DE102014213192A1

DE102014213192A1 - Bipolarplatte mit in Sicke angeordnetem Dichtelement und Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte

Info

Publication number: DE102014213192A1
Application number: DE102014213192.8A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Walkling; Martin Buchenberger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-02-11
Also published as: WO2016005176A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte (20) für eine Brennstoffzelle sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Bipolarplatte. Die Bipolarplatte umfasst eine Grundplatte (1), die eine Temperierseite (2) und eine der Temperierseite (2) gegenüberliegende Betriebsmedienseite (3) aufweist, sowie ein Flussfeld (4) zur Verteilung eines Betriebsmediums für die Brennstoffzelle, und eine das Flussfeld (4) umlaufende Sicke (6), die sich von der Betriebsmedienseite (3) weg öffnet und auf der Betriebsmedienseite (3) eine Dichterhebung (5) bildet. Um die Brennstoffzelle effizient kühlen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Dichtelement (11) in einer Sicke (6, 6') der Grundplatte (1) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, mit einer Grundplatte, die eine Temperierseite und eine der Temperierseite gegenüberliegende Betriebsmedienseite, sowie ein Flussfeld zur Verteilung eines Betriebsmediums für die Brennstoffzelle, und eine das Flussfeld zumindest teilweise umlaufende Sicke, die sich von der Betriebsmedienseite weg öffnet und auf der Betriebsmedienseite eine Dichterhebung bildet, aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, bei dem eine Grundplatte der Bipolarplatte mit einem Flussfeld und einer das Flussfeld zumindest teilweise umlaufenden Sicke ausgeformt wird.
Die durch die Sicke erzeugte Dichterhebung ermöglicht ein einfaches und effizientes Abdichten eines Durchströmungsvolumens zwischen der Betriebsmedienseite der Grundplatte und einer an die Grundplatte angrenzenden Membran-Elektroden-Anordnung, sodass Betriebsmedien entlang der Betriebsmedienseite sicher zur Membran-Elektroden-Anordnung geleitet werden können. Die Dichterhebung kann dabei an der Membran-Elektroden-Anordnung anliegen und insbesondere gegen die diese gepresst sein, beispielsweise wenn die Bipolarplatte und die Membran-Elektroden-Anordnung in einem Brennstoffzellenstapel miteinander verpresst sind.
Entlang der sich zur Temperierseite öffnenden Sicke kann jedoch ein über die Temperierseite strömendes und hierdurch die Brennstoffzelle temperierendes Temperierfluid ungewünscht abfließen, sodass ein großer Teil des Temperierfluids, beispielsweise eine Mischung aus Wasser und Alkohol, ohne eine wesentliche Temperierwirkung durch die Sicke abfließt. Um dennoch eine ausreichende Kühlwirkung zu erzeugen, ist der Temperierfluidstrom zu erhöhen, was allerdings die Temperiereffizienz der Brennstoffzelle verschlechtert.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle und ein Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte bereitzustellen, wobei eine die Bipolarplatte aufweisende Brennstoffzelle effizient temperierbar ist und die Bipolarplatte einfach hergestellt werden kann.
Für die eingangs genannte Bipolarplatte ist die Aufgabe durch wenigstens ein in der Sicke angeordnetes Dichtelement gelöst. Die Aufgabe ist für das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass in die Sicke ein Dichtelement eingebracht wird.
Durch das Vorsehen des Dichtelementes in der Sicke ist die Menge an durch die Sicke fließendem Temperierfluid zumindest verringert, sodass ein größerer Anteil des über die Temperierseite strömenden Temperierfluids zum Temperieren der Brennstoffzelle verwendet wird. Selbst wenn das Temperierfluid in die Sicke hineinströmt, wird der durch die Sicke verlaufende Anteil des Temperiermittelstroms blockiert. Strömt das Temperiermittel nicht durch die Sicke, kann es flächig auf der Temperierseite anliegen und über diese strömen. Folglich kann die Brennstoffzelle effizienter temperiert werden.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und, sofern nicht anders ausgeführt, beliebig miteinander kombinierbarer Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen.
