DE102019210798A1 - Method for manufacturing a distribution structure for a fuel cell - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur (10) für eine Brennstoffzelle (1) in Form eines selbsttragenden porösen Films, aufweisend: einen ersten Bereich (11) zum Verteilen von Reaktanten über einer Membran (M) der Brennstoffzelle (1) und einen zweiten Bereich (12) zum umfangseitigen Abdichten des ersten Bereiches (11), wobei der erste Bereich (11) aus einem ersten partikularen Material (M1) und der zweite Bereich (12) aus einem zweiten partikularen Material (M2) hergestellt werden, wobei der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) stoffschlüssig miteinander verbunden werden, und wobei sich das zweite Material (M2) von dem ersten Material (M1) unterscheidet.The invention relates to a method for producing a distribution structure (10) for a fuel cell (1) in the form of a self-supporting porous film, comprising: a first region (11) for distributing reactants over a membrane (M) of the fuel cell (1) and a second area (12) for circumferentially sealing the first area (11), the first area (11) being made of a first particulate material (M1) and the second area (12) being made of a second particulate material (M2), the the first area (11) and the second area (12) are materially connected to one another, and the second material (M2) differs from the first material (M1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch, eine entsprechende Verteilungsstruktur nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch sowie eine entsprechende Brennstoffzelle nach dem nebengeordneten unabhängigen Vorrichtungsanspruch.The invention relates to a method for producing a distribution structure for a fuel cell according to the independent method claim, a corresponding distribution structure according to the independent device claim and a corresponding fuel cell according to the independent device claim.

Stand der TechnikState of the art

Die Reaktanten, d. h. Reaktionsedukte und -Produkte, werden in einer Brennstoffzelle mithilfe von Verteilungsstrukturen bereitgestellt und/oder abgeführt. Es gibt Verteilungsstrukturen mit unterschiedlichen Größenordnungen, bspw. in einem relativ großen Bereich, z. B. Millimeterbereich, zum Einströmen der Reaktanten in die Brennstoffzelle und in einem vergleichsweise feinen Bereich, z. B. Nanometerbereich, zum gleichmäßigen Verteilen der Reaktanten in der Brennstoffzelle. Verteilungsstrukturen, bspw. in einem großen Bereich, z. B. Millimeterbereich, bilden z. B. Bipolarplatten, die zumeist mit Kanalstrukturen versehen sind. Verteilungsstrukturen, bspw. in einem feinen Bereich, z. B. Nanometerbereich, bilden z. B. Schäume, Gewebestrukturen und/oder poröse Partikelstrukturen.The reactants, i.e. H. Reaction educts and products are provided and / or discharged in a fuel cell with the help of distribution structures. There are distribution structures with different orders of magnitude, for example in a relatively large area, e.g. B. millimeter range, for the flow of the reactants into the fuel cell and in a comparatively fine area, z. B. nanometer range, for evenly distributing the reactants in the fuel cell. Distribution structures, for example in a large area, e.g. B. millimeter range, form z. B. Bipolar plates, which are mostly provided with channel structures. Distribution structures, for example in a fine area, e.g. B. nanometer range, form z. B. foams, fabric structures and / or porous particle structures.

Die Strömungsfelder innerhalb der Verteilungsstrukturen müssen umlaufend abgedichtet werden. Dabei muss die Dichtung möglichst eng am Strömungsfeld sitzen, damit sich keine kürzeren Wege, sog. Beipässe, mit geringeren Druckverlusten um die Verteilungsstruktur herum als durch sie hindurch ergeben. Wird die Dichtung jedoch mit wenig Spiel zum Strömungsfeld der Verteilungsstruktur ausgeführt, besteht die Gefahr, dass die Verteilungsstruktur das Verpressen der Dichtung auf ein Sollmaß behindert und damit die Pressung zu gering ausfällt, da sich die Dichtung beim Verpressen nicht ausreichend zur Seite bewegen kann. Legt sich die Dichtung nicht an, stimmt zwar die Pressung, aber es entsteht ein Beipass.The flow fields within the distribution structures must be sealed all around. The seal must sit as close as possible to the flow field so that there are no shorter paths, so-called bypasses, with lower pressure losses around the distribution structure than through it. However, if the seal is designed with little play in relation to the flow field of the distribution structure, there is a risk that the distribution structure will hinder the compression of the seal to a specified dimension and thus the compression will be too low because the seal cannot move sufficiently to the side during compression. If the seal does not fit, the compression is correct, but a bypass is created.

Auf Grund der Porosität der Materialien und der im Vergleich zur Porengröße der Materialien größeren Dicke führt ein Umspritzen der Verteilerstrukturen mit Dichtmasse dazu, dass die Dichtmasse in die Struktur hineinläuft und willkürlich die für die Reaktion benötigte Fläche reduziert.Due to the porosity of the materials and the greater thickness compared to the pore size of the materials, encapsulating the distribution structures with sealing compound leads to the sealing compound running into the structure and arbitrarily reducing the area required for the reaction.

