriebsstunden) erforderlich ist. Während des typischen Betriebs eines PEM-Brennstoffzellenstapels befinden sich die Protonenaustauschmembranen bei einer Temperatur in dem Bereich zwischen etwa 75 °C und etwa 175 °C und bei einem Druck in dem Bereich zwischen etwa 100 kPa und 200 kPa absolut. Unter derartigen Bedingungen können aus legierten Metallen wie z.B.: Edelstahl hergestellte Platten vorteilhaft sein, da sie erwünschte Korrosionsbeständigkeitseigenschaften besitzen. In Fällen, wo die Kosten einer Brennstoffzellenfertigung eine wichtige Überlegung darstellen, können Bipolarplatten auf Metallbasis gegenüber anderen elektrisch leitfähigen Hochtemperatur-Materialien wie z. B. Graphit zu bevorzugen sein. Außer dass sie relativ kostengünstig sind, können Edelstahlplatten zu relativ dünnen Elementen (z. B. zwischen 0,1 und 1,0 Millimeter dick) geformt werden.
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Von den verschiedenen Arten von Edelstählen zeigen jene mit ferritischen Mikrostrukturen, die typischerweise einen hohen Chromgehalt aufweisen und typischerweise frei von Nickel sind, eine kubisch raumzentrierte (BBC) Kristallstruktur und neigen dazu, dass sie die wünschenswerten Attribute aufweisen, relativ kostengünstig zu sein und eine hohe Korrosionsbeständigkeit (die Letztere infolge der Bildung einer Chromoxidbarriere) zu besitzen. Trotzdem sind ihre Aushärtungskurven derart, dass sie anfälliger gegenüber Querschnittsverminderung, Strecken, Verdünnen und folglich Rissbildung sind, wenn sie herkömmlichen Press- oder ähnlichen einstufigen Metall-Umformschritten unterworfen sind, als ihre herkömmlicheren (z. B. 304 Edelstahl) Pendants. Diese Schwierigkeiten sind besonders vorherrschend in Einzelschritt-Tiefziehvorgängen (z. B. jenen, die relativ große - z. B. zwischen etwa 300 Mikrometer und 400 Mikrometer in der Tiefe - Verformungen aus der Ebene beinhalten), wo eine beträchtliche Seitenwandverformung stattfinden kann. Diese frühe Querschnittsverminderung und Rissbildung ist besonders vorherrschend in engen Radien, die verwendet werden, um die benachbarten Wände der Reaktanden-Strömungskanäle zu bilden. Während die Aushärtungskurven von anderen, besser umformbaren Edelstählen (z. B. den zuvor erwähnten Austeniten) allgemein die raueren Biegebedingungen zulassen, die durch den herkömmlichen einstufigen Ansatz aufgezwungen werden, ist eine frühe Querschnittsverminderung und Rissbildung aus einer solchen Einzelschritt-Formgebung auch in Fällen vorherrschend, wo die Ziehtiefe vergleichsweise groß ist (z. B. zwischen etwa 400 und 500 Mikrometer oder mehr).
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Außerdem macht die derzeitige Bipolarplattenfertigung einen großen Anteil der Brennstoffzellenstapel-Gesamtkosten aus. Während die Verwendung von gepressten Edelstahl-Bipolarplatten vorteilhaft im Hinblick auf einen wesentlichen Anteil der Kosten wäre, stellt die schlechte Umformbarkeit von Edelstahl im Allgemeinen (und ferritischem Edelstahl im Besonderen) eine beträchtliche Herausforderung dar, speziell für das Pressen von sehr dünnen (z. B. 0,100 Millimeter oder dünner) Blechen, welche die erforderliche Kanalfestigkeit und -tiefe besitzen, um den funktionellen Anforderungen zu genügen.
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Um die Umformbarkeit von dünnem Edelstahlblech zu verbessern, könnte ein Hydroformverfahren verwendet werden. Gleichwohl ist solch ein Prozess langsam und erfordert eine kostspielige spezielle Ausrüstung, die es schwierig machen würde, entweder der/den erforderliche/n Produktionsrate oder Produktionskosten zu genügen. Es könnte ebenso ein elektromagnetisches Umformen verwendet werden, welches aber ein Verfahren ist, das sich noch in der Entwicklung befindet und für eine kostengünstige Massenproduktion nicht geeignet ist.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Formgebung einer Edelstahl-Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle offenbart. Das Verfahren umfasst einen zweistufigen (d. h. fortschreitenden) Prozess des Bereitstellens eines vorgeformten Blechs aus Edelstahl an ein Platten-Formgebungswerkzeug, wobei das vorgeformte Blech eine nominelle Dicke besitzt. Das Werkzeug (das in einer Form ein Paar zusammenwirkend geformter Formwerkzeuge sein kann, die hergestellt sind, um unter Druck zusammenzukommen) kann die Endform der Bipolarplatte formen und (falls es mit den notwendigen Formwerkzeugen entsprechend ausgestaltet ist) kann auch verwendet werden, um das vorgeformte Blech herzustellen. Der erste Schritt ändert die Form eines allgemein flachen Blechs zu einem gewellten, vorgeformten Blech, um die Formen besser zu definieren, die - nach der Formgebung in dem zweiten Schritt - die Strömungskanäle und Stege bilden, welche die Bipolarplatte ausmachen. Durch den vorliegenden Vor-Formgebungsschritt wird eine selektive Bewegung des Materials, welches die Dicke des Blechs ausmacht, dabei helfen, sicherzustellen, dass eine maximale Abweichung von der nominellen Dicke infolge des Formänderungsvorganges bei einem Minimum gehalten wird. Auf diese