DE112006001164T5

DE112006001164T5 - Elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte für Brennstoffzellen

Info

Publication number: DE112006001164T5
Application number: DE112006001164T
Authority: DE
Inventors: Mahmoud H. Grosse Pointe Woods Abd Elhamid; Youssef M. Sterling Heights Mikhail; Daniel J. Eastpointe Lisi; Richard H. Macomb Blunk; Gayatri Rochester Hills Vyas; Michael K. Budinski; Gerald W. Fly; Timothy J. Fuller; Brian K. Brady
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2008-06-19
Also published as: JP2008541378A; US20060257711A1; WO2006124124A3; CN101223668A; WO2006124124A2; JP4977129B2

Abstract

Elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte, mit:
einem Plattenkörper, der eine Oberfläche besitzt, die einen Satz von Fluidströmungskanälen definiert, die derart ausgebildet sind, um eine Strömung eines Fluides über zumindest eine Seite der Platte zu verteilen, wobei zumindest ein Abschnitt der Oberfläche eine durchschnittliche Rauheit von größer als 0,5 μm und einen Kontaktwiderstand von kleiner als 40 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren bei 200 psi besitzt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte und Systeme, die eine elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden. Insbesondere steht die vorliegende Erfindung in Verbindung mit dem Gebrauch einer elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte, um Kontaktwiderstandsschwierigkeiten in Brennstoffzellen und anderen Vorrichtungstypen zu behandeln.
Hintergrundtechnik
Brennstoffzellen sind für viele Anwendungen, einschließlich Fahrzeuganwendungen, als eine Energiequelle entwickelt worden. Eine derartige Brennstoffzelle ist die Protonenaustauschmembran- oder PEM-Brennstoffzelle. PEM-Brennstoffzellen sind in der Technik gut bekannt und umfassen in jeder ihrer Zellen eine Membranelektrodenanordnung oder MEA. Die MEA ist ein dünner, protonenleitender, polymerer Membranelektrolyt mit einer Anodenelektrodenseite, die auf einer Seite desselben ausgebildet ist, und einer Kathodenelektrodenseite, die auf der entgegengesetzten Seite desselben ausgebildet ist. Ein Beispiel eines Membranelektrolyten ist der Typ, der aus Ionentauscherharzen besteht. Ein beispielhaftes Ionentauscherharz umfasst ein perfluoriertes Sulfonsäurepolymer, wie NAFION^TM, das von E. I. DuPont de Nemeours & Co. erhältlich ist. Die Anoden- und Kathodenseiten umfassen andererseits typischerweise fein geteilte Kohlenstoffpartikel, sehr fein geteilte katalytische Partikel, die an den Innen- und Außenflächen der Kohlenstoffpartikel getragen sind, und protonenleitende Partikel, wie NAFION^TM, die mit den katalytischen Partikeln und Kohlenstoffpartikeln; oder katalytischen Partikeln ohne Kohlenstoff, die überall in einem Binder aus Polytetrafluorethylen (PTFE) dispergiert sind, vermischt sind.
Mehrzellige PEM-Brennstoffzellen umfassen eine Vielzahl der MEAs, die in elektrischer Reihe aneinandergestapelt und voneinander durch eine gasimpermeable, elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte getrennt sind, die als eine Separatorplatte oder eine Bipolarplatte bekannt ist. Derartige mehrzellige Brennstoffzellen sind als Brennstoffzellenstapel bekannt. Die Bipolarplatte besitzt zwei Arbeitsseiten, wobei eine der Anode einer Zelle gegenüberliegt und die andere der Kathode an der nächsten benachbarten Zelle in dem Stapel gegenüberliegt, und leitet Strom elektrisch zwischen den benachbarten Zellen. Elektrisch leitende Fluidverteilungsplatten an den Enden des Stapels stehen nur mit den Endzellen in Kontakt und sind als Endplatten bekannt. Die Bipolarplatten enthalten ein Strömungsfeld, das die gasförmigen Reaktanden (beispielsweise H₂ und O₂/Luft) über die Oberflächen der Anode und der Kathode verteilt. Diese Strömungsfelder weisen allgemein eine Vielzahl von Stegen auf, die dazwischen eine Vielzahl von Strömungskanälen definieren, durch die die gasförmigen Reaktanden zwischen einer Versorgungssammelleitung und einer Austragssammelleitung, die an entgegengesetzten Enden der Strömungskanäle angeordnet sind, strömen.
Ein hochporöses (d.h. ca. 60 % bis 80 %), elektrisch leitendes Material (beispielsweise Gewebe, Sieb bzw. Gitter, Papier, Schaum, etc.), das als "Diffusionsmedium" bekannt ist, ist allgemein zwischen elektrisch leiten den Fluidverteilungsplatten und der MEA angeordnet und dient dazu, (1) gasförmigen Reaktand über die gesamte Seite der Elektrode zwischen und unter den Stegen der elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte zu verteilen, und (2) sammelt Strom von der Seite der Elektrode, die einer Nut gegenüberliegt, und führt diesen an die benachbarten Stege, die diese Nut definieren. Ein bekanntes derartiges Diffusionsmedium umfasst ein Graphitpapier, das eine Porosität von etwa 70 Vol.-%, eine nicht komprimierte Dicke von etwa 0,17 mm aufweist und kommerziell von der Toray Company mit der Handelsbezeichnung Toray 060 erhältlich ist. Ein derartiges Diffusionsmedium kann auch ein feinmaschiges Edelmetallsieb und dergleichen umfassen, wie es in der Technik bekannt ist.
