DE602004008220T2 - Brennstoffzelle - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle und ein Verfahren zur Steuerung der Gasverteilung in einer Brennstoffzelle. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennstoffzelle mit einer Membran-Elektroden-Anordnung, die eine Elektrolyt-Membran und poröse Elektroden enthält, die jeweils auf beiden Seiten der Elektrolyt-Membran angeordnet sind; wobei die Membran-Elektroden-Anordnung durch einen anodenseitigen Separator, der auf einer Oberfläche derselben positioniert ist, und einen kathodenseitigen Separator, der auf der anderen Oberfläche derselben positioniert ist, dazwischengelegt ist.
  • Die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-319667 zeigt einen Aufbau einer Brennstoffzelle, in dem eine feste Polymer-Elektrolyt-Membran einer Membran-Elektroden-Anordnung gebildet ist, um ihren äußeren Umfangsabschnitt relativ zu einem Umfang der porösen Elektroden nach außen vorspringen zu haben, und eine Fluid-Abdichtung wird verwendet, um den Spalt zwischen dem äußeren Umfangsabschnitt der festen Polymer-Elektrolyt-Membran und den Separatoren, die zwischen die Membran-Elektroden-Anordnung eingelegt sind, auszufüllen.
  • Jede der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichungen 10-50332 , 2002-42838 , 2002-93434 und 2001-155745 zeigt eine Aufbau eines Außenumfangsumfangs-Separator-Einlageabschnittes einer festen Elektrolyt-Membran sowie ein Dichtungsteil und eine Dichtung, die rund um die porösen Elektroden vorgesehen ist, um eine Gasleckage aus einem Umfangsabschnitt der Membran-Elektroden-Anordnung zu vermeiden.
  • In einer Brennstoffzelle ist ein Paar von Separatoren angeordnet, um eine Membran-Elektroden-Anordnung dazwischen einzulegen. Jeder der Separatoren ist gebildet, um einen Gasströmungspfad mit einer Kanalform im Querschnitt an seiner Oberfläche zu haben, die gegenüberliegend zu einer der porösen Elektroden der Membran-Elektroden-Anordnung ist. Der Gasströmungspfad wird hauptsächlich klassifiziert in einen großen, infolge der Form desselben, wobei ein serpentinenförmiger Strömungspfad, d. h. einen kontinuierlichen Strömungspfad, viele Windungsabschnitte hat, und einen unterteilten Strömungspfad, der einen Hauptströmungspfad und eine Mehrzahl von Verzweigungs strömungspfaden enthält, die von dem Hauptströmungspfad abzweigen. In dem serpentinenförmigen Strömungspfad sickert, da ein dort zugeführtes Reaktionsgas durch die Windungsabschnitte desselben hindurchströmt, das Reaktionsgas aus den Windungsabschnitten heraus geht durch Teile der porösen Elektrode in der Nähe der Windungsabschnitte und schließt sich zwischen den Windungsabschnitten des Gasströmungspfades auf der Reaktionsoberfläche der porösen Elektrode kurz. Als ein Ergebnis wird das Reaktionsgas nicht gleichmäßig über die gesamte Reaktionsoberfläche der porösen Elektrode zugeführt und die Reaktionsoberfläche derselben kann nicht effektiv verwendet werden. Auch in dem unterteilten Strömungspfad geht ein Reaktionsgas durch einen Teil der porösen Elektrode, um dadurch einen effizienten Gebrauch der Reaktionsoberfläche derselben zu verhindern. Die vorliegende Erfindung wurde im Licht der oben genannten Probleme vorgenommen.
  • Die JP 08096820 zeigt eine Brennstoffzelle mit einer Elektrolyt-Membran, die zwischen zwei Gasdiffusionselektroden angeordnet ist. Ein Sammler hat Oberflächenrippen, die gebildet sind, um Gaskanäle zu bilden, in denen ein Reaktionsgas strömt, wodurch die Rippen in Kontakt mit der Gasdiffusionselektrode sind. Die oberen Enden der Rippen sind mit Rinnen ausgerüstet, die die selbe Tiefe haben, so dass die verbleibenden Abschnitte der Rippen in die Richtung der jeweiligen Seite der Gasdiffusionselektrode vorspringen.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffzelle und ein Verfahren zur Steuerung der Gasverteilung in einer Brennstoffzelle zu schaffen, um ein Reaktionsgas gleichmäßig zu einer Reaktionsoberfläche einer Elektrode zuzuführen, um den Gebrauch der Reaktionsoberfläche effizienter zu gestalten.
  • Entsprechend eines Vorrichtungsaspektes der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Kombination der Merkmale des unabhängigen Anspruches 1 gelöst.