Weise wird ein/e übermäßige/s Querschnittsverminderung, Strecken oder Verdünnen, welches herkömmliche Formgebungsprozesse (wie z. B. den zuvor erwähnten einstufigen Formgebungsprozess) begleitet, vermieden. Wie nachfolgend in näherem Detail erläutert wird, kann in einer Form eine derartige Dickenabweichung bei einem Ausmaß von nicht mehr als etwa 20 % für ferritische Edelstähle unter Verwendung von Ziehtiefen von etwa 365 Mikrometer gehalten werden. Durch die vorliegende Erfindung zeigt die Dickenabweichung deutliche Reduktionen verglichen mit herkömmlichen einstufigen Ansätzen, die das gleiche Material, die gleiche nominelle Blechdicke und die gleiche Ziehtiefe verwenden. Die Gründe hierfür umfassen, dass (1) das Vorform-Formwerkzeug (das in einer speziellen Form allgemein V-förmig sein kann) das Blech an dem Steg biegt/verformt, der dem Kanal die Definition gibt, wobei das Material andernfalls nicht genug plastische Verformung in der einstufigen Formgebung bekommen kann, (2) das V-förmige Vorform-Design die Blechlänge des Formats vergrößert, bevor das Blech in das Formwerkzeug für die Endform gelangt, während die Dickenänderung der V-förmigen, geraden Wand gleichmäßig und minimal gehalten wird, und (3) die Scheitel in den gebogenen Bereichen der Vorform dazu neigen, den Biegeradien in der Endform zusätzliches Metall zuzuführen, um so das Strecken/Ziehen des Metalls aus dem Wandbereich der Endform zu reduzieren. Diese Besonderheiten helfen alle dabei, das Metall in einer bevorzugten Art und Weise zu bewegen und einen tieferen Kanal mit weniger Verdünnung und Querschnittsverminderung zu formen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Formgebung einer ferritischen Edelstahl-Bipolarplatte offenbart. Das Verfahren umfasst, dass ein im Wesentlichen ebenes Blech oder Blech aus ferritischem Edelstahl zu einer Form mit einem gewellten Muster umgeformt wird und die Form dann zu einer Bipolarplatte umgeformt wird, sodass nach dem Erzeugen der Platte die Wanddicke im Wesentlichen konstant ist; auf diese Weise kommt es zu einer wesentlichen Reduktion der Abweichung von der nominellen Dicke verglichen mit der, die von dem einstufigen Ansatz nach dem Stand der Technik verwendet wird. Sowohl das im Wesentlichen ebene Blech als auch das vorgeformte Serpentinenmuster definieren eine nominelle Dicke; diese Dicke ist über zumindest den gesamten Abschnitt der Blechfläche im Wesentlichen konstant, die der Bipolarplatte entsprechend enden wird.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle offenbart. Das Verfahren umfasst, dass eine MEA eingerichtet wird, sodass sie eine Anode, eine Kathode und eine Membran umfasst, die zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist, sodass ein jeweiliger Anodenreaktand und Kathodenreaktand in fluidtechnischer Verbindung damit angeordnet werden kann. Außerdem umfasst das Verfahren, dass eine oder mehrere Edelstahl-Bipolarplatten angeordnet wird/werden, die umgeformt wird/werden, indem (a) ein vorgeformtes Blech aus Edelstahl vorgesehen wird, das durch eine nominelle Dicke und eine Vielzahl von Reaktandenkanal-Strömungspfaden darin definiert ist, und (b) die Form des vorgeformten Blechs geändert wird, sodass eine maximale Abweichung von der nominellen Dicke infolge eines oder beider Vorgänge verglichen mit der Formgebung einer Bipolarplatte aus einem Formgebungsprozess nach dem Stand der Technik wesentlich reduziert ist. In einer Form findet die Formänderung durch den Einsatz einer Bipolarplatten-Formgebungsvorrichtung (wie z. B. des zuvor erwähnten Werkzeuges) statt, wobei vorgeformte Formwerkzeuge die Zwischen- und Endformen pressen oder sonst wie formen können.
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Fachleute werden einsehen, dass andere Komponenten wie z. B. eine oder mehrere Gasdiffusionsschichten (GDL, vom engl. gas diffusion layer), welche zwischen den entsprechenden Elektroden (d. h. Anoden und Kathoden) und den Bipolarplatten angeordnet sein können, um einen oder beide von einem Reaktanden-Strömungspfad und einem Pfad für elektrischen Strom zu einer externen lastverbrauchenden Schaltung bereitzustellen, die Brennstoffzelle bilden können. Ebenso sei angemerkt, dass Funktionen, welche die GDLs und Elektroden teilen, zu einer Hybridstruktur kombiniert werden können. Daher kann z. B. das katalytische Material auf einem oder beiden von der GDL und einem Substrat gebildet sein, das verwendet wird, um die Anode und die Kathode zu definieren. Des Weiteren kann der Einbau der Bipolarplatte benachbart der Anode oder der Kathode umfassen, dass die jeweilige GDL dazwischen eingebaut ist, sodass die nach außen vorstehenden Stege der Bipolarplatte über einen direkten Kontakt zwischen der Platte und der GDL auf einer Seite und der Anode oder der Kathode und der GDL auf der anderen Seite in Zwischenkontakt mit den Elektroden stehen. In dem vorliegenden Kontext wird, solange solch ein indirekter Kontakt alle der Reaktandenströmungseigenschaften zwischen der Platte und den entsprechenden Elektroden aufrechterhält, dieser als benachbart befindlich erachtet.