Wird eine Dichtung im Verbund mit der Membran aufgeführt, so kann die Dichtung die Membran zwar kontrolliert einfassen, hierfür wird jedoch ein fertiger Film als Membran benötigt. In diesem Falle kann die Membran nicht durch Beschichten auf der Verteilerstruktur bereitgestellt werden. Auch können keine größeren Membranflächen als freitragende Filme hergestellt werden, die zumeist in mobilen Anwendungen, bspw. in Fahrzeugen, benötigt werden.If a seal is used in conjunction with the membrane, the seal can encompass the membrane in a controlled manner, but this requires a finished film as the membrane. In this case, the membrane cannot be provided by coating on the manifold structure. It is also not possible to produce larger membrane surfaces than self-supporting films, which are mostly required in mobile applications, for example in vehicles.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung sieht gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches vor. Ferner sieht die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt eine entsprechende Verteilungsstruktur mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches sowie gemäß einem dritten Aspekt eine entsprechende Brennstoffzelle mit den Merkmalen des nebengeordneten unabhängigen Vorrichtungsanspruches vor. Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verteilungsstruktur und/oder mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.According to a first aspect, the invention provides a method for producing a distribution structure for a fuel cell with the features of the independent method claim. Furthermore, according to a second aspect, the invention provides a corresponding distribution structure with the features of the independent device claim and, according to a third aspect, a corresponding fuel cell with the features of the independent device claim. Further advantages, features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention naturally also apply in connection with the distribution structure according to the invention and / or with the fuel cell according to the invention and in each case vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always made to each other or can be.

Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle in Form eines selbsttragenden porösen Films vor, aufweisend: einen ersten Bereich zum Verteilen von Reaktanten über einer Membran der Brennstoffzelle, und einen zweiten Bereich zum umfangseitigen Abdichten des ersten Bereiches, wobei der erste Bereich aus einem ersten partikularen und/oder pulverförmigen Material und der zweite Bereich aus einem zweiten partikularen und/oder pulverförmigen Material hergestellt werden, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich stoffschlüssig bzw. haftfest miteinander verbunden werden, und wobei sich das zweite Material von dem ersten Material unterscheiden kann.The present invention provides a method of manufacturing a distribution structure for a fuel cell in the form of a self-supporting porous film, comprising: a first area for distributing reactants over a membrane of the fuel cell, and a second area for circumferentially sealing the first area, the first Area made of a first particulate and / or powdery material and the second area made of a second particulate and / or powdery material, wherein the first area and the second area are firmly bonded to each other, and wherein the second material is from the first material can distinguish.

Die erfindungsgemäße Brennstoffzelle kann in Form eines Brennstoffzellenstacks, sog. Brennstoffzellenstapels, mit mehreren gestapelten Brennstoffzellen, vorzugsweise PEM-Brennstoffzellen, ausgebildet sein.The fuel cell according to the invention can be designed in the form of a fuel cell stack, a so-called fuel cell stack, with several stacked fuel cells, preferably PEM fuel cells.

Die erfindungsgemäße Verteilungsstruktur kann in Form einer kohlenstoffbasierten dünnen Katalysatorschicht (Microporous layer, MPL) und/oder einer kohlenstoffbasierten nanoporösen Gasdiffusionslage (GDL) ausgeführt sein, die im ersten Bereich einer gleichmäßigen Verteilung der Reaktanten über der Membran der Brennstoffzelle und die im zweiten Bereich einer Abdichtung der Strömungsstruktur durch den ersten Bereich dient.The distribution structure according to the invention can be in the form of a carbon-based thin catalyst layer (microporous layer, MPL ) and / or a carbon-based nanoporous gas diffusion layer ( GDL ), which in the first area serves to uniformly distribute the reactants over the membrane of the fuel cell and which in the second area serves to seal off the flow structure through the first area.

Die erfindungsgemäße Verteilungsstruktur kann für mobile Anwendungen, bspw. in Fahrzeugen, oder für stationäre Anwendungen, bspw. in Generatoren, geeignet sein.The distribution structure according to the invention can be suitable for mobile applications, for example in vehicles, or for stationary applications, for example in generators.

Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass eine Verteilungsstruktur mit einer Gasdiffusionselektrode (GDL) oder einer Katalysatorschicht (MPL) als erster Bereich mit einer partikelförmigen (offen-)porösen Struktur, bspw. aus PTFEhaltigen Partikeln, und einer Dichtung als zweiter Bereich mit einer ebenfalls partikelförmigen Struktur, jedoch mit einer niedrigen oder gar geschlossenen Porosität, bspw. aus PTFE-Partikeln, bereitgestellt wird. Die erfindungsgemäße Verteilungsstruktur dient somit zur Vermeidung von Leckagen und Beipassen von Edukt- und Produktströmen vorbei an der Strömungsstruktur durch den ersten Bereich. Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ermöglicht die Erfindung eine Beschichtung der erfindungsgemäßen Verteilungsstruktur mit einer Membran, bspw. aus einem Polymerelektrolyt, z. B im Rahmen eines sog. direct-membran-coating-Verfahrens. Dazu kommt noch eine vereinfachte Fertigungsfolge der erfindungsgemäßen Verteilungsstruktur.The idea of the invention is that a distribution structure with a gas diffusion electrode ( GDL ) or a catalyst layer ( MPL ) is provided as a first area with a particulate (open) porous structure, for example made of PTFE-containing particles, and a seal as a second area with a likewise particulate structure, but with a low or even closed porosity, for example made of PTFE particles . The distribution structure according to the invention thus serves to avoid leakages and bypassing of educt and product flows past the flow structure through the first area. Due to the material connection between the first area and the second area, the invention enables the distribution structure according to the invention to be coated with a membrane, for example made of a polymer electrolyte, e.g. B as part of what is known as a direct membrane coating process. In addition, there is a simplified production sequence for the distribution structure according to the invention.

