EP4670213A1 - Membran-elektroden-anordnung für eine elektrochemische zelle sowie elektrochemische zelle - Google Patents

Membran-elektroden-anordnung für eine elektrochemische zelle sowie elektrochemische zelle

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EP4670213A1
EP4670213A1 EP24705379.6A EP24705379A EP4670213A1 EP 4670213 A1 EP4670213 A1 EP 4670213A1 EP 24705379 A EP24705379 A EP 24705379A EP 4670213 A1 EP4670213 A1 EP 4670213A1
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EP
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membrane
recess
electrode arrangement
electrochemical cell
membrane electrode
Prior art date
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Pending
Application number
EP24705379.6A
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English (en)
French (fr)
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Jochen Wessner
Thomas Wagner
Li Wang
Tobias Schuler
Fabian Visschers
Frederik Hug
Walter Goorts
Harald Bauer
Annika UTZ
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • Membrane electrode assembly for an electrochemical cell and electrochemical cell
  • the invention relates to a membrane electrode arrangement for an electrochemical cell, in particular for a fuel cell or an electrolysis cell. Furthermore, the invention relates to an electrochemical cell with a membrane electrode arrangement according to the invention.
  • the electrolyzer can in particular be a PEM or an AEM electrolysis cell stack for producing hydrogen or a CO2 electrolyzer.
  • Electrochemical cells have a multi-layered or multi-ply structure.
  • the central layer forms a membrane, which is usually coated on both sides with a catalytically active material to form an anode and a cathode.
  • On both the anode and cathode sides of the membrane there is a transport layer through which the respective reaction medium is fed to the membrane.
  • the membrane is usually enclosed in at least one edge area that protrudes beyond the transport layers by a frame structure that serves to support the membrane and can also function as a seal.
  • the frame structure which usually consists of two frame parts, is also called a gasket or subgasket.
  • the membrane is subjected to pressure from external bipolar plates that are clamped together to seal the electrochemical cell from the outside.
  • the clamping force acts particularly on the frame structure, so that the two frame parts of the frame structure are pressed against the membrane in between.
  • the present invention is concerned with the task of reducing the pressure load on the membrane in order to increase the robustness and service life of the membrane. As a result, the service life of the electrochemical cell comprising the membrane should be increased.
  • the membrane electrode arrangement with the features of claim 1 is proposed.
  • Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims.
  • an electrochemical cell with a membrane electrode arrangement according to the invention is proposed.
  • the membrane electrode arrangement proposed for an electrochemical cell in particular for a fuel cell or an electrolysis cell, has a membrane that is arranged between two transport layers and in at least one edge region between two frame parts of a frame.
  • the frame parts each abut in an abutment region against the transport layer arranged on the same side of the membrane.
  • the frame parts are designed with different widths so that the abutment regions on both sides of the membrane are offset from one another.
  • a recess is formed in the wider frame part on the membrane side, which is opposite the abutment region on the other side of the membrane.
  • the recess in the wider frame part has the effect of relieving the membrane in the area of the impact area opposite the recess.
  • the membrane is further relieved by offsetting the joint areas formed on both sides between the respective frame part and the respective transport position. Since the internal pressure on the cathode side is generally higher than on the anode side during operation of an electrochemical cell, the membrane is pressed towards the joint area on the anode side by the internal pressure on the cathode side or the resulting pressure force. If the joint area on the anode side is now moved out of the area of the internal pressure on the cathode side by the offset, the membrane is no longer pressed against the joint area on the anode side by the internal pressure on the cathode side, or at least the pressure is less strong.
  • the wider frame part of the frame is therefore preferably arranged on the cathode side, so that the anode-side joint area on the membrane is opposite it.
  • the recess formed in the wider frame part preferably arranged on the cathode side, is preferably arranged essentially centrally in relation to the joint area on the other side of the membrane. This measure ensures that the recess is opposite the joint area on the other side of the membrane, even in the event of any manufacturing and/or assembly tolerances.
  • the recess be mirror-symmetrical with respect to the joint area on the other side of the Membrane is formed.
  • the mirror-symmetrical design facilitates the formation of the recess.
  • the recess is formed in a sealing surface of the frame part that is adjacent to the membrane, so that a sealing surface borders the recess on both sides.
  • the contact pressure of an external bipolar plate is then introduced into the membrane via the sealing surfaces that are adjacent on both sides, so that the recess is sealed on both sides.