  • Entsprechend eines Verfahrensaspektes der vorliegenden Erfindung wird die vorerwähnte Aufgabe durch die Kombination der Merkmale des unabhängigen Anspruches 7 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit mittels verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, wobei:
  • 1 eine Querschnittsdarstellung ist, die einen Aufbau einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines ersten Ausführungsbeispieles zeigt, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines anodenseitigen Separators des ersten Ausführungsbeispieles zeigt, die einen Vorsprung zeigt, der auf einer Rippe desselben vorgesehen ist;
  • 3 ein Diagramm ist, das ein Beispiel der Gasdiffusion innerhalb einer porösen Elektrode entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles zeigt und eine des zugehörigen Standes der Technik, die keinen Vorsprung hat;
  • 4 eine Querschnittsdarstellung ist, die einen Aufbau einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispieles zeigt, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators entsprechend eines dritten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 eine perspektivische Ansicht eines anodenseitigen Separators entsprechend eines vierten Ausführungsbeispieles ist, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 eine Draufsicht ist, die ein Muster von Gasströmungspfaden zeigt, die in dem anodenseitigen Separator der festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines fünften Ausführungsbeispieles gebildet sind, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 eine Draufsicht ist, die ein Muster von Gasströmungspfaden zeigt, die in dem anodenseitigen Separator der festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines sechsten Ausführungsbeispieles gebildet sind, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9 eine Draufsicht ist, die ein Muster der Gasströmungspfade zeigt, die in dem anodenseitigen Separator der festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines siebenten Ausführungsbeispieles gebildet sind, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 10 eine Draufsicht ist, die ein Muster der Gasströmungspfade zeigt, die in dem anodenseitigen Separator der festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines achten Ausführungsbeispieles gebildet sind, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 11 eine Draufsicht ist, die ein Muster der Gasströmungspfade zeigt, die in dem anodenseitigen Separator der festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines neunten Ausführungsbeispieles gebildet sind, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 12 eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators entsprechend eines zehnten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 13 eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators entsprechend eines elften Ausführungsbeispieles ist;
  • 14 eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators entsprechend eines zwölften Ausführungsbeispieles ist;
  • 15 eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators entsprechend eines dreizehnten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 16 eine perspektivische Ansicht eines anodenseitigen Separators entsprechend eines vierzehnten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 17 eine Querschnittsdarstellung ist, die einen Aufbau einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines fünfzehnten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 18 eine Querschnittsdarstellung ist, die einen Aufbau einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines sechzehnten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 19 eine Querschnittsdarstellung ist, die einen Aufbau einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines siebzehnten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 20 eine perspektivische Ansicht eines anodenseitigen Separators entsprechend eines achtzehnten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 21 eine perspektivische Ansicht eines anodenseitigen Separators entsprechend eines neunzehnten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 22 eine perspektivische Ansicht eines anodenseitigen Separators entsprechend eines zwanzigsten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 23 eine perspektivische Ansicht eines anodenseitigen Separators entsprechend eines einundzwanzigsten Ausführungsbeispieles ist, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Nachstehend werden die Ausführungsbeispiele in Bezug auf die Zeichnungen erläutert, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet werden. Wie in der 1 gezeigt, sind in einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines ersten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt, poröse Elektroden 3, 5 so wie poröse Diffusionsschichten auf beiden Seiten einer festen Polymer-Elektrolyt-Membran 1 angeordnet, um gemeinsam eine Membran-Elektroden-Anordnung 7 zu bilden. Ein anodenseitigen Separator 9 ist auf einer Oberfläche der Membran-Elektroden-Anordnung 7 angeordnet und ein kathodenseitigen Separator 11 ist auf der anderen Oberfläche derselben angeordnet, wodurch die Membran-Elektroden-Anordnung 7 durch die Separatoren 9, 11 dazwischengelegt wird.
  • An den Umfängen der porösen Elektroden 3, 5 sind ringförmige Dichtungen 13, 15 vorgesehen, die jeweils zwischen einem von den Separatoren 9, 11 und die feste Polymer-Elektrolyt-Membran 1 eingesetzt ist, um dadurch ein Reaktionsgas darin, z. B. ein Kraftstoffgas, das Wasserstoff enthält, oder ein oxidierendes Gas, das Sauerstoff enthält, abzudichten.
  • Die feste Polymer-Elektrolyt-Membran 1 ist als eine Protonenaustauschmembran gebildet, die aus festem Polymermaterial, z. B. aus Kunststoff der Fluorfamilie, hergestellt ist. Die zwei porösen Elektroden 3, 5, die auf beiden Oberflächen der Membran 1 angeordnet sind, sind aus Kohlenstoffgewebe oder Kohlenstoffpapier gebildet, das einen Katalysator aus Platin oder Platin und ein anderes Metall enthält, und sind derart positioniert, das die Oberflächen derselben, die den Katalysator enthalten, mit der festen Polymer-Elektrolyt-Membran 1 in Kontakt kommen.
  • Jeder der Separatoren 9, 11 ist aus einem dichten Kohlenstoffmaterial oder aus einem Gasmaterial, das für Gas undurchdringlich ist, hergestellt, wo ein Anodenseiten-Gasströmungspfad 17 für das Brennstoffgas und ein Kathodenseiten-Gasströmungspfad 19 für das oxidierende Gas jeweils auf der Oberfläche von jedem Separator, zu der Membran-Elektroden-Anordnung 7 gegenüberliegend, gebildet ist. Als ein Ergebnis des Ausbildens der Gasströmungspfade 17, 19 in jedem der Separatoren 9, 11 ist eine Rippe 21 zwischen einem Paar der Gasströmungspfade 17 gebildet und eine Rippe 23 ist zwischen einem Paar der Gasströmungspfade 19 gebildet.