So kann die Grundplatte zwei Temperieröffnungen aufweisen, die außerhalb eines von der Sicke umlaufenen Durchströmungsbereichs für ein Temperierfluid des Flussfeldes angeordnet sind, wobei das Dichtelement in einem sich zwischen den Temperieröffnungen und durch die Sicke erstreckenden Abschnitt des Durchströmungsbereichs angeordnet ist. Durch die Temperieröffnungen, die sich beispielsweise vollständig senkrecht durch die Grundplatte erstrecken, kann Temperierfluid zur Temperierseite strömen. Ist die Bipolarplatte Teil einer Brennstoffzellenanordnung mit mehreren Brennstoffzellen, können die beiden Temperieröffnungen jeweils Teil eines Temperierkanals sein, der sich beispielsweise zumindest teilweise senkrecht zur Grundplatte durch die Brennstoffzellenanordnung erstreckt. Folglich können alle Brennstoffzellen der Brennstoffzellenanordnung einfach durch die Temperieröffnungen mit dem Temperierfluid versorgt werden. Dabei kann durch eine der Temperieröffnungen das Fluid zur Temperierseite und insbesondere zu Durchströmungsbereich und von dort durch die andere der Temperieröffnungen weg geleitet werden. Durch das Anordnen des Dichtelementes in der zwischen den Temperieröffnungen verlaufenden Sicke wird ein Temperierfluidstrom durch die Sicke, der sich von einer der Temperieröffnungen zur anderen der Temperieröffnungen erstreckt, sicher blockiert, sodass das Temperierfluid nicht oder nur in verringerter Menge durch die Sicke abfließen kann.
Es können zwei Dichtelemente vorgesehen sein, von denen das eine einen Eingang und das andere einen Ausgang des durch die Sicke verlaufenden Abschnitts blockiert. In einer Strömungsrichtung des Temperierfluids ist der Eingang beispielsweise hinter der jeweiligen Temperieröffnung angeordnet. Der Ausgang ist in der Strömungsrichtung vor der jeweils anderen Temperieröffnung angeordnet. Selbst wenn zwischen dem Eingang und dem Ausgang Temperierfluid in die Sicke strömen sollte, kann es nicht mehr durch den Ausgang zu der anderen Temperieröffnung strömen, was ein Abfließen des Temperierfluids sicher verhindert oder zumindest stark einschränkt.
Zwei durch die Sicke verlaufende Abschnitte des Durchströmungsbereichs können die Temperieröffnungen miteinander verbinden, wobei beide Abschnitte eingangsseitig und ausgangsseitig blockiert sind. Zwar kann die Sicke zwischen den die Sicke blockierenden Dichtelementen Temperierfluid aufnehmen. Dieses kann jedoch nicht von einer der Temperieröffnungen zur anderen der Temperieröffnungen durch die beiden Abschnitte der Sicke strömen, da dieser Strömungspfad von dem wenigstens einen Dichtelement blockiert ist.
Das wenigstens eine Dichtelement füllt einen Querschnitt der Sicke vorzugsweise vollständig aus, sodass die Menge an Temperierfluid, das am Dichtelement vorbei durch die Sicke strömen kann, vernachlässigbar ist.
Das wenigstens eine Dichtelement kann entlang der Sicke ähnlich dimensioniert sein, wie quer zur Sicke. Ein derartiges Dichtelement kann ausreichen, um den Temperierfluidfluss durch die Sicke ausreichend zu blockieren. Alternativ kann sich das wenigstens eine Dichtelement entlang der Sicke erstrecken und somit entlang der Sicke größer dimensioniert sein als quer zur Sicke. Insbesondere kann das wenigstens eine Dichtelement die Sicke entlang ihres sich zwischen den Temperieröffnungen erstreckenden Verlaufs, also einen sich durch die Sicke erstreckenden Abschnitts des Durchströmungsbereichs, im Wesentlichen ausfüllen. Füllt das Dichtelement zumindest einen zwischen den Temperierfluidöffnungen verlaufenden Abschnitt der Sicke vollständig aus, so kann es nicht nur ein Abfließen des Temperierfluids von einer der Temperieröffnungen zur anderen der Temperieröffnungen durch die Sicke blockieren. Vielmehr kann ein derartiges Dichtelement auch verhindern, dass Temperierfluid seitlich von der Grundplatte abfließt und somit nicht mehr zum Wärmeaustausch mit der Temperierseite zur Verfügung steht.