  • a sealing surface adjacent to the membrane adjoins the recess on at least one side, whereby this can be a sealing surface of the frame part or a sealing surface of a seal that is formed on or in the frame part.
  • the recess is only sealed on one side, preferably on the outside side.
  • the membrane is then pressed by the sealing force only against the other frame part and not against the transport position of the other side, preferably the anode side.
  • the recess preferably has a width B that is at least as large as a thickness D of the membrane. This measure ensures a noticeable relief of the membrane.
  • the recess is preferably arranged at a distance a from the joint area on the same side of the membrane that is at least as large as the width B of the recess. This ensures a sufficiently large offset of the joint areas formed on both sides of the membrane. This is because the offset corresponds to the distance a including half the width B of the recess.
  • the recess is advantageously bordered by a bevelled or rounded edge on at least one side. This means that at least on one side, preferably on both sides, no sharp or acute-angled edge is formed. This has the advantage that the edge is pressed less strongly into the membrane under the contact pressure of an external bipolar plate, thus further relieving the membrane of stress.
  • the membrane and/or at least one of the transport layers is/are coated with a catalytically active material.
  • the membrane can be coated on one or both sides. If one side is uncoated, a transport layer coated with a catalytically active material is preferably present at least on this side. Preferably, both sides of the membrane are coated with a catalytically active material, so that coating the transport layers with a catalytically active material can be omitted.
  • a membrane electrode arrangement according to the invention Since the preferred application area of a membrane electrode arrangement according to the invention is an electrochemical cell, an electrochemical cell, in particular a fuel cell or an electrolysis cell, with a membrane electrode arrangement according to the invention is also proposed.
  • the increased robustness of the membrane electrode arrangement according to the invention has a positive effect on the robustness of the electrochemical cell, so that it also has a longer service life.
  • the membrane-electrode arrangement of the electrochemical cell is arranged between two bipolar plates.
  • the bipolar plates are pressed together in the at least one edge region in which the membrane is arranged between the two frame parts of the frame, so that the two frame parts lie sealingly against the membrane. Due to the recess in the wider frame part, no sealing force acts on the membrane in this area, so that it is relieved.
  • the figure shows a membrane electrode arrangement 1 with a membrane 2, which is arranged between two transport layers 3, 4 and in an edge region 5 between two frame parts 6.1, 6.2 of a frame 6.
  • the upper frame part 6.2 which in this case is the cathode-side Frame part 6.2 has a width y that is greater than a width x of the lower frame part 6.1 or the anode-side frame part 6.1.
  • the upper frame part 6.2 thus covers the abutment area 7 between the lower frame part 6.1 and the lower transport layer 3.
  • the membrane 2 Since there is generally a higher internal pressure on the cathode side than on the anode side, the membrane 2 is pressed in the direction of the anode-side abutment area 7. Due to the offset, however, the internal pressure on the cathode side is not directly applied to the membrane in the area of the anode-side abutment area 7. The membrane 2 is therefore relieved in the area of the anode-side impact area 7, in particular it is pressed less strongly against edges 11 of the frame part 6.1 and the transport layer 3, which limit the anode-side impact area 7. Since the edges 11 are also bevelled in this case, damage to the membrane 2 is avoided.
  • a bipolar plate 12 is located on the cathode side of the membrane electrode arrangement 1 shown. This presses against the upper frame part 6.2 in order to generate a sealing force between a sealing surface 10 of the frame part 6.2 and the membrane 2.
  • a recess 9 is formed in the sealing surface 10, which is opposite the joint area 7 on the other side of the membrane 2. In this way, further relief of the membrane 2 is achieved, since the recess 9 interrupts the flow of force from the bipolar plate 12 in the direction of the membrane 2.
  • the recess 9 has a width B that corresponds at least to a thickness D of the membrane 2 and is arranged at a distance a from the joint area 8 on the same side.