Gemäß der Erfindung wird ein selbst- bzw. freitragender Film als poröse Gasdiffusionselektrode (GDL) oder Katalysatorschicht (MPL) aus Partikeln in den in der PEM-Brennstoffzelle benötigten Abmessungen hergestellt. Der Film kann eine Partikelmischung aus PTFE sowie Graphit und optional Leitruß und/oder ein weiteres Polymer enthalten. Die Partikelmischung kann in eine Form gelegt, oder in einem Durchlaufverfahren durch eine temporäre Form gefahren oder auf einer Unterlage, wie z. B. eine Bipolarplatte, positioniert, bspw. aufgedruckt, werden. Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die erfindungsgemäße Verteilungsstruktur in Form eines selbsttragenden porösen Films direkt auf eine Bipolarplatte gedruckt wird, d. h., dass der poröse erste Bereich und der zweite Dichtungsbereich direkt auf der Bipolarplatten gedruckt werden. Anschließend kann dann die Membran darauf, vorzugsweise mit etwas Überlapp auf dem Dichtungsbereich, beschichtet und/oder gedruckt werden. Der benötigte Dichtungsbereich wird aus dem Dichtungsmaterial, bspw. aus PTFE oder PTFE-haltigem Kompositmaterial, dicht an den Film angefügt, bspw. durch Pulveranhäufen usw., und dort stoffschlüssig angebunden, bspw. durch Verpressen und oder Versintern. Durch einen solchen Stoffschluss am Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich erfolgt keine bzw. keine wesentliche Materialvermischung, sodass das Material der Dichtung nicht (zumindest nicht wesentlich) in die poröse Struktur des ersten Bereiches eindringt. Die finale Höhe/Dicke des zweiten Bereiches kann unterschiedlich zur Höhe/Dicke des ersten Bereiches ausgeführt werden. Soll anschließend eine Membran aufgebracht werden, so kann die Membran auf die Verteilungsstruktur aufgetragen werden und zusätzlich den Bereich der nun stoffschlüssig angrenzenden Dichtung zumindest zum Teil überdecken. D.h., dass die Membran auch auf die Dichtung aufgetragen werden kann. Im zweiten Bereich braucht die Membran aber nicht haftfest sein.According to the invention, a self-supporting or self-supporting film is used as a porous gas diffusion electrode ( GDL ) or catalyst layer ( MPL ) made from particles in the dimensions required in the PEM fuel cell. The film can contain a particle mixture of PTFE and graphite and optionally carbon black and / or another polymer. The particle mixture can be placed in a mold, or driven in a continuous process through a temporary mold or on a base, such as. B. a bipolar plate, positioned, for example. Imprinted. A further development of the invention can provide that the distribution structure according to the invention is printed directly on a bipolar plate in the form of a self-supporting porous film, ie that the porous first area and the second sealing area are printed directly on the bipolar plate. Then the membrane can then be coated and / or printed thereon, preferably with a slight overlap on the sealing area. The required sealing area is made of the sealing material, for example made of PTFE or a composite material containing PTFE, tightly attached to the film, for example by powder piles etc., and connected there in a materially bonded manner, for example by pressing and / or sintering. Due to such a material bond at the transition area between the first area and the second area, there is no or no substantial material mixing, so that the material of the seal does not (at least not significantly) penetrate the porous structure of the first area. The final height / thickness of the second area can be designed differently from the height / thickness of the first area. If a membrane is then to be applied, the membrane can be applied to the distribution structure and additionally at least partially cover the area of the now materially adjoining seal. This means that the membrane can also be applied to the seal. In the second area, however, the membrane does not need to be adherent.

