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Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenanordnung mit wenigstens zwei Bipolarplatten und wenigstens einer zwischen jeweils zwei Bipolarplatten angeordneten Membran-Elektroden-Anordnung, sowie wenigstens einem zwischen jeweils einer Bipolarplatte und einer Membran-Elektroden-Anordnung angeordneten Strömungsbeeinflussungselement.
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Brennstoffzellen sind elektrochemische Vorrichtungen, die Wärme und elektrische Energie aus einem Brennstoff und einem Oxidationsmittel erzeugen. Bekannte Brennstoffzellen verwenden beispielsweise Wasserstoff als Protonenquelle und Sauerstoff, insbesondere aus der Umgebungsluft als Oxidationsmittel. Dabei weist eine Brennstoffzellenanordnung meist eine Vielzahl von Membran-Elektroden-Anordnungen auf, deren elektrische Leistungen und Potentiale sich addieren. Zwischen jeweils zwei Membran-Elektroden-Anordnungen (MEA) ist je eine Bipolarplatte angeordnet, an deren Seitenflächen die brennstoff- bzw. oxidatorhaltigen Prozessgase an die Membran-Elektroden-Anordnungen geführt wird. Eine Membran-Elektroden-Anordnung weist sowohl einen Anoden- als auch einen Kathodenbereich auf, wobei der Brennstoff zum Anodenbereich und das Oxidationsmittel zum Kathodenbereich geführt wird. An der Anode wird der Brennstoff bei üblichen Brennstoffzellen katalytisch unter Abgabe von Elektronen oxidiert. Die verbleibenden Ionen gelangen durch den meist in Form einer Membran vorliegenden Elektrolyten in den Kathodenbereich, wo sie mit dem der Kathode zugeführten Oxidationsmittel (Sauerstoff) sowie den über einen äußeren Stromkreis zur Kathode geleiteten Elektronen reagieren. Ebenso an der Membran-Elektroden-Anordnung angeordnete Gasdiffusionsmedien werden im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung als Elemente der Membran-Elektroden-Anordnung behandelt und entsprechend nicht weiter erwähnt. Bei einigen Ausführungsformen ist zwischen der Bipolarplatte und einer Membran-Elektroden-Anordnung ein Strömungsbeeinflussungselement beispielsweise in Form einer perforierten Platte angeordnet, welches die kontrollierte Zuführung von Prozessgas zur Membran-Elektroden-Anordnung und deren lokalen Wasserhaushalt verbessert. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle bzw. des Brennstoffzellensystems erhöht werden.
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Zum Abdichten der Elemente einer Brennstoffzellenanordnung gegeneinander ist es bekannt, ein Dichtmittel in Form einer Dichtraupe auf eine der aneinander angeordneten Komponenten wie der Bipolarplatte, oder der Membran-Elektroden-Anordnung aufzutragen, welches beim Verspannen der Elemente zueinander eine Dichtwirkung ausbildet. Dabei stellt der Übergangsbereich zwischen einem Reaktionsbereich und einem zu- bzw. Ableitungsbereich einen schwierig abdichtbaren Bereich dar. Im Stand der Technik werden hierzu beispielsweise Einlegeblättchen oder Klapp-Inlays verwendet, wie beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2005 058 350 A1 vorgeschlagen wird. Die bekannten Lösungen erhöhen allerdings den Aufwand und die Fehleranfälligkeit beim Zusammenbau einer Brennstoffzellenanordnung und erfordern beispielsweise zusätzliche Bauteile für die Brennstoffzellenanordnungen.
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Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffzellenanordnung mit einer verbesserten Abdichtung vorzuschlagen, welche keinen erhöhten Montageaufwand erfordert. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Brennstoffzellenanordnung vorgeschlagen, mit wenigstens zwei Bipolarplatten und wenigstens einer zwischen jeweils zwei Bipolarplatten angeordneten Membran-Elektroden-Anordnung sowie wenigstens einem zwischen jeweils einer Bipolarplatte und einer Membran-Elektroden-Anordnung angeordneten Strömungsbeeinflussungselement. Dabei weist das Strömungsbeeinflussungselement wenigstens eine Dichtungseinrichtung zum Abdichten wenigstens eines Bereichs zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Anordnung auf.
