WO2021136622A1 - Film for a film system, mea film system with film system, fuel cell stack with mea film system and method for producing a mea film system - Google Patents

Film for a film system, mea film system with film system, fuel cell stack with mea film system and method for producing a mea film system Download PDF

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WO2021136622A1
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WO
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film
stackable
fuel cell
mea
foil
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PCT/EP2020/083900
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Thomas BETZITZA
Juergen Hackenberg
Christian Diessner
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • Foil for a foil system foil MEA system with foil system, fuel cell stacks with foil MEA system as well as method for producing a foil MEA system
  • a fuel cell is an electrochemical cell, which has two electrodes which are separated from one another by means of an ion-conducting electrolyte.
  • the fuel cell converts the energy of a chemical reaction between a fuel and an oxidizing agent directly into electricity.
  • a fuel cell has an anode and a cathode. There are different types of fuel cells.
  • a special type of fuel cell is the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEM-FC).
  • PEM-FC polymer electrolyte membrane fuel cell
  • the PEM-FC also includes gas diffusion layers (GDL) in the active area, which delimit the polymer electrolyte membrane (PEM) and the two porous electrodes with a catalyst layer on both sides.
  • GDL gas diffusion layers
  • the PEM, the two electrodes with the catalyst layer and the two GDL form a so-called membrane electrode unit (MEA) in the active area of the PEM-FC.
  • MEA membrane electrode unit
  • Two adjacent bipolar plates delimit the MEA on both sides.
  • a fuel cell stack is made up of MEA and bipolar plates arranged alternately on top of one another.
  • the fuel in particular hydrogen
  • the oxidizing agent in particular air / oxygen
  • a cathode plate of the bipolar plate So that there is no electrical short circuit between the bipolar plates in one of the active areas of the PEM FC occurs surrounding the inactive area of the PEM-FC, the MEA, in particular the edge of the PEM of the MEA, is laminated between two electrically insulating foils. This means that the bipolar plates arranged one above the other in the inactive area of the PEM-FC are electrically isolated from one another.
  • the bipolar plates and the foils arranged between the bipolar plates can be stacked by means of a device with mechanical stops. Because of these laterally arranged mechanical stops, the foils cannot protrude over the edge of the bipolar plate. Because of manufacturing tolerances of the insulation foils or because of inaccurate positioning of the insulation foils, there is therefore the risk of an electrical short circuit occurring at these points between adjacent bipolar plates.
  • bipolar plates can have unwanted bending, bend during a stacking process or when a fuel cell stack is braced, so that there is also the risk of an electrical short circuit here.
  • Optical measuring methods can also be used when a fuel cell stack is produced by machine. However, these are expensive to purchase and commission. Furthermore, the stacking of MEA and bipolar plates to form a fuel cell stack with optical measurement methods is time-consuming.
  • the present invention shows a film according to the features of claim 1, a film MEA system according to the features of claim 8, a Fuel cell stack according to the features of claim 9 and a method according to the features of claim 12.
  • the present invention shows a film for a film system of a fuel cell of a fuel cell stack, the fuel cell stack comprising a plurality of fuel cells arranged one above the other with bipolar plates and one membrane electrode unit per fuel cell. Furthermore, at least one stackable deformation is formed in the film.
  • the film can have a gas-tight and / or high heat resistance and / or high mechanical strength and / or high chemical resistance. Such a film can thus be particularly advantageously suitable for the fuel cell stack.
  • the film can have recesses, for example for the arrangement of a membrane-electrode unit or for supply channels, so-called ports, of the fuel cell stack.
  • the film can be designed in the form of a frame, the membrane-electrode unit being able to be arranged particularly advantageously in the recess of the frame-shaped film.
  • the at least one stackable deformation of the film according to the invention can be understood as a stackable deformation which is designed for this purpose to receive an element with a stackable deformation, in particular a further film according to the invention with the same stackable deformation, in such a way that the film according to the invention and the element contact each other over a large area.
  • a bipolar plate with a correspondingly designed and arranged stackable bipolar plate deformation can also be understood as an element.
  • the film according to the invention and the element can make flat contact on the one hand at the stackable deformation, but on the other hand also make flat contact outside the stackable deformation. It can thus advantageously be ensured that the fuel cell stack can continue to be operated particularly advantageously despite the stackable deformations.
  • the bipolar plates and the film MEA systems with the membrane-electrode units can be positioned particularly precisely with respect to one another and contact one another in a particularly advantageous manner. Furthermore, a short circuit between two adjacent bipolar plates of the fuel cell stack can thus also be avoided in a particularly advantageous manner.
  • the thickness of the at least one stackable deformation of the film can be less than the thickness of the film outside of the stackable deformation. This can be the case, for example, due to a lamination process.
  • the thickness of the at least one stackable bipolar plate deformation of the bipolar plate can also be less than the thickness of the bipolar plate outside of the stackable bipolar plate deformation for a planar contact.
  • the at least one stackable deformation in the film can be formed by a lamination process. It is also conceivable that the at least one stackable deformation in the film is formed in the film by a hot stamping process or by a hot forming process, ie with the application of pressure and heat.
  • the at least one stackable deformation can thus be formed in the film in a particularly simple and rapid manner. Furthermore, the at least one stackable deformation can thus be reproduced particularly well in the film. Stacking the bipolar plates and the foil MEA system with foils according to the invention to form the fuel cell stack can therefore take place particularly quickly and precisely. Furthermore, a short circuit between two adjacent bipolar plates of the fuel cell stack can thus also be avoided in a particularly advantageous manner.
  • the bipolar plates and the foil MEA system can be stacked to form the fuel cell stack with the bipolar plates and foil MEA system alternately arranged on top of one another.
  • a film MEA system according to the invention can have a stackable deformation and a bipolar plate can likewise have a corresponding stackable bipolar plate deformation.
  • the bipolar plate has been placed on the fuel cell stack.
  • the film MEA system according to the invention can now be placed on the bipolar plate with the corresponding stackable deformation. Due to the stackable deformation of the foil MEA system and the corresponding stackable bipolar plate deformation of the bipolar plate, the foil MEA system can position itself independently.
  • corresponding stackable bipolar plate deformation is intended to express that the position of the stackable deformation of the film MEA system and the corresponding stackable bipolar plate deformation in the respective film should match in position such that a fuel cell stack is operated, in particular can be operated optimally.
  • the film MEA system does not have to be placed exactly on the bipolar plate; a rough alignment can be sufficient.
  • Due to the stackable bipolar plate deformation of the bipolar plate the foil MEA system with the stackable deformation can slide like a slide onto the foil MEA system and position itself independently.
  • an improved arrangement of bipolar plates and foil MEA systems can thus be achieved and the output of the fuel cell stack can be particularly high. Expensive stacking devices that use optical measuring methods can be dispensed with.
  • a film according to the invention can advantageously have at least one laminatable material.
  • the film can have polyethylene naphthalate (PEN) as the at least one laminatable material.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PEN can have a particularly advantageous gas tightness, heat resistance, mechanical strength, high chemical resistance and particularly low electrical conductivity.
