DE102021115601A1 - Flow element, bipolar plate and fuel cell device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Strömungselement für eine Bipolarplatte einer elektrochemischen Einrichtung, umfassend einen plattenförmigen, in zwei im Winkel zueinander ausgerichteten Haupterstreckungsrichtungen erstreckten Grundkörper, wobei der Grundkörper eine Kanalstruktur mit einer Mehrzahl von Kanälen zum Ausbilden eines aktiven Bereiches des Strömungselementes umfasst, wobei im Grundkörper eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für ein Fluid gebildet sind, die mit der Kanalstruktur über einen Einströmbereich mit Einström-Kanalstruktur bzw. über einen Ausströmbereich mit Ausström-Kanalstruktur strömungsverbunden sind, wobei ein Druckverlust des von der Einströmöffnung zur Ausströmöffnung strömenden Fluids über den Ausströmbereich größer ist als über den Einströmbereich und/oder über den aktiven Bereich. Außerdem betrifft die Erfindung eine Bipolarplatte und eine Brennstoffzelleneinrichtung.The invention relates to a flow element for a bipolar plate of an electrochemical device, comprising a plate-shaped base body extending in two main directions of extension aligned at an angle to one another, the base body comprising a channel structure with a plurality of channels for forming an active area of the flow element, with an inflow opening in the base body and an outflow opening for a fluid are formed, which are flow-connected to the channel structure via an inflow area with an inflow channel structure or via an outflow area with an outflow channel structure, wherein a pressure loss of the fluid flowing from the inflow opening to the outflow opening is greater over the outflow area than over it the inflow area and/or over the active area. The invention also relates to a bipolar plate and a fuel cell device.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strömungselement für eine Bipolarplatte einer elektrochemischen Einrichtung, insbesondere einer Brennstoffzelleneinrichtung, wobei das Strömungselement einen plattenförmigen, in zwei im Winkel zueinander ausgerichteten Haupterstreckungsrichtungen erstreckten Grundkörper mit einer Kanalstruktur umfasst.The present invention relates to a flow element for a bipolar plate of an electrochemical device, in particular a fuel cell device, wherein the flow element comprises a plate-shaped base body with a channel structure extending in two main directions of extension aligned at an angle to one another.
Plattenförmige Strömungselemente mit Kanalstruktur können paarweise zu einer Bipolarplatte zusammengesetzt werden. Eine Brennstoffzelleneinrichtung umfasst Brennstoffzellen, wobei zwischen einander benachbarten Bipolarplatten eine aktive Schicht positioniert ist. Im Beispiel einer PEM-Brennstoffzelleneinrichtung (PEM, Polymerelektrodenmembran) umfasst die aktive Schicht insbesondere Gasdiffusionsschichten (GDL, Gas Diffusion Layer) und eine Membranelektrodenanordnung (MEA). Die Erfindung wird nachfolgend insbesondere am Beispiel einer PEM-Brennstoffzelleneinrichtung mit Wasserstoff und Luftsauerstoff als Reaktanden (Edukten) und Wasser als Reaktionsprodukt beschrieben, wobei insbesondere eine Kühlung vorgesehen sein kann. Die Erfindung ist jedoch auf diese, beispielsweise im Bereich der Automobiltechnik eingesetzte Brennstoffzelleneinrichtung nicht beschränkt.Plate-shaped flow elements with a channel structure can be assembled in pairs to form a bipolar plate. A fuel cell device includes fuel cells with an active layer positioned between adjacent bipolar plates. In the example of a PEM fuel cell device (PEM, polymer electrode membrane), the active layer comprises in particular gas diffusion layers (GDL, gas diffusion layer) and a membrane electrode assembly (MEA). The invention is described below in particular using the example of a PEM fuel cell device with hydrogen and atmospheric oxygen as reactants (educts) and water as the reaction product, in which case cooling can be provided in particular. However, the invention is not limited to this fuel cell device used, for example, in the field of automotive engineering.
Im Brennstoffzellenstapel können die fluidischen Medien insbesondere über in Stapelrichtung verlaufende Verteilerkanäle den einzelnen Strömungselementen zugeführt werden. Sammelkanäle ermöglichen die Medienabfuhr von den Strömungselementen. Die Verteilerkanäle und Sammelkanäle können insbesondere als sogenannte „Manifolds“ bezeichnet werden. Ein jeweiliges Strömungselement kann für zumindest ein Fluid eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung umfassen, die mit einer Kanalstruktur des Strömungselementes strömungsverbunden sind, wobei die Kanalstruktur an die aktive Schicht angrenzt, um einen Fluidaustausch für die Reaktion zu ermöglichen. Das Strömungselement kann darüber hinaus Durchgangsöffnungen für weitere Fluide wie zum Beispiel Kühlmittel umfassen, die einer weiteren Seite des Strömungselementes oder innerhalb des Stapels einem weiteren Strömungselement zugeführt werden. Es versteht sich, dass innerhalb des Brennstoffzellenstapels die erforderlichen Dichtelemente zur Abdichtung von Verteilerkanälen, Sammelkanälen und aktiven Schichten vorhanden sind.In the fuel cell stack, the fluidic media can be supplied to the individual flow elements in particular via distribution channels running in the direction of the stack. Collecting channels enable the media to be discharged from the flow elements. The distribution channels and collecting channels can in particular be referred to as so-called “manifolds”. A respective flow element can comprise an inflow opening and an outflow opening for at least one fluid, which are flow-connected to a channel structure of the flow element, the channel structure adjoining the active layer in order to enable a fluid exchange for the reaction. The flow element can also include passage openings for other fluids, such as coolants, which are fed to another side of the flow element or to another flow element within the stack. It goes without saying that the necessary sealing elements for sealing distribution channels, collecting channels and active layers are present within the fuel cell stack.
Bekannt ist es, dass innerhalb der Verteilerkanäle Druckdifferenzen in Strömungsrichtung des zuströmenden Mediums bestehen. Innerhalb einer jeweiligen Brennstoffzelle besteht in gewünschter Weise ebenfalls eine Druckdifferenz zwischen der Einströmseite und der Ausströmseite. Diese Druckdifferenzen werden vorliegend insbesondere als „Druckverlust“ bezeichnet. Wünschenswert ist ein Druckverlust über die Brennstoffzellen, um eine möglichst homogene Verteilung des jeweiligen Fluides über die Brennstoffzellen mit ihren Kanalstrukturen und den jeweiligen aktiven Schichten sicherzustellen. Für die Edukte gilt dies unter dem Gesichtspunkt einer möglichst homogenen Performance, für das Kühlfluid zum Beispiel unter dem Gesichtspunkt einer verbesserten, beispielsweise homogenen Kühlung. Bekannt ist es, dass ein Druckverlust über die an die aktive Schicht grenzende Kanalstruktur eines Strömungselementes vorzugsweise möglichst geringgehalten werden sollte, um im Fall gasförmiger Edukte einen Abfall des Partialdruckes von der Einström- zur Ausströmseite möglichst zu vermeiden. Dennoch ist ein hinreichend großer Druckverlust für die Erreichung einer homogenen Verteilung über den Stapel wünschenswert.It is known that there are pressure differences in the direction of flow of the inflowing medium within the distribution channels. Within a respective fuel cell, there is also a pressure difference between the inflow side and the outflow side, as desired. In the present case, these pressure differences are referred to in particular as “pressure loss”. A pressure loss over the fuel cells is desirable in order to ensure the most homogeneous possible distribution of the respective fluid over the fuel cells with their channel structures and the respective active layers. This applies to the educts from the point of view of a performance that is as homogeneous as possible, for the cooling fluid, for example, from the point of view of improved, for example homogeneous, cooling. It is known that a pressure loss across the channel structure of a flow element bordering the active layer should preferably be kept as low as possible in order to avoid a drop in the partial pressure from the inflow to the outflow side in the case of gaseous educts. Nevertheless, a sufficiently large pressure drop is desirable to achieve a homogeneous distribution over the stack.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Strömungselement für eine Bipolarplatte einer elektrochemischen Einrichtung bereitzustellen, das verbesserte Strömungseigenschaften im Hinblick auf eine verbesserte Performance bei Einsatz des Strömungselementes in einer elektrochemischen Einrichtung aufweist.The object of the present invention is to provide a flow element for a bipolar plate of an electrochemical device which has improved flow properties with regard to improved performance when the flow element is used in an electrochemical device.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Strömungselement für eine Bipolarplatte einer elektrochemischen Einrichtung gelöst, umfassend einen plattenförmigen, in zwei im Winkel zueinander ausgerichteten Haupterstreckungsrichtungen erstreckten Grundkörper, wobei der Grundkörper eine Kanalstruktur mit einer Mehrzahl von Kanälen zum Ausbilden eines aktiven Bereiches des Strömungselementes umfasst, wobei im Grundkörper eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung für ein Fluid gebildet sind, die mit der Kanalstruktur über einen Einströmbereich mit Einström-Kanalstruktur bzw. über einen Ausströmbereich mit Ausström-Kanalstruktur strömungsverbunden sind, wobei ein Druckverlust des von der Einströmöffnung zur Ausströmöffnung strömenden Fluids über den Ausströmbereich größer ist als über den Einströmbereich und/oder über den aktiven Bereich.This object is achieved by a flow element according to the invention for a bipolar plate of an electrochemical device, comprising a plate-shaped base body extending in two main directions of extension aligned at an angle to one another, the base body comprising a channel structure with a plurality of channels for forming an active area of the flow element, wherein in Base body an inflow opening and an outflow opening for a fluid are formed, which are flow-connected to the channel structure via an inflow area with an inflow channel structure or via an outflow area with an outflow channel structure, with a pressure loss of the fluid flowing from the inflow opening to the outflow opening being greater over the outflow area than across the inflow region and/or across the active region.
