WO2019192952A1 - Method for producing a fuel cell with fluid guiding element made from metal fibres and plastic, and a fuel cell - Google Patents

Method for producing a fuel cell with fluid guiding element made from metal fibres and plastic, and a fuel cell Download PDF

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WO2019192952A1
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plastic
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arrangement
fuel cell
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Ulrich Berner
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a fuel cell according to the independent method claim, as well as a fuel cell according to the independent device claim.
  • the structures then ensure that the fuel is distributed over the surface of the electrode and thus an effective use of the fuel is possible.
  • Such structures increase as an additional component, however, on the one hand, the weight of the fuel cell or have, if they z. B. are particularly easily formed, often a low mechanical strength. Furthermore, such structures are usually expensive to manufacture.
  • the method for producing a fuel cell or an electrolyzer comprises a fluid guide element having a
  • Fabric structure for distributing a fuel to at least one electrode of the fuel cell the following steps:
  • the method according to the invention represents a simple possibility to produce in a cost-effective and simple manner a fuel cell with a fluid guide element, by means of which a fuel can be used efficiently and which at the same time has a high mechanical strength.
  • Process steps are performed in the order mentioned in chronological order, ie step by step. It is also conceivable that tlw. The process steps mentioned can be done simultaneously, such. B. the
  • the invention also includes a method for at least tlw.n production of an electrolyzer and a corresponding electrolyzer.
  • the joining of the plastic elements with the arrangement of the metallic fibers to the fabric structure may preferably be positive and / or cohesive.
  • the fuel cell may be a polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell.
  • the electrode may in particular comprise an anode and / or a cathode of the fuel cell.
  • the fuel may in particular comprise hydrogen and / or oxygen.
  • the flow path of the fuel may preferably be a flow channel include, through which the fuel from a fuel inlet to the electrode is feasible.
  • the fluid guide element thus flows against the fuel and can be distributed efficiently at the electrode.
  • the fluid guide element has the
  • Tissue structure comprising metallic fibers and plastic elements.
  • the plastic elements By melting the plastic elements, a fastening of the plastic elements with the metallic fibers can be ensured in a simple manner.
  • the plastic elements are preferably initially thermally mixed in an at least partially liquid and / or viscous state, so that the plastic elements enclose the metallic fibers at least partially.
  • the bonding to the fabric structure comprises, in particular, curing of the molten plastic elements.
  • the metallic fibers may be electrically conductive.
  • the plastic elements may be non-conductive or conductive. To realize a conductivity, the plastic elements conductive
  • the metallic fibers may in particular comprise metallic textile threads, wires or other textile elements. Under the arrangement of the metallic fibers may further include
  • Raw fabric can be understood.
  • providing the arrangement of the metallic fibers comprises weaving the metallic fibers together.
  • the arrangement of the metallic fibers z. B. when combined with the plastic elements are handled as a unit.
  • the fluid guide element Due to the fabric structure, the fluid guide element has a low weight.
  • the fabric structure is preferably at least partially permeable to
  • Plastic elements and metallic fibers can further advantageous properties of both types of material are combined.
  • the method comprises the following step:
  • Fibers to a wavy shape Fibers to a wavy shape.
  • the wave-like shape may comprise a sinusoidal shape.
  • the wave-like form comprises folds, which For example, can be fixed when melting the plastic elements.
  • the deformation may be performed prior to combining the plastic elements with the metallic fibers, so that only the
  • Fabric structure can be deformed when the plastic elements are already combined with the metallic fibers and / or melted.
  • a geometry of the fluid-conducting element can thus be produced in a simple manner, which has an advantageous effect on the distribution of the fuel at the electrode or on the flow properties of the fluid-conducting element.
  • sub-channels can be created by the wave-like shape along which the fuel can flow and be distributed.
  • material contracts during the deformation so that changes in length due to the deformation within the fabric structure can be compensated for, without any elastic and / or plastic strain being introduced into the material.
  • the melting of the plastic elements and the deformation of the fabric structure are performed simultaneously.
  • the deformation is carried out by a shaping roller. This can be the
  • Forming roll have a toothing, which impresses the wave-like shape in the fabric structure.
  • the shaping roller tempered, in particular heated is.
  • two counter-rotating forming rollers can perform the deformation of the tissue structure.
  • the time required to perform the process can be reduced if the melting and the deformation are performed simultaneously.
  • the forming roller combines different measures, so that, for example, a need for production space for the production of the fuel cell can be reduced.
  • the combination of the plastic elements with the fabric structure comprises a loose application of the plastic elements to the metallic fibers or a weaving of the plastic elements with the metallic fibers.
  • the loose application can, for example, a scattering of the plastic elements on the
  • Arrangement of the metallic fibers include.
  • an attachment of the plastic elements for example. Only be made with the melting or plastic elements can be previously woven into the arrangement of metallic fibers.
  • the loose application has the advantage that the plastic elements, for example. Short plastic fibers and / or a
  • Plastic powder and can be automated in a simple manner and in particular portioned applied to the arrangement of metallic fibers.
  • the interweaving of the plastic elements with the metallic fibers, in which the plastic elements may preferably have plastic threads or plastic strips, offers the advantage that the metallic arrangement and the plastic elements can be handled as a unit, so that further processing steps can be simplified.
  • the melting of the plastic elements comprises at least one of the following steps:
  • the tempering of the forming roll and / or the gas can be any suitable tempering of the forming roll and / or the gas.
  • a heating of the shaping roller or of the gas, in particular to a melting temperature of the plastic elements comprise.
  • the plastic elements can be heated over a large area, so that it can be ensured as required that all plastic elements are melted.
  • an optical method can be provided which can have high reliability during melting and / or specifically determined Bring areas of plastic elements to melt.
  • the temperature control by infrared light, for example. By a radiant heater, take place.
  • plastic elements are merely loosely applied to the arrangement of the metallic fibers, it may occur that individual fibers are not melted and thus do not permanently bond to the metallic fibers. Therefore, it may be advantageous to such
  • Plastic residues may also include a mechanical reworking, in particular a deburring, if, for example. When melting and subsequent curing of the plastic elements burr remains.
  • the plastic elements are present in combination with the arrangement of the metallic fibers as a single plastic fibers, as a fiber layer and / or as a flat plastic tape.
  • the plastic elements may be isolated as plastic fibers and counted or portioned by weight.
  • the plastic elements can be handled in a simple manner. Furthermore, this can be formed a planar connection of the plastic elements with the metallic fibers. As a result, the mechanical strength of the fluid guide element and thus the service life of the fuel cell can be improved.
  • the plastic elements may comprise a thermoplastic and / or the plastic elements (13) may be electrically conductive.
  • the plastic elements may be a polyethylene terephthalate (PET)
  • Polypropylene Polyethylene (PE), polystyrene (PS) or a
  • Polytetrafluoroethylene have.
  • the plastic itself may be electrically conductive and / or contain electrically conductive particles, such as, for example, graphite and / or nanotubes.
  • the thermoplastic material has a high thermal processability, so that the melting of the
  • Plastic elements requires only a small amount of energy and / or can be reliably reproduced.
  • the plastic elements requires only a small amount of energy and / or can be reliably reproduced.
  • Plastic elements at least partially hydrophobic and / or hydrophilic.
  • the properties of the fluid guide element with respect to the fuel can be improved, in particular if the fuel has oxygen or hydrogen.
  • the plastic elements can be advantageously melted in the region of constrictions.
  • a mechanical strength in particular with regard to the shape of the plastic elements
  • Fluidleitiatas be improved.
