DE112004002605B4 - Bipolare Platte mit vernetzten Kanälen und Brennstoffzellenstapel - Google Patents

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Abstract

Bipolare Platte (14) zur Verwendung in einem Brennstoffzellenstapel (10), mit: einer ersten Platte (22), die eine erste Kühlmittelseite (30) mit einem ersten Satz von Kühlmittelkanälen (32), die darin ausgebildet sind, aufweist; und einer zweiten Platte (24), die ein zweite Kühlmittelseite (44) mit einem zweiten Satz von Kühlmittelkanälen (46), die darin ausgebildet sind, aufweist, wobei die ersten und zweiten Kühlmittelseiten (30, 44) benachbart zueinander angeordnet sind, um die ersten und zweiten Sätze von Kühlmittelkanälen über ein Gebiet der ersten und zweiten Kühlmittelseiten diskontinuierlich zu vernetzen; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Satz von Kühlmittelkanälen (32) ein erstes Wellenmuster mit einer ersten Amplitude und einer ersten Wellenlänge definiert.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft bipolare Platten für Brennstoffzellenstapel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 16 und einen Brennstoffzellenstapel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Solch eine Bipolarplatte sowie solch ein Brennstoffzellenstapel sind beispielsweise aus der JP 10308227 A bekannt geworden.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Brennstoffzellensysteme werden bei einer breiten Vielzahl von Anwendungen zunehmend als eine Energiequelle verwendet. Brennstoffzellenvortriebssysteme sind auch zur Verwendung in Fahrzeugen als Ersatz für Verbrennungsmotoren vorgeschlagen worden. Die Brennstoffzellen erzeugen Elektrizität, die dazu verwendet wird, Batterien zu laden und/oder einen Elektromotor zu betreiben. Eine Festpolymerelektrolytbrennstoffzelle umfasst eine Polymerelektrolytmembran (PEM), die im Schichtaufbau zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnet ist. Um Elektrizität durch eine elektrochemische Reaktion zu erzeugen, wird ein Brennstoff, gewöhnlich Wasserstoff (H2), jedoch auch entweder Methan (CH4) oder Methanol (CH3OH) an die Anode geliefert, und ein Oxidationsmittel, wie Sauerstoff (O2) wird an die Kathode geliefert. Die Quelle des Sauerstoffs ist üblicherweise Luft.
  • In einer ersten Halbzellenreaktion erzeugt die Aufspaltung des Wasserstoffs (H2) an der Anode Wasserstoffprotonen (H+) und Elektronen (e–). Die Membran ist protonenleitend und dielektrisch. Infolgedessen werden die Protonen durch die Membran hindurch transportiert. Die Elektronen fließen durch eine elektrische Last (wie beispielsweise die Batterien oder den Elektromotor), die über die Membran geschaltet ist. Bei einer zweiten Halbzellenreaktion reagiert Sauerstoff (O2) an der Kathode mit Protonen (H+), und Elektronen (e–) werden aufgenommen, um Wasser (H2O) zu bilden.
  • Es werden bipolare Platten zwischen Brennstoffzellen in dem Brennstoffzellenstapel angeordnet, um die Strömung der gasförmigen Reaktanden zur Reaktion in den Brennstoffzellen zu fördern. Die bipolaren Platten erleichtern auch eine Kühlmittelströmung durch den Brennstoffzellenstapel, um eine Temperatur des Brennstoffzellenstapels zu regulieren. Herkömmliche bipolare Platten umfassen diskrete oder ineinander greifende Kanäle, die die Reaktanden- und Kühlmittelströmungsfelder definieren. Derartige Kanalausgestaltungen können eine Kühlmittelfehlverteilung bewirken, was in einem ungleichförmigen Temperaturprofil (d. h. Temperaturänderungen) über den Brennstoffzellenstapel hinweg resultiert. Zusätzlich sind bipolare Platten Kompressionslasten und Vibrationen ausgesetzt, was in Spannungen resultiert. Demgemäß besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Plattenkonstruktion mit verbessertem Betriebsverhalten gegenüber der herkömmlichen Technik.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung eine bipolare Platte zur Verwendung in einem Brennstoffzellenstapel vor. Die bipolare Platte umfasst eine erste Platte, die eine erste Kühlmittelseite mit einem ersten Satz von darin ausgebildeten Kühlmittelkanälen aufweist. Eine zweite Platte besitzt eine zweite Kühlmittelseite mit einem zweiten Satz von darin ausgebildeten Kühlmittelkanälen. Die erste und zweite Kühlmittelseite liegen benachbart zueinander, um so die ersten und zweiten Sätze von Kühlmittelkanälen über ein Gebiet der ersten und zweiten Kühlmittelseiten diskontinuierlich zu vernetzen.
