DE112005001954T5

DE112005001954T5 - Verfahren zum Behandeln von Kompositplatten

Info

Publication number: DE112005001954T5
Application number: DE112005001954T
Authority: DE
Inventors: Richard H. Macomb Blunk; Tao Troy Xie; Mahmoud Grosse Pointe Woods Abd Elhamid; Youssef M. Sterling Heights Mikhail; Gayatri Rochester Hills Dadheech; Daniel J. Eastpointe Lisi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: US20060040148A1; DE112005001954B4; JP2008511103A; WO2006031368A1; CN101044649A

Abstract

Verfahren zum Ausbilden einer hydrophilen Oberfläche auf einem Brennstoffzellenelement, umfassend, dass:
ein Brennstoffzellenelement vorgesehen wird, das eine daran ausgebildete Oberfläche aufweist; und
die Oberfläche des Brennstoffzellenelements chemisch behandelt wird, um eine hydrophile Oberfläche daran zu erzeugen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen U.S. Patentanmeldung Seriennummer 60/602,754, die am 19. August 2004 eingereicht wurde und deren gesamte Beschreibung hier ausdrücklich durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegerde Erfindung betrifft allgemein die Behandlung von Komposit-Brennstoffzellenelementen oder -platten für ein verbessertes Wassermanagement. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Erhöhen der Oberflächenhydrophilie einer Komposit-Brennstoffzellenplatte unter Verwendung einer chemischen Oxidationsbehandlung für ein verbessertes Wassermanagement.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Brennstoffzellen umfassen drei Komponenten: eine Kathode, eine Anode und einen Elektrolyt, der schichtartig zwischen der Kathode und der Anode angeordnet ist und nur Protonen durchlässt. Jede Elektrode ist auf einer Seite durch einen Katalysator beschichtet. Im Betrieb trennt der Katalysator an der Anode Wasserstoff in Elektronen und Protonen. Die Elektronen werden als elektrischer Strom von der Anode durch einen Antriebsmotor und dann an die Kathode verteilt, während die Protonen von der Anode durch den Elektrolyt an die Kathode wandern. Der Katalysator an der Kathode kombiniert die Protonen mit Elektronen, die von dem Antriebsmotor zurückkehren, und Sauerstoff aus der Luft, um Wasser zu bilden. Einzelne Brennstoffzellen können in Reihe aneinandergestapelt werden, um zunehmend größere Mengen an Elektrizität zu erzeugen.
Bei einer Polymerelektrolytmembran-(PEM)-Brennstoffzelle dient eine Polymerelektrodenmembran als der Elektrolyt zwischen einer Kathode und einer Anode. Die Polymerelektrodenmembran, die gegenwärtig in Brennstoffzellenanwendungen verwendet wird, erfordert ein gewisses Niveau an Feuchte, um eine Protonenleitfähigkeit zu erleichtern. Daher ist die Beibehaltung des richtigen Niveaus an Feuchte in der Membran durch ein Feuchte-Wasser-Management für eine richtige Funktion der Brennstoffzelle erwünscht. Es kann ein irreversibler Schaden an der Brennstoffzelle auftreten, wenn die Membran austrocknet.
Um eine Leckage des Wasserstoffgases und Sauerstoffgases, die an die Elektroden geliefert werden, zu verhindern und ein Mischen der Gase zu verhindern, werden ein Gasabdichtungsmaterial und Dichtungselemente an dem Umfang der Elektroden angeordnet, wobei die Polymerelektrolytmembran schichtartig dazwischen angeordnet ist. Das Dichtungsmaterial und die Dichtungselemente werden gemeinsam mit den Elektroden und der Polymerelektrolytmembran in ein einzelnes Teil zusammengebaut, um eine Membran- und Elektrodenanordnung (MEA) zu bilden. Außerhalb der MEA sind leitende Separatorplatten angeordnet, um die MEA mechanisch zu sichern und benachbarte MEAs elektrisch in Reihe zu verschalten. Ein Abschnitt der Separatorplatte, der in Kontakt mit der MEA angeordnet ist, ist mit einem Gasdurchgang versehen, um Wasserstoff- oder Sauerstoffbrennstoffgas an die Elektrodenoberfläche zu liefern und erzeugtes Wasser zu entfernen.
