EP4356458A1 - Brennstoffzelle mit materialschlüssig an einem gasdiffusionselement angeordnetem strukturelement - Google Patents

Brennstoffzelle mit materialschlüssig an einem gasdiffusionselement angeordnetem strukturelement

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EP4356458A1
EP4356458A1 EP22731473.9A EP22731473A EP4356458A1 EP 4356458 A1 EP4356458 A1 EP 4356458A1 EP 22731473 A EP22731473 A EP 22731473A EP 4356458 A1 EP4356458 A1 EP 4356458A1
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EP
European Patent Office
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gas diffusion
fuel cell
diffusion element
cathode
bipolar plate
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Application number
EP22731473.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ann-Kathrin Henss
Barnaby Law
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Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell having an electrode-membrane unit with a cathode and an anode, a cathode-side gas diffusion element, an anode-side gas diffusion element, the electrode-membrane unit being accommodated between the gas diffusion elements, a cathode-side bipolar plate and a anode-side bipolar plate. Furthermore, the invention relates to a fuel cell stack with a plurality of fuel cells and an aircraft engine with at least one such fuel cell.
  • Such additional components which can also be referred to as inserts, are particularly disadvantageous when assembling the fuel cell because another component has to be installed. Depending on the material used for the additional component, this also leads to an increase in the weight of the individual fuel cell, which has an overall disadvantageous effect on the total weight of a fuel cell stack with a number of fuel cells.
  • the object on which the invention is based is seen as providing a fuel cell in which the above disadvantages can be avoided and an optimized water balance is achieved.
  • a fuel cell is therefore proposed with an electrode-membrane unit with a cathode and an anode, a cathode-side gas diffusion element, an anode-side gas diffusion element, wherein the electrode-membrane unit is sandwiched between the gas diffusion members; a cathode-side bipolar plate, and an anode-side bipolar plate.
  • the cathode-side gas diffusion element and/or the anode-side gas diffusion element has at least one structural element facing the respective bipolar plate and materially connected to the relevant gas diffusion element.
  • the structural element and the gas diffusion element are thus connected to each other to form a single component, which simplifies the assembly of the fuel cell.
  • the material-locking connection of the structural element can take place in particular during the production of the gas diffusion element, so that the gas diffusion element has the structure after production.
  • the materially connected structural element also has the particular advantage that it can assume a function that stiffens the gas diffusion element, which simplifies the handling of the gas diffusion element.
  • the gas diffusion layer or gas diffusion elements are the uniform diffusion-driven gas transport to the electrode, the electron conduction and the cathode-side transport of the product water. In addition, good thermal conductivity and mechanical and chemical resistance are important for the function of the fuel cell. These complex requirements make metals or carbon the preferred materials.
  • the gas diffusion element is made of a metal or carbon material that is porous or has holes or channels running through it and is comparatively (compared to the structural element) limp or flexible.
  • gas diffusion elements are manufactured on the basis of carbon fiber paper, fabric or fleece.
  • the structural element can be an at least partial coating of the relevant gas diffusion element.
  • the structural element can be rib-like or strip-like, at least in sections. Uncoated spaces or meshes may be formed between the ribs or strips.
  • the structural element can be made of a material that is impermeable to gas and/or water. This makes it possible by means of the materially connected structure relements or the multiple structural elements or a partial coating influence on the To take permeability of the gas diffusion element and thus the water balance.
  • a suitable plastic for example, can be used as the material for the structural element.
  • the permeability of the relevant gas diffusion element depending on a main flow direction of gas in gas flow channels of the respective bipolar plate can be defined by several structural elements and their relative positioning to one another.
  • the permeability can increase along the main direction of flow, in particular increase linearly.
  • the drainage can be facilitated at those points of the gas diffusion element where larger amounts of liquid (water) are to be expected, so that the water balance of the fuel cell can be optimized.
  • the at least one structural element can be sprayed onto the relevant gas diffusion element.
