WO2020074166A1 - Dichtungskörper für eine brennstoffzelle und verfahren zum herstellen einer solchen brennstoffzelle - Google Patents

Dichtungskörper für eine brennstoffzelle und verfahren zum herstellen einer solchen brennstoffzelle Download PDF

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WO2020074166A1
WO2020074166A1 PCT/EP2019/072502 EP2019072502W WO2020074166A1 WO 2020074166 A1 WO2020074166 A1 WO 2020074166A1 EP 2019072502 W EP2019072502 W EP 2019072502W WO 2020074166 A1 WO2020074166 A1 WO 2020074166A1
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WO
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gas diffusion
sealing body
fuel cell
diffusion layer
seal
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PCT/EP2019/072502
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Kai Von Garnier
Friedrich Kneule
Stefan Schoenbauer
Sarah Sitz
Dominik GIERSCH
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a sealing body for a fuel cell and a method for producing such a fuel cell.
  • a fuel cell is made up of bipolar plates, seals, gas diffusion layers (GDL) and the membrane electrode assembly (MEA).
  • the MEA consists of the membrane and the catalyst layer.
  • the construction of fuel cell stacks is necessary for a technical use of the fuel cell, in particular in the power range of motor vehicles.
  • the anode of one cell is connected to the cathode of the next cell by an electrically conductive flow distribution plate, so that an electrical series connection of the cell results.
  • Several single cells are therefore connected in series for a fuel cell stack.
  • a stack consists of 200 to 400 individual cells. The functions of a
  • fuel cell stacks are also the supply and homogeneous distribution of the reactants hydrogen and air.
  • the temperature of the stack to the operating temperature and the electrical protection against accidental contact with potential-free end plates are also tasks of a fuel cell stack.
  • Fuel cell is easier and more economical to manufacture.
  • the invention provides a sealing body for a fuel cell, the fuel cell comprising a first gas diffusion layer, a second gas diffusion layer, a membrane electrode unit which is arranged between the gas diffusion layers, a cathode bipolar plate which bears on the first gas diffusion layer, an anode bipolar plate which is on the second Gas diffusion layer is present, and a sealing point, which is formed from one of the bipolar plates and a seal.
  • the sealing body forms the seal and a
  • Carrier element from which the membrane electrode unit can be received is Carrier element from which the membrane electrode unit can be received.
  • a carrier element in the sense of the invention is understood to be a component of the fuel cell which carries the membrane electrode unit, so that the
  • Membrane electrode unit can only be handled via the carrier element, which has a greater rigidity than the membrane electrode unit.
  • a sealing point is understood to be a point at which the seal together with forms a sealing connection with a counterpart.
  • the sealing body is understood to mean the sealing part formed by all seals.
  • the carrier element and the seal are formed in one component.
  • an injection step of the sealing body onto the bipolar plate is omitted.
  • the sealing body to be stacked in an automated stacking process.
  • the membrane electrode unit is held by the carrier element of the sealing body, so that the handling of the
  • Membrane electrode unit is simplified. This also enables a
  • the membrane electrode assembly and the membrane electrode assembly are preferably identical to the membrane electrode assembly and the membrane electrode assembly.
  • Gas diffusion layers only loose, i.e. without a direct attachment, received by the carrier element. This allows a fuel cell with such a sealing body without additional fastening or
  • Positioning steps are made. This reduces the costs of a fuel cell manufactured with such a sealing body.
  • the carrier element advantageously forms a trough in which the membrane electrode unit is held.
  • This trough is preferably designed in such a way that the membrane electrode unit and the gas diffusion layers can be held therein without being fixed.
  • the trough preferably forms an overlap area over which the membrane electrode unit is held. The membrane electrode unit and the gas diffusion layers are thus only in the trough on the overlap area.
  • a covering area can thus be formed for the membrane electrode unit and the gas diffusion layers, whereas in a region where the membrane electrode unit and the gas diffusion layers are not in contact, the chemical reaction can take place.
  • a support function is thus created with which the function of the membrane electrode unit and the gas diffusion layers is not significantly impaired.