  • the PEN film can thus be particularly advantageously suitable for the fuel cell stack and particularly advantageously avoid an electrical short circuit between two adjacent bipolar plates.
  • the film is dimensionally stable, especially after a lamination process. What is meant by this is that the film is resistant to pressure and / or heat and essentially retains its shape under pressure. It can thus advantageously be ensured that the at least one stackable deformation retains its shape and the bipolar plates and the film MEA system can be stacked to form the fuel cell stack particularly quickly and precisely. Furthermore, a short circuit between two adjacent bipolar plates of the fuel cell stack can thus also be avoided in a particularly advantageous manner.
  • the film according to the invention is designed to be electrically insulating for the electrical separation of the two adjacent bipolar plates in the inactive area of the fuel cell.
  • at least one of the two films of the stackable film system of the film MEA system, which are arranged next to one another, is designed to be electrically insulating.
  • a short circuit between two adjacent bipolar plates in a fuel cell stack can thus be prevented in a particularly simple manner.
  • both of the two foils of the stackable foil system arranged next to one another are designed to be electrically insulating, in particular the two foils arranged next to one another being PEN foils. A particularly effective and safe electrical insulation can thus be provided.
  • the at least one stackable deformation can advantageously be extended in an extension direction perpendicular or essentially perpendicular to the longitudinal direction of the film.
  • the film can be wound on a spool.
  • the Foil can be unwound from the spool so that the foil lies in one plane.
  • the longitudinal direction of the film can be understood as a direction along the plane of the film.
  • the expression that the at least one stackable deformation extends in an extension direction perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal direction of the film can mean that the at least one stackable deformation protrudes from the plane of the film.
  • a further film according to the invention with likewise at least one correspondingly arranged stackable deformation can be arranged particularly easily on the film according to the invention with the at least one stackable deformation.
  • the expression “appropriately arranged” is intended to express that the position of the at least one stackable deformation or the at least one correspondingly arranged stackable deformation in the respective film should match, so that the membrane-electrode unit of the film MEA system between the two foils, in particular in a recess, can be arranged.
  • a particularly good arrangement of bipolar plates and foil MEA systems can thus advantageously be achieved and the output of the fuel cell stack can be particularly high. Furthermore, short circuits between adjacent bipolar plates can be prevented particularly reliably.
  • the arrangement of bipolar plates and foil MEA systems to the fuel cell stack can be done particularly quickly and easily. At least one of the two films of the film system of the film MEA system can protrude over an edge of the bipolar plates, preferably the edge of the bipolar plates. A short circuit between two bipolar plates can thus be avoided in a particularly advantageous manner.
  • the cross-sectional area of the at least one stackable deformation can particularly advantageously decrease in a direction away from the film along the direction of extent.
  • the at least one stackable deformation can thus be stackable in a particularly advantageous manner. Because the cross-sectional area of the at least one stackable deformation decreases in the direction away from the film along the direction of extension, the second film of the stackable film system of the film MEA system can have the same stackable deformation.
  • foil systems of the foil MEA systems of the Fuel cell stack to use the same, in particular identical, films according to the invention.
  • the at least one deformation can advantageously have one of the following surface shapes in a vertical section and / or in a cross section:
  • a polygonal section surface in particular a triangular surface or a quadrangular surface.
  • the at least one stackable deformation can taper to a point in the direction away from the film along the direction of extent, in particular it can be conical.
  • the at least one stackable deformation can also be dome-shaped or pyramid-shaped. Deformations in which there is also no freedom of rotation about the direction of extent, for example the pyramidal deformation, can be particularly advantageous.
  • a deformation formed in the film can already be sufficient for a particularly precise alignment of two films with respect to one another.
  • the tangents on the lateral surface of the at least one deformation can enclose an angle between 0 ° and 85 ° with the plane of the film. It can thus be ensured in a particularly advantageous manner that the deformation can be stacked.
  • At least two stackable deformations can be formed in a film.
  • the two foils of the stackable foil system that are arranged next to one another can thus be positioned particularly precisely with respect to one another and a membrane-electrode unit can be arranged particularly easily and precisely between the two foils.
  • the arrangement of bipolar plates and film MEA systems on top of one another can also be carried out particularly accurately and the fuel cell stack can be operated particularly advantageously.
  • the at least two stackable deformations can also prevent slipping or twisting, for example two films according to the invention arranged one above the other, in an improved manner become. Slipping or twisting, for example two foils according to the invention arranged one above the other, can be particularly advantageously prevented by three stackable deformations.
  • the at least two stackable deformations can each have a different shape. It is also conceivable that the at least two stackable deformations have the same shape.
  • the at least two stackable deformations are each formed in the region of an edge or in the region of a corner of the film, in particular the at least two stackable deformations being opposite one another.
  • the expression “in the area of an edge” can be understood as “close to an edge”.
  • the expression “in the area of a corner” can also be understood as “near a corner”.
  • the film according to the invention can have the dimensions, in particular essentially the dimensions, of the bipolar plates of the fuel cell stack.
  • the film according to the invention can additionally have recesses, for example for receiving the membrane-electrode unit or for the ports of the bipolar plate.
  • the film or the film system can advantageously protrude over an edge of the bipolar plate.
  • the edge of the bipolar plate or the film or the film system can be understood to be a delimitation of an area of the bipolar plate or the film or the film system.
  • the edge of the bipolar plate or the film or the film system can be understood to be an edge, in particular the edge delimiting the bipolar plate or the film or the film system.
  • the edge of the bipolar plate or the film or the film system can be a port edge which borders or encloses a so-called port.
  • Ports can be understood as openings in the bipolar plate or the film or the film system, which form guide channels in the fuel cell stack for guiding fluids such as cathode gas, anode gas and cooling fluid to and from the bipolar plates arranged one above the other. Because the film or film system protrudes from the edges of the bipolar plate, a short circuit between adjacent bipolar plates can be prevented in a particularly advantageous manner.
  • a fluid such as e.g. B. cathode gas, anode gas and / or cooling fluid.
  • the at least one stackable deformation of the film according to the invention or the stackable deformation of the film MEA system or the stackable deformation of the bipolar plate of the fuel cell at the respective delimiting edge can ensure that a function of the fuel cell stack is not impaired by the respective stackable deformations.
  • the at least two stackable deformations can each be formed particularly easily in one corner of the film, in particular in opposite corners. Very advantageously, the at least two stackable deformations can be formed in diagonally opposite corners. It is also conceivable that the at least two stackable deformations are formed in the area of two opposite longitudinal sides of the film or two opposite transverse sides of the film. Slipping or twisting, for example two films according to the invention arranged one above the other, can thus be prevented in a particularly advantageous manner.
  • the present invention shows a film MEA system for arrangement between two bipolar plates of a fuel cell stack, the film MEA system having a stackable film system with two films according to the invention arranged next to one another. Furthermore, the film MEA system has a membrane electrode unit which is at least partially arranged between the two films.
  • a bipolar plate at the two ends of the fuel cell stack can also be understood as a monopolar plate.
