DE102016200055A1 - Flow field plate and bipolar plate and fuel cell - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flussfeldplatte für eine Bipolarplatte und eine Bipolarplatte sowie eine Brennstoffzelle. Die Flussfeldplatte (300) ist gewellt. Auf beiden Seiten (356) der Flussfeldplatte (300) sind durch Wellentäler der gewellten Flussfeldplatte (300) offene Kanäle (347, 357) ausgebildet. Zwischen benachbarten Kanälen (347, 357) sind Öffnungen (900) ausgebildet, wodurch die benachbarten Kanäle (347, 357) in Kommunikation stehen. Die Flussfeldplatte (300) ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Öffnungen durch Materialausnahmen (900) in der Flussfeldplatte (300) gebildet ist. Die Öffnungen in Form von Materialausnahmen können ohne Einfluss auf die Kanalgeometrie und auf unterschiedliche Art in einer gewellten, gering aufbauenden Flussfeldplatte gebildet werden, sodass die Vorteile verbesserter Massenstromzuführung neutral bezüglich einer Bipolarplattengeometrie bleiben. Sie ermöglichen daher insbesondere einfach herstellbare Geometrien mit für den Feuchteaustrag vorteilhaften Kanalgeometrien bei geringer Aufbauhöhe.The present invention relates to a flow field plate for a bipolar plate and a bipolar plate and a fuel cell. The flow field plate (300) is corrugated. On both sides (356) of the flow field plate (300), open channels (347, 357) are formed by troughs of the corrugated flow field plate (300). Between adjacent channels (347, 357) openings (900) are formed, whereby the adjacent channels (347, 357) are in communication. The flow field plate (300) is characterized in that at least a part of the openings is formed by material exceptions (900) in the flow field plate (300). The openings in the form of material exceptions can be formed without influence on the channel geometry and in different ways in a corrugated, low-building flow field plate, so that the benefits of improved mass flow supply remain neutral with respect to a Bipolarplattengeometrie. They therefore make it possible, in particular, to produce geometries which are easy to produce, with channel geometries which are advantageous for the moisture discharge, with a low construction height.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flussfeldplatte für eine Bipolarplatte und eine Bipolarplatte sowie eine Brennstoffzelle. The present invention relates to a flow field plate for a bipolar plate and a bipolar plate and a fuel cell.

Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Anordnung (MEA für membrane electrode assembly), die ein Gefüge aus einer ionenleitenden (meist protonenleitenden) Membran und jeweils einer beidseitig an der Membran angeordneten katalytischen Elektrode (Anode und Kathode) ist. Letztere umfassen zumeist geträgerte Edelmetalle, insbesondere Platin. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Anordnung an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. In der Regel wird die Brennstoffzelle durch eine Vielzahl im Stapel (stack) angeordneter MEA gebildet, deren elektrische Leistungen sich addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden-Anordnungen sind in der Regel Bipolarplatten (auch Flussfeld- oder Separatorplatten genannt) angeordnet, welche eine Versorgung der Einzelzellen mit den Betriebsmedien, also den Reaktanten, sicherstellen und üblicherweise auch der Kühlung dienen. Zudem sorgen die Bipolarplatten für einen elektrisch leitfähigen Kontakt zu den Membran-Elektroden-Anordnungen. Fuel cells use the chemical transformation of a fuel with oxygen to water to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain as a core component the so-called membrane electrode assembly (MEA for membrane electrode assembly), which is a microstructure of an ion-conducting (usually proton-conducting) membrane and in each case on both sides of the membrane arranged catalytic electrode (anode and cathode). The latter mostly comprise supported noble metals, in particular platinum. In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane-electrode arrangement on the sides of the electrodes facing away from the membrane. As a rule, the fuel cell is formed by a multiplicity of stacked MEAs whose electrical powers add up. As a rule, bipolar plates (also called flow field plates or separator plates) are arranged between the individual membrane electrode assemblies, which ensure that the individual cells are supplied with the operating media, ie the reactants, and are usually also used for cooling. In addition, the bipolar plates provide an electrically conductive contact to the membrane-electrode assemblies.

Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff (Anodenbetriebsmedium), insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, über ein anodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu Protonen H+ unter Abgabe von Elektronen stattfindet (H2 → 2H+ + 2e–). Über den Elektrolyten oder die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird über ein kathodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch (zum Beispiel Luft) als Kathodenbetriebsmedium zugeführt, sodass eine Reduktion von O2 zu O2– unter Aufnahme der Elektronen stattfindet (½O2 + 2e– → O2–). Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum die Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser (O2– + 2H+ → H2O). During operation of the fuel cell, the fuel (anode operating medium), in particular hydrogen H 2 or a hydrogen-containing gas mixture, is supplied to the anode via an anode-side open flow field of the bipolar plate, where an electrochemical oxidation of H 2 to protons H + takes place with release of electrons (H 2 → 2H + + 2e - ). Via the electrolyte or the membrane, which separates the reaction spaces gas-tight from each other and electrically isolated, takes place (water-bound or anhydrous) transport of the protons from the anode compartment into the cathode compartment. The electrons provided at the anode are supplied to the cathode via an electrical line. The cathode is supplied via a cathode-side open flow field of the bipolar plate oxygen or an oxygen-containing gas mixture (for example air) as a cathode operating medium, so that a reduction of O 2 to O 2- with absorption of the electrons takes place (½O 2 + 2e - → O 2-) , At the same time, the oxygen anions in the cathode compartment react with the protons transported via the membrane to form water (O 2- + 2H + → H 2 O).

Die Versorgung des Brennstoffzellenstapels mit seinen Betriebsmedien, also dem Anodenbetriebsgas (zum Beispiel Wasserstoff), dem Kathodenbetriebsgas (zum Beispiel Luft) und dem Kühlmittel, erfolgt über Hauptversorgungskanäle, die den Stapel in seiner gesamten Stapelrichtung durchsetzen und von denen die Betriebsmedien über die Bipolarplatten den Einzelzellen zugeführt werden. Für jedes Betriebsmedium sind mindestens zwei solcher Hauptversorgungskanäle vorhanden, nämlich einer zur Zuführung und einer zur Abführung des jeweiligen Betriebsmediums. The supply of the fuel cell stack with its operating media, ie the anode operating gas (for example hydrogen), the cathode operating gas (for example air) and the coolant, via main supply channels that enforce the stack in its entire stacking direction and of which the operating media on the bipolar plates, the single cells be supplied. For each operating medium at least two such main supply channels are present, namely one for feeding and one for discharging the respective operating medium.

Bipolarplatten bestehen beispielsweise aus einer anodischen und einer kathodischen, gewellten Flussfeldplatte, die je eine der jeweiligen MEA zugewandte reaktive Seite und eine, der jeweils anderen Flussfeldplatte zugewandte, passive Seite haben. Durch die Wellung gebildete Reaktionskanäle auf den reaktiven Seiten sind offen und dienen dabei der Zuführung von O2 beziehungsweise H2. Kanäle auf den passiven Seiten werden unterschiedlich genutzt. Beispielsweise dienen sie zur Kühlung. Dann sind sie geschlossen. Bipolar plates consist, for example, of an anodic and a cathodic, corrugated flow field plate, each of which has a reactive side facing the respective MEA and a passive side facing the respective other flow field plate. Reaction channels formed by the corrugation on the reactive sides are open and serve to supply O2 or H2. Channels on the passive pages are used differently. For example, they are used for cooling. Then they are closed.