  • Gas diffusion layer and / or the second gas diffusion layer can be fixed on the carrier element.
  • a state in the sense of the invention is a state in which the fixed gas diffusion layer is connected to the carrier element so that it cannot move. This can be a cohesive connection, for example. As a result, the gas diffusion layer is more securely received by the carrier element. This means that there is no shifting of the fixed gas diffusion layer during production, so that rejects due to a shifting of the gas diffusion layer can be avoided. This can cause a
  • an overlap can be reduced, so that more area of the membrane electrode unit can be used and the efficiency of the fuel cell is higher compared to a fuel cell with a larger overlap.
  • the fixing is proposed that the gas diffusion layer can be welded and / or glued to the carrier element.
  • Manufacturing process can be integrated.
  • the carrier element and the seal are made of the same or different material.
  • the advantage with the same material is that the carrier element can be produced in one with the seal in the course of production. This enables economical production to be realized.
  • the advantage with different materials is that the material for the seal and the carrier element can be optimally selected in terms of function and material costs. This can cause a
  • Fuel cell are manufactured, which has a high quality and is optimized in terms of material costs.
  • the seal consists of a thermoplastic elastomer.
  • a thermoplastic elastomer has the advantage that it is easy to process and has particularly advantageous properties for a seal. This means that economical production with high quality can be combined.
  • the carrier element prefferably be a thermoplastic such as e.g. PP and use a thermoplastic elastomer (TPE) for the seal.
  • TPE thermoplastic elastomer
  • the carrier element prefferably be a thermoplastic such as
  • PP in combination with a thermoplastic elastomer such as PP / EPDM and for the seal an elastomer such as To use EPDM.
  • a thermoplastic elastomer such as PP / EPDM
  • an elastomer such as To use EPDM.
  • the seal can preferably be sealingly applied to both bipolar plates. As a result, only one seal is produced, which rests on both bipolar plates, so that the number of seals required can be reduced.
  • the object of the invention is additionally achieved by a method for producing a fuel cell with the sealing body according to the invention.
  • the method comprises the method steps of training the
  • Bipolar plates form a sealing connection.
  • Fuel cell is easier and more economical to manufacture in accordance with the advantages of the sealing body.
  • the first gas diffusion layer and / or the second is preferred
  • a fixation means that the gas diffusion layers and the membrane electrode unit cannot be moved during manufacture. The same advantages are thus achieved during production that have already been mentioned for the corresponding feature of the sealing body.
  • a fuel cell stack is also proposed, which the
  • sealing body according to the invention.
  • This fuel cell stack has the same advantages that were mentioned for the sealing body.
  • FIG. 1 section through a fuel cell with a sealing body according to a first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 section through a fuel cell with a sealing body according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 plan view of the sealing body according to an embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a section through a fuel cell 10 with a
  • the fuel cell 10 in this case comprises a membrane electrode unit 14, on which a first gas diffusion layer 18 and a second gas diffusion layer 22 rest on both sides.
  • the sealing body 12 comprises a carrier element 26, which forms a depression 30 in which the membrane electrode unit 14 and the first and second gas diffusion layers 18, 22 are received.
  • the trough 30 has a cutout 34 in which the carrier element 26 is interrupted.
  • the membrane electrode unit 14 and the first and second gas diffusion layers 18, 22 are in the trough 30 by a covering area 38, which in an edge region 40 of the second gas diffusion layer 22 is held in contact therewith.
  • the sealing body 12 additionally comprises seals 42, which are formed together with the carrier element 26.
  • the seal 42 forms with a cathode bipolar plate 46 and an anode bipolar plate 50 of the fuel cell 10, sealing points 54, via which the fuel cell 10 is sealed to the outside.
  • Figure 2 shows a section through the fuel cell 10 with a
  • Sealing body 12 according to a second embodiment of the invention.