  • a film MEA system according to the invention can thus also be arranged between a monopolar plate and a bipolar plate.
  • the membrane-electrode assembly can comprise a polymer electrolyte membrane (PEM).
  • the membrane-electrode unit can furthermore comprise two porous electrodes, each with a catalyst layer, wherein these can be arranged on the PEM and delimit on both sides.
  • the membrane-electrode unit can comprise two gas diffusion layers. In particular, these can limit the MEA-3 on both sides.
  • the dimensions of the PEM can in particular be larger than the dimensions of the porous electrodes and the gas diffusion layers.
  • the PEM of the MEA-3 or the MEA-5 has a circumferential edge.
  • the MEA-3 or MEA-5 can be arranged at least partially in a recess of the two films according to the invention between the two films according to the invention.
  • only the circumferential edge of the PEM of the MEA-3 or the MEA-5 can be arranged between the two films.
  • the arrangement of the membrane-electrode unit between the two foils can be understood as a cohesive arrangement, in particular by means of a lamination process.
  • the at least one stackable deformation of the two foils is advantageously arranged where the membrane-electrode unit is not arranged between the two foils. A particularly advantageously stackable deformation can thus be formed.
  • the two foils according to the invention arranged next to one another can be congruent.
  • the foils can be identical.
  • the two films can have the same dimensions, in particular essentially the same dimensions and / or recesses.
  • the recess can be a recess for the membrane-electrode unit and can advantageously be square.
  • the film according to the invention can thus have a frame shape. It is also conceivable that one of the two films has larger dimensions than the other film, so that a short circuit between two adjacent bipolar plates can be particularly advantageously avoided. Larger dimensions can be understood to mean that the film is longer and / or wider.
  • the two foils also have the same at least one stackable deformation in the same position, in particular in the same position in such a way that recesses in the two foils are aligned one above the other.
  • the stackable film system can thus be created in a particularly simple manner.
  • the present invention shows a fuel cell stack with two bipolar plates, a film MEA system according to the invention being arranged between the two bipolar plates.
  • the fuel cell stack can be operated or manufactured particularly advantageously.
  • the bipolar plates and the film MEA systems with the membrane electrode units can be positioned particularly precisely with respect to one another and contact one another in a particularly advantageous manner. A short circuit between two adjacent bipolar plates of the fuel cell stack can thus be avoided in a particularly advantageous manner.
  • the stacking of the bipolar plates and the film MEA systems to form the fuel cell stack can take place particularly quickly.
  • corresponding stackable bipolar plate deformation can be understood to mean that the position of the stackable deformation of the film MEA system and the corresponding stackable bipolar plate deformation in the respective film should match in position such that a fuel cell stack can be operated particularly advantageously can.
  • a fuel cell stack according to the invention, at least one of the two foils of the foil system can advantageously protrude at least partially over at least one edge of the two bipolar plates. A short circuit between the two bipolar plates can thus be prevented in a particularly advantageous manner.
  • the stackable film system can protrude beyond the respective outer edge of the bipolar plates.
  • the stackable film system can advantageously also protrude beyond the port edges. In other words, the stackable film system can protrude into the port.
  • the fuel cell stack according to the third aspect of the invention thus has the same advantages as have already been described for the film according to the first aspect of the invention or the film MEA system according to the second aspect of the invention.
  • the present invention shows a method for producing a film MEA system according to the invention, the method comprising the following steps: a) providing a first film, b) arranging a membrane-electrode unit with a first side on the first film , c) arranging a second film on a second side of the membrane electrode unit, d) embossing, reshaping and / or lamination of the first film, the membrane electrode unit and the second film to form the film MEA system with the stackable one Foil system.
  • the first film can be provided by an injection molding process or by injection molding. Recesses in the first film can be taken into account in the injection molding. It is also conceivable that the first film is provided on a reel. Such a first film can be unwound from the spool, laid out flat and cut to size in an additional step. In particular, the first film can be cut to size according to the dimensions of the bipolar plates of the fuel cell stack. With the cutting to size, the recesses, in particular the recess for the membrane-electrode unit and / or ports, can also be made in the first film. In the following step b) the membrane-electrode unit is arranged with the first side on the first film.
  • the membrane-electrode unit is arranged on the recess for the membrane-electrode unit.
  • the membrane-electrode unit is placed on the first film, in particular on the recess.
  • the membrane-electrode unit, in particular the PEM of the membrane-electrode unit, and the first film advantageously overlap.
  • the second film is arranged on the second side of the membrane-electrode unit.
  • the second film is attached to the second in this way Side of the membrane electrode unit arranged that the second film and the first film are aligned one above the other.
  • the second film can be arranged by an injection molding process or by injection molding.
  • the second film is provided on a reel and, as already described above, is additionally cut to size.
  • the second film can be placed here on the membrane-electrode unit.
  • the first film, the membrane electrode unit and the second film can be embossed, reshaped and / or laminated to form the film MEA system with the stackable film system.
  • the embossing and the reshaping can take place, for example, by a hot embossing process or by a hot forming process.
  • the at least one stackable deformation is formed in each of the first and second foils before the membrane-electrode unit is arranged on the first foil, for example by a hot stamping process or by a hot forming process.
  • the two foils according to the invention can thus be arranged on one another particularly accurately and quickly.
  • the method according to the fourth aspect of the invention thus has the same advantages as already described for the film according to the first aspect of the invention or the film MEA system according to the second aspect of the invention or the fuel cell stack according to the third aspect of the invention have been.
  • FIG. 1 shows a perspective view of part of a film according to the invention in one embodiment
  • FIG. 2 shows a top view of a further embodiment of a film according to the invention
  • FIG. 3 shows a plan view of an embodiment of a film MEA system according to the invention
  • FIG. 4 shows a perspective view of part of a fuel cell stack according to the invention in one embodiment
  • FIG. 5 shows a perspective view of a vertical section through the part of the fuel cell stack according to the invention in the embodiment illustrated in FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a top view of a further embodiment of a fuel cell stack according to the invention.
  • FIG. 7 shows an embodiment of a method according to the invention for producing a film MEA system.
  • FIG. 1 shows a perspective view of part of a film 1 according to the invention in one embodiment.
  • a stackable deformation 10 is formed in the film 1.
  • the stackable deformation 10 extends in an extension direction ER perpendicular or essentially perpendicular to the longitudinal direction LR of the film 1.
  • the cross-sectional area of the stackable deformation 10 increases in a direction away from the film 1 along the Extension direction ER from.
  • the stackable deformation 10 in FIG. 1 tapers to a point, in particular it is here conical.
  • FIG. 2 shows a top view of a further embodiment of a frame-shaped film 1 according to the invention.
  • the film 1 has a square recess 5 for a membrane-electrode unit 120.
  • the film 1 further comprises six square recesses 4 for the ports of a bipolar plate 110.
  • a stackable deformation 10a and 10b is formed in each of two opposite corners 13a, 13b, in particular in the area of the corners 13. These extend in an extension direction ER perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal direction LR of the film 1. It is also conceivable that the two stackable deformations 10a, 10b are formed on an edge 12a or on an edge 12b.
