WO2015169543A1 - Bipolar plate, fuel cell and method for producing the bipolar plate - Google Patents

Bipolar plate, fuel cell and method for producing the bipolar plate Download PDF

Info

Publication number
WO2015169543A1
WO2015169543A1 PCT/EP2015/057948 EP2015057948W WO2015169543A1 WO 2015169543 A1 WO2015169543 A1 WO 2015169543A1 EP 2015057948 W EP2015057948 W EP 2015057948W WO 2015169543 A1 WO2015169543 A1 WO 2015169543A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bipolar plate
edge
seal
fuel cell
base body
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/057948
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ian Stewart
Original Assignee
Volkswagen Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen Ag filed Critical Volkswagen Ag
Publication of WO2015169543A1 publication Critical patent/WO2015169543A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276Sealing means characterised by their form
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0286Processes for forming seals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Definitions

  • Bipolar plate fuel cell and method for producing the bipolar plate
  • the invention relates to a bipolar plate for a fuel cell, wherein the bipolar plate has a base body and a sealing material on the base body. Furthermore, the invention relates to a fuel cell with a bipolar plate according to the invention and a method for producing the bipolar plate.
  • Fuel cells use the chemical transformation of a fuel with oxygen to water to generate electrical energy.
  • fuel cells contain as core component the so-called membrane electrode assembly (MEA for membrane electrode assembly), which is a composite of a proton-conducting membrane and one, both sides of the membrane disposed electrode (anode and cathode).
  • MEA membrane electrode assembly
  • GDL gas diffusion layers
  • the fuel cell is formed by a large number of stacked MEAs whose electrical powers are added together.
  • the fuel in particular hydrogen H 2 or a hydrogen-containing gas mixture
  • the fuel is supplied to the anode, where an electrochemical oxidation of H 2 to H + takes place with emission of electrons.
  • an electrochemical oxidation of H 2 to H + takes place with emission of electrons.
  • the electrolyte or the membrane which separates the reaction spaces gas-tight from each other and electrically isolated, takes place (water-bound or anhydrous) transport of protons H + from the anode compartment in the cathode compartment.
  • the electrons provided at the anode are supplied to the cathode via an electrical line.
  • the cathode becomes oxygen or an oxygen-containing one
  • PEMs polymer electrolyte membranes
  • the membrane itself consists of a polymer electrolyte.
  • acid-modified polymers in particular perfluorinated polymers
  • the most common representative of this class of polymer electrolytes is a membrane a sulfonated polytetrafluoroethylene copolymer (trade name: National; copolymer of tetrafluoroethylene and a sulfonyl fluoride derivative of a perfluoroalkyl vinyl ether).
  • the electrolytic conduction takes place via hydrated protons, which is why the presence of water is a prerequisite for the proton conductivity and moistening of the operating gases is required during operation of the PEM fuel cell. Due to the necessity of the water, the maximum operating temperature of these fuel cells is limited to below 100 ° C at standard pressure.
  • H-PEM fuel cells high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells
  • HT-PEM fuel cells high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells
  • PBI phosphoric acid-doped polybenzimidazole
  • the membrane-electrode assemblies are stacked alternately with electrically conductive bipolar plates of the fuel cell and thus connected in series. During operation of the fuel cell, it must be ensured that neighboring bipolar plates do not come into electrically conductive contact.
  • WO 201 1/002823 discloses a bipolar plate whose outer edge is enclosed by a seal.
  • the bipolar plate and the seal form an assembly.
  • the seal can be molded onto the bipolar plate.
  • bipolar plates are known whose outer edge within a
  • Fuel cell stack has an air gap to adjacent membrane electrode assemblies and / or adjacent bipolar plates. Otherwise, possible creepage currents are prevented or at least reduced by the air gap. This results in a larger air gap in a larger creepage distance. If it is appropriate to increase the creepage distance and thus the air gap, thereby also a cell distance of single cells of the fuel cell is increased, which usually leads to a reduced volumetric power density. Does it come to the assembly or operation of the fuel cell to deformations of the
  • Insulation rings not rigidly attached.
  • the invention is an object of the invention to provide a bipolar plate and a fuel cell available, which is characterized by increased reliability and reliability while cost-effective production. Furthermore, a manufacturing method for cost-effective production of the bipolar plate is to be made available.
  • a bipolar plate for a fuel cell.
  • the bipolar plate has a base body and a sealing material on the base body. Characteristically, it is provided that the base body forms at least one edge elevation in an outer edge region, and the bipolar plate has an electrically insulating material at a maximum of the at least one edge elevation.
  • the bipolar plate according to the invention an increased short-circuit safety is ensured during operation of the fuel cell, since edges of the bipolar plates (with electrically conductive bodies) to each other by the arranged on the edge elevations, electrically insulating material are isolated. Furthermore, the bipolar plate according to the invention can be produced in a particularly cost-effective manner, since one known from the prior art,
  • a contact of the electrically insulating material with adjacent components for. B. produce a membrane electrode assembly.
  • the contact improves the stability of the fuel cell.
  • application of the electrically insulating material can preferably take place by rolling up or printing. This is possible because in the outer edge region, a surface of the base body is raised by means of at least one Randerhöhung, and thus now a less large distance to adjacent components by means of the electrically insulating material must be bridged.
  • the base body forms at least one seal increase and the bipolar plate forms the sealing material at a maximum of at least one
  • both the electrically insulating material and the sealing material can be applied.
  • the term "maximum” designates the highest point, that is to say the head end, the summit or the top of the seal elevation and the elevation of the rim.
  • the seal increase and the Randerhöhung forms the body with a material of the body, z. As a metal.
  • the elevations in particular the at least one seal elevation, may be elevations extending along a major surface of the bipolar plate.
  • the maxima of the elevations over their (entire) course are coplanar.
  • a bipolar plate typically has two main surfaces, which are those surfaces of greatest extent, that is to say the planar surfaces of the bipolar plate.
  • the elevations can also be called elevations.
  • the at least one edge elevation has the maximum at an outer edge of the edge region.
  • Edge enhancement not only the outer edge of the bipolar plate, but there also has the maximum amount of edge enhancement. This ensures that within a
  • the sealing material and the electrically insulating material are the same material. It is the sealing material and the electrically insulating material that is the same, electrically insulating sealing material. By this configuration, not two different materials must be handled in the production, but only a single material having the properties of both materials.
  • the electrically insulating sealing material is preferably an elastomer, in particular a fluororubber (FKM).
  • the base body forms edge margins arranged opposite one another in a cross section.
  • the cross-section is typically a cross-section perpendicular to a major surface of the bipolar plate.
  • the base body is open in the cross section at its outer edge.
  • the main body therefore has a divergent (expanding) cross-section towards its outer edge.
  • the open cross-section extends
  • At least two of the seal increases and / or at least two of the edge elevations to a
  • Center plane of the bipolar plate are designed symmetrically.
  • the base body in a cross section has a step shape towards its outer edge, wherein the step shape forms the at least one edge elevation.
  • the at least one edge enhancement is realized by means of a step of the base body.
  • the base body has a closed, stepped cross section within the edge region. It follows that the base body in the edge region typically only on one side has at least one edge elevation. The other side of the main body is within the fuel cell in the edge region by the step shape so far away from an adjacent component that can be dispensed with an additional insulation in the edge region on this page.
  • the step shape can be described as a shape which, in the cross section towards its outer edge, initially follows a course in the direction of a major surface of the bipolar plate, then in a direction away from the bipolar plate and then in the direction of the edge enhancement in the direction parallel to the main surface ,
  • Seal increases a higher compressive stiffness (ie perpendicular to the main surface) than the edge heights. If the two elevations are compressed by the same amount within a fuel cell, the larger the seal increases Compressive forces than on the edge elevations, thereby preventing an excessive loss of sealing force (due to the edge elevations).