Ferner kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass das erste partikuläre Material aus mindestens einem der folgenden Elemente, insbesondere als eine pulverförmige Mischung, bereitgestellt wird: Fluorpolymer, PTFE, Acrylat, Styrol, Nitril-Butadien-Styrol, leitfähige Partikeln, Graphit, Leitruß, Hydrophobisierungsmaterial und/oder Bindemittel. Leitfähige Partikeln, Graphit und/oder Leitruß sorgen für die elektrische Leitfähigkeit des ersten Bereiches. PTFE, Hydrophobisierungsmaterial und/oder Bindemittel sorgen fürs Beschichten der leitfähigen Partikel, deren wasserabweisende Eigenschaften sowie Bindung zwischen den Partikeln, sodass ein zusammenhängender Film als poröse Gasdiffusionselektrode (GDL) oder Katalysatorschicht (MPL) im ersten Bereich bereitgestellt werden kann.Furthermore, in a method for producing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the first particulate material is provided from at least one of the following elements, in particular as a powdery mixture: fluoropolymer, PTFE, acrylate, styrene, nitrile-butadiene-styrene , conductive particles, graphite, carbon black, hydrophobizing material and / or binding agent. Conductive particles, graphite and / or carbon black ensure the electrical conductivity of the first area. PTFE, waterproofing material and / or binding agent ensure that the conductive particles are coated, their water-repellent properties and the bond between the particles, so that a coherent film as a porous gas diffusion electrode ( GDL ) or catalyst layer ( MPL ) can be provided in the first area.

Weiterhin kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass das zweite partikuläre Material aus mindestens einem der folgenden Elemente, insbesondere als eine pulverförmige Mischung, bereitgestellt wird: Fluorpolymer, PTFE, PTFE-haltigem Kompositmaterial und/oder einem Füllstoff zum Verstärken und/oder Aussteifen und/oder Einstellen einer elektrischen Leitfähigkeit des zweiten Bereiches. Somit kann ein Dichtungsbereich im zweiten Bereich bereitgestellt werden, der eine geschlossene bzw. nahezu geschlossene Porosität sowie vorteilhafte mechanische Eigenschaften aufweisen und/oder der zusammen mit dem ersten Bereich und/oder mithilfe dergleichen Bearbeitungsschritte wie der erste Bereich hergestellt werden kann.Furthermore, in a method for producing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the second particulate material is provided from at least one of the following elements, in particular as a powdery mixture: fluoropolymer, PTFE, PTFE-containing composite material and / or a filler for reinforcing and / or stiffening and / or adjusting an electrical conductivity of the second area. Thus, a sealing area can be provided in the second area which has a closed or almost closed porosity and advantageous mechanical properties and / or which can be produced together with the first area and / or with the aid of the same processing steps as the first area.

Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass der erste Bereich und der zweite Bereich in einem Schritt hergestellt werden. Somit kann eine besonders einfache und schnelle Herstellung der Verteilungsstruktur ermöglicht werden.Furthermore, in a method for manufacturing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the first region and the second region are manufactured in one step. A particularly simple and rapid production of the distribution structure can thus be made possible.

Zudem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass der zweite Bereich in einem separaten Schritt an den ersten Bereich angebunden wird. Somit können sogar vorhandene Gasverteilungsstrukturen mit einem vorteilhaften zweiten (Abdichtungs-)Bereich im Sinne der Erfindung aufgerüstet werden.In addition, it is conceivable within the scope of the invention that the second area is connected to the first area in a separate step. Thus, even existing gas distribution structures can be upgraded with an advantageous second (sealing) area within the meaning of the invention.

Außerdem kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass der erste Bereich und der zweite Bereich durch Verpressen und/oder Versintern hergestellt werden. Somit kann die Verteilungsstruktur mit wenig Kosten- und Zeitaufwand hergestellt werden und flexible Geometrien bzw. Formen aufweisen.In addition, in a method for producing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the first region and the second region are produced by pressing and / or sintering. The distribution structure can thus be produced with little expenditure of money and time and can have flexible geometries or shapes.

Ferner kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass der erste Bereich und der zweite Bereich durch ein additives Fertigungsverfahren, Drucken und/oder 3D-Drucken, bspw. auf einer Bipolarplatte, hergestellt werden kann. Somit kann die Verteilungsstruktur materialsparend und frei vom Formwerkzeug hergestellt werden.Furthermore, in a method for producing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the first area and the second area can be produced by an additive manufacturing method, printing and / or 3D printing, for example on a bipolar plate. The distribution structure can thus be produced in a material-saving manner and free of the molding tool.

Weiterhin kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass der erste Bereich und der zweite Bereich materialabtragend oder prägend (nach-)bearbeitet werden. Somit können die Formgestaltungen beim Herstellen der Verteilungsstruktur erweitert werden.Furthermore, in a method for producing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the first area and the second area are (post) processed in a material-removing or embossing manner. Thus, the shapes can be expanded when manufacturing the distribution structure.

Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass der erste Bereich und der zweite Bereich mit unterschiedlichen Materialstärken hergestellt werden. Dabei ist bspw. denkbar, dass der zweite Bereich höher bzw. dicker ausgeführt werden kann als der erste Bereich. Somit kann beim Verpressen der Verteilungsstruktur innerhalb der Brennstoffzelle die Dichtwirkung durch den zweiten Bereich erhöht werden.Furthermore, in a method for producing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the first region and the second region are produced with different material thicknesses. It is conceivable, for example, that the second area can be made higher or thicker than the first area. Thus, when the distribution structure is pressed inside the fuel cell, the sealing effect can be increased by the second area.