Gemäß eines Aspekts der Erfindung kann das Fluid bei dem erfindungsgemä-ßen Strömungselement von der Einströmöffnung durch die Einström-Kanalstruktur, die Kanalstruktur für den aktiven Bereich, welcher an die aktive Schicht der Brennstoffzelle grenzt, und die Ausström-Kanalstruktur zur Ausströmöffnung strömen. Hierbei tritt jeweils ein Druckverlust auf, der erfindungsgemäß über den Ausströmbereich größer ist als über den Einströmbereich. Alternativ oder ergänzend kann der Druckverlust über den Ausströmbereich größer sein als über den aktiven Bereich. Durch eine derartige Konfiguration wird vorzugsweise vermieden, dass der Druckverlust über den Einströmbereich zu hoch ist und die Konzentration des Reaktanden in der aktiven Schicht zu stark abfällt (bei Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen kann dies beispielsweise auch zu dem Problem einer Verschiebung im Wasserhaushalt führen). Durch den im Ausströmbereich höheren Druckverlust besteht insbesondere die Möglichkeit, über das Strömungselement und damit im bestimmungsgemäßen Einsatz die einzelne Brennstoffzelle einen hohen Druckverlust zu erzielen, der jedoch bis zum Ende der Kanalstruktur am aktiven Bereich verhältnismäßig gering sein kann. Dies kann sich vorzugsweise als vorteilhaft für die Homogenität der Verteilung des Fluids über die einzelnen Brennstoffzellen mit ihrer jeweiligen Kanalstruktur einerseits und/oder als vorteilhaft für einen möglichst hohen Absolutdruck zum Erreichen einer hohen Ausbeute andererseits erweisen.According to one aspect of the invention, the fluid in the flow element according to the invention can flow from the inflow opening through the inflow channel structure, the channel structure for the active region which borders the active layer of the fuel cell, and the outflow channel structure to the outflow opening. In this case, a pressure loss occurs which, according to the invention, is greater over the outflow area than over the inflow area. Alternatively or additionally, the pressure drop across the outflow area can be greater than across the active area. With such a configuration tion is preferably avoided that the pressure loss over the inflow is too high and the concentration of the reactant in the active layer drops too much (in hydrogen-oxygen fuel cells, for example, this can also lead to the problem of a shift in the water balance). Due to the higher pressure loss in the outflow area, there is in particular the possibility of achieving a high pressure loss via the flow element and thus the individual fuel cell when used as intended, which can be relatively low up to the end of the channel structure at the active area. This can preferably prove to be advantageous for the homogeneity of the distribution of the fluid over the individual fuel cells with their respective channel structure on the one hand and/or advantageous for the highest possible absolute pressure to achieve a high yield on the other.
Die Kanalstruktur am aktiven Bereich bildet insbesondere ein sogenanntes Flussfeld (Flowfield).The channel structure on the active area forms in particular what is known as a flow field.
Die Kanalstruktur am aktiven Bereich kann unterschiedlich beschaffen sein. Beispielsweise ist eine Kanalstruktur mit parallel zueinander entlang einer der Haupterstreckungsrichtungen verlaufenden Kanälen vorgesehen, eine mäanderförmige Kanalstruktur, eine Füßchen-Kanalstruktur, eine Interdigital-Kanalstruktur, eine fraktale Kanalstruktur oder Kombinationen der vorstehend genannten Kanalstrukturen möglich.The channel structure in the active area can be designed in different ways. For example, a channel structure with channels running parallel to one another along one of the main directions of extension is provided, a meandering channel structure, a small foot channel structure, an interdigital channel structure, a fractal channel structure or combinations of the aforementioned channel structures are possible.
Insbesondere ist der Druckverlust absolut über den Ausströmbereich größer als über den Einströmbereich und/oder über den aktiven Bereich.In particular, the absolute pressure loss over the outflow area is greater than over the inflow area and/or over the active area.
Als vorteilhaft kann es sich insbesondere erweisen, wenn ein Druckverlust pro durchströmter Länge des Strömungselementes über den Ausströmbereich größer ist als über den Einströmbereich und/oder über den aktiven Bereich. Beispielsweise kann als „durchströmte Länge“ der jeweils kürzeste Strömungspfad durch die Einström-Kanalstruktur, die Kanalstruktur am aktiven Bereich und die Ausström-Kanalstruktur angesehen werden.In particular, it can prove to be advantageous if a pressure loss per length of the flow element through which flow occurs over the outflow area is greater than over the inflow area and/or over the active area. For example, the shortest flow path in each case through the inflow channel structure, the channel structure in the active area and the outflow channel structure can be regarded as the “through-flow length”.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Druckverlust über die Kanalstruktur, absolut und/oder pro durchströmter Länge des Strömungselementes, geringer als ein Druckverlust über die Einström-Kanalstruktur ist.It can be advantageous if a pressure loss across the duct structure, in absolute terms and/or per length of the flow element through which flow occurs, is lower than a pressure loss across the inflow duct structure.
Die Einströmöffnung und die Ausströmöffnung können einen gleichen oder im Wesentlichen gleichen Öffnungsquerschnitt aufweisen, bezogen auf die Richtung des Brennstoffzellenstapels.The inflow opening and the outflow opening can have the same or essentially the same opening cross section, based on the direction of the fuel cell stack.
Die Einström-Kanalstruktur und die Ausström-Kanalstruktur sind vorzugsweise unterschiedlich ausgestaltet.The inflow channel structure and the outflow channel structure are preferably configured differently.
Vorgesehen sein kann insbesondere, dass der höhere Druckverlust über den Ausströmbereich im Vergleich zum Einströmbereich durch den Unterschied der Einström-Kanalstruktur von der Ausström-Kanalstruktur erzielbar ist. Dies ist herstellungstechnisch einfach und dadurch kostengünstig durchführbar. Die Beschaffenheit der Kanalstrukturen am Einström- und am Ausströmbereich kann voneinander unterschiedlich sein, so dass idealerweise dort jeweils im Hinblick auf bestmögliche Eigenschaften, beispielsweise Druckverlustcharakteristiken, optimierte Kanalstrukturen vorgesehen werden.In particular, it can be provided that the higher pressure loss across the outflow area compared to the inflow area can be achieved by the difference between the inflow channel structure and the outflow channel structure. This is simple in terms of manufacturing technology and can therefore be carried out inexpensively. The quality of the channel structures at the inflow and outflow areas can differ from one another, so that ideally optimized channel structures are provided there in each case with regard to the best possible properties, for example pressure loss characteristics.