  • the distance a is selected to be at least as large as the width B. Since the recess 9 is arranged centrally in relation to the joint area 7 on the other side of the membrane 2, half of the width B and the distance a together result in the offset between the joint areas 7, 8 formed on both sides of the membrane 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Membran-Elektroden-Anordnung (1) für eine elektrochemische Zelle, insbesondere für eine Brennstoffzelle oder eine Elektrolysezelle, aufweisend eine Membran (2), die zwischen zwei Transportlagen (3, 4) und in zumindest einem Randbereich (5) zwischen zwei Rahmenteilen (6.1, 6.2) eines Rahmens (6) angeordnet ist, wobei die Rahmenteile (6.1, 6.2) jeweils in einem Stoßbereich (7, 8) an die auf derselben Seite der Membran (2) angeordnete Transportlage (3, 4) stoßen und wobei die Rahmenteile (6.1, 6.2) unterschiedlich breit ausgebildet sind, so dass die Stoßbereiche (7, 8) auf beiden Seiten der Membran (2) versetzt zueinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist in dem breiteren Rahmenteil (6.2) membranseitig eine Aussparung (9) ausgebildet, die dem Stoßbereich (7) auf der anderen Seite der Membran (2) gegenüberliegt. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrochemische Zelle mit einer erfindungsgemäßen Membran-Elektroden-Anordnung (1).

Description

Beschreibung
Titel:
Membran-Elektroden-Anordnung für eine elektrochemische Zelle sowie elektrochemische Zelle
Die Erfindung betrifft eine Membran-Elektroden-Anordnung für eine elektrochemische Zelle, insbesondere für eine Brennstoffzelle oder eine Elektrolysezelle. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine elektrochemische Zelle mit einer erfindungsgemäßen Membran-Elektroden-Anordnung.
In der Praxis werden eine Vielzahl elektrochemischer Zellen zu einem Zellstapel, insbesondere einem Brennstoffzellenstapel oder einem Elektrolysezellstapel, verbunden. Bevorzugter Anwendungsbereich sind daher Brennstoffzellenstapel und/oder Elektrolysezellstapel. Bei dem Elektrolyseur kann es sich insbesondere um einen PEM- oder einen AEM-Elektrolysezellstapel zur Herstellung von Wasserstoff oder um einen COj-Elektrolyseur handeln.
Stand der Technik
Elektrochemische Zellen weisen einen mehrschichtigen bzw. mehrlagigen Aufbau auf. Die zentrale Lage bildet eine Membran aus, die zur Ausbildung einer Anode und einer Kathode üblicherweise beidseits mit einem katalytisch aktiven Material beschichtet ist. Sowohl anoden- als auch kathodenseitig liegt an der Membran jeweils eine Transportlage an, über die der Membran das jeweilige Reaktionsmedium zugeführt wird. Üblicherweise ist die Membran in zumindest einem über die Transportlagen überstehenden Randbereich von einer Rahmenstruktur eingefasst, die der Stützung der Membran dient und zugleich als Dichtung fungieren kann. Die Rahmenstruktur, die üblicherweise aus zwei Rahmenteilen besteht, wird auch Gasket oder Subgasket genannt.
Im Betrieb einer elektrochemischen Zelle herrschen anoden- und kathodenseitig unterschiedliche Drücke. In der Regel herrscht kathodenseitig ein höherer Druck als anodenseitig. Dies führt zu einer Druckbelastung der Membran senkrecht zur Membranebene, die zur Folge hat, dass die Membran auf der Seite mit dem geringeren Druck, in der Regel auf der Anodenseite, gegen die Transportlage und das angrenzende Rahmenteil gedrückt wird. Die Kanten der Transportlage und des Rahmenteils können auf diese Weise zu einer Beschädigung der Membran führen.
Zusätzlich dazu entsteht eine Druckbelastung der Membran durch außenliegende Bipolarplatten, die miteinander verspannt sind, um die elektrochemische Zelle nach außen abzudichten. Die Spannkraft wirkt dabei insbesondere auf die Rahmenstruktur, so dass die beiden Rahmenteilen der Rahmenstruktur gegen die zwischenliegende Membran gedrückt werden.
Die vorliegende Erfindung ist mit der Aufgabe befasst, die Druckbelastung der Membran zu reduzieren, um die Robustheit und die Lebensdauer der Membran zu steigern. Im Ergebnis soll so die Lebensdauer der die Membran aufweisenden elektrochemischen Zelle gesteigert werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird die Membran-Elektroden-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Darüber hinaus wird eine elektrochemische Zelle mit einer erfindungsgemäßen Membran-Elektroden- Anordnung vorgeschlagen.