In einer H₂-O₂/Luft-PEM-Brennstoffzellenumgebung können die elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatten typischerweise in ständigem Kontakt mit leicht sauren Lösungen (pH 3 bis 5) stehen, die F^–, SO₄ ^–, SO₃ ^–, HSO₄ ^–, CO₃ ^– und HCO₃ ^–, etc. enthalten. Überdies arbeitet die Kathode typischerweise in einer stark oxidierenden Umgebung, die auf ein Maximum von etwa +1 V (gegenüber der Normalwasserstoffelektrode) polarisiert ist, während sie Druckluft ausgesetzt ist. Schließlich ist die Anode typischerweise ständig Wasserstoff ausgesetzt. Daher sollten die elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatten beständig gegenüber einer rauen Umgebung in der Brennstoffzelle sein.
Einer der mehreren üblichen Typen von geeigneten elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatten umfasst diejenigen, die aus Polymerkompositmaterialien geformt sind, die typischerweise etwa 50 Vol.-% bis etwa 90 Vol.-% elektrisch leitendes Füllmaterial (beispielsweise Graphitpartikel oder -filamente) umfassen, das über eine Polymermatrix (Thermoplast oder Duroplast) dispergiert ist. Jüngste Anstrengungen bei der Entwicklung elektrisch leitender Komposit-Fluidplatten sind auf Materialien gerichtet worden, die eine angemessene elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzen. Materialzulieferer haben Kompositplatten mit hoher Kohlenstoffbeladung entwickelt, die Graphitpulver im Bereich von 50 Vol.-% bis 90 Vol.-% in einer Polymermatrix umfassen, um die erforderlichen Leitfähigkeitsziele zu erreichen. Platten dieses Typs sind typischerweise dazu in der Lage, die korrosive Brennstoffzellenumgebung auszuhalten und größtenteils Kosten- und Leitfähigkeitsziele zu erfüllen. Eine derartige derzeit erhältliche Bipolarplatte ist als die BMC-Platte von Bulk Molding Compound, Inc. in West Chicago, III. erhältlich.
Alternativ dazu sind bei einem Versuch, die Kohlenstoffbeladung zu reduzieren und die Plattenfestigkeit zu erhöhen, diskrete leitende Fasern in Kompositplatten verwendet worden. Siehe das ebenfalls anhängige U.S. Patent Nr. 6,607,857 von Blunk, et al., das am 19. August 2003 erteilt wurde, auf den Anmelder dieser Erfindung übertragen ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Faserige Materialien sind im Vergleich zu leitenden Pulvern in der Axialrichtung typischerweise zehn- bis eintausendmal leitender. Siehe das U.S. Patent Nr. 6,827,747 von Lisi et al., das am 7. Dezember 2004 erteilt wurde, auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen ist und hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
Als Teil des Herstellprozesses werden die Oberflächen der geformten Kompositplatten typischerweise leicht mit Sandpapier geschliffen, um das zu entfernen, was üblicherweise als die Hautschicht bezeichnet wird, um die Oberfläche leitender zu machen. Diese geschliffenen Oberflächen besitzen typischerweise eine durchschnittliche Rauheit von 0,1 bis 0,2 μm.
Ein anderer der üblicheren Typen von geeigneten elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatten umfasst diejenigen, die aus Metall bestehen. Eine relativ gängige Vorgehensweise zur Verwendung von Metallplatten hat darin bestanden, aus Leichtmetall bestehende, elektrisch leitende Fluidverteilungsplatten mit einer Schicht aus Metall oder einer Metallverbindung zu beschichten, die sowohl elektrisch leitend als auch korrosionsbeständig ist, um dadurch das darunter liegende Metall zu schützen. Diesbezüglich ist rostfreier Stahl stets ein attraktives Basisschichtmaterial für elektrisch leitende Fluidverteilungsplatten aufgrund seiner relativ geringen Kosten und seiner ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit gewesen. Jedoch muss typischerweise dennoch eine leitende Beschichtung verwendet werden, um den Kontaktwiderstand auf ihrer Oberfläche zu reduzieren, wodurch einige der Vorteile der Verwendung eines relativ kostengünstigen Materials zunichte gemacht werden.
Ein Beispiel einer beschichteten Metallplatte ist in Li et al RE 37,284E, erteilt am 17. Juli 2001 offenbart, die (1) auf den Anmelder dieser Erfindung übertragen ist, (2) hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist und (3) einen Leichtmetallkern, eine Passivierungsschicht aus rostfreiem Stahl auf dem Kern und eine Schicht aus Titannitrid (TiN) auf der Schicht aus rostfreiem Stahl offenbart. Andere Typen von Beschichtungen, die dazu verwendet werden, den Kontaktwiderstand der Oberfläche von Metallplatten zu senken, umfassen relativ teure Materialien, wie Gold und seine Legierungen.
Wie oben beschrieben ist, umfasst ein großer Prozentsatz der elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatten entweder ein Kompositpolymermaterial oder eine Metallbasisschicht. Jeder dieser Typen von Platten erfordert typischerweise zusätzliche Schritte, die zu dem Zeitaufwand und den Kosten zur Herstellung dieser Platten beitragen. Somit besteht ein Bedarf, eine elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte vorzusehen, die einen niedrigen Kontaktwiderstand besitzt und ökonomisch effizient herzustellen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei zumindest einer Ausführungsform ist eine elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte vorgesehen, die einen Plattenkörper umfasst, der eine Oberfläche besitzt, die einen Satz von Fluidströmungskanälen definiert, die derart ausgebildet sind, um eine Strömung eines Fluides über zumindest eine Seite der Platte zu verteilen, wobei zumindest ein Abschnitt der Oberfläche eine durchschnittliche Rauheit von größer als 0,5 μm und einen Kontaktwiderstand von kleiner als 40 mOhm cm² bei 200 psi bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren besitzt.