Um das Dichtelement in die Sicke einbringen zu können, selbst wenn die Bipolarplatte temperierseitig mit einer anderen Bipolarplatte verbunden ist, kann die Grundplatte eine fluidleitend mit der Sicke verbundene und sich beispielsweise bis zu einem Rand der Grundplatte erstreckende Nut aufweisen, durch die Material für das Dichtelement in die Sicke eingespritzt werden kann.
Die Bipolarplatte kann insbesondere zwei erfindungsgemäße Grundplatten aufweisen, deren Temperierseiten aufeinander zu und deren Betriebsmedienseiten voneinander weg weisen, und deren Sicken zumindest eine von dem wenigstens einen Dichtelement blockierte Leitung ausformen. Die Sicken können sich zueinander öffnen und senkrecht zur Grundplatte die Leitung begrenzen, sodass sich die Leitung parallel zur Grundplatte erstreckt. Die Leitung kann in Richtung auf eine Mitte der Grundplatte zumindest teilweise offen sein, um ein Strömungsverhalten der Betriebsmedien an der Betriebsmedienseite der Grundplatte beeinflussen zu können.
Um das wenigstens eine Dichtelement in die Sicke einbringen zu können, kann dieses in der Sicke angeordnet werden, bevor die Grundplatte mit einer anderen Grundplatte zur Bipolarplatte zusammengefügt wird. Beispielsweise kann vor dem Verschweißen der beiden Grundplatten miteinander eine Dichtmasse, etwa Silikon, an einer vorbestimmten Stelle in die Sicke eingefügt werden. Alternativ zu Silikon, das als Flüssigsilikon in die Sicke eingespritzt werden kann, kann das Dichtelement fester Natur und beispielsweise ein Elastomerstopfen sein.
Alternativ kann das Dichtelement nach dem Zusammenfügen der beiden Grundplatten in die Sicke eingebracht werden. Um die Sicke von außerhalb der Bipolarplatte zugänglich zu machen, kann diese die Nut aufweisen. Die Nut ist von außerhalb der Bipolarplatte zugänglich. Beispielsweise kann die Nut im montierten Zustand der Bipolarplatte einen sich seitlich der Bipolarplatte öffnenden Einschusskanal bilden, durch den ein flüssiges Material, beispielweise Flüssigsilikon, zur Bildung des Dichtelementes in die Sicke eingespritzt werden kann.
Sowohl im unmontierten als auch im montierten Zustand der Bipolarplatte kann das Dichtelement so ausgebildet werden, dass es sich entlang der Sicke nicht wesentlich weiter erstreckt als quer zur Sicke. Alternativ kann das Dichtelement entlang der Sicke eine größere Ausdehnung aufweisen als quer dazu und die Sicke insbesondere vollständig ausfüllen.
Die Erfindung ist nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Aufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Grundplatte der erfindungsgemäßen Bipolarplatte,
2 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bipolarplatte, und
3 und 4 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Bipolarplatte.
Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.
Zunächst sind Aufbau und Funktion einer Grundplatte einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben.
1 zeigt eine Grundplatte 1 der erfindungsgemäßen Bipolarplatte in einer schematischen Aufsicht auf eine Temperierseite 2 der Grundplatte 1. Gegenüberliegend der Temperierseite 2 weist die Grundplatte 1 eine Betriebsmedienseite 3 mit einem Flussfeld 4 zur gleichmäßigen Verteilung von Betriebsmedien, beispielsweise Wasserstoff und Luft, innerhalb einer Brennstoffzelle und insbesondere an einer Membran-Elektroden-Anordnung der Brennstoffzelle.
Um zu verhindern, dass die Betriebsmedien seitlich aus einem Brennstoffzellenstapel, in dem die Grundplatte 1 angeordnet ist, austreten kann, ohne dass das Betriebsmedium zur Membran-Elektroden-Anordnung geleitet wurde, und/oder um zu gewährleisten, dass die Betriebsmedien sich nicht im Temperierfluid mischen, weist die Grundplatte 1 eine Dichterhebung 5 auf, die das Flussfeld 4 umläuft und die auf der Betriebsmedienseite 3 vom Flussfeld 4 vorspringt. Ist die Grundplatte 1 als ein geprägtes Blech ausgeformt, so erzeugt das Ausbilden der Dichterhebung 5 eine sich auf der Temperierseite 2 öffnende Sicke 6, die auf der Temperierseite 2 das Flussfeld 4 umläuft. Kontaktiert die Grundplatte 1 beispielsweise temperierseitig eine weitere Grundplatte, kann die Sicke 6 zumindest abschnittsweise quer zu ihrem Verlauf durch den Kontakt der beiden Grundplatten 1 abgedichtet sein.