  • the at least one seal increase is executed closed around the circumference.
  • the closed area may be, for example, a chemically active area or a resource opening within the fuel cell.
  • the at least one edge elevation (and on it the electrically insulating material) may be designed to be closed around the circumference, whereby a uniform load distribution of the fuel cell, ie within a fuel cell stack. But it can also be several single or interrupted all around
  • the edge elevation and / or the electrically insulating material is formed (shaped) such that the electrically insulating material does not assume a sealing function on the edge elevation. This results in a clear functional separation of the edge elevation and / or the electrically insulating material
  • Sealing material (and the preferred seal increase) and arranged on the base body outside the sealing material, electrically insulating material and the edge elevation. With a loss of sealing force of the arranged on the seal increase sealing material, this is easily recognizable from outside the fuel cell, as exiting reactants or reaction products not from the electrically insulating material
  • At least one of the maxima is designed as a particular coplanar plateau.
  • the at least one seal elevation and / or the at least one edge elevation has a plateau with the height of the respective maximum, which is coplanar with the at least one further maximum. This results in a larger contact surface for the electrically insulating material and / or the sealing material.
  • the base body comprises at least one metallic sheet, wherein the at least one seal elevation and / or the at least one edge elevation are bends of the sheet.
  • the base body and also its seal increase and / or edge increase can be produced particularly inexpensively.
  • the base body has two metallic sheets, whereby the main body as a whole, including extending within the body channels, can be realized by means of the two sheets.
  • the seal increases may be outwardly facing beads in the sheet.
  • a cavity within the seal elevation, ie within the body, is preferably as a
  • the seal elevation can be used as a channel for a resource (eg, a coolant).
  • a resource eg, a coolant
  • a narrow side of the bipolar plate ie the end face
  • the electrically insulating material is covered by the electrically insulating material.
  • Seal material komplanare outer surfaces have.
  • the outer surfaces are angled to each other.
  • Such outer surfaces can preferably be produced by means of a tool with an angle-conforming surface.
  • a fuel cell with at least one bipolar plate according to the invention is provided.
  • the fuel cell is characterized by increased reliability and simplified assembly. Until now, special care had to be taken during assembly not to bend edge regions of the bipolar plates, in order not to reduce a required air gap. As a result of the at least one edge increase provided with the electrically insulating material, the assembly is thus simplified.
  • the simultaneous application of the materials saves time and money during production. This is especially true when the sealing material and the electrically insulating material are the same electrically insulating sealing material. In particular, one and the same tool is used for applying both materials, in particular the electrically insulating sealing material.
  • the production is simplified if the sealing material is applied to a maximum of at least one seal increase and the maxima of the increases Komplanar are, as a tool for applying the materials may have an angled surface.
  • the application comprises a rolling up or an imprinting.
  • the sealing material can be applied particularly effectively.
  • FIG. 3 shows a bipolar plate with one realized by means of a step of the basic body
  • FIG. 1 shows a partial region of a fuel cell 100 according to the prior art.
  • two bipolar plates 10 according to the prior art are shown with a membrane arrangement 11 arranged therebetween.
  • the visible in the figures part of the membrane assembly 1 1 z. B. an edge reinforcing film or the membrane of the membrane assembly 1 1 be.
  • the membrane assembly 1 1 may also be formed as a membrane-electrode assembly.
  • the bipolar plates 10 comprise an electrically conductive base body 12, which in the example of two adjoining and z. B. welded together (metal) sheets 13 is formed.
  • the base bodies 12 of the bipolar plates 10 each have two seal elevations 14. These are at their maxima 15 with a
  • the edges 17 (ie narrow sides of the main body 12) of the bipolar plate 10 are typically cut by laser. Nevertheless, such insulation is susceptible to deformation which the edges 17 (ie narrow sides of the main body 12) of the bipolar plate 10 are typically cut by laser. Nevertheless, such insulation is susceptible to deformation which the edges 17 (ie narrow sides of the main body 12) of the bipolar plate 10 are typically cut by laser. Nevertheless, such insulation is susceptible to deformation which the
  • FIG. 2 shows a partial region of a fuel cell 100 according to a preferred embodiment
  • the bipolar plate 10 now has edge elevations 20 arranged on both sides in an edge region 18 in addition to the seal elevations 14 (which may also be omitted depending on the configuration).
  • the margins increases
  • the seal elevation 14 and the elevation 20 are located farther outward relative to the seal risers 14 on the bipolar plate 10.
  • the seal elevation 14 and the elevation 20 have mutually coplanar maxima 15.
  • the maxima 15 thus lie per main surface 21 in each case in a common plane 23.
  • the planes 23 can also be parallel to one another and in particular also parallel to a center plane 25, which represents a contact plane of the two plates 13.
  • the maxima 15 of the elevations 14, 20 per main area 21 have equal heights 22 above the center plane 25.
  • the elevations 14, 20 are realized in the example as outwardly directed beads.
  • Seal material 16 and on the maxima 15 edge elevations 20 an electrically insulating material 24.
  • an electrically insulating material 24 instead of using two different materials 16, 24, a single material may also be provided. This is thus an electrically insulating
  • the maxima 15 are in the form of plateaus (also identified by the reference numeral 15), which are arranged to be coplanar with one another per main surface 21, that is to say in the same plane 23.
  • the edge elevations 20 have their maxima on an outer edge 17 of the edge region 18 (ie on an outer edge 17 of the main surface 21).
  • the bipolar plate ends too its edge 17 with the plateaus of the Randerhöhungen 20.
  • the edge elevations 20 are arranged opposite one another.
  • a fanning out 26 of the base body 12 to the outer edges 17 is also apparent.
  • the fanning 26 are realized by the two sheets 13 per bipolar plate 10 to the edge 17 of the respective bipolar plate 10 back
  • the main body 12 is thus formed open at its outer edge 17.
  • the main body of the bipolar plates 10 may also on their narrow sides 27 (end faces) have the electrically insulating material 24 (not shown).
  • edge elevations 20 support adjacent ones
  • edges 17 are subject to further tolerances than the air gap insulation and are therefore less expensive to manufacture and easier to handle. Even if an edge 17 of a sheet 13 is damaged, by the edge 17 of the second sheet 13 is an orientation
  • FIG. 3 likewise shows a fuel cell 100 and a bipolar plate 10 according to a preferred embodiment of the invention.
  • the bipolar plate 10 differs from the bipolar plate 10 according to FIG. 2 in that the base body 12 has a step shape in cross-section 28 in the edge region 18, ie towards its outer edge 17, wherein the step shape 28 forms the at least one edge elevation 20.
  • both plates 13 of the body 12 bent in the edge region 18 in a common direction, thereby realizing a Randerhöhung 20 on a major surface of the bipolar plate 10th
  • the edge elevations 20 of the bipolar plates 10 support membrane assemblies 1 1 (as opposed to the embodiment according to FIG. 2) on one side of the bipolar plate 10.
  • the stepped mold 28 now has an enlarged air gap 19 in comparison with the prior art.
  • the seal elevations 14 may be made stiffer than the edge heights 20. This can be realized (as in Figure 2) by the maxima 15 of
  • Seal elevations 14 are supported on both sides by flanks of the seal elevation 14, while the maxima 15 of the edge elevations 20 are supported only on one side by a respective edge of the edge elevations 20.
  • the flanks extend between the
  • the bipolar plates 10 according to the invention can be produced in accordance with a preferred method by firstly providing the main body 14 of the bipolar plate 10, in particular by producing it (for example by pressing it). This is followed by a simultaneous
  • the materials 16, 24 may be applied by being rolled up or printed. Due to the coplanar maxima, a tool for applying the sealing material 16 and the electrically insulating material 24 an angle-faithful (ie level) and the
  • Seal material 16 have directed surface.
  • the fuel cell 100 is more tolerant to deformation than conventional air gap insulations.
  • the invention can be used both to drive a motor vehicle and within
  • Electrolyzers are used. In addition, it is suitable both for low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells (NT-PEM fuel cells) according to the fuel cell 100, solid oxide fuel cells (SOFC) shown in the figures,
  • N-PEM fuel cells low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells
  • SOFC solid oxide fuel cells
  • PAFC Phosphoric acid fuel cells
  • AFC alkaline fuel cells

