EP1328987A2 - Betriebsverfahren für eine brennstoffzelle, damit arbeitende polymer-elektrolyt-membran-brennstoffzelle und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Betriebsverfahren für eine brennstoffzelle, damit arbeitende polymer-elektrolyt-membran-brennstoffzelle und verfahren zu deren herstellung

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EP1328987A2
EP1328987A2 EP01982119A EP01982119A EP1328987A2 EP 1328987 A2 EP1328987 A2 EP 1328987A2 EP 01982119 A EP01982119 A EP 01982119A EP 01982119 A EP01982119 A EP 01982119A EP 1328987 A2 EP1328987 A2 EP 1328987A2
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EP
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fuel cell
bipolar plate
intermediate layer
carbon
phosphoric acid
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Withdrawn
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Armin Datz
Harald Schmidt
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to an operating method for a fuel cell and to a polymer electrolyte membrane fuel cell working therewith, in particular a high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell.
  • the invention also relates to a method for producing such a polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell, in particular for use in the high temperature range, as a result of which such a fuel cell can be operated with reduced corrosion.
  • PEM polymer electrolyte membrane
  • a polymer electrolyte membrane fuel cell which is generally referred to as a PEM fuel cell (Polymer Electrolyte Membrane or Protone Exchange Membrane)
  • the operating temperature may increase from 65 ° C to 80 ° C at present Temperatures above 100 ° C, in particular 150 ° C to 200 ° C, considerable advantages can be achieved.
  • HT-PEM high-temperature polymer electrolyte membrane
  • Units made of membrane and associated electrode are generally referred to as MEA (Membrane Electrode Assembly).
  • Corrosion tests in variously concentrated phosphoric acid (20 - 85%) up to temperatures of 150 ° C in a potential range from 0 to 1.1 volts show that no metallic material has sufficiently low corrosion current densities of less than 10 ⁇ 6 A / cm 2 to achieve the required service life to ensure the PEM of approx. 4000 h for mobile applications in vehicles or approx. 50,000 h for stationary applications.
  • the iron and nickel-based alloys commonly used in the chemical industry when using phosphoric acid without electrochemical potential show current densities of 10 "4 A / cm 2. Only glassy carbon is suitable for this to a limited extent, although here too the corrosion current densities increase at potentials of about 1 volt are high.
  • the object of the invention is to prevent corrosion as far as possible when operating a polymer electrolyte membra (PEM) fuel cell and to propose a related structure of the PE-M fuel cell and a method for its production.
  • PEM polymer electrolyte membra
  • the object is achieved according to the invention with an operating method for a fuel cell according to claim 1, an associated fuel cell being specified in claim 4.
  • the operating method according to the invention ensures that no corrosive liquid comes into direct contact with the bipolar plate when the fuel cell is operated at higher temperatures. This applies in particular to the use of phosphoric acid in the HT-PEM fuel cell.
  • a sufficiently electrically conductive intermediate layer is introduced between the membrane electrode assembly (MEA) and the bipolar plate, which prevents any phosphoric acid or a phosphoric acid / water mixture escaping from the MEA from reaching the bipolar plate.
  • MEA membrane electrode assembly
  • An at least two-layer structure is preferably selected, which becomes more hydrophobic and, at the same time, more porous with increasing proximity to the bipolar plate.
  • an intermediate layer is introduced between the membrane electrode assembly (MEA) and the bipolar plate.
  • the intermediate layer must have sufficient electrical conductivity and be designed such that no phosphoric acid or phosphoric acid / water mixtures can reach the bipolar plate.
  • a multilayered layer of hydrophobic carbon paper can be inserted as an intermediate layer.
  • a carbon paper can also be coated with a carbon / Teflon mixture, for example using a screen printing technique known per se.
  • FIG. 1 shows an arrangement in which a multi-layer structure made of differently hydrophobized carbon paper is present
  • FIG. 2 shows an arrangement in which a carbon layer is applied to the hydrophobized film in front of the bipolar plate of a fuel cell
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2 for clarification of so-called spikes.
  • 1 denotes a membrane electrode assembly (MEA) of a known polymer electrolyte membra (PEM) fuel cell and 3 denotes its bipolar plate.
  • MEA membrane electrode assembly
  • PEM polymer electrolyte membra
  • An arrangement according to FIG. 1 with the membrane electrode unit 1 and the bipolar plate 3 forms a single fuel cell unit with the other units.