  • Bei einer Ausführungsform definiert der erste Satz von Kühlkanälen ein erstes Wellenmuster mit einer ersten Amplitude und einer ersten Wellenlänge. Der zweite Satz von Kühlkanälen definiert ein zweites Wellenmuster mit einer zweiten Amplitude und einer zweiten Wellenlänge. Das erste Wellenmuster des ersten Satzes von Kühlmittelkanälen ist bezüglich des zweiten Wellenmusters des zweiten Satzes von Kühlkanälen verflochten.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform steht ein erster Satz von Stegen der ersten Kühlmittelseite diskontinuierlich in Kontakt mit einem zweiten Satz von Stegen der zweiten Kühlmittelseite, um diskontinuierliche Schnittstellenbereiche zu definieren. Die erste Platte und die zweite Platte sind an den diskontinuierlichen Schnittstellenbereichen verbunden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die erste Platte ein erstes Strömungsfeld, das in einer Seite, die der ersten Kühlmittelseite gegenüberliegt, ausgebildet ist.
  • Bei einer noch weiteren Ausführungsform umfasst die zweite Platte ein zweites Strömungsfeld, das in einer Seite, die der zweiten Kühlmittelseite gegenüberliegt, ausgebildet ist.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend detaillierter beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
  • 1 eine Explosionsdarstellung eines Brennstoffzellenstapels mit bipolaren Platten gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine Draufsicht einer Reaktandengasseite einer Kathodenplatte der bipolaren Platte ist;
  • 3 eine Draufsicht einer Reaktandengasseite einer Anodenplatte der bipolaren Platte ist;
  • 4 eine Draufsicht einer Kühlmittelseite der Kathodenplatte der bipolaren Platte ist;
  • 5 eine Draufsicht einer Kühlmittelseite der Anodenplatte der bipolaren Platte ist;
  • 6 eine schematische Darstellung vernetzter Kühlkanäle der Anodenplatte und der Kathodenplatte ist; und
  • 7 eine perspektivische Ansicht eines Teils der bipolaren Platte ist, der einen kreisförmigen Abschnitt aufweist, der aus dem Zentrum der Kathodenplatte geschnitten ist.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • In 1 ist ein Teil eines Brennstoffzellenstapels gezeigt. Der Brennstoffzellenstapel umfasst eine Brennstoffzelle 10 mit einer Polymerelektrolytmembran (PEM) 12, die schichtartig zwischen bipolaren Platten 14 angeordnet ist. Es sind Diffusionsmedien 16 vorgesehen, die zwischen der PEM 12 und den bipolaren Platten 14 angeordnet sind. Die bipolaren Platten 14 umfassen jeweils eine Kathodenseite 18 und eine Anodenseite 20. Ein Anodenreaktand strömt über die Anodenseite 20 und diffundiert durch die Diffusionsmedien 16 zur Reaktion über die PEM 12. Ein Kathodenreaktand strömt über die Kathodenseite 18 und diffundiert durch die Diffusionsmedien 16 zur Reaktion über die PEM 12. Ein Dichtungselement (nicht gezeigt) ist zwischen den bipolaren Platten 14 und der PEM 12 angeordnet, um die Fluidströmung über die Kathodenseite 18 und die Anodenseite 20 abzudichten.