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Brennstoffzellenanordnungen weisen gewöhnlich eine Anzahl von abwechselnd angeordneten Bipolarplatten und Membran-Elektroden-Anordnungen (MEA) auf. Eine zwischen zwei Membran-Elektroden-Anordnungen angeordnete Bipolarplatte verbindet die Anode einer Membran-Elektroden-Anordnung mit der Kathode der an der anderen Seite der Bipolarplatte angeordneten Membran-Elektroden-Anordnung physikalisch und elektrisch leitend. Bei den hier beschriebenen Ausführungen ist pro Einzel-Brennstoffzelle ferner zwischen jeweils mindestens einer Bipolarplatte wie beispielsweise der Kathoden-Bipolarplatte, und einer Membran-Elektroden-Anordnung ein Strömungsbeeinflussungselement angeordnet, welches die Strömung eines Prozessgases zwischen einer Bipolarplatte und einer Membran-Elektroden-Anordnung im Sinne einer verbesserten Zuführung von Prozessgas zur Membran-Elektroden-Anordnung beeinflusst. Hierfür weist das Strömungsbeeinflussungselement geeignete Strömungsbeeinflussungseinrichtungen wie beispielsweise Durchflussöffnungen für Prozessgas auf.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Strömungsbeeinflussungselement der Brennstoffzellenanordnung wenigstens eine Dichtungseinrichtung zum Abdichten wenigstens eines Bereichs zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Anordnung aufweist. Bei dem wenigstens einen Bereich zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Anordnung kann es sich beispielsweise um einen ein Teilbereich der aktiven Zellfläche handeln. Dabei kann die Dichtungseinrichtung von einer am Strömungsbeeinflussungselement ausgebildeten Dichtfläche oder Dichtgeometrie gebildet sein, oder in Verbindung mit einem Dichtmittel, welches mit der Dichtungseinrichtung am Strömungsbeeinflussungselement zusammenwirkt. Das Strömungsbeeinflussungselement weist wie insbesondere die weiteren Elemente einer Brennstoffzellenanordnung auch eine im wesentlichen zweidimensionale Erstreckung auf und ist jeweils zwischen einer Bipolarplatte und einer Membran-Elektroden-Anordnung angeordnet. Entsprechend ist das Strömungsbeeinflussungselement zwischen Elementen angeordnet, zwischen welchen zum Betrieb der Brennstoffzelle Prozessgas geführt wird. Um ein Entweichen von Prozessgas aus der Brennstoffzelle zu vermeiden sind insbesondere solche Bereiche der Brennstoffzellenanordnung gasdicht auszuführen, in welchen Prozessgas geführt wird. Dabei kann eine Abdichtung insbesondere gegenüber der Umgebung oder gegenüber anderen Bereichen der Brennstoffzellenanordnung, in welchen (auch) ein Prozessgas oder ein Kühlmedium geführt wird, erforderlich sein. Eine geeignete Abdichtung trägt zu einem hohen Wirkungsgrad der Brennstoffzellenanordnung und zu einem gesicherten Betrieb bei. Ein Strömungsbeeinflussungselement kann beispielsweise aus einem Metallblech ausgebildet sein, dessen zweidimensionale Erstreckung im Wesentlichen der Bipolarplatte, der Membran-Elektroden-Anordnung und/ oder dem Querschnitt der Brennstoffzellenanordnung senkrecht zum Strömungsbeeinflussungselement entsprechen kann. Dabei kann das Strömungsbeeinflussungselement Strömungsleiteinrichtungen aufweisen, welche insbesondere in Form von oder in Verbindung mit einer oder mehreren Durchgangsöffnungen ausgebildet und von einem Prozessgas über- bzw. durchströmbar sind.
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Bei der vorgeschlagenen Brennstoffzellenanordnung wird zum Abdichten von insbesondere Prozessgas führenden Hohlräumen, beispielsweise Hohlräumen, die als makroskopische Fluidverteilerstrukturen an der Bipolarplatte ausgeführt sind, mit dem Strömungsbeeinflussungselement ein bereits vorhandenes und im Vergleich zur Bipolarplatte oder zur Membran-Elektroden-Anordnung kostengünstiges Bauteil eingesetzt. Dies führt bereits zu Kosteneinsparungen bei Ausschussteilen aufgrund fehlerhafter Dichtungseinrichtungen in einer Serienproduktion.