  • a large number of fuel cell units form a fuel cell stack, which is also referred to in the technical field as a fuel cell stack or “stack *” for short.
  • the corrosion current densities for the bipolar plate it is necessary to keep the corrosion current densities for the bipolar plate at least below 10 "5 A / cm 2 , in particular below 10 " 6 A / cm 2 .
  • an electrically conductive intermediate layer with sufficient conductivity is introduced between the membrane-electrode unit 1 and the bipolar plate 3, which prevents phosphoric acid or phosphoric acid / water Mixtures reach the bipolar plate.
  • a multi-layer layer structure 10 is present as an intermediate layer, which in FIG. 1 consists of five layers of separate carbon papers 11 to 15.
  • the individual layers of carbon paper become more hydrophobic and, at the same time, more porous with increasing proximity to the bipolar plate 3.
  • the phosphoric acid or the phosphoric acid / water mixture is thus kept away from the bipolar plate 3.
  • the intermediate layer is implemented as an at least two-layer structure.
  • a layer structure 20 is shown specifically in FIG. 2, which consists of a carbon layer 22 of predetermined porosity and a hydrophobic film 23.
  • a carbon layer 22 and hydrophobic film 23 according to FIG. 2 an equivalent effect can be achieved by coating a carbon paper with a carbon / Teflon mixture.
  • Such a layer structure can be produced, for example, by known screen printing techniques.
  • the coating described can thus ensure that hydrophilic phosphoric acid or phosphoric acid / water mixtures emerging from the MEA only penetrate into the layers close to the MEA and are retained by the layer structure which becomes increasingly hydrophobic towards the bipolar plate before the acid becomes the bipolar Plate can attack.
  • the water of reaction formed at the operating temperature of the HT-PEM of approx. 160 ° C can escape in vapor form through existing pores.
  • Due to the hydrophobized film 23, the electrical contact between the MEA and the bipolar plate 3 can deteriorate in FIG. This can be counteracted by providing the bipolar plate 3 with knobs or so-called spikes, which are pressed into the hydrophobized film 23 and thus selectively improve the electrical contact. This is illustrated in FIG. 3 using the tips 35 on the bipolar plate 3.
  • a thin, electrically conductive, hydrophobic and acid-repellent layer can also be applied directly to the bipolar plate. This can be done by spraying on a mixture consisting of soluble amorphous Teflon or a Teflon dispersion and conductive carbon powder (eg Vulcan XC 72). The sprayed-on layer may need to be tempered after drying.
  • Carbon papers usually have porosities between 50 and 100 ⁇ m. In the case of a layer structure according to FIG. 1, however, porosities ⁇ 10 ⁇ m towards the bipolar plate would be required, in particular also in the nanometer range. If carbon paper with such porosities is not available, screen printing technology appears more suitable.
  • conductivities of at least 0.5 S x cm can be achieved with the layer structure. Higher conductivities are better, so that with the dimensions sought for the layer structure according to FIG. 1 or FIG. 2, surface resistances R F ⁇ 20 m ⁇ ⁇ cm -2 result. Corrosion is effectively prevented under these electrical boundary conditions, whereby the water can escape in vapor form and the phosphoric acid is held against it.
  • HT-PEM can use bipolar plates made of graphite as well as bipolar ones Plates made of inexpensive, easily machinable metallic materials can be used. Normally, these materials would be attacked by the operating conditions of the HT-PEM, ie when there is an electrochemical potential and an operating temperature of approximately 160 ° C., by phosphoric acid which can escape from the membrane.

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Abstract

Beim Betrieb einer bekannten Polymer-Elektrolyt-Membran-(PEM)-Brennstoffzelle muss verhindert werden, dass insbeson-dere Phosphorsäure bei hohen Temperaturen in direkten Kontakt mit der metallischen bipolaren Platte der Brennstoffzelle kommt. Erfindungsgemäss wird dies dadurch verhindert, dass zwischen der Membran-Elektroden-Einheit (1) und der bipolaren Platte (3) der Brennstoffzelle eine ausreichend elektrisch leitfähige Zwischenschicht (10, 20) eingebracht ist. Damit wird verhindert, dass etwaig aus der Membran-Elektroden-Einheit (1) austretende Phosphorsäure bzw. ein Phosphorsäure/Wasser-Gemisch an die bipolare Platte (3) gelangen. Bei der Herstellung der Brennstoffzelle wird dazu ein mindestens zweilagiger Schichtaufbau (10, 20) eingebracht, der in zunehmender Nähe zur bipolaren Platte (3) hydrophober und feinporiger wird.