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Figurenliste
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Die nachfolgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist am besten beim Lesen in Verbindung mit den nachfolgenden Zeichnungen verständlich, in denen gleiche Strukturen mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind und in denen:
- 1 eine Illustration einer teilweise auseinandergezogenen Querschnittsansicht eines Abschnittes einer Brennstoffzelle mit umgebenden Bipolarplatten ist;
- 2 eine seitliche Aufrissansicht einer Seite einer gemäß dem Stand der Technik hergestellten Bipolarplatte ist, wobei ein Schritt zum Formen von ferritischen 75 Mikrometer Blechen einen Querschnittsverminderungsfehler zeigt;
- 3 eine seitliche Aufrissansicht eines vorgeformten Blechs ist, bevor es zu einer Bipolarplatte gemäß der vorliegenden Erfindung umgeformt wird;
- 4 eine seitliche Aufrissansicht des Blechs von 3 ist, sobald es einem Formgebungsschritt in einem Formwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wurde, sodass eine umformungsbedingte Verdünnung entlang der Oberfläche derselben reduziert ist;
- 5 einen nebeneinander gestellten Vergleich von zwei verschiedenen Ausführungsformen eines gemäß der offenbarten Erfindung hergestellten Blechs zeigt, wobei die rechte Seite das Blech von 3 zeigt und die linke Seite eine modifizierte Version zeigt, bei der die in dem Serpentinenmuster des Blechs geformten allgemein V-förmigen Biegungen an ihrem Scheitel in der vorgeformten Form vor dem Anordnen in der Bipolarplatten-Formgebungsvorrichtung abgeflacht wurden;
- 6 zeigt, wie sich das vorgeformte Blech in der Bipolarplatten-Formgebungsvorrichtung selbst anpasst, selbst wenn es einer seitlichen Fehlausrichtung von 400 Mikrometer ausgesetzt ist, über den Verlauf mehrerer Momentaufnahmen einer Umformungszeitsequenz;
- 7 ein Vorform-Blech mit einer nominellen Dicke von 75 Mikrometer mit einer Vorform-Ziehtiefe von 305 Mikrometer zeigt, das eine maximale Dickenabweichung von 15,3 % in der Nähe des Scheitels aufweist;
- 7A und 7B das Vorform-Blech von 7 zeigen, das einer Verformung unter Formwerkzeugen des Werkzeuges der vorliegenden Erfindung unterworfen wird, sodass es in ein Vorform-Blech mit einer flacheren Ziehtiefe umgewandelt wird;
- 8A die Ergebnisse eines einstufigen Formgebungsprozesses eines Vorform-Blechs mit einer nominellen Dicke von 75 Mikrometer mit einer geplanten Ziehtiefe von 365 Mikrometer nach dem Stand der Technik zeigt;
- 8B die Ergebnisse eines zweistufigen Formgebungsprozesses gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, welcher ein Vorform-Blech mit einer nominellen Dicke von 75 Mikrometer mit einer Ziehtiefe von 365 Mikrometer gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet; und
- 9 die verschiedenen Schritte zeigt, die bei der fortschreitenden Umformung einer Bipolarplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zu Beginn Bezug nehmend auf 1 ist eine partielle Querschnittsansicht einer herkömmlichen PEM-Brennstoffzelle 1 in auseinandergezogener Form gezeigt. Die Brennstoffzelle 1 umfasst eine im Wesentlichen ebene Protonenaustauschmembran 10, eine Anodenkatalysatorschicht 20 in Oberflächenkontakt mit einer Seite der Protonenaustauschmembran 10 und eine Kathodenkatalysatorschicht 30 in Oberflächenkontakt mit der anderen Seite. Die Protonenaustauschmembran 10 und Katalysatorschichten 20 und 30 werden kollektiv als die MEA 40 bezeichnet.
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Eine Anodendiffusionsschicht 50 ist in Oberflächenkontakt mit der Anodenkatalysatorschicht 20 eingerichtet, während eine Kathodendiffusionsschicht 60 in Oberflächenkontakt mit der Kathodenkatalysatorschicht 30 eingerichtet ist. Jede der Diffusionsschichten 50 und 60 ist mit einem allgemein porösen Aufbau hergestellt, um den Durchgang von gasförmigen Reaktanden zu den Katalysatorschichten 20 und 30 zu erleichtern. Die Anodenkatalysatorschicht 20 und die Kathodenkatalysatorschicht 30 werden kollektiv als Elektroden bezeichnet und können als separate, eigenständige Schichten, wie gezeigt, oder in der Alternative (wie oben erwähnt) als zumindest teilweise in die Diffusionsschichten 50 bzw. 60 eingebettet wie auch teilweise in entgegengesetzten Seiten der Protonenaustauschmembran 10 eingebettet gebildet sein.
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Außer dass ein im Wesentlichen poröser Strömungspfad vorgesehen ist, damit Reaktandengase die entsprechende Seite der Protonenaustauschmembran 10 erreichen, stellen die Diffusionsschichten 50 und 60 einen elektrischen Kontakt zwischen den Elektrodenkatalysatorschichten 20, 30 und einer Bipolarplatte 70 (über Stege 74) bereit, die ihrerseits als Stromkollektor dient. Außerdem bilden die Diffusionsschichten 50 und 60 aufgrund ihrer porösen Natur eine Leitung zur Entfernung von Produktgasen, die an den Katalysatorschichten 20, 30 erzeugt werden. Des Weiteren erzeugt die Kathodendiffusionsschicht 60 beträchtliche Mengen Wasserdampf in der Kathodendiffusionsschicht. Diese Besonderheit ist wichtig, um dabei zu helfen, die Protonenaustauschmembran 10 feucht zu halten. Die Wasserdurchdringung in den Diffusionsschichten kann durch den Einbau geringer Mengen von Polytetrafluorethylen (PTFE) oder eines ähnlichen Materials eingestellt werden.