  • the edge 12a represents an outer edge of the film 1 and the edge 12b represents a port edge.
  • FIG. 3 shows a plan view of an embodiment of a film MEA system 40 according to the invention.
  • the film MEA system 40 comprises a stackable film system 20 with two films la, lb arranged one on top of the other.
  • the two foils la, lb are arranged on one another by their respective stackable deformations 10a, 10b in such a way that respective recesses 5a and 5b are aligned one above the other. This ensures that a membrane-electrode unit 120 can be arranged particularly advantageously between the two foils la, lb.
  • the membrane electrode unit 120 is shown in FIG. 3 by the continuous lines and the dashed lines, a circumferential edge of the membrane electrode unit 120 also being arranged between the two foils la, lb.
  • the stackable deformations 10a, 10b extend in an extension direction ER perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal direction LR of the film 1.
  • the stackable deformations 10a, 10b are pyramid-shaped.
  • Such a film MEA system 40 which is placed on a bipolar plate 110 with a correspondingly arranged and configured pyramidal bipolar plate deformation 111, can particularly advantageously enable the arrangement and positioning with respect to one another in a simple manner.
  • a single such pyramid-shaped deformation 10 in the elements of the fuel cell stack 200 can be sufficient be.
  • the pyramidal deformation 10 or 111 can already prevent twisting and slipping of two elements arranged one above the other.
  • FIG. 4 shows a perspective view of part of a fuel cell stack 200 according to the invention in one embodiment.
  • bipolar plates 110 and film MEA systems 40 are arranged alternately one above the other, with the stackable film systems 20 of the film MEA system 40 with the stackable deformations 10 being shown here in particular.
  • Figure 5 shows a perspective view of a vertical section through the part of the invention
  • the bipolar plates 110 and the film MEA systems 40 with the membrane electrode units 120 can therefore be positioned particularly precisely with respect to one another and contact one another in a particularly advantageous manner.
  • FIG. 6 shows a top view of a further embodiment of a fuel cell stack 200 according to the invention.
  • the bipolar plate 110 is shown by the two lined areas.
  • the inner lined area represents an active area of the bipolar plate 110 or of the fuel cell stack 200.
  • the outer lined area represents the inactive area 102 of the bipolar plate 110.
  • the bipolar plate 110 is arranged above the film MEA system 40.
  • the stackable film system 20 protrudes beyond the outer edge 112a of the bipolar plate 110.
  • the stackable film system 20 also protrudes beyond the port edges 112b of the bipolar plate 110 or protrudes into the port edges 112b.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a method according to the invention for
  • a film la according to the invention is provided 302. If the film la is wound on a reel, this can then be cut to size in an additional step.
  • a membrane-electrode unit 120 is then arranged 306 with a first side on the first film 1a. In a next one
  • the second film lb is arranged 308 on the second side of the membrane electrode unit 120 opposite the first side.

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Abstract

The invention relates to a film (1) for a film system (20) of a fuel cell of a fuel cell stack (200), the fuel cell stack (200) comprising multiple fuel cells arranged on top of one another and having bipolar plates (110), and comprising one membrane-electrode assembly (120) per fuel cell, at least one stackable deformation (10) being formed in the film (1).

Description

Beschreibung description
Titel title
Folie für ein Foliensystem, Folien-MEA System mit Foliensystem, Brennstoffzellenstapel mit Folien-MEA System sowie Verfahren zum Herstellen eines Folien-MEA Systems Foil for a foil system, foil MEA system with foil system, fuel cell stacks with foil MEA system as well as method for producing a foil MEA system
Stand der Technik State of the art
Eine Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Zelle, wobei diese zwei Elektroden, welche mittels eines ionenleitenden Elektrolyten voneinander separiert sind, aufweist. Die Brennstoffzelle wandelt die Energie einer chemischen Reaktion eines Brennstoffes mit einem Oxidationsmittel direkt in Elektrizität um. Eine Brennstoffzelle weist eine Anode und eine Kathode auf. Es existieren verschiedene Typen von Brennstoffzellen. A fuel cell is an electrochemical cell, which has two electrodes which are separated from one another by means of an ion-conducting electrolyte. The fuel cell converts the energy of a chemical reaction between a fuel and an oxidizing agent directly into electricity. A fuel cell has an anode and a cathode. There are different types of fuel cells.
Ein spezieller Brennstoffzellentyp ist die Polymerelektrolytmembran- Brennstoffzelle (PEM-FC). In einem aktiven Bereich einer PEM-FC grenzen an eine Polymerelektrolytmembran (PEM) zwei poröse Elektroden mit einer Katalysatorschicht an. Weiter umfasst die PEM-FC im aktiven Bereich Gasdiffusionslagen (GDL), welche die Polymerelektrolytmembran (PEM) und die zwei porösen Elektroden mit einer Katalysatorschicht beidseitig begrenzen. Die PEM, die beiden Elektroden mit der Katalysatorschicht und die beiden GDL bilden eine sog. Membran-Elektroden-Einheit (MEA) in dem aktiven Bereich der PEM-FC. Zwei benachbarte Bipolarplatten wiederum begrenzen beidseitig die MEA. Ein Brennstoffzellenstapel ist aus abwechselnd übereinander angeordneten MEA und Bipolarplatten aufgebaut. Mit einer Anodenplatte einer Bipolarplatte findet eine Verteilung des Brennstoffes, insbesondere Wasserstoff, und mit einer Kathoden platte der Bipolarplatte eine Verteilung des Oxidationsmittels, insbesondere Luft/Sauerstoff, statt. Damit kein elektrischer Kurzschluss zwischen den Bipolarplatten in einem den aktiven Bereich der PEM- FC umgebenden inaktiven Bereich der PEM-FC auftritt, wird die MEA, insbesondere der Rand der PEM der MEA, zwischen zwei elektrisch isolierende Folien einlaminiert. Damit sind die übereinander angeordneten Bipolarplatten in dem inaktiven Bereich der PEM-FC elektrisch voneinander isoliert sind. A special type of fuel cell is the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEM-FC). In an active area of a PEM-FC, two porous electrodes with a catalyst layer adjoin a polymer electrolyte membrane (PEM). The PEM-FC also includes gas diffusion layers (GDL) in the active area, which delimit the polymer electrolyte membrane (PEM) and the two porous electrodes with a catalyst layer on both sides. The PEM, the two electrodes with the catalyst layer and the two GDL form a so-called membrane electrode unit (MEA) in the active area of the PEM-FC. Two adjacent bipolar plates, in turn, delimit the MEA on both sides. A fuel cell stack is made up of MEA and bipolar plates arranged alternately on top of one another. The fuel, in particular hydrogen, is distributed with an anode plate of a bipolar plate, and the oxidizing agent, in particular air / oxygen, is distributed with a cathode plate of the bipolar plate. So that there is no electrical short circuit between the bipolar plates in one of the active areas of the PEM FC occurs surrounding the inactive area of the PEM-FC, the MEA, in particular the edge of the PEM of the MEA, is laminated between two electrically insulating foils. This means that the bipolar plates arranged one above the other in the inactive area of the PEM-FC are electrically isolated from one another.