Grundsätzlich werden Bipolarplatten so dimensioniert, dass ein Massenstrom an einem Ende einem aktiven Bereich der Flussfeldplatte zugeführt werden kann, der auf am anderen Ende des aktiven Bereich eine Stöchiometrie größer Eins erlaubt. Dies führt jedoch zur Austrocknung derMEA im Einlassbereich und/oder zu auszutragender Feuchte im Auslassbereich. Basically, bipolar plates are dimensioned so that a mass flow at one end can be supplied to an active region of the flow field plate which allows a stoichiometry greater than one at the other end of the active region. However, this leads to dehydration of the MEEA in the inlet area and / or moisture to be discharged in the outlet area.

Zur Verbesserung beschreibt CN 200655896 eine Flussfeldplatte für eine Bipolarplatte, bei der auf beiden Seiten der Flussfeldplatte gegenüberliegende Kanäle ausgebildet sind. Die ausgebildeten Kanäle stehen in Kommunikation. To improve describes CN 200655896 a flow field plate for a bipolar plate, in which on both sides of the flow field plate opposite channels are formed. The trained channels are in communication.

WO 2002143781 schlägt gewellte Metallstreifen vor, die so angeordnet sind, dass ein erster, an einer Einlassseite angeordneter Bereich und ein zweiter Bereich gebildet werden. Im ersten Bereich sind Wellenberge der Streifen in einer geraden Linie angeordnet und Gas, das im ersten Bereich auf einer Gasdiffusionsschicht-Seite fließt, ist von Gas getrennt, das im ersten Bereich auf einer Separator-Seite fließt. WO 2002143781 proposes corrugated metal strips arranged to form a first region disposed on an inlet side and a second region. In the first region, peaks of the stripes are arranged in a straight line and gas flowing in the first region on a gas diffusion layer side is separated from gas flowing in the first region on a separator side.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flussfeldplatte anzugeben, die es ermöglicht, eine Verbesserung des Feuchtehaushalts zu erreichen. The present invention has for its object to provide a flow field plate, which makes it possible to achieve an improvement in the moisture balance.

Dazu wird erfindungsgemäß eine Flussfeldplatte nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt. Die Flussfeldplatte ist für eine Bipolarplatte vorgesehen und ist gewellt. Auf beiden Seiten der Flussfeldplatte sind durch Wellentäler der gewellten Flussfeldplatte Kanäle ausgebildet. Zwischen benachbarten Kanälen sind Öffnungen ausgebildet, wodurch die benachbarten Kanäle in Kommunikation stehen. Die Flussfeldplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Öffnungen durch Materialausnahmen in der Flussfeldplatte gebildet sind. For this purpose, a Flußfeldplatte according to claim 1 is provided according to the invention. The flow field plate is intended for a bipolar plate and is corrugated. On both sides of the flow field plate channels are formed by wave troughs of the corrugated flow field plate. Openings are formed between adjacent channels, whereby the adjacent channels are in communication. The flow field plate is characterized in that at least a portion of the openings are formed by material exceptions in the flow field plate.

Die Öffnungen in Form von Materialausnahmen ohne Einfluss auf die Kanalgeometrie und auf unterschiedliche Art in einer gewellten, gering aufbauenden Flussfeldplatte gebildet werden, sodass die Vorteile verbesserter Massenstromzuführung neutral bezüglich einer Bipolarplattengeometrie bleiben. Sie ermöglichen daher insbesondere einfach herstellbare Geometrien mit für den Feuchteaustrag vorteilhaften Kanalgeometrien bei geringer Aufbauhöhe. The openings in the form of material exceptions are formed without affecting the channel geometry and in different ways in a corrugated, low-building flow field plate, so that the advantages of improved mass flow supply remain neutral with respect to a Bipolarplattengeometrie. They therefore make it possible, in particular, to produce geometries which are easy to produce, with channel geometries which are advantageous for the moisture discharge, with a low construction height.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Flussfeldplatte so gewellt und/oder sind die Materialausnahmen so dimensioniert und/oder angeordnet, dass über Einlässe der Kanäle beider Seiten ein Massenstrom an einem Ende einem aktiven Bereich der Flussfeldplatte zugeführt werden kann, der aufgrund der Kommunikation auch an einem Ende eines aktiven Bereichs der Flussfeldplatte eine Stöchiometrie größer Eins über offene Seiten der Kanäle auf einer reaktiven Seite der Flussfeldplatte erlaubt, sofern ein Massenstromabfluss über offene Seiten der Kanäle der anderen passiven Seite unterbunden ist. In a preferred embodiment, the flow field plate is so wavy and / or the material exceptions are dimensioned and / or arranged that via inlets of the channels of both sides, a mass flow can be fed at one end to an active area of the flow field plate, which due to the communication on a At the end of an active region of the flow field plate, a stoichiometry greater than one is allowed across open sides of the channels on a reactive side of the flow field plate, as far as mass flow discharge over open sides of the channels of the other passive side is inhibited.