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Insbesondere ist das Strömungsbeeinflussungselement im Wesentlichen zweidimensional und im Vergleich zu einer biegeschlaffen Dichtung eher biegesteif ausgebildet, so dass die wenigstens eine Dichtungseinrichtung bei der Montage der Brennstoffzellenanordnung korrekt positionierbar ist. Auch der Zusammenbau der Brennstoffzellenanordnung ist durch eine Anordnung der wenigstens einen Dichtungseinrichtung am Strömungsbeeinflussungselement im Gegensatz zu einer Anordnung an einem eher biegeweichen Trägerelement wie einer Membran-Elektroden-Anordnung präzise und automatisiert durchführbar. Zusätzlich kann durch das Ausbilden bzw. Anordnen der Dichtungseinrichtung am Strömungsbeeinflussungselement auch das Risiko einer Beschädigung einer Bipolarplatte oder einer Membran-Elektroden-Anordnung beim Ausbilden bzw. Anordnen einer Dichtungseinrichtung sowie bei der Montage der Brennstoffzellenanordnung verringert werden. Im Ergebnis ermöglicht die vorgeschlagene Ausführung einer Brennstoffzellenanordnung eine verbesserte Abdichtung sowie eine vereinfachte Montage der vorgeschlagenen Brennstoffzellenanordnung.
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Bei einer Ausführung der Brennstoffzellenanordnung erstreckt sich die wenigstens eine Dichtungseinrichtung wenigstens teilweise um einen Reaktionsbereich, der zum Überströmen der Membran-Elektroden-Anordnung durch ein Prozessgas ausgebildet ist. Dabei dichtet die Dichtungseinrichtung wenigstens einen Teil des zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Anordnung angeordneten Reaktionsbereichs der Brennstoffzelle gegenüber der Umgebung und/ oder anderen Bereichen der Brennstoffzellenanordnung ab.
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Bei einer weiteren Ausführung der Brennstoffzellenanordnung erstreckt sich die wenigstens eine Dichtungseinrichtung wenigstens teilweise um einen Zuleitungsbereich, welcher zum Zuleiten von Prozessgas zum Reaktionsbereich ausgebildet ist. Hierbei dichtet die Dichtungseinrichtung beispielsweise von in den Membran-Elektroden-Anordnungen und/ oder in den Bipolarplatten ausgebildeten Zuleitungsöffnungen gebildete Zuleitungsbereiche gegenüber der Umgebung und/ oder anderen Bereichen der Brennstoffzellenanordnung ab.
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Bei einer weiteren Ausführung der Brennstoffzellenanordnung erstreckt sich die wenigstens eine Dichtungseinrichtung wenigstens teilweise um einen Ableitungsbereich, welcher zum Ableiten von Prozessgas vom Reaktionsbereich ausgebildet ist. Hierbei dichtet die Dichtungseinrichtung beispielsweise von in den Membran-Elektroden-Anordnungen und/ oder in den Bipolarplatten ausgebildeten Ableitungsöffnungen gebildete Ableitungsbereiche gegenüber der Umgebung und/ oder anderen Bereichen der Brennstoffzellenanordnung ab.
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Bei einer weiteren Ausführung der Brennstoffzellenanordnung erstreckt sich die wenigstens eine Dichtungseinrichtung über einen Übergangsbereich, welcher zum Zuführen eines Prozessgases vom Zuleitungsbereich zum Reaktionsbereich oder zum Abführen eines Prozessgases vom Reaktionsbereich zum Ableitungsbereich ausgebildet ist. In einem Übergangsbereich bildet die Dichtungseinrichtung je nach Ausführung insbesondere eines Strömungsfeldes bzw. von dessen Zuleitungsbereich in der Bipolarplatte einen Teil eines oder mehrerer Strömungskanäle für Prozessgas. Dabei kann sich die Geometrie der Dichtungseinrichtung auch auf das Strömungsverhalten des Prozessgases insbesondere im Übergangsbereich auswirken.
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Bei einer weiteren Ausführung der Brennstoffzellenanordnung erstreckt sich die wenigstens eine Dichtungseinrichtung wenigstens teilweise entlang des Rands des Strömungsbeeinflussungselements. Eine sich wenigstens teilweise entlang des Rands des Strömungsbeeinflussungselements erstreckende Dichtungseinrichtung dient üblicherweise zum Abdichten der Brennstoffzellenanordnung gegenüber der Umgebung.