  • Anhand der 2 bis 7 wird die bipolare Platte 14 detaillierter beschrieben. Die bipolare Platte 14 umfasst eine Kathodenplatte 22 und eine Anodenplatte 24. Mit besonderem Bezug auf die 2 und 4 umfasst die Kathodenplatte 22 die Kathodenseite 18, die ein Kathodenströmungsfeld aufweist, das durch zickzackförmige Kathodenströmungskanäle 26 definiert ist. Die Kathodenströmungskanäle sind durch zickzackförmige Stege 28 getrennt. Die Kathodenplatte 22 umfasst auch eine Kühlmittelseite 30, die ein Kühlmittelströmungsfeld aufweist, das durch zickzackförmige Kühlmittelströmungskanäle 32 definiert ist. Die Kühlmittelströmungskanäle sind ähnlicherweise durch zickzackförmige Stege 34 getrennt. Die Kathodenplatte 22 umfasst Kathodeneinlass- und -auslasssammelleitungen 36, die auf jeder Seite ausgebildet sind. Die Kathodeneinlass- und -auslasssammelleitungen 36 lenken eine Kathodenreaktandenströmung in die Kathodenströmungskanäle 26. Die Kathodenplatte 22 umfasst ferner Kühlmitteleinlass- und -auslasssammelleitungen 38. Die Kühlmitteleinlass- und -auslasssammelleitungen 38 lenken eine Kühlmittelströmung in die Kühlmittelströmungskanäle 32.
  • Mit besonderem Bezug auf die 3 und 5 umfasst die Anodenplatte 24 die Anodenseite 20, die ein Anodenströmungsfeld aufweist, das durch zickzackförmige Anodenströmungskanäle 40 definiert ist. Die Anodenströmungskanäle 40 sind durch zickzackförmige Stege 42 getrennt. Die Anodenplatte 24 umfasst auch eine Kühlmittelseite 44, die ein Kühlmittelströmungsfeld aufweist, das durch zickzackförmige Kühlmittelströmungskanäle 46 definiert ist. Die Kühlmittelströmungskanäle 46 sind ähnlicherweise durch zickzackförmige Stege 48 getrennt. Die Anodenplatte 24 umfasst Anodeneinlass- und -auslasssammelleitungen 50, die auf jeder Seite ausgebildet sind. Die Anodeneinlass- und -auslasssammelleitungen 50 lenken eine Anodenreaktandenströmung in die Anodenströmungskanäle 40. Die Anodenplatte 24 umfasst ferner Kühlmitteleinlass- und -auslasssammelleitungen 52. Die Kühlmitteleinlass- und -auslasssammelleitungen 52 lenken eine Kühlmittelströmung in die Kühlmittelströmungskanäle 46.
  • Wie gezeigt ist, sind die Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 geprägte, aus rostfreiem Stahl bestehende Platten, so dass die Reaktandengaskanäle 26, 40 die Kühlmittelstege 34, 48 definieren, und die Reaktandengasstege 28, 42 die Kühlmittelkanäle 32, 46 definieren. Die Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 sind benachbart gestapelt und miteinander verbunden, um die bipolare Platte 14 zu bilden. Das Verbinden der Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 kann auf eine Vielzahl von Arten erreicht werden, wie beispielsweise durch Verbindung über Klebstoff, Hartlöten, Löten und Schweißen. Die Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 sind derart gestapelt, dass die Kühlmittelseiten 30, 44 unmittelbar benachbart zueinander liegen und zueinander weisen. Obwohl die Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 herkömmlich als geprägte, aus rostfreiem Stahl bestehende Platten vorgesehen sind, sei angemerkt, dass die Strömungsfeldkonstruktionen, die hier beschrieben sind, auf verschiedene Verfahren und Materialien zur Herstellung der Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 angewendet werden können. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Formung von aus rostfreiem Stahl bestehenden Tafeln beschränkt.
  • Mit besonderem Bezug auf die 6 und 7 sind die Kühlmittelseiten 30, 44 der Kathoden- bzw. Anodenplatten 22, 24 so ausgerichtet, dass die Kühlmittelkanäle 32, 46 miteinander verflochten sind. 7 zeigt einen Teil der bipolaren Platte 14 mit einem kreisförmigen Abschnitt, der aus der Kathodenplatte 22 geschnitten ist. Die Kühlmittelkanäle 32 der Kathodenplatte 22 sind mit einer durchgezogenen Linie gezeigt und die Kühlmittelkanäle 46 der Anodenplatte 24 sind in gestrichelten Linien gezeigt (siehe 6).