Bei einer noch anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte vorgesehen, das umfasst, dass ein Körper einer elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte vorgesehen wird, der eine Oberfläche besitzt, die einen Satz von Fluidströmungskanälen definiert, die derart ausgebildet sind, um eine Strömung eines Fluides über zumindest eine Seite der Platte zu verteilen, wobei die Oberfläche eine erste durchschnittliche Rauheit von kleiner als 0,25 μm besitzt, und die Oberfläche einem festen Medium unter Bedingungen ausgesetzt wird, um zumindest einen Abschnitt der Oberfläche mit einer zweiten durchschnittlichen Rauheit von größer als 0,5 μm und einem Kontaktwiderstand von kleiner als 40 mOhm cm² bei 200 psi bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren auszubilden.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform ist eine Brennstoffzelle vorgesehen. Die Brennstoffzelle weist eine erste elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte auf, die einen Plattenkörper aufweist, der eine Oberfläche besitzt, die einen Satz von Fluidströmungskanälen definiert, die derart ausgebildet sind, um eine Strömung eines Fluides über zumindest eine Seite der Platte zu verteilen. Zumindest ein Abschnitt der Oberfläche besitzt eine durchschnittliche Rauheit von größer als 0,5 μm und einen Kontaktwiderstand von kleiner als 40 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren bei 200 psi. Die Brennstoffzelle weist ferner eine zweite elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte und eine Membranelektrodenanordnung auf, die die erste elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte von der zweiten elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte trennt. Die Membranelektrodenanordnung weist eine Elektrolytmembran, die eine erste Seite und eine zweite Seite besitzt, eine Anode benachbart der ersten Seite der Elektrolytmembran und eine Kathode benachbart der zweiten Seite der Elektrolytmembran auf.
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besser verständlich. Es sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Ansprüche durch den Wortlaut darin und nicht durch die spezifische Diskussion von Merkmalen und Vorteilen definiert ist, die in der vorliegenden Beschreibung dargelegt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird am besten in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen verständlich, wobei gleiche Anordnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und in welchen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs ist, das ein Brennstoffzellensystem aufweist;
2 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellenstapels ist, der zwei Brennstoffzellen verwendet;
3 eine Darstellung einer elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine Darstellung einer elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
5 und 6 Polarisierungsdiagramme sind, die eine Zellen-Spannungs-Strom-Dichte und einen Kontaktwiderstand zeigen, die durch sandgestrahlten rostfreien Stahl der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem nicht sandgestrahlten rostfreien Stahl und einem goldbeschichteten rostfreien Stahl erreicht werden.
Der Fachmann erkennt, dass Elemente in den Figuren der Einfachheit und Deutlichkeit halber dargestellt und nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet worden sind. Beispielsweise können die Abmessungen von einigen der Elemente in den Figuren in Bezug auf andere Elemente übertrieben sein, um eine Verbesserung des Verständnisses von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu unterstützen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken. Nun wird detailliert Bezug auf derzeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Erfindung gemacht, die die besten Arten zur Ausführung der Erfindung bilden, die den Erfindern derzeit bekannt sind. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu. Es sei jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Daher sind spezifische Details, die hier offenbart sind, nicht als beschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Basis für die Ansprüche und/oder als eine repräsentative Basis, um den Fachmann zu unterrichten, die vorliegende Erfindung verschiedenartig anzuwenden.
Mit Ausnahme der Beispiele oder wo es anderweitig ausdrücklich angegeben ist, sind alle numerischen Größen in dieser Beschreibung, die Materialmengen oder Reaktionsbedingungen und/oder den Gebrauch angeben, so zu verstehen, dass sie mit dem Wort "etwa" zur Beschreibung des breitesten Schutzumfangs der Erfindung abgewandelt sind. Eine Ausführung innerhalb der angegebenen numerischen Grenzen ist allgemein bevorzugt. Auch sind, sofern es nicht ausdrücklich gegenteilig angegeben ist: Prozent "Teile aus" und Verhältniswerte auf Gewicht bezogen; der Begriff "Polymer" umfasst "Oligomer", "Copolymer", "Terpolymer" und dergleichen; die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse von Materialien, wie es für einen gegebenen Zweck in Verbindung mit der Erfindung geeignet oder bevorzugt ist, gibt an, dass Mischungen aus beliebigen zwei oder mehr der Elemente der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sind; die Beschreibung von Bestandteilen in chemischen Ausdrücken betrifft die Bestandteile zum Zeitpunkt des Zusatzes zu einer beliebigen Kombination, die in der Beschreibung festgelegt ist, und schließt nicht notwendigerweise chemische Wechselwirkungen unter den Bestandteilen einer Mischung, sobald sie gemischt ist, aus; die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle anschließenden Verwendungen derselben Abkürzung hier und gilt für normale grammatische Variationen der anfangs definierten Abkürzung; und, sofern es nicht ausdrücklich gegenteilig angegeben ist, wird die Messung bzw. das Maß einer Eigenschaft durch dieselbe Technik bestimmt, wie vorher oder später für dieselbe Eigenschaft angegeben ist.
Bezug nehmend auf 1 ist ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem 2 für Kraftfahrzeuganwendungen gezeigt. Es sei jedoch angemerkt, dass andere Brennstoffzellensystemanwendungen, wie beispielsweise in dem Bereich von Wohngebäudesystemen, von der vorliegenden Erfindung profitieren können.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie 90 und einem beispielhaften Brennstoffzellensystem 2 gezeigt, das einen Brennstoffzellenprozessor 4 und einen Brennstoffzellenstapel 15 besitzt. Eine Diskussion von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in einem Brennstoffzellenstapel und einer Brennstoffzelle ausgeführt ist, ist nachfolgend mit Bezug auf die 2 bis 6 vorgesehen. Es sei angemerkt, dass, während eine bestimmte Konstruktion eines Brennstoffzellenstapels 15 beschrieben ist, die vorliegende Erfindung auf beliebige Brennstoffzellenstapelkonstruktionen anwendbar ist, bei denen Fluidverteilungsplatten Anwendung finden.