Da der notwendige Massenstrom am Einlass nur teilweise auf der reaktiven Seite der Flussfeldplatte geführt wird, wird eine Membran einer auf der reaktiven Seite angeordneten Membran-Elektroden-Einheit am Einlass wenig ausgetrocknet und dennoch ein Massestrom für Stöchiometrie größer Eins am Ende des aktiven Bereichs ermöglicht. Somit werden leistungsfähigere und/oder langlebigere Brennstoffzellen ermöglicht. Since the necessary mass flow at the inlet is only partially conducted on the reactive side of the flow field plate, a membrane of a reactive side membrane electrode assembly is little dried at the inlet, yet allows a stoichiometry mass flow greater than one at the end of the active region. Thus, more powerful and / or more durable fuel cells are made possible.

Die Materialausnahmen können gebohrt, gestanzt oder gebrannt sein. Die Materialausnahmen können geschlitzt, elliptisch oder kreisförmig sein. The material exceptions can be drilled, stamped or fired. The material exceptions can be slotted, elliptical or circular.

Die Kanäle können sich von einer Kante der Flussfeldplatte 0,5 bis 100 cm, bevorzugt 3 bis 5 cm weit, zunächst öffnungslos in den aktiven Bereich hinein erstrecken. The channels can extend from an edge of the flow field plate 0.5 to 100 cm, preferably 3 to 5 cm wide, initially open into the active area.

Eine erfindungsgemäß vorgestellte Bipolarplatte gemäß Anspruch 6 umfasst eine Flussfeldplatte, die so gewellt ist, dass auf beiden Seiten der Flussfeldplatte Kanäle ausgebildet sind. Die Bipolarplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte eine weitere, erfindungsgemäße Flussfeldplatte umfasst. An inventively presented bipolar plate according to claim 6 comprises a flow field plate which is corrugated so that channels are formed on both sides of the flow field plate. The bipolar plate is characterized in that the bipolar plate comprises a further flow field plate according to the invention.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Bipolarplatte sind Wellenberge einer passiven Seite der Flussfeldplatte mit Wellenbergen einer passiven Seite der weiteren Flussfeldplatte verbunden. In a preferred embodiment of the bipolar plate, wave peaks of a passive side of the flow field plate are connected to wave crests of a passive side of the further flow field plate.

Zwischen der Flussfeldplatte und der weiteren Flussfeldplatte kann eine Trennplatte angeordnet sein, die die Kanäle der Flussfeldplatten auf den passiven Seiten gegeneinander abschließt. Between the flow field plate and the further flow field plate, a partition plate can be arranged, which closes the channels of the flow field plates on the passive sides against each other.

Die Flussfeldplatte kann ebenfalls erfindungsgemäß sein. The flow field plate may also be according to the invention.