Abstract

The invention relates to a bipolar plate (10) for a fuel cell (100), said bipolar plate (10) having a main body (12) and a sealing material (16) on the main body (12). The invention is characterised in that the main body (12) has at least one raised edge (20) formed in an outer edge region (18) and the bipolar plate (10) has an electrically insulating material (24) on the maximum point (15) of the at least one raised edge (20). The invention also relates to a fuel cell (100) comprising a bipolar plate (10) according to the invention and to a method for producing the bipolar plate (10).

Description

Beschreibung  description
Bipolarplatte, Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung der Bipolarplatte Bipolar plate, fuel cell and method for producing the bipolar plate
Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, wobei die Bipolarplatte einen Grundkörper und auf dem Grundkörper ein Dichtungsmaterial aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennstoffzelle mit einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte und ein Verfahren zur Herstellung der Bipolarplatte. The invention relates to a bipolar plate for a fuel cell, wherein the bipolar plate has a base body and a sealing material on the base body. Furthermore, the invention relates to a fuel cell with a bipolar plate according to the invention and a method for producing the bipolar plate.
Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit (MEA für membrane electrode assembly), die ein Verbund aus einer protonenleitenden Membran und jeweils einer, beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode (Anode und Kathode) ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Einheit an den, der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. In der Regel wird die Brennstoffzelle durch eine Vielzahl, im Stapel (englisch: Stack) angeordneter MEAs gebildet, deren elektrische Leistungen sich addieren. Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu H+ unter Abgabe von Elektronen stattfindet. Über den Elektrolyten oder die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen H+ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Fuel cells use the chemical transformation of a fuel with oxygen to water to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain as core component the so-called membrane electrode assembly (MEA for membrane electrode assembly), which is a composite of a proton-conducting membrane and one, both sides of the membrane disposed electrode (anode and cathode). In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane-electrode assembly on the sides of the electrodes facing away from the membrane. As a rule, the fuel cell is formed by a large number of stacked MEAs whose electrical powers are added together. During operation of the fuel cell, the fuel, in particular hydrogen H 2 or a hydrogen-containing gas mixture, is supplied to the anode, where an electrochemical oxidation of H 2 to H + takes place with emission of electrons. Via the electrolyte or the membrane, which separates the reaction spaces gas-tight from each other and electrically isolated, takes place (water-bound or anhydrous) transport of protons H + from the anode compartment in the cathode compartment. The electrons provided at the anode are supplied to the cathode via an electrical line. The cathode becomes oxygen or an oxygen-containing one
Gasgemisch zugeführt, sodass eine Reduktion von 02 zu O2" unter Aufnahme der Elektronen stattfindet. Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum diese Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser. Durch die direkte Umsetzung von chemischer in elektrische Energie erzielen Brennstoffzellen gegenüber anderen Gas mixture is fed, so that a reduction of 0 2 to O 2 "takes place under receiving the electrons. At the same time react in the cathode chamber, this oxygen anions with the transported across the membrane protons to form water. Due to the direct conversion of chemical to electrical energy achieve fuel cell over other
Elektrizitätsgeneratoren aufgrund der Umgehung des Carnot-Faktors einen verbesserten Wirkungsgrad. Electricity generators due to the circumvention of the Carnot factor improved efficiency.
Die derzeit am weitesten entwickelte Brennstoffzellentechnologie basiert auf Polymerelektrolytmembranen (PEM), bei denen die Membran selbst aus einem Polymerelektrolyt besteht. Hierbei werden oft säuremodifizierte Polymere, insbesondere perfluorierte Polymere, eingesetzt. Der am weitesten verbreitete Vertreter dieser Klasse von Polymerelektrolyten ist eine Membran aus einem sulfonierten Polytetrafluorethylen-Copolymer (Handelsname: Nation; Copolymer aus Tetrafluorethylen und einem Sulfonylsäurefluorid-Derivat eines Perfluoralkylvinylethers). Die elektrolytische Leitung findet dabei über hydratisierte Protonen statt, weshalb für die Protonenleitfähigkeit das Vorhandensein von Wasser Bedingung ist und im Betrieb der PEM-Brenn- stoffzelle ein Anfeuchten der Betriebsgase erforderlich ist. Aufgrund der Notwendigkeit des Wassers ist die maximale Betriebstemperatur dieser Brennstoffzellen bei Normdruck auf unter 100 °C beschränkt. In Abgrenzung von Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (HT-PEM-Brennstoffzellen), deren elektrolytische Leitfähigkeit auf einen durch elektrostatische Komplexbindung an ein Polymergerüst der Polymerelektrolytmembran gebundenen Elektrolyten beruht (beispielsweise Phosphorsäure-dotierte Polybenzimidazol(PBI)-Membrane) und die bei Temperaturen von 160 °C betrieben werden, wird dieser Brennstoffzellentyp auch als Niedertemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (NT-PEM-Brennstoffzelle) bezeichnet. Currently the most advanced fuel cell technology is based on polymer electrolyte membranes (PEMs), where the membrane itself consists of a polymer electrolyte. In this case, acid-modified polymers, in particular perfluorinated polymers, are often used. The most common representative of this class of polymer electrolytes is a membrane a sulfonated polytetrafluoroethylene copolymer (trade name: Nation; copolymer of tetrafluoroethylene and a sulfonyl fluoride derivative of a perfluoroalkyl vinyl ether). The electrolytic conduction takes place via hydrated protons, which is why the presence of water is a prerequisite for the proton conductivity and moistening of the operating gases is required during operation of the PEM fuel cell. Due to the necessity of the water, the maximum operating temperature of these fuel cells is limited to below 100 ° C at standard pressure. In contrast to high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells (HT-PEM fuel cells) whose electrolytic conductivity is based on an electrode bound by electrostatic complexation to a polymer backbone of the polymer electrolyte membrane electrolyte (for example, phosphoric acid-doped polybenzimidazole (PBI) membranes) and at temperatures of 160 ° C, this type of fuel cell is also referred to as a low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell (NT-PEM fuel cell).
Die Membran-Elektroden-Einheiten sind alternierend mit elektrisch leitfähigen Bipolarplatten der Brennstoffzelle gestapelt und somit in Reihe geschaltet. Es muss im Betrieb der Brennstoffzelle sichergestellt werden, dass benachbarte Bipolarplatten nicht in elektrisch leitfähigen Kontakt geraten. The membrane-electrode assemblies are stacked alternately with electrically conductive bipolar plates of the fuel cell and thus connected in series. During operation of the fuel cell, it must be ensured that neighboring bipolar plates do not come into electrically conductive contact.
Die WO 201 1 /002823 offenbart eine Bipolarplatte, deren äußerer Rand von einer Dichtung umschlossen ist. Die Bipolarplatte und die Dichtung bilden eine Baugruppe. Die Dichtung kann dabei an die Bipolarplatte angespritzt sein. WO 201 1/002823 discloses a bipolar plate whose outer edge is enclosed by a seal. The bipolar plate and the seal form an assembly. The seal can be molded onto the bipolar plate.
Ferner sind Bipolarplatten bekannt, deren äußerer Rand innerhalb eines Furthermore, bipolar plates are known whose outer edge within a
Brennstoffzellenstapels einen Luftspalt zu benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten und/oder benachbarten Bipolarplatten aufweist. Durch den Luftspalt werden ansonsten mögliche Kriechströme verhindert oder zumindest vermindert. Dabei resultiert ein größerer Luftspalt in einer größeren Kriechstrecke. Ist es angebracht, die Kriechstrecke und somit den Luftspalt zu vergrößern, wird dabei auch ein Zellabstand von Einzelzellen der Brennstoffzelle vergrößert, was in der Regel zu einer verringerten volumetrischen Leistungsdichte führt. Kommt es beim Zusammenbau oder dem Betrieb der Brennstoffzelle zu Verformungen der Fuel cell stack has an air gap to adjacent membrane electrode assemblies and / or adjacent bipolar plates. Otherwise, possible creepage currents are prevented or at least reduced by the air gap. This results in a larger air gap in a larger creepage distance. If it is appropriate to increase the creepage distance and thus the air gap, thereby also a cell distance of single cells of the fuel cell is increased, which usually leads to a reduced volumetric power density. Does it come to the assembly or operation of the fuel cell to deformations of the
Bipolarplatten, so kann sich der Luftspalt reduzieren. Bipolar plates, so the air gap can be reduced.
Ferner ist bekannt, einen großen Überstand von zwischen den Bipolarplatten angeordneten Membran-Anordnungen vorzusehen. Allerdings ist dabei eine Ausrichtung der Bipolarplatten und der Membran-Anordnungen über ihren äußeren Rand nicht mehr ohne Weiteres möglich. Eine Alternative stellen Isolationsringe als Teil einer Bipolarplattenbaugruppe dar. Zu ihrer Herstellung wird jedoch ein zusätzlicher Herstellungsschritt nötig. Zudem sind die Furthermore, it is known to provide a large projection of arranged between the bipolar plates membrane assemblies. However, an orientation of the bipolar plates and the membrane assemblies over their outer edge is no longer readily possible. An alternative is to use insulating rings as part of a bipolar plate assembly. However, their manufacture requires an additional manufacturing step. In addition, the