  • the structural element or multiple structural elements can be sprayed or sprayed onto a relevant gas diffusion element in a simple manner by means of a corresponding spray device in order to be able to achieve a desired permeability for the gas diffusion element.
  • a fuel cell stack may be constructed with multiple fuel cells as described above.
  • An electric aircraft engine in particular with a propeller and/or an aircraft gas turbine, can be connected to at least one such fuel cell stack in order to be able to supply the aircraft engine with electrical energy.
  • a fuel cell stack can not only be used in aircraft or aircraft engines, but also in other areas of electromobility or power supply.
  • FIG. 1 shows a simplified and schematic view of a fuel cell with a structural element on the cathode side.
  • FIG. 2 shows various configurations of the structural element on a relevant gas diffusion element.
  • a fuel cell 10 is shown in a simplified and schematic manner in FIG. 1, certain components being shown at a distance from one another for better illustration.
  • the fuel cell 10 is shown here as a so-called polymer electrolyte membrane fuel cell (PEM fuel cell) by way of example.
  • the fuel cell 10 comprises a bipolar plate 12 on the anode side and a bipolar plate 14 on the cathode side.
  • the fuel cell includes an anode-side gas diffusion element 18 and a katho denescence gas diffusion element 20. Between the two gas diffusion elements 18, 20 is an electrode-membrane unit 22 was added or arranged.
  • sealing elements 24 are also indicated.
  • the end plates 26 holding the fuel cell components together are also shown. In an assembled state of the fuel cell 10, the end plates 26 are connected or braced to one another via a fastening device (not shown here).
  • An electrical load 28 can be supplied with electrical energy in a known manner by means of the fuel cell 10 .
  • the electrical consumer 28 is representative here for, for example, an electrically driven motor, an electrical storage unit (battery) or the like.
  • the cathode-side gas diffusion element 20 has at least one structural element 30 on its side facing the cathode-side bipolar plate 14 . At least one
  • Structural element 30 or the plurality of structural elements 30 is or are materially connected to the gas diffusion element 20 .
  • the structural elements 30 can be sprayed or sprayed onto the gas diffusion element 20 .
  • the gas diffusion element 20 and the structural element 30 thus form an integral component of the fuel cell 10.
  • anode-side gas diffusion element 18 can also be applied to an anode-side gas diffusion element 18 .
  • structural element 30 may be provided, even if this is not explicitly described or is provided.
  • FIG. 2 shows a simplified and schematic view of the cathode-side gas diffusion element 20 with structural elements 30.
  • the gas diffusion element 30 or its side facing the bipolar plate 14 is shown in white, while the structural elements 30 are illustrated in dark.
  • the structural elements 30 partially form a coating on the gas diffusion element 20 .
  • the structural elements 30 form areas that are impermeable to gas or water.
  • the structural elements 30 are arranged at a varying distance from one another.
  • the distance between the structural elements 30 increases from top to bottom in relation to the illustration. Due to the changing distance between the structural elements 30, their positioning relative to one another is determined such that the permeability of the gas diffusion element 30 is determined as a function of a main flow direction HR of gas in the gas flow channels 16 of the bipolar plate 14.
  • the permeability increases along the main flow direction HR because the distances between the structural elements 30 become larger.
  • the sprayed or injected structural elements 30 form in the example of FIG. 2 ho zontally running ribs or strips.
  • the gas diffusion element 20 can also be made mechanically more stable, in particular it can be stiffened.
  • FIG. 3 shows different examples of how structural elements 30 can be embodied on an anode-side or cathode-side gas diffusion element 18, 20.
  • FIG. 3A shows by way of example that the free or permeable areas formed by the applied structural elements 30 are designed as polygons of equal size, here rhombuses.
  • the permeability is achieved by reducing the distance between the permeable areas (diamonds) from top to bottom. In other words, the dimensions of the structural elements 30 or the partial coating are adjusted accordingly.
  • FIG. 3B shows by way of example that the free or permeable regions formed by the applied structural elements 30 are designed as triangles.
  • 3C shows an example in which the free or permeable areas formed by the structural elements 30 are designed as circles or ellipses.