  • Das Verflechten resultiert darin, dass die Kühlmittelkanäle 32, 46 einander unter einem resultierenden Winkel α überschneiden. Der resultierende Winkel α kann auf Grundlage der Wellenlänge (L) oder der Amplitude (A) der zickzackförmigen Kühlmittelkanäle 32, 46 variieren. Das Verflechten wird durch Scheitel in den Kühlmittelkanälen 32 der Kathodenplatte 22 vorgesehen, die Scheitel in den Kühlmittelkanälen 46 der Anodenplatte 24 kreuzen, und umgekehrt. Auf diese Weise befinden sich die Stege 34 zwischen den Kühlmittelkanälen 32 der Kathodenplatte 22 diskontinuierlich benachbart zu den Stegen 48 zwischen den Kühlmittelkanälen 46 der Anodenplatte 24 in einem Schnittstellenbereich 60, der als schraffierte Bereiche gezeigt ist. Die Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 sind miteinander an den diskontinuierlichen Schnittstellenbereichen 60 verbunden. Die Schnittstellenbereiche 60 definieren Leitfähigkeitspunkte über die Kathoden- und Anodenplatten 22, 24, um elektrischen Strom durch den Brennstoffzellenstapel zu führen.
  • Wie gezeigt ist, besitzen die Kanäle der Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 dieselbe geometrische Ausgestaltung (d. h. Wellenlänge, Amplitude und resultierenden Winkel). Jedoch betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung verschiedener geometrischer Ausgestaltungen für die Kanäle der Kathoden- und Anodenplatten 22, 24. Es sei ferner angemerkt, dass die Wellenlänge und/oder die Amplitude für die Kanäle über die Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 variieren kann. Dies bedeutet, ein bestimmter Kanal oder eine bestimmte Gruppe aus Kanälen kann eine erste Amplitude und eine erste Wellenlänge in einem Gebiet der Kathoden- und/oder Anodenplatten 22, 24 besitzen und in einem anderen Gebiet eine zweite Amplitude und/oder eine zweite Wellenlänge besitzen. Infolgedessen variiert auch der resultierende Winkel α von Gebiet zu Gebiet.
  • Da die Kühlmittelkanäle 32, 46 der Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 miteinander verflochten sind, existieren diskontinuierliche vernetzte Bereiche 62, an denen die Kühlmittelkanäle 32 zu den Kühlmittelkanälen 46 offen sind. In den diskontinuierlichen vernetzten Bereichen 62 wird eine Fluidströmung zwischen den Kühlmittelkanälen 32, 46 der Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 ermöglicht. Auch existieren als Ergebnis des Verflechtens die diskontinuierlichen nicht vernetzten Bereiche 64, an denen die Kühlmittelkanäle 32 der Kathodenplatte 22 offen zu den Stegen 48 der Anodenplatte 24 sind und die Kühlmittelkanäle 46 der Anodenplatte 24 offen zu den Stegen 34 der Kathodenplatte 22 sind. In den diskontinuierlichen nicht vernetzten Bereichen 64 ist die Fluidströmung auf die jeweiligen Kühlmittelkanäle 32, 46 begrenzt, und es erfolgt keine Vernetzung. Somit wird ein dreidimensionales oder mehrschichtiges Kühlmittelströmungsfeld definiert, das zwei Höhen umfasst. Die erste Höhe ist durch die Kühlmittelkanäle 32 der Kathodenplatte 22 definiert und die zweite Höhe ist durch die Kühlmittelkanäle 46 der Anodenplatte 24 definiert. Allgemein existiert eine zweidimensionale oder planare Strömung in den nicht vernetzten Bereichen 64 an einer der beiden Höhen. Eine Kühlmittelströmung in der dritten Dimension existiert in dem vernetzten Bereich 62, wo Kühlmittel zwischen der ersten und zweiten Höhe strömen kann. Das dreidimensionale mehrschichtige Strömungsfeld ermöglicht eine gasförmige, wässrige oder zweiphasige Temperaturregelung des Brennstoffzellenstapels.