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Vereinfacht sind entgegengesetzte Oberflächen 70A und 70B eines Paares von Bipolarplatten 70 vorgesehen, um jede MEA 40 und die begleitenden Diffusionsschichten 50, 60 von benachbarten MEAs und Schichten (von denen keine gezeigt sind) in einem Stapel zu trennen. Eine Platte 70A steht mit der Anodendiffusionsschicht 50 in Eingriff, während eine zweite Platte 70B mit der Kathodendiffusionsschicht 60 in Eingriff steht. Jede Platte 70A und 70B (die nach dem Zusammenbau als einheitliches Ganzes die Bipolarplatte 70 bilden würde) definiert viele Reaktandengas-Strömungskanäle 72 entlang einer jeweiligen Plattenseite. Stege 74 trennen benachbarte Teilstücke der Reaktandengas-Strömungskanäle 72, indem sie in Richtung der jeweiligen Diffusionsschichten 50, 60 vorstehen und einen direkten Kontakt damit herstellen. Wenngleich die Bipolarplatte 70 (aus Stilisierungsgründen) als nur rechteckige Reaktandengas-Strömungskanäle 72 definierend gezeigt ist, werden Fachleute einsehen, dass eine genauere (und bevorzugte) Ausführungsform nachfolgend in Verbindung mit den 4 und 6 gezeigt wird, wo allgemein serpentinenförmige Kanäle 172, 272 (zusammen mit ihren jeweiligen allgemein ebenen Scheiteln 173, 273) geformt sind.
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Im Betrieb wird ein erster gasförmiger Reaktand wie z. B. Wasserstoff an die Seite der Anode 20 der MEA 40 durch die Kanäle 72 von der Platte 70A geliefert, während ein zweiter gasförmiger Reaktand wie z. B. Sauerstoff (typischerweise in der Form von Luft) an die Seite der Kathode 30 der MEA 40 durch die Kanäle 72 von der Platte 70B geliefert wird. An der Anode 20 bzw. der Kathode 30 finden kataly-, tische Reaktionen statt, wobei Protonen, die durch die Protonenaustauschmembran 10 wandern, und Elektronen erzeugt werden, die einen elektrischen Strom zur Folge haben, der durch die Diffusionsschichten 50 und 60 und die Bipolarplatte 70 aufgrund eines Kontakts zwischen den Stegen 74 und den Schichten 50 und 60 übertragen werden kann.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf 2 sind die Ergebnisse des Umformens von drei handelsüblichen Edelstahlblechen 70A, 70B und 70C zu Bipolarplatten 70 gemäß dem herkömmlichen einstufigen Ansatz nach dem Stand der Technik gezeigt. In jedem der drei (von denen alle ein allgemein kontinuierliches Oberflächenprofil definieren, welches aus allgemein geraden Seitenwänden 71A, 71 B und 71C, die durch Biegungen 73A, 73B bzw. 73C getrennt sind, besteht) sind die Edelstahlbleche ferritisch und etwa 75 Mikrometer dick, während die Formwerkzeug-Ziehtiefe auf 365 Mikrometer festgelegt ist. Fachleute werden einsehen, dass andere Bipolarplattenkonstruktionen andere Dicken vorgeben können und dass typische Werte zwischen etwa 350 und 400 Mikrometer liegen. Wie ersichtlich, ist eine deutliche Querschnittsverminderung an den Übergängen 75A, 75B und 75C zwischen den jeweiligen Seitenwänden 71A, 71B und 71C und Biegungen 73A, 73B und 73C vorhanden, wobei das erste Blech 70A eine Querschnittsverminderung (d. h. Verdünnung) von etwa 42 % zeigt, das zweite Blech 70B eine Querschnittsverminderung von etwa 63 % zeigt und das dritte Blech 70C eine Querschnittsverminderung von etwa 38 % zeigt. In ähnlicher Weise betrug die Querschnittsverminderung (die ein Maß für die Dickenabweichung ist) in Vergleichstests, in denen die Ziehtiefe auf 350 (anstelle von 365) Mikrometer festgelegt war, 34 %, 38 % bzw. 41,3 %.
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In jedem Fall können derartig unannehmbare hohe Niveaus von Verdünnen oder Strecken zu Rissbildung führen, insbesondere bei ferritischen Edelstählen, die aufgrund ihrer niedrigeren Aushärtungskurve gegenüber der von Austenit- oder anderen Edelstählen, besonders anfällig sind. Die gegenständlichen Erfinder sind sich gleichermaßen bewusst, dass eine ähnliche hohe Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung oder Schwächung (keines davon ist gezeigt) mit den allgemein robusteren austenitischen Edelstählen in Fällen besteht, wo die Ziehtiefe größer sein kann (z. B. über etwa 400 Mikrometer). Somit werden Fachleute einsehen, dass, obwohl ein Großteil der vorliegenden Offenbarung für ferritischen Edelstähle besonders von Nutzen ist, die hierin erläutert Erfindung auch auf austenitische Edelstähle anwendbar ist, insbesondere in den Fällen, wo möglicherweise größere (d. h. 400 Mikrometer oder mehr) Ziehtiefen erforderlich sind.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf die 3, 4 und 9 sind die Ergebnisse eines zweistufigen Formgebungsprozesses (3 und 4) wie auch die Schritte, die bei der Herstellung einer Bipolarplatte (9) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet werden, gezeigt. Diese umfassen, dass erstens ein Vorform-Blech 170A (3) hergestellt wird und zweitens das Blech 170A einem Pressen oder einer ähnlichen Verformung in einem Formwerkzeug oder einer ähnlichen Bipolarplatten-Formgebungsvorrichtung (nicht gezeigt) unterworfen wird, sodass es durch diese zweite Verformung in eine Form umgewandelt wird, die zur Verwendung einer Bipolarplatte 170 (4) geeignet ist. Die Vorformgestalt von 3 definiert ein allgemein dreieckiges Querschnittsprofil, während die Endform von 4 eine Serpentinenform mit trapezförmigen Merkmalen definiert. In einer bevorzugten Form ist das Blech 170A aus einer ferritischen oder austenitischen Edelstahllegierung hergestellt, wobei der Eisenbasis korrosionshemmende Materialien (z. B. Chrom, Nickel, Molybdän, Kupfer oder dergleichen) zugesetzt sind. Als ein Beispiel kann der ferritische Edelstahl Chrom und (eventuell bis zu etwa 30 Gewichtsprozent) im Wesentlichen ohne Nickel enthalten. Gleichermaßen kann ein austenitischer Edelstahl zwischen etwa 16 und 26 Gewichtsprozent Chrom und etwa 8 bis 22 Gewichtsprozent Nickel enthalten, wobei gut bekannte Beispiele die Varianten des Typs 304 und des Typs 316 des American Iron and Steel Institute (AISI) umfassen. Andere Legierungen wie z. B. Eisen-Nickel-Legierungen werden wegen ihrer mangelnden Korrosionsbeständigkeit weniger wahrscheinlich für das Grundmaterial verwendet.
