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Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzellenstapel, welche eine erste Verteilstruktur zur Verteilung eines Brennstoffs an eine erste Elektrode und eine zweite Verteilstruktur zur Verteilung eines Oxidationsmittels an eine zweite Elektrode umfasst. Die Erfindung betrifft auch einen Brennstoffzellenstapel, welcher eine Mehrzahl von Membran-Elektroden-Einheiten mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode und eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Bipolarplatten umfasst.
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Stand der Technik
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Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, welche die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt. Eine Brennstoffzelle ist also ein elektrochemischer Energiewandler. Bei bekannten Brennstoffzellen werden insbesondere Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) in Wasser (H2O), elektrische Energie und Wärme gewandelt.
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Unter anderem sind Protonenaustauschmembran (Proton-Exchange-Membrane = PEM) -Brennstoffzellen bekannt. Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen weisen eine zentral angeordnete Membran auf, die für Protonen, also für Wasserstoffionen, durchlässig ist. Das Oxidationsmittel, insbesondere Luftsauerstoff, ist dadurch räumlich von dem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, getrennt.
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Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen weisen ferner eine als Anode bezeichnete Elektrode und eine als Kathode bezeichnete Elektrode auf. Der Brennstoff wird an der Anode der Brennstoffzelle zugeführt und katalytisch unter Abgabe von Elektronen zu Protonen oxidiert. Die Protonen gelangen durch die Membran zu der Kathode. Die abgegebenen Elektronen werden aus der Brennstoffzelle abgeleitet und fließen über einen externen Stromkreis zu der Kathode, beziehungsweise über eine benachbarte Bipolarplatte zur Kathode der benachbarten Brennstoffzelle. Das Oxidationsmittel wird an der Kathode der Brennstoffzelle zugeführt und es reagiert durch Aufnahme der Elektronen aus dem externen Stromkreis oder der benachbarten Brennstoffzelle und Protonen, die durch die Membran zur Kathode gelangt sind, zu Wasser. Das so entstandene Wasser wird aus der Brennstoffzelle abgeleitet. Die Bruttoreaktion lautet:
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
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Zur gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffs an die Anode sowie zur gleichmäßigen Verteilung des Oxidationsmittels an die Kathode sind Bipolarplatten vorgesehen. Die Bipolarplatten weisen beispielsweise kanalartige Strukturen zur Verteilung des Brennstoffs sowie des Oxidationsmittels an die Elektroden auf. Die kanalartigen Strukturen dienen ferner zur Ableitung des bei der Reaktion entstandenen Wassers. Die Bipolarplatten können ferner Strukturen zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit durch die Brennstoffzelle zur Abführung von Wärme aufweisen.
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Zwischen der Anode und der Kathode der Brennstoffzelle liegt im Betrieb eine Spannung an. Zur Erhöhung der Spannung können mehrere Brennstoffzellen mechanisch hintereinander zu einem Brennstoffzellenstapel angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet werden. Die Bipolarplatte stellt dabei einen der Pole der Brennstoffzelle dar und ist daher elektrisch leitfähig, insbesondere metallisch, ausgeführt. Zwei benachbarte Bipolarplatten dürfen sich also nicht berühren, da es sonst zu einem elektrischen Kurzschluss kommt.
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In einem Brennstoffzellenstapel ist dabei die Abdichtung der besagten Strukturen zur Verteilung des Brennstoffs sowie des Oxidationsmittels gegeneinander sowie gegenüber der Umgebung wichtig. Die Bipolarplatten sind als verhältnismäßig stabile Bauteile ausgeführt auch können somit als Trägerelemente für Dichtungen dienen. Beispielsweise weisen die Bipolarplatten Sicken auf, welche als Dichtsitze fungieren, wobei die Sicken von benachbarten Bipolarplatten ein Dichtelement zwischen sich aufnehmen.