  • Die bipolaren Platten 14 sind auf jeder Seite der PEM 12 positioniert, so dass benachbarte Reaktandenströmungsfelder größtenteils ausgerichtet sind. Dies bedeutet, die bipolaren Platten 14 sind so positioniert, dass die zickzackförmigen Kathodenströmungskanäle 26 der Kathodenplatte 18 größtenteils mit den zickzackförmigen Anodenströmungskanälen 40 der Anodenseite 20 ausgerichtet sind. Somit existiert keine oder nur eine begrenzte Verflechtung zwischen den Kathodenströmungskanälen 26 und den Anodenströmungskanälen 40 über die PEM 12. Dies wird dadurch erreicht, dass jede zweite bipolare Platte 14 um 180° in der Ebene der Plattenoberfläche relativ zu der bipolaren Platte 14 auf der anderen Seite der PEM 12 gedreht wird.
  • Die Befeuchtung der Auslassreaktandenströme zu den Einlassreaktandenströmen wird verbessert, wenn die Einlass- und Auslasssammelleitungen 36, 50 so orientiert sind, dass die Reaktandenfluide in einer gegenstromigen Art und Weise strömen. Wie hier verwendet ist, gibt der Begriff ”gegenstromig” an, dass das Anodenfluid über die PEM 12 in einer Richtung strömt, die der der Kathodenfluidströmung entgegengesetzt ist. Es sei auch angemerkt, dass die Reaktandenfluidströmung in einer gleichstromigen Art und Weise vorgesehen sein kann. Wie hier verwendet ist, gibt der Begriff ”gleichstromig” an, dass das Anodenfluid über die PEM 12 in derselben Richtung wie die Kathodenfluidströmung strömt. Der Brennstoffzellenstapel kann entweder gleichstromig oder gegenstromig abhängig davon angeordnet sein, ob die Sammelleitungen 36, 50 als Einlässe und Auslässe gewählt sind.
  • Ähnlicherweise kann die Kühlmittelströmung entweder auf eine gegenstromige Weise, auf eine gleichstromige Weise oder auf eine Kreuzstromweise relativ zu den Reaktandenfluidströmungen geführt werden. Wie hier verwendet ist, gibt ”Kreuzstrom” an, dass das Kühlmittelfluid in einer Richtung quer zu der Richtung der Reaktandenfluidströmung strömt. Eine Kreuzströmung kann eine beliebige Querrichtung zwischen größer als 0° (d. h. parallel) und bis zu 90° (d. h. rechtwinklig) relativ zu der Reaktandenfluidströmungsrichtung umfassen. Um eine Kreuzstromkühlmittelfluidrichtung mit entweder der gleichstromigen oder gegenstromigen Reaktandenfluidrichtung zu erreichen, wird die Amplitude (d. h. das Verflechten) der Kühlmittelkanäle 32, 46 erhöht, wodurch der resultierende Winkel α effektiv erhöht wird. Die Erhöhung der Amplitude der Kühlmittelkanäle 32, 46 erhöht die Anzahl von vernetzten Bereichen 62 über eine größere Anzahl von Kühlmittelkanälen 32, 46.