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Mit dem vorliegenden Ansatz begünstigt der anfängliche Vorformschritt, gefolgt von dem Formgebungsschritt die selektive Bewegung des Blechmaterials, sodass der gesamte Vorgang eine Abweichung von der nominellen Dicke des ursprünglichen Blechs bei einem Minimum hält. In dem vorliegenden Kontext entspricht solch eine selektive Bewegung dem örtlich begrenzten Transfer von diskreten Abschnitten des Materials, welches das anfänglich flache ursprüngliche Blech bildet, zu benachbarten Blechregionen. In einer spezielleren Form (wie unten stehend in näherem Detail erläutert wird) können derartige diskrete Abschnitte mit jenen in oder dort herum befindlichen Bereichen zusammenfallen, wo Biegungen geformt werden, welche die Kanäle definieren. Ein Vorteil in Verbindung mit dem Ansatz der vorliegenden Erfindung wird erzielt, da die in 3 gezeigte V-förmige Vorform 170A Biegungen oder ähnliche Verformungen an dem Blech an sowohl dem Abschnitt, der (nach dem endgültigen Umformen) den Steg 74 (wie in 1 gezeigt) umfassen wird, als auch an dem Abschnitt, der den Boden des Kanals 72 (ebenfalls in 1 gezeigt) definieren wird, umfasst. Im Vergleich erfolgt das einstufige Umformen nach dem Stand der Technik derart, dass das Material, welches das ursprüngliche Blech bildet, nicht genügend plastische Verformung erfährt; dies führt wiederum zu übermäßiger Querschnittsverminderung, Verdünnung und ähnlichen starken Abweichungen von der ursprünglichen nominellen Dicke. Ein anderer Vorteil in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der V-förmige Vorformaufbau 170A die ursprüngliche Blechlänge des Formats vergrö-ßert, bevor das Blech in das Endformwerkzeug-Formwerkzeug gelangt, während die Dickenänderung der geraden (d. h. diagonalen) Wände 171A der V-Form gleichmäßig und minimal gehalten wird. Ein anderer Vorteil stammt daher, dass die Scheitel 173A in den gebogenen Bereichen der Vorform den Biegeradien 175, die in der Endform von 4 gezeigt sind, zusätzliches Metall zuführen; diese Bewegung oder Zufuhr von zusätzlichem Material ist nützlich beim Reduzieren des Streckens oder Ziehens des Metalls aus dem Wandbereich 171 der Endform 170. Diese Besonderheiten helfen alle dabei, einen dünneren Kanal mit weniger Verdünnung und Querschnittsverminderung zu formen. Anders ausgedrückt lässt der Vorformaufbau zu, dass die Streckung über eine größere Materiallänge stattfindet, als wenn die gleichen Verformungen dem Blech in einem Einzelschritt-Formgebungsprozess aufgezwungen würden, wo jedes Strecken örtlich stark begrenzt ist. Da das Material nichts zu diesem Ausmaß örtlich begrenzter Streckung beiträgt, bewegt der Vorformansatz der vorliegenden Erfindung das Metall nur einen Teil des Weges, während die Streckung minimiert wird; dies gestattet dann, dass die Endform die gewünschte Endgeometrie vervollständigt, ohne die lokalen Materialeigenschaften zu überschreiten.
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Im Wesentlichen streckt der erste Schritt des hierin offenbarten zweistufigen Ansatzes das Materialblech vor und führt insbesondere dieses Vorstrecken an bruchanfälligen Regionen der geformten Bipolarplatte durch. In der gezeigten Ausführungsform beträgt die Ziehtiefe D der Werkzeugbestückung, welche der Formung des Vorform-Blechs 170A entspricht, 350 Mikrometer (wenngleich Fachleute einsehen werden, dass abhängig von den gewünschten Abmessungen der resultierenden Reaktandenkanäle andere Tiefen verwendet werden können), während die seitliche Kanalwiederholungslänge L 1,6 Millimeter beträgt. Gleichermaßen beträgt die Ziehtiefe des zur Herstellung der Bipolarplatten-Endform verwendeten Werkzeuges 365 Mikrometer. Des Weiteren kann in Fällen, wo austenitischer (anstelle von ferritischem) Edelstahl verwendet wird (z. B. wenn eine oder beide Ziehtiefen über etwa 400 Mikrometer betragen), ein gleiches Vorform-Werkzeug verwendet werden, und es können durch Einstellen der Ziehtiefe (Stempelhub) andere Vorform-Ziehformen erhalten werden; solch ein Ansatz kann dabei helfen, die Werkzeugredundanz und diesbezügliche Kosten zu reduzieren.