Zur Leitung eines der Betriebsmedien an die Betriebsmedienseite 3 weist die Grundplatte 1 Betriebsmedienöffnungen 7, 7', 8, 8' auf, die sich senkrecht durch die Grundplatte 1 erstrecken. Jede der Betriebsmedienöffnungen 7, 7', 8, 8' kann auf der Temperierseite 2 von einem Dichtrand 9, 9' umlaufen sein, wobei der Dichtrand 9, 9' wie auch die Dichterhebung 5 in das die Grundpplatte 1 womöglich bildende Blech geprägt sein, jedoch von der Temperierseite 2 vorspringen kann. Der Dichtrand 9, 9' verhindert, dass sich über die Temperierseite 2 strömendes Fluid mit dem jeweiligen Betriebsmedium vermischt. Auf der Betriebsmedienseite 3 kann jeweils eine der Betriebsmedienöffnungen 7, 7' oder 8, 8' ebenfalls von einem Dichtrand 9, 9' umlaufen sein, sodass entweder das durch die Betriebsmedienöffnungen 7, 7' oder das durch die Betriebsmedienöffnungen 8, 8' strömende Betriebsmedium zu der Betriebsmedienseite 3 geleitet wird, wenn die Grundplatte 1 im Brennstoffzellenstapel angeordnet ist.
Zusätzlich zu den Betriebsmedienöffnungen 7, 7', 8, 8' weist die Grundplatte 1 vorzugsweise zwei Temperieröffnungen 10, 10' auf, die sich ebenfalls senkrecht durch die Grundplatte 1 erstrecken. Im Ausführungsbeispiel der 1 sind nur die Betriebsmedienöffnungen 7, 7', 8, 8', jedoch nicht die Temperieröffnungen 10, 10' von der Sicke 6 umlaufen. Die Temperieröffnungen 10, 10' liegen einander diagonal gegenüber. Auch die Betriebsmedienöffnungen 7, 8 sind diagonal gegenüberliegend zu den Betriebsmedienöffnungen 7', 8' angeordnet. Dabei ist die Grundplatte 1 im Ausführungsbeispiel der 1 beispielhaft rechteckig dargestellt. Ist die Grundplatte 1 nicht rechteckig ausgebildet, so ist bei der Positionierung der Öffnungen 7, 7', 8, 8', 10, 10' darauf zu achten, dass die Betriebsmedien und das Temperierfluid über eine möglichst große Fläche der Grundplatte 1 von einer der Betriebsmedienöffnungen 7, 7' oder 8, 8' zur jeweils anderen der Betriebsmedienöffnungen 7, 7' oder 8, 8' beziehungsweise von einer der Temperieröffnungen 10, 10' zur jeweils anderen der Temperieröffnungen 10, 10' strömen kann.
Zumindest im Bereich der Temperieröffnungen 10, 10' kann das Temperierfluid quer zum Verlauf der Sicke 6 durch diese strömen, um von einer der Temperieröffnungen 10, 10' zu einem zwischen den Temperieröffnungen 10, 10' angeordneten Durchströmungsbereich D und von dort zur anderen der Temperieröffnungen 10, 10' strömen zu können, selbst wenn die Grundplatte 1 beispielsweise temperierseitig eine weitere Grundplatte kontaktiert.
Das Flussfeld 4 ist zwischen den Betriebsmedienöffnungen 7, 8 und 7', 8' angeordnet und verteilt im Betrieb der Brennstoffzelle eines der Betriebsmedien auf der Betriebsmedienseite 3. Das Flussfeld 4 kann hierzu strukturiert sein und beispielsweise Leitungskanäle aufweisen, wobei die Struktur des Flussfeldes 4 in der 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist.