Ein erfindungsgemäß vorgestelltes Brennstoffzellsystem umfasst mindestens zwei benachbarte Brennstoffzellen mit je einer Membran-Elektroden-Einheit und ist gekennzeichnet durch eine erfindungsgemäße Bipolarplatte, die zwischen den Membran-Elektroden-Einheiten angeordnet ist. An inventively presented fuel cell system comprises at least two adjacent fuel cells, each with a membrane-electrode unit and is characterized by a bipolar plate according to the invention, which is arranged between the membrane-electrode units.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

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

1 eine Bipolarplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 a bipolar plate according to an embodiment of the invention.

1 zeigt eine Bipolarplatte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Bipolarplatte 100 ist vorgesehen, zwischen zwei Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) in einem Brennstoffzellstapel angeordnet zu werden, um so ein Teil eines Brennstoffzellsystems bilden zu können. 1 shows a bipolar plate 100 according to an embodiment of the invention. The bipolar plate 100 is intended to be placed between two membrane electrode assemblies (MEA) in a fuel cell stack so as to be able to form part of a fuel cell system.

Die Bipolarplatte 100 umfasst zwei gewellte Flussfeldplatten 200, 300. Zwischen den gewellten Flussfeldplatten 200, 300 ist eine Trennplatte 800 angeordnet. Die jeweils der Trennplatte 800 zugewandte Seite der gewellten Flussfeldplatten 200, 300 wird im Folgenden passive Seite 246, 346, die jeweils abgewandte Seite im Folgenden reaktive Seite 256, 356 genannt. Die Wellenberge der passiven Seiten 246, 346 sind dabei gegenüberliegend bezüglich der Trennplatte 800 angeordnet. The bipolar plate 100 includes two corrugated flow field plates 200 . 300 , Between the wavy flow field plates 200 . 300 is a partition plate 800 arranged. Each of the partition plate 800 facing side of the corrugated flow field plates 200 . 300 will be passive side in the following 246 . 346 , the side facing away from each other in the following reactive side 256 . 356 called. The wave mountains of the passive sides 246 . 346 are opposite each other with respect to the partition plate 800 arranged.

Durch die Wellung der Flussfeldplatten 200, 300 sind Kanäle 247, 257, 347, 357 gebildet. Die Kanäle 257, 357 auf der jeweiligen reaktiven Seite 256, 356 sind dabei offen. Die Kanäle 247, 347 auf der jeweiligen passiven Seite 246, 346 sind dabei durch die Trennplatte 800 abgedeckt. Kanäle 257, 357 auf den reaktiven Seiten 256, 356 sind durch Wellenflanken der jeweiligen Flussfeldplatte 200, 300 von jeweilig angrenzenden Kanälen 247, 347 auf den passiven Seiten 246, 346 separiert. By the corrugation of the river field plates 200 . 300 are channels 247 . 257 . 347 . 357 educated. The channels 257 . 357 on the respective reactive side 256 . 356 are open. The channels 247 . 347 on the respective passive side 246 . 346 are doing through the partition plate 800 covered. channels 257 . 357 on the reactive side 256 . 356 are by wave flanks of the respective flow field plate 200 . 300 of respective adjacent channels 247 . 347 on the passive pages 246 . 346 separated.

Die Flussfeldplatten 200, 300 sind spiegelsymmetrisch gewellt, wodurch durch Anordnung in der Bipolarplatte die Kanäle der beiden Flussfeldplatten parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. The river field plates 200 . 300 are mirror-symmetrically wavy, whereby the channels of the two flow field plates are arranged parallel to each other by arrangement in the bipolar plate.