  • the constrictions preferably form undercuts of the fabric structure such that channels are formed having improved fuel guiding properties.
  • the fluid guide element can be handled and assembled in a simplified manner by improved dimensional stability.
  • a fuel cell is claimed with a fluid guide.
  • the fluid guide is in one
  • Flow path of a fuel for distributing the fuel to at least one electrode of the fuel cell is arranged. Furthermore, the
  • the plastic elements are connected by melting, and in particular curing, with the arrangement of the metallic fibers.
  • the fuel cell is preferably produced by a method according to the invention.
  • a fuel cell according to the invention brings the same advantages as have already been described in detail with reference to a method according to the invention.
  • the Fuel cell easy to manufacture and has a long service life with efficient fuel use.
  • FIG. 1 is a schematic representation of method steps of a method according to the invention in a first embodiment
  • the fuel cell 1 shows a method 100 according to the invention for producing a fuel cell 1 in a schematic representation of method steps 101 to 107 in a first exemplary embodiment.
  • the fuel cell 1 to be produced in this case has a fluid guide element 10 with a fabric structure 11 in order to
  • Fuel 3 to at least one electrode 2 of the fuel cell 1 advantageous to to distribute.
  • the method 100 in this case comprises providing 101 a
  • Plastic elements 13 with the metallic fibers 12 include.
  • the weaving 102.2 can, for example, also be carried out parallel to the provision 101 of the arrangement of the metallic fibers 12, wherein the plastic elements 13 are already woven together with the metallic fibers 12 during the production of the arrangement.
  • connection of the metallic fibers 12 with the plastic elements 13 is further a reflow 103 and a curing 104 of the
  • Plastic elements 13 are provided. This provides the fabric structure 11 with improved mechanical strength. Furthermore, a can also
  • Transition resistance may be reduced if the plastic elements 13 are electrically conductive, in particular have an electrically conductive polymer and / or electrically conductive particles.
  • the plastic elements 13th are electrically conductive, in particular have an electrically conductive polymer and / or electrically conductive particles.
  • thermoplastic material which has good thermal processability.
  • the method 100 comprises deforming 105 the fabric structure 11 or the arrangement of the metallic fibers 12 into a wave-like shape.
  • the wave-like shape channels of the fabric structure 11 are impressed, through which the fuel 3 is advantageously conductive.
  • a removal 106 of the plastic residues may also be provided in order to improve the flow of the fuel 3.
  • the tissue structure 11 can be arranged in a flow path 4 of the fuel 3 to form an electrode 2.
  • FIGS. 2 a to 2 c show advantageous melting possibilities of a fabric structure 11 of a fluid guide element 10 in further exemplary embodiments. According to FIG.
  • FIG. 2 a a wave-like shape of a fabric structure 11 is impressed by two counter-rotating shaping rollers 20.
  • a tempering 103.1 is further provided at least one of the forming rollers 20 to cause a melting 103 of plastic elements 13 so that they harden after passing through the shaping rollers 20 and form and / or materially connect with metallic fibers 12 of the fabric structure 11.
  • the reflow 103 and the deformation 105 are simultaneously executable.
  • FIG. 2b also shows a flow 103.2 of the plastic elements 13 and the metallic fibers 12 of the fabric structure 10 with a tempered gas 30, so that the plastic elements 13 melt.
  • the melting 103 may comprise irradiating 103.3 of the plastic elements 13 with a laser 40 according to FIG.
  • the tempering 103.1 of the shaping roller 20, the flowing 103.2 of the plastic elements 13 with a tempered gas 30 and the irradiation 103.3 of the plastic elements 13 with a laser 40 or an infrared emitter (not shown) combined or performed sequentially to allow a more reliable melting 103 or to process individual areas individually.
  • FIGS. 3a to 3d also show fluid guide elements 10 with tissue structures 11 in wave-like shapes in further exemplary embodiments in a schematic representation.
  • the fabric structures 11 comprise both metallic fibers 12, as well as plastic elements 13.
  • the plastic elements 13 may preferably along the longitudinal and / or transverse direction of the
  • the plastic elements 13 may be parallel, i. e.g. along wavefronts, or perpendicular, i. e.g. orthogonal to the wave flanks, to the wave-like shape.
  • the plastic elements 13 have individual plastic fibers 13. 1.
  • a loose application 102.1 of the individual plastic fibers 13.1 in particular by sprinkling an arrangement of the metallic fibers 12, possible.
  • the plastic elements comprise a
  • the plastic elements 13 comprise plastic bands 13.3.
  • the plastic strips 13.3 can have a wide extension, in particular in the transverse and / or longitudinal direction, so that a single plastic strip 13.3 can cover a region of the fabric structure 11.
  • the plastic straps 13.3 may be thread-like and, for example, be woven with the metallic fibers 12 and / or be sinusoidal.
  • FIG. 3d furthermore shows a cross section of a fabric structure 11 in a further exemplary embodiment.
  • FIG. 4 also shows a fuel cell 1 with two electrodes 2, one of the electrodes 2 serving as anode and the other electrode 2 as cathode of FIG
  • Fuel cell 1 is formed. Further, the electrodes 2 with
  • Fuels 3 flows.
  • one of the fuels has 3 oxygen and the other hydrogen.
  • a fluid guide element 10 is further arranged in each case with a fabric structure 11 in order to distribute the respective fuel 3 over a surface of the electrodes 2.
  • the fabric structures 11 in this case have plastic elements 13, which are fused with metallic Faseril.

Abstract

The invention relates to a method (100) for producing a fuel cell (1) comprising a fluid guiding element (10) with a textile structure (11) for distributing a fuel (3) to at least one electrode (2) of the fuel cell (1) comprising the following steps: - providing (101) an arrangement of metal fibres (12), - combining (102) plastic elements (13) with the arrangement of metal fibres (12). The invention further relates to a fuel cell (1).

Description

Beschreibung  description
Titel title
VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER BRENNSTOFFZELLE MIT FLUIDLEITELEMENT AUS METALLFASERN UND KUNSTSTOFF, SOWIE BRENNSTOFFZELLE  METHOD FOR PRODUCING A FUEL CELL WITH FLUIDELITE ELEMENT OF METAL FIBERS AND PLASTIC, AND FUEL CELL
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch, sowie eine Brennstoffzelle gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. The invention relates to a method for producing a fuel cell according to the independent method claim, as well as a fuel cell according to the independent device claim.
Stand der Technik State of the art
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Hilfsmittel bereitzustellen, um einen It is known in the art to provide auxiliaries to one
Brennstoff möglichst effektiv an einer Elektrode zu verteilen. Dazu werden Distribute fuel as effectively as possible to an electrode. To do this
üblicherweise Strukturen vorgesehen, welche an der Elektrode oder zumindest in der Nähe der Elektrode angeordnet und von dem Brennstoff angeströmt werden. Usually provided structures which are arranged on the electrode or at least in the vicinity of the electrode and are flown by the fuel.