Isolationsringe nicht starr angebracht. Insulation rings not rigidly attached.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bipolarplatte und eine Brennstoffzelle zur Verfügung zu stellen, welche sich durch eine erhöhte Betriebs- und Ausfallsicherheit bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellung auszeichnet. Ferner soll ein Herstellungsverfahren zur kostengünstigen Herstellung der Bipolarplatte zur Verfügung gestellt werden. The invention is an object of the invention to provide a bipolar plate and a fuel cell available, which is characterized by increased reliability and reliability while cost-effective production. Furthermore, a manufacturing method for cost-effective production of the bipolar plate is to be made available.
Erfindungsgemäß wird eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt. Die Bipolarplatte weist einen Grundkörper und auf dem Grundkörper ein Dichtungsmaterial auf. Kennzeichnend ist vorgesehen, dass der Grundkörper in einem äußeren Randbereich wenigstens eine Randerhöhung ausbildet, und die Bipolarplatte auf einem Maximum der wenigstens einen Randerhöhung ein elektrisch isolierendes Material aufweist. According to the invention, a bipolar plate is provided for a fuel cell. The bipolar plate has a base body and a sealing material on the base body. Characteristically, it is provided that the base body forms at least one edge elevation in an outer edge region, and the bipolar plate has an electrically insulating material at a maximum of the at least one edge elevation.
Durch die erfindungsgemäße Bipolarplatte wird im Betrieb der Brennstoffzelle eine erhöhte Kurzschlusssicherheit sichergestellt, da Ränder der Bipolarplatten (mit elektrisch leitfähigen Grundkörpern) zueinander durch das auf den Randerhöhungen angeordnete, elektrisch isolierende Material isoliert sind. Ferner kann die erfindungsgemäße Bipolarplatte besonders kostengünstig hergestellt werden, da ein aus dem Stand der Technik bekanntes, By the bipolar plate according to the invention an increased short-circuit safety is ensured during operation of the fuel cell, since edges of the bipolar plates (with electrically conductive bodies) to each other by the arranged on the edge elevations, electrically insulating material are isolated. Furthermore, the bipolar plate according to the invention can be produced in a particularly cost-effective manner, since one known from the prior art,
materialaufwändiges Umspritzen des Randbereichs der Bipolarplatte nicht mehr nötig ist, um dennoch innerhalb der Brennstoffzelle einen Kontakt des elektrisch isolierenden Materials mit angrenzenden Bauteilen, z. B. einer Membran-Elektroden-Einheit herzustellen. Durch den Kontakt wird unter anderem die Stabilität der Brennstoffzelle verbessert. Vielmehr kann ein Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials bevorzugt durch ein Aufrollen oder Aufdrucken erfolgen. Dies ist möglich, da im äußeren Randbereich eine Oberfläche des Grundkörpers mittels der wenigstens einen Randerhöhung angehoben wird, und somit nunmehr ein weniger großer Abstand zu angrenzenden Bauteilen mittels des elektrisch isolierenden Materials überbrückt werden muss. material-consuming encapsulation of the edge region of the bipolar plate is no longer necessary, yet within the fuel cell, a contact of the electrically insulating material with adjacent components, for. B. produce a membrane electrode assembly. Among other things, the contact improves the stability of the fuel cell. Rather, application of the electrically insulating material can preferably take place by rolling up or printing. This is possible because in the outer edge region, a surface of the base body is raised by means of at least one Randerhöhung, and thus now a less large distance to adjacent components by means of the electrically insulating material must be bridged.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Grundkörper wenigstens eine Dichtungserhöhung ausbildet und die Bipolarplatte das Dichtungsmaterial auf einem Maximum der wenigstens einen It is preferably provided that the base body forms at least one seal increase and the bipolar plate forms the sealing material at a maximum of at least one
Dichtungserhöhung aufweist, wobei das Maximum der Dichtungserhöhung und das Maximum der Randerhöhung komplanar (also in ein und derselben Ebene) angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung der Bipolarplatte kann diese besonders einfach und kostengünstig gefertigt werden, da mittels eines Werkzeugs mit winkeltreuer Oberfläche in ein und demselben Has seal increase, wherein the maximum of the seal increase and the maximum of the edge elevation komplanar (ie in one and the same plane) are arranged. Due to this configuration of the bipolar plate, this can be made particularly simple and inexpensive be there by means of a tool with angled surface in one and the same
Herstellungsschritt sowohl das elektrisch isolierende Material als auch das Dichtungsmaterial aufgetragen werden können. Manufacturing step, both the electrically insulating material and the sealing material can be applied.
Die Bezeichnung„Maximum" (mit der Mehrzahl„Maxima") bezeichnet im Kontext der Erfindung die höchste Stelle, also das Kopfende, den Gipfel oder die Spitze der Dichtungserhöhung und der Randerhöhung. Die Dichtungserhöhung und die Randerhöhung bildet der Grundkörper mit einem Material des Grundkörpers, z. B. einem Metall aus. In the context of the invention, the term "maximum" (with the plurality of "maxima") designates the highest point, that is to say the head end, the summit or the top of the seal elevation and the elevation of the rim. The seal increase and the Randerhöhung forms the body with a material of the body, z. As a metal.
Die Erhöhungen, insbesondere die wenigstens eine Dichtungserhöhung, können entlang einer Hauptfläche der Bipolarplatte verlaufende Erhöhungen sein. Insbesondere sind die Maxima der Erhöhungen über ihren (gesamten) Verlauf komplanar. Eine Bipolarplatte weist dabei typischerweise zwei Hauptflächen auf, welche jene Flächen größter Ausdehnung, also die Planflächen der Bipolarplatte sind. Die Erhöhungen können auch als Erhebungen bezeichnet werden. The elevations, in particular the at least one seal elevation, may be elevations extending along a major surface of the bipolar plate. In particular, the maxima of the elevations over their (entire) course are coplanar. In this case, a bipolar plate typically has two main surfaces, which are those surfaces of greatest extent, that is to say the planar surfaces of the bipolar plate. The elevations can also be called elevations.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Randerhöhung das Maximum an einem äußeren Rand des Randbereichs aufweist. Somit bildet der äußere Rand der It is preferably provided that the at least one edge elevation has the maximum at an outer edge of the edge region. Thus, the outer edge of the forms
Randerhöhung nicht nur den äußeren Rand der Bipolarplatte, sondern weist dort auch die maximale Höhe der Randerhöhung auf. Damit ist sichergestellt, dass innerhalb einer Edge enhancement not only the outer edge of the bipolar plate, but there also has the maximum amount of edge enhancement. This ensures that within a
Brennstoffzelle der äußere Rand der Randerhöhung an einem benachbarten Bauteil (mit dem dazwischenliegenden elektrisch isolierenden Material) anliegt. Somit werden im Betrieb Vibrationen der Ränder der Bipolarplatten verhindert und die Kurzschlusssicherheit weiter erhöht. Fuel cell, the outer edge of the edge enhancement on an adjacent component (with the intervening electrically insulating material) is applied. Thus, vibrations of the edges of the bipolar plates are prevented during operation and the short circuit safety further increased.
Bevorzugt sind das Dichtungsmaterial und das elektrisch isolierende Material das gleiche Material. Es sind das Dichtungsmaterial und das elektrisch isolierende Material also das gleiche, elektrisch isolierende Dichtungsmaterial. Durch diese Ausgestaltung müssen bei der Herstellung nicht zwei verschiedene Materialen gehandhabt werden, sondern lediglich ein einziges Material, welches die Eigenschaften beider Materialien aufweist. Das elektrisch isolierende Dichtungsmaterial ist vorzugsweise ein Elastomer, insbesondere ein Fluorkautschuk (FKM). Preferably, the sealing material and the electrically insulating material are the same material. It is the sealing material and the electrically insulating material that is the same, electrically insulating sealing material. By this configuration, not two different materials must be handled in the production, but only a single material having the properties of both materials. The electrically insulating sealing material is preferably an elastomer, in particular a fluororubber (FKM).
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Grundkörper in einem Querschnitt gegenüberliegend angeordnete Randerhöhungen ausbildet. Somit erfolgt innerhalb der Brennstoffzelle eine beidseitige Abstützung durch die Bipolarplatte, wodurch eine besonders robuste Brennstoffzelle erzielt wird. Der Querschnitt ist typisch erweise ein rechtwinklig zu einer Hauptfläche der Bipolarplatte verlaufender Querschnitt. It is preferably provided that the base body forms edge margins arranged opposite one another in a cross section. Thus, within the fuel cell, a bilateral support by the bipolar plate, whereby a particularly robust fuel cell is achieved. The cross-section is typically a cross-section perpendicular to a major surface of the bipolar plate.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Grundkörper in dem Querschnitt an seinem äußeren Rand offen ausgebildet ist. Der Grundkörper weist zu seinem äußeren Rand hin also einen divergenten (expandierenden) Querschnitt auf. Der offene Querschnitt erstreckt sich It is preferably provided that the base body is open in the cross section at its outer edge. The main body therefore has a divergent (expanding) cross-section towards its outer edge. The open cross-section extends
typischerweise innerhalb des Randbereichs. Somit bildet der Grundkörper in seinem typically within the border area. Thus, the main body forms in his