Offenbarung der Erfindung
Die für eine elektrochemische Zelle, insbesondere für eine Brennstoffzelle oder eine Elektrolysezelle, vorgeschlagene Membran-Elektroden-Anordnung weist eine Membran auf, die zwischen zwei Transportlagen und in zumindest einem Randbereich zwischen zwei Rahmenteilen eines Rahmens angeordnet ist. Die Rahmenteile stoßen jeweils in einem Stoßbereich an die auf derselben Seite der Membran angeordnete Transportlage. Die Rahmenteile sind unterschiedlich breit ausgebildet, so dass die Stoßbereiche auf beiden Seiten der Membran versetzt zueinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist in dem breiteren Rahmenteil membranseitig eine Aussparung ausgebildet, die dem Stoßbereich auf der anderen Seite der Membran gegenüberliegt. Die Aussparung im breiteren Rahmenteil hat den Effekt, dass die Membran entlastet wird, und zwar im Bereich des der Aussparung gegenüberliegenden Stoßbereichs. Insbesondere wird sie von einer Druckkraft entlastet, die aus dem Anpressdruck einer außenliegenden Bipolarplatte zur Erzeugung einer Dichtkraft resultiert. Denn die Aussparung im Rahmenteil unterbricht den Kraftfluss von der Bipolarplatte in Richtung der Membran. Das heißt, dass die Membran über die Druckkraft nicht gegen den der Aussparung gegenüberliegenden Stoßbereich sowie die den Stoßbereich begrenzenden Kanten gedrückt wird. Entsprechend reduziert sich die Gefahr einer Beschädigung der Membran, so dass die Robustheit und die Lebensdauer der Membran steigen. Gleiches gilt für eine elektrochemische Zelle mit einer erfindungsgemäßen Membran-Elektroden- Anordnung.
Eine weitere Entlastung der Membran wird über den Versatz der beidseits ausgebildeten Stoßbereiche zwischen dem jeweiligen Rahmenteil und der jeweiligen Transportlage erreicht. Da im Betrieb einer elektrochemischen Zelle kathodenseitig in der Regel ein höherer Innendruck herrscht als anodenseitig, wird die Membran über den kathodenseitig anliegenden Innendruck bzw. die daraus resultierende Druckkraft in Richtung des anodenseitigen Stoßbereichs gedrückt. Wird nun der anodenseitige Stoßbereich durch den Versatz aus dem Bereich des kathodenseitig anliegenden Innendrucks herausgerückt, wirkt die Membran über den kathodenseitig anliegenden Innendruck nicht mehr oder zumindest weniger stark gegen den anodenseitigen Stoßbereich gedrückt.
Das breitere Rahmenteil des Rahmens ist demnach bevorzugt kathodenseitig angeordnet, so dass diesem der anodenseitige Stoßbereich an der Membran gegenüberliegt.
Die in dem breiteren, vorzugsweise kathodenseitig angeordneten, Rahmenteil ausgebildete Aussparung ist bevorzugt im Wesentlichen mittig in Bezug auf den Stoßbereich auf der anderen Seite der Membran angeordnet. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass die Aussparung auch bei etwaigen Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen dem Stoßbereich auf der anderen Seite der Membran gegenüberliegt.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Aussparung spiegelsymmetrisch in Bezug auf den Stoßbereich auf der anderen Seite der Membran ausgebildet ist. Die spiegelsymmetrische Ausbildung erleichtert die Ausbildung der Aussparung.
Bevorzugt ist die Aussparung in einer an der Membran anliegenden Dichtfläche des Rahmenteils ausgebildet, so dass an die Aussparung beidseits eine Dichtfläche angrenzt. Über die beidseits angrenzenden Dichtflächen wird dann der Anpressdruck einer außenliegenden Bipolarplatte in die Membran eingeleitet, so dass die Aussparung beidseits angedichtet ist.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass an die Aussparung zumindest einseitig eine an der Membran anliegende Dichtfläche angrenzt, wobei es sich um eine Dichtfläche des Rahmenteils oder um eine Dichtfläche einer Dichtung handeln kann, die auf oder in dem Rahmenteil ausgebildet ist. Die Aussparung ist in diesem Fall lediglich einseitig abgedichtet, vorzugsweise auf der außenliegenden Seite. Die Membran wird dann durch die Dichtkraft lediglich gegen das andere Rahmenteil und nicht gegen die Transportlage der anderen Seite, vorzugsweise der Anodenseite, gedrückt wird.