Der Druckverlust über den Ausströmbereich im Vergleich zum Einströmbereich ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beispielsweise durch einen Unterschied in zumindest einem der Folgenden erzielbar:
- - Gesamtströmungsquerschnitt der Einström-Kanalstruktur und der Ausström-Kanalstruktur;
- - Querschnitt von Kanälen;
- - Länge von Kanälen;
- - Breite von Kanälen;
- - Höhe von Kanälen;
- - Anzahl von Kanälen;
- - Vorsehen von Verzweigungen und/oder Vereinigungen von Kanälen;
- - Verlaufsrichtung von Kanälen, insbesondere Umlenkungen von Fluid in Kanälen mit dem Ziel der Steigerung des Strömungswiderstandes beispielsweise durch Verwirbelung.
- - Total flow cross section of the inflow channel structure and the outflow channel structure;
- - cross-section of channels;
- - length of channels;
- - width of channels;
- - height of channels;
- - number of channels;
- - provision of branching and/or merging of channels;
- - Direction of channels, in particular deflections of fluid in channels with the aim of increasing the flow resistance, for example by turbulence.
Alternativ oder ergänzend kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Druckverlust über den Ausströmbereich im Verhältnis zum Einströmbereich und/oder zum aktiven Bereich durch mindestens ein in der Ausström-Kanalstruktur angeordnetes Widerstandselement erzielbar ist. Das Widerstandselement kann beispielsweise gezielt zur Gestaltung der Fluidströmung eingesetzt werden, um den Druckverlust zu steigern.Alternatively or additionally, in a preferred embodiment of the invention it can be provided that the pressure loss across the outflow area in relation to the inflow area and/or to the active area can be achieved by at least one resistance element arranged in the outflow channel structure. The resistance element can, for example, be used in a targeted manner to shape the fluid flow in order to increase the pressure loss.
Das Strömungselement kann beispielsweise zumindest hinsichtlich einer Außenkontur in sich symmetrisch ausgestaltet bezüglich einer Symmetrieachse, die quer und insbesondere senkrecht zu einer vom Grundkörper definierten Ebene ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist eine vollständige Symmetrie bezüglich der Achse vorgesehen. Um etwaigen Fertigungstoleranzen Rechnung zu tragen, kann das Strömungselement um die Symmetrieachse rotiert und dadurch in unterschiedlicher Orientierung im Brennstoffzellenstapel verbaut werden.The flow element can, for example, be designed symmetrically, at least with regard to an outer contour, with respect to an axis of symmetry that is aligned transversely and, in particular, perpendicularly to a plane defined by the base body. Complete symmetry with respect to the axis is preferably provided. In order to take any manufacturing tolerances into account, this can be done Flow element rotates about the axis of symmetry and are thus installed in different orientations in the fuel cell stack.
Alternativ oder ergänzend ist es von Vorteil, wenn die Einströmöffnung und die Ausströmöffnung einander bezüglich einer Achse diametral gegenüberliegend angeordnet sind, die quer und insbesondere senkrecht zu einer vom Grundkörper definierten Ebene ausgerichtet ist. Auch dies erweist sich als vorteilhaft, um das Strömungselement nach Rotation um die Achse in unterschiedlicher Orientierung im Brennstoffzellenstapel anzuordnen.Alternatively or additionally, it is advantageous if the inflow opening and the outflow opening are arranged diametrically opposite one another with respect to an axis which is aligned transversely and in particular perpendicularly to a plane defined by the base body. This also proves to be advantageous in order to arrange the flow element in a different orientation in the fuel cell stack after rotation about the axis.
Bei Bipolarplatten mit zwei Strömungselementen kann vorgesehen sein, dass eine jeweilige Seite eines Strömungselementes, die dem jeweils anderen Strömungselement abgewandt ist, zur Fluidführung eines Reaktanden dienen kann. An den einander zugewandten Seiten können die Strömungselemente beispielsweise eine jeweilige Kanalstruktur für ein Kühlmedium aufweisen. Wie bereits erwähnt kann zusätzlich zu der Einströmöffnung und der Ausströmöffnung des Strömungselementes mindestens eine weitere Durchgangsöffnung für einen weiteren Verteilerkanal oder einen weiteren Sammelkanal vorgesehen sein, für den Transport eines Kühlfluids oder eines Reaktanden.In the case of bipolar plates with two flow elements, it can be provided that a respective side of a flow element, which faces away from the other flow element, can serve to conduct fluid for a reactant. On the sides facing one another, the flow elements can have, for example, a respective channel structure for a cooling medium. As already mentioned, in addition to the inflow opening and the outflow opening of the flow element, at least one further passage opening can be provided for a further distribution channel or a further collecting channel for the transport of a cooling fluid or a reactant.
Vorgesehen sein kann nach dem Gesagten, dass das Strömungselement eine weitere Einströmöffnung umfasst, die der Ausströmöffnung oder der Einströmöffnung benachbart ist, und dass das Strömungselement eine weitere Ausströmöffnung umfasst, die der Einströmöffnung oder der Ausströmöffnung benachbart ist. Die jeweiligen Öffnungen sind beispielsweise seitlich nebeneinander positioniert.According to what has been said, it can be provided that the flow element comprises a further inflow opening which is adjacent to the outflow opening or the inflow opening, and that the flow element comprises a further outflow opening which is adjacent to the inflow opening or the outflow opening. The respective openings are positioned side by side, for example.
Das Strömungselement kann beispielsweise eine erste Seite umfassen und eine dieser abgewandte zweite Seite, wobei die Kanalstruktur, die Einström-Kanalstruktur und die Ausström-Kanalstruktur auf der ersten Seite angeordnet sind. An der zweiten Seite kann eine weitere Kanalstruktur, ein weiterer Einströmbereich mit weiterer Einström-Kanalstruktur und ein weiterer Ausströmbereich mit weiterer Ausström-Kanalstruktur angeordnet sein. Über den weiteren Einströmbereich, die weitere Kanalstruktur und den weiteren Ausströmbereich besteht eine Fluidverbindung von der weiteren Einströmöffnung zur weiteren Ausströmöffnung.The flow element can, for example, comprise a first side and a second side facing away from it, the channel structure, the inflow channel structure and the outflow channel structure being arranged on the first side. A further channel structure, a further inflow area with a further inflow channel structure and a further outflow area with a further outflow channel structure can be arranged on the second side. There is a fluid connection from the additional inflow opening to the additional outflow opening via the additional inflow area, the additional channel structure and the additional outflow area.
Beispielsweise ist die erste Seite einer aktiven Schicht der Brennstoffzelle zugewandt und dient zur Fluidführung eines Reaktanden. Die zweite Seite ist beispielsweise einem weiteren Strömungselement der Bipolarplatte zugewandt und dient zur Fluidführung eines Kühlmediums.For example, the first side of an active layer faces the fuel cell and is used to conduct fluid for a reactant. The second side faces a further flow element of the bipolar plate, for example, and is used to conduct a cooling medium.
Bezogen auf eine Projektion des Strömungselementes quer zur Ebene des Grundkörpers kann der Einströmbereich oder der Ausströmbereich beispielsweise seitlich und insbesondere unmittelbar seitlich neben dem weiteren Ausströmbereich angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann der Ausströmbereich oder der Einströmbereich seitlich und insbesondere unmittelbar seitlich neben dem weiteren Einströmbereich angeordnet sein. Werden beispielsweise am Einströmbereich und/oder am Ausströmbereich Größenveränderungen gegenüber einem herkömmlichen Strömungselement im Hinblick auf einen gewünschten Druckverlust vorgenommen, kann beispielsweise ohne zusätzlichen Bauraum eine korrespondierende Anpassung an dem weiteren Einströmbereich oder dem weiteren Ausströmbereich vorgenommen werden. Dies gibt die Möglichkeit, ohne zusätzlichen Flächenbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Strömungselementen Anpassungen bei den Größen von Einströmbereichen und Ausströmbereichen vorzunehmen, um die Vorteile der Erfindung bei zwei oder mehr Fluiden zu erzielen.Based on a projection of the flow element transverse to the plane of the base body, the inflow area or the outflow area can be arranged, for example, laterally and in particular directly laterally next to the further outflow area. Alternatively or additionally, the outflow area or the inflow area can be arranged laterally and in particular directly laterally next to the further inflow area. If, for example, size changes are made in the inflow area and/or in the outflow area compared to a conventional flow element with regard to a desired pressure loss, a corresponding adjustment can be made to the further inflow area or the further outflow area, for example without additional installation space. This provides the ability to make adjustments to the sizes of inflow areas and outflow areas to achieve the benefits of the invention with two or more fluids without requiring additional area compared to conventional flow elements.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Strömungselement einen ersten Randbereich und einen zweiten Randbereich an einander gegenüberliegenden Seiten in einer der Haupterstreckungsrichtungen umfasst, wobei am ersten Randbereich die Einströmöffnung und mindestens eine weitere Durchgangsöffnung des Strömungselementes angeordnet ist und am zweiten Randbereich die Ausströmöffnung und mindestens eine weitere Durchgangsöffnung des Strömungselementes, wobei in der quer zur ersten Haupterstreckungsrichtung ausgerichteten zweiten Haupterstreckungsrichtung der Einströmbereich und der Ausströmbereich nur abschnittsweise erstreckt sind. Hierbei ist insbesondere der aktive Bereich zum Beispiel vollständig zwischen dem ersten und dem zweiten Randbereich angeordnet, entlang der ersten Haupterstreckungsrichtung. Längs der zweiten Haupterstreckungsrichtung beschränkt sich die Erstreckung der Kanalstruktur des Einströmbereiches und/oder des Ausströmbereiches auf einen Abschnitt des Strömungselementes.In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that the flow element comprises a first edge region and a second edge region on opposite sides in one of the main directions of extension, with the inflow opening and at least one further through opening of the flow element being arranged on the first edge region and the Outflow opening and at least one further through-opening of the flow element, wherein in the second main direction of extension, which is aligned transversely to the first main direction of extension, the inflow area and the outflow area are only partially extended. In this case, in particular, the active area is arranged, for example, completely between the first and the second edge area, along the first main extension direction. Along the second main direction of extension, the extension of the channel structure of the inflow area and/or the outflow area is limited to a section of the flow element.