Die Strukturen sorgen dann dafür, dass sich der Brennstoff über die Oberfläche der Elektrode verteilt und somit eine effektive Nutzung des Brennstoffs möglich ist. Derartige Strukturen erhöhen als zusätzliches Bauteil allerdings zum einen das Gewicht der Brennstoffzelle oder weisen, wenn sie z. B. besonderes leicht ausgebildet sind, häufig eine geringe mechanische Festigkeit auf. Ferner sind derartige Strukturen meist aufwendig in der Herstellung.  The structures then ensure that the fuel is distributed over the surface of the electrode and thus an effective use of the fuel is possible. Such structures increase as an additional component, however, on the one hand, the weight of the fuel cell or have, if they z. B. are particularly easily formed, often a low mechanical strength. Furthermore, such structures are usually expensive to manufacture.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle oder einem Elektrolyseur aufweisend ein Fluidleitelement mit einer According to the invention, the method for producing a fuel cell or an electrolyzer comprises a fluid guide element having a
Gewebestruktur zur Verteilung eines Brennstoffs an zumindest eine Elektrode der Brennstoffzelle die folgenden Schritte: Fabric structure for distributing a fuel to at least one electrode of the fuel cell, the following steps:
Bereitstellen einer Anordnung metallischer Fasern,  Providing an arrangement of metallic fibers,
Kombinieren von Kunststoffelementen mit der Anordnung der metallischen Fasern, Aufschmelzen und Verbinden der Kunststoffelemente mit der Anordnung der metallischen Fasern zu der Gewebestruktur, Combining plastic elements with the arrangement of the metallic fibers, Melting and joining the plastic elements with the arrangement of the metallic fibers to the fabric structure,
Montieren der Gewebestruktur in einem Strömungspfad des Brennstoffs zur Elektrode.  Mounting the tissue structure in a flow path of the fuel to the electrode.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die voranstehenden, aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest tlw. behoben. Ferner stellt das Verfahren eine einfache Möglichkeit dar, in kostengünstiger und einfacher Art und Weise eine Brennstoffzelle mit einem Fluidleitelement herzustellen, durch welches ein Brennstoff effizient nutzbar ist und welches gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit aufweist. Dabei können die genannten By the method according to the invention, the above-mentioned disadvantages known from the prior art are at least partially eliminated. Furthermore, the method represents a simple possibility to produce in a cost-effective and simple manner a fuel cell with a fluid guide element, by means of which a fuel can be used efficiently and which at the same time has a high mechanical strength. The mentioned
Verfahrensschritte in der erwähnten Reihenfolge zeitlich hintereinander durchgeführt werden, also Schritt für Schritt. Auch ist es denkbar, dass tlw. die genannten Verfahrensschritte gleichzeitig erfolgen können, wie z. B. das Process steps are performed in the order mentioned in chronological order, ie step by step. It is also conceivable that tlw. The process steps mentioned can be done simultaneously, such. B. the
Bereitstellen einer Anordnung metallischer Fasern erfolgt gleichzeitig mit dem Kombinieren von Kunststoffelementen mit der Anordnung der metallischen Fasern. Providing an array of metallic fibers occurs simultaneously with combining plastic elements with the array of metallic fibers.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Further features and details of the invention will become apparent from the
Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Auch umfasst die Erfindung ein Verfahren zur zumindest tlw.n Herstellung eines Elektrolyseurs sowie einen entsprechenden Elektrolyseur. Subclaims, the description and the drawings. In this case, features and details that have been described in connection with the method according to the invention, of course, in connection with the fuel cell according to the invention and in each case vice versa, so with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or may be. The invention also includes a method for at least tlw.n production of an electrolyzer and a corresponding electrolyzer.
Das Verbinden der Kunststoffelemente mit der Anordnung der metallischen Fasern zu der Gewebestruktur kann vorzugsweise form- und/oder stoffschlüssig erfolgen. Insbesondere kann es sich bei der Brennstoffzelle um eine Polymer elektrolytmembran (PEM)-Brennstoffzelle handeln. Die Elektrode kann insbesondere eine Anode und/oder eine Kathode der Brennstoffzelle umfassen. Der Brennstoff kann insbesondere Wasserstoff und/oder Sauerstoff aufweisen. Der Strömungspfad des Brennstoffs kann vorzugsweise einen Strömungskanal umfassen, durch welchen der Brennstoff von einem Brennstoffeingang zur Elektrode führbar ist. Durch die Montage des Fluidleitelementes im The joining of the plastic elements with the arrangement of the metallic fibers to the fabric structure may preferably be positive and / or cohesive. In particular, the fuel cell may be a polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell. The electrode may in particular comprise an anode and / or a cathode of the fuel cell. The fuel may in particular comprise hydrogen and / or oxygen. The flow path of the fuel may preferably be a flow channel include, through which the fuel from a fuel inlet to the electrode is feasible. By mounting the Fluidleitelementes in
Strömungspfad ist das Fluidleitelement somit vom Brennstoff anströmbar und an der Elektrode effizient verteilbar. Das Fluidleitelement weist dazu die Flow path, the fluid guide element thus flows against the fuel and can be distributed efficiently at the electrode. The fluid guide element has the
Gewebestruktur auf, welche metallische Fasern und Kunststoffelemente umfasst. Durch das Aufschmelzen der Kunststoffelemente kann in einfacher Art und Weise eine Befestigung der Kunststoffelemente mit den metallischen Fasern gewährleistet werden. Beim Aufschmelzen werden die Kunststoffelemente vorzugsweise zunächst thermisch in einen zumindest tlw. flüssigen und/oder viskosen Zustand versetzt, sodass die Kunststoffelemente die metallischen Fasern zumindest tlw. umschließen. Das Verbinden zu der Gewebestruktur umfasst insbesondere ein Aushärten der aufgeschmolzenen Kunststoffelemente. Die metallischen Fasern können elektrisch leitend ausgebildet sein. Ferner können die Kunststoffelemente nichtleitend oder leitend ausgebildet sein. Zur Realisierung einer Leitfähigkeit können die Kunststoffelemente leitfähige Tissue structure comprising metallic fibers and plastic elements. By melting the plastic elements, a fastening of the plastic elements with the metallic fibers can be ensured in a simple manner. During the melting, the plastic elements are preferably initially thermally mixed in an at least partially liquid and / or viscous state, so that the plastic elements enclose the metallic fibers at least partially. The bonding to the fabric structure comprises, in particular, curing of the molten plastic elements. The metallic fibers may be electrically conductive. Furthermore, the plastic elements may be non-conductive or conductive. To realize a conductivity, the plastic elements conductive
Polymere und/oder leitfähige Partikel aufweisen. Die metallischen Fasern können insbesondere metallische Textilfäden, Drähte oder weitere Textilelemente umfassen. Unter der Anordnung der metallischen Fasern kann ferner ein Have polymers and / or conductive particles. The metallic fibers may in particular comprise metallic textile threads, wires or other textile elements. Under the arrangement of the metallic fibers may further include
Rohgewebe verstanden werden. Vorzugsweise umfasst das Bereitstellen der Anordnung der metallischen Fasern ein Verweben der metallischen Fasern miteinander. Dadurch kann die Anordnung der metallischen Fasern z. B. beim Kombinieren mit den Kunststoffelementen als Einheit gehandhabt werden. Durch die Gewebestruktur weist das Fluidleitelement ein geringes Gewicht auf. Ferner ist die Gewebestruktur vorzugsweise zumindest tlw. durchlässig für Raw fabric can be understood. Preferably, providing the arrangement of the metallic fibers comprises weaving the metallic fibers together. As a result, the arrangement of the metallic fibers z. B. when combined with the plastic elements are handled as a unit. Due to the fabric structure, the fluid guide element has a low weight. Furthermore, the fabric structure is preferably at least partially permeable to
Reaktionsgase und/oder Flüssigkeiten. Durch die Kombination von Reaction gases and / or liquids. By the combination of
Kunststoffelementen und metallischen Fasern können weiterhin vorteilhafte Eigenschaften beider Materialarten miteinander kombiniert werden. Plastic elements and metallic fibers can further advantageous properties of both types of material are combined.