2 zeigt einen zwei Brennstoffzellen umfassenden Brennstoffzellenstapel 15 mit einem Paar von Membranelektrodenanordnungen (MEAs) 20 und 22, die voneinander durch eine elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte 30 getrennt sind. Die Platte 30 dient als eine Bipolarplatte, die eine Vielzahl von Fluidströmungskanälen 35, 37 zur Verteilung von Brennstoff- und Oxidationsmittelgasen an die MEAs 20 und 22 besitzt. Mit "Fluidströmungskanal" ist ein Pfad, ein Gebiet, ein Bereich oder eine Domäne auf der Platte gemeint, der/das/die dazu verwendet wird, Fluid in, aus, entlang oder durch zumindest einen Abschnitt der Platte zu transportieren. Die MEAs 20 und 22 und die Platte 30 können zwischen Klemmplatten 40 und 42 und elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatten 32 und 34 aneinandergestapelt sein. Bei der gezeigten Ausführungsform dienen die Platten 32 und 34 als Endplatten, bei denen nur eine Seite Kanäle 36 bzw. 38 zur Verteilung von Brennstoff- und Oxidationsmittelgasen an die MEAs 20 und 22 besitzt, im Gegensatz zu beiden Seiten der Platte.
Nichtleitende Dichtungen 50, 52, 54 und 56 können vorgesehen sein, um Abdichtungen und eine elektrische Isolierung zwischen den verschiedenen Komponenten des Brennstoffzellenstapels vorzusehen. Gaspermeable Kohlenstoff/Graphit-Diffusionspapiere 60, 62, 64 und 66 können an die Elektrodenseiten der MEAs 20 und 22 pressen. Die Platten 32 und 34 können an die Kohlenstoff/Graphitpapiere 60 bzw. 66 pressen, während die Platte 30 an das Kohlenstoff/Graphitpapier 64 auf der Anodenseite der MEA 20 und an das Kohlenstoff/Graphitpapier 60 auf der Kathodenseite der MEA 22 pressen kann.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird ein oxidierendes Fluid, wie O₂, an die Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels von einem Speichertank 70 über eine geeignete Versorgungsverrohrung 86 geliefert. Während das oxidierende Fluid an die Kathodenseite geliefert wird, wird ein reduzierendes Fluid, wie H₂, an die Anodenseite der Brennstoffzelle von einem Speichertank 72 über eine geeignete Versorgungsverrohrung 88 geliefert. Eine Austragsverrohrung (nicht gezeigt) für sowohl die H₂- als auch O₂/Luft-Seiten der MEAs ist ebenfalls vorgesehen. Eine zusätzliche Verrohrung 80, 82 und 84 ist zur Lieferung von flüssigem Kühlmittel an die Platte 30 und die Platten 32 und 34 vorgesehen. Es ist auch eine geeignete Verrohrung zum Austrag von Kühlmittel von den Platten 30, 32 und 34 vorgesehen, jedoch nicht gezeigt.
3 zeigt eine beispielhafte elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte 30, die eine erste Tafel 102 und eine zweite Tafel 104 umfasst. Die erste und zweite Tafel 102, 104 umfassen eine Vielzahl von Fluidströmungskanälen 106, 108 an ihren Außenseiten/-flächen, durch die die Reaktandengase der Brennstoffzelle typischerweise in einem gewundenen Pfad entlang einer Seite jeder Platte strömen. Die Innenseiten der ersten und zweiten Tafel 102, 104 können eine zweite Vielzahl von Fluidströmungskanälen 110, 112 aufweisen, durch die Kühlmittel während des Betriebs der Brennstoffzelle gelangt. Wenn die Innenseiten der ersten Tafel 102 und der zweiten Tafel 104 aneinander angeordnet sind, um einen Plattenkörper 120 zu bilden, werden die Fluidstromungskanäle verbunden und bilden eine Serie von Kanälen für Kühlmittel zum Durchgang durch die Platte 30.
Der Plattenkörper 120 kann aus einer einzelnen Tafel oder Platte anstatt aus den beiden in 3 gezeigten separaten Tafeln ausgebildet sein. Wenn der Plattenkörper 120 aus einer einzelnen Platte ausgebildet ist, können die Kanäle an den Außenseiten des Plattenkörpers 120 und durch die Mitte des Plattenkörpers 120 geformt sein, so dass der resultierende Plattenkörper 120 gleichwertig zu dem Plattenkörper 120 ist, der aus zwei separaten Tafeln 102, 104 ausgestaltet ist.
Der Plattenkörper 120 kann aus einem Metall, einer Metalllegierung oder einem Kompositmaterial ausgebildet werden und muss leitend sein. Geeignete Metalle, Metalllegierungen und Kompositmaterialien sollten durch eine ausreichende Haltbarkeit und Starrheit gekennzeichnet sein, um als eine Fluidverteilungsplatte in einer Brennstoffzelle zu funktionieren. Zu sätzliche in Betracht zu ziehende Konstruktionseigenschaften bei der Auswahl eines Materials für den Plattenkörper umfassen Gaspermeabilität, Leitfähigkeit, Dichte, Wärmeleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Musterdefinition, thermische und Musterstabilität, maschinelle Bearbeitbarkeit bzw. Zerspanbarkeit, Kosten und Verfügbarkeit.
Verfügbare Metalle und Legierungen umfassen Titan, rostfreien Stahl, Legierungen auf Nickelbasis und Kombinationen daraus. Kompositmaterialien können Graphit, Graphitfolie, Graphitpartikel in einer Polymermatrix, Kohlefaserpapier- und Polymerlaminate, leitend beschichtete Polymerplatten und Kombinationen daraus umfassen.