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Bei einer weiteren Ausführung der Brennstoffzellenanordnung ist die wenigstens eine Dichtungseinrichtung ausgebildet, den Bereich zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Anordnung form- und/ oder kraftschlüssig abzudichten. Dabei kann die Dichtungseinrichtung bei einer formschlüssigen Abdichtung beispielsweise eine bereichsweise Aussparung oder eine Hinterschneidung aufweisen, welche mit einer entsprechenden Gestaltung der Bipolarplatte oder der Membran-Elektroden-Anordnung zusammenwirkt. Bei einer kraftschlüssigen Abdichtung kann die Dichtungseinrichtung beispielsweise ein Federelement wie eine Dichtlippe oder dergleichen aufweisen, welches sich an einer entsprechenden Fläche der Bipolarplatte oder der Membran-Elektroden-Anordnung abstützt, wobei sich die Dichtwirkung bei der Montage insbesondere durch ein Verspannen der Brennstoffzellenanordnung einstellt. Zusätzlich kann die Dichtungseinrichtung aber auch eine sowohl form- als auch kraftschlüssige Wirkungsweise aufweisen, wie beispielsweise eine am Strömungsbeeinflussungselement ausgebildete Dichtsicke.
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Bei einer weiteren Ausführung der Brennstoffzellenanordnung ist die wenigstens eine Dichtungseinrichtung ausgebildet, ein vorgeformtes Abdichtungselement aufzunehmen. Dabei kann das vorgeformte Abdichtungselement eine im wesentlichen zweidimensionale Erstreckung aufweisen, welche insbesondere eine form- und/ oder kraftschlüssige Dichtwirkung zwischen dem Strömungsbeeinflussungselement und einer daran angeordneten Bipolarplatte bzw. Membran-Elektroden-Anordnung ausbildet. Ein solches Abdichtungselement weist häufig ein elastisches Verhalten auf und ist zumeist aus einem hitze- und prozessgasbeständigen Werkstoff hergestellt.
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Bei einer weiteren Ausführung der Brennstoffzellenanordnung ist die wenigstens eine Dichtungseinrichtung ausgebildet, den Bereich zwischen der Bipolarplatte und der Membran-Elektroden-Anordnung stoffschlüssig abzudichten. Bei einer solchen Ausführung ist das Strömungsbeeinflussungselement ausgebildet, einen insbesondere plastisch und/ oder elastisch verformbaren Dichtstoff bzw. ein derartiges Dichtelement aufzunehmen, welcher bzw. welches bei einem Anordnen einer Bipolarplatte oder einer Membran-Elektroden-Anordnung an dem Strömungsbeeinflussungselement insbesondere bei der Montage der Brennstoffzellenanordnung eine Dichtungswirkung zwischen dem Strömungsbeeinflussungselement und dem diesen benachbarten Element ausbildet.
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Bei einer weiteren Ausführung der Brennstoffzellenanordnung weist das Strömungsbeeinflussungselement eine Vielzahl von regelmäßig angeordneten Durchgangsöffnungen auf. Ein solches Strömungsbeeinflussungselement kann abhängig von der Größe und Anordnung der darin ausgebildeten Durchgangsöffnungen, welche von einem Prozessgas durchströmbar sind, den Volumenstrom des Prozessgases beeinflussen, welches die an der Membran-Elektroden-Anordnung angeordnete Anode bzw. Katode überströmt. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle mithilfe des Strömungsbeeinflussungselements erhöht werden.
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Bei einer Ausführung der Brennstoffzellenanordnung sind an wenigstens einer der Bipolarplatte oder der Membran-Elektroden-Anordnung zugewandten Seite eines Strömungsbeeinflussungselements wenigstens zwei der vorausgehend beschriebenen Arten von Dichtungseinrichtungen vorgesehen, wodurch eine weiter verbesserte Abdichtung sowie eine vereinfachte Montage der vorgeschlagenen Brennstoffzellenanordnung ermöglicht wird.
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Weiterhin wird ein Strömungsbeeinflussungselement für eine Brennstoffzellenanordnung vorgeschlagen, welches wenigstens eine oder mehrere Eigenschaften und Merkmale der im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungen der Brennstoffzellenanordnung vorausgehend beschriebenen Strömungsbeeinflussungselemente aufweist.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt
- 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Brennstoffzellenanordnung;
- 2 eine schematische Darstellung einer Bipolarplatte einer beispielhaften Brennstoffzellenanordnung;
- 3 eine schematische Darstellung der Bipolarplatte aus 2 sowie eines beispielhaften Strömungsbeeinflussungselements;
- 4a eine schematische Darstellung einer Ansicht eines weiteren beispielhaften Strömungsbeeinflussungselements aus 3; und
- 4b eine schematische Darstellung der gegenüberliegenden Ansicht des Strömungsbeeinflussungselement aus 3. beide mit aufgebrachter Elastomerdichtung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Brennstoffzellenanordnung 1 mit wenigstens zwei, in der Darstellung fünf Bipolarplatten 10 und wenigstens einer, in der Darstellung drei zwischen jeweils zwei Bipolarplatten 10 angeordneten Membran-Elektroden-Anordnungen 20. Zwischen jeweils einer Bipolarplatte 10 und einer Membran-Elektroden-Anordnung 20 ist jeweils ein Strömungsbeeinflussungselement 30 angeordnet. An den Seiten weist die Brennstoffzellenanordnung 1 jeweils eine Endplatte 3 auf. Der Ladungstransport innerhalb der Brennstoffzellenanordnung 1 ist durch Pfeile angedeutet.