Querschnitt eine Auffächerung zu seinem äußeren Rand hin aus. Dadurch sind die beiden Randerhöhungen mittels der Auffächerung des Grundkörpers realisiert. Damit können die Randerhöhungen ohne zusätzlichen Materialaufwand realisiert werden. Cross-section a fanning to its outer edge out. As a result, the two edge enhancements are realized by means of the fanning of the base body. Thus, the edge enhancements can be realized without additional material costs.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei der Dichtungserhöhungen und/oder wenigstens zwei der Randerhöhungen zu einer According to a preferred embodiment of the invention it is provided that at least two of the seal increases and / or at least two of the edge elevations to a
Mittenebene der Bipolarplatte symmetrisch ausgeführt sind. Somit erfolgt innerhalb der Center plane of the bipolar plate are designed symmetrically. Thus, within the
Brennstoffzelle eine geradlinige Kraftweiterleitung senkrecht zur Mittenebene, wodurch die Stabilität der Brennstoffzelle weiter erhöht wird. Fuel cell rectilinear force transmission perpendicular to the center plane, whereby the stability of the fuel cell is further increased.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Grundkörper in einem Querschnitt eine Stufenform zu seinem äußeren Rand hin aufweist, wobei die Stufenform die wenigstens eine Randerhöhung ausbildet. Somit ist die wenigstens eine Randerhöhung mittels einer Stufe des Grundkörpers realisiert. Dadurch weist der Grundkörper innerhalb des Randbereichs geschlossenen, stufenförmigen Querschnitt auf. Daraus ergibt sich, dass der Grundkörper im Randbereich typischerweise nur einseitig die wenigstens eine Randerhöhung aufweist. Die andere Seite des Grundkörpers ist innerhalb der Brennstoffzelle im Randbereich durch die Stufenform so weit von einem angrenzenden Bauteil entfernt, dass auf dieser Seite auf eine zusätzliche Isolierung im Randbereich verzichtet werden kann. Die Stufenform kann als eine Form beschrieben werden, welche in dem Querschnitt zu seinem äußeren Rand hin zunächst einen Verlauf in Richtung einer Hauptfläche der Bipolarplatte, anschließend in eine von der Bipolarplatte weg weisende Richtung und anschließend im Maximum der Randerhöhung wieder in Richtung parallel zur Hauptfläche verläuft. It is preferably provided that the base body in a cross section has a step shape towards its outer edge, wherein the step shape forms the at least one edge elevation. Thus, the at least one edge enhancement is realized by means of a step of the base body. As a result, the base body has a closed, stepped cross section within the edge region. It follows that the base body in the edge region typically only on one side has at least one edge elevation. The other side of the main body is within the fuel cell in the edge region by the step shape so far away from an adjacent component that can be dispensed with an additional insulation in the edge region on this page. The step shape can be described as a shape which, in the cross section towards its outer edge, initially follows a course in the direction of a major surface of the bipolar plate, then in a direction away from the bipolar plate and then in the direction of the edge enhancement in the direction parallel to the main surface ,
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the
Dichtungserhöhungen eine höhere Drucksteifigkeit (also senkrecht zur Hauptfläche) aufweisen als die Randerhöhungen. Werden innerhalb einer Brennstoffzelle die beiden Erhöhungen um einen gleichen Betrag komprimiert, so wirken dadurch auf die Dichtungserhöhungen größere Druckkräfte als auf die Randerhöhungen, wodurch ein übermäßiger Verlust an Dichtkraft (durch die Randerhöhungen) verhindert wird. Seal increases a higher compressive stiffness (ie perpendicular to the main surface) than the edge heights. If the two elevations are compressed by the same amount within a fuel cell, the larger the seal increases Compressive forces than on the edge elevations, thereby preventing an excessive loss of sealing force (due to the edge elevations).
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Dichtungserhöhung geschlossen rundumlaufend ausgeführt ist. Somit wird innerhalb einer Brennstoffzelle mittels des It is preferably provided that the at least one seal increase is executed closed around the circumference. Thus, within a fuel cell by means of the
Dichtungsmaterials ein geschlossener Bereich abgedichtet. Der geschlossene Bereich kann beispielsweise ein chemisch aktiver Bereich oder eine Betriebsmittelöffnung innerhalb der Brennstoffzelle sein. Auch die wenigstens eine Randerhöhung (und auf ihr das elektrisch isolierende Material) kann geschlossen rundumlaufend ausgebildet sein, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung der Brennstoffzelle, also innerhalb eines Brennstoffzellenstapels erfolgt. Es können aber auch mehrere einzelne oder unterbrochen rundumlaufende Sealing material sealed a closed area. The closed area may be, for example, a chemically active area or a resource opening within the fuel cell. The at least one edge elevation (and on it the electrically insulating material) may be designed to be closed around the circumference, whereby a uniform load distribution of the fuel cell, ie within a fuel cell stack. But it can also be several single or interrupted all around
Randerhöhungen je Grundkörper vorgesehen sein. Randerhöhungen be provided per body.
Vorzugsweise ist die Randerhöhung und/oder das elektrisch isolierende Material derart ausgebildet (geformt), dass das elektrisch isolierende Material auf der Randerhöhung keine Dichtfunktion übernimmt. Dadurch ergibt sich eine klare funktionelle Trennung des Preferably, the edge elevation and / or the electrically insulating material is formed (shaped) such that the electrically insulating material does not assume a sealing function on the edge elevation. This results in a clear functional separation of the
Dichtungsmaterials (und der bevorzugten Dichtungserhöhung) sowie des auf dem Grundköper außerhalb des Dichtungsmaterials angeordneten, elektrisch isolierenden Materials und der Randerhöhung. Bei einem Dichtkraftverlust des auf der Dichtungserhöhung angeordneten Dichtmaterials ist dies von außerhalb der Brennstoffzelle leichter erkennbar, da austretende Reaktanten oder Reaktionsprodukte nicht von dem elektrisch isolierenden Material Sealing material (and the preferred seal increase) and arranged on the base body outside the sealing material, electrically insulating material and the edge elevation. With a loss of sealing force of the arranged on the seal increase sealing material, this is easily recognizable from outside the fuel cell, as exiting reactants or reaction products not from the electrically insulating material
zurückgehalten und ein Defekt somit nicht verschleiert wird. held back and a defect is thus not obscured.
Vorzugsweise ist wenigstens eines der Maxima als ein insbesondere komplanares Plateau ausgebildet. Somit weist die wenigstens eine Dichtungserhöhung und/oder die wenigstens eine Randerhöhung ein Plateau mit der Höhe des jeweiligen Maximums auf, welches komplanar zu dem wenigstens einen weiteren Maximum ist. Dadurch ergibt sich eine größere Auflagefläche für das elektrisch isolierende Material und/oder das Dichtungsmaterial. Preferably, at least one of the maxima is designed as a particular coplanar plateau. Thus, the at least one seal elevation and / or the at least one edge elevation has a plateau with the height of the respective maximum, which is coplanar with the at least one further maximum. This results in a larger contact surface for the electrically insulating material and / or the sealing material.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper wenigstens ein metallisches Blech umfasst, wobei die wenigstens eine Dichtungserhöhung und/oder die wenigstens eine Randerhöhung Biegungen des Blechs sind. Dadurch können der Grundkörper und auch dessen Dichtungserhöhung und/oder Randerhöhung besonders kostengünstig hergestellt werden. Bevorzugt weist der Grundkörper zwei metallische Bleche auf, wodurch der Grundkörper als gesamter, inklusive innerhalb des Grundkörpers verlaufender Kanäle, mittels der zwei Bleche realisiert werden kann. Insbesondere die Dichtungserhöhungen können dabei nach außen weisende Sicken im Blech sein. Ein Hohlraum innerhalb der Dichtungserhöhung, also innerhalb des Grundkörpers, ist vorzugsweise als ein According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the base body comprises at least one metallic sheet, wherein the at least one seal elevation and / or the at least one edge elevation are bends of the sheet. As a result, the base body and also its seal increase and / or edge increase can be produced particularly inexpensively. Preferably, the base body has two metallic sheets, whereby the main body as a whole, including extending within the body channels, can be realized by means of the two sheets. In particular, the seal increases may be outwardly facing beads in the sheet. A cavity within the seal elevation, ie within the body, is preferably as a
Betriebsmittelkanal ausgebildet. Dadurch kann die Dichtungserhöhung als ein Kanal für ein Betriebsmittel (z. B. eine Kühlflüssigkeit) genutzt werden. Operating medium channel formed. As a result, the seal elevation can be used as a channel for a resource (eg, a coolant).
Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Schmalseite der Bipolarplatte (also deren Stirnseite) von dem elektrisch isolierenden Material bedeckt ist. Somit kann Kriechströmen noch besser vorgebeugt werden. It is preferably provided that a narrow side of the bipolar plate (ie the end face) is covered by the electrically insulating material. Thus, leakage currents can be prevented even better.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das elektrisch isolierende Material und das It is preferably provided that the electrically insulating material and the
Dichtungsmaterial komplanare Außenflächen aufweisen. Somit sind die Außenflächen winkeltreu zueinander. Derartige Außenflächen können bevorzugt mittels eines Werkzeugs mit einer winkeltreuen Oberfläche hergestellt werden. Seal material komplanare outer surfaces have. Thus, the outer surfaces are angled to each other. Such outer surfaces can preferably be produced by means of a tool with an angle-conforming surface.