Ferner bevorzugt weist die Aussparung eine Breite B auf, die mindestens so groß wie eine Dicke D der Membran ist. Durch diese Maßnahme ist eine spürbare Entlastung der Membran sichergestellt.
Des Weiteren bevorzugt ist die Aussparung zum Stoßbereich auf derselben Seite der Membran in einem Abstand a angeordnet, der mindestens so groß wie die Breite B der Aussparung ist. Dadurch ist ein ausreichend großer Versatz der beidseits der Membran ausgebildeten Stoßbereiche sichergestellt. Denn der Versatz entspricht dem Abstand a einschließlich einer halben Breite B der Aussparung.
Vorteilhafterweise wird die Aussparung zumindest einseitig von einer gefasten oder gerundeten Kante begrenzt. Das heißt, dass zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig, keine scharfe bzw. spitzwinklige Kante ausgebildet wird. Dies besitzt den Vorteil, dass sich die Kante unter dem Anpressdruck einer außenliegenden Bipolarplatte weniger stark in die Membran eindrückt und somit die Membran weiter entlastet wird. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Membran und/oder zumindest eine der Transportlagen mit einem katalytisch aktiven Material beschichtet ist bzw. sind. Die Membran kann sowohl ein- als auch beidseitig beschichtet sein. Sofern eine Seite unbeschichtet ist, liegt vorzugsweise zumindest an dieser Seite eine mit einem katalytisch aktiven Material beschichtete Transportlage an. Vorzugsweise sind beide Seiten der Membran mit einem katalytisch aktiven Material beschichtet, so dass eine Beschichtung der Transportlagen mit einem katalytisch aktiven Material entfallen kann.
Da der bevorzugte Anwendungsbereich einer erfindungsgemäßen Membran- Elektroden-Anordnung eine elektrochemische Zelle ist, wird darüber hinaus eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle oder eine Elektrolysezelle, mit einer erfindungsgemäßen Membran-Elektroden-Anordnung vorgeschlagen. Die gesteigerte Robustheit der erfindungsgemäßen Membran- Elektroden-Anordnung wirkt sich positiv auf die Robustheit der elektrochemischen Zelle aus, so dass auch diese eine längere Lebensdauer aufweist.
Bevorzugt ist die Membran-Elektroden-Anordnung der elektrochemischen Zelle zwischen zwei Bipolarplatten angeordnet. Die Bipolarplatten werden in dem mindestens einen Randbereich, in dem die Membran zwischen den beiden Rahmenteilen des Rahmens angeordnet ist, zusammengedrückt, so dass die beiden Rahmenteile dichtend an der Membran anliegen. Durch die Aussparung im breiteren Rahmenteil, wirkt in diesem Bereich keine Dichtkraft auf die Membran, so dass diese entlastet wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Membran-Elektroden-Anordnung mit einer außenliegenden Bipolarplatte.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Der Figur ist eine Membran-Elektroden-Anordnung 1 mit einer Membran 2 zu entnehmen, die zwischen zwei Transportlagen 3, 4 und in einem Randbereich 5 zwischen zwei Rahmenteilen 6.1 , 6.2 eines Rahmens 6 angeordnet ist. Das obere Rahmenteil 6.2, wobei es sich vorliegend um das kathodenseitige Rahmenteil 6.2 handelt, weist eine Breite y auf, die größer als eine Breite x des unteren Rahmenteils 6.1 bzw. des anodenseitigen Rahmenteils 6.1 ist. Das heißt, dass zwischen den Transportlagen 3, 4 und den Rahmenteilen 6.1 , 6.2 Stoßbereiche 7, 8 ausgebildet werden, die in der Ebene der Membran 2 versetzt zueinander angeordnet sind. Das obere Rahmenteil 6.2 deckt somit den Stoßbereich 7 zwischen dem unteren Rahmenteil 6.1 und der unteren Transportlage 3 ab. Da kathodenseitig in der Regel ein höherer Innendruck als anodenseitig herrscht, wird die Membran 2 in Richtung des anodenseitigen Stoßbereichs 7 gedrückt. Aufgrund des Versatzes liegt der kathodenseitige Innendruck jedoch nicht unmittelbar im Bereich des anodenseitigen Stoßbereichs 7 an der Membran an. Die Membran 2 wird demnach im Bereich des anodenseitigen Stoßbereichs 7 entlastet, insbesondere wird sie weniger stark gegen Kanten 11 des Rahmenteils 6.1 und der Transportlage 3 gedrückt, welche den anodenseitigen Stoßbereich 7 begrenzen. Da die Kanten 11 vorliegend zudem gefast sind, werden Beschädigungen der Membran 2 vermieden.