  • Das Verflechten der Kanäle der Kathoden- und Anodenplatten 22, 24 resultiert in einer gleichförmigen Steifigkeit in den kompressionssensitiven Bereichen der bipolaren Platten 14. Die benachbarten Kanäle sind so orientiert, dass jeder Steg als eine Verstrebung für mehrere benachbarte Kanäle wirkt. Die Wellenlänge und die Amplitude der Kanäle kann so abgewandelt werden, um die Plattensteifigkeit in einem gegebenen Bereich zu optimieren. Eine benachbarte Ausrichtung der Reaktandenströmungsfelder über die PEM 12 verbessert eine Verteilung von Kompressionslasten über den Brennstoffzellenstapel. Insbesondere ist die Kraft, die die bipolare Platte 14 auf die PEM 12 über die Strömungskanalstege ausübt, optimiert, um sicherzustellen, dass die Stege eine gleichförmigere Reaktion oder Ablenkung besitzen, wenn eine Last aufgebracht wird. Diese Gleichförmigkeit verbessert ein Vibrationsverhalten und verringert die lokale Spannung an der PEM 12 und anderer Komponenten des Brennstoffzellenstapels. Auf diese Art und Weise wird die Haltbarkeit des Brennstoffzellenstapels erhöht. Zusätzlich kann die Stromdichte durch die Kontaktpunkte ebenfalls verringert werden, wodurch verringerte Kontaktwiderstandsverluste vorgesehen werden.

Claims (20)

  1. Bipolare Platte (14) zur Verwendung in einem Brennstoffzellenstapel (10), mit: einer ersten Platte (22), die eine erste Kühlmittelseite (30) mit einem ersten Satz von Kühlmittelkanälen (32), die darin ausgebildet sind, aufweist; und einer zweiten Platte (24), die ein zweite Kühlmittelseite (44) mit einem zweiten Satz von Kühlmittelkanälen (46), die darin ausgebildet sind, aufweist, wobei die ersten und zweiten Kühlmittelseiten (30, 44) benachbart zueinander angeordnet sind, um die ersten und zweiten Sätze von Kühlmittelkanälen über ein Gebiet der ersten und zweiten Kühlmittelseiten diskontinuierlich zu vernetzen; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Satz von Kühlmittelkanälen (32) ein erstes Wellenmuster mit einer ersten Amplitude und einer ersten Wellenlänge definiert.
  2. Bipolare Platte nach Anspruch 1, wobei der zweite Satz von Kühlmittelkanälen (46) ein zweites Wellenmuster mit einer zweiten Amplitude und einer zweiten Wellenlänge definiert.
  3. Bipolare Platte nach Anspruch 2, wobei das erste Wellenmuster des ersten Satzes von Kühlmittelkanälen (32) bezüglich des zweiten Wellenmusters des zweiten Satzes von Kühlmittelkanälen (46) verflochten ist.
  4. Bipolare Platte nach Anspruch 1, wobei ein erster Satz von Stegen (34) der ersten Kühlmittelseite (30) diskontinuierlich in Kontakt mit einem zweiten Satz von Stegen (48) der zweiten Kühlmittelseite (44) steht, um diskontinuierliche Schnittstellenbereiche (60) zu definieren.
  5. Bipolare Platte nach Anspruch 4, wobei die erste Platte (22) und die zweite Platte (24) an den diskontinuierlichen Schnittstellenbereichen (60) verbunden sind.
  6. Bipolare Platte nach Anspruch 1, wobei die erste Platte (22) ein erstes Strömungsfeld aufweist, das in einer Seite, die der ersten Kühlmittelseite (30) gegenüberliegt, ausgebildet ist.
  7. Bipolare Platte nach Anspruch 1, wobei die zweite Platte (24) ein zweites Strömungsfeld umfasst, das in einer Seite, die der zweiten Kühlmittelseite (44) gegenüberliegt, ausgebildet ist.
  8. Brennstoffzellenstapel (10), mit: einer Polymerelektrolytmembran (PEM) (12); und einer ersten bipolaren Platte (14), die an einer ersten Seite der PEM (12) angeordnet ist, und einer zweiten bipolaren Platte (14), die an einer zweiten Seite der PEM (12) angeordnet ist, wobei zumindest eine der ersten und zweiten bipolaren Platten (14) umfasst: eine Kathodenplatte (22), die eine erste Kühlmittelseite (30) mit einem ersten Satz von Kühlmittelkanälen (32), die darin ausgebildet sind, aufweist; und eine Anodenplatte (24), die eine zweite Kühlmittelseite (44) mit einem zweiten Satz von Kühlmittelkanälen (46), die darin ausgebildet sind, aufweist, wobei die ersten und zweiten Kühlmittelseiten (30, 44) benachbart zueinander angeordnet sind, um die ersten und zweiten Sätze von Kühlmittelkanälen (32, 46) über ein Gebiet der ersten und zweiten Kühlmittelseiten (30, 44) diskontinuierlich zu vernetzen; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Satz von Kühlmittelkanälen (32) ein erstes Wellenmuster mit einer ersten Amplitude und einer ersten Wellenlänge definiert.