Ferner wird eine Brennstoffzelle mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte zur Verfügung gestellt. Die Brennstoffzelle zeichnet sich durch eine erhöhte Betriebssicherheit und einen vereinfachten Zusammenbau aus. Bisher musste beim Zusammenbau besonders darauf geachtet werden, Randbereiche der Bipolarplatten nicht zu verbiegen, um nicht einen erforderlichen Luftspalt zu verringern. Durch die wenigstens eine mit dem elektrisch isolierenden Material versehene Randerhöhung wird somit der Zusammenbau vereinfacht. Furthermore, a fuel cell with at least one bipolar plate according to the invention is provided. The fuel cell is characterized by increased reliability and simplified assembly. Until now, special care had to be taken during assembly not to bend edge regions of the bipolar plates, in order not to reduce a required air gap. As a result of the at least one edge increase provided with the electrically insulating material, the assembly is thus simplified.
Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte zur In addition, a method for producing a bipolar plate according to the invention for
Verfügung gestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Provided, the method comprising the steps of:
- Bereitstellen des Grundkörpers der Bipolarplatte;  - Providing the body of the bipolar plate;
- Gleichzeitiges Aufbringen des Dichtungsmaterials auf den Grundkörper und des elektrisch isolierenden Materials auf das Maximum der wenigstens einen Randerhöhung mittels eines Werkzeugs.  - Simultaneous application of the sealing material to the base body and the electrically insulating material to the maximum of at least one Randerhöhung means of a tool.
Durch das gleichzeitige Aufbringen der Materialien werden bei der Herstellung Zeit und Kosten gespart. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das Dichtungsmaterial und das elektrisch isolierende Material das gleiche elektrisch isolierende Dichtungsmaterial sind. Insbesondere wird zudem ein und dasselbe Werkzeug zum Aufbringen beider Materialien , insbesondere des elektrisch isolierenden Dichtungsmaterials, verwendet. The simultaneous application of the materials saves time and money during production. This is especially true when the sealing material and the electrically insulating material are the same electrically insulating sealing material. In particular, one and the same tool is used for applying both materials, in particular the electrically insulating sealing material.
Ferner wird die Herstellung vereinfacht, wenn das Dichtungsmaterial auf einem Maximum der wenigstens einen Dichtungserhöhung aufgetragen wird und die Maxima der Erhöhungen komplanar sind, da dadurch ein Werkzeug zum Aufbringen der Materialen eine winkeltreue Oberfläche aufweisen kann. Furthermore, the production is simplified if the sealing material is applied to a maximum of at least one seal increase and the maxima of the increases Komplanar are, as a tool for applying the materials may have an angled surface.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Aufbringen ein Aufrollen oder ein Aufdrucken umfasst. Mittels dieser Verfahren kann das Dichtungsmaterial besonders effektiv aufgebracht werden. It is preferably provided that the application comprises a rolling up or an imprinting. By means of these methods, the sealing material can be applied particularly effectively.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen The invention is described below in embodiments with reference to the associated
Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Drawings explained. Show it:
Figur 1 eine Bipolarplatte gemäß dem Stand der Technik, 1 shows a bipolar plate according to the prior art,
Figur 2 eine Bipolarplatte mit zwei, mittels einer Auffächerung des Grundkörpers 2 shows a bipolar plate with two, by means of a fanning out of the main body
realisierten Randerhöhungen, und  realized edge enhancements, and
Figur 3 eine Bipolarplatte mit einer, mittels einer Stufe des Grundkörpers realisierten FIG. 3 shows a bipolar plate with one realized by means of a step of the basic body
Randerhöhung.  Marginal increase.
Figur 1 zeigt einen Teilbereich einer Brennstoffzelle 100 gemäß dem Stand der Technik. FIG. 1 shows a partial region of a fuel cell 100 according to the prior art.
Innerhalb des dargestellten Teilbereichs sind zwei Bipolarplatten 10 gemäß dem Stand der Technik mit einer dazwischen angeordneten Membran-Anordnung 1 1 dargestellt. Der in den Figuren sichtbare Teil der Membran-Anordnung 1 1 kann z. B. eine Randverstärkungsfolie oder auch die Membran der Membran-Anordnung 1 1 sein. Die Membran-Anordnung 1 1 kann auch als eine Membran-Elektroden-Anordnung ausgebildet sein. Within the illustrated subregion, two bipolar plates 10 according to the prior art are shown with a membrane arrangement 11 arranged therebetween. The visible in the figures part of the membrane assembly 1 1 z. B. an edge reinforcing film or the membrane of the membrane assembly 1 1 be. The membrane assembly 1 1 may also be formed as a membrane-electrode assembly.
Die Bipolarplatten 10 umfassen einen elektrisch leitfähigen Grundkörper 12, welcher im Beispiel aus zwei aneinander anliegenden und z. B. miteinander verschweißten (Metall-)Blechen 13 gebildet ist. Im dargestellten Teilbereich weisen die Grundkörper 12 der Bipolarplatten 10 jeweils zwei Dichtungserhöhungen 14 auf. Diese sind an ihren Maxima 15 mit einem The bipolar plates 10 comprise an electrically conductive base body 12, which in the example of two adjoining and z. B. welded together (metal) sheets 13 is formed. In the illustrated subregion, the base bodies 12 of the bipolar plates 10 each have two seal elevations 14. These are at their maxima 15 with a
Dichtungsmaterial 16 versehen. Zur Isolation der Bipolarplatten 10 voneinander sind zwischen den Bipolarplatten 10 LuftspalteSealant 16 provided. To isolate the bipolar plates 10 from each other 10 air gaps between the bipolar plates
19 (Freiräume) vorgesehen. Um die Luftspalte 19 sicherstellen zu können , werden die Ränder 17 (also Schmalseiten des Grundkörpers 12) der Bipolarplatte 10 typischerweise mit Laser geschnitten. Trotzdem ist eine derartige Isolation anfällig für Verformungen, welche die 19 (free spaces) provided. In order to be able to ensure the air gaps 19, the edges 17 (ie narrow sides of the main body 12) of the bipolar plate 10 are typically cut by laser. Nevertheless, such insulation is susceptible to deformation which the
Luftspalte 19 verringern. Reduce air gap 19.
Figur 2 zeigt einen Teilbereich einer Brennstoffzelle 100 gemäß einer bevorzugten FIG. 2 shows a partial region of a fuel cell 100 according to a preferred embodiment
Ausgestaltung der Erfindung. Innerhalb des dargestellten Teilbereichs sind zwei Bipolarplatten 10 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen. Es ist zudem wiederum eine dazwischen angeordnete Membran-Anordnung 1 1 dargestellt. Embodiment of the invention. Within the illustrated subregion, two bipolar plates 10 are provided according to a preferred embodiment of the invention. It is also shown in turn a membrane arrangement 1 1 arranged therebetween.
Im Unterschied zum Stand der Technik gemäß Figur 1 weist die Bipolarplatte 10 nun zusätzlich zu den Dichtungserhöhungen 14 (welche je nach Ausgestaltung auch entfallen können) in einem Randbereich 18 beidseitig angeordnete Randerhöhungen 20 auf. Die RanderhöhungenIn contrast to the prior art according to FIG. 1, the bipolar plate 10 now has edge elevations 20 arranged on both sides in an edge region 18 in addition to the seal elevations 14 (which may also be omitted depending on the configuration). The margins increases
20 sind in Bezug zu den Dichtungserhöhungen 14 auf der Bipolarplatte 10 weiter außen angeordnet. Pro Hauptfläche 21 weisen die Dichtungserhöhung 14 und die Randerhöhung 20 zueinander komplanare Maxima 15 auf. Die Maxima 15 liegen also pro Hauptfläche 21 jeweils in einer gemeinsamen Ebene 23. Ferner können die Ebenen 23 auch parallel zueinander und insbesondere auch parallel zu einer Mittenebene 25 sein, welche eine Kontaktebene der beiden Bleche 13 darstellt. Somit weisen die Maxima 15 der Erhöhungen 14, 20 je Hauptfläche 21 gleiche Höhen 22 über der Mittenebene 25 auf. 20 are located farther outward relative to the seal risers 14 on the bipolar plate 10. For each major surface 21, the seal elevation 14 and the elevation 20 have mutually coplanar maxima 15. The maxima 15 thus lie per main surface 21 in each case in a common plane 23. Furthermore, the planes 23 can also be parallel to one another and in particular also parallel to a center plane 25, which represents a contact plane of the two plates 13. Thus, the maxima 15 of the elevations 14, 20 per main area 21 have equal heights 22 above the center plane 25.
Die Erhöhungen 14, 20 sind im Beispiel als nach außen gerichtete Sicken realisiert. The elevations 14, 20 are realized in the example as outwardly directed beads.
Auf den Maxima 15 der Dichtungserhöhungen 14 weisen die Bipolarplatten 10 ein On the maxima 15 of the seal increases 14, the bipolar plates 10 a
Dichtungsmaterial 16 und auf den Maxima 15 Randerhöhungen 20 ein elektrisch isolierendes Material 24 auf. Anstatt zwei verschiedene Materialien 16, 24 zu verwenden, kann auch ein einziges Material vorgesehen sein. Dieses ist somit ein elektrisch isolierendes Seal material 16 and on the maxima 15 edge elevations 20 an electrically insulating material 24. Instead of using two different materials 16, 24, a single material may also be provided. This is thus an electrically insulating
Dichtungsmaterial. Sealing material.
Die Maxima 15 sind als Plateaus (ebenfalls durch das Bezugszeichen 15 gekennzeichnet) ausgebildet, welche je Hauptfläche 21 zueinander komplanar, also in der selben Ebene 23 angeordnet sind. The maxima 15 are in the form of plateaus (also identified by the reference numeral 15), which are arranged to be coplanar with one another per main surface 21, that is to say in the same plane 23.
Die Randerhöhungen 20 weisen ihre Maxima an einem äußeren Rand 17 des Randbereichs 18 (also an einem äußeren Rand 17 der Hauptfläche 21 ) auf. Somit endet die Bipolarplatte zu ihrem Rand 17 mit den Plateaus der Randerhöhungen 20. In dem gezeigten Querschnitt durch die Bipolarplatte 10 sind die Randerhöhungen 20 gegenüberliegend angeordnet. The edge elevations 20 have their maxima on an outer edge 17 of the edge region 18 (ie on an outer edge 17 of the main surface 21). Thus, the bipolar plate ends too its edge 17 with the plateaus of the Randerhöhungen 20. In the cross section shown by the bipolar plate 10, the edge elevations 20 are arranged opposite one another.