Die Anwesenheit von flüssigem Wasser in Kraftfahrzeug-Brennstoffzellen ist unvermeidbar, da merkliche Mengen an Wasser als ein Nebenprodukt der elektrochemischen Reaktionen während des Brennstoffzellenbetriebs erzeugt werden. Ferner kann eine Sättigung der Brennstoffzellenmembrane mit Wasser aus schnellen Änderungen der Temperatur, der relativen Feuchte und den Betriebs- und Abschaltbedingungen resultieren. Eine übermäßige Membranhydratation kann in einem Fluten, einem übermäßigen Anschwellen der Membrane und der Bildung unterschiedlicher Druckgradienten über den Brennstoffzellenstapel resultieren.
Die Zellenleistung wird durch die Bildung von flüssigem Wasser oder durch eine Dehydratation der Ionentauschermembran beeinflusst. Ein Wassermanagement und die Reaktandenverteilung besitzen einen bedeutenden Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und die Haltbarkeit von Brennstoffzellen. Eine Zellendegradation mit Massentransportverlusten aufgrund eines schlechten Wassermanagements bleibt dennoch ein Problem für Kraftfahrzeuganwendungen. Ein langer Kontakt der Membran mit Wasser kann auch eine irreversible Materialzersetzung bewirken. Wassermanagementstrategien, wie Druckabfall, Temperaturgradienten und Gegenstrombetriebe sind implementiert worden, und es hat sich herausgestellt, dass diese den Massentransport in gewissem Ausmaß, insbesondere bei hohen Stromdichten, reduzieren. Jedoch ist dennoch ein gutes Wassermanagement für die Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit eines Brennstoffzellenstapels erforderlich.
Zumindest eine Vorgehensweise, um hydrophile Komposit-Brennstoffzellenplatten zu erzeugen, besteht darin, die Oberflächen der Kompositplatten mit Plasma zu behandeln. Diese plasmabehandelten Oberflächen der Kompositplatten weisen eine hohe Hydrophilie auf und reduzieren ihrerseits eine Niedrigleistungsstabilität, wenn sie in einem Brenn stoffzellenstapel getestet werden. Jedoch hat sich herausgestellt, dass plasmabehandelte hydrophile Komposit-Brennstoffzellenoberflächen in einigen Fällen instabil sind und daher in einer Umgebung eines Brennstoffzellenstapels eine relativ kurze Lebensdauer besitzen.
Demgemäß besteht ein Bedarf nach neuen und verbesserten Brennstoffzellen-Kompositplatten, die verbesserte Wassermanagementcharakteristiken aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden einer hydrophilen Oberfläche auf einem Brennstoffzellenelement vorgesehen, das umfasst, dass: (1) ein Brennstoffzellenelement vorgesehen wird, das eine daran ausgebildete Oberfläche aufweist; und (2) die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes chemisch behandelt wird, um eine hydrophile Oberfläche daran zu erzeugen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden einer hydrophilen Oberfläche auf einem Brennstoffzellenelement vorgesehen, das umfasst, dass: (1) ein Brennstoffzellenelement vorgesehen wird, das eine daran ausgebildete Oberfläche aufweist; (2) die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes aufgeraut wird; und (3) die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes chemisch behandelt wird, um eine hydrophile Oberfläche daran zu erzeugen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem vorgesehen, das ein Brennstoffzellenelement umfasst, das eine daran ausgebildete Oberfläche aufweist, wobei die Ober fläche des Brennstoffzellenelementes chemisch behandelt worden ist, um eine hydrophile Oberfläche daran zu erzeugen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung in Verbindung mit begleitenden Zeichnungen von derzeit bevorzugten Ausführungsformen offensichtlicher, die nur veranschaulichend und nicht beschränkend sind, in welchen:
Die Figur eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellensystems gemäß den allgemeinen Lehren der vorliegenden Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken.
