WO2017215872A1 - Method for manufacturing a flow field plate for a fuel cell, and fuel cell - Google Patents

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WO2017215872A1
WO2017215872A1 PCT/EP2017/061864 EP2017061864W WO2017215872A1 WO 2017215872 A1 WO2017215872 A1 WO 2017215872A1 EP 2017061864 W EP2017061864 W EP 2017061864W WO 2017215872 A1 WO2017215872 A1 WO 2017215872A1
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fuel cell
plate
bipolar plate
structuring
shaped workpiece
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PCT/EP2017/061864
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Inventor
Harald Bauer
Silvan Hippchen
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Robert Bosch Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M2004/8678Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
    • H01M2004/8694Bipolar electrodes
    • 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

  • the invention relates to a method for producing a bipolar plate for a fuel cell, wherein a plate-shaped workpiece is produced, and wherein a media distribution structure is introduced into the plate-shaped workpiece.
  • the invention also relates to a fuel cell, which comprises at least one
  • Bipolar plate which is prepared by the process according to the invention. State of the art
  • a fuel cell is a galvanic cell, which is the chemical
  • a fuel cell is therefore an electrochemical energy converter.
  • fuel cells in particular hydrogen (H2) and oxygen (02) in water (H20), electrical energy and heat are converted.
  • fuel cells which work with methanol or methane.
  • proton exchange membrane proton exchange membrane
  • PEM PEM fuel cells known.
  • Proton exchange membrane fuel cells have a centrally arranged membrane, which is permeable only to protons, so only for hydrogen ions.
  • the oxidizing agent is a compound that has a centrally arranged membrane, which is permeable only to protons, so only for hydrogen ions.
  • the oxidizing agent is a compound that has a centrally arranged membrane, which is permeable only to protons, so only for hydrogen ions.
  • Proton exchange membrane fuel cells further include an anode and a cathode.
  • the fuel is supplied to the anode of the fuel cell and catalytically oxidized to protons with release of electrons.
  • the protons pass through the membrane to the cathode.
  • the emitted electrons are derived from the fuel cell and flow through an external circuit to the cathode.
  • the oxidant is supplied to the cathode of the fuel cell and reduced to anions by receiving the electrons from the external circuit.
  • the anions react with the protons which have passed through the membrane to the cathode to water.
  • the resulting water is discharged from the fuel cell.
  • a voltage is applied between the anode and the cathode of the fuel cell.
  • a plurality of fuel cells can be arranged mechanically one behind the other to form a fuel cell stack and electrically connected in series.
  • the bipolar plates have, for example, channel-like structures for distributing the fuel and the oxidizing agent.
  • the bipolar plates may further include structures for passing a cooling liquid through the fuel cell to dissipate heat.
  • a fuel cell with a bipolar plate which is composed of two plate halves.
  • each of the two plate halves has a distributor structure, which are provided for distributing the reaction gases and a cooling liquid. Between the two plate halves a coolant space is provided.
  • the bipolar plate in this case has a meandering channel, which is formed for example as a groove.
  • the meandering channel serves to introduce hydrogen or oxygen into the fuel cell.
  • a plurality of heat pipes are provided, through which a cooling medium is passed through the bipolar plate. Disclosure of the invention
  • a method for producing a bipolar plate for a fuel cell is proposed.
  • expanded graphite in particular in a suitable press, is pressed into a plate-shaped workpiece, and at least one media distributor structure is introduced into the plate-shaped workpiece.
  • the said media distribution structure can be introduced in the same operation in the plate-shaped workpiece, in which the compression takes place. But it is also conceivable that initially the plate-shaped
  • Workpiece is produced, and that in a subsequent, separate operation, the at least one media distribution structure is introduced into the plate-shaped workpiece.
  • the media distribution structure is used, for example, to distribute
  • Reaction gases in particular hydrogen and oxygen or air in the fuel cell.
  • the media distribution structure can also be provided for the passage of a cooling liquid through the fuel cell to dissipate heat.
  • natural graphite is treated with at least one acid.
  • hydrochloric acid, sulfuric acid and hydrofluoric acid are used for this purpose, in some cases individually or else as a mixture in the form of concentrated acids.
  • the natural graphite is for example in the form of
  • the treated natural graphite is heated to a temperature of at least 1000 ° C. This leads to an enlargement of the particles of natural graphite by a factor of 200-400. This results in graphite dwarfs, which are referred to as expanded graphite.
  • the expanded graphite is preferably pressed in a mold provided for this purpose with a surface pressure of at least 10 4 N / m 2 . Particularly preferably, the expanded graphite is pressed with a surface pressure of 10 6 N / m 2 .
  • the embossing mold the geometric contour of the plate-shaped workpiece and the bipolar plate is specified. In the case of said surface pressure, the bipolar plate obtains a sufficiently high mechanical strength.
  • a surface of the embossing mold advantageously has a structuring.
  • the structuring of the surface of the embossing mold corresponds to a negative contour of the IVIedienverteiler Modell to be created in the bipolar plate.
  • the structuring of the surface of the embossing mold is designed to be homogeneous.
  • the structuring of the surface of the embossing mold according to another possible embodiment of the invention may have a graduation.
  • an IVIedienverteiler MUST is introduced into the plate-shaped workpiece on both sides for producing the bipolar plate.
  • the IV distribution manifold structure on one side of the bipolar plate serves to distribute hydrogen
  • IVial distributor structure on the other side of the bipolar plate serves to distribute oxygen or air in the fuel cell.
  • Bipolar plate for distributing a reaction gas for example hydrogen or oxygen, or air
  • a reaction gas for example hydrogen or oxygen, or air
  • a fuel cell which comprises at least one bipolar plate, which is produced by the process according to the invention.
  • a fuel cell according to the invention advantageously finds use in one
  • Electric vehicle in a hybrid vehicle (HEV) or in a plug-in hybrid vehicle (PHEV).
  • HEV hybrid vehicle
  • PHEV plug-in hybrid vehicle
  • bipolar plates for fuel cells can be produced, which are relatively thin, but still have a relatively high mechanical strength. As a result, fuel cells and fuel cell stacks are more compact executable. By the method according to the invention, the production of bipolar plates is also relatively
  • the bipolar plates produced by the process according to the invention are electrically conductive and corrosion-resistant, in particular against the chemically pure water which is formed during the reaction in the fuel cell.