Im gezeigten Querschnitt ist zudem eine Auffächerung 26 der Grundkörper 12 zu deren äußeren Rändern 17 hin ersichtlich. Die Auffächerungen 26 sind realisiert, indem die beiden Bleche 13 je Bipolarplatte 10 zum Rand 17 der jeweiligen Bipolarplatte 10 hin In the cross section shown, a fanning out 26 of the base body 12 to the outer edges 17 is also apparent. The fanning 26 are realized by the two sheets 13 per bipolar plate 10 to the edge 17 of the respective bipolar plate 10 back
auseinandergebogen sind. Der Grundkörper 12 ist also an seinem äußeren Rand 17 offenen ausgebildet. are bent apart. The main body 12 is thus formed open at its outer edge 17.
Die Grundkörper der Bipolarplatten 10 können auch an ihren Schmalseiten 27 (Stirnseiten) das elektrisch isolierende Material 24 aufweisen (nicht dargestellt). The main body of the bipolar plates 10 may also on their narrow sides 27 (end faces) have the electrically insulating material 24 (not shown).
Beim Betrieb der Brennstoffzelle 100 dichten die Dichtungserhöhungen 14 mit dem During operation of the fuel cell 100, the seal risers 14 seal with the
Dichtmaterial 16 eingeschlossene Bereiche, z. B. einen aktiven Bereich oder Sealing material 16 enclosed areas, z. B. an active area or
Betriebsmittelkanäle, ab, sodass keine Betriebsmittel aus der Brennstoffzelle 100 ausströmen können. Resource channels, from, so that no resources can flow out of the fuel cell 100.
Innerhalb der Brennstoffzelle 100 stützen die Randerhöhungen 20 an ihnen anliegende Within the fuel cell 100, the edge elevations 20 support adjacent ones
Membran-Anordnungen 1 1 beidseitig der Bipolarplatten 10 ab. Durch das elektrisch isolierende Dichtungsmaterial 16 wird eine Isolation zwischen den Bipolarplatten 10 auch bei einem Versatz zwischen ihnen (z. B. bedingt durch Toleranzen) sichergestellt. Ferner kann durch die Schmalseiten 27, welche ebenfalls das elektrisch isolierende Dichtungsmaterial aufweisen können, auch eine Isolation zu Bauteilen außerhalb der Brennstoffzelle 100 sichergestellt werden. Membrane assemblies 1 1 on both sides of the bipolar plates 10 from. Insulation between the bipolar plates 10 is ensured by the electrically insulating sealing material 16 even when they are offset between them (eg due to tolerances). Furthermore, by the narrow sides 27, which may also have the electrically insulating sealing material, insulation to components outside the fuel cell 100 can be ensured.
Die Ränder 17 unterliegen weiteren Toleranzen als bei der Luftspaltisolation und sind deshalb kostengünstiger herzustellen und leichter zu handhaben. Selbst wenn ein Rand 17 eines Blechs 13 beschädigt ist, wird durch den Rand 17 des zweiten Blechs 13 eine Ausrichtung The edges 17 are subject to further tolerances than the air gap insulation and are therefore less expensive to manufacture and easier to handle. Even if an edge 17 of a sheet 13 is damaged, by the edge 17 of the second sheet 13 is an orientation
gewährleistet. Zudem ergibt sich eine kurze Distanz zwischen angrenzenden guaranteed. In addition, there is a short distance between adjacent
Plattenoberflächen. Plate surfaces.
Figur 3 zeigt ebenfalls eine Brennstoffzelle 100 und eine Bipolarplatte 10 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung. Die Bipolarplatte 10 unterscheidet sich von der Bipolarplatte 10 gemäß Figur 2 darin, dass der Grundkörper 12 im Querschnitt eine Stufenform 28 im Randbereich 18, also zu seinem äußeren Rand 17 hin, aufweist, wobei die Stufenform 28 die wenigstens eine Randerhöhung 20 ausbildet. Somit sind beide Bleche 13 des Grundkörpers 12 im Randbereich 18 in eine gemeinsame Richtung gebogen und realisieren dadurch eine Randerhöhung 20 auf einer Hauptfläche der Bipolarplatte 10. FIG. 3 likewise shows a fuel cell 100 and a bipolar plate 10 according to a preferred embodiment of the invention. The bipolar plate 10 differs from the bipolar plate 10 according to FIG. 2 in that the base body 12 has a step shape in cross-section 28 in the edge region 18, ie towards its outer edge 17, wherein the step shape 28 forms the at least one edge elevation 20. Thus, both plates 13 of the body 12 bent in the edge region 18 in a common direction, thereby realizing a Randerhöhung 20 on a major surface of the bipolar plate 10th
Innerhalb der Brennstoffzelle 100 stützen die Randerhöhungen 20 der Bipolarplatten 10 an ihnen anliegende Membran-Anordnungen 1 1 (im Gegensatz zur Ausgestaltung gemäß Figur 2) einseitig der Bipolarplatte 10 ab. Auf der gegenüberliegenden, den Randerhöhungen 20 abgewandten Seite der Bipolarplatte 10 befindet sich durch die Stufenform 28 nun ein im Vergleich zum Stand der Technik vergrößerter Luftspalt 19. Within the fuel cell 100, the edge elevations 20 of the bipolar plates 10 support membrane assemblies 1 1 (as opposed to the embodiment according to FIG. 2) on one side of the bipolar plate 10. On the opposite side of the bipolar plate 10 facing away from the edge elevations 20, the stepped mold 28 now has an enlarged air gap 19 in comparison with the prior art.
Dadurch, dass der Rand 17 und der Randbereich 18 des Grundkörpers 12 auf gleicher Höhe wie das Maximum der Dichtungserhöhung 14 ist, kann auch eine Beschichtung von The fact that the edge 17 and the edge region 18 of the base body 12 is at the same height as the maximum of the seal increase 14, a coating of
Zentriermerkmalen mit dem (elektrisch isolierenden) Dichtungsmaterial 16 erfolgen. Um ein Ineinanderstecken der beiden Bleche 13 zu ermöglichen, können zusätzliche Toleranzen im Randbereich 18 vorgesehen sein. Centering with the (electrically insulating) sealing material 16 done. In order to enable a nesting of the two sheets 13, additional tolerances may be provided in the edge region 18.
Die Dichtungserhöhungen 14 können steifer ausgeführt sein als die Randerhöhungen 20. Dies kann (wie auch in Figur 2) dadurch realisiert werden, indem die Maxima 15 der The seal elevations 14 may be made stiffer than the edge heights 20. This can be realized (as in Figure 2) by the maxima 15 of
Dichtungserhöhungen 14 beidseitig durch Flanken der Dichtungserhöhung 14 abgestützt sind, während die Maxima 15 der Randerhöhungen 20 lediglich einseitig durch jeweils eine Flanke der Randerhöhungen 20 abgestützt sind. Die Flanken erstrecken sich zwischen der Seal elevations 14 are supported on both sides by flanks of the seal elevation 14, while the maxima 15 of the edge elevations 20 are supported only on one side by a respective edge of the edge elevations 20. The flanks extend between the
Mittenebene 25 und den Maxima 15. Dadurch wird einerseits ein zur Dichtung ausreichend hoher Anpressdruck auf die Dichtungserhöhungen 14 sichergestellt, während ein unnötig hoher Anpressdruck auf die Randerhöhungen 20 vermieden wird. This ensures, on the one hand, a sufficiently high contact pressure on the seal elevations 14, while an unnecessarily high contact pressure on the edge elevations 20 is avoided.
Die erfindungsgemäßen Bipolarplatten 10 können gemäß eines bevorzugten Verfahrens hergestellt werden, indem zunächst der Grundkörper 14 der Bipolarplatte 10 bereitgestellt, insbesondere hergestellt (z. B. gepresst) wird. Anschließend erfolgt ein gleichzeitiges The bipolar plates 10 according to the invention can be produced in accordance with a preferred method by firstly providing the main body 14 of the bipolar plate 10, in particular by producing it (for example by pressing it). This is followed by a simultaneous
Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials 24 auf die Maxima 15 der Randerhöhungen und des Dichtungsmaterials 16 auf die Grundkörper 12, im Speziellen auf die Maxima 15 der Dichtungserhöhungen 14. Applying the electrically insulating material 24 to the maxima 15 of the edge elevations and the sealing material 16 to the base body 12, in particular to the maxima 15 of the seal increases 14th
Beispielsweise können die Materialien 16, 24 aufgebracht werden, indem sie aufgerollt oder aufgedruckt werden. Durch die komplanaren Maxima kann ein Werkzeug zum Aufbringen des Dichtungsmaterials 16 und des elektrisch isolierenden Materials 24 eine winkeltreue (also ebene) und zum For example, the materials 16, 24 may be applied by being rolled up or printed. Due to the coplanar maxima, a tool for applying the sealing material 16 and the electrically insulating material 24 an angle-faithful (ie level) and the
Dichtungsmaterial 16 gerichtete Oberfläche aufweisen. Seal material 16 have directed surface.
Somit ist für das Aufbringen der Materialien 16, 24 lediglich ein gemeinsamer Thus, for the application of the materials 16, 24 only one common
Herstellungsschritt erforderlich. Ferner ist die Brennstoffzelle 100 verglichen mit üblichen Luftspaltisolierungen toleranter gegenüber Verformungen. Manufacturing step required. Further, the fuel cell 100 is more tolerant to deformation than conventional air gap insulations.
Die Erfindung kann sowohl zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs als auch innerhalb von The invention can be used both to drive a motor vehicle and within
Elektrolyseuren zum Einsatz kommen. Zudem eignet sie sich sowohl für Niedertemperatur- Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (NT-PEM-Brennstoffzellen) entsprechend der in den Figuren dargestellten Brennstoffzelle 100, Festoxidbrennstoffzellen (SOFC), Electrolyzers are used. In addition, it is suitable both for low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells (NT-PEM fuel cells) according to the fuel cell 100, solid oxide fuel cells (SOFC) shown in the figures,
Phosphorsäurebrennstoffzellen (PAFC), als auch für alkalische Brennstoffzellen (AFC). Phosphoric acid fuel cells (PAFC), as well as for alkaline fuel cells (AFC).
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Bipolarplatte bipolar
Membran-Anordnung  Membrane assembly
Grundkörper  body
Blech  sheet
Dichtungserhöhung  seal increase
Maximum  maximum
Dichtungsmaterial  sealing material
Rand  edge
Randbereich  border area
Luftspalt  air gap
Randerhöhung  marginal increase
Hauptfläche  main area
Höhe  height
Ebene  level
elektrisch isolierendes Material electrically insulating material
Mittenebene  midplane
Auffächerung  fanning
Schmalseite  narrow side
Stufenform  step shape
Brennstoffzelle  fuel cell