Ein Brennstoffzellensystem ist allgemein mit 10 in der Figur gezeigt. Beim Betrieb des Brennstoffzellensystems 10 strömt Wasserstoffgas 12 durch die Strömungsfeldkanäle 14 einer Bipolarplatte, die allgemein mit 16 bezeichnet ist, und diffundiert durch das Gasdiffusionsmedium 18 an die Anode 20. Ähnlicherweise strömt Sauerstoff 22 durch die Strömungsfeldkanäle 24 der Bipolarplatte, die allgemein mit 26 bezeichnet ist, und diffundiert durch das Gasdiffusionsmedium 28 an die Kathode 30. An der Anode 20 wird der Wasserstoff 12 in Elektronen und Protonen aufgetrennt. Die Elektronen werden als elektrischer Strom von der Anode 20 durch einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) und dann an die Kathode 30 verteilt. Die Protonen wandern von der Anode 20 durch die PEM, die allgemein mit 32 bezeichnet ist, an die Kathode 30. An der Kathode 30 werden die Protonen mit Elektronen, die von dem Antriebsmotor (nicht gezeigt) zurückkehren, und Sauerstoff 22 kombiniert, um Wasser 34 zu bilden. Der Wasserdampf und/oder kondensierte Wassertröpfchen 34 diffundieren von der Kathode 30 durch das Gasdiffusionsmedium 28 in die Strömungsfeldkanäle 24 der Bipolarplatte 26 und wird/werden von dem Brennstoffzellenstapel 10 ausgetragen.
Bei der Übertragung des Wasserdampfes/der Wassertröpfchen 34 von der Kathodenseite der MEA 30 zu der Bipolarplatte 26 und darüber hinaus unterstützen die hydrophilen oder hydrophoben Bipolarplattenoberflächen 38 bzw. 40 der Bipolarplatten 16 bzw. 26 ein Wassermanagement.
Somit ist es gut bekannt, dass in einem Brennstoffzellenstapel an der Kathodenseite die Brennstoffzelle Wasser in der Katalysatorschicht erzeugt. Das Wasser muss die Elektrode verlassen. Typischerweise verlässt das Wasser die Elektrode durch die vielen Kanäle 24 des Elementes oder der Bipolarplatte 26. Typischerweise strömt Luft durch die Kanäle und drückt das Wasser durch die Kanäle 24. Ein Problem, das entsteht, ist, dass das Wasser einen Pfropfen in den Kanälen 24 erzeugt und Luft nicht an die Elektroden gelangen kann. Wenn dies geschieht, ist die Katalysatorschicht in der Nähe des Wasserpfropfens nicht funktionsfähig. Wenn sich ein Wasserpfropfen bildet, wird die Katalysatorschicht in der Nähe des Pfropfens unwirksam. Dieser Zustand wird manchmal als ein Fluten der Brennstoffzelle bezeichnet. Das Ergebnis eines Flutens ist ein Spannungsabfall, der eine Zelle mit niedriger Spannung in dem Stapel erzeugt.
Ein ähnliches Phänomen tritt an der Anodenseite der Zelle auf. An der Anodenseite der Zelle kann Wasserstoff das Wasser durch die Kanäle 14 des Elements oder der Bipolarplatte 16 drücken.