Strömt nun durch eine der Temperieröffnungen 10, 10' und beispielsweise durch die Temperieröffnung 10 das Temperierfluid auf die Temperierseite 2, so besteht das Risiko, dass eine nicht unwesentliche Menge des Temperierfluids durch die Sicke 6 hindurch zur jeweils anderen der Temperieröffnungen 10, 10' und beispielsweise zur Temperieröffnung 10' strömt. Zwischen den Temperieröffnungen 10, 10' erstreckt sich der Durchströmungsbereich D für das Temperierfluid, wobei der Durchströmungsbereich D temperierseitig das Flussfeld 4 und auch die an das Flussfeld 4 angrenzende Sicke 6 umfassen kann. Ein Abschnitt T des durch die Sicke 6 verlaufenden Durchströmungsbereichs D kann einen Strömungspfad P ausbilden, durch den ein nicht unwesentlicher Anteil des Temperierfluids im Betrieb der Brennstoffzelle strömen kann.
Der Anteil des Temperierfluids, der durch die Sicke 6 strömt, kann beispielsweise 30% des gesamten über die Temperierseite 2 geleiteten Temperierfluids ausmachen, steht nicht mehr zum effizienten Austausch von Wärme mit der Temperierseite 2 zur Verfügung, sodass eine größere Menge an Temperierfluid über die Temperierseite 2 gefördert werden muss. Hierdurch ist die Temperiereffizienz der Brennstoffzelle verringert. Um nun zu verhindern, dass große Mengen an Temperierfluid durch die Sicke 6 strömen, ist wenigstens ein Dichtelement 11 vorgesehen, das in der Sicke 6 angeordnet ist. Das Dichtelement 11 blockiert also den Strömungspfad P, sodass das Temperierfluid nur in einem verringerten Umfang oder überhaupt nicht durch den durch die Sicke 6 verlaufenden Strömungspfades P von einer der Temperieröffnungen 10, 10' zur anderen der Temperieröffnungen 10, 10' strömen kann.
Ein Temperierfluidstrom S ist im Ausführungsbeispiel der 1 schematisch durch Pfeile dargestellt, die in mögliche Strömungsrichtungen des Temperierfluids weisen. Entlang der Strömungsrichtungen sind hinter der Temperieröffnung 10 zwei Eingänge E, E' des sich zwischen den Temperieröffnungen 10, 10' erstreckenden Strömungspfades P dargestellt.
Im Bereich der Eingänge E, E' ist jeweils ein Dichtelement 11, 11' angeordnet, sodass keine größeren Mengen an Temperierfluid durch den jeweiligen Eingang E, E' in die Sicke 6 strömen können. Zwischen dem Eingang E, E' und in der Strömungsrichtung des Temperierfluids vor der Temperieröffnung 10' gelegenen Ausgängen A, A' des Strömungspfades P können an die Sicke 6 angrenzende Abschnitte der Grundplatte 1 so ausgebildet sein, dass sie mit einer an der Temperierseite 2 anliegenden weiteren Grundplatte eine im Wesentlichen temperierfluiddichte Verbindung eingehen. Zumindest können die Grundplatten 1 so ausgebildet sein, dass keine größeren Mengen an Temperierfluid durch die Sicke 6 strömen können. Zwar kann die Sicke 6 mit Temperierfluid volllaufen, ein Strom des Temperierfluids durch die Sicke 6 ist jedoch durch die Dichtelemente 11, 11' und durch optional in den Ausgängen A, A' vorzusehende Dichtelemente 11'', 11''' blockiert.
Die Dichtelemente 11, 11', 11'', 11''' des Ausführungsbeispiels der 1 dichten die Sicke 6 lediglich punktuell. Um zu verhindern, dass Temperierfluid in die Sicke 6 eintritt oder um noch besser zu verhindern, dass das Temperierfluid durch die Sicke 6 strömen kann, kann das wenigstens eine Dichtelement 11 sich weiter entlang der Sicke 6 erstrecken, als es sich quer zur Sicke 6 ausdehnt. Insbesondere kann sich das wenigstens eine Dichtelement 11 vom Eingang E, E' bis zum Ausgang A, A' des durch die Sicke 6 verlaufenden Strömungspfades P erstrecken. Vorzugsweise füllt das Dichtelement 11 die Sicke 6 zwischen den Eingängen E, E' und den Ausgängen A, A' vollständig aus.