Description

Beschreibung
Betriebsverfahren für eine Brennstoffzelle, damit arbeitende Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsverfahren für eine Brennstoffzelle und auf eine damit arbeitende Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle, insbesondere eine Hochtempe- ratur-Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle . Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) -Brennstoffzelle, insbesondere zur Verwendung im Hochtemperaturbereich, wodurch ein Betrieb einer solchen Brennstoffzelle mit verringerter Korrosion ermöglicht werden kann.
Beim Betrieb einer Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoff- zelle, die allgemein als PEM-Brennstoffzelle (Polymer Electrolyte Membrane bzw. Protone Exchange Membrane) be- zeichnet wird, können durch eine Erhöhung der Betriebstemperatur von derzeit 65 °C bis 80 °C auf Temperaturen über 100°C, insbesondere 150 °C bis 200 °C, erhebliche Vorteile erzielt werden. Auf Grund einer höheren CO-Toleranz der Elektroden kann bei einer solchen Hochtemperatur-Polymer- Elektrolyt-Membran (HT-PEM) -Brennstoffzelle beim Reformat- betrieb auf eine aufwendige und teuere CO-Reinigung verzichtet werden. Für den Hochtemperatureinsatz sind z.B. als Elektrolyt mit Phosphorsäure getränkte Membranen geeignet, die auch ohne Wasserbefeuchtung eine gute Elektrolytleit- fähigkeit besitzen. Damit erstellte Einheiten aus Membran und zugehöriger Elektrode werden allgemein als MEA (Membrane Electrode Assembly) bezeichnet.
Allerdings müssen für die Funktionsweise von Brennstoff- zellen-Stapeln, die in der Fachwelt kurz als „Stacks* bezeichnet werden, bei erhöhten Temperaturen ein spezifisches Betriebskonzept und/oder Design gewählt werden Für letzteres Design werden geeignete Werkstoffe, die insbesondere gegen Korrosion unempfindlich sind, benötigt.
Korrosionsuntersuchungen in verschieden konzentrierter Phosphorsäure (20 - 85 %) bis zu Temperaturen von 150 °C in einem Potentialbereich von 0 bis 1.1 Volt zeigen, dass kein metallischer Werkstoff ausreichend niedrige Korrosionsstromdichten von kleiner 10~6 A/cm2 aufweist, um die geforderte Lebensdauer der PEM von ca. 4000 h für mobile Anwendungen bei Fahrzeugen bzw. ca. 50.000 h für stationäre Anwendungen zu gewährleisten. Die in der chemischen Industrie üblicherweise bei Phosphorsäureeinsatz ohne elektrochemisches Potential verwendeten Eisen- und Nickelbasislegierungen zeigen Stromdichten von 10"4 A/cm2. Nur Glaskohlenstoff eignet sich hier- für bedingt, wobei allerdings auch hier die Korrosionsstromdichten bei Potentialen um ca. 1 Volt zu hoch sind.
Letztere Problematik ist im Einzelnen auch für die Kohlen- stoffmaterialien der bipolaren Platten bei der PAFC (Phos- phoric Acid Fuel Cell) bekannt. Hier sind die Korrosionsstromdichten im Leerlauf und bei kleinen Lasten, d.h. bei Zellspannungen um ca. 1 Volt ebenfalls zu hoch. Bei der PAFC werden die porösen Kohlenstoffwerkstoffe an der Oberfläche hydrophobiert, um zu verhindern, dass Wasser und/oder Phos- phorsäure in die Poren gelangt und dass es dort zu einer Korrosion des Kohlenstoffes kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, beim Betrieb einer Polymer-Elektrolyt-Membra (PEM) -Brennstoffzelle die Korrosion weitestgehend zu verhindern und einen diesbezüglichen Aufbau der PE-M-Brennstoffzelle sowie ein Verfahren zu deren Herstellung vorzuschlagen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Betriebsverfahren für eine Brennstoffzelle gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wobei eine zugehörige Brennstoffzelle im Patentanspruch 4 angegeben ist. Ein Herstellungsverfahren für eine Brennstoffzelle, das bei einer so hergestellten Brennstoffzelle deren Betrieb mit verringerter Korrosion ermöglicht, ist Gegenstand des Patentanspruches 13. Weiterbildungen des Betriebsverfahrens, der PEM-Brennstoffzelle und des Herstellungsverfahrens sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Durch das erfindungsgemäße Betriebsverfahren wird sichergestellt, dass beim Betrieb der Brennstoffzelle bei höheren Temperaturen keine korrodierende Flüssigkeit in direkten Kontakt mit der bipolaren Platte gelangt. Dies gilt insbesondere für den Einsatz von Phosphorsäure bei der HT-PEM- Brennstoffzelle .