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Bei der Herstellung eines Brennstoffzellenstapels müssen die Bipolarplatten präzise übereinander gestapelt werden. Dabei müssen einerseits fluidische Verbindungen zwischen den Strukturen zur Verteilung des Brennstoffs sowie des Oxidationsmittels der einzelnen Bipolarplatten miteinander fluchten. Andererseits müssen auch die Sicken von benachbarten Bipolarplatten korrekt zueinander ausgerichtet sein, damit ein dazwischen vorgesehenes Dichtelement dichtend aufgenommen wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird eine Bipolarplatte für einen Brennstoffzellenstapel vorgeschlagen. Die Bipolarplatte umfasst dabei eine erste Verteilstruktur zur Verteilung eines Brennstoffs, insbesondere Wasserstoff, an eine als Anode bezeichnete erste Elektrode und eine zweite Verteilstruktur zur Verteilung eines Oxidationsmittels, insbesondere Sauerstoff, an eine als Kathode bezeichnete zweite Elektrode. Zwischen der ersten Verteilstruktur und der zweiten Verteilstruktur der Bipolarplatte kann ferner eine dritte Verteilstruktur zur Durchleitung eines Kühlmittels vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß ist mindestens eine erste Positionierhilfe vorgesehen, welche eine konvexe Ausbuchtung an einer ersten Seite der Bipolarplatte und eine konkave Vertiefung an einer zweiten Seite der Bipolarplatte aufweist. Die erste Seite der Bipolarplatte liegt dabei der zweiten Seite der Bipolarplatte gegenüber. Die konvexe Ausbuchtung und die konkave Vertiefung der ersten Positionierhilfe sind derart ausgebildet, dass beim Stapeln mehrerer Bipolarplatten zu einem Brennstoffzellenstapel die konvexe Ausbuchtung der ersten Positionierhilfe einer Bipolarplatte in die konkave Vertiefung der ersten Positionierhilfe einer benachbarten Bipolarplatte formschlüssig eingreift.
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Vorzugsweise weist die erste Positionierhilfe einen konischen Querschnitt auf. Insbesondere kann die erste Positionierhilfe einen trapezförmigen oder kegelförmigen Querschnitt aufweisen.
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Es wird auch ein Brennstoffzellenstapel vorgeschlagen. Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel umfasst eine Mehrzahl von Membran-Elektroden-Einheiten mit einer als Anode bezeichneten ersten Elektrode und mit einer als Kathode bezeichneten zweiten Elektrode, welche voneinander durch eine Membran getrennt sind, und eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Bipolarplatten. Dabei sind die Membran-Elektroden-Einheiten und die Bipolarplatten abwechselnd gestapelt. Dabei liegen die ersten Verteilstrukturen der Bipolarplatten an den ersten Elektroden der Membran-Elektroden-Einheiten an, und die zweiten Verteilstrukturen der Bipolarplatten liegen an den zweiten Elektroden der Membran-Elektroden-Einheiten an.
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Insbesondere sind die Membran-Elektroden-Einheiten und die Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels vorteilhaft derart gestapelt, dass die konvexe Ausbuchtung der ersten Positionierhilfe einer Bipolarplatte in die konkave Vertiefung der ersten Positionierhilfe einer benachbarten Bipolarplatte formschlüssig eingreift.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist jede Bipolarplatte des Brennstoffzellenstapels zusätzlich eine zweite Positionierhilfe auf, welche eine konvexe Ausbuchtung an der zweiten Seite der Bipolarplatte und eine konkave Vertiefung an der ersten Seite der Bipolarplatte aufweist. An der ersten Seite der Bipolarplatte sind somit die konvexe Ausbuchtung der ersten Positionierhilfe und die konkave Vertiefung der zweiten Positionierhilfe ersten vorgesehen. An der zweiten Seite der Bipolarplatte sind die konvexe Ausbuchtung der zweiten Positionierhilfe und die konkave Vertiefung der ersten Positionierhilfe vorgesehen.