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Die Oberfläche des Blechs 170A, dass anschließend in die Bipolarplatte 170 umgeformt wird, ist gewellt, sodass sie ein allgemein welliges, sich wiederholendes Serpentinenmuster definiert, welches aus einer kontinuierlichen Länge von Edelstahlmaterial besteht und ein sich wiederholendes Muster von Seitenwänden 171 und Biegungen (nun in der Form von Stegen ähnlich dem in 1 gezeigten) 173, die sich an dem Übergang 175 treffen, umfasst. Die V-Profilierung kann optional eine allgemein verflachte Region 173A umfassen; dies hilft dabei, eine korrekte Ausrichtung des vorgeformten Blechs 170A in dem Endform-Formwerkzeug zu begünstigen. Auf diese Weise kann das Blech 170A eine eventuell große Fehlausrichtung in Bezug auf das Werkzeug 200 (später gezeigt) tolerieren, während die gewünschte Endform erhalten bleibt. Die entsprechende Struktur ist nachfolgend in näherem Detail erläutert und insbesondere in 6 gezeigt, wobei die fertige Bipolarplatte 270 die anderen restlichen Merkmale der fertigen Bipolarplatte 170 von 4 nachahmt. Die verbesserte Ausrichtung hilft dabei, einen besseren Übergang von der Zufuhrregion zu dem aktiven Bereich bereitzustellen. Außerdem reduziert solch eine Ausgestaltung (und steuert daher besser) die Rückfederung der elastischen Verformung des Materials, welches das Blech 170A bildet, nach dem Formgebungs-Arbeitsvorgang, da sie eine zusätzliche plastische Verformung in der Vorform-Stufe bereitstellt. In einer anderen speziellen Form sind die Seitenwände 171 allgemein gerade. In einer noch anderen Form definiert die V-Form einen weit geöffneten Winkel, um eine relativ große Fehlausrichtung des Blechs 170A und des Werkzeuges 200 in dem End-Formgebungsprozess zuzulassen. Der Bereich dieses Winkels liegt bevorzugt zwischen 114 Grad und 120 Grad für Kanalausführungen einer normalen Bipolarplatte 170. In einer noch anderen Form können die durch die Seitenwände 171 und Biegungen 173 des Blechs 170 gebildeten Kanäle eine große Vorform-Ziehtiefe umfassen, um mit der Endformtiefe so gut wie möglich übereinzustimmen (und werden mit der durch die Tiefe des Formwerkzeuges des Werkzeuges vorgegebenen Tiefe zusammenpassen); solch eine Ausgestaltung wird eine starke plastische Verformung zur Folge haben. Gleichermaßen kann ein kleiner Stempelradius verwendet werden, um die Ecken der Kanalbereiche zu strecken und zu verformen, die mit den Übergängen 175 der schließlich geformten Bipolarplatte 170 allgemein zusammenfallen, die andernfalls nicht genug plastischer Verformung in der Endform wegen der spannungsarmen Aushärtungsrate (und der daraus folgenden Tendenz, sich auszudehnen und zu dünn zu werden) von ferritischem Edelstahlmaterial standhalten können. Die offenbarte Erfindung wird zulassen, dass das zum Bilden der Bipolarplatte 170 verwendete Blech eine im Wesentlichen gleichmäßige Dickenverteilung an dem Ende der Endform-Kanalgeometrien ohne Querschnittsverminderung und Rissbildung bereitstellt. Dieser Ansatz ist sowohl für ferritische als auch austenitische Edelstähle geeignet.
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Mit spezieller Bezugnahme auf 4 sind deutliche Reduktionen örtlich begrenzter Verdünnung verglichen mit dem einstufigen Ansatz nach dem Stand der Technik gezeigt, wobei insbesondere eine gleichmäßige Verteilung der Dicke (kursiv gedruckt als Mikrometer gezeigt) über die Fläche hinweg mit einer maximalen Reduktion der Dicke von etwa 20 % (im Spezielleren 20,5 %) an der Stelle 173 gezeigt ist, die der Biegung 173A des Blechs 170A für eine Ziehtiefe der Endformstufe von 350 Mikrometer für eine ferritische Edelstahlprobe mit einer anfänglichen Dicke von 75 Mikrometer entspricht. Dieses optimale Ergebnis berücksichtigte verschiedene Vorformgestalten und -abmessungen einschließlich der Stegbreite von 0 Millimeter bis 0,4 Millimeter, der Krümmungsradien zwischen 0,24 Millimeter und 0,4 Millimeter und einer Ziehtiefe zwischen 320 Mikrometer und 350 Mikrometer. Gleichermaßen wurde diese optimale Ausführung für eine End-Umformstufe von 365 Mikrometer wiederholt und brachte eine maximale Reduktion der Dicke von etwa 23,2 % an einer Stelle (nicht gezeigt) mit sich, die dem Übergang der Biegung und der geraden Seitenwände entspricht. Verglichen mit den oben erläuterten Einzelschritt-Ansätzen ist die optimierte Dickenabweichungsreduktion um ungefähr 50 % besser als die des sich am besten verhaltenden Blechs 70C von 2 und um etwa 67 % für das sich am schlechtesten verhaltende Blech 70B.