Um das Stapeln von MEA und Bipolarplatten zu einem Brennstoffzellenstapel zu vereinfachen, können die Bipolarplatten und die zwischen den Bipolarplatten angeordneten Folien mittels einer Vorrichtung mit mechanischen Anschlägen gestapelt werden. Aufgrund dieser seitlich angeordneten mechanischen Anschläge können die Folien nicht über den Rand der Bipolarplatte stehen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen der Isolationsfolien oder aufgrund ungenauer Positionierung der Isolationsfolien besteht daher die Gefahr, dass ein elektrischer Kurzschluss an diesen Stellen zwischen benachbarten Bipolarplatten auftritt. Weiter können Bipolarplatten ungewollte Verbiegungen aufweisen, sich während eines Stapelvorganges oder beim Verspannen eines Brennstoffzellenstapels verbiegen, sodass auch hier die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses gegeben ist. Bei einer maschinellen Herstellung eines Brennstoffzellenstapels können auch optische Messverfahren eingesetzt werden. Diese sind jedoch teuer in der Anschaffung und Inbetriebnahme. Ferner ist das Stapeln von MEA und Bipolarplatten zu einem Brennstoffzellenstapel mit optischen Messverfahren zeitintensiv. In order to simplify the stacking of MEA and bipolar plates to form a fuel cell stack, the bipolar plates and the foils arranged between the bipolar plates can be stacked by means of a device with mechanical stops. Because of these laterally arranged mechanical stops, the foils cannot protrude over the edge of the bipolar plate. Because of manufacturing tolerances of the insulation foils or because of inaccurate positioning of the insulation foils, there is therefore the risk of an electrical short circuit occurring at these points between adjacent bipolar plates. Furthermore, bipolar plates can have unwanted bending, bend during a stacking process or when a fuel cell stack is braced, so that there is also the risk of an electrical short circuit here. Optical measuring methods can also be used when a fuel cell stack is produced by machine. However, these are expensive to purchase and commission. Furthermore, the stacking of MEA and bipolar plates to form a fuel cell stack with optical measurement methods is time-consuming.
Aus der DE202017107797U1 ist ein elektrochemisches System mit zwei Separatorplatten und Fixierelementen zum Fixieren der Separatorplatten bekannt. Nachteiligerweise ist das Positionieren eines Rahmenabschnitts der Membran zwischen zwei Separatorplatten nur ungenau möglich, sodass ein elektrischer Kurzschluss zwischen benachbarten Bipolarplatten auftreten kann. Weiter ist das Anordnen der Membran mit dem Rahmenabschnitt sehr zeitintensiv. An electrochemical system with two separator plates and fixing elements for fixing the separator plates is known from DE202017107797U1. Disadvantageously, the positioning of a frame section of the membrane between two separator plates is only possible imprecisely, so that an electrical short circuit can occur between adjacent bipolar plates. Furthermore, the arrangement of the membrane with the frame section is very time-consuming.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung zeigt eine Folie gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Folien-MEA System gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8, einen Brennstoffzellenstapel gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12. The present invention shows a film according to the features of claim 1, a film MEA system according to the features of claim 8, a Fuel cell stack according to the features of claim 9 and a method according to the features of claim 12.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Folie beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Folien-MEA System, dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel und dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the film according to the invention naturally also apply in connection with the film MEA system according to the invention, the fuel cell stack according to the invention and the method according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure to the individual aspects of the invention, there is always mutual reference is or can be taken.
Gemäß einem ersten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung eine Folie für ein Foliensystem einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenstapels, wobei der Brennstoffzellenstapel mehrere übereinander angeordnete Brennstoffzellen mit Bipolarplatten und eine Membran- Elektroden- Einheit pro Brennstoffzelle umfasst. Weiter ist in der Folie zumindest eine stapelbare Verformung ausgebildet. According to a first aspect, the present invention shows a film for a film system of a fuel cell of a fuel cell stack, the fuel cell stack comprising a plurality of fuel cells arranged one above the other with bipolar plates and one membrane electrode unit per fuel cell. Furthermore, at least one stackable deformation is formed in the film.
Mit dem Ausdruck „im Wesentlichen“, wie im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung, kann ausgedrückt werden, dass geringfügige Abweichungen, bspw. aufgrund von Fertigungstoleranzen, von der Erfindung mit eingeschlossen sind. The expression “essentially”, such as essentially perpendicular to a direction, can be used to express that slight deviations, for example due to manufacturing tolerances, are also included in the invention.
Die Folie kann gasdicht und/oder eine hohe Wärmeformbeständigkeit und/oder eine hohe mechanische Festigkeit und/oder eine hohe chemische Beständigkeit aufweisen. Eine solche Folie kann sich somit besonders vorteilhaft für den Brennstoffzellenstapel eignen. Weiter kann die Folie Ausnehmungen, bspw. zur Anordnung einer Membran-Elektroden-Einheit oder für Versorgungskanäle, sogenannten Ports, des Brennstoffzellenstapels, aufweisen. Insbesondere kann die Folie rahmenförmig ausgebildet sein, wobei in der Ausnehmung der rahmenförmigen Folie, die Membran- Elektrodeneinheit besonders vorteilhaft angeordnet werden kann. The film can have a gas-tight and / or high heat resistance and / or high mechanical strength and / or high chemical resistance. Such a film can thus be particularly advantageously suitable for the fuel cell stack. Furthermore, the film can have recesses, for example for the arrangement of a membrane-electrode unit or for supply channels, so-called ports, of the fuel cell stack. In particular, the film can be designed in the form of a frame, the membrane-electrode unit being able to be arranged particularly advantageously in the recess of the frame-shaped film.