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Dabei sind die Membran-Elektroden-Einheiten und die Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels vorteilhaft derart gestapelt, dass die konvexe Ausbuchtung der zweiten Positionierhilfe einer Bipolarplatte in die konkave Vertiefung der zweiten Positionierhilfe einer benachbarten Bipolarplatte formschlüssig eingreift.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen zwei benachbarte Bipolarplatten jeweils eine Sicke auf. Dabei sind die Membran-Elektroden-Einheiten und die Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels derart gestapelt, dass die Sicken von zwei benachbarten Bipolarplatten aufeinander zu gerichtet sind, und dass die zwischen den benachbarten Bipolarplatten angeordnete Membran-Elektroden-Einheit an den beiden Sicken anliegt. Die Membran-Elektroden-Einheit fungiert dabei als Dichtelement. Die Membran-Elektroden-Einheit verhindert auch einen elektrischen Kontakt der Sicken der benachbarten Bipolarplatten und damit einen elektrischen Kurzschluss.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels jeweils eine Isolationsfolie angeordnet, welche eine konvexen Vorsprung an einer ersten Oberfläche der Isolationsfolie und einen konkaven Rücksprung an einer zweiten Oberfläche der Isolationsfolie aufweist. Die erste Oberfläche der Isolationsfolie liegt dabei der zweiten Oberfläche der Isolationsfolie gegenüber.
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Dabei greift der konvexe Vorsprung der Isolationsfolie in die konkave Vertiefung einer ersten oder zweiten Positionierhilfe einer benachbarten Bipolarplatte formschlüssig ein, und die konvexe Ausbuchtung einer ersten oder zweiten Positionierhilfe einer benachbarten Bipolarplatte greift in den konkaven Rücksprung der Isolationsfolie formschlüssig ein. Die Isolationsfolie verhindert somit einen elektrischen Kontakt der Sicken der benachbarten Bipolarplatten und damit einen elektrischen Kurzschluss.
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Vorteilhaft weisen zwei benachbarten Bipolarplatten jeweils eine Sicke auf. Dabei sind die Isolationsfolien und die Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels derart gestapelt, dass die Sicken von zwei benachbarten Bipolarplatten aufeinander zu gerichtet sind, und dass die zwischen den benachbarten Bipolarplatten angeordnete Isolationsfolie an den beiden Sicken anliegt. Die Isolationsfolie fungiert dabei auch als Dichtelement.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberfläche der Isolationsfolie eine elektrisch leitfähige, insbesondere metallische Beschichtung auf. Dabei sind die Isolationsfolien und die Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels derart gestapelt, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung in elektrischem Kontakt zu einer benachbarten Bipolarplatte steht. Vorzugsweise ist ein elektrischer Leiter mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung verbunden.
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Bevorzugt ist die elektrisch leitfähige Beschichtung der Isolationsfolie in einem Bereich eines konvexen Vorsprungs der Isolationsfolie oder in einem Bereich eines konkaven Rücksprungs der Isolationsfolie angeordnet. Dadurch wird ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen der elektrisch leitfähigen Beschichtung und der benachbarten Bipolarplatte erhalten.
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäße Bipolarplatten können verhältnismäßig schnell und präzise zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels übereinander gestapelt werden. Die Positionierhilfen verursachen eine automatische korrekte Justierung der Bipolarplatten zueinander. Ein Einsatz von Kamerasystemen zur Erhöhung der Positioniergenauigkeit ist nicht erforderlich, wodurch die Montagezeit verkürzt wird. Insbesondere wenn die Prägung der Bipolarplatten und die Montage des Brennstoffzellenstapels bei konstanter Temperatur erfolgen werden Toleranzen minimiert und der Brennstoffzellenstapel kann schnell und präzise zusammengesetzt werden. Durch die präzise Ausrichtung fluchten die fluidischen Verbindungen zwischen den Strukturen zur Verteilung des Brennstoffs sowie des Oxidationsmittels der einzelnen Bipolarplatten und die zwischen den Bipolarplatten vorgesehenen Dichtelemente sind dichtend aufgenommen. Durch das Vorsehen einer zweiten Positionierhilfe und gegebenenfalls weiterer Positionierhilfen kann die Positioniergenauigkeit noch weiter erhöht werden. Wenn eine Isolationsfolie mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung zwischen den Bipolarplatten angeordnet wird, und ein elektrischer Leiter mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung verbunden wird, so kann die Ausgangsspannung jeder einzelnen Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstapels mittels der besagten Leiter gemessen werden. Dadurch ist vorteilhaft ein Monitoring jeder einzelnen Brennstoffzelle im Betrieb des Brennstoffzellenstapels ermöglicht.