  • Jeder der Separatoren 9, 11 ist auch gebildet, um einen Kühlwasserströmungspfad, der nicht dargestellt ist, auf einer Oberfläche derselben gegenüberliegend zu der Oberfläche, wo der Gasströmungspfad 17, 19 gebildet ist, zu haben. In dem kathodenseitigen Separator 11 ist ein weiterer Kühlwasserpfad vorgesehen, um Wärme, die durch die Kathodenreaktion in der Brennstoffzelle entsteht, zu entfernen. Die zuvor erwähnte Brennstoffzelle wird in einem Stapelaufbau verwendet, der durch Aufstapeln einer Mehrzahl von Zellen gemeinsam gebildet wird. Jeder der Zellen ist aus einer Membran-Elektroden-Anordnung 7 und einem Paar von Separatoren 9, 11 gebildet, die auf beiden Oberflächen derselben angeordnet sind. Der zuvor erwähnte Kühlwasserströmungspfad ist nicht notwendigerweise für jede Zelle vorgesehen. Jedoch wenn es erforderlich ist, mehr Wärme von der Brennstoffzelle infolge der erhöhten Ausgangsleistung derselben abzuleiten, wird es bevorzugt, soviel Kühlwasserströmungspfade wie möglich vorzusehen.
  • In der Brennstoffzelle mit dem zuvor erwähnten Stapelaufbau werden das Brenngas und das oxidierende Gas von den jeweiligen Gaseinlässen der Brennstoffzelle zugeführt, in die jeweiligen Zellen derselben verteilt und von den jeweiligen Gasauslässen derselben nach außen abgegeben.
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wie in der 2 gezeigt, ein Vorsprung 25 auf einer Mehrzahl von Rippen 21, die in dem anodenseitigen Separator 9 vorgesehen sind, angeordnet. Der Vorsprung 25 ist entlang der gesamten Länge der Rippen 21 gebildet, in der Mitte der Breite w0 der Rippe 21 auf der Oberseiten 218 derselben positioniert, die in Kontakt mit der Membran-Elektroden-Anordnung 7 kommt. Die Breite des Vorsprunges 25 wird als ein vorbestimmter Wert w1 festgelegt und die Höhe desselben wird als ein vorbestimmter Wert h1 festgelegt. Ein Spitzenabschnitt 25a des Vorsprunges 25, der die poröse Elektrode 3 zusammendrückt, ist gebildet, um eben zu sein.
  • Wie zuvor beschrieben wird, da der Vorsprung 25 auf der Rippe 21 des anodenseitigen Separators 9 angeordnet ist, wenn die Membran-Elektroden-Anordnung 7 durch die Separatoren 9, 11 dazwischengelegt wird, der Abschnitt der porösen Elektrode 3, wo der Vorsprung 25 in Kontakt kommt, mit einer erhöhten lokalen Beanspruchung darauf zusammengedrückt, bis er zerdrückt wird. Als ein Ergebnis erhöht sich der Widerstand für das Brenngas, um durch den zusammengedrückten Abschnitt der porösen Elektrode 3 hindurchzugehen.
  • Wenn demzufolge solch ein Vorsprung 25 auf der Rippe 21 an einem Ort vorgesehen ist, wo das Brenngas tendiert sich zwischen einem Paar der Gasströmungspfade 17 über die Rippe 21 kurzzuschließen, wird das zugeführt Brenngas geführt, um entlang des Gasströmungspfades 17 zu strömen, wodurch das Brenngas gleichmäßig zu der Reaktionsoberfläche der porösen Elektrode 3 verteilt wird. Demzufolge kann die Reaktionsoberfläche derselben effizient verwendet werden, um dadurch die Leistung und die Brennstoffökonomie der Brennzelle zu verbessern.
  • Das Vorsehen des Vorsprunges 25 auf der Rippe 21 verbessert auch die Kontaktbedingung zwischen dem anodenseitigen Separator 9 und der porösen Elektrode 3, was den Kontaktwiderstand dazwischen reduziert, sowie die relative Gleitbewegung zwischen dem anodenseitigen Separator 9 und der porösen Elektrode 3 in der Oberflächenrichtung derselben verhindert.
  • Die 3 zeigt ein Beispiel der Gasdiffusion innerhalb der porösen Elektrode des ersten Ausführungsbeispieles verglichen mit dem Stand der Technik, der keinen Vorsprung auf der Rippe hat. Es ist zu beachten, dass die Gasdiffusion in Abhängigkeit von der Art der porösen Elektrode, der Größe der Verbindungskraft zwischen dem Separator und der porösen Elektrode und der Abmessung und der Form des Vorsprunges variiert.
  • In dem ersten bereits oben erwähnten Ausführungsbeispiel ist die Höhe (h1) des Vorsprunges 25 auf der Rippe 21 als 0,1 mm festgelegt und die Breite (w1) desselben ist mit 0,5 mm festgelegt. Das Vorsehen des Vorsprunges in solch einer Abmessung auf der Rippe reduziert, wenn mit dem Stand der Technik verglichen wird, effektiv die Gasdiffusion innerhalb der porösen Elektrode, um dadurch eine Menge von Kurzschlussgas zu reduzieren.