Weist die Bipolarplatte entlang der Temperierseite 2 symmetrisch aufgebaute Grundplatten 1 auf, deren Temperierseiten 2 zueinander weisend aneinander befestigt sind, können die Sicken 6 beider Grundplatten 1 eine Leitung bilden. Ein Querschnitt der Leitung kann vollständig durch das Dichtelement 11 ausgefüllt sein, um den Strömungspfad P zu blockieren. Insbesondere kann das Dichtelement 11 die Leitung vollständig ausfüllen, sodass nicht nur ein Strömen des Temperierfluids durch die Sicke 6, sondern auch ein Abfließen des Temperierfluids seitlich von der Grundplatte 1 weg, verhindert wird. Um den Querschnitt der Leitung der Bipolarplatte ausfüllen zu können, kann das wenigstens eine Dichtelement 11 aus der Sicke 6 der Grundplatte 1 heraus ragen, wenn die Grundplatte 1 noch nicht zur Bipolarplatte montiert ist.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bipolarplatte in einer seitlichen Schnittdarstellung. Für Elemente, die in Funktion und/oder Aufbau Elementen des Ausführungsbeispiels der 1 entsprechen, sind dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kürze halber ist im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der 1 eingegangen.
2 zeigt schematisch eine Bipolarplatte 20 mit zwei Grundplatten 1, 1', die temperierseitig aneinander befestigt sind. Beide Grundplatten 1, 1' weisen jeweils eine Sicke 6, 6' auf, die gemeinsam die Leitung 21 ausbilden, und die betriebsmedienseitig Dichterhebungen 5, 5' ausformen.
In Richtung auf einen Randbereich 22 der Bipolarplatte 20 ist die Leitung 21 von außerhalb der Bipolarplatte 20 zugänglich. Um die Leitung 21 von außerhalb der Bipolarplatte 20 durch den Randbereich 22 zugänglich zu machen, ist wenigstens eine der Grundplatten 1, 1' mit einer Nut 23 ausgebildet, die sich temperierseitig öffnet. Weisen beide Grundplatten 1, 1' jeweils eine Nut 23, 23' auf, können diese einen Einschusskanal 24 ausbilden, durch den eine Dichtmasse, beispielsweise Flüssigsilikon, in die Leitung 21 eingespritzt werden kann. Die Temperiermasse kann zur Ausformung des Dichtelementes 11 zumindest den Querschnitt der Leitung 21 und insbesondere die Leitung 21 vollständig ausfüllen. Selbst wenn Temperierfluid mit der Leitung 21 ausgetauscht werden kann, verhindert das Dichtelement ein Strömen durch die Leitung 21.
3 und 4 zeigen zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verfahren zum Herstellen einer Bipolarplatte 20 schematisch als Flussdiagramme. Für Elemente der Ausführungsbeispiele der 1 und 2, die im Folgenden zur Erläuterung der Verfahren verwendet sind, sind im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet.
Beide in den 3 und 4 schematisch als Flussdiagramme dargestellte Verfahren 30, 30' starten mit einem ersten Verfahrensschritt 31, in dem beispielsweise die Grundplatte 1 ausgeformt wird. Wird die Grundplatte 1 aus einem Blech geformt, kann dieses beispielsweise gestanzt und insbesondere geprägt werden, wobei bei der Prägung insbesondere die Sicke 6 und beispielsweise auch das Flussfeld 4 sowie die Dichtränder 9, 9' ausgeformt werden können. Beim Stanzen können die Öffnungen 7, 7', 8, 8', 10, 10' ausgeformt werden. Wird die Grundplatte 1 nicht aus einem Blech, sondern beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet, so kann die Grundplatte 1 auch spritzgegossen werden. Andere formgebende Verfahren, wie beispielsweise Fräsen, sind ebenso möglich.
Im Verfahren 30 folgt auf den Verfahrensschritt 31 der Verfahrensschritt 32, in dem das wenigstens eine Dichtelement 11 in der Sicke 6 angeordnet wird. Nachdem das Dichtelement 11 in der Sicke 6 angeordnet wurde, kann beim Verfahren 30 der Verfahrensschritt 33 folgen, in dem die Grundplatten 1, 1' zur Bipolarplatte 20 zusammengefügt werden. Hierzu können die Grundplatten 1, 1' temperierseitig aneinander angelegt und beispielsweise miteinander verschweißt werden.