  • the bipolar plates are also corrosion resistant to sulfonic acid groups that may be formed in the reaction in the fuel cell.
  • the media distribution structure can be constructed such that reaction gases and cooling liquid can be passed through the bipolar plate optimally, in particular with low pressure loss.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel cell
  • Figure 2 is a schematic process flow of the production
  • FIG. 3 shows a stamping mold
  • the fuel cell 2 comprises a negative terminal 11 and a positive terminal 12.
  • a voltage supplied by the fuel cell 2 can be tapped off via the terminals 11, 12.
  • an electric current flows between the two terminals 11, 12 via an external circuit.
  • the fuel cell 2 has a first connection point 31, which serves to supply a fuel, in the present case hydrogen.
  • the fuel cell 2 also has a second connection point 32, which serves to supply an oxidizing agent, in the present case atmospheric oxygen.
  • the fuel cell 2 also has a third connection point 33, which serves for the derivation of originated water.
  • the fuel cell 2 has an anode 21, a cathode 22 and a membrane 18.
  • the membrane 18 is arranged between the anode 21 and the cathode 22.
  • the anode 21, the cathode 22 and the membrane 18 together form a membrane electrode assembly 10, which is arranged centrally within the fuel cell 2.
  • a first bipolar plate 40 is arranged, which is connected to the first connection point 31.
  • the first bipolar plate 40 has a media distributor structure 45, via which the fuel, which is supplied via the first connection point 31 of the fuel cell 2, to the anode 21 on.
  • the first bipolar plate 40 is electrically conductive and made of graphite.
  • a second bipolar plate 40 is arranged, which is connected to the second connection point 32.
  • the second bipolar plate 40 has a media distribution structure 45, via which the oxidizing agent, which is supplied via the second connection point 32 of the fuel cell 2, to the cathode 22 on.
  • the second bipolar plate 40 is also electrically conductive and made of graphite.
  • the second bipolar plate 40 arranged on the side of the cathode 22 is connected to the third connection point 33.
  • the media distributor structure 45 of the second bipolar plate 40 the water produced during operation of the fuel cell 2 is also discharged from the fuel cell 2 via the third connection point 33.
  • the bipolar plates 40 furthermore have structures (not illustrated here) for the passage of a coolant through the fuel cell 2.
  • a discharge of the resulting during operation of the fuel cell 2 heat and thus cooling of the fuel cell 2 is possible.
  • Gas diffusion layer 30 is provided.
  • the first gas diffusion layer 30 is electrically conductive and made, for example, of a porous foam.
  • the first gas diffusion layer 30 ensures a uniform distribution over the Media distribution structure 45 of the first bipolar plate 40 supplied fuel to the anode 21st
  • a second gas diffusion layer 30 is provided between the cathode 22 and the second bipolar plate 40.
  • the second gas diffusion layer 30 is electrically conductive and made, for example, of a porous foam.
  • the second gas diffusion layer 30 ensures uniform distribution of the material supplied via the stipulateverteil Design 45 of the second bipolar plate 40
  • the anode 21, the first bipolar plate 40, and the first gas diffusion layer 30 interposed therebetween are electrically connected to the negative terminal 11 of FIG.
  • Fuel cell 2 connected.
  • the cathode 22, the second bipolar plate 40, and the second gas diffusion layer 30 interposed therebetween are electrically connected to the positive terminal 12 of the fuel cell 2.
  • FIG. 2 shows a schematic process sequence of the production
  • Natural graphite 60 which is shown in part a).
  • the natural graphite 60 is present, for example, in the form of flakes or flakes.
  • the natural graphite 60 is treated with an acid, and the natural graphite 60 thus treated is heated to a temperature of at least 1000 ° C. This leads to an enlargement of the particles of the
  • Natural graphite 60 Graphite worms 63, which are referred to as expanded graphite 62. These graphite worms 63, designated as expanded graphite 62, are shown in subfigure b). The expanded graphite 62 thus produced, or the graphite worms
  • embossing mold 65 is then pressed in a designated embossing mold 65 with a surface pressure of about 10 5 N / m 2 .
  • a compression with 10 4 N / m 2 is already conceivable, but it is also a compression with 10 6 N / m 2 conceivable.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a stamping mold 65 which is provided for pressing expanded graphite 62.
  • the embossing mold 65 has a surface 67 on which the expanded graphite 62 to be pressed is placed.
  • the surface 67 of the embossing mold 65 is presently not smooth but has a structuring.
  • the structuring of the surface 67 of the embossing mold 65 corresponds to a negative contour of the IVIedienverteiler Modell 45 in the bipolar plate 40 to be produced.
  • the expanded graphite 62 is between two
  • each of the two embossing forms 65 each have a surface 67 with a structuring.
  • the IV distributor structure 45 serves on one side of the bipolar plate 40, for example for distributing hydrogen in a fuel cell 2, and the IV distributor structure 45 on the other side of the bipolar plate 40 serves to distribute oxygen or air in an adjacently arranged fuel cell 2 in a fuel cell stack. It is also conceivable that the media distribution structure 45 on one side of the bipolar plate 40 for distribution of hydrogen or air, or oxygen, and the media distribution structure 45 on the other side of the bipolar plate 40 for the passage of a cooling liquid through the fuel cell 2 is used.
  • FIG. 4 shows a surface 67 of a stamping mold 65 with a homogeneous structuring. Under a homogeneous structuring is in this
  • FIG. 5 shows a surface 67 of a stamping mold 65 with an inhomogeneous structuring. Under an inhomogeneous structuring is in this
  • the structuring of the surface 67 of the embossing mold 65 has a graduation.
  • graduation is to be understood as meaning that elevations are formed more strongly than depressions in a partial area of the surface 67 of the embossing mold 65, and that recesses are formed more strongly in a different partial area of the surface 67 of the embossing mold than elevations.