Oftmals wird, wenn ein Spannungsabfall auftritt, der Spannungsabfall zunehmend schlechter. Wenn einer der Kanäle 14 bzw. 24 in der Platte 16 bzw. 26 verstopft wird, nimmt der Sauerstoff- oder Wasserstoffdurchfluss, der durch die anderen Kanäle in anderen Zellen in demselben Stapel strömt, zu. Schließlich sättigt sich die Zelle mit der Gasströmung, die unzureichend ist, um Wasser durch ihre Kanäle nach außen zu drängen, mit Wasser und kann geflutet werden. Da sich der Stapel in Reihenschaltung befindet, kann schließlich der gesamte Brennstoffzellenstapel mit Wasser geflutet werden und herunterfahren. Demgemäß ist es erwünscht, die Wassermanagementeigenschaften der Bipolarplatten zu verbessern, um die Stapelleistungsfähigkeit und -haltbarkeit zu steigern und schlecht arbeitende Zellen zu beseitigen.
Eine Vorgehensweise, um das Problem zu lösen, bestand darin, die Geschwindigkeit des Gases, Luft auf einer Seite oder Wasserstoff auf der anderen, zu erhöhen, um das Wasser zu einer Bewegung durch die Kanäle zu treiben. Jedoch ist dies ein unzureichendes Verfahren zum Beseitigen des Wassers aus den Kanälen und ist nicht kosteneffektiv.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Oberflächen 38 bzw. 40 der Brennstoffzellenelemente oder Bipolarplatten 16 bzw. 26 modifiziert, um ein Wassermanagement zu verbessern. Genauer sind die Oberflächen 38 bzw. 40 der Bipolarplatten 16 bzw. 26 modifiziert, um hydrophile Oberflächen zu erzeugen. Die Bipolarplatten 16 bzw. 26 sind bevorzugt Kompositplatten, die ein Polymer und Graphit/Kohlefasern umfassen. Eine derartige Kompositplatte besteht aus einem Bulk-Molding- Compound-Material und ist leicht kommerziell von Bulk Molding Compound, Inc. (Perrysburg Ohio) erhältlich.
Hydrophile Oberflächen an Bipolarplatten von Brennstoffzellen sind zur Verbesserung des Wassermanagements und somit zur Erhöhung des Brennstoffzellenwirkungsgrads erwünscht. Ohne an eine bestimmte Theorie des Betriebs der vorliegenden Erfindung gebunden zu sein, wird angenommen, dass eine hydrophile Oberfläche an der Kompositplatte hilft, Wasser durch die Kanäle 14 bzw. 24 zu saugen, wodurch eine Wasserpfropfenbildung in den Kanälen 14 bzw. 24 verhindert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine chemische Oxidationsbehandlung verwendet, um sowohl die Oberflächenrauheit als auch die Oberflächenenergie von Kompositplatten zu steigern, wodurch die Oberfläche hydrophiler gemacht wird, so dass Wassertröpfchen in die Kanäle gesaugt und effizient von den Strömungsfeldkanälen bei geringen Gasgeschwindigkeiten entfernt werden können. Die chemische Behandlung oxidiert den Kohlenstoff in sowohl den Polymer- als auch Graphitbereichen an der Oberfläche der Platte, was seinerseits die Oberflächenchemie durch Erzeugung stärker hydrophiler polarer Gruppen modifiziert. Zusätzlich kann die chemische Behandlung Kompositmaterial an der Oberfläche oxidieren und wegätzen, was die Oberflächenrauheit erhöht und seinerseits die Oberflächenhydrophilie steigert. Es ist gut bekannt (beispielsweise über die Gleichung von Wenzel), dass die Oberflächenrauheit Wasserkontaktwinkel (beispielsweise ein Ausbreiten von Wasser) beeinflusst, d.h. eine semihydrophile (beispielsweise < 90 Grad)/semihydrophobe (beispielsweise > 90 Grad) wird hydrophiler/hydrophober, wenn die Rauheit zunimmt.
Die Verwendung der chemischen Behandlung modifiziert sowohl die Oberflächenchemie und raut auch die Oberfläche von Kompositplatten auf. Bei einem Beispiel wurde eine chemisch behandelte Kompositplattenprobe analysiert, um die Oberflächenrauheit unter Verwendung von WYKO Surface Profilers von WYKO Corp. (Tucson, Arizona) zu messen. Die WYKO-Oberflächenprofilbestimmungssysteme sind berührungslose optische Profilbestimmungseinrichtungen, die optische interferometrische Techniken verwenden, um die topographischen Merkmale glatter und rauer Oberflächen zu messen.