  • the second exemplary embodiment differs in particular from the first exemplary embodiment in that in the second exemplary embodiment
  • Gas diffusion layers 18, 22 are welded to the support element 26 by welding points 56. As a result, the membrane electrode assembly 14 and the first and second gas diffusion layers 18, 22 are fixed in the depression 30. As a result, the overlap area 38 in the second exemplary embodiment can be made significantly smaller than in the first exemplary embodiment, so that a larger area of the membrane electrode unit 14 can be used.
  • Figure 3 is a plan view of the sealing body 12 according to a
  • the free cut 34 of the carrier element 26 can be clearly seen in this figure.
  • the free cut 34 is framed by the overlap area 38.
  • supply channels 58 are additionally formed, in which e.g. Gas or
  • Coolant for the fuel cell 10 flows.
  • the seals 42 are additionally shown, which are formed by the carrier element 26 and via which the supply channels 58 and fuel cell 10 are sealed.
  • Figure 4 shows the sealing body 12 of Figure 3 with inserted

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dichtungskörper (12) für eine Brennstoffzelle (10) und ein Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle (10) mit einem solchen Dichtungskörper (12), wobei die Brennstoffzelle (10) eine erste Gasdiffusionslage (18), eine zweite Gasdiffusionslage (22), eine Membranelektrodeneinheit (14), welche zwischen den Gasdiffusionslagen (18, 22) angeordnet ist, eine Kathoden Bipolarplatte (46), welche an der ersten Gasdiffusionslage (18) anliegt, eine Anoden Bipolarplatte (22), welche an der zweiten Gasdiffusionslage (22) anliegt, und eine Dichtstelle (54), welche aus einer der Bipolarplatten (46, 50) und einer Dichtung (42) gebildet ist, umfasst. Der Dichtungskörper (12) bildet dabei die Dichtung (42) und ein Trägerelement (26) aus, durch welches die Membranelektrodeneinheit (14) aufnehmbar ist.

Description

Beschreibung
Titel:
Dichtungskörper für eine Brennstoffzelle und Verfahren zum Herstellen einer solchen Brennstoffzelle
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtungskörper für eine Brennstoffzelle und Verfahren zum Herstellen einer solchen Brennstoffzelle .
Eine Brennstoffzelle ist aus Bipolarplatten, Dichtungen, Gasdiffusionslagen (GDL) sowie der Membranelektrodeneinheit (MEA) aufgebaut. Die MEA besteht aus der Membran und der Katalysatorschicht. Für einen technischen Einsatz der Brennstoffzelle, insbesondere im Leistungsbereich der Kraftfahrzeuge, ist der Aufbau von Brennstoffzellenstapeln erforderlich. Für den Aufbau wird die Anode der einen Zelle mit der Kathode der nächsten Zelle durch eine elektrisch leitfähige Strömungsverteilerplatte verbunden, so dass sich eine elektrische Serienschaltung der Zelle ergibt. Für einen Brennstoffzellenstack werden also mehrere Einzelzellen in Reihe geschaltet. Für den automobilen Einsatz besteht ein Stack aus 200 bis 400 Einzelzellen. Die Funktionen eines
Brennstoffzellenstacks sind neben der Abdichtung aller einzelnen Gasräume auch die Zufuhr und homogene Verteilung der Reaktanten Wasserstoff und Luft. Die Temperierung des Stacks auf Betriebstemperatur und der elektrische Berührschutz durch potentialfreie Endplatten sind ebenfalls Aufgaben eines Brennstoffzellenstacks.