  • 4 ist ein Querschnittsdarstellung einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispieles, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Vorsprung 27, der zu dem Vorsprung 25, gezeigt in dem ersten Ausführungsbeispiel, identisch ist, auf einer Rippe 23 eines kathodenseitigen Separators 11 vorgesehen. Die Komponenten in dem zweiten Ausführungsbeispiel, die anders als der Vorsprung 27 sind, sind dieselben wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispieles.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird, da der Vorsprung 27 auf der Rippe 23 des kathodenseitigen Separators 11 angeordnet ist, wenn die Membran-Elektroden-Anordnung 7 durch die Separatoren 9 und 11 dazwischengelegt ist, der Abschnitt der porösen Elektrode 5, wo der Vorsprung 27 auf der Rippe in Kontakt damit kommt, mit einer erhöhten lokalen Beanspruchung darauf zusammengedrückt, bis er zerdrückt wird. Als ein Ergebnis wird es verhindert, dass oxidierendes Gas in einem Gasströmungspfad 19 in den zusammengedrückten Abschnitt der porösen Elektrode 5 diffundiert, um dadurch die Strömung des oxidierenden Gases entlang des Gasströmungspfades 19 zu unterstützen. Demzufolge kann das zweite Ausführungsbeispiel dieselbe Wirkung wie das erste Ausführungsbeispiel erlangen.
  • In dem ersten und in dem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Vorsprung 25 oder 27 entweder auf der Rippe 21 des anodenseitigen Separators 9 oder der Rippe 23 des kathodenseitigen Separators 11 vorgesehen sein. Jedoch kann der Vorsprung auf beiden Rippen 21 und 23 vorgesehen sein.
  • Die Installation des Vorsprunges 25 oder 27 auf einer der Rippe 21 des anodenseitigen Separators 9 und der Rippe 23 des kathodenseitigen Separators 11, wie in dem ersten und in dem zweiten Ausführungsbeispiel, ermöglicht das wahlweise Zurückhalten der Diffusion des Brenngases in dem Gasströmungspfad 17 und des oxidierenden Gases in dem Gasströmungspfad 19.
  • Außerdem kann entweder der anodenseitige Separator 9 oder der kathodenseitige Separator 11 in einer Form ohne einen Vorsprung auf der Rippe hergestellt werden und demzufolge können die Herstellungskosten desselben im Vergleich mit dem Aufbau reduziert werden, wo die Vorsprünge auf den Rippen auf beiden, also auf dem anodenseitigen Separator 9 und dem kathodenseitigen Separator 11 angeordnet sind.
  • Die 5 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines dritten Ausführungsbeispieles, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem dritten Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen 29 auf einer der Oberseiten 21e der Rippen 21 angeordnet, die mit der Membran-Elektroden-Anordnung 7 in Kontakt kommen. Jeder der Vorsprünge 29 erstreckt sich in der Längsrichtung der Rippen 21.
  • In dem dritten Ausführungsbeispiel kann die Mehrzahl der Vorsprünge 29 in einem Fleck angeordnet werden, wo ein Reaktionsgas, das in einem Gasströmungspfad 17 strömt, möglicherweise einen weiteren benachbarten Gasströmungspfad 17 über die Rippe 21 kurzschließt. Demzufolge können die Herstellungskosten im Vergleich mit dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel reduziert werden.
  • In dem dritten Ausführungsbeispiel wird der Vorsprung 29, der an dem anodenseitigen Separator 9 angewandt wird, erläutert, jedoch kann der Vorsprung 29 auch auf dem kathodenseitigen Separator 11 oder sowohl auf dem anodenseitigen Separator 9, als auch dem kathodenseitigen Separator 11 angewandt werden.
  • In den nachstehend zu beschreibenden Ausführungsbeispielen werden Erläuterungen für die Anwendung des Vorsprunges hauptsächlich auf den anodenseitigen Separator 9 gegeben. Jedoch kann der Vorsprung auch auf den kathodenseitigen Separator 11 oder auf sowohl die Separatoren 9 und 11, ähnlich zu dem dritten Ausführungsbeispiel, angewandt werden.
  • Die 6 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 in einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines vierten Ausführungsbeispieles, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem vierten Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen 25 auf allen Rippen 21 des anodenseitigen Separators 9 vorgesehen, wo alle Vorsprünge 25 entlang der Längsrichtung der Rippen 21 gebildet sind.
  • Die 7 ist eine Draufsicht, die ein Muster der Gasströmungspfade 17a, 17b und 17c in einem anodenseitigen Separator 9 einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines fünften Ausführungsbeispieles zeigt, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses Gasströmungspfadmuster ist etwas, was als serpentinenförmiger Strömungspfad bezeichnet wird, nämlich ein sich windendes Gasströmungspfadbündel 31, das aus einer Mehrzahl von parallelen Gasströmungspfaden 17a, 17b und 17c gebildet ist. Eine Rippe 21b ist zwischen dem Gasströmungspfad 17a und dem Gasströmungspfad 17b angeordnet und eine Rippe 21c ist zwischen dem Gasströmungspfad 17b und dem Gasströmungspfad 17c angeordnet. Eine Rippe 21a ist außerhalb des Gasströmungspfades 17a und eine Rippe 21d ist außerhalb des Gasströmungspfades 17c um ein sich windendes Muster des Gastströmungspfadbündels 31 zu bilden.
  • Die Vorsprünge 33 sind auf den Rippen 21a und 21d angeordnet, die gemeinsam das Gasströmungspfadbündel 31 bilden. Die kreuzgestrichelten Abschnitte in der 7 zeigen die Positionen der Vorsprünge 33.
  • In dem fünften Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge 33 auf den am weitesten außen befindlichen Rippen 21a und 21d angeordnet, die das Gasströmungspfadbündel 31 bilden, um dadurch eine Leckage des Reaktionsgases von dem Gasströmungspfadbündel 31 nach außen zu vermeiden sowie ein Kurzschließen des Reaktionsgases aus dem Gasströmungspfadbündel 31 über die Rippen 21a und 21d in das benachbarte Gasströmungspfadbündel 31 zu reduzieren.