Die chemisch behandelte Kompositplatte zeigte einen dynamischen Kontaktwinkel im Bereich von 23 plus oder minus 5 Grad, fortschreitend 37 Grad, zurückziehend 21 Grad. Es wird angenommen, dass dieser relativ niedrige Wert durch die Kombination von zwei Rauheitsniveaus, bei dem Nanomaßstab der Rauheit und dem Mikromaßstab der Rauheit, erzeugt wird.
Die chemische Behandlung, die dazu verwendet wurde, die Probe herzustellen, umfasste die Schritte, dass:

(1) die verbundene Kompositplatte in ein Chromsäure/Schwefelsäure-Bad bei 50 bis 110 Grad Celsius für zwischen 2 bis 30 Minuten getaucht wird. Das Bad enthielt 490 g Chromoxid, 800 ml Wasser und 160 ml Schwefelsäure. Es können auch andere Oxidationsmittel/Prozesse verwendet werden, wie beispielsweise Chromanhydrid/Tetrachlorethan, Chromsäure/Essigsäure, Kaliumdichromat/Schwefelsäure, Cycloalkylchromat, Kaliumpermanganat, Natriumhypochlorit und Chlorsulfonierung;
(2) das hexavalente Chrom (d.h. Cr⁺⁶) in Cr⁺³ unter Verwendung von Ethylendiamin (beispielsweise 20 Prozent in Wasser) neutralisiert wird; und
(3) die Platten in deionisiertem Wasser gespült werden, um die überschüssige Chromsäure zu entfernen.

Zusätzlich zu der oben beschriebenen chemischen Behandlung kann die Kompositplattenoberfläche auch anfänglich unter Verwendung einer anodischen Aufrautechnik aufgeraut und dann säuregeätzt werden, um die Benetzbarkeit der Oberfläche der Kompositplatte zu steigern. Dies ermöglicht, dass die Polymerhaut leichter entfernt werden kann, um die Säureätzzeit zu reduzieren und/oder eine stärker aufgeraute Oberfläche vorzusehen. Das anodische Aufrauen umfasst bevorzugt die Schritte, dass:

(1) die verbundenen Kompositplatten in einer 0,025 M Schwefelsäurelösung für 5 bis 30 Sekunden angeordnet werden; und
(2) ein Potential (beispielsweise 2 V, 2A) angelegt wird.

Bei diesem Prozess entwickelt sich Sauerstoff an der Kompositoberfläche, während die Hautschicht weggeätzt wird.
Die Rauheit an der Kompositplattenoberfläche, die unter Verwendung des obigen Verfahrens erzeugt wurde, ist derart, dass ein Wassertröpfchen nirgendwo anhaften kann. Somit breitet sich das Wassertröpfchen über die Oberfläche aus. Obwohl die hydrophile Oberfläche aufgrund polarer Gruppen schließlich ihre Wirksamkeit unter heißen und trockenen Stapelbedingungen verlieren kann, sollte die aufgeraute Oberfläche während des Brennstoffzellenbetriebs aufgrund ihrer höheren Oberfläche und Porosität relativ benetzt bleiben. Ein Benetzungsfilm auf der aufgerauten Oberfläche bewirkt, dass sich das nächste Wassertröpfchen von dem Gasdiffusionsmedium schnell entlang der Kanaloberfläche ausbreitet, wodurch ermöglicht wird, dass das Wasser bei niedriger Gasgeschwindigkeit entfernt wird.
Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung eine hydrophile Oberfläche vor, die ein Wassermanagement in dem Brennstoffzellenstapel verbessert.