  • the area of the formed ellipses or circles increases from top to bottom, so that the permeability can also be suitably influenced in this case.
  • FIG. 3D shows an example similar to FIG. 3C, but with a lower section of the gas diffusion element 18, 20 having no structural element 30 or no coating.
  • 3E shows an example in which the free or permeable areas are formed by the structural element 30 as diagonally running rectangles with different areas. In this example, too, no coating or no structural element 30 is provided in a lowermost section of the gas diffusion element 18 , 20 .
  • FIGS. 2 and 3 are exemplary and further geometric configurations are conceivable. However, all examples have the common feature that the permeability increases due to the geometric configuration or arrangement of structural elements 30 or a corresponding coating along the main flow direction HR of gas, in particular increases approximately linearly.
  • the free or permeable areas can also be referred to as uncoated spaces or meshes.
  • a plurality of fuel cells 10 shown in FIG. 1 with at least one gas diffusion element 18, 20, which has a structural element 30 or a coating, can be combined to form a fuel cell stack.
  • Such a fuel cell stack can be used for the energy supply in an aircraft engine.
  • the fuel cell stack can be electrically connected directly or indirectly (via a battery storage) to the aircraft engine.

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Abstract

Beschrieben wird eine Brennstoffzelle (10) mit einer Elektroden-Membran-Einheit (22) mit einer Kathode und einer Anode, einem kathodenseitigen Gasdiffusionselement (20), einem anodenseitigen Gasdiffusionselement (18), wobei die Elektroden-Membran-Einheit (22) zwischen den Gasdiffusionselementen (18, 20) aufgenommen ist; einer kathodenseitigen Bipolarplatte (14), und einer anodenseitigen Bipolarplatte (12). Dabei ist vorgesehen, dass das kathodenseitige Gasdiffusionselement (20) oder/und das anodenseitige Gasdiffusionselement (18) wenigstens ein der jeweiligen Bipolarplatte (12, 14) zugewandtes und mit dem betreffenden Gasdiffusionselement (18, 20) materialschlüssig verbundenes Strukturelement (30) aufweist.

Description

Brennstoffzelle mit materialschlüssig an einem Gas diffus ionse lerne nt angeordnetem
Strukture le me nt Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle mit einer Eie ktroden-Membran -Ein heit mit einer Kathode und einer Anode, einem kathodenseitigen Gasdiffusionselement, ei nem anodenseitigen Gasdiffusionselement, wobei die Elektroden -Membran -Einheit zwischen den Gasdiffusionselementen aufgenommen ist, einer kathodenseitigen Bipolarplatte und ei ner anodenseitigen Bipolarplatte. Ferner betrifft die Erfindung einen Brennstoffzellenstapel mit mehreren Brennstoffzellen sowie einen Luftfahrtantrieb mit wenigstens einer solchen Brennstoffzelle.
Beim Einsatz von Brennstoffzellen ist es bekannt, ein zusätzliches Bauteil zwischen einer Bi polarplatte und der Elektroden -Membran-Einheit anzuordnen, das einen günstigen Einfluss auf den Wasserhaushalt der Brennstoffzelle hat. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 198 53 911 Al, die EP 1 639 668 Bl und die US 9 461 311 B2 hingewiesen.
Derartige Zusatzbauteile, die auch als Einlegeteile bezeichnet werden können, sind insbeson dere bei der Assemblierung der Brennstoffzelle nachteilig, weil ein weiteres Bauteil einge baut werden muss. Je nach eingesetztem Material des Zusatzbauteils führt dies auch zu einer Gewichtserhöhung für die einzelne Brennstoffzelle, was sich insgesamt nachteilig auswirkt auf ein Gesamtgewicht von einem Brennstoffzellenstapel mit mehreren Brennstoffzellen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Brennstoffzelle an zugeben, bei der die obigen Nachteile vermieden werden können und ein optimierter Wasser haushalt erreicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bevorzugte und optionale Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprü chen enthalten.