  • Durch das Schaffen der Vorsprünge 33 auf den Rippen 21a und 21d, so breit und so groß wie die stromabwärtige Seite des Gasströmungspfades, kann das Kurzschließen des Reaktionsgases zwischen den Gasströmungspfadbündeln weiter sicher reduziert werden.
  • Die 8 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel, das nicht alle Merkmale entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei in einem serpentinenförmigen Strömungspfad, der zu dem der 7 identisch ist, die Vorsprünge 35 auf den Rippen 21a, 21b, 21c, 21d an den Biegungsecken der Gasströmungspfade 17a, 17b, 17c angeordnet sind, wo die Strömung des Reaktionsgases darin ihre Richtung verändert. Die kreuzgestrichelten Abschnitte in der 8 zeigen die Positionen der Vorsprünge 35 auf den Rippen 21a, 21b, 21c und 21d.
  • In dem zuvor erwähnten sechsten Ausführungsbeispiel kann das Kurzschließen des Reaktionsgases zwischen den Gasströmungspfaden an den Biegungsecken derselben reduziert werden, wo das Reaktionsgas wahrscheinlicher sich kurzschließt.
  • Die 9 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt, das eine Kombination des fünften Ausführungsbeispieles in der 7 und des sechsten Ausführungsbeispieles in der 8 ist. Entsprechend des siebenten Ausführungsbeispieles kann eine Menge von kurzgeschlossenem Gas zwischen jedem der Gasströmungspfade weiter reduziert werden, wenn mit den anderen Ausführungsbeispielen, die in der 7 und der 8 gezeigt sind, verglichen wird. Andererseits kann jedes der Ausführungsbeispiele in der 7 und der 8 eine Menge von kurzgeschlossenem Gas zwischen den Gasströmungspfaden effektiver mit einer minimaleren Anzahl von Vorsprüngen 33, 35 reduzieren, wenn mit dem siebenten Ausführungsbeispiel verglichen wird.
  • Die 10 ist eine Draufsicht, die ein Muster eines Gasströmungspfades in einem anodenseitigen Separator 9 einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines achten Ausführungsbeispieles zeigt, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses Strömungsmuster ist aus einem Paar von zwischen-verteilten Gasströmungspfaden 17d und 17e gebildet. Der Gasströmungspfad 17d ist aus einem Hauptströmungspfad 37 gebildet, der sich in der linken und in der rechten Richtung der 10 in einem oberen Abschnitt des anodenseitigen Separators 9 erstreckt und einer Mehrzahl von verzweigten Strömungspfaden 41, die sich in der abwärtigen Richtung in der 10 entlang der gesamten Länge des Hauptströmungspfades 37 verzweigen. Andererseits ist der Gasströmungspfad 17e aus einem Hauptströmungspfad 39 gebildet, der sich in der linken und in der rechten Richtung der 10 in einem unteren Abschnitt des Separators 9 erstreckt und einer Mehrzahl der verzweigten Strömungspfade 43, die in der aufwärtigen Richtung in der 10 entlang der gesamten Länge des Strömungspfades 39 verzweigt sind. Die jeweiligen verzweigten Strömungspfade 31, 43 sind entlang der Längsrichtung der Hauptströmungspfade 37, 39 alternierend angeordnet. Das Paar der zwischen-verzweigten Gasströmungspfade bildet somit das, was als ein zwischen-verzweigter Strömungspfad bezeichnet wird.
  • Eine Rippe 45 ist zwischen den Gasströmungspfaden 17b und 17e mit einer Form angeordnet, die in der 10 serpentinenförmig in der aufwärtigen und der abwärtigen Richtung ist. Die geraden Rippen 47, 49 sind entlang der oberen und der unterer Enden des anodenseitigen Separators 9 in der 10 vorgesehen und die geraden Rippen 51, 53 sind entlang der linken und rechten Enden desselben vorgesehen. In diesem zwischen-verzweigten Strömungspfad fließt ein Reaktionsgas in den Gasströmungspfad 17d von einer Zuführungsöffnung 37a, die zwischen dem linken Ende der Rippen 47 und dem oberen Ende der linearen Rippe 51 vorgesehen ist, und das Reaktionsgas innerhalb des Gasströmungspfades 17e strömt aus dem Separator 9 aus einer Auslassöffnung 39a heraus, die zwischen dem rechten Ende der Rippe 49 und dem unteren Ende der Rippe 53 vorgesehen ist.
  • Die Vorsprünge 55, 57 sind auf gewundenen Abschnitten der Rippe 45 an den Enden der Verzweigungsströmungspfade 41, 43 vorgesehen. Die Vorsprünge 59, 61 sind jeweils auf einem Teil der geraden Rippe 53 an dem Ende des Hauptströmungspfades 37 stromab desselben angeordnet und auf einem Teil der geraden Rippe 51 an dem Ende des Hauptströmungspfades 39 stromauf desselben. Die kreuzgestrichelten Abschnitte in der 10 zeigen die Positionen der Vorsprünge 55, 57 auf der Rippe 45 und die Vorsprünge 59, 61 auf den Rippen 53, 51.