Bei der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle ist zwischen der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) und der bipolaren Platte eine ausreichend elektrisch leitfähige Zwischenschicht eingebracht, die verhindert, dass evtl. aus der MEA austretende Phosphorsäure oder ein Phosphorsäure/Wasser-Gemisch an die bipolare Platte gelangen. Vorzugsweise ist ein wenigstens zweilagiger Schichtaufbau gewählt, der mit zunehmender Nähe zur bipolaren Platte hydrophober und gleichzeitig feinporiger wird.
Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird dazu eine Zwischenschicht zwischen die Membran-Elektroden-Einheit (MEA) und die bipolare Platte eingebracht. Die Zwischenschicht muss eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit haben und so ausgebildet sein, dass keine Phosphorsäure oder Phosphorsäure/ Wasser-Gemische zur bipolaren Platte gelangen können. Als Zwischenschicht kann eine mehrlagige Schicht aus hydropho- bierten Kohlepapieren eingelegt werden. Es kann auch ein Kohlepapier mit einer Kohlenstoff-/Teflon-Mischung beschichtet werden, beispielsweise mittels einer an sich bekannten Siebdrucktechnik.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nach¬ folgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung
die Figur 1 eine Anordnung, bei der ein mehrlagiger Aufbau aus unterschiedlich hydrophobiertem Kohlepapier vorhanden ist, Figur 2 eine Anordnung, bei der eine KohlenstoffSchicht auf die eine hydrophobierte Folie vor der bipolaren Platte einer Brennstoffzelle aufgebracht ist und Figur 3 einen Ausschnitt aus Figur 2 zur Verdeutlichung von sog. Spikes.
In den Figuren haben gleiche Einheiten gleiche Bezugszeichen. Die Figuren werden nachfolgend teilweise gemeinsam beschrie- ben.
In den Figuren bedeuten 1 eine Membran-Elektroden-Einheit (MEA) einer bekannten Polymer-Elektrolyt-Membra (PEM) -Brennstoffzelle und 3 deren bipolare Platte. Im Bereich der bi- polaren Platte ist ein Kühlsystem 2 mit einzelnen Kühlkanälen 21, 21', 21"... vorhanden, durch das ein Kühlmittel strömen kann.
Eine Anordnung gemäß Figur 1 mit der Membran-Elektroden- Einheit 1 und der bipolaren Platte 3 bildet mit den weiteren Einheiten eine einzelne BrennstoffZelleneinheit . Eine Vielzahl von BrennstoffZeileneinheiten bilden einen Brennstoffzellenstapel, der in der Fachwelt auch als Brennstoffzellen- stack oder kurz „Stack* bezeichnet wird. Im Stack für eine HT-PEM ist es erforderlich, die Korrosionsstromdichten für die bipolare Platte wenigstens unter 10"5 A/cm2, insbesondere unter 10"6 A/cm2, zu halten. Um hierfür kostengünstige metallische Werkstoffe verwenden zu können, ist es notwendig zu verhindern, dass Phosphorsäure bei hoher Temperatur in direktem Kontakt mit der metallischen bipolaren Platte 2 kommt. Für letzteren Zweck ist in Figur 1 zwischen der Membran-Elektroden-Einheit 1 und der bipolaren Platte 3 eine elektrisch leitfähige Zwischenschicht mit ausreichender Leitfähigkeit eingebracht, die verhindert, dass evtl. aus der MEA 1 aus- tretende Phosphorsäure bzw. auch Phosphorsäure/Wasser-Gemische an die bipolare Platte gelangen.