Im Verfahren 30' kann auf den Verfahrensschritt 31 der Verfahrensschritt 33 folgen, in dem die Grundplatten 1, 1' zusammengefügt werden. Auf den Verfahrensschritt 33 kann beim Verfahren 30' der Verfahrensschritt 32 folgen, in dem das wenigstens eine Dichtelement 11 in der Sicke 6 angeordnet wird. Insbesondere kann beim Verfahren 30' während des Verfahrensschrittes 31 zusätzlich die Nut 23 ausgebildet werden, sodass im Verfahrensschritt 32 des Verfahrens 30' ein flüssiges und aushärtbares Dichtmittel durch den Einschlusskanal 24 in die Leitung 21 eingebracht werden kann.
Bezugszeichenliste

1, 1': Grundplatte
2: Temperierseite
3: Betriebsmedienseite
4: Flussfeld
5, 5': Dichterhebung
6, 6': Sicke
7, 7', 8, 8': Betriebsmedienöffnung
9, 9': Dichtrand
10, 10': Temperieröffnung
11, 11': Dichtelement
11'', 11''': Dichtelement
20: Bipolarplatte
21: Leitung
22: Randbereich der Bipolarplatte
23, 23': Nut
24: Einschusskanal
30, 30': Verfahren
31: Grundplatte ausformen
32: Dichtelement in Sicke anordnen
33: Grundplatten zusammenfügen
A, A': Ausgang des Strömungspfades
D: Durchströmungsbereich
E, E': Eingang des Strömungspfades
P: Strömungspfad
S: Temperierfluidstrom
T: Abschnitt des durch die Sicke verlaufenden Durchströmungsbereich

Claims

Bipolarplatte (20) für eine Brennstoffzelle, mit einer Grundplatte (1), die eine Temperierseite (2) und eine der Temperierseite (2) gegenüberliegende Betriebsmedienseite (3), sowie ein Flussfeld (4) zur Verteilung eines Betriebsmediums für die Brennstoffzelle, und eine das Flussfeld (4) zumindest teilweise umlaufende Sicke (6), die sich von der Betriebsmedienseite (3) weg öffnet und auf der Betriebsmedienseite (3) eine Dichterhebung (5) bildet, aufweist, gekennzeichnet, durch wenigstens ein in der Sicke (6) angeordnetes Dichtelement (11).
Bipolarplatte (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) zwei Temperieröffnungen (10, 10') aufweist, die außerhalb eines von der Sicke (6) umlaufenen Durchstömungsbereichs (D) für ein Temperierfluid des Flussfeldes (4) angeordnet sind, wobei das Dichtelement (11) in einen sich zwischen den Temperieröffnungen (10, 10') und durch die Sicke (6) erstreckenden Abschnitt (T) des Durchströmungsbereichs (D) angeordnet ist.
Bipolarplatte (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dichtelemente (11, 11''') vorgesehen sind, von denen das eine einen Eingang (E) und das andere einen Ausgang (A) des durch die Sicke (6) verlaufenden Abschnitts (T) blockiert.
Bipolarplatte (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei durch die Sicke (6) verlaufende Abschnitte (T) des Durchströmungsbereichs (D) die Temperieröffnungen (10, 10') miteinander verbinden, und dass beide Abschnitte (T) eingangsseitig und ausgangsseitig blockiert sind.
Bipolarplatte (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtelement (11) einen Querschnitt der Sicke (6) vollständig ausfüllt.
Bipolarplatte (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens eine Dichtelement (11) entlang der Sicke (6) erstreckt.
Bipolarplatte (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtelement (11) die Sicke (6) entlang ihres sich zwischen den Temperieröffnungen (10, 10') erstreckenden Verlaufs im Wesentlichen ausfüllt.
Bipolarplatte (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) eine fluidleitend mit der Sicke (6) verbundene Nut (23, 23') aufweist.
Bipolarplatte (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (20) zwei Grundplatten (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, deren Temperierseiten (2) aufeinander zu und deren Betriebsmedienseiten (3) voneinander weg weisen, und deren Sicken (6, 6') zumindest eine von dem wenigstens einen Dichtelement (11) blockierte Leitung (21) ausformen.
Verfahren (30, 30') zum Herstellen einer Bipolarplatte (20) für eine Brennstoffzelle, bei dem eine Grundplatte (1) der Bipolarplatte (20) mit einem Flussfeld (4) und einer das Flussfeld (4) zumindest teilweise umlaufenden Sicke (6, 6') ausgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Sicke (6, 6') wenigstens ein Dichtelement (11) eingebracht wird.