Ferner steigert die hydrophile Oberfläche die Stabilität bei niedriger Leistung der Stapel. Auch verbessert das Aufrauen der Oberfläche ferner die Brennstoffzellenleistung und verbessert die Haltbarkeit der Brennstoffzellenstapel.
Die Erfindung ist auf eine veranschaulichende Art und Weise beschrieben worden, und es sei zu verstehen, dass die Terminologie, die verwendet worden ist, nur als beschreibend anstatt beschränkend anzusehen ist. Viele Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden angesichts der obigen Lehren offensichtlich.
Zusammenfassung
Es sind Verfahren und Systeme zum Verbessern von Wassermanagementfähigkeiten eines Brennstoffzellensystems beschrieben. Die Oberfläche einer Kompositbipolarplatte wird beispielsweise mit einem Oxidationsmittel chemisch behandelt, um eine hydrophile Oberfläche zu erzeugen. Die chemische Behandlung kann umfassen, dass die Kompositplatte in ein Säurebad getaucht wird, um die Oberfläche der Kompositplatte mit Säure zu ätzen. Zusätzlich kann vor einer Anordnung der Kompositplatte in dem Säurebad ein anodisches Aufrauen verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Ausbilden einer hydrophilen Oberfläche auf einem Brennstoffzellenelement, umfassend, dass: ein Brennstoffzellenelement vorgesehen wird, das eine daran ausgebildete Oberfläche aufweist; und die Oberfläche des Brennstoffzellenelements chemisch behandelt wird, um eine hydrophile Oberfläche daran zu erzeugen.
Erfindung nach Anspruch 1, wobei das Brennstoffzellenelement eine Bipolarplatte umfasst.
Erfindung nach Anspruch 1, wobei die chemische Behandlung umfasst, dass das Brennstoffzellenelement einem Material ausgesetzt wird, das aus der Gruppe gewählt ist, die umfasst: Chromsäure, Schwefelsäure, Chromoxid, Chromanhydrid, Tetrachlorethan, Essigsäure, Kaliumdichromat, Cycloalkylchromat, Kaliumpermanganat, Natriumhypochlorit, Chlorsulfonsäure und Kombinationen daraus.
Erfindung nach Anspruch 1, wobei die chemische Behandlung umfasst, dass das Brennstoffzellenelement in ein Säurebad getaucht wird.
Erfindung nach Anspruch 4, ferner umfassend, dass das Brennstoffzellenelement vor einer Anordnung des Brennstoffzellenelementes in dem Säurebad anodisch aufgeraut wird.
Erfindung nach Anspruch 5, wobei das anodische Aufrauen des Brennstoffzellenelementes umfasst, dass: das Brennstoffzellenelement in eine Säurelösung getaucht wird; und ein elektrischer Strom an die Säurelösung angelegt wird.
Erfindung nach Anspruch 1, wobei die chemische Behandlung umfasst, dass das Brennstoffzellenelement oxidiert wird.
Erfindung nach Anspruch 7, wobei die Oxidation die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes modifiziert, um polare und/oder hydrophile Gruppen daran zu bilden.
Erfindung nach Anspruch 7, wobei die Oxidation die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes modifiziert, um der Oberfläche des Brennstoffzellenelementes eine Rauheit zu verleihen.
Erfindung nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass das Brennstoffzellenelement vor einer chemischen Behandlung des Brennstoffzellenelementes anodisch aufgeraut wird.
Erfindung nach Anspruch 10, wobei das anodische Aufrauen des Brennstoffzellenelementes umfasst, dass: das Brennstoffzellenelement in eine Säurelösung getaucht wird; und ein elektrischer Strom an die Säurelösung angelegt wird.
Verfahren zum Ausbilden einer hydrophilen Oberfläche an einem Brennstoffzellenelement, umfassend, dass: ein Brennstoffzellenelement vorgesehen wird, das eine daran ausgebildete Oberfläche aufweist; die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes aufgeraut wird; und die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes chemisch behandelt wird, um eine hydrophile Oberfläche daran zu erzeugen.