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Unter spezieller Bezugnahme auf 9 sind die Schritte 300 gezeigt, die zum Formen einer Bipolarplatte verwendet werden. Zu Beginn wird ein allgemein flaches Blech S (z. B. von einem Massenförderer oder einem ähnlichen bekannten Mittel) in einen Vorformsatz von Formwerkzeugen 210, 220 zugeführt. Der Betrieb der Formwerkzeuge 210, 220 in dem ersten Umformschritt 310 stellt sicher, dass eine allgemein gewellte Vorformgestalt 170A, 270A (wobei das Erste davon dem in 2 gezeigten ähnlich ist) geformt wird. Von hier bringt sie ein zweiter Umformschritt 320 in ihre Endgestalt. Wenngleich theoretisch als die gleiche allgemeine Gestalt aufweisend gezeigt, sind die in dem Vorform-Schritt 310 verwendeten Formwerkzeuge 210, 220 von denen verschieden, die in dem zweiten Schritt verwendet werden, der bei der Endformgebung verwendet wird. Wie Fachleute einsehen werden, sind sowohl die Vorform- als auch die End-Formwerkzeug-Sätze für die spezielle Teil-Funktion und Materialart konstruiert. Daher können alternative Teil-Ausführungen oder Materialarten eine etwas andere Gestalt/Ausführung erfordern, und diese Sätze können entsprechend modifiziert werden. Von diesen zwei Umformschritten kann Schritt 330 verwendet werden, um zusätzliche Bipolarplattenmerkmale zu bilden, wie z. B. für das Lochen von inneren Merkmalen, Anschlussöffnungen oder dergleichen. Solche gelochten Merkmale können Verteileröffnungen zum Verteilen von Fluiden an eine fertige Stapelanordnung (nicht gezeigt) umfassen, während Anschluss- (z. B. Anoden- und Kathoden)-Öffnungen Durchgänge bereitstellen, damit Reaktandenfluide in jede Zelle eintreten oder aus dieser austreten. Es können auch andere Merkmale wie z. B. Öffnungen zur Schaffung oder Stützung der Bezugsstruktur für die Montage und andere Auswerfer zur Erleichterung der Montage und Integration (z. B. zur Erleichterung der Zellenspannungsüberwachung) gebildet werden. Danach kann ein zusätzlicher Schritt 340 verwendet werden, um ein Zuschneiden, Putzen, Umfangslochen oder eine ähnliche Trennung von zu verwerfendem Überschuss vorzusehen. Zum Beispiel kann die letzte Station, die Schritt 340 entspricht, verwendet werden, um das Umfangsmaterial wegzustanzen, um die fertige Platte 170, 270 aus dem Streifen zum Sammeln zu einer nachgeordneten Montage herauszuschneiden. Wie Fachleute einsehen werden, kann eine Vorrichtung, die verwendet wird, um die Bipolarplatte 170, 270 in der Endgestalt zu bilden, diese und andere verschiedene Fertigungsstufen umfassen, sodass alle zu einem/r einzigen Umformwerkzeug oder -maschine integriert sind. Sowohl der/das Vorformschritt & -Formwerkzeug (der/das dem ersten Umformschritt 310 entspricht) als auch der/das Endformschritt & -Formwerkzeug (der/das dem zweiten Umformschritt 320 entspricht) weisen Radien auf, die in die allgemeine Gestalt der Werkzeugbestückung geschnitten sind, um ein Reißen der vollständig geformten Bipolarplatten 170, 270 zu verhindern. Während daher, wie oben angeführt, die Vorformgestalten von 3 und der ersten Stufe von 6 allgemein eine mehr dreieckige Querschnittsgestalt definieren, definiert die Endform (wie z. B. die in 4 und der letzten Stufe von 6 gezeigte) eine mehr trapezförmige Gestalt. In jedem Fall werden beide Teilstücke gemischt und an den Ecken geglättet, um Spannungskonzentrationsfaktoren und ähnliche Spannungserhöher zu minimieren. Scharfe Übergänge, Ecken oder dergleichen als solche werden vermieden, da sie nicht optimal für Press-Arbeitsvorgänge wie die von den Umformschritten 310, 320 aufgezwungenen sind.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf die 5 bis 7B kann eine Variante des Vorform-Blechs 170A verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Fehlausrichtung mit den Formwerkzeugen, die als Teil der Bipolarplatten-Formgebungsvorrichtung verwendet werden, zu verringern. Da eine vergrößerte Fehlausrichtung einen großen Beitrag zu höheren Graden maximaler Verdünnung liefern kann, wäre es vorteilhaft, ein Vorform-Blech zu schaffen, das eine Tendenz zur Selbstkorrektur offenbart. Mit spezieller Bezugnahme auf 5 ist eine Möglichkeit, wie die Ausrichtung verbessert werden kann, die Begünstigung eines konformeren Sitzes zwischen dem Scheitel an der Biegung 173A des Blechs 170A und der Oberseite des unteren Formwerkzeuges 210. Ein Vergleich zwischen einer Form des Blechs 170A und einer optionalen Form 270A ist rechts bzw. links gezeigt. Das Blech 270A umfasst eine abgeflachte Region an der Biegung 273A, während die Biegung 173A des Blechs 170A eine ausgeprägtere (d. h. schärfere) V-Form aufweist. Diese abgeflachte Region fällt allgemein mit der Gestalt einer Schulter 210A des unteren Formwerkzeuges 210 zusammen. Diese Umformung gestattet es, dass die Dickenformation entlang der Bogenlänge des Kanals (wie durch die entlang der Oberfläche durch die Seitenwand 271A, die Biegung 273A und den Übergang 275A definierte sich wiederholende Länge vorgegeben) etwas gleichmäßiger verteilt ist. Dies verringert auch die Wahrscheinlichkeit einer Fehlausrichtung zwischen dem Blech 270A und dem unteren Formwerkzeug 210 und macht es daher möglich, eine Bipolarplatte 270 mit einer tiefen Kanalausführung zu formen. In einer Form beträgt die nominelle Dicke eines ferritischen Edelstahlblechs 270A 75 Mikrometer, wenngleich Fachleute einsehen werden, dass andere Dicken verwendet werden können. Wie bei der oben in Verbindung mit den 3 und 4 erwähnten V-Form-Ausführung weist diese modifizierte Vorform-Ausführung des Blechs 270A auch ein Selbstanpassungsvermögen für eine relativ große seitliche Fehlausrichtung auf. Diese Modifizierung der Vorform-Ausführung des Blechs 270A wird den Winkel der Biegung 273A geringfügig ändern; dies hat allerdings eine sehr geringe Auswirkung auf die Umformbarkeit sowohl der Vorform des Blechs 270A als auch der fertigen Bipolarplatte 270. Mit der optionalen Ausführung, die dem Vorform-Blech 270A entspricht, können starke seitliche Fehlausrichtungen (z. B. um etwa 200 bis 400 Mikrometer) bezogen auf das untere Formwerkzeug 210 des Werkzeuges 200 dazu neigen, sich neu auszurichten, wenn die Verformung des Blechs voranschreitet.