Vorgeschlagen wird also eine Brennstoffzelle mit einer Elektroden-Membran-Einheit mit ei ner Kathode und einer Anode, einem kathodenseitigen Gasdiffusionselement, einem anodenseitigen Gasdiffusionselement, wobei die Elektroden-Membran-Einheit zwischen den Gasdiffusionselementen aufgenommen ist; einer kathodenseitigen Bipolarplatte, und einer anodenseitigen Bipolarplatte.
Dabei ist vorgesehen, dass das kathodenseitige Gasdiffusionselement oder/und das anoden seitige Gasdiffusionselement wenigstens ein der jeweiligen Bipolarplatte zugewandtes und mit dem betreffenden Gasdiffusionselement materialschlüssig verbundenes Strukturelement aufweist.
Das Strukturelement und das Gasdiffusionselement sind somit so miteinander verbunden, dass sie ein einziges Bauteil bilden, was den Zusammenbau der Brennstoffzelle vereinfacht. Das materialschlüssige Verbinden des Strukturelements kann insbesondere bei der Produk tion des Gasdiffusionselements erfolgen, so dass das Gasdiffusionselement nach der Produk tion das Strukture lerne nt aufweist. Das materialschlüssige verbundene Strukturelement hat insbesondere auch den Vorteil, dass es eine das Gasdiffusionselement versteifende Funktion übernehmen kann, was die Handhabung des Gasdiffusionselements vereinfacht.
Die Hauptfunktionen der Gasdiffus io ns läge bzw. von Gasdiffusionselementen sind der gleichmäßige diffusions getriebene Gastransport zur Elektrode, die Elektronenleitung und der kathodenseitige Abtransport des Produktwassers. Zusätzlich sind eine gute thermische Leit fähigkeit sowie die mechanische und chemische Beständigkeit wichtig für die Funktion der Brennstoffzelle. Diese vielschichtigen Anforderungen machen Metalle oder Kohlenstoffe zu bevorzugten Werkstoffen. Gemäß einer Ausführungsform ist das Gasdiffusionselement aus einem porösen bzw. von Löchern oder Kanälen durchzogenen Metall- oder Kohlenstoffwerk stoff gefertigt und vergleichsweise (verglichen mit dem Strukturelement) biegeschlaff bzw. nachgiebig. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Gasdiffusionselementen auf Ba sis von Kohlenstofffaserpapier, -gewebe oder -vlies gefertigt.
Bei der Brennstoffzelle kann das Strukturelement eine zumindest teilweise Beschichtung des betreffenden Gasdiffusionselements sein. Dabei kann das Strukturelement zumindest ab schnittsweise rippenartig oder streifenartig ausgebildet sein. Zwischen den Rippen oder Streifen können unbeschichtete Zwischenräume oder Maschen gebildet werden. Ergänzend kann das Strukturelement aus einem für Gas und/oder Wasser undurchlässigen Material her gestellt sein. Hierdurch ist es möglich, mittels des materialschlüssig verbundenen Struktu relements bzw. der mehreren Strukturelemente oder eine Teilbeschichtung Einfluss auf die Durchlässigkeit des Gasdiffusionselements und somit den Wasserhaushalt zu nehmen. Als Material für das Strukturelement kann beispielsweise ein geeigneter Kunststoff verwendet werden.
Bei der Brennstoffzelle kann durch mehrere Strukture lerne nte und deren relative Positionie rung zueinander die Durchlässigkeit des betreffenden Gasdiffusionselements in Abhängigkeit von einer Hauptströmungsrichtung von Gas in Gasflusskanälen der jeweiligen Bipolarplatte festgelegt sein. Dabei kann die Durchlässigkeit entlang der Hauptströmungsrichtung zuneh men, insbesondere linear zunehmen. Hierdurch kann an denjenigen Stellen des Gasdiffusi onselements, an denen ein Anfallen von größeren Flüssigkeitsmengen (Wasser) zu erwarten ist, das Abfließen erleichtert werden, so dass der Wasserhaushalt der Brennstoffzelle opti miert werden kann.