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellenstapels mit mehreren Brennstoffzellen,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellenstapel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellenstapel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 4 eine schematische Explosionsdarstellung der Brennstoffzelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Randbereichs einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellenstapel gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
- 6 eine schematische Schnittdarstellung eines modifizierten Brennstoffzellenstapels mit Brennstoffzellen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellenstapels 5 mit mehreren Brennstoffzellen 2. Jede Brennstoffzelle 2 weist eine Membran-Elektroden-Einheit 10 auf, die eine erste Elektrode 21, eine zweite Elektrode 22 und eine Membran 18 umfasst. Die beiden Elektroden 21, 22 sind auf einander gegenüber liegenden Seiten der Membran 18 angeordnet und somit voneinander durch die Membran 18 getrennt. Die erste Elektrode 21 wird im Folgenden auch als Anode 21 bezeichnet und die zweite Elektrode 22 wird im Folgenden auch als Kathode 22 bezeichnet. Die Membran 18 ist als Polymerelektrolytmembran ausgebildet. Die Membran 18 ist für Wasserstoffionen, also H+-Ionen, durchlässig.
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Jede Brennstoffzelle 2 weist ferner zwei Bipolarplatten 40 auf, die sich beidseitig an die Membran-Elektroden-Einheit 10 anschließen. Bei der hier gezeigten Anordnung mehrerer Brennstoffzellen 2 in dem Brennstoffzellenstapel 5 kann jede der Bipolarplatten 40 als zu zwei zueinander benachbart angeordneten Brennstoffzellen 2 gehörig betrachtet werden.
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Die Bipolarplatten 40 und die Membran-Elektroden-Einheiten 10 sind jeweils abwechselnd in eine Vertikalrichtung z zu dem Brennstoffzellenstapel 5 gestapelt. Eine Längsrichtung x erstreckt sich rechtwinklig zu der Vertikalrichtung z. Eine Querrichtung y erstreckt sich rechtwinklig zu der Längsrichtung x und zu der Vertikalrichtung z.
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Die Bipolarplatten 40 umfassen jeweils eine erste Verteilstruktur 50 zur Verteilung eines Brennstoffs, die der Anode 21 zugewandt ist. Die Bipolarplatten 40 umfassen jeweils auch eine zweite Verteilstruktur 60 zur Verteilung eines Oxidationsmittels, die der Kathode 22 zugewandt ist. Die zweite Verteilstruktur 60 dient gleichzeitig zur Ableitung von bei einer Reaktion in der Brennstoffzelle 2 entstandenem Wasser.
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Die Bipolarplatten 40 umfassen ferner eine dritte Verteilstruktur 70, welche zwischen der ersten Verteilstruktur 50 und der zweiten Verteilstruktur 60 angeordnet ist. Die dritte Verteilstruktur 70 dient zur Durchleitung eines Kühlmittels durch die Bipolarplatte 40 und damit zur Kühlung der Brennstoffzellen 2 und des Brennstoffzellenstapels 5.
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Die erste Verteilstruktur 50 und die zweite Verteilstruktur 60 sind elektrisch miteinander verbunden. Zwei benachbarte Bipolarplatten 40 sind durch eine umlaufende Trennschicht 75 elektrisch isoliert und umschließen eine dazwischen liegende Membran-Elektroden-Einheit 10.
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Zwischen den Elektroden 21, 22 der Membran-Elektroden-Einheiten 10 und den Bipolarplatten 40 ist jeweils eine Gasdiffusionsschicht 15 angeordnet. Die Gasdiffusionsschichten 15 gewährleisten eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs von der ersten Verteilstruktur 50 an die benachbarte Anode 21 sowie eine gleichmäßige Verteilung des Oxidationsmittels von der zweiten Verteilstruktur 60 an die benachbarte Kathode 22.