  9. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei der zweite Satz von Kühlmittelkanälen (46) ein zweites Wellenmuster mit einer zweiten Amplitude und einer zweiten Wellenlänge definiert.
  10. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 9, wobei das erste Wellenmuster bezüglich des zweiten Wellenmusters verflochten ist.
  11. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, wobei der erste Satz von Stegen (34) der ersten Kühlmittelseite (30) diskontinuierlich mit einem zweiten Satz von Stegen (48) der zweiten Kühlmittelseite (44) in Kontakt steht, um diskontinuierliche Schnittstellenbereiche (60) zu definieren.
  12. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 11, wobei die Anodenplatte (22) und die Kathodenplatte (24) an den diskontinuierlichen Schnittstellenbereichen (60) verbunden sind.
  13. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 8, ferner umfassend: einen Satz von Anodenkanälen (40), die in der Anodenplatte (24) in Fluidverbindung mit der PEM (12) ausgebildet sind; und einen Satz von Kathodenkanälen (26), die in der Kathodenplatte (22) in Fluidverbindung mit der PEM (12) ausgebildet sind.
  14. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 13, wobei der Satz von Anodenkanälen (40) und der Satz von Kathodenkanälen (26) jeweils ein Wellenmuster definieren.
  15. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 14, ferner mit: einem ersten Diffusionsmedium (16), das zwischen der ersten bipolaren Platte (14) und der PEM (12) angeordnet ist; und einem zweiten Diffusionsmedium (16), das zwischen der zweiten bipolaren Platte (14) und der PEM (12) angeordnet ist.
  16. Bipolare Platte (14) für einen Brennstoffzellenstapel (10), mit: einem ersten Reaktandenströmungsfeld, das in einer ersten Seite ausgebildet ist; einem zweiten Reaktandenströmungsfeld, das in einer zweiten Seite ausgebildet ist; und einem Kühlmittelströmungsfeld, das zwischen den ersten und zweiten Reaktandenströmungsfeldern angeordnet ist, wobei das Kühlmittelströmungsfeld verflochtene Kanäle aus einem ersten Satz von Kühlkanälen (32) und einem zweiten Satz von Kühlkanälen (46) umfasst, um diskontinuierliche vernetzte Bereiche, diskontinuierliche, nicht vernetzte Bereiche und diskontinuierliche Schnittstellenbereiche vorzusehen; dadurch gekennzeichnet, dass der erste Satz von Kühlkanälen (32) ein erstes Wellenmuster mit einer ersten Amplitude und einer ersten Wellenlänge definiert.
  17. Bipolare Platte nach Anspruch 16, wobei der zweite Satz von Kühlkanälen (46) ein zweites Wellenmuster mit einer zweiten Amplitude und einer zweiten Wellenlänge definiert.
  18. Bipolare Platte nach Anspruch 17, wobei das erste Wellenmuster des ersten Satzes von Kühlmittelkanälen (32) bezüglich des zweiten Wellenmusters des zweiten Satzes von Kühlkanälen (46) verflochten ist.
  19. Bipolare Platte nach Anspruch 16, wobei ein erster Satz von Stegen (34) der ersten Kühlmittelseite (30) diskontinuierlich in Kontakt mit einem zweiten Satz von Stegen (48) der zweiten Kühlmittelseite (44) steht, um diskontinuierliche Schnittstellenbereiche (60) zu definieren.
  20. Bipolare Platte nach Anspruch 16, ferner mit: einer ersten Platte, die die erste Seite umfasst; und einer zweiten Platte, die die zweite Seite umfasst, wobei die erste Platte und die zweite Platte an den diskontinuierlichen Schnittstellenbereichen (60) verbunden sind.
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