Bei der Brennstoffzelle kann das wenigstens eine Strukturelement auf das betreffende Gas- diffusionselement aufgespritzt sein. Mit anderen Worten kann das Strukturelement bzw. kön nen mehrere Strukturelemente mittels einer entsprechenden Sprüheinrichtung in einfacher Weise auf ein betreffendes Gasdiffusionselement aufgesprüht bzw. gespritzt werden, um eine gewünschte Durchlässigkeit für das Gasdiffusionselement erreichen zu können.
Ein Brennstoffzellenstapel kann mit mehreren oben beschriebenen Brennstoffzellen ausge führt sein.
Ein elektrischer Luftfahrtantrieb, insbesondere mit einem Propeller oder/und einer Fluggas turbine, kann mit wenigstens einem solchen Brennstoffzellenstapel verbunden sein, um den Luftfahrtantrieb mit elektrischer Energie versorgen zu können. Ein solcher Brennstoffzellen stapel kann aber nicht nur in Luftfahrzeugen bzw. bei Luftfahrtantrieben zum Einsatz kom men, sondern auch in anderen Bereichen der Elektromobilität bzw. Stromversorgung.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beispielhaft und nicht einschränkend beschrieben.
Fig. 1 zeigt vereinfacht und schematisch eine Brennstoffzelle mit einem kathodenseitigen Strukturelement. Fig. 2 zeigt in den Teilfiguren A) bis C) verschiedene Ausgestaltungen des Strukturelements auf einem betreffenden Gasdiffusionselement.
In Fig. 1 ist vereinfacht und schematisch eine Brennstoffzelle 10 dargestellt, wobei zu besse- ren Illustration bestimmte Bauteile voneinander in einem Abstand dargestellt sind.
Die Brennstoffzelle 10 ist hier beispielhaft als sogenannte Polymerelektrolytmembran- Brennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) dargestellt. Die Brennstoffzelle 10 umfasst eine ano denseitige Bipolarplatte 12 und eine kathodenseitige Bipolarplatte 14. In den Bipolarplatte 12, 14 sind Prozessgas, wie Luft bzw. Wasserstoff, führende Gaskanäle 16 angedeutet. Wei ter umfasst die Brennstoffzelle eine anodenseitiges Gasdiffusionselement 18 und ein katho denseitige Gasdiffusionselement 20. Zwischen den beiden Gasdiffusionselementen 18, 20 ist eine Elektroden -Membran-Einheit 22 aufgenommen bzw. angeordnet. Der Vollständigkeit halber sind auch noch Dichtungselemente 24 angedeutet. Ferner sind auch die Brennstoffzel- lenbauteile zusammenhaltende Endplatten 26 dargestellt. In einem zusammengebauten Zu stand der Brennstoffzelle 10 sind die Endplatten 26 über eine hier nicht gezeigte Befesti gungseinrichtung miteinander verbunden bzw. verspannt.
Mittels der Brennstoffzelle 10 kann in bekannter Weise ein elektrischer Verbraucher 28 mit elektrischer Energie versorgt werden. Der elektrische Verbraucher 28 steht hier stellvertre tend für beispielsweise einen elektrisch angetriebenen Motor, eine elektrische Speicherein heit (Batterie) oder dergleichen.
Das kathodenseitige Gasdiffusionselement 20 weist auf seiner der kathodenseitigen Bipolar- platte 14 zugewandten Seite wenigstens ein Strukturelement 30 auf. Das wenigstens eine
Strukturelement 30 bzw. die mehreren Strukturele mente 30 ist bzw. sind mit dem Gasdiffusi onselement 20 materialschlüssig verbunden. Insbesondere können die Strukturelemente 30 auf das Gasdiffusionselement 20 aufgesprüht bzw. aufgespritzt sein. Das Gasdiffusionsele- ment 20 und die Strukturelement 30 bilden somit ein integrales Bauteil der Brennstoffzelle 10.