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Im Betrieb der Brennstoffzelle 2 wird Brennstoff über die erste Verteilstruktur 50 zu der Anode 21 geleitet. Ebenso wird Oxidationsmittel über die zweite Verteilstruktur 60 zu der Kathode 22 geleitet. Der Brennstoff, vorliegend Wasserstoff, wird an der Anode 21 katalytisch unter Abgabe von Elektronen zu Protonen oxidiert. Die Protonen gelangen durch die Membran 18 zu der Kathode 22. Die abgegebenen Elektronen fließen durch die Verteilstrukturen 50, 60 zu der Kathode 22 der benachbarten Brennstoffzelle 2, beziehungsweise aus der Anode 21 der an einem Rand befindlichen Brennstoffzelle 2 über einen externen Stromkreis zu der Kathode 22 der an dem anderen Rand befindlichen Brennstoffzelle 2. Das Oxidationsmittel, vorliegend Luftsauerstoff, reagiert durch Aufnahme der so geleiteten Elektronen und der Protonen, die durch die Membran 18 zu der Kathode 22 gelangt sind, zu Wasser.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Brennstoffzelle 2 in einem Brennstoffzellenstapel 5 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die benachbarten Bipolarplatten 40, welche die Membran-Elektroden-Einheit 10 und die Gasdiffusionsschichten 15 umgeben, weisen jeweils eine erste Positionierhilfe 81 auf, welche eine konvexe Ausbuchtung 85 an einer ersten Seite 41 der Bipolarplatte 40 und eine konkave Vertiefung 86 an einer zweiten Seite 42 der Bipolarplatte 40 aufweist. Ferner weisen die beiden Bipolarplatten 40 jeweils eine zweite Positionierhilfe 82 auf, welche eine konvexe Ausbuchtung 85 an einer zweiten Seite 42 der Bipolarplatte 40 und eine konkave Vertiefung 86 an einer ersten Seite 41 der Bipolarplatte 40 aufweist. Die Positionierhilfen 81, 82 weisen jeweils einen konischen Querschnitt auf.
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Die Membran-Elektroden-Einheiten 10 und die Bipolarplatten 40 sind derart gestapelt, dass die konvexe Ausbuchtung 85 der ersten Positionierhilfe 81 einer Bipolarplatte 40 in die konkave Vertiefung 86 der ersten Positionierhilfe 81 einer benachbarten Bipolarplatte 40 formschlüssig eingreift, und dass die konvexe Ausbuchtung 85 der zweiten Positionierhilfe 82 einer Bipolarplatte 40 in die konkave Vertiefung 86 der zweiten Positionierhilfe 82 einer benachbarten Bipolarplatte 40 formschlüssig eingreift.
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Die Bipolarplatten 40 weisen auch jeweils eine Sicke 45 auf. Die Membran-Elektroden-Einheiten 10 und die Bipolarplatten 40 sind derart gestapelt, dass die Sicken 45 von zwei benachbarten Bipolarplatten 40 aufeinander zu gerichtet sind, und dass die zwischen den benachbarten Bipolarplatten 40 angeordnete Membran-Elektroden-Einheit 10 an den beiden Sicken 45 anliegt. Somit dient die Membran-Elektroden-Einheit 10 als Isolator zwischen den Bipolarplatten 40 und als Dichtelement.
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In der hier gezeigten Darstellung liegen die Bipolarplatten 40 im Bereich der Positionierhilfen 81, 82 aneinander an und würden daher im späteren Betrieb einen elektrischen Kurzschluss verursachen. Daher werden die Brennstoffzellen 2 des Brennstoffzellenstapels 5 nach der Montage verpresst und fixiert, beispielsweise durch Gewindestangen, Bänder oder Verguss, und anschließend werden die Bipolarplatten 40 entlang der eingezeichneten Schnittlinien A geschnitten. Dadurch werden die Bereiche mit den Positionierhilfen 81, 82 entfernt.