Als die zumindest eine stapelbare Verformung der erfindungsgemäßen Folie kann eine stapelbare Verformung verstanden werden, die dazu ausgebildet ist ein Element mit einer stapelbaren Verformung, insbesondere eine weitere erfindungsgemäße Folie mit derselben stapelbaren Verformung, derart aufzunehmen, dass die erfindungsgemäße Folie und das Element sich flächig kontaktieren. Als Element kann auch eine Bipolarplatte mit einer entsprechend ausgebildeten und angeordneten stapelbaren Bipolarplatten-Verformung verstanden werden. Mit anderen Worten kann sich die erfindungsgemäße Folie und das Element einerseits an der stapelbaren Verformung flächig kontaktieren, aber auch andererseits außerhalb der stapelbaren Verformung flächig kontaktieren. Vorteilhafterweise kann somit sichergestellt werden, dass der Brennstoffzellenstapel trotz der stapelbaren Verformungen weiter besonders vorteilhaft betrieben werden kann. Die Bipolarplatten und die Folien-MEA Systeme mit den Membran- Elektroden- Einheiten können besonders genau zueinander positioniert werden und sich weiter besonders vorteilhaft kontaktieren. Ferner kann somit auch ein Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels besonders vorteilhaft vermieden werden. Für ein flächiges Kontaktieren kann die Dicke der zumindest einen stapelbaren Verformung der Folie geringer sein als die Dicke der Folie außerhalb der stapelbaren Verformung. Dies kann bspw. aufgrund eines Laminierprozesses gegeben sein. Außerdem kann für ein flächiges Kontaktieren auch die Dicke der zumindest einen stapelbaren Bipolarplatten-Verformung der Bipolarplatte geringer sein als die Dicke der Bipolarplatte außerhalb der stapelbaren Bipolarplatten-Verformung. The at least one stackable deformation of the film according to the invention can be understood as a stackable deformation which is designed for this purpose to receive an element with a stackable deformation, in particular a further film according to the invention with the same stackable deformation, in such a way that the film according to the invention and the element contact each other over a large area. A bipolar plate with a correspondingly designed and arranged stackable bipolar plate deformation can also be understood as an element. In other words, the film according to the invention and the element can make flat contact on the one hand at the stackable deformation, but on the other hand also make flat contact outside the stackable deformation. It can thus advantageously be ensured that the fuel cell stack can continue to be operated particularly advantageously despite the stackable deformations. The bipolar plates and the film MEA systems with the membrane-electrode units can be positioned particularly precisely with respect to one another and contact one another in a particularly advantageous manner. Furthermore, a short circuit between two adjacent bipolar plates of the fuel cell stack can thus also be avoided in a particularly advantageous manner. For a planar contact, the thickness of the at least one stackable deformation of the film can be less than the thickness of the film outside of the stackable deformation. This can be the case, for example, due to a lamination process. In addition, the thickness of the at least one stackable bipolar plate deformation of the bipolar plate can also be less than the thickness of the bipolar plate outside of the stackable bipolar plate deformation for a planar contact.
Die zumindest eine stapelbare Verformung in der Folie kann durch einen Laminierprozess ausgebildet werden. Es ist auch denkbar, dass die zumindest eine stapelbare Verformung in der Folie durch einen Heißprägeprozess bzw. durch einen Warmumformprozess, d. h. unter Ausübung von Druck und Wärme, in der Folie ausgebildet wird. Somit kann besonders einfach und schnell die zumindest eine stapelbare Verformung in der Folie ausgebildet werden. Weiter kann somit die zumindest eine stapelbare Verformung in der Folie besonders gut reproduziert werden. Ein Stapeln der Bipolarplatten und des Folien-MEA Systems mit erfindungsgemäßen Folien zu dem Brennstoffzellestapel kann daher besonders schnell und genau erfolgen kann. Ferner kann somit auch ein Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels besonders vorteilhaft vermieden werden. Mit der erfindungsgemäßen Folie bzw. dem erfindungsgemäßen Folien-MEA System kann somit auf besonders einfache und schnelle Weise ein Stapeln der Bipolarplatten und des Folien-MEA Systems zu dem Brennstoffzellenstapel mit den abwechselnd übereinander angeordneten Bipolarplatten und Folien-MEA System erfolgen. Bspw. kann ein erfindungsgemäßes Folien-MEA System eine stapelbare Verformung aufweisen und eine Bipolarplatte ebenfalls eine entsprechende stapelbare Bipolarplatten-Verformung aufweisen. Die Bipolarplatte ist auf den Brennstoffzellenstapel angeordnet worden. Erfindungsgemäß kann nun das erfindungsgemäße Folien-MEA System mit der entsprechenden stapelbaren Verformung auf die Bipolarplatte gelegt werden. Aufgrund der stapelbaren Verformung des Folien-MEA System und der entsprechenden stapelbaren Bipolarplatten-Verformung der Bipolarplatte kann sich das Folien-MEA System eigenständig positionieren. Mit dem Ausdruck „entsprechenden stapelbaren Bipolarplatten-Verformung“ soll hier ausgedrückt werden, dass die Position der stapelbaren Verformung des Folien-MEA Systems und die entsprechende stapelbare Bipolarplatten-Verformung in der jeweiligen Folie in der Position derart übereinstimmen sollen, dass ein Brennstoffzellenstapel betrieben, insbesondere optimal betrieben, werden kann. Dabei muss das Folien-MEA System nicht exakt auf die Bipolarplatte gelegt werden, sondern eine grobe Ausrichtung kann bereits ausreichend sein. Durch die stapelbare Bipolarplatten-Verformung der Bipolarplatte kann das Folien-MEA Systems mit der stapelbaren Verformung auf das Folien-MEA System rutschenartig gleiten und sich eigenständig positionieren. Vorteilhafterweise kann somit eine verbesserte Anordnung von Bipolarplatten und Folien-MEA Systemen erreicht werden und die Leistung des Brennstoffzellenstapels besonders hoch sein. Teure Stapelvorrichtungen, die optische Messverfahren einsetzen, können entfallen. Ferner kann das Anordnen von Bipolarplatten und Folien-MEA Systemen zu dem Brennstoffzellenstapel besonders schnell und einfach erfolgen. Da für das Stapeln seitlich angeordnete mechanische Anschläge entfallen können, kann zumindest eine der beiden Folien des Foliensystems des Folien-MEA Systems über eine Kante der Bipolarplatten, bevorzugterweise dem Rand der Bipolarplatten, stehen bzw. ragen. Somit kann ein Kurzschluss zwischen zwei Bipolarplatten, insbesondere am Rand der Bipolarplatten, besonders vorteilhaft vermieden werden. Vorteilhafterweise kann eine erfindungsgemäße Folie zumindest ein laminierbares Material aufweisen. Die Folie kann als das zumindest eine laminierbare Material Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen. Mit anderen Worten kann die Folie eine PEN-Folie sein. Vorteilhafterweise kann PEN eine besonders vorteilhafte Gasdichtigkeit, Wärmeformbeständigkeit, mechanische Festigkeit, hohe Chemikalienbeständigkeit und eine besonders geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Die PEN-Folie kann sich somit besonders vorteilhaft für den Brennstoffzellenstapel eignen und besonders vorteilhaft einen elektrischen Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten vermeiden. Die Folie ist insbesondere nach einem Laminierprozess formstabil. Damit gemeint ist, dass die Folie widerstandsfähig gegen Druck und/oder Wärme ist und die Form unter Druck im Wesentlichen beibehält. Vorteilhafterweise kann somit sichergestellt werden, dass die zumindest eine stapelbare Verformung ihre Form beibehält und ein Stapeln der Bipolarplatten und des Folien-MEA Systems zu dem Brennstoffzellestapel kann besonders schnell und genau erfolgen. Ferner kann somit auch ein Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels besonders vorteilhaft vermieden werden. The at least one stackable deformation in the film can be formed by a lamination process. It is also conceivable that the at least one stackable deformation in the film is formed in the film by a hot stamping process or by a hot forming process, ie with the application of pressure and heat. The at least one stackable deformation can thus be formed in the film in a particularly simple and rapid manner. Furthermore, the at least one stackable deformation can thus be reproduced particularly well in the film. Stacking the bipolar plates and the foil MEA system with foils according to the invention to form the fuel cell stack can therefore take place particularly quickly and precisely. Furthermore, a short circuit between two adjacent bipolar plates of the fuel cell stack can thus also be avoided in a particularly advantageous manner. With the foil according to the invention or the foil MEA system according to the invention, the bipolar plates and the foil MEA system can be stacked to form