Was oben in Bezug auf das kathodenseitige Gasdiffusionselement 20 und die Strukturele mente 30 gesagt worden ist, kann auch für ein anodenseitiges Gasdiffusionselement 18 An wendung finden. Insbesondere können auch an einem anodenseitigen Gasdiffusionselement 18 Strukturelement 30 vorgesehen sein, auch wenn dies nicht explizit beschrieben bzw. dar gestellt ist.
Fig. 2 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Darstellung eine Ansicht des kathoden seitigen Gasdiffusionselements 20 mit Strukturele menten 30. Dabei ist das Gasdiffusionsele ment 30 bzw. seine der Bipolarplatte 14 zugewandte Seite weiß dargestellt, während die die Strukturele mente 30 dunkel illustriert sind.
Die Strukturele mente 30 bilden auf dem Gasdiffusionselement 20 teilweise eine Beschich tung. Insbesondere bilden die Strukturelemente 30 gas- bzw. wasserundurchlässige Bereiche. In dem Beispiel der Fig. 2 sind die Strukturele mente 30 mit sich veränderndem Abstand zu einander angeordnet. Insbesondere nimmt der Abstand zwischen den Strukturelementen 30 bezogen auf die die Darstellung von oben nach unten zu. Durch den sich verändernden Ab stand der Strukturelemente 30, wird deren relative Positionierung zueinander so festgelegt, dass die Durchlässigkeit des Gasdiffusionselements 30 in Abhängigkeit von einer Hauptströ mungsrichtung HR von Gas in den Gasflusskanälen 16 der Bipolarplatte 14 festgelegt ist.
Im Beispiel der Fig. 2 nimmt die Durchlässigkeit entlang der Hauptströmungsrichtung HR zu, weil die Abstände zwischen den Strukturelementen 30 größer werden.
Die aufgesprühten oder aufgespritzten Strukturelemente 30 bilden im Beispiel der Fig. 2 ho rizontal verlaufende Rippen bzw. Streifen. Hierdurch kann das Gasdiffusionselement 20 auch mechanisch stabiler gemacht werden, insbesondere kann es versteift werden.
Fig. 3 zeigt in den Teilfiguren A) bis E) unterschiedliche Beispiele, wie Strukturelemente 30 auf einem anodenseitigen oder kathodenseitigen Gasdiffusionselement 18, 20 ausgeführt sein können.
In Fig. 3A ist beispielhaft gezeigt, dass die durch die aufgetragenen Strukturelemente 30 ge bildeten freien bzw. durchlässigen Bereiche als gleich große Vielecke, hier Rauten, ausgebil det sind. Die Durchlässigkeit wird dabei dadurch erreicht, dass der Abstand zwischen den durchlässigen Bereichen (Rauten) von oben nach unten verringert wird. Mit anderen Worten, werden die Dimensionen der Strukturelemente 30 bzw. der Teilbeschichtung entsprechend angepasst. In Fig. 3B ist beispielhaft gezeigt, dass die durch die aufgetragenen Strukturelemente 30 ge bildeten freien bzw. durchlässigen Bereiche als Dreiecke ausgebildet sind.
Fig. 3C zeigt ein Beispiel, bei dem die durch die Strukturelemente 30 gebildeten freien bzw. durchlässigen Bereich als Kreise bzw. Ellipsen ausgebildet sind. Dabei nimmt die Fläche der gebildeten Ellipsen bzw. Kreise von oben nach unten zu, so dass auch in diesem Fall die Durchlässigkeit passend beeinflusst werden kann.
Fig. 3D zeigt ein zur Fig. 3C ähnliches Beispiel, wobei allerdings ein unterer Abschnitt des Gasdiffusionselementes 18, 20 kein Strukturelement 30 bzw. keine Beschichtung aufweist.
Fig. 3E zeigt ein Beispiel, bei dem die freien bzw. durchlässigen Bereiche durch die Struktu relement 30 als diagonal verlaufende Rechtecke mit unterschiedlichen Flächen ausgebildet sind. Auch in diesem Beispiel ist in einem untersten Abschnitt des Gasdiffusionselement 18, 20 keine Beschichtung bzw. kein Strukturelement 30 vorgesehen.
Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Beispiele der Ausgestaltung von Strukturelementen 30 (bzw. Teil-Beschichtungen) sind exemplarisch und es sind weitere geometrische Ausgestal tungen denkbar. Alle Beispiele weisen aber das gemeinsame Merkmal auf, dass die Durch lässigkeit durch die geometrische Ausgestaltung bzw. Anordnung von Strukturele menten 30 bzw. einer entsprechenden Beschichtung entlang der Hauptströmungsrichtung HR von Gas zunimmt, insbesondere in etwa linear zunimmt. Die freien bzw. durchlässigen Bereiche kön nen auch als unbeschichtete Zwischenräume oder Maschen bezeichnet werden.
Mehrere in Fig. 1 gezeigte Brennstoffzelle 10 mit wenigstens einem Gasdiffusionselement 18, 20, das ein Strukturelement 30 bzw. eine Beschichtung aufweist, können zu einem Brennstoffzellenstapel (Stack) zusammengesetzt sein.
Ein solche Brennstoffzellenstapel kann für die Energieversorgung in einem Luftfahrtantrieb eingesetzt werden. Dabei kann der Brennstoffzellenstapel elektrisch unmittelbar oder mittel bar (über einen Batteriespeicher) mit dem Luftfahrtantrieb verbunden sein.
B ezugs ze iche nlis te
10 Brennstoffzelle anodenseitige Bipolarplatte kathodenseitige Bipolarplatte Gaskanal anodenseitiges Gasdiffus ionse le ment kathodenseitiges Gasdiffusionselement Elektroden-Me mbra n-Einhe it Dichtungse le me nt Endplatte elektrischer Verbraucher Strukturelement

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffzelle (10) mit einer Elektroden-Membran-Einheit (22) mit einer Kathode und einer Anode, einem kathodenseitigen Gasdiffusionselement (20), einem anodenseitigen Gasdiffusionselement (18), wobei die Elektroden-Membran-Einheit (22) zwischen den Gasdiffusionselementen (18, 20) aufgenommen ist; einer kathodenseitigen Bipolarplatte (14), und einer anodenseitigen Bipolarplatte (12), dadurch gekennzeichnet, dass das kathodenseitige Gasdiffusionselement (20) oder/und das anodenseitige Gasdiffu sionselement (18) wenigstens ein der jeweiligen Bipolarplatte (12, 14) zugewandtes und mit dem betreffenden Gasdiffusionselement (18, 20) materialschlüssig verbundenes Strukturele ment (30) aufweist.
2. Brennstoffzelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturele ment (30) eine zumindest teilweise Beschichtung des betreffenden Gasdiffusionselements (18, 20) ist.
3. Brennstoffzelle (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (30) zumindest abschnittsweise rippenartig oder streifenartig ausgebildet ist.
4. Brennstoffzelle (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (30) aus einem für Gas und/oder Wasser undurchlässigen Material herge stellt ist.
5. Brennstoffzelle (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch mehrere Strukturelemente (30) und deren relative Positionierung zueinander die Durchlässigkeit des betreffenden Gasdiffusionselements (18, 20) in Abhängigkeit von einer Hauptströmungsrich tung (HR) von Gas in Gasflusskanälen (16) der jeweiligen Bipolarplatte (12, 14) festgelegt ist.
6. Brennstoffzelle (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässig keit entlang der Hauptströmungsrichtung (HR) zunimmt, insbesondere linear zunimmt.
7. Brennstoffzelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das wenigstens eine Strukturelement (30) auf das betreffende Gasdiffus io ns - element (18, 20) aufgespritzt ist.
8. Brennstoffzellenstapel mit mehreren Brennstoffzellen (10) gemäß einem der vorher gehenden Ansprüche.
9. Elektrischer Luftfahrtantrieb, insbesondere mit einem Propeller oder/und einer Flug- gasturbine, wobei der Luftfahrtantrieb mit wenigstens einem Brennstoffzellenstapel gemäß
Anspruch 8 verbunden ist.
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