Die Einströmöffnung und die Ausströmöffnung für das Medium sind beispielsweise an einander gegenüberliegenden Randbereichen des Grundkörpers angeordnet. In entsprechender Weise sind, wenn vorhanden, eine Durchgangsöffnung und eine dieser zugeordnete weitere Durchgangsöffnung für ein weiteres Medium an einander gegenüberliegenden Randbereichen des Grundkörpers angeordnet.The inflow opening and the outflow opening for the medium are arranged, for example, on opposite edge regions of the base body. Correspondingly, if present, a through-opening and a further through-opening associated therewith for a further medium are arranged on mutually opposite edge regions of the base body.
Die Einströmöffnung und mindestens eine weitere Durchgangsöffnung des Strömungselementes, insbesondere zwei weitere Durchgangsöffnungen, sind beispielsweise an einem zusammenhängenden Randbereich des Grundkörpers angeordnet. In entsprechender Weise sind die Ausströmöffnung und mindestens eine weitere Durchgangsöffnung des Strömungselementes, insbesondere zwei weitere Durchgangsöffnungen, beispielsweise an einem zusammenhängenden Randbereich des Grundkörpers angeordnet. Am jeweiligen Randbereich liegen die Öffnungen (Einström- bzw. Ausströmöffnung und mindestens eine Durchgangsöffnung) zum Beispiel seitlich nebeneinander.The inflow opening and at least one further through-opening of the flow element, in particular two further through-openings, are connected to one another, for example arranged near edge region of the body. The outflow opening and at least one further through-opening of the flow element, in particular two further through-openings, are arranged in a corresponding manner, for example on a continuous edge area of the base body. The openings (inflow or outflow opening and at least one through-opening) lie side by side, for example, at the respective edge area.
Der jeweilige Randbereich kann sich zum Beispiel längs einer Haupterstreckungsrichtung den gesamten Grundkörper entlang erstrecken.The respective edge area can, for example, extend along a main extension direction along the entire base body.
Der jeweilige Randbereich kann sich zum Beispiel „über Eck“ am Grundkörper erstrecken, abschnittsweise entlang einer ersten Haupterstreckungsrichtung und abschnittsweise entlang einer zweiten Haupterstreckungsrichtung.The respective edge region can, for example, extend “around the corner” on the base body, in sections along a first main direction of extension and in sections along a second main direction of extension.
Bei einer andersartigen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Ausströmbereich einen Sammelabschnitt und einen Auslassabschnitt umfasst, wobei die Kanalstruktur in den Sammelabschnitt, dieser in den Auslassabschnitt und der Auslassabschnitt in die Ausströmöffnung mündet. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass die Ausströmöffnung und mindestens eine weitere Durchgangsöffnung des Grundkörpers an einem Randbereich des Strömungselementes auf einer der Kanalstruktur abgewandten Seite des Sammelabschnittes angeordnet sind.In another advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the outflow area comprises a collecting section and an outlet section, the channel structure opening into the collecting section, this into the outlet section and the outlet section into the outflow opening. It is provided here, for example, that the outflow opening and at least one further through-opening of the base body are arranged on an edge region of the flow element on a side of the collecting section facing away from the channel structure.
In entsprechender Weise kann vorgesehen sein, dass der Einströmbereich einen Einlassabschnitt und einen Verteilerabschnitt umfasst, wobei die Einströmöffnung in den Einlassabschnitt, diese in den Verteilerabschnitt und der Verteilerabschnitt in die Kanalstruktur mündet. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Einströmöffnung und mindestens eine weitere Durchgangsöffnung des Grundkörpers an einem Randbereich des Strömungselementes auf einer der Kanalstruktur abgewandten Seite des Verteilerabschnittes angeordnet sind.In a corresponding manner, it can be provided that the inflow area comprises an inlet section and a distributor section, the inflow opening opening into the inlet section, this opening into the distributor section and the distributor section opening into the channel structure. It can be provided here, for example, that the inflow opening and at least one further through-opening of the base body are arranged on an edge region of the flow element on a side of the distributor section facing away from the channel structure.
Der Verteilerabschnitt erlaubt es, einströmendes Fluid auf die Kanäle der Kanalstruktur am aktiven Bereich zu verteilen. In entsprechender Weise erlaubt es der Sammelabschnitt, Fluid aus den Kanälen der Kanalstruktur zu sammeln. Der Verteilerabschnitt wie der Sammelabschnitt liegen beispielsweise nicht im Bereich der aktiven Schicht der Brennstoffzelle. Diese Konfiguration kommt zum Beispiel bei Aufbauten zum Einsatz, in denen ein Dichtelement (beispielsweise eine Randverstärkung oder ein Subgasket) oder eine Folie den Verteilerabschnitt bzw. den Sammelabschnitt überdeckt.The distributor section allows inflowing fluid to be distributed to the channels of the channel structure on the active area. Correspondingly, the collection section allows fluid to be collected from the channels of the channel structure. The distributor section and the collector section are not, for example, in the area of the active layer of the fuel cell. This configuration is used, for example, in structures in which a sealing element (for example an edge reinforcement or a subgasket) or a film covers the distribution section or the collection section.
Der Sammelabschnitt und/oder der Verteilerabschnitt grenzen vorzugsweise entlang der gesamten Erstreckung des Grundkörpers in einer der Haupterstreckungsrichtungen an die Kanalstruktur, insbesondere an einander gegenüberliegenden Seiten der Kanalstruktur. Beispielsweise sind der Sammelabschnitt und/oder der Verteilerabschnitt in der vorstehend genannten Hauptbewegungsrichtung vollständig entlang des Strömungselementes erstreckt.The collection section and/or the distribution section preferably border the channel structure along the entire extent of the base body in one of the main directions of extent, in particular on opposite sides of the channel structure. For example, the collection section and/or the distributor section extend completely along the flow element in the above-mentioned main direction of movement.
Vorgesehen sein kann beispielsweise, dass ein Druckverlust am Sammelabschnitt und/oder am Verteilerabschnitt pro durchströmter Länge des Strömungselementes größer ist als ein Druckverlust an der Kanalstruktur.It can be provided, for example, that a pressure loss at the collecting section and/or at the distributor section per length of the flow element through which flow occurs is greater than a pressure loss at the channel structure.
Günstigerweise ist ein Druckverlust pro durchströmter Länge des Strömungselementes am Auslassabschnitt kleiner als am Sammelabschnitt.Favorably, a pressure loss per flow element length through which flow occurs is smaller at the outlet section than at the collecting section.
Vorzugsweise ist ein Druckverlust pro durchströmter Länge des Strömungselementes am Einlassabschnitt größer als am Verteilerabschnitt.A pressure loss per length of the flow element through which flow occurs is preferably greater at the inlet section than at the distributor section.