Die erste und zweite Tafel 102, 104 besitzen typischerweise eine Dicke zwischen etwa 51 bis etwa 510 μm (Mikrometer). Die Tafeln 102, 104 können durch maschinelle Bearbeitung, Formen, Zerspanen, Schneiden, Stechen, Schnitzen, Stanzen, Prägen, Photoätzen, wie durch eine photolithographische Maske oder durch einen beliebigen anderen geeigneten Konstruktions- und Herstellprozess ausgebildet werden. Es ist denkbar, dass die Tafeln 102, 104 eine Laminatstruktur umfassen können, die eine flache Tafel und eine zusätzliche Tafel aufweist, die eine Serie externer Fluidströmungskanäle aufweist. Eine Innenmetallabstandhaltertafel (nicht gezeigt) kann zwischen der ersten und zweiten Tafel 102, 104 positioniert sein.
Bei zumindest einer Ausführungsform besitzt die elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte 30 einen Oberflächenabschnitt 125 mit einer durchschnittlichen Rauheit (Ra) von zumindest 0,5 μm, bei einer anderen Ausführungsform zwischen 0,5 bis 50 μm, bei einer noch anderen Ausführungsform zwischen, 75 und 25 μm, bei einer noch anderen Ausführungsform zwischen 0,90 und 10 μm und bei einer noch weiteren Ausführungs form zwischen 1,0 und 5 μm. Die durchschnittliche Rauheit kann unter Verwendung von WYKO-Oberflächenprofilbestimmungseinrichtungen gemessen werden, die von WYKO Corporation, Tucson, Arizona hergestellt werden. Die WYKO-Oberflächenprofilbestimmungssysteme verwenden eine berührungslose optische Interferometrie, um eine Oberflächenglattheit/-rauheit durch Aufzeichnen der Intensität von Interferenzmustern zu erhalten. Eine geeignete Profilbestimmungseinrichtung ist die 980-005 WYKO Profilbestimmungseinrichtung. Ein Satz geeigneter Testeinrichtparameter umfasst Größe: 348 μm × 240 μm; Abtastung: 1,45 μm; entfernte Terme: Zylinder & Neigung; und Filterung: Tiefpass.
Die Anmelder haben herausgefunden, dass die Bereitstellung einer elektrisch leitenden Verteilungsplatte 30 mit einem Oberflächenabschnitt 125, der eine durchschnittliche Rauheit in zumindest einem der obigen Bereiche aufweist, eine elektrisch leitende Verteilungsplatte mit einem ausgezeichneten Kontaktwiderstand ohne die Verwendung einer Niedrigkontaktwiderstandsbeschichtung zur Folge haben kann. Während sich der Oberflächenabschnitt 125 über im Wesentlichen die gesamte Außenfläche der Platte 30 erstrecken kann, wie schematisch in 3 gezeigt ist, kann sich der Oberflächenabschnitt 125 auch über weniger als die gesamte Außenfläche erstrecken.
Die Anmelder haben auch herausgefunden, dass die Bereitstellung einer elektrisch leitenden Verteilungsplatte 30 mit einem Oberflächenabschnitt 125, der eine Spitzendichte entlang der X-Richtung (Fühler XPc) von zumindest 8 Spitzen/mm besitzt, eine elektrisch leitende Verteilungsplatte mit einem ausgezeichneten Kontaktwiderstand ohne die Verwendung einer Niedrigkontaktwiderstandsbeschichtung zur Folge haben kann. Bei zumindest einer Ausführungsform besitzt der Oberflächenabschnitt 125 eine Spitzendichte (Fühler XPc) von 8-25 Spitzen/mm und bei einer noch weiteren Ausführungsform zwischen 12-18 Spitzen/mm. Bei zumindest einer Ausführungsform ist der Oberflächenabschnitt 125 im Wesentlichen isotrop. Die Spitzendichte (Fühler XPc) kann unter Verwendung einer WYKO-Oberflächenprofilbestimmungseinrichtung gemessen werden. Eine Spitze ist so definiert, wenn das Profil nacheinander ein unteres und oberes Grenzniveau schneidet, die bei einer Höhe oberhalb einer Tiefe unterhalb der Mittellinie gleich zu Ra für das zu analysierende Profil festgelegt sind.
Die Anmelder haben auch herausgefunden, dass die Bereitstellung einer elektrisch leitenden Verteilungsplatte 30 mit einem Oberflächenabschnitt 125, der eine durchschnittliche Maximalprofilhöhe (Rz) von zumindest 7 μm besitzt, eine elektrisch leitende Verteilungsplatte mit einem ausgezeichneten Kontaktwiderstand ohne die Verwendung einer Niedrigkontaktwiderstandsbeschichtung zur Folge haben kann. Bei zumindest einer Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Maximalprofilhöhe (Rz) 7-25 μm und bei einer noch anderen Ausführungsform 10-18 μm. Die durchschnittliche Maximalprofilhöhe kann unter Verwendung einer WYKO-Oberflächenprofilbestimmungseinrichtung gemessen werden. Die durchschnittliche Maximalprofilhöhe ist die Differenz zwischen dem Durchschnitt der 10 höchsten Spitzen und dem Durchschnitt der 10 niedrigsten Täler.
Die ausgezeichneten Kontaktwiderstandseigenschaften der Platte 30 können als Folge des niedrigen Kontaktwiderstandes des Oberflächenabschnitts 125 der Platte 30, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, erreicht werden. Bei zumindest einer Ausführungsform kann der Oberflächenabschnitt 125 der elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte 30, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, einen Kontaktwiderstand von weniger als 40 mOhm cm² bei Schichtan ordnung zwischen Kohlepapier bei einem Kontaktdruck von 200 psi, bei anderen Ausführungsformen zwischen 5 und 40 mOhm cm² und bei anderen Ausführungsformen zwischen 10 und 30 mOhm cm² aufweisen.