In den Figuren 1 und 2 ist als Zwischenschicht ein mehrlagiger Schichtaufbau 10 vorhanden, der speziell in Figur 1 aus fünf Lagen von separaten Kohlepapieren 11 bis 15 besteht. Dabei werden die einzelnen Lagen der Kohlepapiere mit zunehmender Nähe zur bipolaren Platte 3 hydrophober und gleichzeitig feinporiger. Damit wird die Phosphorsäure bzw. das Phosphorsäure/Wasser-Gemisch von der bipolaren Platte 3 ferngehalten.
Um letzteres sicher zu erreichen, wird die Zwischenschicht als mindestens zweilagiger Schichtaufbau realisiert. Speziell in Figur 2 ist ein Schichtaufbau 20 gezeigt, der aus einer KohlenstoffSchicht 22 vorgegebener Porosität und einer hydro- phobierten Folie 23 besteht. Alternativ zur Kohlenstoffschicht 22 und hydrophoben Folie 23 gemäß Figur 2 kann eine äquivalente Wirkung durch eine Beschichtung eines Kohlepapiers mit einer Kohlenstoff-/Teflon-Mischung realisiert werden. Die Herstellung eines solchen Schichtaufbaus kann beispielsweise durch bekannte Siebdrucktechniken erfolgen.
Durch die beschriebene Beschichtung kann also erreicht werden, dass aus der MEA austretende hydrophile Phosphorsäure bzw. Phosphorsäure/Wasser-Gemische nur in die MEA-nahen Schichten eindringen und von der zur bipolaren Platte hin zunehmend hydrophober werdenden Schichtaufbau zurückgehalten wird, bevor die Säure die bipolaren Platte angreifen kann. Das bei der Betriebstemperatur der HT-PEM von ca. 160°C ent- stehende Reaktionswasser kann hierbei dampfförmig durch vorhandene Poren entweichen. Auf Grund der hydrophobierten Folie 23 kann sich in Figur 2 der elektrische Kontakt zwischen der MEA und der bipolaren Platte 3 verschlechtern. Dem kann dadurch entgegengewirkt werden, indem die bipolare Platte 3 mit Noppen bzw. sog. Spikes versehen wird, die in die hydrophobierte Folie 23 eingedrückt werden und so punktuell den elektrischen Kontakt verbessern. Dies ist in Figur 3 an Hand der Spitzen 35 auf der bipolaren Platte 3 verdeutlicht.
In weiterer Alternative kann eine dünne, elektrisch leitfähige, hydrophobe und säureabweisende Schicht auch direkt auf die bipolare Platte aufgebracht werden. Dies kann durch Aufsprühen einer Mischung bestehend aus löslichen amorphem Teflon bzw. einer Teflondispersion und leitfähigem Kohle- pulver (z. B Vulcan XC 72) erfolgen. Die aufgesprühte Schicht muss gegebenenfalls nach dem Trocknen getempert werden.
Bei den vorstehend angegebenen unterschiedlichen Herstellungsverfahren kommt es im Einzelnen auf die vor Ort vorhan- denen Ressourcen an. Kohlepapiere haben üblicherweise Porositäten zwischen 50 und 100 μm. Bei einem Schichtaufbau gemäß Figur 1 wären aber zur bipolaren Platte hin Porositäten < 10 μm insbesondere auch im Nanometerbereich, erforderlich. Sofern Kohlepapier mit solchen Porositäten nicht vorhanden sind, erscheint die Siebdrucktechnik geeigneter.
In allen Beispielen können beim Schichtaufbau Leitfähigkeiten von wenigstens 0,5 S x cm erreicht werden. Besser sind höhere Leitfähigkeiten, so dass sich bei für den Schichtaufbau gemäß Figur 1 oder Figur 2 angestrebten Abmessungen Flächenwider— stände RF < 20 mΩ x cm-2 ergeben. Unter diesen elektrischen Randbedingungen wird die Korrosion wirksam verhindert, wobei das Wasser dampfförmig entweichen kann und die Phosphorsäure dagegengehalten wird.