Abstract

The invention relates to a method for manufacturing a flow field plate (40) for a fuel cell (2), wherein expanded graphite is compressed to obtain a plate-shaped workpiece, and a media distribution structure (45) is created in the plate-shaped workpiece. The invention also relates to a fuel cell (2) comprising at least one flow field plate (40) manufactured according to the disclosed method.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle und  Method for producing a bipolar plate for a fuel cell and
Brennstoffzelle  fuel cell
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, wobei ein plattenförmiges Werkstück erzeugt wird, und wobei eine Medienverteilerstruktur in das plattenförmige Werkstück eingebracht wird.The invention relates to a method for producing a bipolar plate for a fuel cell, wherein a plate-shaped workpiece is produced, and wherein a media distribution structure is introduced into the plate-shaped workpiece.
Die Erfindung betrifft auch eine Brennstoffzelle, welche mindestens eine The invention also relates to a fuel cell, which comprises at least one
Bipolarplatte umfasst, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Stand der Technik Bipolar plate, which is prepared by the process according to the invention. State of the art
Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, welche die chemische A fuel cell is a galvanic cell, which is the chemical
Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt. Eine Brennstoffzelle ist also ein elektrochemischer Energiewandler. Bei bekannten Brennstoffzellen werden insbesondere Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (02) in Wasser (H20), elektrische Energie und Wärme gewandelt. Es sind aber auch Brennstoffzellen bekannt, welche mit Methanol oder Methan arbeiten. Unter anderem sind Protonenaustauschmembran (Proton-Exchange-Membran =Reaction energy of a continuously supplied fuel and an oxidizing agent converts into electrical energy. A fuel cell is therefore an electrochemical energy converter. In known fuel cells in particular hydrogen (H2) and oxygen (02) in water (H20), electrical energy and heat are converted. But there are also known fuel cells, which work with methanol or methane. Among other things, proton exchange membrane (proton exchange membrane =
PEM) -Brennstoffzellen bekannt. Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen weisen eine zentral angeordnete Membran auf, die ausschließlich für Protonen, also nur für Wasserstoffionen, durchlässig ist. Das Oxidationsmittel, PEM) fuel cells known. Proton exchange membrane fuel cells have a centrally arranged membrane, which is permeable only to protons, so only for hydrogen ions. The oxidizing agent,
insbesondere Luftsauerstoff, ist dadurch räumlich von dem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, getrennt. in particular atmospheric oxygen, is spatially separated from the fuel, in particular hydrogen.
Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen weisen ferner eine Anode und eine Kathode auf. Der Brennstoff wird an der Anode der Brennstoffzelle zugeführt und katalytisch unter Abgabe von Elektronen zu Protonen oxidiert. Die Protonen gelangen durch die Membran zu der Kathode. Die abgegebenen Elektronen werden aus der Brennstoffzelle abgeleitet und fließen über einen externen Stromkreis zu der Kathode. Proton exchange membrane fuel cells further include an anode and a cathode. The fuel is supplied to the anode of the fuel cell and catalytically oxidized to protons with release of electrons. The protons pass through the membrane to the cathode. The emitted electrons are derived from the fuel cell and flow through an external circuit to the cathode.
Das Oxidationsmittel wird an der Kathode der Brennstoffzelle zugeführt und durch Aufnahme der Elektronen aus dem externen Stromkreis zu Anionen reduziert. Die Anionen reagieren mit den Protonen, welche durch die Membran zu der Kathode gelangt sind, zu Wasser. Das so entstandene Wasser wird aus der Brennstoffzelle abgeleitet. The oxidant is supplied to the cathode of the fuel cell and reduced to anions by receiving the electrons from the external circuit. The anions react with the protons which have passed through the membrane to the cathode to water. The resulting water is discharged from the fuel cell.
Zwischen der Anode und der Kathode der Brennstoffzelle liegt dabei eine Spannung an. Zur Erhöhung der Spannung können mehrere Brennstoffzellen mechanisch hintereinander zu einem Brennstoffzellenstapel angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet werden. In this case, a voltage is applied between the anode and the cathode of the fuel cell. To increase the voltage, a plurality of fuel cells can be arranged mechanically one behind the other to form a fuel cell stack and electrically connected in series.
Zur gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffs an der Anode sowie zur gleichmäßigen Verteilung des Oxidationsmittels an der Kathode sind For uniform distribution of the fuel at the anode and for uniform distribution of the oxidant at the cathode are
Verteilerplatten vorgesehen, welche auch als Bipolarplatten bezeichnet werden. Die Bipolarplatten weisen beispielsweise kanalartige Strukturen zur Verteilung des Brennstoffs sowie des Oxidationsmittels auf. Die Bipolarplatten können ferner Strukturen zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit durch die Brennstoffzelle zur Abführung von Wärme aufweisen. Distributor plates provided, which are also referred to as bipolar plates. The bipolar plates have, for example, channel-like structures for distributing the fuel and the oxidizing agent. The bipolar plates may further include structures for passing a cooling liquid through the fuel cell to dissipate heat.
Aus der DE 10 2012 221 730 AI ist eine Brennstoffzelle mit einer Bipolarplatte bekannt, welche aus zwei Plattenhälften aufgebaut ist. Dabei weist jede der beiden Plattenhälften eine Verteilerstruktur auf, welche zur Verteilung der Reaktionsgase sowie einer Kühlflüssigkeit vorgesehen sind. Zwischen den beiden Plattenhälften ist ein Kühlmittelraum vorgesehen. From DE 10 2012 221 730 Al a fuel cell with a bipolar plate is known, which is composed of two plate halves. In this case, each of the two plate halves has a distributor structure, which are provided for distributing the reaction gases and a cooling liquid. Between the two plate halves a coolant space is provided.
Aus der DE 10 2014 207 594 AI ist eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle bekannt. Die Bipolarplatte weist dabei einen mäanderförmigen Kanal auf, welcher beispielsweise als Nut ausgebildet ist. Der mäanderförmige Kanal dient zur Einleitung von Wasserstoff oder Sauerstoff in die Brennstoffzelle. Ferner sind mehrere Wärmerohre vorgesehen, durch welche ein Kühlmedium durch die Bipolarplatte geleitet wird. Offenbarung der Erfindung From DE 10 2014 207 594 Al a bipolar plate for a fuel cell is known. The bipolar plate in this case has a meandering channel, which is formed for example as a groove. The meandering channel serves to introduce hydrogen or oxygen into the fuel cell. Further, a plurality of heat pipes are provided, through which a cooling medium is passed through the bipolar plate. Disclosure of the invention
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird dabei expandierter Graphit, insbesondere in einer geeigneten Presse, zu einem plattenförmigen Werkstück verpresst, und in das plattenförmige Werkstück wird mindestens eine Medienverteilerstruktur eingebracht. A method for producing a bipolar plate for a fuel cell is proposed. According to the invention, expanded graphite, in particular in a suitable press, is pressed into a plate-shaped workpiece, and at least one media distributor structure is introduced into the plate-shaped workpiece.