the fuel cell stack with the bipolar plates and foil MEA system alternately arranged on top of one another. For example, a film MEA system according to the invention can have a stackable deformation and a bipolar plate can likewise have a corresponding stackable bipolar plate deformation. The bipolar plate has been placed on the fuel cell stack. According to the invention, the film MEA system according to the invention can now be placed on the bipolar plate with the corresponding stackable deformation. Due to the stackable deformation of the foil MEA system and the corresponding stackable bipolar plate deformation of the bipolar plate, the foil MEA system can position itself independently. The expression "corresponding stackable bipolar plate deformation" is intended to express that the position of the stackable deformation of the film MEA system and the corresponding stackable bipolar plate deformation in the respective film should match in position such that a fuel cell stack is operated, in particular can be operated optimally. The film MEA system does not have to be placed exactly on the bipolar plate; a rough alignment can be sufficient. Due to the stackable bipolar plate deformation of the bipolar plate, the foil MEA system with the stackable deformation can slide like a slide onto the foil MEA system and position itself independently. Advantageously, an improved arrangement of bipolar plates and foil MEA systems can thus be achieved and the output of the fuel cell stack can be particularly high. Expensive stacking devices that use optical measuring methods can be dispensed with. Furthermore, the arrangement of bipolar plates and foil MEA systems to the fuel cell stack can be done particularly quickly and easily. Since laterally arranged mechanical stops can be omitted for stacking, at least one of the two foils of the foil system of the foil MEA system can stand or protrude over an edge of the bipolar plates, preferably the edge of the bipolar plates. A short circuit between two bipolar plates, in particular at the edge of the bipolar plates, can thus be avoided in a particularly advantageous manner. A film according to the invention can advantageously have at least one laminatable material. The film can have polyethylene naphthalate (PEN) as the at least one laminatable material. In other words, the film can be a PEN film. Advantageously, PEN can have a particularly advantageous gas tightness, heat resistance, mechanical strength, high chemical resistance and particularly low electrical conductivity. The PEN film can thus be particularly advantageously suitable for the fuel cell stack and particularly advantageously avoid an electrical short circuit between two adjacent bipolar plates. The film is dimensionally stable, especially after a lamination process. What is meant by this is that the film is resistant to pressure and / or heat and essentially retains its shape under pressure. It can thus advantageously be ensured that the at least one stackable deformation retains its shape and the bipolar plates and the film MEA system can be stacked to form the fuel cell stack particularly quickly and precisely. Furthermore, a short circuit between two adjacent bipolar plates of the fuel cell stack can thus also be avoided in a particularly advantageous manner.
Es kann von Vorteil sein, wenn die erfindungsgemäße Folie zur elektrischen Trennung der zwei benachbarten Bipolarplatten in dem inaktiven Bereich der Brennstoffzelle elektrisch isolierend ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist zumindest eine der zwei aneinander angeordneten Folien des stapelbaren Foliensystems des Folien-MEA Systems elektrisch isolierend ausgebildet. Somit kann besonders einfach ein Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten in einem Brennstoffzellenstapel verhindert werden. Bevorzugterweise sind beide der zwei aneinander angeordneten Folien des stapelbaren Foliensystems elektrisch isolierend ausgebildet, wobei insbesondere die zwei aneinander angeordneten Folien PEN-Folien sind. Damit kann eine besonders effektive und sichere elektrische Isolierung gegeben sein. It can be advantageous if the film according to the invention is designed to be electrically insulating for the electrical separation of the two adjacent bipolar plates in the inactive area of the fuel cell. Advantageously, at least one of the two films of the stackable film system of the film MEA system, which are arranged next to one another, is designed to be electrically insulating. A short circuit between two adjacent bipolar plates in a fuel cell stack can thus be prevented in a particularly simple manner. Preferably, both of the two foils of the stackable foil system arranged next to one another are designed to be electrically insulating, in particular the two foils arranged next to one another being PEN foils. A particularly effective and safe electrical insulation can thus be provided.
Vorteilhafterweise kann bei einer erfindungsgemäßen Folie die zumindest eine stapelbare Verformung in eine Erstreckungsrichtung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Folie erstreckt sein. Zur Bereitstellung der Folie kann die Folie auf einer Spule aufgewickelt sein. Die Folie kann von der Spule abgewickelt werden, sodass die Folie in einer Ebene liegt. Die Längsrichtung der Folie kann als eine Richtung entlang der Ebene der Folie verstanden werden. Mit dem Ausdruck, dass sich die zumindest eine stapelbare Verformung in eine Erstreckungsrichtung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Folie erstreckt, kann gemeint sein, dass sich die zumindest eine stapelbare Verformung aus der Ebene der Folie heraushebt. Somit kann an die erfindungsgemäße Folie mit der zumindest einen stapelbaren Verformung besonders einfach eine weitere erfindungsgemäße Folie mit ebenfalls zumindest einer entsprechend angeordneten stapelbaren Verformung angeordnet werden. Mit dem Ausdruck „entsprechend angeordnet“ soll hier ausgedrückt werden, dass die Position der zumindest einen stapelbaren Verformung bzw. der zumindest einen entsprechend angeordneten stapelbaren Verformung in der jeweiligen Folie übereinstimmen sollen, sodass die Membran-Elektroden-Einheit des Folien-MEA Systems zwischen den beiden Folien, insbesondere in einer Ausnehmung, angeordnet werden kann. Vorteilhafterweise kann somit eine besonders gute Anordnung von Bipolarplatten und Folien-MEA Systemen erreicht werden und die Leistung des Brennstoffzellenstapels besonders hoch sein. Weiter können Kurzschlüsse zwischen benachbarten Bipolarplatten besonders sicher verhindert werden. Ferner kann das Anordnen von Bipolarplatten und Folien-MEA Systemen zu dem Brennstoffzellenstapel besonders schnell und einfach erfolgen. Zumindest eine der beiden Folien des Foliensystems des Folien-MEA Systems kann über eine Kante der Bipolarplatten, bevorzugterweise dem Rand der Bipolarplatten, hinausstehen. Somit kann ein Kurzschluss zwischen zwei Bipolarplatten besonders vorteilhaft vermieden werden. In the case of a film according to the invention, the at least one stackable deformation can advantageously be extended in an extension direction perpendicular or essentially perpendicular to the longitudinal direction of the film. To provide the film, the film can be wound on a spool. The Foil can be unwound from the spool so that the foil lies in one plane. The longitudinal direction of the film can be understood as a direction along the plane of the film. The expression that the at least one stackable deformation extends in an extension direction perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal direction of the film can mean that the at least one stackable deformation protrudes from the plane of the film. Thus, a further film according to the invention with likewise at least one correspondingly arranged stackable deformation can be arranged particularly easily on the film according to the invention with the at least one stackable deformation. The expression “appropriately arranged” is intended to express that the position of the at least one stackable deformation or the at least one correspondingly arranged stackable deformation in the respective film should match, so that the membrane-electrode unit of the film MEA system between the two foils, in particular in a recess, can be arranged. A particularly good arrangement of bipolar plates and foil MEA systems can thus advantageously be achieved and the output of the fuel cell stack can be particularly high. Furthermore, short circuits between adjacent bipolar plates can be prevented particularly reliably. Furthermore, the arrangement of bipolar plates and foil MEA systems to the fuel cell stack can be done particularly quickly and easily. At least one of the two films of the film system of the film MEA system can protrude over an edge of the bipolar plates, preferably the edge of the bipolar plates. A short circuit between two bipolar plates can thus be avoided in a particularly advantageous manner.