Die elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte 30 der vorliegenden Erfindung kann dadurch hergestellt werden, dass die Oberfläche der Platte 30 einem festen Aufraumedium unter Bedingungen ausgesetzt wird, die eine durchschnittliche Rauheit des Oberflächenabschnitts 125 der Platte 30, wie oben beschrieben ist, zur Folge haben. Die durchschnittliche Rauheit der Oberfläche einer herkömmlichen Platte liegt typischerweise unter 0,2 μm. Die durchschnittliche Spitzendichte (Fühler XPc) der Oberfläche einer herkömmlichen Platte liegt typischerweise unter 4,5 Spitzen/mm. Die durchschnittliche Maximalprofilhöhe einer herkömmlichen Platte liegt typischerweise unter 3 μm.
Es können beliebige geeignete feste Aufraumedien verwendet werden, um die gewünschte(n) Oberfläche(n) der Platte 30 geeignet aufzurauen. Geeignete feste Medien können Sand, Soda, Kunststoffpellets, Aluminiumoxid, Zirkonium und Glas, etc. umfassen. Bei zumindest einer Ausführungsform können geeignete feste Medien einen durchschnittlichen Durchmesser (Partikelgröße) von 0,5 bis 25 μm und bei einer anderen Ausführungsform von 1 bis 10 μm besitzen. Der Druck und die Zeitdauer, bei denen die Platte 30 dem festen Medium ausgesetzt ist, können nach Bedarf variiert werden. Es sei jedoch angemerkt, dass wahrscheinlich durchschnittliche Drücke von 5 bis 75 psi für eine Zeitdauer von 0,15 bis 5 Minuten Anwendung finden. Bei zumindest einer Ausführungsform kann die Oberfläche der elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte 30 der vorliegenden Erfindung in der Dicke durch Aufrauen relativ zu ihrem voraufgerauten Zustand um 0,05-0,5 μm reduziert werden.
Wie oben dargelegt ist, kann die Platte 30 der vorliegenden Erfindung aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt werden. Jedoch ist bei zumindest einer Ausführungsform eine Metallplatte 30 aus rostfreiem Stahl bevorzugt, um den Vorteil seiner relativ geringen Kosten und relativ hohen Verfügbarkeit zu nutzen. Aufgrund des ausgezeichneten Kontaktwiderstandes, der durch Metallplatten 30 erhalten wird, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, erfordern Metallplatten 30 der vorliegenden Erfindung keine separate Niederkontaktwiderstandsbeschichtung. Es kann ein rostfreier Stahl mit beliebiger Güte geeignete Anwendbarkeit bei Verwendung mit Membranen finden, die tendenziell keine maßgeblichen Niveaus an Fluoridionen auslaugen, wie Kohlenwasserstoffmembrane.
Bei Umgebungen, bei denen eine Korrosion tendenziell ein größeres Problem darstellt, wie bei Membranen, die merkliche Niveaus an Fluoridionen auslaugen, wie NAFION^TM-Membrane, haben die Anmelder herausgefunden, dass relativ hohe Guten von rostfreiem Stahl/Legierungen besonders dazu geeignet sind, eine Platte 30 mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit und einem guten Kontaktwiderstand zu erzielen. Bei zumindest einer Ausführungsform sind höhere Guten von rostfreiem Stahl/Legierungen als rostfreie Stähle und Legierungen definiert, die einen kombinierten Gehalt von Molybdän, Chrom und Nickel besitzen, der größer als zumindest 40 Gew.-% des Gesamtgewichts des rostfreien Stahls, bei einer anderen Ausführungsform größer als 50 Gew.-% und bei einer anderen Ausführungsform größer als 60 Gew.-% ist. Geeignete Beispiele von höheren Guten von rostfreiem Stahl umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Inconel^® 601, 904L, 254 SMO^®, AL6XN^®, Carp-20, C276 und andere. Wenn höhere Guten von rostfreiem Stahl verwendet werden, kann der Oberflächenabschnitt 125 der Platte 30 der vorliegenden Erfindung bei zumindest einer Ausführungsform eine Korrosionsbeständigkeit von klei ner als 100 nA/cm² und einen Kontaktwiderstand von kleiner als 30 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapier bei einem Kontaktdruck von 200 psi, bei anderen Ausführungsformen zwischen 5 und 30 mOhm cm² und bei noch anderen Ausführungsformen zwischen 10 und 25 mOhm cm² besitzen.
4 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Platte 30' und der Körper 120', die in 4 gezeigt sind, sind im Aufbau und der Verwendung ähnlich zu der Platte 30 und dem Körper, die in 3 gezeigt sind. Teile der Platte 30', die im Wesentlichen gleich den entsprechenden Teilen in der in 3 gezeigten Platte 30 sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet worden, und Teile der Platte 30', die im Wesentlichen verschieden von den entsprechenden Teilen in der Platte 30 sind, sind mit denselben Teilenummern jedoch mit Suffix ''''' versehen, der der Deutlichkeit halber hinzugefügt ist.
Bei zumindest einer Ausführungsform können, wie schematisch in 4 gezeigt ist, die Innenseiten der ersten und zweiten Tafel 102' und 104' der Platte 30' auch gegenüberliegende Oberflächenabschnitte 125 besitzen, die auf dieselbe Weise aufgeraut sind, wie diejenigen an den Außenflächen in 3. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform treffen die gegenüberliegenden Oberflächenabschnitte 125 der Platte 30' an einen Kontaktpunkt 127 zusammen. Bei zumindest einer Ausführungsform ist an dem Kontaktpunkt 127 keine verbindender Klebstoff erforderlich. Die Anmelder haben herausgefunden, dass die Bereitstellung einer elektrisch leitenden Verteilungsplatte 30' mit gegenüberliegenden Oberflächenabschnitten 125, die eine durchschnittliche Rauheit in zumindest einem der obigen Bereiche besitzen, eine elektrisch leitende Verteilungsplatte mit einem ausgezeichneten Kontaktwiderstand bei 127 über gestapelte Tafeln (d.h. Platte zu Platte) sogar ohne einen Verbindungsstellen verbindenden Kleb stoff zur Folge haben kann. Bei zumindest einer Ausführungsform kann die elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte 30', die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, einen Widerstand über die Seiten 102' und 104' der Platte 30' von weniger als 5 mOhm cm² bei einem Kontaktdruck von 200 psi, bei anderen Ausführungsformen zwischen 0,1 und 4 mOhm cm², bei anderen Ausführungsformen zwischen 0,25 und 3 mOhm cm² und bei anderen Ausführungsformen zwischen 0,5 und 2,5 mOhm cm² aufweisen.