Im Rahmen der Erfindung ist es ferner denkbar, dass das Verfahren folgenden Schritt umfasst: In the context of the invention, it is also conceivable that the method comprises the following step:
Verformen der Gewebestruktur oder der Anordnung der metallischen Deforming the fabric structure or the arrangement of the metallic
Fasern zu einer wellenartigen Form. Fibers to a wavy shape.
Vorzugsweise kann die wellenartige Form eine sinusartige Gestalt umfassen. Ferner ist es denkbar, dass die wellenartige Form Faltungen umfasst, welche bspw. beim Aufschmelzen der Kunststoffelemente fixiert werden können. Preferably, the wave-like shape may comprise a sinusoidal shape. Furthermore, it is conceivable that the wave-like form comprises folds, which For example, can be fixed when melting the plastic elements.
Insbesondere kann das Verformen vor dem Kombinieren der Kunststoffelemente mit den metallischen Fasern durchgeführt werden, sodass lediglich die In particular, the deformation may be performed prior to combining the plastic elements with the metallic fibers, so that only the
Anordnung der metallischen Fasern die Formgebung erfährt oder die Arrangement of the metallic fibers undergoes the shaping or the
Gewebestruktur kann verformt werden, wenn die Kunststoffelemente bereits mit den metallischen Fasern kombiniert und/oder aufgeschmolzen sind. Durch das Verformen der Gewebestruktur oder der Anordnung der metallischen Fasern zu einer wellenartigen Form kann somit in einfacher Art und Weise eine Geometrie des Fluidleitelementes erzeugt werden, welche sich vorteilhaft auf die Verteilung des Brennstoffs an der Elektrode bzw. auf die Strömungseigenschaften des Fluidleitelementes auswirkt. Insbesondere können durch die wellenartige Form Teilkanäle geschaffen werden, entlang welcher der Brennstoff strömen und verteilt werden kann. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass Material bei der Verformung nachzieht, sodass sich Längenänderungen aufgrund der Verformung innerhalb der Gewebestruktur ausgleichen können, ohne dass bereits eine elastische und/oder plastische Dehnung in das Material eingebracht wird. Fabric structure can be deformed when the plastic elements are already combined with the metallic fibers and / or melted. By deforming the fabric structure or the arrangement of the metallic fibers into a wave-like shape, a geometry of the fluid-conducting element can thus be produced in a simple manner, which has an advantageous effect on the distribution of the fuel at the electrode or on the flow properties of the fluid-conducting element. In particular, sub-channels can be created by the wave-like shape along which the fuel can flow and be distributed. In particular, it may be provided that material contracts during the deformation, so that changes in length due to the deformation within the fabric structure can be compensated for, without any elastic and / or plastic strain being introduced into the material.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass das Aufschmelzen der Kunststoffelemente und das Verformen der Gewebestruktur gleichzeitig durchgeführt werden. So ist es bspw. denkbar, dass das Verformen durch eine Formgebungswalze durchgeführt wird. Dazu kann die Furthermore, it can be provided in a method according to the invention that the melting of the plastic elements and the deformation of the fabric structure are performed simultaneously. For example, it is conceivable that the deformation is carried out by a shaping roller. This can be the
Formgebungswalze eine Verzahnung aufweisen, welche die wellenartige Form in die Gewebestruktur einprägt. Um gleichzeitig das Aufschmelzen der Kunststoff elemente gewährleisten zu können, kann ferner vorgesehen sein, dass die Formgebungswalze temperiert, insbesondere erwärmt, ist. Vorzugsweise können zwei gegenläufig drehende Formgebungswalzen das Verformen der Gewebe struktur durchführen. Somit kann die benötigte Zeit zur Durchführung des Verfahrens verringert sein, wenn das Aufschmelzen und das Verformen gleichzeitig durchgeführt werden. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Formgebungswalze unterschiedliche Maßnahmen kombiniert, sodass bspw. ein Bedarf an Produktionsraum für die Herstellung der Brennstoffzelle verringert sein kann. Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ferner vorgesehen sein, dass das Kombinieren der Kunststoffelemente mit der Gewebestruktur ein loses Aufbringen der Kunststoffelemente auf die metallischen Fasern oder ein Verweben der Kunststoffelemente mit den metallischen Fasern umfasst. Das lose Aufbringen kann bspw. ein Streuen der Kunststoffelemente auf die Forming roll have a toothing, which impresses the wave-like shape in the fabric structure. In order to ensure the same time the melting of the plastic elements, can also be provided that the shaping roller tempered, in particular heated, is. Preferably, two counter-rotating forming rollers can perform the deformation of the tissue structure. Thus, the time required to perform the process can be reduced if the melting and the deformation are performed simultaneously. Furthermore, it may be advantageous if the forming roller combines different measures, so that, for example, a need for production space for the production of the fuel cell can be reduced. Preferably, in a method according to the invention, it may further be provided that the combination of the plastic elements with the fabric structure comprises a loose application of the plastic elements to the metallic fibers or a weaving of the plastic elements with the metallic fibers. The loose application can, for example, a scattering of the plastic elements on the
Anordnung der metallischen Fasern umfassen. Somit kann eine Befestigung der Kunststoffelemente bspw. erst mit dem Aufschmelzen vorgenommen werden oder die Kunststoffelemente können schon zuvor in die Anordnung der metallischen Fasern eingewebt werden. Das lose Aufbringen hat den Vorteil, dass die Kunststoffelemente bspw. kurze Kunststofffasern und/oder ein Arrangement of the metallic fibers include. Thus, an attachment of the plastic elements, for example. Only be made with the melting or plastic elements can be previously woven into the arrangement of metallic fibers. The loose application has the advantage that the plastic elements, for example. Short plastic fibers and / or a
Kunststoffpulver aufweisen können und in einfacher Art und Weise automatisiert und insbesondere portioniert auf die Anordnung der metallischen Fasern aufgebracht werden können. Das Verweben der Kunststoffelemente mit den metallischen Fasern, bei welchem die Kunststoffelemente vorzugsweise Kunststofffäden oder Kunststoffbänder aufweisen können, bietet den Vorteil, dass die metallische Anordnung und die Kunststoffelemente als Einheit gehandhabt werden können, sodass sich weitere Bearbeitungsschritte vereinfachen können. Plastic powder and can be automated in a simple manner and in particular portioned applied to the arrangement of metallic fibers. The interweaving of the plastic elements with the metallic fibers, in which the plastic elements may preferably have plastic threads or plastic strips, offers the advantage that the metallic arrangement and the plastic elements can be handled as a unit, so that further processing steps can be simplified.
Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das Aufschmelzen der Kunststoffelemente zumindest einen der folgenden Schritte umfasst: In the context of the invention, it may further be provided that the melting of the plastic elements comprises at least one of the following steps:
Temperieren einer Formgebungswalze,  Tempering a shaping roller,
Beströmen zumindest der Kunststoffelemente mindestens bereichsweise mit einem temperierten Gas,  Flow at least partially plastic elements at least partially with a tempered gas,
Bestrahlen zumindest der Kunststoffelemente mindestens bereichsweise mit einem Laser.  Irradiating at least the plastic elements at least partially with a laser.