In den Wellenflanken der kathodischen Flussfeldplatte 300 sind Materialausnahmen 900 gebildet, etwa durch Stanzen, Bohren, Brennen oder Fräsen. Gegenüber einer zusammenhängenden öffnungslosen Platte oder einer Platte, in die die Öffnungen lediglich hinein gebogen sind, sodass die Platte weiterhin gleich viel Material wie eine Platte ohne Öffnungen umfasst, ist die vorliegende Flussfeldplatte 300 also um eine Materialmenge verringert (geschwächt), die aus den Materialausnahmen 900 ausgenommen ist. Die Flussfeldplatte ist also gewichtsreduziert. Die Öffnungen in Form von Materialausnahmen erlauben insbesondere eine Wellung der kathodischen Flussfeldplatte 300 unabhängig von Dimensionierung und Anordnung der Materialausnahmen. Dies ermöglicht also eine Dimensionierung, bei der über Einlässe der Kanäle beider Seiten ein Massenstrom an einem Ende einem aktiven Bereich der Flussfeldplatte zugeführt werden kann, der aufgrund der Kommunikation auch an einem Ende eines aktiven Bereichs der Flussfeldplatte eine Stöchiometrie größer Eins über offene Seiten der Kanäle 357 auf der reaktiven Seite 356 der Flussfeldplatte 300 erlaubt, dabei ein Austrocknen der Einlassseite verhindert und einfachen Wasseraustrag an der Auslassseite ermöglicht. Die Betriebsbedingungen einer, solche Flussfeldplatten umfassenden Brennstoffzelle sind flexibel und insbesondere tolerant gegenüber Frost. In the wave flanks of the cathodic flow field plate 300 are material exceptions 900 formed, such as punching, drilling, burning or milling. The present flow field plate is opposite a contiguous orificeless plate or plate into which the apertures are merely bent so that the plate continues to comprise as much material as a plate without apertures 300 thus reduced by a quantity of material (weakened), resulting from the material exceptions 900 is excluded. The flow field plate is thus weight-reduced. The openings in the form of material exceptions in particular allow a corrugation of the cathodic flow field plate 300 regardless of dimensioning and arrangement of material exceptions. This thus makes possible a dimensioning in which, via inlets of the channels of both sides, a mass flow at one end can be supplied to an active region of the flow field plate which due to the communication also at one end of an active region of the flow field plate has a stoichiometry greater than one over open sides of the channels 357 on the reactive side 356 the river field plate 300 allowed, thereby preventing drying of the inlet side and allows easy discharge of water on the outlet side. The operating conditions of a fuel cell comprising such flow field plates are flexible and in particular tolerant to frost.

Am Einlass wird dann auf der reaktiven Seite 356 der kathodischen Flussfeldplatte 300 die angeordnete Membran-Elektroden-Einheit (MEA) nicht übermäßig durch den zugeführten, aus initialen Teilmassenströmen 349, 359 gebildeten Massenstrom ausgetrocknet, da der Teilmassenstrom 349 zunächst auf der passiven Seite 346 geführt wird und erst nach und nach über die Materialausnahmen 900 auf die reaktive Seite 356 gelangt. At the inlet will then be on the reactive side 356 the cathodic flow field plate 300 the arranged membrane electrode assembly (MEA) is not overly supplied by the initial partial mass flow 349 . 359 dried mass flow, since the partial mass flow 349 initially on the passive side 346 is led and only gradually over the material exceptions 900 on the reactive side 356 arrives.

Da die Kommunikation über Materialausnahmen realisiert wird, bleibt sie ohne Einfluss auf die Kanalgeometrie und kann auf unterschiedliche Art gebildet werden. Es bleiben einfach herstellbare und für den Wasseraustrag vorteilhafte Kanalgeometrien möglich. Since the communication is realized via material exceptions, it has no influence on the channel geometry and can be formed in different ways. It remains easy to produce and advantageous for the discharge of water channel geometries possible.

Die Materialausnahmen im Ausführungsbeispiel sind rund. Sie können jedoch auch geschlitzt oder elliptisch sein. The material exceptions in the embodiment are round. However, they can also be slotted or elliptical.

Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Kanäle zunächst öffnungslos in den aktiven Bereich hinein. Dies ist nicht zwingend. Der öffnungslose Bereich von einer Kante der Flussfeldplatte kann beispielsweise 0,5 bis 100 cm lang sein. In einem anderen Beispiel ist er 3 bis 5 cm lang. In the exemplary embodiment, the channels initially extend into the active area without opening. This is not mandatory. The open area of one edge of the flow field plate may be 0.5 to 100 cm long, for example. In another example, it is 3 to 5 cm long.