Stand der Technik
Aus der EP 2 869 376 Al ist es bekannt einen Brennstoffzellenstapel zu bilden, der durch Schichten einer Mehrzahl von zuvor durch Schichten einer Vielzahl von Brennstoffzelleneinheitszellen gebildeten Zellenmodulen zusammengesetzt wird. Der Hintergrund der Erfindung liegt darin, dass bei Dichtungskörpern des Standes der Technik, der Dichtungskörper vor einem Stapelprozess an die Bipolarplatten angespritzt werden muss. Dadurch ist kein automatisiertes Stapeln möglich. Auch die empfindliche Membranelektrodeneinheit, welche eine vorsichtige Handhabung während der Montage benötigt, macht einen
automatisierten Stapelprozess unmöglich. Dadurch ist der Herstellungsprozess aufwändig, zeitintensiv und teuer. Durch einen wenigstens teilautomatisierten Stapelprozess könnten jedoch die Herstellungskosten wesentlich reduziert werden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten
Dichtungskörper für eine Brennstoffzelle anzugeben, mit welchem eine
Brennstoffzelle einfacher und wirtschaftlicher herstellbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch einen Dichtungskörper für eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung gibt einen Dichtungskörper für eine Brennstoffzelle an, wobei die Brennstoffzelle eine erste Gasdiffusionslage, eine zweite Gasdiffusionslage, eine Membranelektrodeneinheit, welche zwischen den Gasdiffusionslagen angeordnet ist, eine Kathoden Bipolarplatte, welche an der ersten Gasdiffusionslage anliegt, eine Anoden Bipolarplatte, welche an der zweiten Gasdiffusionslage anliegt, und eine Dichtstelle, welche aus einer der Bipolarplatten und einer Dichtung gebildet ist, umfasst. Der Dichtungskörper bildet dabei die Dichtung und ein
Trägerelement aus, durch welches die Membranelektrodeneinheit aufnehmbar ist.
Als Trägerelement im Sinne der Erfindung wird ein Bauteil der Brennstoffzelle verstanden, welches die Membranelektrodeneinheit trägt, so dass die
Membranelektrodeneinheit nur über das Trägerelement, welches eine größere Steifigkeit aufweist als die Membranelektrodeneinheit, handhabbar ist. Als Dichtstelle wird eine Stelle verstanden, bei welcher die Dichtung zusammen mit einem Gegenstück eine dichtende Verbindung bildet. Als Dichtungskörper wird dabei der durch alle Dichtungen gebildete Dichtungsteil verstanden.
Bei dem erfindungsgemäßen Dichtungskörper für eine Brennstoffzelle werden das Trägerelement und die Dichtung in einem Bauteil ausgeformt. Dadurch fällt ein Anspritzschritt des Dichtungskörpers an die Bipolarplatte weg. Der
Dichtungskörper kann dadurch in einem automatisierten Stapelprozess gestapelt werden. Zudem ist die Membranelektrodeneinheit durch das Trägerelement des Dichtungskörpers gehalten, so dass die Handhabung der
Membranelektrodeneinheit vereinfacht wird. Dies ermöglicht auch ein
automatisiertes Stapeln der Membranelektrodeneinheit. Dadurch können die Verfahrensschritte zum Herstellen der Brennstoffzelle vereinfacht und damit eine mit einem solchen Dichtungskörper hergestellte Brennstoffzelle wirtschaftlicher im Zuge eines automatisierten Stapelprozesses hergestellt werden.
Vorzugsweise sind dabei die Membranelektrodeneinheit und die
Gasdiffusionslagen lediglich lose, d.h. ohne eine direkte Befestigung, von dem Trägerelement aufgenommen. Dadurch kann eine Brennstoffzelle mit einem solchen Dichtungskörper ohne zusätzliche Befestigungs- oder
Positionierungsschritten hergestellt werden. Dies reduziert die Kosten einer mit einem solchen Dichtungskörper hergestellten Brennstoffzelle.