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Wie in der Darstellung in 1 ebenfalls erkennbar ist, weisen die beiden außen an den Endplatten 3 angeordneten Bipolarplatten 10 (formal können diese auch als Monopolarplatten bezeichnet werden) an einer Seite und die anderen Bipolarplatten 10 an beiden Seiten Strömungsprofile 11a zum Führen eines Prozessgases im Reaktionsbereich 11 an der Membran-Elektroden-Anordnung 20 auf. Das Strömungsbeeinflussungselement 30 dient zum lokalen Beeinflussen der Strömung des durch das angrenzende Strömungsprofil 11 geführten Prozessgases. Ferner ist gezeigt, dass die Bipolarplatten 10 von einem Kühlmittel durchströmbare Kühlkanäle 14 aufweisen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Bipolarplatte 10 einer beispielhaften Brennstoffzellenanordnung 1 mit einem daran angeordneten Strömungsprofil 11a, welches zum Führen eines Prozessgases an einer Membran-Elektroden-Anordnung 20 ausgebildet ist. Das Strömungsprofil 11a wird von in die Bipolarplatte 10 eingebrachten Ausnehmungen gebildet. Der Querschnitt dieser Ausnehmungen wird im montierten Zustand der Brennstoffzellenanordnung 1 durch eine Fläche oder eine insbesondere spiegelbildlich ausgeführte, ebenfalls langgestreckte Ausnehmung einer an der Bipolarplatte 10 angeordneten Membran-Elektroden-Anordnung 20 geschlossen, so dass das Strömungsprofil 11a zusammen mit der Membran-Elektroden-Anordnung 20 wenigstens einen Kanal in einem Reaktionsbereich 11 ausbildet. Die Ausnehmungen der beispielhaften Ausführung weisen einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt zum Führen von Prozessgas auf. Die jeweiligen Ausnehmungen des Strömungsprofils 11a weisen beim Ausführungsbeispiel einen mäandrierenden Verlauf auf, wodurch das Prozessgas über einen großen Teil der Oberfläche der Membran-Elektroden-Anordnung 20 geführt wird, was eine günstige Reaktion des Prozessgases im Reaktionsbereich 11 ermöglicht.
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In der Darstellung der Bipolarplatte 10 in 2 ist oben links eine Zuleitungsöffnung 16 dargestellt, welche zum Zuleiten eines ersten Prozessgases zum Strömungsprofil 11a und damit zum Reaktionsbereich 11 der Brennstoffzellenanordnung 1 vorgesehen ist. Bei der beispielhaften Ausführung der Brennstoffzellenanordnung 1 weisen auch die Membran-Elektroden-Anordnungen 20 sowie die Strömungsbeeinflussungselemente 30 jeweils an übereinstimmenden Positionen übereinanderliegend angeordnete Zuleitungsöffnungen 16 für ein erstes Prozessgas auf, welche so einen Zuleitungsbereich 26 für ein erstes Prozessgas ausbilden, über welchen den Reaktionsbereichen 11 der Brennstoffzellenanordnung 1 ein erstes Prozessgas zugeführt wird.
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In gleicher Weise ist in der Bipolarplatte 10 in 2 unten rechts eine Ableitungsöffnung 17 für ein erstes Prozessgas ausgebildet, welche zum Ableiten von insbesondere verbrauchtem ersten Prozessgas aus der Brennstoffzelle vorgesehen ist. Bei der beispielhaften Ausführung der Brennstoffzellenanordnung 1 weisen auch die Membran-Elektroden-Anordnungen 20 sowie die Strömungsbeeinflussungselemente 30 jeweils an übereinstimmenden Positionen übereinanderliegend angeordnete Ableitungsöffnungen 17 auf, welche so einen Ableitungsbereich 27 ausbilden, über den abgereichertes erstes Prozessgas und gegebenenfalls Reaktionsprodukte aus der Brennstoffzellenanordnung 1 abgeführt wird.