Erfindung nach Anspruch 12, wobei das Brennstoffzellenelement eine Bipolarplatte umfasst.
Erfindung nach Anspruch 12, wobei die chemische Behandlung umfasst, dass Brennstoffzellenelement in ein Säurebad getaucht wird.
Erfindung nach Anspruch 12, wobei die chemische Behandlung umfasst, dass das Brennstoffzellenelement in ein Material getaucht wird, das aus der Gruppe gewählt ist, die umfasst: Chromsäure, Schwefelsäure, Chromoxid, Chromanhydrid, Tetrachlorethan, Essigsäure, Kaliumdichromat, Cycloalkylchromat, Kaliumpermanganat, Natriumhypochlorit, Chlorsulfonsäure und Kombinationen daraus.
Erfindung nach Anspruch 12, wobei das Aufrauen des Brennstoffzellenelementes umfasst, dass: das Brennstoffzellenelement in eine Säurelösung getaucht wird; und ein elektrischer Strom an die Säurelösung angelegt wird.
Erfindung nach Anspruch 12, wobei die chemische Behandlung umfasst, dass das Brennstoffzellenelement oxidiert wird.
Erfindung nach Anspruch 17, wobei die Oxidation die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes modifiziert, um polare und/oder hydrophile Gruppen daran zu bilden.
Erfindung nach Anspruch 17, wobei die Oxidation die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes modifiziert, um der Oberfläche des Brennstoffzellenelementes eine Rauheit zu verleihen.
Brennstoffzellensystem, mit: einem Brennstoffzellenelement, das eine daran ausgebildete Oberfläche aufweist; wobei die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes chemisch behandelt worden ist, um eine hydrophile Oberfläche daran zu erzeugen.
Erfindung nach Anspruch 20, wobei das Brennstoffzellenelement eine Bipolarplatte umfasst.
Erfindung nach Anspruch 20, wobei die chemische Behandlung umfasst, dass das Brennstoffzellenelement in ein Material getaucht wird, das aus der Gruppe gewählt ist, die umfasst: Chromsäure, Schwefelsäure, Chromoxid, Chromanhydrid, Tetrachlorethan, Essigsäure, Kaliumdichromat, Cycloalkylchromat, Kaliumpermanganat, Natriumhypochlorit, Chlorsulfonsäure und Kombinationen daraus.
Erfindung nach Anspruch 20, wobei die chemische Behandlung umfasst, dass das Brennstoffzellenelement in ein Säurebad getaucht wird.
Erfindung nach Anspruch 23, wobei das Brennstoffzellenelement vor einer Anordnung des Brennstoffzellenelementes in dem Säurebad anodisch aufgeraut worden ist.
Erfindung nach Anspruch 24, wobei das anodische Aufrauen des Brennstoffzellenelementes umfasst, dass: das Brennstoffzellenelement in eine Säurelösung getaucht wird; und ein elektrischer Strom an die Säurelösung angelegt wird.
Erfindung nach Anspruch 20, wobei die chemische Behandlung umfasst, dass das Brennstoffzellenelement oxidiert wird.
Erfindung nach Anspruch 26, wobei die Oxidation die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes modifiziert, um polare und/oder hydrophile Gruppen daran zu bilden.
Erfindung nach Anspruch 26, wobei die Oxidation die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes modifiziert, um der Oberfläche des Brennstoffzellenelementes eine Rauheit zu verleihen.
Erfindung nach Anspruch 20, wobei die Oberfläche des Brennstoffzellenelementes vor einer chemischen Behandlung des Brennstoffzellenelementes anodisch aufgeraut worden ist.
Erfindung nach Anspruch 29, wobei das anodische Aufrauen des Brennstoffzellenelementes umfasst, dass: das Brennstoffzellenelement in eine Säurelösung getaucht wird; und ein elektrischer Strom an die Säurelösung angelegt wird.