Eine elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besitzt einen ausgezeichneten Kontaktwiderstand ohne das Erfordernis einer Niedrigkontaktwiderstandsbeschichtung. Überdies sind die Herstellkosten der elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte relativ niedrig und sie kann ohne einen Klebstoff zur Verbindung von Platte zu Platte oder Verbindungsstellen hergestellt werden. Es sei angemerkt, dass die Grundsätze der vorliegenden Erfindung gleichermaßen gut für Unipolarplatten und Bipolarplatten gelten.
Die vorliegende Erfindung wird ferner anhand von Beispielen erläutert. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die Beispiele beschränkt ist.
Beispiele
Verschiedene Metallsubstrate mit einer Dicke von 2 mm werden mit einem sandbasierten Medium mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1 bis 10 μm bei einem Druck von 50 psi für eine Zeitdauer von 10-25 Sekunden sandgestrahlt. Nach dem Sandstrahlen besitzen die Substrate eine durchschnittliche Rauheit (Ra) von über 1 μm, eine Spitzendichte entlang der X-Richtung (Fühler XPc) von etwa 13 Spitzen/mm und eine durchschnittliche Maximalprofilhöhe (Rz) von über 13 μm.

Tabelle 1 unten zeigt die Legierung und den Kontaktwiderstand der Legierung vor dem Sandstrahlen (d.h. "Anlieferungszustand") und nach dem Sandstrahlen. TABELLE 1

Legierung	Anlieferungszustand (mOhm cm²)	Sandgestrahlt (mOhm cm²)	Platte zu Platte Anlieferungszustand (mOhm cm²)	Platte zu Platte Sandgestrahlt (mOhm cm²)
316L	270	38	>50	2,2
601	21	16,0	>50	2,5
904L	133	26,6	>50	2,4
AL6XN	215	26,6	>50	2,7
C-276	161	18,6	>50	1,6

Tabelle 1 zeigt, dass der Kontaktwiderstand an der Oberfläche und der Verbindungsstelle (Platte zu Platte) nach dem Sandstrahlen der Proben signifikant reduziert ist. Ferner zeigt diese Tabelle auch, dass die höheren Guten von rostfreiem Stahl einen geringeren Kontaktwiderstand als 316L besitzen.
Die 5–6 sind Diagramme, die den Kontaktwiderstand verschiedener Substrate zeigen. Die Wirkungen der vorliegenden Erfindung auf den Kontaktwiderstand und die Zellenspannung sind in 5 gezeigt. 5 ist ein Diagramm, das einen Vergleich eines Substrats aus rostfreiem Stahl 316L, das mit 10 nm Au beschichtet ist, eines nicht beschichteten Substrats aus rostfreiem Stahl 316L und eines nicht beschichteten rostfreien Stahls 316L zeigt, der gemäß der vorliegenden Erfindung sandgestrahlt ist. Wie in 5 gezeigt ist, sieht der nicht beschichtete rostfreie Stahl 316L, der gemäß der vorliegenden Erfindung sandgestrahlt ist, einen deutlichen Vorteil hinsichtlich der Zellenspannung und dem Kontaktwiderstand gegenüber einem nicht beschichteten Substrat aus rostfreiem Stahl vor. Im Vergleich zu einem Substrat aus rostfreiem Stahl 316L, das mit 10 nm Au beschichtet ist, sieht der nicht beschichtete rostfreie Stahl 316L, der gemäß der vorliegenden Erfindung sandgestrahlt ist, eine Zellenspannung und einen Kontaktwiderstand vor, die im Wesentlichen dieselben sind.
6 ist ein Diagramm, das einen Vergleich eines Substrats aus rostfreiem Stahl C-276, das mit 10 nm Au beschichtet ist, eines nicht beschichteten Substrats aus rostfreiem Stahl C-276 und eines nicht beschichteten rostfreien Stahls C-276 zeigt, der gemäß der vorliegenden Erfindung sandgestrahlt ist. Wie in 6 gezeigt ist, sieht der nicht beschichtete rostfreie Stahl C-276, der gemäß der vorliegenden Erfindung sandgestrahlt ist, einen deutlichen Vorteil hinsichtlich der Zellenspannung und dem Kontaktwiderstand gegenüber einem nicht beschichteten Substrat aus rostfreiem Stahl vor. Im Vergleich zu einem Substrat aus rostfreiem Stahl C-276, das mit 10 nm Au beschichtet ist, sieht der nicht beschichtete rostfreie Stahl C-276, der gemäß der vorliegenden Erfindung sandgestrahlt ist, eine Zellenspannung und einen Kontaktwiderstand vor, die im Wesentlichen dieselben sind.
Während Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Vielmehr ist der in dem Text verwendete Wortlaut ein Wortlaut zur Beschreibung anstatt zur Einschränkung, und es sei zu verstehen, dass verschiedene Änderungen ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung ausgeführt werden können.