Die besagte Medienverteilerstruktur kann dabei in dem gleichen Arbeitsgang in das plattenförmige Werkstück eingebracht werden, in dem die Verpressung stattfindet. Es ist aber auch denkbar, dass zunächst das plattenförmige The said media distribution structure can be introduced in the same operation in the plate-shaped workpiece, in which the compression takes place. But it is also conceivable that initially the plate-shaped
Werkstück erzeugt wird, und dass in einem folgenden, separaten Arbeitsgang die mindestens eine Medienverteilerstruktur in das plattenförmige Werkstück eingebracht wird. Workpiece is produced, and that in a subsequent, separate operation, the at least one media distribution structure is introduced into the plate-shaped workpiece.
Die Medienverteilerstruktur dient beispielsweise zur Verteilung von The media distribution structure is used, for example, to distribute
Reaktionsgasen, insbesondere Wasserstoff und Sauerstoff oder Luft in der Brennstoffzelle. Die Medienverteilerstruktur kann auch zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit durch die Brennstoffzelle zur Abführung von Wärme vorgesehen sein. Reaction gases, in particular hydrogen and oxygen or air in the fuel cell. The media distribution structure can also be provided for the passage of a cooling liquid through the fuel cell to dissipate heat.
Zur Herstellung von expandiertem Graphit wird Naturgraphit mit mindestens einer Säure behandelt. Insbesondere finden dafür Salzsäure, Schwefelsäure und Flusssäure Verwendung, zum Teil einzeln oder auch als Mischung in Form von konzentrierten Säuren. Der Naturgraphit liegt dabei beispielsweise in Form vonFor the production of expanded graphite, natural graphite is treated with at least one acid. In particular, hydrochloric acid, sulfuric acid and hydrofluoric acid are used for this purpose, in some cases individually or else as a mixture in the form of concentrated acids. The natural graphite is for example in the form of
Schuppen oder Flocken vor. Der so behandelte Naturgraphit wird auf eine Temperatur von mindestens 1000°C erwärmt. Dadurch kommt es zu einer Vergrößerung der Partikel des Naturgraphits um einen Faktor 200-400. Dadurch entstehen Graphitwürmchen, die als expandierter Graphit bezeichnet werden. Dandruff or flakes. The treated natural graphite is heated to a temperature of at least 1000 ° C. This leads to an enlargement of the particles of natural graphite by a factor of 200-400. This results in graphite dwarfs, which are referred to as expanded graphite.
Beim Verpressen des so hergestellten expandierten Graphits erfolgt eine When pressing the expanded graphite thus prepared takes place
Verzahnung, beziehungsweise eine Verhakung der besagten Graphitwürmchen miteinander. Durch diese Verzahnung der Graphitwürmchen miteinander erhält das durch die Verpressung hergestellte plattenförmige Werkstück eine verhältnismäßig hohe mechanische Festigkeit. Der expandierte Graphit wird vorzugsweise in einer dafür vorgesehenen Prägeform mit einer Flächenpressung von mindestens 104 N/m2 verpresst. Besonders bevorzugt wird der expandierte Graphit mit einer Flächenpressung von 106 N/m2 verpresst. Durch die Prägeform wird die geometrische Kontur des plattenförmigen Werkstücks sowie der Bipolarplatte vorgegeben. Bei der besagten Flächenpressung erhält die Bipolarplatte eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit. Interlocking, or entanglement of the said graphitwürmchen with each other. By this interlocking of the graphiteworm with each other receives the plate-shaped workpiece produced by the compression a relatively high mechanical strength. The expanded graphite is preferably pressed in a mold provided for this purpose with a surface pressure of at least 10 4 N / m 2 . Particularly preferably, the expanded graphite is pressed with a surface pressure of 10 6 N / m 2 . By the embossing mold, the geometric contour of the plate-shaped workpiece and the bipolar plate is specified. In the case of said surface pressure, the bipolar plate obtains a sufficiently high mechanical strength.
Wie bereits erwähnt, kann die IVIedienverteilerstruktur in dem gleichen As already mentioned, the IVI distribution structure in the same
Arbeitsgang in das plattenförmige Werkstück eingebracht werden, in dem die Verpressung stattfindet. Dazu weist eine Oberfläche der Prägeform vorteilhaft eine Strukturierung auf. Die Strukturierung der Oberfläche der Prägeform entspricht dabei einer Negativkontur der zu erstellenden IVIedienverteilerstruktur in der Bipolarplatte. Operation are introduced into the plate-shaped workpiece in which the compression takes place. For this purpose, a surface of the embossing mold advantageously has a structuring. The structuring of the surface of the embossing mold corresponds to a negative contour of the IVIedienverteilerstruktur to be created in the bipolar plate.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Strukturierung der Oberfläche der Prägeform homogen ausgestaltet. According to a possible embodiment of the invention, the structuring of the surface of the embossing mold is designed to be homogeneous.
Gemäß einer anderen möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die According to another possible embodiment of the invention is the
Strukturierung der Oberfläche der Prägeform inhomogen ausgestaltet. Structuring the surface of the embossing mold designed inhomogeneous.
Insbesondere kann die Strukturierung der Oberfläche der Prägeform gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung eine Graduierung aufweisen. In particular, the structuring of the surface of the embossing mold according to another possible embodiment of the invention may have a graduation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung der Bipolarplatte beidseitig je eine IVIedienverteilerstruktur in das plattenförmige Werkstück eingebracht. Beispielweise dient die IVIedienverteilerstruktur auf einer Seite der Bipolarplatte zur Verteilung von Wasserstoff, und die According to a preferred embodiment of the invention, an IVIedienverteilerstruktur is introduced into the plate-shaped workpiece on both sides for producing the bipolar plate. For example, the IV distribution manifold structure on one side of the bipolar plate serves to distribute hydrogen, and the
IVIedienverteilerstruktur auf der anderen Seite der Bipolarplatte dient zur Verteilung von Sauerstoff oder Luft in der Brennstoffzelle. IVial distributor structure on the other side of the bipolar plate serves to distribute oxygen or air in the fuel cell.