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3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Brennstoffzelle 2 in einem Brennstoffzellenstapel 5 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten 40 ist jeweils eine Isolationsfolie 30 angeordnet. Die Isolationsfolie 30 weist einen konvexen Vorsprung 35 an einer ersten Oberfläche 31 der Isolationsfolie 30 und einen konkaven Rücksprung 36 an einer zweiten Oberfläche 32 der Isolationsfolie 30 auf. Die Bipolarplatten 40 und die Isolationsfolien 30 sind derart gestapelt, dass der konvexe Vorsprung 35 der Isolationsfolie 30 in die konkave Vertiefung 86 der Positionierhilfe 81, 82 einer benachbarten Bipolarplatte 40 formschlüssig eingreift, und die konvexe Ausbuchtung 85 einer Positionierhilfe 81, 82 einer benachbarten Bipolarplatte 40 in den konkaven Rücksprung 36 der Isolationsfolie 30 formschlüssig eingreift. Die Isolationsfolie 30 dient als Isolator zwischen den Bipolarplatten 40.
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Die zwei benachbarten Bipolarplatten 40 weisen jeweils eine Sicke 45 auf. Dabei sind die Isolationsfolien 30 und die Bipolarplatten 40 derart gestapelt, dass die Sicken 45 von zwei benachbarten Bipolarplatten 40 aufeinander zu gerichtet sind, und dass die zwischen den benachbarten Bipolarplatten 40 angeordnete Isolationsfolie 30 an den beiden Sicken 45 anliegt. Die Isolationsfolie 30 dient somit auch als Dichtelement.
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4 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung der Brennstoffzelle 2 gemäß dem in 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel. Die Bipolarplatten 40 werden abwechselnd in der Vertikalrichtung z übereinander gestapelt. Dabei wird jeweils eine Isolationsfolie 30 zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten 40 angeordnet. Die Isolationsfolie 30 weist einen Ausbruch 38 auf. In dem Ausbruch 38 sind die Membran-Elektroden-Einheiten 10 sowie die Gasdiffusionsschichten 15 angeordnet.
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5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Randbereichs einer Brennstoffzelle 2 in einem Brennstoffzellenstapel 5 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Brennstoffzelle 2 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel gleicht der in den 3 und 4 dargestellten Brennstoffzelle 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Folgenden wird auf die Unterschiede eingegangen. Die Membran-Elektroden-Einheit 10 sowie die Gasdiffusionsschichten 15 sind hier nicht dargestellt.
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Die zweite Oberfläche 32 der Isolationsfolie 30 weist eine elektrisch leitfähige Beschichtung 90 auf. Die Isolationsfolien 30 und die Bipolarplatten 40 sind derart gestapelt, dass die Beschichtung 90 in elektrischem Kontakt zu einer benachbarten Bipolarplatte 40 steht. Die Beschichtung 90 ist vorliegend unter anderem in einem Bereich eines konkaven Rücksprungs 36 der Isolationsfolie 30 angeordnet. Die konvexe Ausbuchtung 85 der ersten Positionierhilfe 81 der benachbarten Bipolarplatte 40 greift in den konkaven Rücksprungs 36 der Isolationsfolie 30 ein und gewährleistet einen elektrischen Kontakt zwischen der Bipolarplatte 40 und der Beschichtung 90.
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Ein elektrischer Leiter 92 ist mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung 90 elektrisch verbunden, beispielhaft mittels einer Lötstelle 94. Somit ist der elektrische Leiter 92 auch mit der benachbarten Bipolarplatte 40, welche in Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung 90 steht, elektrisch verbunden.
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6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines modifizierten Brennstoffzellenstapels 5 mit Brennstoffzellen 2 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Die Membran-Elektroden-Einheiten 10 sowie die Gasdiffusionsschichten 15 sind hier nicht dargestellt.
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Es jeweils eine Isolationsfolie 30 mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 90 zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten 40 angeordnet, und ein elektrischer Leiter 92 ist jeweils mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung 90 verbunden. Somit ist jeder elektrische Leiter 92 einer der Bipolarplatten 40 elektrisch verbunden.
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Zwischen je zwei Leitern 92 kann eine Ausgangsspannung U einer einzelnen Brennstoffzelle 2 des Brennstoffzellenstapels 5 gemessen werden. Dadurch ist ein Monitoring von jeder einzelnen Brennstoffzelle 2 im Betrieb des Brennstoffzellenstapels 5 möglich.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