Zusammenfassung
Bei zumindest einer Ausführungsform sieht die vorliegende Erfindung eine elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte und ein Verfahren zur Herstellung und ein System zur Verwendung der elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte vor. Die Platte umfasst einen Plattenkörper, der eine Fläche besitzt, die einen Satz von Fluidströmungskanälen definiert, die derart ausgebildet sind, um eine Strömung eines Fluides über zumindest eine Seite der Platte zu verteilen, wobei zumindest ein Abschnitt der Oberfläche eine durchschnittliche Rauheit von 0,5 bis 5 μm und einen Kontaktwiderstand von weniger als 40 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren bei 200 psi besitzt.

Claims

Elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte, mit: einem Plattenkörper, der eine Oberfläche besitzt, die einen Satz von Fluidströmungskanälen definiert, die derart ausgebildet sind, um eine Strömung eines Fluides über zumindest eine Seite der Platte zu verteilen, wobei zumindest ein Abschnitt der Oberfläche eine durchschnittliche Rauheit von größer als 0,5 μm und einen Kontaktwiderstand von kleiner als 40 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren bei 200 psi besitzt.
Platte nach Anspruch 1, wobei die durchschnittliche Rauheit des Oberflächenabschnitts 0,5 bis 50 μm beträgt.
Platte nach Anspruch 2, wobei der Kontaktwiderstand 5 bis 40 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapier bei 200 psi beträgt.
Platte nach Anspruch 1, wobei der Plattenkörper eine Metalloberfläche umfasst.
Platte nach Anspruch 4, wobei der Plattenkörper einen rostfreien Stahl mit hoher Qualität umfasst, der einen kombinierten Gehalt aus Molybdän, Chrom und Nickel besitzt, der größer als 40 Gew.-% des Gesamtgewichts des rostfreien Stahls darstellt.
Platte nach Anspruch 5, wobei der Kontaktwiderstand 5 bis 30 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren bei 200 psi beträgt.
Platte nach Anspruch 1, wobei der Plattenkörper eine Kompositpolymeroberfläche umfasst.
Platte nach Anspruch 1, wobei die Platte eine Bipolarplatte umfasst, die gegenüberliegende Tafeln umfasst, die einen Kontaktwiderstand über die Tafeln der Bipolarplatte von 0,1 bis 4 mOhm cm² bei 200 psi besitzen.
Platte nach Anspruch 1, wobei die Platte eine Unipolarplatte umfasst.
Platte nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche durch ein festes Medium unter Bedingungen aufgeraut wurde, um die durchschnittliche Rauheit von größer als 0,5 μm zu erhalten.
Platte nach Anspruch 2, wobei der Oberflächenabschnitt eine Spitzendichte von zumindest 8 Spitzen/mm entlang der X-Richtung, eine durchschnittliche Maximalprofilhöhe von zumindest 7 μm und einen Kontaktwiderstand von weniger als 30 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren bei 200 psi besitzt; und der Plattenkörper einen rostfreien Stahl mit hoher Qualität umfasst, der einen kombinierten Gehalt aus Molybdän, Chrom und Nickel von größer als 40 Gew.-% des Gesamtgewichts des rostfreien Stahls besitzt.
Verfahren zum Herstellen einer Fluidverteilungsplatte, umfassend, dass: ein Plattenkörper vorgesehen wird, der eine Oberfläche besitzt, die einen Satz von Fluidströmungskanälen definiert, die derart ausgebildet sind, um eine Strömung eines Fluides über zumindest eine Seite der Platte zu verteilen, wobei die Oberfläche eine erste durchschnittliche Rauheit von weniger als 0,2 μm besitzt; und die Oberfläche einem festen Medium unter Bedingungen ausgesetzt wird, um zumindest einen Abschnitt der Oberfläche mit einer zweiten durchschnittlichen Rauheit von größer als 0,5 μm und einem Kontaktwiderstand von weniger als 40 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren bei 200 psi zu versehen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das feste Medium der Oberfläche mit einem durchschnittlichen Druck von 5 bis 75 psi und für eine Zeitdauer von 0,15 bis 5 Minuten ausgesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das feste Medium einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,5-25 μm besitzt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das feste Medium Sand umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Kontaktwiderstand 5 bis 40 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapier bei 200 psi beträgt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Plattenkörper einen rostfreien Stahl mit hoher Qualität umfasst, der einen kombinierten Gehalt von Molybdän, Chrom und Nickel aufweist, der größer als 40 Gew.-% des Gesamtgewichts des rostfreien Stahls ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Kontaktwiderstand 5 bis 30 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren bei 200 psi beträgt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Plattenkörper eine Kompositpolymeroberfläche und eine Bipolarplatte umfasst, die gegenüberliegende Tafeln umfasst, wobei der Widerstand über die Tafeln der Bipolarplatte 0,1 bis 4 mOhm cm² bei 200 psi beträgt.
Brennstoffzelle, mit: einer ersten elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte, die einen Plattenkörper umfasst, der eine Oberfläche besitzt, die einen Satz von Fluidströmungskanälen definiert, die derart ausgebildet sind, um eine Strömung eines Fluides über zumindest eine Seite der Platte zu verteilen, wobei zumindest ein Abschnitt der Oberfläche eine durchschnittliche Rauheit von größer als 0,5 μm und einen Kontaktwiderstand von kleiner als 40 mOhm cm² bei Schichtanordnung zwischen Kohlepapieren bei 200 psi besitzt; einer zweiten elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte; und einer Membranelektrodenanordnung, die die erste elektrisch leitende Fluidverteilungsplatte von der zweiten elektrisch leitenden Fluidverteilungsplatte trennt, wobei die Membranelektrodenanordnung umfasst: eine Elektrolytmembran, die eine erste Seite und eine zweite Seite besitzt, eine Anode benachbart der ersten Seite der Elektrolytmembran; und eine Kathode benachbart der zweiten Seite der Elektrolytmembran.