Auch ist denkbar, dass die IVIedienverteilerstruktur auf einer Seite der It is also conceivable that the IVIedienstverteilerstruktur on one side of the
Bipolarplatte zur Verteilung eines Reaktionsgases, beispielsweise Wasserstoff oder Sauerstoff, beziehungsweise Luft, in der Brennstoffzelle dient, und dass die Medienverteilerstruktur auf der anderen Seite der Bipolarplatte zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit durch die Brennstoffzelle zur Abführung von Wärme vorgesehen ist. Bipolar plate for distributing a reaction gas, for example hydrogen or oxygen, or air, is used in the fuel cell, and that the media distribution structure on the other side of the bipolar plate for the passage of a cooling liquid through the fuel cell for dissipating heat is provided.
Es wird auch eine Brennstoffzelle vorgeschlagen, welche mindestens eine Bipolarplatte umfasst, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle findet vorteilhaft Verwendung in einemIt is also proposed a fuel cell, which comprises at least one bipolar plate, which is produced by the process according to the invention. A fuel cell according to the invention advantageously finds use in one
Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In- Hybridfahrzeug (PHEV). Electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV) or in a plug-in hybrid vehicle (PHEV).
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind Bipolarplatten für Brennstoffzellen herstellbar, die verhältnismäßig dünn sind, aber trotzdem eine verhältnismäßig hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Dadurch sind Brennstoffzellen sowie Brennstoff zellenstapel kompakter ausführbar. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist die Herstellung von Bipolarplatten auch verhältnismäßig The inventive method bipolar plates for fuel cells can be produced, which are relatively thin, but still have a relatively high mechanical strength. As a result, fuel cells and fuel cell stacks are more compact executable. By the method according to the invention, the production of bipolar plates is also relatively
kostengünstig, insbesondere, weil Graphit als Rohstoff kostengünstig verfügbar ist. Ferner sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bipolarplatten elektrisch leitfähig und korrosionsbeständig, insbesondere gegen das chemisch reine Wasser, das bei der Reaktion in der Brennstoffzelle entsteht. Die Bipolarplatten sind ebenso korrosionsbeständig gegen Sulfonsäuregruppen, die bei der Reaktion in der Brennstoffzelle entstehen können. Vorteilhaft kann die Medienverteilerstruktur derart konstruiert werden, dass Reaktionsgase sowie Kühlflüssigkeit optimal, insbesondere mit geringem Druckverlust, durch die Bipolarplatte geleitet werden können. cost, especially because graphite is available as a raw material cost. Furthermore, the bipolar plates produced by the process according to the invention are electrically conductive and corrosion-resistant, in particular against the chemically pure water which is formed during the reaction in the fuel cell. The bipolar plates are also corrosion resistant to sulfonic acid groups that may be formed in the reaction in the fuel cell. Advantageously, the media distribution structure can be constructed such that reaction gases and cooling liquid can be passed through the bipolar plate optimally, in particular with low pressure loss.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennstoffzelle, FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel cell,
Figur 2 einen schematischen Verfahrensablauf der Herstellung und Figure 2 is a schematic process flow of the production and
Verpressung von expandiertem Graphit,  Pressing of expanded graphite,
Figur 3 eine Prägeform, FIG. 3 shows a stamping mold,
Figur 4 eine Oberfläche einer Prägeform mit homogener Strukturierung und Figur 5 eine Oberfläche einer Prägeform mit inhomogener Strukturierung. Ausführungsformen der Erfindung 4 shows a surface of a stamping mold with homogeneous structuring and Figure 5 shows a surface of a stamping mold with inhomogeneous structuring. Embodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.
In Figur 1 ist eine Brennstoffzelle 2 schematisch dargestellt. Die Brennstoffzelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Brennstoffzelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Im Betrieb der Brennstoffzelle 2 fließt ein elektrischer Strom zwischen den beiden Terminals 11, 12 über einen externen Stromkreis. 1 shows a fuel cell 2 is shown schematically. The fuel cell 2 comprises a negative terminal 11 and a positive terminal 12. A voltage supplied by the fuel cell 2 can be tapped off via the terminals 11, 12. During operation of the fuel cell 2, an electric current flows between the two terminals 11, 12 via an external circuit.
Die Brennstoffzelle 2 weist eine erste Anschlussstelle 31 auf, welche zur Zuführung eines Brennstoffs, vorliegend Wasserstoff, dient. Die Brennstoffzelle 2 weist ferner eine zweite Anschlussstelle 32 auf, welche zur Zuführung eines Oxidationsmittels, vorliegend Luftsauerstoff, dient. Die Brennstoffzelle 2 weist auch eine dritte Anschlussstelle 33 auf, welche zur Ableitung von entstandenem Wasser dient. Weiterhin weist die Brennstoffzelle 2 eine Anode 21, eine Kathode 22 und eine Membran 18 auf. Die Membran 18 ist dabei zwischen der Anode 21 und der Kathode 22 angeordnet. Die Anode 21, die Kathode 22 und die Membran 18 bilden gemeinsam eine Membran-Elektroden-Einheit 10, welche zentral innerhalb der Brennstoffzelle 2 angeordnet ist. The fuel cell 2 has a first connection point 31, which serves to supply a fuel, in the present case hydrogen. The fuel cell 2 also has a second connection point 32, which serves to supply an oxidizing agent, in the present case atmospheric oxygen. The fuel cell 2 also has a third connection point 33, which serves for the derivation of originated water. Furthermore, the fuel cell 2 has an anode 21, a cathode 22 and a membrane 18. The membrane 18 is arranged between the anode 21 and the cathode 22. The anode 21, the cathode 22 and the membrane 18 together form a membrane electrode assembly 10, which is arranged centrally within the fuel cell 2.