  • Da die Vorsprünge 55, 57 jeweils in Positionen angeordnet sind, wo das Reaktionsgas sich leicht von den Enden der Verteilungsströmungspfade 41, 43 zu den Hauptströmungspfaden 39, 37 kurzschließen kann, sowie, da die Vorsprünge 59, 61 jeweils in Positionen angeordnet sind, wo das Reaktionsgas leicht von den Enden der Hauptströmungspfade 37, 39 nach außen lecken kann, kann eine Menge von kurzgeschlossenem Reaktionsgas reduziert werden, und die Leckage des Reaktionsgases nach außen kann verhindert werden.
  • Die 11 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In einem zwischen-verzweigten Strömungspfad, der zu dem in der 10 identisch ist, ist ein Vorsprung 63 auf einer Rippe 45 zusätzlich zu den Vorsprüngen 55, 57, 59 und 61 der 10 vorgesehen. Der Vorsprung 63 ist gebildet, um von einem linken Ende eines Vorsprunges 55 zu einem rechten Ende eines Vorsprunges 57 kontinuierlich zu sein. Der Vorsprung 63 ist nämlich auf einem geraden Abschnitt der Rippe 45 angeordnet, der sowohl eine Wand auf einer Zuführungsöffnungsseite (der linken Seite in der 11) des Verzweigungsströmungspfades 41 von dem Gasströmungspfad 17d als auch eine Wand auf einer Auslassöffnungsseite (der rechten Seite in der 11) des Verteilungsströmungspfades 43 von dem Gasströmungspfad 17e bildet.
  • Dadurch kann ein Kurzschließen des Reaktionsgases aus dem Verzweigungsströmungspfad 41 zum Zuführen von Gas zu dem Verzweigungsströmungspfad 43 zum Abgeben von Gas positioniert auf der Auslassöffnungsseite (der linken Seite in der 11) verhindert werden. Die Strömung des Reaktionsgases wird in einem Bereich der Rippe 45, wo kein Vorsprung angeordnet ist, unterstützt und demzufolge kann sich das Reaktionsgas verteilen und innerhalb einer porösen Elektrode 3 in einer bestimmten Richtung gleichmäßig strömen.
  • Die 12 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 in einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines zehnten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem zehnten Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen 25 (zwei Vorsprünge in dem hierin gezeigten Ausführungsbeispiel) auf einer der Rippen 21 angeordnet. Die jeweiligen Vorsprünge 25 sind miteinander parallel entlang der Längsrichtung der Rippe 21 angeordnet.
  • In dem zehnten Ausführungsbeispiel kann durch anordnen der Mehrzahl der Vorsprünge 25, also der Vorsprünge einer porösen Elektrode 3, wo die Mehrzahl der Vorsprünge 25 angeordnet ist, leicht komprimiert werden und dadurch kann der Durchgang von kurzgeschlossenem Gas durch die poröse Elektrode 3 sicher und stabil reduziert werden.
  • Die 13 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 in einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines elften Ausführungsbeispieles. In dem elften Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen (drei Vorsprünge in diesem Ausführungsbeispiel) auf der Rippe 21 miteinander parallel entlang der Längsrichtung der Rippe 21 angeordnet und eine Höhe (h2) eines zentralen Vorsprunges 25a zwischen den drei Vorsprüngen 25 ist höher als eine Höhe (h3) der Vorsprünge 25b auf beiden Seiten derselben. Jedoch können die beiden Vorsprünge 25b in der Höhe (h3) voneinander unterschiedlich sein.
  • Die 14 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 in einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines zwölften Ausführungsbeispieles. In dem zwölften Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen 65a, 65b, 65c (drei Vorsprünge in diesem Ausführungsbeispiel) entlang der Längsrichtung der Rippe 21 daran angeordnet und eine Höhe (h4) des Vorsprunges 65a, eine Höhe (h5) des Vorsprunges 65b und eine Höhe (h6) des Vorsprunges 65c ist voneinander unterschiedlich.
  • In der 13 und in der 14 sind die jeweiligen Höhen der Mehrzahl der Vorsprünge voneinander unterschiedlich, aber die jeweiligen Breiten können auch voneinander unterschiedlich sein, und sowohl die Höhen als auch die Breiten können voneinander verschieden sein.
  • Wie in dem elften Ausführungsbeispiel und dem zwölften Ausführungsbeispiel beschrieben, ist zumindest entweder die Höhe oder die Breite der Mehrzahl der Vorsprünge 25a, 25b und die Vorsprünge 65a, 65b, 65c auf der Rippe 21 von den anderen verschieden, um dadurch eine wahlweise Einstellung einer Gasdiffusion innerhalb der porösen Elektrode 3 zu ermöglichen. Demzufolge kann in diesen Ausführungsbeispielen eine Menge von kurzgeschlossenem Gas effizienter reduziert werden als in dem ersten Ausführungsbeispiel. Hierin wird die Menge des kurzgeschlossenen Gases weiter reduziert, da die Vorsprünge größer oder breiter werden. Und die Höhe und die Breite von derartigen Vorsprüngen kann in Anhängigkeit von der Gasströmungsgeschwindigkeit in dem Gasströmungspfad verändert werden.
  • Die 15 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines dreizehnten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem dreizehnten Ausführungsbeispiel verändert sich eine Breite (w2) eines Vorsprunges 67, der auf einer Rippe 21 angeordnet ist, kontinuierlich entlang der Längsrichtung der Rippe 21.