Die Materialausnahmen sind im Ausführungsbeispiel äquidistant angeordnet und gleichförmig sowie gleich groß ausgebildet. Keines dieser Merkmale ist jedoch zwingend. Anordnung und/oder Dimensionierung können vorteilhafter Weise zur Verbesserung technischer Merkmale frei gewählt werden. The material exceptions are arranged equidistant in the embodiment and uniform and equal in size. However, none of these features is mandatory. Arrangement and / or dimensioning can be chosen freely to improve technical features advantageously.

Im Ausführungsbeispiel weist lediglich die kathodische Flussfeldplatte die Materialausnahmen aus. Es ist jedoch ebenso möglich, dass nur die anodische Flussfeldplatte oder beide Flussfeldplatten Materialausnahmen aufweisen. In the exemplary embodiment, only the cathodic flow field plate exhibits the material exceptions. However, it is also possible that only the anodic flow field plate or both flow field plates have material exceptions.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100
Bipolarplatte bipolar
200 200
anodische Flussfeldplatte anodic flow field plate
247 247
passiver Kanal der anodischen Flussfeldplatte passive channel of anodic flow field plate
256 256
reaktive Seite der anodischen Flussfeldplatte reactive side of the anodic flow field plate
257 257
reaktiver Kanal der anodischen Flussfeldplatte reactive channel of the anodic flow field plate
300 300
kathodische Flussfeldplatte cathodic flow field plate
347 347
passiver Kanal der kathodischen Flussfeldplatte passive channel of the cathodic flow field plate
349 349
initial passiver Teilmassenstrom initially passive partial mass flow
356 356
reaktive Seite der kathodischen Flussfeldplatte reactive side of the cathodic flow field plate
357 357
reaktiver Kanal der kathodischen Flussfeldplatte reactive channel of the cathodic flow field plate
359 359
initial reaktiver Teilmassenstrom initially reactive partial mass flow
800 800
Trennplatte separating plate
900 900
Materialausnahme material exception

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • CN 200655896 [0007] CN 200655896 [0007]
  • WO 2002143781 [0008] WO 2002143781 [0008]

Claims (10)