Auf der Seite der Anode 21 ist eine erste Bipolarplatte 40 angeordnet, welche mit der ersten Anschlussstelle 31 verbunden ist. Die erste Bipolarplatte 40 weist eine Medienverteilerstruktur 45 auf, über welche der Brennstoff, der über die erste Anschlussstelle 31 der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird, zu der Anode 21 weiter geleitet wird. Die erste Bipolarplatte 40 ist elektrisch leitfähig und aus Graphit gefertigt. On the side of the anode 21, a first bipolar plate 40 is arranged, which is connected to the first connection point 31. The first bipolar plate 40 has a media distributor structure 45, via which the fuel, which is supplied via the first connection point 31 of the fuel cell 2, to the anode 21 on. The first bipolar plate 40 is electrically conductive and made of graphite.
Auf der Seite der Kathode 22 ist eine zweite Bipolarplatte 40 angeordnet, welche mit der zweiten Anschlussstelle 32 verbunden ist. Die zweite Bipolarplatte 40 weist eine Medienverteilerstruktur 45 auf, über welche das Oxidationsmittel, das über die zweite Anschlussstelle 32 der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird, zu der Kathode 22 weiter geleitet wird. Die zweite Bipolarplatte 40 ist ebenfalls elektrisch leitfähig und aus Graphit gefertigt. On the side of the cathode 22, a second bipolar plate 40 is arranged, which is connected to the second connection point 32. The second bipolar plate 40 has a media distribution structure 45, via which the oxidizing agent, which is supplied via the second connection point 32 of the fuel cell 2, to the cathode 22 on. The second bipolar plate 40 is also electrically conductive and made of graphite.
Ferner ist die auf der Seite der Kathode 22 angeordnete zweite Bipolarplatte 40 mit der dritten Anschlussstelle 33 verbunden. Über die Medienverteilerstruktur 45 der zweiten Bipolarplatte 40 wird auch das im Betrieb der Brennstoffzelle 2 entstehende Wasser über die dritte Anschlussstelle 33 aus der Brennstoffzelle 2 abgeleitet. Furthermore, the second bipolar plate 40 arranged on the side of the cathode 22 is connected to the third connection point 33. Via the media distributor structure 45 of the second bipolar plate 40, the water produced during operation of the fuel cell 2 is also discharged from the fuel cell 2 via the third connection point 33.
Die Bipolarplatten 40 weisen weiterhin hier nicht dargestellte Strukturen zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit durch die Brennstoffzelle 2 auf. Somit ist eine Abführung von im Betrieb der Brennstoffzelle 2 entstehender Wärme und damit eine Kühlung der Brennstoffzelle 2 ermöglicht. The bipolar plates 40 furthermore have structures (not illustrated here) for the passage of a coolant through the fuel cell 2. Thus, a discharge of the resulting during operation of the fuel cell 2 heat and thus cooling of the fuel cell 2 is possible.
Zwischen der Anode 21 und der ersten Bipolarplatte 40 ist eine erste Between the anode 21 and the first bipolar plate 40 is a first
Gasdiffusionslage 30 vorgesehen. Die erste Gasdiffusionslage 30 ist elektrisch leitfähig und beispielsweise aus einem porösen Schaum gefertigt. Die erste Gasdiffusionslage 30 gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des über die Medienverteilstruktur 45 der ersten Bipolarplatte 40 zugeführten Brennstoffs zu der Anode 21. Gas diffusion layer 30 is provided. The first gas diffusion layer 30 is electrically conductive and made, for example, of a porous foam. The first gas diffusion layer 30 ensures a uniform distribution over the Media distribution structure 45 of the first bipolar plate 40 supplied fuel to the anode 21st
Zwischen der Kathode 22 und der zweiten Bipolarplatte 40 ist eine zweite Gasdiffusionslage 30 vorgesehen. Die zweite Gasdiffusionslage 30 ist elektrisch leitfähig und beispielsweise aus einem porösen Schaum gefertigt. Die zweite Gasdiffusionslage 30 gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung des über die Medienverteilstruktur 45 der zweiten Bipolarplatte 40 zugeführten Between the cathode 22 and the second bipolar plate 40, a second gas diffusion layer 30 is provided. The second gas diffusion layer 30 is electrically conductive and made, for example, of a porous foam. The second gas diffusion layer 30 ensures uniform distribution of the material supplied via the Medienverteilstruktur 45 of the second bipolar plate 40
Oxidationsmittels zu der Kathode 22. Oxidizing agent to the cathode 22nd
Die Anode 21, die erste Bipolarplatte 40 und die dazwischen angeordnete erste Gasdiffusionslage 30 sind elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der The anode 21, the first bipolar plate 40, and the first gas diffusion layer 30 interposed therebetween are electrically connected to the negative terminal 11 of FIG
Brennstoffzelle 2 verbunden. Die Kathode 22, die zweite Bipolarplatte 40 und die dazwischen angeordnete zweite Gasdiffusionslage 30 sind elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Brennstoffzelle 2 verbunden. Fuel cell 2 connected. The cathode 22, the second bipolar plate 40, and the second gas diffusion layer 30 interposed therebetween are electrically connected to the positive terminal 12 of the fuel cell 2.
Figur 2 zeigt einen schematischen Verfahrensablauf der Herstellung und FIG. 2 shows a schematic process sequence of the production and
Verpressung von expandiertem Graphit 62. Ausgangsstoff ist Naturgraphit 60, der in Teilfigur a) dargestellt ist. Der Naturgraphit 60 liegt dabei beispielsweise in Form von Schuppen oder Flocken vor. Compression of expanded graphite 62. Starting material is natural graphite 60, which is shown in part a). The natural graphite 60 is present, for example, in the form of flakes or flakes.