  • Die 16 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines vierzehnten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem vierzehnten Ausführungsbeispiel verändert sich eine Höhe (h7) eines Vorsprunges 69, der auf der Rippe 21 angeordnet ist, kontinuierlich entlang der Längsrichtung der Rippe 21. In dem dreizehnten Ausführungsbeispiel und in dem vierzehnten Ausführungsbeispiel verändert sich eine Abmessung (zumindest entweder die Höhe oder die Breite) der Vorsprünge 67, 69 kontinuierlich, um dadurch eine kontinuierliche und wahlweise Einstellung der Gasdiffusion innerhalb der porösen Elektrode 3 zu ermöglichen. Demzufolge kann in diesen Ausführungsbeispielen eine Menge des kurzgeschlossenen Gases effektiver reduziert werden als in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Die 17 ist eine Querschnittsdarstellung einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines fünfzehnten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel ist ein Vorsprung 71 auf einer Rippe 23 eines kathodenseitigen Separators 11 angeordnet. Die Rippe 23 ist gegenüberliegend zu der Rippe 21 des anodenseitigen Separators 9 des ersten Ausführungsbeispieles, wo der Vorsprung 25 angeordnet ist, angeordnet. Der Vorsprung 71 auf der Rippe 23 ist in der Form mit dem Vorsprung 25 auf der Rippe 21 identisch.
  • Entsprechend des fünfzehnten Ausführungsbeispieles ist der Vorsprung 25 des anodenseitigen Separators 9 gegenüberliegend zu dem Vorsprung 71 des kathodenseitigen Separators 11 angeordnet und dadurch kann eine Menge des kurzgeschlossenen Gases in beiden porösen Elektroden 3, 5 reduziert werden.
  • Die 18 ist eine Querschnittsdarstellung einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechenden eines sechzehnten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem sechzehnten Ausführungsbeispiel werden ein Vorsprung 25 eines anodenseitigen Separators 9 und ein Vorsprung 71 eines kathodenseitigen Separators 11 in einer Richtung der Breite voneinander weg entlang einer Oberfläche einer Membran-Elektroden-Anordnung 7 verschoben. Der Vorsprung 25 des Separators 9 wird von einem Punkt gegenüberliegend zu dem Vorsprung 71 des Separators 11 verschoben.
  • Entsprechend des sechzehnten Ausführungsbeispieles kann eine Menge des kurzgeschlossenen Gases in beiden porösen Elektroden 3, 5 ähnlich zu dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel reduziert werden.
  • Die 19 ist eine Querschnittsdarstellung einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines siebzehnten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem siebzehnten Ausführungsbeispiel sind zwei Vorsprünge 73 auf einer Rippe 23 eines kathodenseitigen Separators 11 angeordnet. Die Rippe 23 ist gegenüberliegend zu einer Rippe 21 eines anodenseitigen Separators 9 positioniert, wo der Vorsprung 25 daran gebildet ist. Die zwei Vorsprünge 73 sind entlang der Längsrichtung der Rippe 23 ähnlich zu dem Vorsprung 25 gebildet und sind auf der Rippe 23 an Positionen in einer Richtung der Breite der Rippe 23 angeordnet, die beiden Seitenpositionen des Vorsprunges 25 auf der Rippe 21 entspricht.
  • Entsprechend des zuvor erwähnten siebzehnten Ausführungsbeispieles können die Abschnitte der porösen Elektroden 3 und 5, die den zuvor erwähnten Vorsprüngen entsprechen, mit größerer Bestimmtheit zusammengedrückt werden, um dadurch sicherer die Menge von kurzgeschlossenem Gas zu reduzieren.
  • Die 20 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines achtzehnten Ausführungsbeispieles, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem achtzehnten Ausführungsbeispiel ist ein Vorsprung 75 auf einer Rippe 21 vorgesehen, der sich entlang der Längsrichtung der Rippe 21 erstreckt. Der Vorsprung 75 ist in einer Dreiecksform im Querschnitt mit zwei geneigten Ebenen 75a, 75b gebildet, die einander kreuzen, um einen Brückenabschnitt 75c zu bilden, der mit einem linearen Bereich mit der porösen Elektrode 3 in Kontakt kommt.
  • Die 21 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines neunzehnten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem neunzehnten Ausführungsbeispiel ist ein Vorsprung 77 auf einer Rippe 21 vorgesehen und der erstreckt sich entlang einer Längsrichtung der Rippe 21. Der Vorsprung 77 ist in einer Halbkreisform im Querschnitt gebildet, der mit einer zylindrischen Oberfläche 77a, die mit einem linearen Bereich mit der porösen Elektrode 3 in Kontakt kommt.
  • In dem Fall des Auswählens des Vorsprunges 75 mit der Dreiecksform im Querschnitt kann die poröse Elektrode 3 sicher mit einer kleinen Last zusammengedrückt werden und andererseits kann in dem Fall des Auswählens des halbkreisförmigen Vorsprunges 77 eine übermäßige Konzentration von Last auf der porösen Elektrode 3 vermieden werden. Form und Größe, zum Beispiel ein Krümmungsradius, der Vorsprünge 75, 77 können zum Formen geeignet eingestellt werden.