Das Temperieren der Formgebungswalze und/oder des Gases kann The tempering of the forming roll and / or the gas can
vorzugsweise ein Erwärmen der Formgebungswalze bzw. des Gases, insbesondere auf eine Schmelztemperatur der Kunststoffelemente, umfassen. Dadurch können die Kunststoffelemente großflächig erwärmt werden, sodass je nach Anforderung sichergestellt sein kann, dass sämtliche Kunststoffelemente aufgeschmolzen werden. Durch das Bestrahlen der Kunststoffelemente mit einem Laser kann ein optisches Verfahren gegeben sein, welches eine hohe Zuverlässigkeit beim Aufschmelzen aufweisen kann und/oder gezielt bestimmte Bereiche der Kunststoffelemente zum Aufschmelzen bringen kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Temperieren durch Infrarot- Licht, bspw. durch einen Heizstrahler, erfolgen. Preferably, a heating of the shaping roller or of the gas, in particular to a melting temperature of the plastic elements comprise. As a result, the plastic elements can be heated over a large area, so that it can be ensured as required that all plastic elements are melted. By irradiating the plastic elements with a laser, an optical method can be provided which can have high reliability during melting and / or specifically determined Bring areas of plastic elements to melt. Additionally or alternatively, the temperature control by infrared light, for example. By a radiant heater, take place.
Es ist bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ferner denkbar, dass nach dem Aufschmelzen der Kunststoffelemente, insbesondere nach dem Aushärten der Kunststoffelemente und/oder nach dem Verformen der Gewebestruktur, folgender Schritt durchgeführt wird: It is also conceivable in the case of a method according to the invention that following the melting of the plastic elements, in particular after the curing of the plastic elements and / or after the deformation of the fabric structure, the following step is carried out:
Entfernen von unerwünschten Kunststoffrückständen.  Removal of unwanted plastic residues.
Bspw. wenn die Kunststoffelemente lediglich lose auf die Anordnung der metallischen Fasern aufgebracht werden, kann es Vorkommen, dass einzelne Fasern nicht aufgeschmolzen werden und sich somit nicht dauerhaft mit den metallischen Fasern verbinden. Daher kann es vorteilhaft sein, solche For example. If the plastic elements are merely loosely applied to the arrangement of the metallic fibers, it may occur that individual fibers are not melted and thus do not permanently bond to the metallic fibers. Therefore, it may be advantageous to such
Kunststoffrückstände zu entfernen. Das Entfernen von unerwünschten Remove plastic residues. Removing unwanted
Kunststoffrückständen kann ferner auch ein mechanisches Nachbearbeiten, insbesondere ein Entgraten, umfassen, wenn bspw. beim Aufschmelzen und anschließenden Aushärten der Kunststoffelemente Grat zurückbleibt. Plastic residues may also include a mechanical reworking, in particular a deburring, if, for example. When melting and subsequent curing of the plastic elements burr remains.
Es kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren weiterhin vorgesehen sein, dass die Kunststoffelemente beim Kombinieren mit der Anordnung der metallischen Fasern als einzelne Kunststofffasern, als Faserschicht und/oder als flaches Kunststoffband vorliegen. So können die Kunststoffelemente bspw. vereinzelt als Kunststofffasern vorliegen und abgezählt oder nach Gewicht portioniert werden. Es kann jedoch von Vorteil sein, die Kunststoffelemente als vorgeformte Einheit als Faserschicht oder als flaches Kunststoffband It may further be provided in a method according to the invention that the plastic elements are present in combination with the arrangement of the metallic fibers as a single plastic fibers, as a fiber layer and / or as a flat plastic tape. For example, the plastic elements may be isolated as plastic fibers and counted or portioned by weight. However, it may be advantageous to use the plastic elements as a preformed unit as a fibrous layer or as a flat plastic strip
einzubringen. Dadurch können die Kunststoffelemente in einfacher Art und Weise handhabbar sein. Ferner kann dadurch eine flächige Verbindung der Kunststoffelemente mit den metallischen Fasern ausgebildet sein. Dadurch kann die mechanische Festigkeit des Fluidleitelementes und damit die Lebensdauer der Brennstoffzelle verbessert sein. contribute. As a result, the plastic elements can be handled in a simple manner. Furthermore, this can be formed a planar connection of the plastic elements with the metallic fibers. As a result, the mechanical strength of the fluid guide element and thus the service life of the fuel cell can be improved.
Vorzugsweise können die Kunststoffelemente bei einem erfindungsgemäßen Verfahren einen thermoplastischen Kunststoff aufweisen und/oder dass die Kunststoffelemente (13) elektrisch leitfähig ausgebildet sind. Insbesondere können die Kunststoffelemente ein Polyethylenterephthalat (PET), ein Preferably, in a method according to the invention, the plastic elements may comprise a thermoplastic and / or the plastic elements (13) may be electrically conductive. Especially For example, the plastic elements may be a polyethylene terephthalate (PET)
Polypropylen (PP) Polyethylen (PE), Polystyrol (PS) oder ein Polypropylene (PP) Polyethylene (PE), polystyrene (PS) or a
Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweisen. Der Kunststoff kann selbst elektrisch leitfähig sein und/oder elektrisch leitfähige Partikel, wie bspw. Graphit und/oder Nanotubes, enthalten. Vorzugsweise weist der thermoplastische Kunststoff eine hohe thermische Verarbeitbarkeit auf, sodass das Aufschmelzen der Polytetrafluoroethylene (PTFE) have. The plastic itself may be electrically conductive and / or contain electrically conductive particles, such as, for example, graphite and / or nanotubes. Preferably, the thermoplastic material has a high thermal processability, so that the melting of the
Kunststoffelemente nur einen geringen Energiebetrag erfordert und/oder zuverlässig reproduzierbar sein kann. Insbesondere können die Plastic elements requires only a small amount of energy and / or can be reliably reproduced. In particular, the
Kunststoffelemente zumindest tlw. hydrophob und/oder hydrophil ausgebildet sein. Dadurch können die Eigenschaften des Fluidleitelementes in Bezug auf den Brennstoff verbessert sein, insbesondere wenn der Brennstoff Sauerstoff oder Wasserstoff aufweist. Somit kann das Fluidleitelement durch die Plastic elements at least partially hydrophobic and / or hydrophilic. As a result, the properties of the fluid guide element with respect to the fuel can be improved, in particular if the fuel has oxygen or hydrogen. Thus, the fluid guide by the
eingeschmolzenen Kunststoffelemente ein Wassergehalt des Brennstoffs an der Elektrode beeinflussbar sein. melted plastic elements, a water content of the fuel at the electrode to be influenced.