An der dargestellten Membran-Elektroden-Anordnung 1 liegt kathodenseitig eine Bipolarplatte 12 an. Diese drückt gegen das obere Rahmenteil 6.2, um eine Dichtkraft zwischen einer Dichtfläche 10 des Rahmenteils 6.2 und der Membran 2 zu erzeugen. In der Dichtfläche 10 ist eine Aussparung 9 ausgebildet, die dem Stoßbereich 7 auf der anderen Seite der Membran 2 gegenüberliegt. Auf diese Weise wird eine weitere Entlastung der Membran 2 erreicht, da die Aussparung 9 den Kraftfluss von der Bipolarplatte 12 in Richtung der Membran 2 unterbricht.
Die Aussparung 9 weist hierzu eine Breite B auf, die mindestens einer Dicke D der Membran 2 entspricht und in einem Abstand a zum Stoßbereich 8 derselben Seite angeordnet ist. Der Abstand a ist dabei zumindest gleich groß wie die Breite B gewählt. Da die Aussparung 9 mittig in Bezug auf den Stoßbereich 7 auf der anderen Seite der Membran 2 angeordnet ist, ergeben die Hälfte der Breite B und der Abstand a in Summe den Versatz zwischen den beidseits der Membran 2 ausgebildeten Stoßbereichen 7, 8.

Claims

Ansprüche
1 . Membran-Elektroden-Anordnung (1) für eine elektrochemische Zelle, insbesondere für eine Brennstoffzelle oder eine Elektrolysezelle, aufweisend eine Membran (2), die zwischen zwei Transportlagen (3, 4) und in zumindest einem Randbereich (5) zwischen zwei Rahmenteilen (6.1 , 6.2) eines Rahmens (6) angeordnet ist, wobei die Rahmenteile (6.1 , 6.2) jeweils in einem Stoßbereich (7, 8) an die auf derselben Seite der Membran (2) angeordnete Transportlage (3, 4) stoßen und wobei die Rahmenteile (6.1 , 6.2) unterschiedlich breit ausgebildet sind, so dass die Stoßbereiche (7, 8) auf beiden Seiten der Membran (2) versetzt zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem breiteren Rahmenteil (6.2) membranseitig eine Aussparung (9) ausgebildet ist, die dem Stoßbereich (7) auf der anderen Seite der Membran (2) gegenüberliegt.
2. Membran-Elektroden-Anordnung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (9) im Wesentlichen mittig und/oder spiegelsymmetrisch in Bezug auf den Stoßbereich (7) auf der anderen Seite der Membran (2) angeordnet bzw. ausgebildet ist.
3. Membran-Elektroden-Anordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (9) in einer an der Membran (2) anliegenden Dichtfläche (10) des Rahmenteils (6.2) ausgebildet ist oder an die Aussparung (9) zumindest einseitig eine an der Membran (2) anliegende Dichtfläche (10) angrenzt.
4. Membran-Elektroden-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (9) eine Breite (B) aufweist, die mindestens so groß wie eine Dicke (D) der Membran (2) ist.
5. Membran-Elektroden-Anordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (9) zum Stoßbereich (8) auf derselben Seite der Membran (2) in einem Abstand (a) angeordnet ist, der mindestens so groß wie die Breite (B) der Aussparung ist.
6. Membran-Elektroden-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (9) zumindest einseitig von einer gefasten oder gerundeten Kante (11) begrenzt wird.
7. Membran-Elektroden-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2), vorzugsweise beidseitig, und/oder zumindest eine der Transportlagen (3, 4) mit einem katalytisch aktiven Material beschichtet ist bzw. sind.
8. Elektrochemische Zelle, insbesondere Brennstoffzelle oder Elektrolysezelle, mit einer Membran-Elektroden-Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran-Elektroden-Anordnung (1) zwischen zwei Bipolarplatten (12) angeordnet ist.
EP24705379.6A 2023-02-21 2024-02-06 Membran-elektroden-anordnung für eine elektrochemische zelle sowie elektrochemische zelle Pending EP4670213A1 (de)

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