Vorteilhafterweise formt das Trägerelement eine Mulde aus, in welcher die Membranelektrodeneinheit gehalten ist. Diese Mulde ist dabei bevorzugt derart ausgeformt, dass die Membranelektrodeneinheit und die Gasdiffusionslagen darin ohne Fixierung haltbar ist. Dazu bildet die Mulde vorzugsweise einen Überdeckungsbereich aus, über welchen die Membranelektrodeneinheit gehalten ist. Die Membranelektrodeneinheit und die Gasdiffusionslagen liegen in der Mulde somit lediglich auf dem Überdeckungsbereich auf. Durch den
Überdeckungsbereich kann somit eine Auflage für die Membranelektrodeneinheit und die Gasdiffusionslagen gebildet werden, wohingegen in einem Bereich, wo die Membranelektrodeneinheit und die Gasdiffusionslagen nicht aufliegt die chemische Reaktion stattfinden kann. Es wird somit eine Tragfunktion geschaffen, mit welcher die Funktion der Membranelektrodeneinheit und der Gasdiffusionslagen nicht wesentlich beeinträchtigt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste
Gasdiffusionslage und/oder die zweite Gasdiffusionslage an dem Trägerelement fixierbar. Fixiert im Sinne der Erfindung ist ein Zustand, bei welchem die fixierte Gasdiffusionslage unverschieblich mit dem Trägerelement verbunden ist. Dies kann dabei beispielsweise eine stoffschlüssig Verbindung sein. Dadurch ist die Gasdiffusionslage sicherer von dem Trägerelement aufgenommen. Es kann dadurch zu keiner Verschiebung der fixierten Gasdiffusionslage während der Fertigung kommen, so dass Ausschussteile aufgrund eines Verschiebens der Gasdiffusionslage vermieden werden können. Dadurch kann eine
wirtschaftlichere Fertigung realisiert werden.
Zudem kann eine Überdeckung reduziert werden, so dass mehr Fläche der Membranelektrodeneinheit nutzbar ist und die Effizienz der Brennstoffzelle höher ist, im Vergleich zu einer Brennstoffzelle mit größerer Überdeckung.
Als Fixierung wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass die Gasdiffusionslage an dem Trägerelement anschweißbar und/oder anklebbar ist. Diese Fixierungstechniken sind einfach in den
Herstellungsprozess integrierbar.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind das Trägerelement und die Dichtung aus einem gleichen oder unterschiedlichen Material. Der Vorteil bei gleichem Material ist, dass das Trägerelement im Zuge der Fertigung in einem mit der Dichtung herstellbar ist. Dadurch kann eine wirtschaftliche Fertigung realisiert werden. Der Vorteil bei unterschiedlichen Materialien liegt darin, dass das Material für die Dichtung und das Trägerelement optimal hinsichtlich der Funktion und der Materialkosten auswählbar ist. Dadurch kann eine
Brennstoffzelle gefertigt werden, welche eine hohe Qualität aufweist und die hinsichtlich der Materialkosten optimiert ist.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Dichtung aus einem thermoplastischen Elastomer. Ein thermoplastisches Elastomer hat den Vorteil, dass dieses gut verarbeitbar ist und besonders vorteilhafte Eigenschaften für eine Dichtung aufweist. Dadurch kann somit eine wirtschaftliche Fertigung bei hoher Qualität kombiniert werden.
Auch ist es möglich für das Trägerelement einen Thermoplast wie z.B. PP und für die Dichtung einen thermoplastischen Elastomer (TPE) zu verwenden.
Ebenso ist es auch möglich für das Trägerelement einen Thermoplast wie z.B.
PP in Kombination mit einem thermoplastischen Elastomer wie z.B. PP/EPDM und für die Dichtung einen Elastomer wie z.B. EPDM zu verwenden. Es sind somit vielfältige Kombinationen möglich, um die optimalen Eigenschaften für das Trägerelement und die Dichtung zu realisieren.
Bevorzugt ist die Dichtung an beiden Bipolarplatten dichtend anlegbar. Es wird dadurch lediglich eine Dichtung gefertigt, die an beiden Bipolarplatten anliegt, so dass die Anzahl der benötigten Dichtungen reduzierbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird zusätzlich durch ein Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle mit dem erfindungsgemäßen Dichtungskörper gelöst. Das Verfahren umfasst dabei die Verfahrensschritte des Ausbildens des
Dichtungskörpers mit dem Trägerelement und der daran angeformten Dichtung, des Aufbringens der Membranelektrodeneinheit und der ersten und zweiten Gasdiffusionslage auf das Trägerelement, und des Auflegens der Bipolarplatten auf beiden Seiten des Dichtungskörpers, so dass die Dichtung mit den
Bipolarplatten eine dichtende Verbindung bildet. Eine derart gefertigte
Brennstoffzelle ist entsprechend der Vorteile zu dem Dichtungskörper einfacherer und wirtschaftlicher herstellbar.