Das Strömungselement kann beispielsweise ein Umformteil sein und speziell durch Prägen hergestellt sein.The flow element can be a formed part, for example, and can be produced specifically by embossing.
Das Strömungselement kann beispielsweise zumindest teilweise aus einem Metall gefertigt sein.The flow element can be made at least partially from a metal, for example.
Das Strömungselement kann beispielsweise zumindest teilweise graphitisch gebildet sein.The flow element can be formed at least partially graphitic, for example.
Das Strömungselement kann beispielsweise zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, zum Beispiel am Einströmbereich und/oder am Ausströmbereich.The flow element can, for example, be made at least partially from a plastic material, for example in the inflow area and/or in the outflow area.
Das Strömungselement kann beispielsweise mittels eines additiven Verfahrens gefertigt sein.The flow element can be manufactured by means of an additive method, for example.
Das Strömungselement kann beispielsweise zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff gefertigt sein, zum Beispiel einem Kohlenstoff-Verbundwerkstoff.The flow element can, for example, be made at least partially from a composite material, for example a carbon composite material.
Das mittels der Strömungsplatte geführte Fluid kann, wie erwähnt, ein Reaktand sein, insbesondere Wasserstoff oder Luftsauerstoff. Alternativ kann es sich um ein Kühlfluid handeln, insbesondere Wasser.As mentioned, the fluid conveyed by means of the flow plate can be a reactant, in particular hydrogen or atmospheric oxygen. Alternatively, it can be a cooling fluid, in particular water.
Die vorliegende Erfindung betrifft wie eingangs erwähnt auch eine Bipolarplatte.As mentioned above, the present invention also relates to a bipolar plate.
Eine erfindungsgemäße Bipolarplatte für eine elektrochemische Einrichtung umfasst ein erstes Strömungselement und ein zweites Strömungselement, wobei zumindest ein Strömungselement ein Strömungselement gemäß der vorstehend genannten Art ausgebildet ist.A bipolar plate according to the invention for an electrochemical device comprises a first flow element and a second flow element, wherein at least one flow element is formed a flow element according to the type mentioned above.
Wie bereits erwähnt betrifft die Erfindung auch eine Brennstoffzelleneinrichtung.As already mentioned, the invention also relates to a fuel cell device.
Eine erfindungsgemäße Brennstoffzelleneinrichtung umfasst einen Brennstoffzellenstapel, umfassend zwei oder mehr Bipolarplatten der vorstehend beschriebenen Art und zwischen benachbarten Bipolarplatten eine aktive Schicht, wobei über die Einströmöffnungen und Ausströmöffnungen der Strömungselemente Kanäle zum Transport eines Fluids im Brennstoffzellenstapel gebildet sind.A fuel cell device according to the invention comprises a fuel cell stack comprising two or more bipolar plates of the type described above and an active layer between adjacent bipolar plates, channels for transporting a fluid in the fuel cell stack being formed via the inflow openings and outflow openings of the flow elements.
Die Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung des erfindungsgemäßen Strömungselementes erwähnt wurden, können mit der erfindungsgemäßen Bipolarplatte und der erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung ebenfalls erzielt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der Bipolarplatte und der Brennstoffzelleneinrichtung ergeben sich durch vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Strömungselementes. Diesbezüglich kann auf die voranstehenden Ausführungen verwiesen werden.The advantages that have already been mentioned in connection with the explanation of the flow element according to the invention can also be achieved with the bipolar plate according to the invention and the fuel cell device according to the invention. Advantageous embodiments of the bipolar plate and the fuel cell device result from advantageous embodiments of the flow element according to the invention. In this regard, reference can be made to the above statements.
Bei herkömmlichen Brennstoffzelleneinrichtungen wird kathodenseitig im Luftabgassystem häufig eine Drossel eingesetzt, um einen hohen Betriebsdruck am Lastpunkt zu erzielen. Die vorliegende Erfindung erlaubt es, in funktioneller Hinsicht einen Teil der Drossel der Ausgangsseite der Bipolarplatte zuzuordnen.In conventional fuel cell devices, a throttle is often used on the cathode side in the air exhaust system in order to achieve a high operating pressure at the load point. The present invention allows a part of the choke to be functionally assigned to the output side of the bipolar plate.
Bei einer beispielhaften Umsetzung der Erfindung in der Praxis für eine Brennstoffzelleneinrichtung im Automobilbereich (insbesondere eine PEM-Brennstoffzelleneinrichtung im PKW-Bereich) können zum Beispiel folgende Druckverhältnisse vorgesehen sein:
- Druckdifferenz von Verteilerkanal zu Sammelkanal (Manifold zu Manifold) vorzugsweise kleiner ungefähr 1,5 bar, bevorzugt kleiner ungefähr 1 bar, noch bevorzugter kleiner ungefähr 400 bis 500 mbar.
- Druckverlust für gasförmige Reaktanden beispielsweise ungefähr 50 bis 700 mbar für die Kathodenseite am Volllastpunkt, vorzugsweise ungefähr 80 bis 400 mbar.
- Druckverlust für gasförmige Reaktanden beispielsweise ungefähr 20 bis 300 mbar für die Anodenseite am Volllastpunkt, vorzugsweise ungefähr 50 bis 200 mbar.
- Pressure difference from distribution channel to collecting channel (manifold to manifold) preferably less than about 1.5 bar, preferably less than about 1 bar, even more preferably less than about 400 to 500 mbar.
- Pressure loss for gaseous reactants, for example, about 50 to 700 mbar for the cathode side at the full load point, preferably about 80 to 400 mbar.
- Pressure loss for gaseous reactants, for example, about 20 to 300 mbar for the anode side at the full load point, preferably about 50 to 200 mbar.
In den obigen Fällen ergeben sich im Teillastpunkt unterschiedliche Druckverluste.In the above cases, there are different pressure losses at the partial load point.
Bei obiger Anwendung kann der Druckverlust auf der Kathodenseite zum Beispiel am aktiven Bereich ungefähr 100 mbar oder mehr sein, am Ausströmbereich ungefähr 120 mbar oder mehr. An der Anodenseite kann der Druckverlust beispielsweise am aktiven Bereich 40 mbar oder mehr sein, am Ausströmbereich ungefähr 30 mbar oder mehr. Diese Angaben beziehen sich auf den Volllastpunkt.In the above application, the pressure loss on the cathode side can be, for example, approximately 100 mbar or more at the active region and approximately 120 mbar or more at the outflow region. On the anode side, the pressure loss can be, for example, 40 mbar or more in the active area, and approximately 30 mbar or more in the outflow area. This information relates to the full load point.
Bei einem Gesamtdruckverlust über die Brennstoffzelle von 100% entfallen auf den aktiven Bereich beispielsweise ungefähr 40% oder mehr, auf den Ausströmbereich beispielsweise ungefähr 20% oder mehr, beispielsweise 40%.With a total pressure drop across the fuel cell of 100%, the active area accounts for, for example, approximately 40% or more, and the outflow area, for example, approximately 20% or more, for example 40%.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung umfassend erfindungsgemäße Bipolarplatten, die aus erfindungsgemäßen Strömungselementen bestehen, in einer Explosionsdarstellung; -
2 : eine schematische Draufsicht auf ein herkömmliches Strömungselement; -
3 : eine schematische Draufsicht auf eine herkömmliche Bipolarplatte in einer funktionellen Darstellung; -
4 : eine perspektivische Ansicht der Bipolarplatte aus3 , wobei deren zwei Strömungselemente im Abstand zueinander angeordnet und gezeigt sind, in Blickrichtung von oben; -
5 : eine weitere Darstellung der Bipolarplatte mit den beiden Strömungselementen im Abstand zueinander, mit der Blickrichtung von unten; -
6 : eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Strömungselement der Brennstoffzelleneinrichtung aus1 ; -
7 : schematisch den Druckverlauf für einen Reaktanden einer Brennstoffzelle der Brennstoffzelleneinrichtung aus1 als Funktion der durchströmten Länge für eine herkömmliche Brennstoffzelleneinrichtung (gestrichelte Darstellung, für das Strömungselement in2 ) und die Brennstoffzelleneinrichtung aus1 (durchgezogene Linie, für das erfindungsgemäße Strömungselement in6 ); -
8 bis11 : alternative Ausgestaltungen eines Ausströmbereiches bei erfindungsgemäßen Strömungselementen anstelle des Details A in6 ; -
12 : eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bipolarplatte mit erfindungsgemäßem Strömungselement in einer funktionalen Darstellung; -
13 : eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Strömungselement; und -
14 : eine Darstellung entsprechend7 bei Einsatz des erfindungsgemäßen Strömungselementes gemäß13 in einer Brennstoffzelleneinrichtung (durchgezogene Linie) im Vergleich zu einem herkömmlichen Strömungselement (gestrichelte Darstellung).