Zudem kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass der erste Bereich und der zweite Bereich beim Herstellen unterschiedlich verdichtet werden. Dabei ist bspw. denkbar, dass der zweite Bereich stärker verdichtet werden kann als der erste Bereich. Somit kann die Dichtwirkung in dem zweiten Bereich erhöht werden.In addition, in a method for producing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the first region and the second region are compressed differently during production. It is conceivable, for example, that the second area can be compressed more than the first area. The sealing effect in the second area can thus be increased.

Außerdem kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass der erste Bereich einen höheren Anteil an leitfähigen Partikeln und/oder eine höhere Porosität aufweist als der zweite Bereich. Somit kann der erste Bereich mit vorteilhaften Eigenschaften für die Medienverteilung bereitgestellt werden.In addition, in a method for producing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the first region has a higher proportion of conductive particles and / or a higher porosity than the second region. The first area can thus be provided with advantageous properties for media distribution.

Ferner kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle vorsehen, dass der zweite Bereich eine höhere Dichte und/oder einen höheren Anteil an Fluorpolymer und/oder PTFE aufweist als der erste Bereich. Somit kann der zweite Bereich mit vorteilhaften Eigenschaften für die Medienabdichtung bereitgestellt werden.Furthermore, in a method for producing a distribution structure for a fuel cell, the invention can provide that the second region has a higher density and / or a higher proportion of fluoropolymer and / or PTFE than the first region. The second area can thus be provided with advantageous properties for sealing the media.

Die vorliegende Erfindung sieht weiterhin eine Verteilungsstruktur für eine Brennstoffzelle in Form eines selbsttragenden porösen Films vor, aufweisend: einen ersten Bereich zum (vorzugsweise feinen) Verteilen (insbesondere im Nanometerbereich) von Reaktanten über einer Membran der Brennstoffzelle, und einen zweiten Bereich zum umfangseitigen Abdichten des ersten Bereiches, wobei der erste Bereich aus einem ersten partikularen und/oder pulverförmigen Material und der zweite Bereich aus einem zweiten partikularen und/oder pulverförmigen Material ausgeführt sind, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich stoffschlüssig miteinander verbunden sind, und wobei sich das zweite Material von dem ersten Material unterscheidet. Mithilfe der erfindungsgemäßen Verteilungsstruktur werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.The present invention further provides a distribution structure for a fuel cell in the form of a self-supporting porous film, comprising: a first area for (preferably finely) distributing (in particular in the nanometer range) reactants over a membrane of the fuel cell, and a second area for circumferentially sealing the first area, the first area made of a first particulate and / or powdery material and the second area made of a second particulate and / or powdery material, wherein the first area and the second area are materially connected to each other, and the second area Material differs from the first material. With the aid of the distribution structure according to the invention, the same advantages are achieved that were described above in connection with the method according to the invention. Reference is made here in full to these advantages.

Vorteilhafterweise kann die Verteilungsstruktur mithilfe eines Verfahrens hergestellt werden, welches wie oben beschrieben ablaufen kann. Auf diese Weise kann die Verteilungsstruktur die besonderen Eigenschaften erhalten, die das erfindungsgemäße Verfahren nach sich zieht, wie verbesserte Abdichtung des ersten Bereiches, Vermeidung von Leckagen, verbesserte Strömungsstruktur durch den ersten Bereich, Einfachheit und verbesserte Formgestaltung bei der Herstellung.The distribution structure can advantageously be produced with the aid of a method which can take place as described above. In this way, the distribution structure can obtain the special properties that the method according to the invention entails, such as improved sealing of the first area, avoidance of leakages, improved flow structure through the first area, simplicity and improved shape design during manufacture.

Die vorliegende Erfindung sieht des Weiteren eine Brennstoffzelle mit mindestens einer entsprechenden Verteilungsstruktur vor. Mithilfe der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Verteilungsstruktur beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.The present invention also provides a fuel cell with at least one corresponding distribution structure. With the aid of the fuel cell according to the invention, the same advantages are achieved that were described above in connection with the method according to the invention and the distribution structure according to the invention. Reference is made here in full to these advantages.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele:

  • Die Erfindung und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
    • 1 einen beispielhaften Aufbau einer Brennstoffzelle im Sinne der Erfindung,
    • 2 eine Ansicht von oben auf eine Verteilungsstruktur im Sinne der Erfindung, und
    • 3 eine Seitenansicht einer Verteilungsstruktur im Sinne der Erfindung.
Preferred embodiments:
  • The invention and its developments as well as their advantages are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:
    • 1 an exemplary structure of a fuel cell within the meaning of the invention,
    • 2 a view from above of a distribution structure according to the invention, and
    • 3 a side view of a distribution structure according to the invention.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts of the invention are always provided with the same reference symbols, which is why they are usually only described once.

Die 1 bis 3 sollen dazu dienen, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur 10 für eine Brennstoffzelle 1 in Form eines selbsttragenden porösen Films zu beschreiben.The 1 to 3 are intended to serve a method according to the invention for producing a distribution structure 10 for a fuel cell 1 in the form of a self-supporting porous film.