Im Rahmen der Erfindung können die Kunststoffelemente vorteilhafterweise im Bereich von Einschnürungen aufgeschmolzen werden. Damit kann eine mechanische Festigkeit, insbesondere in Hinblick auf die Form des In the context of the invention, the plastic elements can be advantageously melted in the region of constrictions. Thus, a mechanical strength, in particular with regard to the shape of the
Fluidleitelementes, verbessert sein. Die Einschnürungen bilden vorzugsweise Hinterschnitte der Gewebestruktur, sodass Kanäle gebildet werden, welche verbesserte Führungseigenschaften für den Brennstoff aufweisen. Ferner kann durch eine dadurch verbesserte Formfestigkeit das Fluidleitelement vereinfacht handhabbar und montierbar sein. Fluidleitelementes be improved. The constrictions preferably form undercuts of the fabric structure such that channels are formed having improved fuel guiding properties. Furthermore, the fluid guide element can be handled and assembled in a simplified manner by improved dimensional stability.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Brennstoffzelle mit einem Fluidleitelement beansprucht. Das Fluidleitelement ist dabei in einem According to a further aspect of the invention, a fuel cell is claimed with a fluid guide. The fluid guide is in one
Strömungspfad eines Brennstoffs zur Verteilung des Brennstoffs an zumindest eine Elektrode der Brennstoffzelle angeordnet ist. Weiterhin weist das Flow path of a fuel for distributing the fuel to at least one electrode of the fuel cell is arranged. Furthermore, the
Fluidleitelement eine Gewebestruktur mit metallischen Fasern und Fluidleitelement a fabric structure with metallic fibers and
Kunststoffelementen auf. Die Kunststoffelemente sind durch Aufschmelzen, und insbesondere Aushärten, mit der Anordnung der metallischen Fasern verbunden. Vorzugsweise ist die Brennstoffzelle dabei durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt. Somit bringt eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Insbesondere ist die Brennstoffzelle einfach herstellbar und weist eine hohe Lebensdauer bei effizienter Brennstoffnutzung auf. Plastic elements on. The plastic elements are connected by melting, and in particular curing, with the arrangement of the metallic fibers. The fuel cell is preferably produced by a method according to the invention. Thus, a fuel cell according to the invention brings the same advantages as have already been described in detail with reference to a method according to the invention. In particular, the Fuel cell easy to manufacture and has a long service life with efficient fuel use.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Further, measures improving the invention will become apparent from the following description of some embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All from the
Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Claims, the description or the drawings resulting features and / or benefits, including constructive details, spatial
Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen: Arrangements and method steps can be essential to the invention, both individually and in the most diverse combinations. It should be noted that the figures have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 is a schematic representation of method steps of a method according to the invention in a first embodiment,
Fig. 2a-c Vorteilhafte Aufschmelzmöglichkeiten von Kunststoffelementen gemäß weiterer Ausführungsbeispiele. Fig. 2a-c Advantageous Aufschmelzmöglichkeiten of plastic elements according to further embodiments.
Fig. 3a-d Gewebestrukturen gemäß weiterer Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung, 3a-d fabric structures according to further embodiments in a schematic representation,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle in schematischer 4 shows a fuel cell according to the invention in a schematic
Darstellung in einem weiteren Ausführungsbeispiel,  Representation in a further embodiment,
Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind. Thus, a method according to the invention entails the same advantages as have been described in detail with reference to a device according to the invention.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zum Herstellen einer Brennstoffzelle 1 in schematischer Darstellung von Verfahrensschritten 101 bis 107 in einem ersten Ausführungsbeispiel. Die herzustellende Brennstoffzelle 1 weist dabei ein Fluidleitelement 10 mit einer Gewebestruktur 11 auf, um 1 shows a method 100 according to the invention for producing a fuel cell 1 in a schematic representation of method steps 101 to 107 in a first exemplary embodiment. The fuel cell 1 to be produced in this case has a fluid guide element 10 with a fabric structure 11 in order to
Brennstoff 3 an zumindest eine Elektrode 2 der Brennstoffzelle 1 vorteilhaft zu verteilen. Das Verfahren 100 umfasst dabei ein Bereitstellen 101 einer Fuel 3 to at least one electrode 2 of the fuel cell 1 advantageous to to distribute. The method 100 in this case comprises providing 101 a
Anordnung metallischer Fasern 12. Insbesondere sind die metallischen FasernArrangement of metallic fibers 12. In particular, the metallic fibers
12 zur Anordnung miteinander verwebt und bilden eine handhabbare Einheit. Anschließend erfolgt ein Kombinieren 102 von Kunststoffelementen 13 mit der Anordnung der metallischen Fasern 12. Das Kombinieren der Kunststoffelemente12 interwoven with each other for arrangement and form a manageable unit. Subsequently, a combination 102 of plastic elements 13 takes place with the arrangement of the metallic fibers 12. Combining the plastic elements
13 mit der Anordnung der metallischen Fasern 12 kann ein loses Aufbringen 102.1, beispielweise durch Bestreuen der Anordnung der metallischen Fasern 12 mit den Kunststoffelementen 13, und/oder ein Verweben 102.2 der 13 with the arrangement of the metallic fibers 12, a loose application 102.1, for example, by sprinkling the arrangement of the metallic fibers 12 with the plastic elements 13, and / or a weaving 102.2 of
Kunststoffelemente 13 mit den metallischen Fasern 12 umfassen. Das Verweben 102.2 kann bspw. auch parallel zu dem Bereitstellen 101 der Anordnung der metallischen Fasern 12 durchgeführt werden, wobei die Kunststoffelemente 13 bereits bei der Herstellung der Anordnung zusammen mit den metallischen Fasern 12 eingewebt werden. Um eine form- und/oder stoffschlüssige Plastic elements 13 with the metallic fibers 12 include. The weaving 102.2 can, for example, also be carried out parallel to the provision 101 of the arrangement of the metallic fibers 12, wherein the plastic elements 13 are already woven together with the metallic fibers 12 during the production of the arrangement. To a positive and / or cohesive
Verbindung der metallischen Fasern 12 mit den Kunststoffelementen 13 zu erreichen, ist ferner ein Aufschmelzen 103 und ein Aushärten 104 der To achieve connection of the metallic fibers 12 with the plastic elements 13 is further a reflow 103 and a curing 104 of the
Kunststoffelemente 13 vorgesehen. Dadurch wird die Gewebestruktur 11 mit verbesserter mechanischer Festigkeit geschaffen. Ferner kann auch ein Plastic elements 13 are provided. This provides the fabric structure 11 with improved mechanical strength. Furthermore, a can also
Übergangswiderstand verringert sein, wenn die Kunststoffelemente 13 elektrisch leitfähig sind, insbesondere ein elektrisch leitfähiges Polymer und/oder elektrisch leitfähige Partikel aufweisen. Dazu weisen die Kunststoffelemente 13 Transition resistance may be reduced if the plastic elements 13 are electrically conductive, in particular have an electrically conductive polymer and / or electrically conductive particles. For this purpose, the plastic elements 13th