Zunächst wird der Naturgraphit 60 mit einer Säure behandelt, und der so behandelte Naturgraphit 60 wird auf eine Temperatur von mindestens 1000°C erwärmt. Dadurch kommt es zu einer Vergrößerung der Partikel des First, the natural graphite 60 is treated with an acid, and the natural graphite 60 thus treated is heated to a temperature of at least 1000 ° C. This leads to an enlargement of the particles of the
Naturgraphits 60 um einen Faktor 200-400. Dadurch entstehen aus dem Natural graphite 60 by a factor of 200-400. This gives rise to the
Naturgraphit 60 Graphitwürmchen 63, die als expandierter Graphit 62 bezeichnet werden. Diese als expandierter Graphit 62 bezeichneten Graphitwürmchen 63 sind in Teilfigur b) dargestellt. Der so erzeugte expandierte Graphit 62, beziehungsweise die Graphitwürmchen Natural graphite 60 Graphite worms 63, which are referred to as expanded graphite 62. These graphite worms 63, designated as expanded graphite 62, are shown in subfigure b). The expanded graphite 62 thus produced, or the graphite worms
63, wird anschließend in einer dafür vorgesehenen Prägeform 65 mit einer Flächenpressung von etwa 105 N/m2 verpresst. Eine Verpressung ist mit 104 N/m2 auch schon denkbar, es ist aber auch eine Verpressung mit 106 N/m2 denkbar. Durch die Gestaltung der Prägeform 65 wird die geometrische Kontur des plattenförmigen Werkstücks und damit der herzustellenden Bipolarplatte 40 vorgegeben. Dieser Vorgang des Verpressens des expandierten Graphits 62, beziehungsweise der Graphitwürmchen 63, ist in Teilfigur c) dargestellt. 63, is then pressed in a designated embossing mold 65 with a surface pressure of about 10 5 N / m 2 . A compression with 10 4 N / m 2 is already conceivable, but it is also a compression with 10 6 N / m 2 conceivable. The design of the embossing mold 65, the geometric contour of the plate-shaped workpiece and thus the produced bipolar plate 40th specified. This process of pressing the expanded graphite 62, or the graphite worm 63, is shown in subfigure c).
Beim Verpressen des expandierten Graphits 62, beziehungsweise der When pressing the expanded graphite 62, or the
Graphitwürmchen 63, erfolgt eine Verzahnung, beziehungsweise eine Verhakung der besagten Graphitwürmchen 63 miteinander. Durch diese Verzahnung der Graphitwürmchen 63 miteinander erhält das durch die Verpressung hergestellte plattenförmige Werkstück eine verhältnismäßig hohe mechanische Festigkeit. Dieser Vorgang des Verhakens, beziehungsweise des Verzahnens, der Graphitwürmchen 63, there is a toothing, or entanglement of the said graphite worms 63 together. As a result of this toothing of the graphitic worms 63, the plate-shaped workpiece produced by the compression obtains a comparatively high mechanical strength. This process of entanglement, or Verzahnens, the
Graphitwürmchen 63 ist in Teilfigur d) dargestellt. Graphitwürmchen 63 is shown in part d).
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Prägeform 65, welche zur Verpressung von expandiertem Graphit 62 vorgesehen ist. Die Prägeform 65 weist eine Oberfläche 67 auf, auf welcher der zu verpressende expandierte Graphit 62 angeordnet wird. Die Oberfläche 67 der Prägeform 65 ist vorliegend nicht glatt sondern weist eine Strukturierung auf. FIG. 3 shows a perspective view of a stamping mold 65 which is provided for pressing expanded graphite 62. The embossing mold 65 has a surface 67 on which the expanded graphite 62 to be pressed is placed. The surface 67 of the embossing mold 65 is presently not smooth but has a structuring.
Die Strukturierung der Oberfläche 67 der Prägeform 65 entspricht dabei einer Negativkontur der IVIedienverteilerstruktur 45 in der herzustellenden Bipolarplatte 40. Beim Verpressen des expandierten Graphits 62, wie in Figur 2 dargestellt, wird somit die IVIedienverteilerstruktur 45 gleichzeitig in die Bipolarplatte 40 mit eingebracht. The structuring of the surface 67 of the embossing mold 65 corresponds to a negative contour of the IVIedienverteilerstruktur 45 in the bipolar plate 40 to be produced. When pressing the expanded graphite 62, as shown in Figure 2, thus the IVIedienverteilerstruktur 45 is simultaneously introduced into the bipolar plate 40 with.
Wie in Figur 2 dargestellt, ist der expandierte Graphit 62 zwischen zwei As shown in Figure 2, the expanded graphite 62 is between two
Prägeformen 65 aufgenommen. Dabei weist jede der beiden Prägeformen 65 je eine Oberfläche 67 mit einer Strukturierung auf. Dadurch wird beim Verpressen beidseitig je eine IVIedienverteilerstruktur 45 in das plattenförmige Werkstück, beziehungsweise in die Bipolarplatte 40 eingebracht. Embossing forms 65 added. In this case, each of the two embossing forms 65 each have a surface 67 with a structuring. As a result, each time an IVIedienverteilerstruktur 45 is introduced into the plate-shaped workpiece, or in the bipolar plate 40 during pressing.
Dabei dient die IVIedienverteilerstruktur 45 auf der einen Seite der Bipolarplatte 40 beispielsweise zur Verteilung von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle 2, und die IVIedienverteilerstruktur 45 auf der anderen Seite der Bipolarplatte 40 dient zur Verteilung von Sauerstoff oder Luft in einer benachbart angeordneten Brennstoffzelle 2 in einem Brennstoffzellenstapel. Auch ist denkbar, dass die Medien Verteilerstruktur 45 auf der einen Seite der Bipolarplatte 40 zur Verteilung von Wasserstoff oder Luft, beziehungsweise Sauerstoff, und die Medienverteilerstruktur 45 auf der anderen Seite der Bipolarplatte 40 zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit durch die Brennstoffzelle 2 dient. In this case, the IV distributor structure 45 serves on one side of the bipolar plate 40, for example for distributing hydrogen in a fuel cell 2, and the IV distributor structure 45 on the other side of the bipolar plate 40 serves to distribute oxygen or air in an adjacently arranged fuel cell 2 in a fuel cell stack. It is also conceivable that the media distribution structure 45 on one side of the bipolar plate 40 for distribution of hydrogen or air, or oxygen, and the media distribution structure 45 on the other side of the bipolar plate 40 for the passage of a cooling liquid through the fuel cell 2 is used.