Vorzugsweise wird die erste Gasdiffusionslage und/oder die zweite
Gasdiffusionslage an dem Trägerelement fixiert. Durch eine Fixierung sind die Gasdiffusionslagen und die Membranelektrodeneinheit während der Herstellung nicht verschieblich. Es werden somit während der Fertigung die gleichen Vorteile erzielt, die bereits zu dem entsprechenden Merkmal des Dichtungskörpers genannt wurden. Es wird auch ein Brennstoffzellenstack vorgeschlagen, welcher den
erfindungsgemäßen Dichtungskörper umfasst. Dieser Brennstoffzellenstack weist dabei die gleichen Vorteile auf, welche zu dem Dichtungskörper genannt wurden.
Der Dichtungskörper findet vorteilhafterweise Verwendung in einem
Kraftfahrzeug. Dadurch können die zu dem Dichtungskörper genannten Vorteile erzielt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 Schnitt durch eine Brennstoffzelle mit einem Dichtungskörper nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 Schnitt durch eine Brennstoffzelle mit einem Dichtungskörper nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 3 Draufsicht auf den Dichtungskörper nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 4 Dichtungskörper nach Figur 3 mit eingelegter
Membranelektrodeneinheit und Gasdiffusionslagen.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Brennstoffzelle 10 mit einem
Dichtungskörper 12 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Brennstoffzelle 10 umfasst dabei eine Membranelektrodeneinheit 14, an der eine erste Gasdiffusionslage 18 und eine zweite Gasdiffusionslage 22 beidseitig anliegen. Der Dichtungskörper 12 umfasst ein Trägerelement 26, welches eine Mulde 30 ausbildet, in welcher die Membranelektrodeneinheit 14 und die erste und zweite Gasdiffusionslage 18, 22 aufgenommen sind. Die Mulde 30 weist einen Freischnitt 34 auf, bei welchem das Trägerelement 26 unterbrochen ist.
Die Membranelektrodeneinheit 14 und die erste und zweite Gasdiffusionslage 18, 22 werden in der Mulde 30 durch einen Überdeckungsbereich 38, welcher in einem Randbereich 40 der zweiten Gasdiffusionslage 22 mit dieser in Kontakt ist, gehalten.
Der Dichtungskörper 12 umfasst zusätzlich Dichtungen 42, welche zusammen mit dem Trägerelement 26 ausgeformt sind. Die Dichtung 42 bildet mit einer Kathoden Bipolarplatte 46 und einer Anoden Bipolarplatte 50 der Brennstoffzelle 10, Dichtstellen 54 aus, über welche die Brennstoffzelle 10 nach außen abgedichtet ist.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch die Brennstoffzelle 10 mit einem
Dichtungskörper 12 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich insbesondere dadurch von dem ersten Ausführungsbeispiel, dass beim zweiten Ausführungsbeispiel die
Gasdiffusionslagen 18, 22 an dem Trägerelement 26 durch Schweißstellen 56 angeschweißt sind. Dadurch sind die Membranelektrodeneinheit 14 und die erste und zweite Gasdiffusionslage 18, 22 in der Mulde 30 fixiert. Dadurch kann der Überdeckungsbereich 38 im zweiten Ausführungsbeispiel, im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel, deutlich kleiner ausgebildet werden, so dass eine größere Fläche der Membranelektrodeneinheit 14 nutzbar ist.
In Figur 3 ist eine Draufsicht auf den Dichtungskörper 12 nach einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In dieser Figur ist deutlich der Freischnitt 34 des Trägerelementes 26 erkennbar. Der Freischnitt 34 wird von dem Überdeckungsbereich 38 umrahmt. In dem Trägerelement 26 sind zusätzlich Versorgungskanäle 58 ausgebildet, in welchem z.B. Gas oder
Kühlmittel für die Brennstoffzelle 10 fließt. In der Figur 3 sind zusätzlich die Dichtungen 42 gezeigt, welche von dem Trägerelement 26 ausgebildet werden und über die die Versorgungskanäle 58 und Brennstoffzelle 10 abgedichtet sind.