-
1 1: a schematic representation of a fuel cell device according to the invention comprising bipolar plates according to the invention, which consist of flow elements according to the invention, in an exploded view; -
2 1: a schematic plan view of a conventional flow element; -
3 1: a schematic plan view of a conventional bipolar plate in a functional representation; -
4 : a perspective view of the bipolar plate3 12 with the two flow elements thereof spaced apart and shown as viewed from above; -
5 : another representation of the bipolar plate with the two flow elements at a distance from one another, viewed from below; -
6 : a plan view of a flow element according to the invention of the fuel cell device1 ; -
7 : schematically shows the pressure curve for a reactant of a fuel cell of the fuel cell device1 as a function of the flow-through length for a conventional fuel cell device (dashed representation, for the flow element in2 ) and the fuel cell device1 (solid line, for the flow element according to the invention in6 ); -
8th until11 : alternative configurations of an outflow area in flow elements according to the invention instead of detail A in6 ; -
12 : a plan view of a bipolar plate according to the invention with the invention flow element in a functional representation; -
13 : a plan view of a flow element according to the invention; and -
14 : a representation accordingly7 when using the flow element according to the invention13 in a fuel cell device (solid line) compared to a conventional flow element (dashed line).
In einer Stapelrichtung 30 umfasst die Brennstoffzelleneinrichtung 10 eine Mehrzahl von übereinander gestapelten Bipolarplatten 16, bei denen es sich vorliegend um bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bipolarplatte handelt. Eine jeweilige Bipolarplatte 16 besteht aus zwei Strömungselementen 18. Zumindest eines der Strömungselemente 18, vorzugsweise beide Strömungselemente 18, sind bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Strömungselementes.In a stacking
Das Strömungselement 18 kann zum Beispiel ein durch Prägen hergestelltes Umformteil sein, insbesondere aus Metall, oder auf eine andere der vorstehend beschriebenen Arten hergestellt sein.The
Die Strömungselemente 18 einer jeweiligen Brennstoffzelle 14 nehmen zwischen sich eine schematisch dargestellte aktive Schicht 20 auf, die im vorliegenden Fall Gasdiffusionsschichten (GDL) und eine Membranelektrodenanordnung (MEA) umfasst. Ein aktiver Bereich 22 des jeweiligen Strömungselementes grenzt an die aktive Schicht 20.The
Wie beispielsweise aus
Jedes Strömungselement 18 umfasst einen ersten Randbereich 32 und einen zweiten Randbereich 34. Die Randbereiche 32, 34 sind bezogen auf die erste Haupterstreckungsrichtung 26 an einander abgewandten Enden des Strömungselementes 18 angeordnet. Beide Randbereiche 32, 34 sind entlang der gesamten Breite in der zweiten Haupterstreckungsrichtung 28 des Strömungselementes 18 erstreckt.Each
Die Randbereiche 32, 34 ragen seitlich in der Haupterstreckungsrichtung 26 über die aktive Schicht 20 hinaus. Über die Durchgangsöffnungen der Strömungselemente 18 sind im Brennstoffzellenstapel 12 Verteilerkanäle 36 zur Medienzufuhr und Sammelkanäle 38 zur Medienabfuhr gebildet (auch als „Manifolds“ bezeichnet).The
Die Brennstoffzelleneinrichtung 10 umfasst in herkömmlicher Weise endseitig Halteelemente 40, die mittels einer Spanneinrichtung 42 relativ zueinander verspannt sind.In a conventional manner, the
Vor der Erläuterung des erfindungsgemäßen Strömungselementes und der erfindungsgemäßen Bipolarplatte wird zunächst auf die Ausgestaltung eines herkömmlichen Strömungselementes eingegangen. Das in
Die Einströmöffnung 46 mündet in einen Einströmbereich 48 mit Kanälen, die in eine Kanalstruktur 50 münden. Die Kanalstruktur 50 bildet den aktiven Bereich 22 und ist von der aktiven Schicht 20 in der Stapelrichtung 30 überdeckt.The
Die Kanalstruktur 50 mündet in einen Ausströmbereich 54 mit Kanälen. Der Ausströmbereich 54 ist mit der Ausströmöffnung 58 strömungsverbunden.The
Stege 59 trennen die benachbarten Kanäle der Kanalstruktur 50, des Einströmbereichs 48 und des Ausströmbereichs 54 voneinander.
In der Haupterstreckungsrichtung 28 sind seitlich neben der Einströmöffnung 46 und der Ausströmöffnung 58 räumlich aufeinanderfolgend jeweils zwei weitere Durchgangsöffnungen 60 zur Mediendurchfuhr angeordnet.In the
Die Bipolarplatte 62 in
Die Bipolarplatte 62 ist mit dem Strömungselement 44 und mit einem weiteren Strömungselement 45, das ebenfalls herkömmlich ausgestaltet ist, in den
Das Strömungselement 44 weist auf einer ersten Seite 441 (Oberseite), die in
Die zweite Seite 442 korrespondiert mit einer ersten Seite 451 (Oberseite,
Das Strömungselement 45 weist eine zweite Seite 452 auf, die der ersten Seite 451 abgewandt ist (Unterseite,
An der zweiten Seite 452 weist das Strömungselement 45 einen Einströmbereich 48, eine Kanalstruktur 50 und einen Ausströmbereich 54 auf. Die Einströmung erfolgt über die Einströmöffnung 64 und die Ausströmung über die Ausströmöffnung 70.The
Beispielsweise werden bei der Bipolarplatte 62 die Reaktanden auf den Seiten 441 und 452 geführt und das Kühlmittel zwischen den Seiten 442 und 451.For example, in the 62 bipolar plate, the reactants are routed on
Weisen Strömungselemente der vorliegenden Offenbarung auf einander abgewandten Seiten Kanalstrukturen auf, können diese, beispielsweise bei durch Umformen gebildeten Strömungselementen, relativ zueinander invertiert sein, abweichend von der schematischen Darstellung in der Zeichnung.If flow elements of the present disclosure have channel structures on opposite sides, these can be inverted relative to one another, for example in the case of flow elements formed by reshaping, in deviation from the schematic illustration in the drawing.