Wie es die 1 zeigt, kann die erfindungsgemäße Brennstoffzelle 1 in Form eines Brennstoffzellenstacks, sog. Brennstoffzellenstapels, mit mehreren gestapelten Brennstoffzellen, vorzugsweise PEM-Brennstoffzellen, ausgebildet sein.Like it 1 shows, the fuel cell according to the invention 1 in the form of a fuel cell stack, so-called fuel cell stack, with several stacked fuel cells, preferably PEM fuel cells.

Wie es ferner aus der 1 zu erkennen ist, kann die erfindungsgemäße Verteilungsstruktur 10 in Form einer Katalysatorschicht MPL und/oder einer Gasdiffusionslage GDL ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße Verteilungsstruktur 10 kann für mobile Anwendungen, bspw. in Fahrzeugen, oder für stationäre Anwendungen, bspw. in Generatoren, ausgeführt sein.As also from the 1 can be seen, the distribution structure according to the invention 10 in the form of a catalyst layer MPL and / or a gas diffusion layer GDL be executed. The distribution structure according to the invention 10 can be designed for mobile applications, e.g. in vehicles, or for stationary applications, e.g. in generators.

Wie es weiterhin die 2 und 3 zeigen, kann die erfindungsgemäße Verteilungsstruktur 10 einen ersten (vorzugsweise offen porösen, aber zusammenhängenden) Bereich 11 zum Verteilen von Reaktanten, wie z. B. O2 oder H2, über einer Membran M der Brennstoffzelle 1 und einen zweiten Bereich 12 zum umfangseitigen Abdichten des ersten Bereiches 11 aufweisen. Gemäß der Erfindung werden der erste Bereich 11 aus einem ersten partikularen und/oder pulverförmigen Material M1 und der zweite Bereich 12 aus einem zweiten partikularen und/oder pulverförmigen Material M2 hergestellt. Im gleichen Herstellungsschritt oder in einem nachfolgenden Anbindungsschritt werden die Partikel des ersten Bereichs 11 und des zweiten Bereichs 12 stoffschlüssig miteinander verbunden. Erfindungsgemäß kann sich das zweite Material M2 von dem ersten Material M1 unterscheiden.How it continues the 2 and 3 can show the distribution structure according to the invention 10 a first (preferably openly porous, but contiguous) area 11 for distributing reactants, such as. B. O2 or H2, over a membrane M. the fuel cell 1 and a second area 12th for circumferential sealing of the first area 11 exhibit. According to the invention, the first area 11 made of a first particulate and / or powdery material M1 and the second area 12th made of a second particulate and / or powdery material M2 manufactured. In the same production step or in a subsequent connection step, the particles of the first area are 11 and the second area 12th firmly connected to each other. According to the invention, the second material M2 from the first material M1 distinguish.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verteilungsstruktur 10 mit einer Gasdiffusionselektrode GDL oder einer Katalysatorschicht MPL als erster Bereich 11 und einer Dichtung als zweiter Bereich 12 bereitgestellt. Beide Bereiche 11, 12 werden aus partikularen und/oder pulverförmigen Materialien M1, M2 hergestellt, wie dies die 2 und 3 andeuten.According to the method of the invention, the distribution structure 10 with a gas diffusion electrode GDL or a catalyst layer MPL as the first area 11 and a seal as the second area 12th provided. Both areas 11 , 12th are made from particulate and / or powdery materials M1 , M2 manufactured like this the 2 and 3 suggest.

Gemäß der 3 ist es zudem ersichtlich, dass der erste Bereich 11 und der zweite Bereich 12 mit unterschiedlichen Materialstärken d1, d2 hergestellt werden können (vgl. die gestrichelten Linien in der 3). Beim Verpressen der Verteilungsstruktur 10 innerhalb der Brennstoffzelle 1 wird dann die Dichtung bzw. der zweite Bereich 12 stärker zusammengepresst als der erste Bereich 11, wodurch die Dichtwirkung durch den zweiten Bereich 12 erhöht werden kann.According to the 3 it can also be seen that the first area 11 and the second area 12th with different material thicknesses d1 , d2 can be produced (see the dashed lines in the 3 ). When pressing the distribution structure 10 inside the fuel cell 1 then becomes the seal or the second area 12th more compressed than the first area 11 , whereby the sealing effect through the second area 12th can be increased.

Im Rahmen der Erfindung ist es außerdem denkbar, dass der erste Bereich 11 und der zweite Bereich 12 bereits beim Herstellen unterschiedlich verdichtet werden können, um die Dichtwirkung in dem zweiten Bereich 12 zu erhöhen. In the context of the invention it is also conceivable that the first area 11 and the second area 12th can already be compressed differently during manufacture in order to achieve the sealing effect in the second area 12th to increase.

Ferner kann der erste Bereich 11 im Sinne der Erfindung einen höheren Anteil an leitfähigen Partikeln und/oder eine höhere Porosität aufweisen als der zweite Bereich 12, um eine verbesserte Medienverteilung durch den ersten Bereich 11 zu ermöglichen.Furthermore, the first area 11 in the sense of the invention have a higher proportion of conductive particles and / or a higher porosity than the second region 12th to improve media distribution through the first area 11 to enable.