Flussfeldplatte (300) für eine Bipolarplatte (100), wobei die Flussfeldplatte (300) gewellt ist, sodass auf beiden Seiten (356) der Flussfeldplatte (300) Kanäle (347, 357) durch Wellentäler der gewellten Flussfeldplatte (300) ausgebildet sind, wobei Öffnungen (900) zwischen benachbarten Kanälen (347, 357) auf unterschiedlichen Seiten (356) ausgebildet sind, wodurch die benachbarten Kanäle (347, 357) in Kommunikation stehen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Öffnungen durch Materialausnahmen (900) in der Flussfeldplatte (300) gebildet ist. Flow field plate ( 300 ) for a bipolar plate ( 100 ), the flow field plate ( 300 ) is wavy, so that on both sides ( 356 ) of the flow field plate ( 300 ) Channels ( 347 . 357 ) through troughs of the undulating flow field plate ( 300 ) are formed, wherein openings ( 900 ) between adjacent channels ( 347 . 357 ) on different pages ( 356 ), whereby the adjacent channels ( 347 . 357 ) are in communication, characterized in that at least a part of the openings by material exceptions ( 900 ) in the flow field plate ( 300 ) is formed. Flussfeldplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussfeldplatte (300) so gewellt ist und/oder die Materialausnahme (900) so dimensioniert und/oder angeordnet ist, dass über Einlässe der Kanäle (347, 357) beider Seiten ein Massenstrom (349, 359) an einem Ende einem aktiven Bereich der Flussfeldplatte (300) zugeführt werden kann, der aufgrund der Kommunikation auch an einem Ende eines aktiven Bereichs der Flussfeldplatte (300) eine Stöchiometrie größer eins über offene Seiten der Kanäle (357) auf einer reaktiven Seite (356) erlaubt, sofern ein Massenstromabfluss über offene Seiten der Kanäle (347) der anderen, passiven Seite (346) unterbunden ist. Flow field plate according to claim 1, characterized in that the flow field plate ( 300 ) is so wavy and / or the material exception ( 900 ) is dimensioned and / or arranged such that via inlets of the channels ( 347 . 357 ) of both sides a mass flow ( 349 . 359 ) at one end to an active region of the flow field plate ( 300 ), which due to the communication also at one end of an active region of the flow field plate ( 300 ) has a stoichiometry greater than one over open sides of the channels ( 357 ) on a reactive side ( 356 ), provided that a mass flow drain over open sides of the channels ( 347 ) of the other, passive side ( 346 ) is prevented. Flussfeldplatte nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnahmen (900) gestanzt sind. Flow field plate according to claim 2, characterized in that the material exceptions ( 900 ) are punched. Flussfeldplatte nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnahmen (900) geschlitzt, elliptisch oder kreisförmig ist. Flow field plate according to claim 2 or 3, characterized in that the material exceptions ( 900 ) is slotted, elliptical or circular. Flussfeldplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kanäle (347, 357) von einer Kante der Platte 0,5 bis 100 cm, bevorzugt 3 bis 5 cm weit, zunächst öffnungslos in den aktiven Bereich hinein erstrecken. Flow field plate according to claim 4, characterized in that the channels ( 347 . 357 ) extend from one edge of the plate 0.5 to 100 cm, preferably 3 to 5 cm wide, initially open into the active area. Bipolarplatte (100) mit einer Flussfeldplatte (200), die so gewellt ist, dass auf beiden Seiten (256) der Flussfeldplatte (200) Kanäle (247, 257) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (100) eine weitere Flussfeldplatte (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst. Bipolar plate ( 100 ) with a flow field plate ( 200 ), which is so wavy that on both sides ( 256 ) of the flow field plate ( 200 ) Channels ( 247 . 257 ) are formed, characterized in that the bipolar plate ( 100 ) another flow field plate ( 300 ) according to any one of the preceding claims. Bipolarplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Wellenberge einer passiven Seite (246) der Flussfeldplatte (200) mit Wellenbergen einer passiven Seite (346) der weiteren Flussfeldplatte (300) verbunden sind. Bipolar plate according to claim 6, characterized in that wave peaks of a passive side ( 246 ) of the flow field plate ( 200 ) with wave peaks of a passive side ( 346 ) of the further flow field plate ( 300 ) are connected. Bipolarplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Flussfeldplatte (200) und der weiteren Flussfeldplatte (300) eine Trennplatte (800) angeordnet ist, die die Kanäle (247, 347) der Flussfeldplatten (200, 300) auf den passiven Seiten (246, 346) gegeneinander abschließt. Bipolar plate according to claim 7, characterized in that between the flow field plate ( 200 ) and the further flow field plate ( 300 ) a separating plate ( 800 ), which channels ( 247 . 347 ) of the flow field plates ( 200 . 300 ) on the passive pages ( 246 . 346 ) against each other. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussfeldplatte (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist. Bipolar plate according to one of claims 6 to 8, characterized in that the flow field plate ( 200 ) is formed according to one of claims 1 to 5. Brennstoffzellensystem mit mindestens zwei benachbarten Brennstoffzellen mit je einer Membran-Elektroden-Einheit, gekennzeichnet durch eine Bipolarplatte gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, die zwischen den Membran-Elektroden-Einheiten angeordnet ist.  Fuel cell system having at least two adjacent fuel cells each having a membrane-electrode unit, characterized by a bipolar plate according to one of claims 6 to 9, which is arranged between the membrane-electrode units.
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