Das Strömungselement 18 ist im Gegensatz zum herkömmlichen Strömungselement 44 einströmseitig mit einer Einström-Kanalstruktur 76 versehen. Ausströmseitig ist am Ausströmbereich 54 eine Ausström-Kanalstruktur 78 vorgesehen.In contrast to the
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Ausström-Kanalstruktur 78 so ausgebildet, dass der Druckverlust des Mediums über den Ausströmbereich 54 größer ist als der Druckverlust über den Einströmbereich 48. Im vorliegenden Fall ist der Druckverlust darüber hinaus größer als über den aktiven Bereich 22.According to the present invention, the
Obige Aussage für den Druckverlust gilt im vorliegenden Beispiel absolut, bezogen auf den absoluten Druckverlust und darüber hinaus pro durchströmter Länge des Strömungselementes 18.The above statement for the pressure loss applies in absolute terms in the present example, based on the absolute pressure loss and also per length of the
Der Verlauf des Druckverlustes für das Strömungselement 18 gemäß
Aufgrund des erhöhten Druckverlustes am Ausströmbereich 54 kann über die das Strömungselement 18 umfassende Brennstoffzelle 14 insgesamt ein hoher Druckverlust erzielt werden. Dies erweist sich als vorteilhaft für eine homogene Konzentration des Reaktanden im aktiven Bereich 22 und damit in der aktiven Schicht 20.Due to the increased pressure loss at the
Darüber hinaus wird vorzugsweise sichergestellt, dass der Druckverlust über den aktiven Bereich 22 möglichst gering ausfällt, um im aktiven Bereich 22 einen möglichst geringen Abfall des Partialdruckes des Reaktanden sicherzustellen.In addition, it is preferably ensured that the pressure loss across the
Bei dem erfindungsgemäßen Strömungselement 18 gemäß
Der erhöhte Druckverlust über den Ausströmbereich 54 gegenüber dem Einströmbereich 48 wird insbesondere durch die Ausgestaltung der Ausström-Kanalstruktur 78 erzielt (
Der lokale Druckverlust am oder im Ausströmbereich 54 der mehreren Bipolarplatten im Stapel erlaubt es vorzugsweise, druckabhängige Unterschiede der Strömungsgeschwindigkeiten in der Kanalstruktur 50 zu vermeiden, verbunden mit inhomogenen Strömungen und, daraus resultierend, unterschiedlicher Performance.The local pressure loss at or in the
Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass beim erfindungsgemäßen Strömungselement 18 gemäß
Dies bietet den Vorteil, innerhalb des aktiven Bereiches 22 einen insgesamt höheren Gesamtdruck des Reaktanden bereitzustellen als bei dem herkömmlichen Strömungselement 44. Auf diese Weise kann unter Einsatz des Strömungselementes 18 eine bessere Performance mit der Brennstoffzelle 14 erzielt werden.This offers the advantage of providing an overall higher total pressure of the reactant within the
Um den Druckverlust am Einströmbereich 48 gegenüber dem herkömmlichen Strömungselement 44 zu erzielen, können die Kanäle der Einström-Kanalstruktur 76 so ausgebildet werden, dass gegenüber dem herkömmlichen Fall eine vergrößerte Querschnittsfläche für das strömende Fluid bereitgestellt ist. Dies ist in
Die
Zur Erhöhung des Druckverlustes gegenüber dem herkömmlichen Ausströmbereich 54 werden, wie beispielhaft dargestellt, zum Beispiel die Kanallänge, die Kanalquerschnittsfläche, die Kanalbreite und/oder die Kanalhöhe verändert. Als vorteilhaft erweisen sich insbesondere verlängerte Kanäle.To increase the pressure loss compared to the
Die Varianten der
Vorteilhaft ist es, beispielsweise wie bei der Variante gemäß
Wie vorstehend bereits erläutert kann der Grundgedanke der Erfindung innerhalb eines Strömungselemente 18 auf beiden Seiten des Grundkörpers 24 umgesetzt sein.As already explained above, the basic idea of the invention can be implemented within a
Alternativ oder ergänzend kann der Grundgedanke der Erfindung bei zwei Strömungselementen 18 einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte 16 umgesetzt sein.Alternatively or additionally, the basic idea of the invention can be implemented with two
Nachfolgend wird diesbezüglich in Bezug auf
Die Ausführungsform gemäß
Hierbei sind ebenfalls der Einströmbereich 48 und der Ausströmbereich 54 mit den diesbezüglichen Einström-Kanalstrukturen 76 und Ausström-Kanalstrukturen 78 gezeigt.The
Die funktionelle Darstellung der Bipolarplatte 82 entspricht der funktionellen Darstellung der Bipolarplatte 62 gemäß
Bei der Bipolarplatte 82 sind eine weitere Ausströmöffnung 86 und eine weitere Einströmöffnung 88 vorgesehen. Die Einströmöffnung 88 und die Ausströmöffnung 86 sind einander so zugeordnet, wie dies die Einströmöffnung 46 und die Ausströmöffnung 48 sind. Auch zwischen der Einströmöffnung 88 und der Ausströmöffnung 86 verläuft eine Kanalstruktur 50. Wie am Beispiel der
Die Einströmöffnung 46 und die Ausströmöffnung 86 sind im vorliegenden Beispiel am Randbereich 32 angeordnet und liegen seitlich nebeneinander, jedoch in diesem Beispiel nicht unmittelbar seitlich nebeneinander. Zwischen den Öffnungen 46, 86 ist eine Durchgangsöffnung 60 am Grundkörper 24 gebildet. Durch diese Durchgangsöffnung 60 hindurch strömt beispielsweise ein Kühlmedium.In the present example, the
In entsprechender Weise sind die Ausströmöffnung 58 und die Einströmöffnung 88 am Randbereich 34 angeordnet. Dabei liegen die Öffnungen 58, 88 im vorliegenden Beispiel seitlich nebeneinander, jedoch vorliegend nicht unmittelbar nebeneinander. Zwischen den Öffnungen 58, 88 ist eine Durchgangsöffnung 60 am Grundkörper gebildet, durch die zum Beispiel das Kühlmedium strömen kann.The
Die Durchgangsöffnungen 60 erlauben insbesondere das Einströmen und das Ausströmen des Kühlmediums zwischen den beiden Strömungselementen der Bipolarplatte 82 und durch eine jeweilige Kanalstruktur 50, wie dies vorstehend anhand der
Es könnte abweichend von der Darstellung gemäß
Das Bezugszeichen 90 kennzeichnet den weiteren Einströmbereich für das über die Einströmöffnung 88 zuströmende Medium. Die diesbezügliche Einström-Kanalstruktur ist mit Bezugszeichen 91 gekennzeichnet.The
In entsprechender Weise kennzeichnet das Bezugszeichen 92 den Ausströmbereich über das durch die Ausströmöffnung 86 ausströmende Medium. Die diesbezügliche Ausström-Kanalstruktur ist mit dem Bezugszeichen 93 gekennzeichnet.In a corresponding manner, the
Ebenso wie durch die Unterschiede zwischen der Einström-Kanalstruktur 76 und der Ausström-Kanalstruktur 78 die Druckverluste am Einströmbereich und am Ausströmbereich 54 designt werden können, können die Druckverluste am Einströmbereich 90 über die Einström-Kanalstruktur 91 und am Ausströmbereich 92 über die Ausström-Kanalstruktur 93 designt werden.Just as the pressure losses at the inflow area and at the
Bei dem Strömungselement 84 und der Bipolarplatte 82 besteht außerdem der Vorteil, dass ein erhöhter Platzbedarf bzw. ein verringerter Platzbedarf aufgrund der Kanalstrukturen 76 und 78 für ein Medium zur Variation des Platzbedarfes der Kanalstrukturen 91 bzw. 93 für das weitere Medium genutzt werden können, und umgekehrt.The
Hierbei wird der erhöhte Platzbedarf für die Ausström-Kanalstruktur 76 durch den verringerten Platzbedarf für die Ausström-Kanalstruktur 93 bereitgestellt. In entsprechender Weise kann eine erforderliche Anpassung im Hinblick auf den Platzbedarf für die Ausström-Kanalstruktur 78 und die Einström-Kanalstruktur 91 vorgenommen werden.In this case, the increased space requirement for the
Vorgesehen sein kann bei der Bipolarplatte 82 insbesondere, den Druckverlust für das weitere Medium über den weiteren Ausströmbereich 92 größer zu gestalten als über den weiteren Einströmbereich 90 sowie einen weiteren aktiven Bereich 22.In the case of the
Durch eine Vergrößerung der weiteren Ausströmöffnung 86 ist im vorliegenden Beispiel sichergestellt, dass der erforderliche Volumenstrom unter Einhaltung des gewünschten Druckverlustes und vorzugsweise ohne störende Inhomogenitäten über die mehreren Bipolarplatten durch das Manifold des Brennstoffzellenstapels 12 strömen kann, im vorliegenden Beispiel durch den Sammelkanal 38, in den die Ausströmöffnung 86 mündet.Enlarging the
Bei einer abweichenden vorteilhaften Ausführungsform kann günstigerweise vorgesehen sein, dass eine Vergrößerung der Ausströmöffnung 86 für das weitere Medium nicht erforderlich ist. Dies kann zum Beispiel den Vorteil bieten, dass die Gesamtgröße des Strömungselementes 84 und der Bipolarplatte 82 im Verhältnis zum Strömungselement 18 und zur Bipolarplatte 62 erhalten bleibt.