vorzugsweise einen thermoplastischen Kunststoff auf, welcher eine gute thermische Verarbeitbarkeit aufweist. Insbesondere ist es ebenfalls denkbar, dass die Anordnung der metallischen Fasern 12 erst durch das Aufschmelzen 103 und Aushärten 104 der Kunststoffelemente 13 zu einer einzeln preferably a thermoplastic material which has good thermal processability. In particular, it is also conceivable that the arrangement of the metallic fibers 12 only by the melting 103 and curing 104 of the plastic elements 13 into a single
handhabbaren Einheit geformt wird. Ferner umfasst das Verfahren 100 ein Verformen 105 der Gewebestruktur 11 oder der Anordnung der metallischen Fasern 12 zu einer wellenartigen Form. Durch die wellenartige Form werden Kanäle der Gewebestruktur 11 aufgeprägt, durch welche der Brennstoff 3 vorteilhaft leitbar ist. Wenn bspw. unverschmolzene Kunststoffrückstände vorliegen oder beim Aufschmelzen 103 ein Grat entstanden ist, kann ferner ein Entfernen 106 der Kunststoffrückstände vorgesehen sein, um die Strömung des Brennstoffs 3 zu verbessern. Anschließend kann beim Montieren 107 des Fluidleitelementes 10 die der Gewebestruktur 11 in einem Strömungspfad 4 des Brennstoffs 3 zu einer Elektrode 2 angeordnet werden. Figur 2a bis 2c zeigt vorteilhafte Aufschmelzmöglichkeiten einer Gewebestruktur 11 eines Fluidleitelementes 10 in weiteren Ausführungsbeispielen. Gemäß Figur 2a wird eine wellenartige Form einer Gewebestruktur 11 durch zwei gegenläufige Formgebungswalzen 20 aufgeprägt. Dabei ist ferner ein Temperieren 103.1 zumindest einer der Formgebungswalzen 20 vorgesehen, um ein Aufschmelzen 103 von Kunststoffelementen 13 zu bewirken, sodass diese nach Passieren der Formgebungswalzen 20 aushärten und sich form- und/oder stoffschlüssig mit metallischen Fasern 12 der Gewebestruktur 11 verbinden. Somit sind das Aufschmelzen 103 und das Verformen 105 gleichzeitig ausführbar. Figur 2b zeigt ferner ein Beströmen 103.2 der Kunststoffelemente 13 und der metallischen Fasern 12 der Gewebestruktur 10 mit einem temperierten Gas 30, sodass die Kunststoffelemente 13 aufschmelzen. Zusätzlich oder alternativ kann das Aufschmelzen 103 ein Bestrahlen 103.3 der Kunststoffelemente 13 mit einem Laser 40 gemäß Figur 2c umfassen, sodass bestimmte Bereiche lokal erhitzt und aufgeschmolzen werden. Es ist auch denkbar, dass das Temperieren 103.1 der Formgebungswalze 20, das Beströmen 103.2 der Kunststoffelemente 13 mit einem temperierten Gas 30 und das Bestrahlen 103.3 der Kunststoffelemente 13 mit einem Laser 40 oder einem Infrarot- Strahler (nicht dargestellt) miteinander kombiniert oder nacheinander ausgeführt werden, um ein zuverlässigeres Aufschmelzen 103 zu ermöglichen oder einzelne Bereiche individuell zu bearbeiten. manageable unit is formed. Furthermore, the method 100 comprises deforming 105 the fabric structure 11 or the arrangement of the metallic fibers 12 into a wave-like shape. By the wave-like shape channels of the fabric structure 11 are impressed, through which the fuel 3 is advantageously conductive. If, for example, unfused plastic residues are present or a burr has formed during melting 103, a removal 106 of the plastic residues may also be provided in order to improve the flow of the fuel 3. Subsequently, when mounting 107 of the fluid guide element 10, the tissue structure 11 can be arranged in a flow path 4 of the fuel 3 to form an electrode 2. FIGS. 2 a to 2 c show advantageous melting possibilities of a fabric structure 11 of a fluid guide element 10 in further exemplary embodiments. According to FIG. 2 a, a wave-like shape of a fabric structure 11 is impressed by two counter-rotating shaping rollers 20. In this case, a tempering 103.1 is further provided at least one of the forming rollers 20 to cause a melting 103 of plastic elements 13 so that they harden after passing through the shaping rollers 20 and form and / or materially connect with metallic fibers 12 of the fabric structure 11. Thus, the reflow 103 and the deformation 105 are simultaneously executable. FIG. 2b also shows a flow 103.2 of the plastic elements 13 and the metallic fibers 12 of the fabric structure 10 with a tempered gas 30, so that the plastic elements 13 melt. Additionally or alternatively, the melting 103 may comprise irradiating 103.3 of the plastic elements 13 with a laser 40 according to FIG. 2 c so that certain areas are locally heated and melted. It is also conceivable that the tempering 103.1 of the shaping roller 20, the flowing 103.2 of the plastic elements 13 with a tempered gas 30 and the irradiation 103.3 of the plastic elements 13 with a laser 40 or an infrared emitter (not shown) combined or performed sequentially to allow a more reliable melting 103 or to process individual areas individually.
Die Figuren 3a bis 3d zeigen ferner Fluidleitelemente 10 mit Gewebestrukturen 11 in wellenartigen Formen in weiteren Ausführungsbeispielen in schematischer Darstellung. Dabei umfassen die Gewebestrukturen 11 sowohl metallische Fasern 12, als auch Kunststoffelemente 13. Die Kunststoffelemente 13 können sich vorzugsweise entlang der Längs- und/oder Querrichtung der FIGS. 3a to 3d also show fluid guide elements 10 with tissue structures 11 in wave-like shapes in further exemplary embodiments in a schematic representation. In this case, the fabric structures 11 comprise both metallic fibers 12, as well as plastic elements 13. The plastic elements 13 may preferably along the longitudinal and / or transverse direction of the
Gewebestruktur 11 erstrecken. Insbesondere können die Kunststoffelemente 13 parallel, d.h. z.B. entlang von Wellenflanken, oder senkrecht, d.h. z.B. orthogonal zu den Wellenflanken, zur wellenartigen Form verlaufen. Gemäß Figur 3a weisen die Kunststoffelemente 13 einzelne Kunststofffasern 13.1 auf. Dadurch ist bspw. ein loses Aufbringen 102.1 der einzelnen Kunststofffasern 13.1, insbesondere durch Bestreuen einer Anordnung der metallischen Fasern 12, möglich. Im Ausführungsbeispiel der Figur 3b umfassen die Kunststoffelemente eine Fabric structure 11 extend. In particular, the plastic elements 13 may be parallel, i. e.g. along wavefronts, or perpendicular, i. e.g. orthogonal to the wave flanks, to the wave-like shape. According to FIG. 3 a, the plastic elements 13 have individual plastic fibers 13. 1. As a result, for example, a loose application 102.1 of the individual plastic fibers 13.1, in particular by sprinkling an arrangement of the metallic fibers 12, possible. In the embodiment of Figure 3b, the plastic elements comprise a
Faserschicht 13.2, welche bspw. als Kunststoffvlies auf die metallischen Fasern 12 aufgelegt werden kann. Gemäß Figur 3c umfassen die Kunststoffelemente 13 Kunststoffbänder 13.3. Die Kunststoffbänder 13.3 können 13 insbesondere in Quer- und/oder Längsrichtung eine breite Erstreckung aufweisen, sodass ein einzelnes Kunststoffband 13.3 einen Bereich der Gewebestruktur 11 abdecken kann. Zusätzlich oder alternativ können die Kunststoffbänder 13.3 fadenartig ausgebildet sein und bspw. mit den metallischen Fasern 12 verwebt sein und/oder sinusartig verlaufen. Figur 3d zeigt weiterhin einen Querschnitt einer Gewebestruktur 11 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dabei sind Fiber layer 13.2, which, for example. As a plastic fleece on the metallic fibers 12 can be launched. According to FIG. 3c, the plastic elements 13 comprise plastic bands 13.3. The plastic strips 13.3 can have a wide extension, in particular in the transverse and / or longitudinal direction, so that a single plastic strip 13.3 can cover a region of the fabric structure 11. Additionally or alternatively, the plastic straps 13.3 may be thread-like and, for example, be woven with the metallic fibers 12 and / or be sinusoidal. FIG. 3d furthermore shows a cross section of a fabric structure 11 in a further exemplary embodiment. There are
Kunststoffelemente 13 im Bereich von Einschnürungen 14 angeordnet und mit metallischen Fasern 12 verschmolzen. Dadurch können die Einschnürungen stabilisiert sein und damit die gesamte mechanische Festigkeit der Plastic elements 13 arranged in the region of constrictions 14 and fused with metallic fibers 12. As a result, the constrictions can be stabilized and thus the entire mechanical strength of the
Gewebestruktur 11. Fabric structure 11.