Figur 4 zeigt eine Oberfläche 67 einer Prägeform 65 mit einer homogenen Strukturierung. Unter einer homogenen Strukturierung ist in diesem FIG. 4 shows a surface 67 of a stamping mold 65 with a homogeneous structuring. Under a homogeneous structuring is in this
Zusammenhang zu verstehen, dass Erhebungen und Vertiefungen der Context to understand that surveys and recesses of the
Strukturierung zumindest annähernd gleichmäßig über die vollständige Structuring at least approximately uniform over the complete
Oberfläche 67 der Prägeform 65 verteilt sind.  Surface 67 of the embossing mold 65 are distributed.
Figur 5 zeigt eine Oberfläche 67 einer Prägeform 65 mit einer inhomogenen Strukturierung. Unter einer inhomogenen Strukturierung ist in diesem FIG. 5 shows a surface 67 of a stamping mold 65 with an inhomogeneous structuring. Under an inhomogeneous structuring is in this
Zusammenhang zu verstehen, dass Erhebungen und Vertiefungen der Context to understand that surveys and recesses of the
Strukturierung ungleichmäßig über die vollständige Oberfläche 67 der Prägeform 65 verteilt sind.  Structuring unevenly over the entire surface 67 of the embossing mold 65 are distributed.
Vorliegend weist die Strukturierung der Oberfläche 67 der Prägeform 65 eine Graduierung auf. Unter Graduierung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass in einem Teilbereich der Oberfläche 67 der Prägeform 65 Erhebungen stärker ausgebildet sind als Vertiefungen, und dass in einem anderen Teilbereich der Oberfläche 67 der Prägeform 65 Vertiefungen stärker ausgebildet sind als Erhebungen. In the present case, the structuring of the surface 67 of the embossing mold 65 has a graduation. In this context, graduation is to be understood as meaning that elevations are formed more strongly than depressions in a partial area of the surface 67 of the embossing mold 65, and that recesses are formed more strongly in a different partial area of the surface 67 of the embossing mold than elevations.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte (40) für eine 1. Method for producing a bipolar plate (40) for a
Brennstoffzelle (2), wobei Fuel cell (2), where
expandierter Graphit (62) zu einem plattenförmigen Werkstück verpresst wird, und expanded graphite (62) is pressed into a plate-shaped workpiece, and
eine IVIedienverteilerstruktur (45) in das plattenförmige Werkstück eingebracht wird. a media distribution structure (45) is introduced into the plate-shaped workpiece.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei 2. The method according to claim 1, wherein
zur Herstellung von expandiertem Graphit (62) for the production of expanded graphite (62)
Naturgraphit (60) mit mindestens einer Säure behandelt und Natural graphite (60) treated with at least one acid and
auf eine Temperatur von mindestens 1000°C erwärmt wird. is heated to a temperature of at least 1000°C.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein
der expandierte Graphit (62) in einer Prägeform (65) mit einer the expanded graphite (62) in an embossing mold (65) with a
Flächenpressung von mindestens 104 N/m2 verpresst wird. Surface pressure of at least 10 4 N/m 2 is pressed.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei 4. The method according to claim 3, wherein
eine Oberfläche (67) der Prägeform (65) eine Strukturierung aufweist. a surface (67) of the embossing mold (65) has a structuring.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei 5. The method according to claim 4, wherein
die Strukturierung der Oberfläche (67) homogen ausgestaltet ist. the structuring of the surface (67) is designed to be homogeneous.
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei 6. The method according to claim 4, wherein
die Strukturierung der Oberfläche (67) inhomogen ausgestaltet ist. the structuring of the surface (67) is inhomogeneous.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei 7. The method according to claim 6, wherein
die Strukturierung der Oberfläche (67) eine Graduierung aufweist. the structuring of the surface (67) has a graduation.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein
beidseitig je eine IVIedienverteilerstruktur (45) in das plattenförmige Werkstück eingebracht wird. Brennstoffzelle (2), umfassend mindestens eine Bipolarplatte (40), di nach dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist. An IVIediendistribution structure (45) is introduced into the plate-shaped workpiece on both sides. Fuel cell (2), comprising at least one bipolar plate (40), which is produced by the method according to one of the preceding claims.
Verwendung einer Brennstoffzelle (2), nach Anspruch 9 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (H EV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV). Use of a fuel cell (2) according to claim 9 in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (H EV) or in a plug-in hybrid vehicle (PHEV).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020007677A1 (en) 2018-07-06 2020-01-09 Robert Bosch Gmbh Method and device for producing a bipolar plate half for a fuel cell
WO2020011615A1 (en) 2018-07-10 2020-01-16 Robert Bosch Gmbh Method for producing a multi-part cell for a fuel cell
CN114171755A (en) * 2021-10-20 2022-03-11 海卓动力(上海)能源科技有限公司 Fuel cell bipolar plate and preparation method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020168526A1 (en) * 2001-04-04 2002-11-14 Graftech Inc. Graphite article having predetermined anisotropic characteristics and process therefor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012221730A1 (en) 2012-11-28 2014-05-28 Robert Bosch Gmbh Method for sealing a coolant space of a bipolar plate of a fuel cell and fuel cell
DE102014207594A1 (en) 2014-04-23 2015-10-29 Robert Bosch Gmbh Bipolar plate for an electrolysis or fuel cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020168526A1 (en) * 2001-04-04 2002-11-14 Graftech Inc. Graphite article having predetermined anisotropic characteristics and process therefor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020007677A1 (en) 2018-07-06 2020-01-09 Robert Bosch Gmbh Method and device for producing a bipolar plate half for a fuel cell
DE102018211187A1 (en) 2018-07-06 2020-01-09 Robert Bosch Gmbh Method and device for producing a bipolar plate half for a fuel cell
WO2020011615A1 (en) 2018-07-10 2020-01-16 Robert Bosch Gmbh Method for producing a multi-part cell for a fuel cell
DE102018211407A1 (en) 2018-07-10 2020-01-16 Robert Bosch Gmbh Method for producing a multi-part cell for a fuel cell
CN114171755A (en) * 2021-10-20 2022-03-11 海卓动力(上海)能源科技有限公司 Fuel cell bipolar plate and preparation method thereof
CN114171755B (en) * 2021-10-20 2023-08-18 海卓动力(上海)能源科技有限公司 Fuel cell bipolar plate and preparation method thereof

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