  • Die 22 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines zwanzigsten Ausführungsbeispieles, die nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel ist ein Vorsprung 79 auf einer Rippe 21 aus einem Material hergestellt, das von dem des anodenseitigen Separators 9 verschieden ist. Entsprechend des zwanzigsten Ausführungsbeispieles wird es möglich, einen Separator in einer herkömmlichen Form ohne Vorsprung auf einer Rippe 21 herzustellen und danach den Vorsprung 79 auf der Rippe 21 zu bilden. In diesem Fall ist es möglich, die poröse Elektrode 3 unter Verwendung eines Vorsprunges 79 darauf, der aus flexiblem Material hergestellt ist, stabil zusammenzupressen.
  • Die 23 ist eine perspektivische Darstellung eines anodenseitigen Separators 9 einer festen Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle entsprechend eines einundzwanzigsten Ausführungsbeispieles, das nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel ist eine Rippe 81 in dem Separator 9 größer entlang der gesamten Breite desselben als die anderen Rippen 21 und ein Spitzenabschnitt 81a derselben, der von dem Höhebezug der anderen Rippen 21 vorspringt, der als ein Vorsprung der Rippe 81 verwendet wird. Dadurch kann eine Menge von kurzgeschlossenem Gas, ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel, reduziert werden.
  • In einer Brennstoffzelle entsprechend eines vorherigen Ausführungsbeispieles ist zumindest eine der Rippen 21, 23, die auf den Separatoren 9 und 11 gebildet sind, die eine Membran-Elektroden-Anordnung 7 der Brennstoffzelle dazwischengelegt hat, gebildet, um an ihrer Spitze einen Vorsprung 25 zu haben, der einen Teil der porösen Elektroden 3, 5 der Membran-Elektroden-Anordnung 7 zusammendrückt und zusammenpresst, wenn die Membran-Elektroden-Anordnung 7 mit den Separatoren 9, 11 dazwischengelegt wird, um dadurch den Gasdurchgang durch den zusammengepressten Teil der porösen Elektroden 3, 5 zu begrenzen. Der Kurzschluss von Gas zwischen den Gasströmungspfaden 17, 19 wird somit verhindert und somit eine gleichmäßige Gasbeförderung durch die gesamten porösen Elektroden 3, 5 sicherzustellen mit den Reaktionsoberflächen derselben, die effektiv verwendet werden. Demzufolge werden die Leistung und die Brennstoffökonomie der Brennstoffzelle verbessert. Demzufolge ist das Ausführungsbeispiel für eine Anwendung einer Brennstoffzelle nützlich.

Claims (7)

  1. Brennstoffzelle, aufweisend: eine Membran-Elektroden-Anordnung (7), aufweisend eine Elektrolyt-Membran und ein Paar von porösen Elektroden (3, 5), vorgesehen auf beiden Seiten der Elektrolyt-Membran; erste und zweite Separatoren (9, 11), die dazwischen die Membran-Elektroden-Anordnung (7) aufnehmen, wobei jeder der ersten und zweiten Separatoren (9, 11) gebildet ist, um auf seiner Oberfläche, gegenüberliegend zu der Membran-Elektroden-Anordnung (7), einen Gasströmungspfad (17, 19) und eine Rippe (21, 23) zu haben, die den Gasströmungspfad (17, 19) bildet, wobei die Rippe (21, 23) von zumindest einem der ersten oder zweiten Separatoren (9, 11) mit einem Vorsprung zum Pressen der porösen Elektrode (3, 5) versehen ist; und eine Mehrzahl von Vorsprüngen (25) auf der Rippe (21) vorgesehen ist, wobei sich die Vorsprünge (25) in zumindest einem von Höhe oder Breite derselben unterscheiden.
  2. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei nur die Höhen der Mehrzahl der Vorsprünge (25) voneinander unterschiedlich sind.
  3. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei nur die Breiten der Mehrzahl der Vorsprünge (25) voneinander unterschiedlich sind.
  4. Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Höhen und die Breiten der Mehrzahl der Vorsprünge (25) voneinander unterschiedlich sind.
  5. Brennstoffzelle nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mehrzahl der Vorsprünge (25) auf der Rippe (21) entlang einer Längsrichtung der Rippe (21) miteinander parallel angeordnet ist.
  6. Brennstoffzelle nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mehrzahl der Vorsprünge (25) auf der Rippe (21) hintereinander entlang einer Längsrichtung der Rippe (21) angeordnet sind.
  7. Verfahren zur Steuerung der Gasverteilung in einer Brennstoffzelle, enthaltend: eine Membranelektrodenanordnung (7), die eine Elektrolyt-Membran und ein Paar von porösen Elektroden (3, 5) enthält, vorgesehen auf beiden Seiten der Elektrolyt-Membran, ein Paar von Separatoren (9, 11), die dazwischen die Membran-Elektroden-Anordnung (7) aufnehmen, die gebildet sind, um auf ihrer Oberfläche gegenüberliegend zu der Membran-Elektroden-Anordnung (7) einen Gasströmungspfad (17, 19) und eine Rippe (21, 23) zu haben, die den Gasströmungspfad (17, 19) bildet, die Rippe (21, 23) einen Kontaktabschnitt hat, der mit der Membran-Elektroden-Anordnung (7) in Kontakt ist, wobei eine Mehrzahl von Vorsprüngen (25) auf der Rippe (21) angeordnet ist und die Vorsprünge sich zumindest einem von in Höhe oder Breite derselben unterscheiden, wobei das Verfahren aufweist: Pressen eines Teils der porösen Elektrode mit den Vorsprüngen (25) des Kontaktabschnittes durch Dazwischenlegen der Membran-Elektroden-Anordnung (7), mit den Separatoren (9, 11).
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