Figur 4 zeigt den Dichtungskörper 12 nach Figur 3 mit eingelegten
Membranelektrodeneinheit 14 und Gasdiffusionslagen 18, 22. Da die
Membranelektrodeneinheit 14 in Figur 4 unterhalb der ersten Gasdiffusionslagen 18 angeordnet ist, ist diese gestrichelt angedeutet. Die zweite Gasdiffusionslage 22, welche in dieser Figur unterhalb der Membranelektrodeneinheit 14
angeordnet ist, liegt auf dem Überdeckungsbereich 38 (siehe Figur 3) auf.

Claims

Ansprüche
1. Dichtungskörper (12) für eine Brennstoffzelle (10), wobei die Brennstoffzelle (10) umfasst:
eine erste Gasdiffusionslage (18),
eine zweite Gasdiffusionslage (22),
eine Membranelektrodeneinheit (14), welche zwischen den
Gasdiffusionslagen (18, 22) angeordnet ist,
eine Kathoden Bipolarplatte (46), welche an der ersten Gasdiffusionslage (18) anliegt,
eine Anoden Bipolarplatte (22), welche an der zweiten Gasdiffusionslage (22) anliegt, und
eine Dichtstelle (54), welche aus einer der Bipolarplatten (46, 50) und einer Dichtung (42) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtungskörper (12) die Dichtung (42) und ein Trägerelement (26) ausbildet, durch welches die Membranelektrodeneinheit (14) aufnehmbar ist.
2. Dichtungskörper (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (26) eine Mulde (30) ausformt, in welcher die
Membranelektrodeneinheit (14) gehalten ist.
3. Dichtungskörper (12) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde (30) einen Überdeckungsbereich (38) ausbildet, über welchen die Membranelektrodeneinheit (14) gehalten ist.
4. Dichtungskörper (12) nach einem der vorherigen Ansprüche , dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Gasdiffusionslage (18) und/oder die zweite Gasdiffusionslage (22) an dem Trägerelement (26) fixierbar sind.
5. Dichtungskörper (12) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdiffusionslage (18, 22) an dem Trägerelement (26) anschweißbar und/oder anklebbar ist.
6. Dichtungskörper (12) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Trägerelement (26) und die Dichtung (42) aus einem gleichen oder unterschiedlichen Material sind.
7. Dichtungskörper (12) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Dichtung (42) aus einem thermoplastischen Elastomer besteht.
8. Dichtungskörper (12) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Dichtung (42) an beiden Bipolarplatten (46, 50) dichtend anlegbar ist.
9. Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle (10) mit einem
Dichtungskörper (12) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte umfasst:
Ausbilden des Dichtungskörpers (12) mit dem Trägerelement (26) und der daran angeformten Dichtung (42),
Aufbringen der Membranelektrodeneinheit (14) und der ersten und zweiten Gasdiffusionslage (18, 22) auf das Trägerelement (26), und Auflegen der Bipolarplatten (46, 50) auf beiden Seiten des
Dichtungskörpers (12), so dass die Dichtung (42) mit den Bipolarplatten (46, 50) eine dichtende Verbindung bildet.
10. Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gasdiffusionslage (18) und/oder die zweite Gasdiffusionslage (22) an dem Trägerelement (26) fixiert wird.
11. Brennstoffzellenstack, welcher einen Dichtungskörper (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
12. Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Dichtungskörper (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
PCT/EP2019/072502 2018-10-10 2019-08-22 Dichtungskörper für eine brennstoffzelle und verfahren zum herstellen einer solchen brennstoffzelle WO2020074166A1 (de)

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DE102018217259.5A DE102018217259A1 (de) 2018-10-10 2018-10-10 Dichtungskörper für eine Brennstoffzelle und Verfahren zum Herstellen einer solchen Brennstoffzelle

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