Weiterhin kann der zweite Bereich 12 im Sinne der Erfindung eine höhere Dichte und/oder einen höheren Anteil an Fluorpolymer und/oder PTFE aufweisen als der erste Bereich 11, um eine verbesserte Medienabdichtung durch den zweiten Bereich 12 zu ermöglichen.Furthermore, the second area 12th in the sense of the invention have a higher density and / or a higher proportion of fluoropolymer and / or PTFE than the first area 11 to improve media sealing through the second area 12th to enable.

Mithilfe der erfindungsgemäßen Verteilungsstruktur 10 können Leckagen und Beipasse von Edukt- und Produktströmen vorbei an der Strömungsstruktur durch den ersten Bereich 11 vermieden werden. Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Bereich 11 und dem zweiten Bereich 12 kann eine Beschichtung der erfindungsgemäßen Verteilungsstruktur 10 mit einer Membran, bspw. aus einem Polymerelektrolyt, z. B im Rahmen eines sog. direct-membrancoating-Verfahrens, ermöglicht werden.Using the distribution structure according to the invention 10 leakages and bypasses of educt and product flows past the flow structure through the first area 11 be avoided. Due to the material connection between the first area 11 and the second area 12th can be a coating of the distribution structure according to the invention 10 with a membrane, for example made of a polymer electrolyte, e.g. B as part of what is known as a direct membrane coating process.

Das erste Material M1, aus welchem der erste Bereich 11 hergestellt wird, kann eine Partikelmischung aus PTFE sowie Graphit und optional Leitruß und/oder ein weiteres Polymer enthalten. Das zweite Material M2, aus welchem der zweite Bereich 12 hergestellt wird, kann eine Partikelmischung aus PTFE oder PTFE-haltigem Kompositmaterial enthalten, ggf. mit Füllstoffen zum Verstärken und/oder Aussteifen und/oder Einstellen einer elektrischen Leitfähigkeit des zweiten Bereiches 12.The first material M1 from which the first area 11 can contain a particle mixture of PTFE and graphite and optionally carbon black and / or another polymer. The second material M2 , from which the second area 12th is produced, can contain a particle mixture of PTFE or PTFE-containing composite material, optionally with fillers for reinforcing and / or stiffening and / or adjusting an electrical conductivity of the second area 12th .

Die Partikelmischung des ersten Materials M1 und die Partikelmischung des zweiten Material M2 können im gleichen Herstellungsschritt miteinander verbunden werden, bspw. durch Verpressen oder Versintern. Zudem ist es denkbar, dass die Partikelmischung des zweiten Material M2 in einem separaten Anbindungsschritt dicht an den ersten Bereich 11 angefügt wird, bspw. durch Pulveranhäufen, und dort stoffschlüssig, bspw. durch Verpressen und oder Versintern, an den ersten Bereich 11 angebunden wird. Durch einen solchen Stoffschluss am Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich 11 und dem zweiten Bereich 12 erfolgt keine bzw. keine wesentliche Materialvermischung, sodass die Strömungsstruktur des ersten Bereiches 11 nicht verschlossen wird.The particle mixture of the first material M1 and the particle mixture of the second material M2 can be connected to one another in the same manufacturing step, for example by pressing or sintering. It is also conceivable that the particle mixture of the second material M2 in a separate connection step close to the first area 11 is added, for example by piles of powder, and there cohesively, for example by pressing and / or sintering, to the first area 11 is connected. By such a bond at the transition area between the first area 11 and the second area 12th there is no or no substantial material mixing, so that the flow structure of the first area 11 is not locked.

Des Weiteren ist es denkbar, dass der erste Bereich 11 und der zweite Bereich 12 durch ein additives Fertigungsverfahren, Drucken und/oder 3D-Drucken hergestellt werden können.It is also conceivable that the first area 11 and the second area 12th can be produced by an additive manufacturing process, printing and / or 3D printing.

Weiterhin ist es denkbar, dass der erste Bereich 11 und der zweite Bereich 12 materialabtragend oder prägend (nach-)bearbeitet werden können.It is also conceivable that the first area 11 and the second area 12th can be (re) processed material-removing or stamping.

Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The preceding description of the figures describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments can, insofar as it is technically sensible, be freely combined with one another without departing from the scope of the invention.

Claims (10)