Bei Anwendung der beschriebenen Betriebsverfahren können bei der HT-PEM neben bipolaren Platten aus Graphit auch bipolare Platten aus kostengünstigen, leicht bearbeitbaren metallischen Werkstoffen eingesetzt werden. Normalerweise würden diese Materialien bei den Betriebsbedingungen der HT-PEM, d.h. bei Anliegen eines elektrochemischen Potenzials und einer Betriebstemperatur ca. 160°C, durch Phosphorsäure, die aus der Membran austreten kann, angegriffen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Betriebsverfahren für eine Brennstoffzelle, insbesondere für eine Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle, bei der als Elektrolyt mit Flüssigkeit getränkte Membranen verwendet werden und eine Membran-Elektroden-Einheit mit einer bipolaren Platte vorhanden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass beim Betrieb der Brennstoffzelle bei höheren Temperaturen keine korrodierenden Flüssigkeiten in direkten Kontakt mit der bipolaren Platte kommen.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei Verwendung von phosphor- säuregetränkten Membranen verhindert wird, dass die Phosphor- säure bzw. Phosphorsäure-/Wasser-Gemische zur bipolaren Platte gelangen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das beim Betrieb der Brennstoffzelle entstehende Reaktionswasser bei höheren Temperaturen, insbesondere bei einer Betriebstemperatur von ca. 160°C, dampfförmig durch Poren entweichen kann.
4. Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) -Brennstoffzelle, insbe- sondere Hochtemperatur (HT-PEM) -Brennstoffzelle, mit einer
Membran-Elektoden-Einheit (MEA) und einer bipolaren Platte, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen der Membran-Elektroden-Einheit (1) und der bipolaren Platte (3) eine Zwischenschicht (10, 20) mit ausreichender elektri- scher Leitfähigkeit vorhanden ist.
5. Brennstoffzellen nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwischenschicht (10, 20) eine Leitfähigkeit von wenigstens 0,5 S x cm hat.
6. Brennstoffzelle nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwischenschicht (10) aus hydrophobiertem Kohlepapieren (11 bis 19) mit unterschiedlichen Porositäten gebildet ist.
7. Brennstoffzelle nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e. n n z e i c h n e t , dass die hydrophobierten Kohlepapiere (11 bis 15) einen wenigstens zweilagigen Aufbau der Zwischenschicht (10) bilden.
8. Brennstoffzelle nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwischenschicht (10) aus den Kohlepapieren (11 bis 15) mit zunehmender Nähe zur bipolaren Platte (3) hydrophober und feinporiger wird.
9. Brennstoffzelle nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwischenschicht eine Beschichtung. von Kohlepapier mit einer Kohlenstoff-/Teflonmischung ist.
10. Brennstoffzelle nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwischenschicht eine Beschichtung der bipolaren Platte (3) mit einer Kohlenstoff-/TefIon-Mischung ist.
11. Brennstoffzelle nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwischenschicht (20) eine Beschichtung einer hydrophobierten Folie (23) mit Kohlenstoff (22) vorgegebener Porosität ist.
12. Brennstoffzelle nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf der bipolaren- Platte (3) Noppen und/oder sog. Spikes (35) vorhanden sind, die in die hydrophobierte Folie (23) eindrückbar sind.
13. Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle gemäß Anspruch 4 oder gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, welche Brennstoffzelle zur Realisierung des Betriebsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 geeignet ist, wobei eine einzelne Brennstoffzelleneinheit aus einer Membran-Elektroden-Einheit (MEA) mit einer bipolaren Platte besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen der Membran- Elektroden-Einheit (MEA) und der bipolaren Platte eine Zwischenschicht mit ausreichender elektrischer Leitfähigkeit eingebracht wird, womit verhindert wird, dass aus der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) austretende Phosphorsäure oder ein Phosphorsäure/Wasser-Gemisch an die bipolare Platte gelangen.
14. Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zum Aufbau der Zwischen- schicht hydrophobierte Kohlepapiere verwendet werden.
15. Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass .zum Aufbau der Zwischenschicht eine hydrophobierte Folie mit Kohlenstoff beschichtet werden kann.
16. Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zum Aufbau der Zwischenschicht ein Kohlepapier mit einer Kohlenstoff-/Teflon- Mischung beschichtet wird.
17. Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zum Aufbau der Zwischenschicht die bipolare Platte mit einer Kohlenstoff-/Teflon- Mischung beschichtet wird.
18. Herstellungsverfahren nach Anspruch 16 oder 17, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Siebdrucktechnik eingesetzt wird.
19. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bzw. 16 oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zwischenschicht durch Aufsprühen einer Mischung aus löslichem amorphen Teflon bzw. einer Teflondispersion und einem leitfähigen Kohlepulver erzeugt wird.
20. Herstellungsverfahren nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die aufgesprühte Schicht nach dem Trocknen getempert wird.
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