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Ferner weist die dargestellte Bipolarplatte 10 eine Zuleitungsöffnung 13 für ein zweites Prozessgas und eine Ableitungsöffnung 15 für ein zweites Prozessgas auf, , welche jeweils mit einem entsprechenden Strömungsprofil auf der Rückseite der Bipolarplatte 10 verbunden sind.Die Zu- und Abführung eines Kühlmittels sowieein in der Bipolarplatte angeordnetes, innenliegendes Kühlflowfield sind nicht dargestellt.
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In 2 sind beispielhaft auch die zum Teil benachbarten bzw. auch überlappenden Bereiche der Bipolarplatte 10 bzw. der Brennstoffzellenanordnung 1 erkennbar, welche gegenüber der Umgebung oder voneinander abzudichten sind, um eine geeignete Funktionsweise der Brennstoffzellenanordnung 1 zu gewährleisten: entlang des Umfangs der Bipolarplatte 10, entlang des Rands der Reaktionsbereichs 11 und entlang des Umfangs der Zu- und Ableitungsöffnungen 16, 17 für ein erstes Prozessgas sowie der Zu- und Ableitungsöffnungen 13, 15 für ein zweites Prozessgas. Dabei ist auch erkennbar, dass insbesondere der gestrichelt markierte Übergangsbereich 12 besonders anspruchsvoll bezüglich einer geeigneten Abdichtung ist.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Bipolarplatte 10 aus 2 sowie eines beispielhaften Strömungsbeeinflussungselements 30. Wie gut erkennbar ist, entsprechen die Abmessungen sowie die Geometrie der am Strömungsbeeinflussungselement 30 angeordneten Zu- und Ableitungsöffnungen 13, 15 und 16, 17 für die Prozessgase denjenigen der Bipolarplatte10. Das Strömungsbeeinflussungselement 30 weist im Reaktionsbereich 11 der Bipolarplatte 10 eine Vielzahl von regelmäßig oder unregelmäßig angeordneten Durchgangsöffnungen 32 auf, welche von Prozessgas durchströmbar sind.
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4a und 4b zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Strömungsbeeinflussungselements 30 von je einer Seite. In den 4a und 4b sind die in diesem Ausführungsbeispiel regelmäßig angeordneten Durchgangsöffnungen 32 des Strömungsbeeinflussungselements 30 erkennbar. Darüber hinaus ist eine an beiden Seiten des Strömungsbeeinflussungselements 30 vorgesehene Dichtungseinrichtung 40 dargestellt, welche in 4a entlang des Umfangs des Strömungsbeeinflussungselements 30, entlang des Rands des an der Bipolarplatte 10 angeordneten Reaktionsbereichs 11 und entlang der Ränder der Zu- und Ableitungsöffnungen 16, 17 sowie 13 und 15 ausgebildet ist. 4a zeigt die der Membran-Elektroden-Anordnung 20 zugewandte Seite.
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Wie in 4b erkennbar ist, weist die andere Seite des Strömungsbeeinflussungselements 30 (welche im eingebauten Zustand der Bipolarplatte 10 zugewandt ist) eine Dichtungseinrichtung 41 auf, welche im Wesentlichen der Dichtungseinrichtung 40 des in 4a dargestellten Strömungsbeeinflussungselements 30 entspricht, wobei diese in den Übergangsbereichen 12 allerdings ausgespart ist. Die Abdichtung in diesem Übergangsbereich findet auf der, der Membran-Elektroden-Anordnung zugewandten Seite des Strömungsbeeinflussungselements (4a) statt. Am Strömungsbeeinflussungselement 30 können auf der, einer Bipolarplatte 10 zugewandten Seite im Bereich der Übergangsbereiche 12 Abstützelemente 42 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennstoffzellenanordnung
- 3
- Endplatte
- 10
- Bipolarplatte
- 11
- Reaktionsbereich
- 11a
- Strömungsprofil
- 12
- Übergangsbereich
- 13
- Kühlmittelzuleitungsöffnung
- 14
- Kühlmittelkanal
- 15
- Kühlmittelableitungsöffnung
- 16
- Zuleitungsöffnung
- 17
- Ableitungsöffnung
- 20
- Membran-Elektroden-Anordnung
- 26
- Zuleitungsbereich
- 27
- Ableitungsbereich
- 30
- Strömungsbeeinflussungselement
- 32
- Durchgangsöffnungen
- 40
- Dichtungseinrichtung
- 41
- Dichtungseinrichtung
- 42
- Abstützelemente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005058350 A1 [0003]