Claims

Patentansprüche claims
1 . Bipolarplatte (10) für eine Brennstoffzelle (100), wobei die Bipolarplatte (10) einen 1 . Bipolar plate (10) for a fuel cell (100), wherein the bipolar plate (10) has a
Grundkörper (12) und auf dem Grundkörper (12) ein Dichtungsmaterial (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) in einem äußeren Randbereich (18) wenigstens eine Randerhöhung (20) ausbildet, und die Bipolarplatte (10) auf einem Maximum (15) der wenigstens einen Randerhöhung (20) ein elektrisch isolierendes Material (24) aufweist.  Base body (12) and on the base body (12) has a sealing material (16), characterized in that the base body (12) in an outer edge region (18) at least one edge elevation (20) is formed, and the bipolar plate (10) on a Maximum (15) of the at least one edge elevation (20) has an electrically insulating material (24).
2. Bipolarplatte (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) wenigstens eine Dichtungserhöhung (14) ausbildet und die Bipolarplatte (10) das 2. bipolar plate (10) according to claim 1, characterized in that the base body (12) at least one seal elevation (14) and the bipolar plate (10) forms the
Dichtungsmaterial (16) auf einem Maximum (15) der wenigstens einen Dichtungserhöhung (14) aufweist, wobei das Maximum (15) der wenigstens einen Dichtungserhöhung (14) und das Maximum (15) der wenigstens einen Randerhöhung (20) komplanar sind.  Sealing material (16) on a maximum (15) of the at least one seal elevation (14), wherein the maximum (15) of the at least one seal elevation (14) and the maximum (15) of the at least one edge elevation (20) are coplanar.
3. Bipolarplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Randerhöhung (20) das Maximum (15) an einem äußeren Rand (17) des Randbereichs (18) aufweist. 3. Bipolar plate (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one edge elevation (20) has the maximum (15) on an outer edge (17) of the edge region (18).
4. Bipolarplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmaterial (16) und das elektrisch isolierende Material (24) das gleiche Material sind. 4. bipolar plate (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sealing material (16) and the electrically insulating material (24) are the same material.
5. Bipolarplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) in einem Querschnitt gegenüberliegend angeordnete 5. bipolar plate (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the base body (12) arranged in a cross section opposite
Randerhöhungen (20) ausbildet.  Edge enhancements (20) trains.
6. Bipolarplatte (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) in dem Querschnitt an seinem äußeren Rand (17) offen ausbildet ist. 6. bipolar plate (10) according to claim 5, characterized in that the base body (12) in the cross section at its outer edge (17) is formed open.
7. Bipolarplatte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) in einem Querschnitt eine Stufenform (28) zu seinem äußeren Rand (17) hin aufweist, wobei die Stufenform (28) die wenigstens eine Randerhöhung (20) ausbildet. 7. bipolar plate (10) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the base body (12) in a cross-section a step shape (28) to its outer edge (17) out, wherein the step shape (28) the at least one Randerhöhung (20) trains.
8. Bipolarplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) Dichtungserhöhungen (14) ausbildet und die Bipolarplatte (10) das Dichtungsmaterial (16) auf Maxima (15) der Dichtungserhöhungen (14) aufweist, wobei die Maxima (15) der Dichtungserhöhungen (14) beidseitig durch Flanken der 8. bipolar plate (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the base body (12) seal increases (14) and forms the bipolar plate (10) the sealing material (16) has maxima (15) of the seal elevations (14), wherein the maxima (15) of the seal elevations (14) are formed on both sides by flanks of the
Dichtungserhöhung (14) abgestützt sind, während die Maxima (15) der Randerhöhungen (20) lediglich einseitig durch jeweils eine Flanke der Randerhöhungen (20) abgestützt sind.  Seal increase (14) are supported, while the maxima (15) of the edge elevations (20) are supported only on one side by a respective edge of the edge elevations (20).
9. Brennstoffzelle (10) mit wenigstens einer Bipolarplatte (10) nach einem der 9. fuel cell (10) with at least one bipolar plate (10) according to one of
vorhergehenden Ansprüche.  previous claims.
10. Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: 10. A method for producing a bipolar plate (10) according to any one of claims 1 to 8, wherein the method comprises the steps of:
- Bereitstellen des Grundkörpers (12) der Bipolarplatte (10);  - Providing the main body (12) of the bipolar plate (10);
- Gleichzeitiges Aufbringen des Dichtungsmaterials (16) auf den Grundkörper (12) und des elektrisch isolierenden Materials (24) auf das Maximum (15) der wenigstens einen Randerhöhung (20).  - Simultaneous application of the sealing material (16) on the base body (12) and the electrically insulating material (24) to the maximum (15) of the at least one edge elevation (20).
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen ein Aufrollen oder ein Aufdrucken umfasst. 1 1. A method according to claim 10, characterized in that the application comprises a rolling or printing.
PCT/EP2015/057948 2014-05-06 2015-04-13 Bipolar plate, fuel cell and method for producing the bipolar plate WO2015169543A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014208445.8 2014-05-06
DE102014208445.8A DE102014208445A1 (en) 2014-05-06 2014-05-06 Bipolar plate, fuel cell and method for producing the bipolar plate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015169543A1 true WO2015169543A1 (en) 2015-11-12

Family

ID=52814122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/057948 WO2015169543A1 (en) 2014-05-06 2015-04-13 Bipolar plate, fuel cell and method for producing the bipolar plate

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014208445A1 (en)
WO (1) WO2015169543A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112805859A (en) * 2018-10-10 2021-05-14 罗伯特·博世有限公司 Method for sealing fuel cell
CN114171753A (en) * 2021-12-01 2022-03-11 上海捷氢科技股份有限公司 Fuel cell and bipolar plate thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015222245A1 (en) * 2015-11-11 2017-05-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Polar plate for a fuel cell stack

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19821767A1 (en) * 1998-05-14 1999-11-18 Siemens Ag Fuel-cell stack with liquid cooling
US20020122970A1 (en) * 2000-12-07 2002-09-05 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method for fabricating a seal-integrated separator
US20050271926A1 (en) * 2004-03-25 2005-12-08 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell and metal separator for fuel cell
JP2007172992A (en) * 2005-12-21 2007-07-05 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell separator and its manufacturing method
US20090291350A1 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 Honda Motor Co., Ltd. Electrolyte electrode assembly and fuel cell

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3951484B2 (en) * 1998-12-16 2007-08-01 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
JP4109570B2 (en) * 2003-05-08 2008-07-02 本田技研工業株式会社 Fuel cell
EP2033248B1 (en) * 2006-01-17 2017-12-27 Henkel IP & Holding GmbH Elektrode assembly and method for forming a fuel cell
JP2008010367A (en) * 2006-06-30 2008-01-17 Toyota Motor Corp Diagnostic device and diagnostic method of fuel cell
WO2011002823A1 (en) 2009-06-29 2011-01-06 Aliph, Inc. Calibrating a dual omnidirectional microphone array (doma)

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19821767A1 (en) * 1998-05-14 1999-11-18 Siemens Ag Fuel-cell stack with liquid cooling
US20020122970A1 (en) * 2000-12-07 2002-09-05 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method for fabricating a seal-integrated separator
US20050271926A1 (en) * 2004-03-25 2005-12-08 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell and metal separator for fuel cell
JP2007172992A (en) * 2005-12-21 2007-07-05 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell separator and its manufacturing method
US20090291350A1 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 Honda Motor Co., Ltd. Electrolyte electrode assembly and fuel cell

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112805859A (en) * 2018-10-10 2021-05-14 罗伯特·博世有限公司 Method for sealing fuel cell
CN114171753A (en) * 2021-12-01 2022-03-11 上海捷氢科技股份有限公司 Fuel cell and bipolar plate thereof
CN114171753B (en) * 2021-12-01 2024-01-19 上海捷氢科技股份有限公司 Fuel cell and bipolar plate thereof

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014208445A1 (en) 2015-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2973809B1 (en) Bipolar plate for a fuel cell, fuel cell and method for producing the bipolar plate
EP2912711B1 (en) Membrane electrode assembly and fuel cell comprising assembly of this type
DE112008002146B4 (en) Cell for fuel cell, and fuel cell
EP2912712B1 (en) Membrane electrode assembly, fuel cell comprising assembly of this type and motor vehicle comprising said fuel cell
DE102008029628B4 (en) Fuel cell stack with low electrical resistance bipolar plate diffusion media assembly and method of making same
DE102015118007A1 (en) Fuel cell separator, fuel cell and fuel cell battery
WO2015120933A1 (en) Bipolar plate, fuel cell and motor vehicle, and method for producing the bipolar plate
WO2015169543A1 (en) Bipolar plate, fuel cell and method for producing the bipolar plate
EP2811566B1 (en) Bipolar plate and fuel cell with the same
EP3676899B1 (en) Membrane electrode unit with a seal arrangement, fuel cell, and fuel cell stack
DE102015100607B4 (en) Method for forming a seal for a PEM fuel cell
DE102016205043A1 (en) Fuel cell stack and fuel cell system with such a fuel cell stack
EP4166691A1 (en) Frame for pem electrolytic cells and pem electrolytic cell stack for producing high pressure hydrogen by means of differential pressure electrolysis
WO2022089788A1 (en) Bipolar plate, fuel cell and fuel cell stack
DE102020209081A1 (en) Electrochemical reaction cell stack
WO2015139793A1 (en) Fuel cell
DE102020213132A1 (en) Membrane electrode assembly for an electrochemical cell and method of making a membrane electrode assembly
DE102016206140A1 (en) Bipolar plate and fuel cell stack
DE102018102980A1 (en) POLYMER ELECTROLYTE FUEL CELLS AND PROCESS FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE102013208839A1 (en) Polar plate, fuel cell with such and method for producing the polar plate
DE102015220689A1 (en) Bipolar plate for a fuel cell and fuel cell
WO2016037760A1 (en) Separator plate and fuel cell comprising such a separator plate
DE102015222245A1 (en) Polar plate for a fuel cell stack
DE102012010994A1 (en) End plate for a fuel cell and fuel cell with such
DE102022205356A1 (en) Arrangement, gasket MEA system, fuel cell stack and method for producing an arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15714531

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15714531

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1