Verfahren zum Herstellen einer Verteilungsstruktur (10) für eine Brennstoffzelle (1) in Form eines selbsttragenden porösen Films, aufweisend: einen ersten Bereich (11) zum Verteilen von Reaktanten über einer Membran (M) der Brennstoffzelle (1) und einen zweiten Bereich (12) zum umfangseitigen Abdichten des ersten Bereiches (11), wobei der erste Bereich (11) aus einem ersten partikularen Material (M1) und der zweite Bereich (12) aus einem zweiten partikularen Material (M2) hergestellt werden, wobei der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) stoffschlüssig miteinander verbunden werden, und wobei sich das zweite Material (M2) von dem ersten Material (M1) unterscheidet.A method for producing a distribution structure (10) for a fuel cell (1) in the form of a self-supporting porous film, comprising: a first area (11) for distributing reactants over a membrane (M) of the fuel cell (1) and a second area (12) for circumferentially sealing the first area (11), wherein the first area (11) is made of a first particulate material (M1) and the second area (12) is made of a second particulate material (M2), wherein the first area (11) and the second area (12) are materially connected to one another, and wherein the second material (M2) is different from the first material (M1). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste partikuläre Material (M1) aus mindestens einem der folgenden Elemente bereitgestellt wird: Fluorpolymer, PTFE, Acrylat, Styrol, Nitril-Butadien-Styrol, leitfähige Partikeln, Graphit, Leitruß, Hydrophobisierungsmaterial und/oder Bindemittel.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the first particulate material (M1) is provided from at least one of the following elements: fluoropolymer, PTFE, acrylate, styrene, nitrile-butadiene-styrene, conductive particles, graphite, carbon black, hydrophobizing material and / or binding agent. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite partikuläre Material (M2) aus mindestens einem der folgenden Elemente bereitgestellt wird: Fluorpolymer, PTFE, PTFE-haltigem Kompositmaterial und/oder einem Füllstoff zum Verstärken und/oder Aussteifen und/oder Einstellen einer elektrischen Leitfähigkeit des zweiten Bereiches (12).Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the second particulate material (M2) is provided from at least one of the following elements: fluoropolymer, PTFE, PTFE-containing composite material and / or a filler for reinforcing and / or stiffening and / or setting an electrical conductivity of the second area (12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) in einem Schritt hergestellt werden oder dass der zweite Bereich (12) in einem separaten Schritt an den ersten Bereit (11) angebunden wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first area (11) and the second area (12) are produced in one step or that the second area (12) is connected to the first ready (11) in a separate step . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) durch Verpressen und/oder Versintern hergestellt werden, und/oder dass der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) durch ein additives Fertigungsverfahren, Drucken und/oder 3D-Drucken hergestellt werden, und/oder dass der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) materialabtragend oder prägend bearbeitet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first area (11) and the second area (12) are produced by pressing and / or sintering, and / or that the first area (11) and the second area (12) can be produced by an additive manufacturing process, printing and / or 3D printing, and / or that the first area (11) and the second area (12) are machined to remove material or to shape them. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) mit unterschiedlichen Materialstärken (d1, d2) hergestellt werden und/oder dass der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) beim Herstellen unterschiedlich verdichtet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first area (11) and the second area (12) are produced with different material thicknesses (d1, d2) and / or that the first area (11) and the second area (12 ) are compressed differently during manufacture. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (11) einen höheren Anteil an leitfähigen Partikeln und/oder eine höhere Porosität aufweist als der zweite Bereich (12), und/oder dass der zweite Bereich (12) eine höhere Dichte und/oder einen höheren Anteil an Fluorpolymer und/oder PTFE aufweist als der erste Bereich (11).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first area (11) has a higher proportion of conductive particles and / or a higher porosity than the second area (12), and / or that the second area (12) has a higher proportion Has density and / or a higher proportion of fluoropolymer and / or PTFE than the first region (11). Verteilungsstruktur (10) für eine Brennstoffzelle (1) in Form eines selbsttragenden porösen Films, aufweisend: einen ersten Bereich (11) zum Verteilen von Reaktanten über einer Membran (M) der Brennstoffzelle (1) und einen zweiten Bereich (12) zum umfangseitigen Abdichten des ersten Bereiches (11), wobei der erste Bereich (11) aus einem ersten partikularen Material (M1) und der zweite Bereich (12) aus einem zweiten partikularen Material (M2) ausgeführt sind, wobei der erste Bereich (11) und der zweite Bereich (12) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, und wobei sich das zweite Material (M2) von dem ersten Material (M1) unterscheidet.Distribution structure (10) for a fuel cell (1) in the form of a self-supporting porous film, comprising: a first area (11) for distributing reactants over a membrane (M) of the fuel cell (1) and a second area (12) for circumferentially sealing the first area (11), wherein the first area (11) is made of a first particulate material (M1) and the second area (12) is made of a second particulate material (M2), wherein the first area (11) and the second area (12) are materially connected to one another, and wherein the second material (M2) is different from the first material (M1). Verteilungsstruktur (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsstruktur (10) mithilfe eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist.Distribution structure (10) according to the preceding claim, characterized in that the distribution structure (10) using a method according to one of the preceding claims Claims 1 to 7th is made. Brennstoffzelle (1) mit mindestens einer Verteilungsstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9.Fuel cell (1) with at least one distribution structure (10) according to one of the preceding Claims 8 or 9 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH084009B2 (en) * 1986-10-02 1996-01-17 株式会社東芝 Fuel cell
JP5436065B2 (en) * 2008-09-26 2014-03-05 日産自動車株式会社 Gas diffusion layer for polymer electrolyte fuel cells
DE102013215605A1 (en) * 2013-08-07 2015-02-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing a fuel cell and a fuel cell system
GB2517425A (en) * 2013-08-19 2015-02-25 Intelligent Energy Ltd A fuel cell and its method of manufacture

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