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Mit spezieller Bezugnahme auf 6 ist die Position des Rohlings des Blechs 270A (die auch auf das Blech 170A von 3 angewendet werden könnte) mit einer Tendenz gezeigt, sich selbst anzupassen, wenn er sich nach unten bewegt; dies ist durch den Pfeil B gezeigt, wenn sich das untere und obere Formwerkzeug 210 und 220 entsprechend den Zeitpunkten t1 bis t6 übereinander einschließen. Die Umformung findet bezeichnenderweise zwischen dem ausgerichtete Blech 270A (oder 170A) und dem unteren Formwerkzeug 210 statt; dies hält wiederum die Verdünnung relativ gleichmäßig. Während die gezeigte Fehlausrichtung besonders ausgeprägt ist (z. B. etwa 400 Mikrometer), wird einzusehen sein, dass geringere Grade oder Fehlausrichtungen gleichermaßen lösbar sind. Diese Selbstausrichtung stellt bezeichnenderweise sicher, dass das Verfestigen, welches bisher auf dem vorgeformten Blech 270A (oder 170A) durchgeführt wurde, die Wahrscheinlichkeit einer Querschnittsverminderung, Verdünnung oder dergleichen verringert. Die Endgestalt 270 von 6 ist der Endgestalt 170 von 4 analog.
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Mit spezieller Bezugnahme auf die 7, 7A und 7B ist ein Vorform-Blech zusammen mit seiner konformen Positionierung in Bezug auf ein vergleichbar geformtes unteres Formwerkzeug 210 gezeigt. Ein Blech S (in 7) wird einer Verformung unter den Formwerkzeugen 210 und 220 des Werkzeuges 200 unterworfen, sodass es in das Vorform-Blech 170A (in 7A) mit einer flacheren Ziehtiefe D von 305 Mikrometer gegenüber der Tiefe von 350 Mikrometer der vorhergehenden Version umgewandelt wird. In diesem Beispiel fand die maximale Verdünnung um den Scheitel der V-förmigen Biegung herum statt und betrug nicht mehr als 15,3 % (wie insbesondere in 7B gezeigt). Es wird einzusehen sein, dass die gleiche Vorformwerkzeugausführung, die für eine Tiefe von 350 Mikrometer (wie z. B. die oben in Verbindung mit den 3 und 4 erläuterte) verwendet wurde, auch in Werkzeugen verwendet werden kann, die flachere Vorformen verwenden, wobei die gegenständlichen Erfinder in einem anderen Versuch (nicht gezeigt) die gleiche Vorformausführung verwendet haben, um eine maximale Verdünnung von 19 % in einer Region allgemein ähnlich der der Seitenwand 171 von 4 zu produzieren.
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Als Nächstes Bezug nehmend auf die 8A und 8B ist ein Vergleich zwischen einem einstufigen Formgebungsprozess 1000 (8A) nach dem Stand der Technik und einem zweistufigen Formgebungsprozess 2000 gemäß der vorliegenden Erfindung (8B), der aus einem Vor-Formgebungsschritt 2000A und einem Formgebungsschritt 2000B besteht, gezeigt. In beiden Fällen wird ein nominell 75 Mikrometer dickes Blech einer Umformung unterworfen, um das Blech in eine jeweilige Bipolarplatte mit einer Ziehtiefe von 365 Mikrometer umzuwandeln. In dem Prozess 1000 nach dem Stand der Technik zeigt die Umwandlung eines flachen Blechs in die Bipolarplatte eine durch Querschnittsverminderung induzierte Dickenreduktion R an einer Stelle (entsprechend etwa 1300 Mikrometer von dem linken Ende) von mehr als 50 % seiner ursprünglichen Dicke von 75 Mikrometer; solch eine Reduktion ist bezeichnend für eine beträchtliche Gefährdung der strukturellen Plattenbelastbarkeit. Im Gegensatz dazu zeigt die Umwandlung des Blechs in die Bipolarplatte gemäß dem Prozess 2000 eines Aspekts der vorliegenden Erfindung sowohl bei der Umwandlung von einem flachen Blech in das vorgeformte Blech als auch von dem vorgeformten Blech in die fertige Bipolarplatte Dickenreduktionen von nicht mehr als etwa 20 %. Die allmählichere Vor-Streckbewegung des Materials, die durch den Vor-Formgebungsschritt (zusammen mit dem optionalen Abflachen des Kurvenscheitels, wie oben erläutert) möglich gemacht wurde, hilft dabei, das Material an andere Stellen innerhalb des Vorform-Blechs 170A zu schieben oder zu verlagern, was somit weniger Streckung in dem Endformgebungs-Arbeitsvorgang des zweiten Schrittes zur Folge hat. Fachleute werden einsehen, dass die Vorformtiefe nicht die gleiche sein muss wie bei der Endform, solange sie das Verdünnen beim Fertigziehen auf die Ausführungsanforderung reduzieren kann. In einer bevorzugten Form wird die Tiefe der Vorform auf der Basis einer Computersimulation bestimmt. Außerdem ist die Endformqualität nicht sehr empfindlich gegenüber kleinen Schwankungen von Vorform-Tiefenschwankungen, die dem Fertigungsprozess anhaften.
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Eine in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellte Brennstoffzelle kann Teil eines größeren Brennstoffzellenstapels sein, der wiederum zumindest einen Abschnitt eines Antriebssystems für ein Fahrzeug wie z. B. ein Auto bilden kann. Der Brennstoffzellenstapel kann ausgestaltet sein, um zumindest einen Teil des Bewegungs- oder eines ähnlichen Antriebsbedarfes des Fahrzeuges bereitzustellen. Fachleute werden einsehen, dass andere Fahrzeugformen in Verbindung mit dem Brennstoffzellenstapel verwendet werden können; derartige Fahrzeuge können einen Lastwagen, ein Motorrad, ein Flugzeug, ein Raumschiff oder ein Wasserfahrzeug umfassen.