Beim Strömungselement 96 sind ebenfalls der Einströmbereich 48 und der Ausströmbereich 54 vorgesehen. Der Einströmbereich 48 umfasst einen Einlassabschnitt 98 und einen Verteilerabschnitt 100. Der Ausströmbereich 54 umfasst einen Sammelabschnitt 102 und einen Auslassabschnitt 104.The
Es besteht eine Strömungsverbindung für das Fluid von der Einströmöffnung 46 über den Einlassabschnitt 98, den Verteilerabschnitt 100, die Kanalstruktur 50, den Sammelabschnitt 102 und den Auslassabschnitt 104 zur Ausströmöffnung 58. Der Einlassabschnitt 98 dient zur Verteilung des Fluids auf die Kanalstruktur 50, und der Sammelabschnitt 102 zur Zusammenführung des Fluids aus der Kanalstruktur 50.There is a flow connection for the fluid from the
Der Verteilerabschnitt 100 erstreckt sich im vorliegenden Beispiel über die gesamte Breite des Strömungselementes 96 in der Haupterstreckungsrichtung 28. In entsprechender Weise erstreckt sich der Sammelabschnitt 102 im vorliegenden Beispiel über die gesamte Breite des Strömungselementes 96 in der Haupterstreckungsrichtung 28. Der Verteilerabschnitt 100 und der Sammelabschnitt 102 grenzen an einander abgewandten Seiten an die Kanalstruktur 50.In the present example, the
Der Einlassabschnitt 98 erstreckt sich in der Haupterstreckungsrichtung 28 lediglich über einen Abschnitt des Strömungselementes 96. In entsprechender Weise erstreckt sich der Auslassabschnitt 104 entlang der Haupterstreckungsrichtung 28 nur über den Abschnitt des Strömungselementes 96.The
Kommt das Strömungselement 96 bei der Brennstoffzelle 14 zum Einsatz, sind der Verteilerabschnitt 100 und der Sammelabschnitt 102 insbesondere von einem gesonderten Dichtelement überdeckt (subgasket) oder mit einer Folie bedeckt. Die aktive Schicht 20 überdeckt lediglich den aktiven Bereich 22.If the
Die jeweiligen Linien 71, 80 sind in fünf Abschnitte 106 bis 110 ausgehend vom Einlassabschnitt 98 bis zum Auslassabschnitt 104 unterteilt. Der erste Abschnitt 106 bezieht sich auf den Einlassabschnitt 98, der zweite Abschnitt 107 auf den Verteilerabschnitt 100, der dritte Abschnitt 108 auf den aktiven Bereich 22, der vierte Abschnitt 109 auf den Sammelabschnitt 102 und der fünfte Abschnitt 110 auf den Auslassabschnitt 104.The
Auch beim Strömungselement 96 ist insbesondere vorgesehen, dass der Druckverlust über den Ausströmbereich 54 größer ist als über den Einströmbereich 48 und über die Kanalstruktur 50. Darüber hinaus ist der Druckverlust über den Einströmbereich 48 geringer als bei der herkömmlichen Vergleichsvariante. Die vorstehend beschriebenen Vorteile können damit auch bei dem Strömungselement 96 erzielt werden.In the case of the
Insbesondere ist erkennbar, dass der Druckverlust über den Auslassabschnitt 104 größer ist als über den Sammelabschnitt 102, absolut und pro durchströmter Länge des Strömungselementes 96.In particular, it can be seen that the pressure loss across the
Ein Druckverlust absolut und pro durchströmter Länge ist am Einlassabschnitt 98 größer als am Verteilerabschnitt 100.A pressure loss in absolute terms and per flow length is greater at the
Ein jeweiliger Druckverlust am Sammelabschnitt 102 absolut und pro durchströmter Länge ist größer als ein Druckverlust an der Kanalstruktur 50. Ein Druckverlust am Einlassabschnitt pro durchströmter Länge ist größer als ein Druckverlust an der Kanalstruktur 50.A respective pressure loss at the
Die Zeichnung zeigt für die Kanalstruktur 50 parallel verlaufende Kanäle sowie am Verteilerabschnitt 100 und am Sammelabschnitt 102 eine sogenannte „Füßchen“-Struktur. Es versteht sich, dass die Erfindung auf diese Kanalform nicht beschränkt ist.The drawing shows channels running parallel for the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Brennstoffzelleneinrichtungfuel cell device
- 1212
- Brennstoffzellenstapelfuel cell stack
- 1414
- Brennstoffzellefuel cell
- 1616
- Bipolarplattebipolar plate
- 1818
- Strömungselementflow element
- 2020
- aktive Schichtactive layer
- 2222
- aktiver Bereichactive area
- 2424
- Grundkörperbody
- 26, 2826, 28
- Haupterstreckungsrichtungmain extension direction
- 3030
- Stapelrichtungstacking direction
- 32, 3432, 34
- Randbereichedge area
- 3636
- Verteilerkanaldistribution channel
- 3838
- Sammelkanalcollection channel
- 4040
- Halteelementholding element
- 4242
- Spanneinrichtungclamping device
- 4444
- Strömungselement (herkömmlich)flow element (conventional)
- 441441
- erste Seitefirst page
- 442442
- zweite Seitesecond page
- 4545
- Strömungselement (herkömmlich)flow element (conventional)
- 451451
- erste Seitefirst page
- 452452
- zweite Seitesecond page
- 4646
- Einströmöffnunginflow opening
- 4848
- Einströmbereichinflow area
- 5050
- Kanalstrukturchannel structure
- 5454
- Ausströmbereichoutflow area
- 5858
- Ausströmöffnungoutflow opening
- 5959
- Stegweb
- 6060
- Durchgangsöffnungpassage opening
- 6262
- Bipolarplatte (herkömmlich)bipolar plate (conventional)
- 6464
- Einströmöffnunginflow opening
- 6666
- Ausströmöffnungoutflow opening
- 6868
- Einströmöffnunginflow opening
- 7070
- Ausströmöffnungoutflow opening
- 7171
- gestrichelte Liniedashed line
- 72, 73, 7472, 73, 74
- Abschnittsection
- 7676
- Einström-KanalstrukturInflow channel structure
- 7878
- Ausström-Kanalstrukturoutflow channel structure
- 8080
- durchgezogene Liniesolid line
- 8282
- Bipolarplattebipolar plate
- 8484
- Strömungselementflow element
- 8686
- weitere Ausströmöffnungfurther outflow opening
- 8888
- weitere Einströmöffnungfurther inflow opening
- 9090
- weiterer Einströmbereichfurther inflow area
- 9191
- weitere Einström-Kanalstrukturfurther inflow channel structure
- 9292
- weiterer Ausströmbereichfurther outflow area
- 9393
- weiterer Ausström-Kanalstrukturfurther outflow channel structure
- 9494
- gestrichelte Liniedashed line
- 9696
- Strömungselementflow element
- 9898
- Einlassabschnittinlet section
- 100100
- Verteilerabschnittdistribution section
- 102102
- Sammelabschnittcollecting section
- 104104
- Auslassabschnittoutlet section
- 106, 107, 108, 109, 110106, 107, 108, 109, 110
- Abschnittsection
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US20060078763A1 (en) | 2002-11-11 | 2006-04-13 | Antonino Toro | Electrochemical generator |
JP2006278177A (en) | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell |
US20100129694A1 (en) | 2008-11-26 | 2010-05-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2380637C (en) * | 2002-05-03 | 2003-12-23 | Powerdisc Development Corporation Ltd. | Fuel cell plates and assemblies |
US7524575B2 (en) * | 2004-06-07 | 2009-04-28 | Hyteon Inc. | Flow field plate for use in fuel cells |
JP2006294503A (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Nippon Soken Inc | Fuel battery and gas separator for the same |
DE112008004170B4 (en) * | 2008-11-17 | 2020-02-06 | Audi Ag | Fuel cell plate flow field |
JP5912579B2 (en) * | 2012-01-27 | 2016-04-27 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell |
FR3069961B1 (en) * | 2017-08-04 | 2022-07-08 | Commissariat Energie Atomique | BIPOLAR PLATE FOR IMPROVING THE PERFORMANCE OF A FUEL CELL WITH A PROTON EXCHANGE MEMBRANE |
CA3147747A1 (en) * | 2019-07-16 | 2021-01-21 | Ch Innovations Inc. | Compact fuel cell modules and assemblies |
-
2021
- 2021-06-16 DE DE102021115601.7A patent/DE102021115601A1/en active Pending
-
2022
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- 2022-06-15 WO PCT/EP2022/066272 patent/WO2022263492A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060078763A1 (en) | 2002-11-11 | 2006-04-13 | Antonino Toro | Electrochemical generator |
JP2006278177A (en) | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell |
US20100129694A1 (en) | 2008-11-26 | 2010-05-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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Date | Code | Title | Description |
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R082 | Change of representative |
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