Figur 4 zeigt ferner eine Brennstoffzelle 1 mit zwei Elektroden 2, wobei eine der Elektroden 2 als Anode und die andere Elektrode 2 als Kathode der FIG. 4 also shows a fuel cell 1 with two electrodes 2, one of the electrodes 2 serving as anode and the other electrode 2 as cathode of FIG
Brennstoffzelle 1 ausgebildet ist. Ferner werden die Elektroden 2 mit Fuel cell 1 is formed. Further, the electrodes 2 with
Brennstoffen 3 beströmt. Vorzugsweise weist einer der Brennstoffe 3 Sauerstoff und der andere Wasserstoff auf. In den Strömungspfaden 4 der Brennstoffe 3 ist ferner jeweils ein Fluidleitelement 10 mit einer Gewebestruktur 11 angeordnet, um den jeweiligen Brennstoff 3 über eine Oberfläche der Elektroden 2 zu verteilen. Die Gewebestrukturen 11 weisen dabei Kunststoffelemente 13 auf, welche mit metallischen Fasernil verschmolzen sind. Dadurch kann eine Effizienz der Brennstoffzelle 1 gesteigert sein, da die Brennstoffe 3 aufgrund des Fluidleitelementes 10 besser miteinander reagieren können und gleichzeitig die Gewebestruktur 11 eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, sodass auch bei dynamischen Drücken innerhalb der Strömungspfade 4 eine hohe Lebensdauer der Gewebestruktur 11 erreicht werden kann. Fuels 3 flows. Preferably, one of the fuels has 3 oxygen and the other hydrogen. In the flow paths 4 of the fuels 3, a fluid guide element 10 is further arranged in each case with a fabric structure 11 in order to distribute the respective fuel 3 over a surface of the electrodes 2. The fabric structures 11 in this case have plastic elements 13, which are fused with metallic Faseril. As a result, an efficiency of the fuel cell 1 can be increased, since the fuels 3 can react better with one another due to the fluid guide element 10 and at the same time the tissue structure 11 has a high mechanical strength so that a high service life of the tissue structure 11 is achieved even with dynamic pressures within the flow paths 4 can.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. The above explanation of the embodiments describes the present invention solely by way of example.
Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Of course, individual features of the embodiments, if technically feasible, can be combined freely with one another, without departing from the scope of the present invention.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren (100) zum Herstellen einer Brennstoffzelle (1) aufweisend ein Fluidleitelement (10) mit einer Gewebestruktur (11) zur Verteilung eines Brennstoffs (3) an zumindest eine Elektrode (2) der Brennstoffzelle (1) umfassend die folgenden Schritte: A method (100) for producing a fuel cell (1) comprising a fluid guide element (10) having a tissue structure (11) for distributing a fuel (3) to at least one electrode (2) of the fuel cell (1), comprising the following steps:
Bereitstellen (101) einer Anordnung metallischer Fasern (12), Kombinieren (102) von Kunststoffelementen (13) mit der Anordnung der metallischen Fasern (12),  Providing (101) an arrangement of metallic fibers (12), combining (102) plastic elements (13) with the arrangement of the metallic fibers (12),
Aufschmelzen (103) und Verbinden der Kunststoffelemente (13) mit der Anordnung der metallischen Fasern (12) zu der Gewebestruktur (10),  Melting (103) and joining the plastic elements (13) with the arrangement of the metallic fibers (12) to the fabric structure (10),
Montieren (107) der Gewebestruktur (11) in einem Strömungspfad (4) des Brennstoffs (3) zur Elektrode (2).  Mounting (107) the fabric structure (11) in a flow path (4) of the fuel (3) to the electrode (2).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, 2. Method (100) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Verfahren (100) folgenden Schritt umfasst:  the method (100) comprises the following step:
Verformen (105) der Gewebestruktur (11) oder der Anordnung der metallischen Fasern (12) zu einer wellenartigen Form.  Deforming (105) the fabric structure (11) or the arrangement of the metallic fibers (12) into a wave-like shape.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 2, 3. Method (100) according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Aufschmelzen (103) der Kunststoffelemente (13) und das  that the melting (103) of the plastic elements (13) and the
Verformen (105) der Gewebestruktur (11) gleichzeitig durchgeführt werden. Deforming (105) of the fabric structure (11) are carried out simultaneously.
4. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Method (100) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Kombinieren der Kunststoffelemente (13) mit der Gewebestruktur (11) ein loses Aufbringen (102.1) der Kunststoffelemente (13) auf die Anordnung der metallischen Fasern (12) oder ein Verweben (102.2) der Kunststoffelemente (13) mit den metallischen Fasern (12) umfasst.  in that combining the plastic elements (13) with the fabric structure (11) loosely applies (102.1) the plastic elements (13) to the arrangement of the metallic fibers (12) or interweaves (102.2) the plastic elements (13) with the metallic fibers (12). 12).
5. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Method (100) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Aufschmelzen (103) der Kunststoffelemente (13) zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:  in that the melting (103) of the plastic elements (13) comprises at least one of the following steps:
Temperieren (103.1) einer Formgebungswalze (20),  Tempering (103.1) a shaping roller (20),
Beströmen (103.2) zumindest der Kunststoffelemente (13) mindestens bereichsweise mit einem temperierten Gas (30), Bestrahlen (103.3) zumindest der Kunststoffelemente (13) mindestens bereichsweise mit einem Laser (40).  Flow (103.2) at least the plastic elements (13) at least partially with a tempered gas (30), irradiating (103.3) at least the plastic elements (13) at least partially with a laser (40).
6. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Method (100) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass nach dem Aufschmelzen (103) der Kunststoffelemente (13) folgender Schritt durchgeführt wird:  in that the following step is carried out after melting (103) of the plastic elements (13):
Entfernen (106) von unerwünschten Kunststoffrückständen.  Remove (106) unwanted plastic residues.
7. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Method (100) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Kunststoffelemente (13) beim Kombinieren (102) mit der  that the plastic elements (13) when combining (102) with the
Anordnung (12) der metallischen Fasern als einzelne Kunststofffasern (13.1), als Faserschicht (13.2) und/oder als flaches Kunststoffband (13.3) vorliegen. Arrangement (12) of the metallic fibers as a single plastic fibers (13.1), as a fibrous layer (13.2) and / or as a flat plastic strip (13.3) are present.
8. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Method (100) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Kunststoffelemente (13) einen thermoplastischen Kunststoff aufweisen und/oder dass die Kunststoffelemente (13) elektrisch leitfähig ausgebildet sind.  in that the plastic elements (13) have a thermoplastic and / or that the plastic elements (13) are designed to be electrically conductive.
9. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Method (100) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Kunststoffelemente (13) im Bereich von Einschnürungen (14) der that the plastic elements (13) in the region of constrictions (14) of the
Anordnung der metallischen Fasern (12) aufgeschmolzen werden. Arrangement of the metallic fibers (12) are melted.
10. Brennstoffzelle (1), insbesondere hergestellt durch ein Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Fluidleitelement (10), welches in einem Strömungspfad (4) eines Brennstoffs (3) zur10. Fuel cell (1), in particular produced by a method (100) according to one of the preceding claims, with a fluid guide element (10) which in a flow path (4) of a fuel (3) for
Verteilung des Brennstoffs (3) an zumindest eine Elektrode (2) der Brennstoffzelle (1) angeordnet ist, wobei das Fluidleitelement (10) eine Gewebestruktur (11) mit einer Anordnung metallischer Fasern (12) und Kunststoffelementen (13) aufweist, wobei die Kunststoffelemente (13) durch Aufschmelzen (103) mit der Anordnung der metallischen Fasern (12) verbunden sind. Distribution of the fuel (3) to at least one electrode (2) of the fuel cell (1) is arranged, wherein the Fluidleitelement (10) has a fabric structure (11) with an arrangement of metallic fibers (12) and plastic elements (13), wherein the plastic elements (13) are connected by melting (103) with the arrangement of the metallic fibers (12).
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