Mit besonderem Vorteil kann bei einer erfindungsgemäßen Folie die Querschnittsfläche der zumindest einen stapelbaren Verformung in einer Richtung weg von der Folie entlang der Erstreckungsrichtung abnehmen. Die zumindest eine stapelbare Verformung kann somit besonders vorteilhaft stapelbar sein. Dadurch, dass die Querschnittsfläche der zumindest einen stapelbaren Verformung in der Richtung weg von der Folie entlang der Erstreckungsrichtung abnimmt, kann die zweite Folie des stapelbaren Foliensystems des Folien-MEA Systems dieselbe stapelbare Verformung aufweisen. Somit ist es möglich für Foliensysteme der Folien-MEA Systeme des Brennstoffzellenstapels gleiche, insbesondere identische, erfindungsgemäße Folien zu verwenden. Weiter kann damit besonders vorteilhaft gewährleistet werden, dass sich die zwei aneinander angeordneten Folien des stapelbaren Foliensystems des Folien-MEA Systems einerseits an der stapelbaren Verformung flächig kontaktieren können, aber auch andererseits außerhalb der stapelbaren Verformung flächig kontaktieren können. Vorteilhafterweise kann die zumindest eine Verformung in einem Vertikalschnitt und/oder in einem Querschnitt eine der folgenden Flächenformen aufweisen: With a film according to the invention, the cross-sectional area of the at least one stackable deformation can particularly advantageously decrease in a direction away from the film along the direction of extent. The at least one stackable deformation can thus be stackable in a particularly advantageous manner. Because the cross-sectional area of the at least one stackable deformation decreases in the direction away from the film along the direction of extension, the second film of the stackable film system of the film MEA system can have the same stackable deformation. Thus it is possible for foil systems of the foil MEA systems of the Fuel cell stack to use the same, in particular identical, films according to the invention. It can also be particularly advantageously ensured that the two films of the stackable film system of the film MEA system, which are arranged next to one another, can make flat contact on the one hand at the stackable deformation, but can also make flat contact outside the stackable deformation on the other hand. The at least one deformation can advantageously have one of the following surface shapes in a vertical section and / or in a cross section:
- eine Parabel-, Hyperbel- oder Ellipsenschnittfläche, - a parabolic, hyperbolic or elliptical section,
- eine Kreissegmentfläche, insbesondere eine Halbkreisfläche, - a circle segment area, in particular a semicircle area,
- eine Vielecksschnittfläche, insbesondere eine Dreiecksfläche oder Vierecksfläche. - A polygonal section surface, in particular a triangular surface or a quadrangular surface.
Insbesondere kann die zumindest eine stapelbare Verformung in der Richtung weg von der Folie entlang der Erstreckungsrichtung spitz zulaufen, insbesondere kann diese kegelförmig ausgebildet sein. Die zumindest eine stapelbare Verformung kann auch kuppelförmig oder pyramidenförmig ausgebildet sein. Verformungen, bei denen auch die Rotationsfreiheit um die Erstreckungsrichtung nicht gegeben ist, bspw. die pyramidenförmige Verformung, können besonders vorteilhaft sein. Hier kann bereits eine in der Folie ausgebildete Verformung für eine besonders genaue Ausrichtung zweier Folien zueinander ausreichend sein. Ferner können die Tangenten an der Mantelfläche der zumindest einen Verformung mit der Ebene der Folie einen Winkel zwischen 0° und 85° einschließen. Somit kann besonders vorteilhaft sichergestellt werden, dass die Verformung stapelbar ist. In particular, the at least one stackable deformation can taper to a point in the direction away from the film along the direction of extent, in particular it can be conical. The at least one stackable deformation can also be dome-shaped or pyramid-shaped. Deformations in which there is also no freedom of rotation about the direction of extent, for example the pyramidal deformation, can be particularly advantageous. Here, a deformation formed in the film can already be sufficient for a particularly precise alignment of two films with respect to one another. Furthermore, the tangents on the lateral surface of the at least one deformation can enclose an angle between 0 ° and 85 ° with the plane of the film. It can thus be ensured in a particularly advantageous manner that the deformation can be stacked.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können in einer Folie zumindest zwei stapelbare Verformungen ausgebildet sein. Somit können die zwei aneinander angeordneten Folien des stapelbaren Foliensystems besonders genau zueinander positioniert werden und eine Membran- Elektroden Einheit besonders einfach und genau zwischen den beiden Folien angeordnet werden. Auch das übereinander Anordnen von Bipolarplatten und Folien-MEA Systemen kann dadurch besonders akkurat erfolgen und der Brennstoffzellenstapel besonders vorteilhaft betrieben werden. Durch die zumindest zwei stapelbaren Verformungen kann auch ein Verrutschen oder ein Verdrehen, bspw. zweier übereinander angeordneter erfindungsgemäßer Folien, verbessert verhindert werden. Durch drei stapelbare Verformungen kann ein Verrutschen oder ein Verdrehen, bspw. zweier übereinander angeordneter erfindungsgemäßer Folien, besonders vorteilhaft verhindert werden. Die zumindest zwei stapelbaren Verformungen können jeweils eine unterschiedliche Form aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die zumindest zwei stapelbaren Verformungen die gleiche Form aufweisen. According to a further preferred embodiment, at least two stackable deformations can be formed in a film. The two foils of the stackable foil system that are arranged next to one another can thus be positioned particularly precisely with respect to one another and a membrane-electrode unit can be arranged particularly easily and precisely between the two foils. The arrangement of bipolar plates and film MEA systems on top of one another can also be carried out particularly accurately and the fuel cell stack can be operated particularly advantageously. The at least two stackable deformations can also prevent slipping or twisting, for example two films according to the invention arranged one above the other, in an improved manner become. Slipping or twisting, for example two foils according to the invention arranged one above the other, can be particularly advantageously prevented by three stackable deformations. The at least two stackable deformations can each have a different shape. It is also conceivable that the at least two stackable deformations have the same shape.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Folie die zumindest zwei stapelbaren Verformungen jeweils im Bereich einer Kante oder im Bereich einer Ecke der Folie ausgebildet sind, wobei sich insbesondere die zumindest zwei stapelbaren Verformungen gegenüberliegen. Der Ausdruck „im Bereich einer Kante“ kann als „nahe bei einer Kante“ verstanden werden. Weiter kann auch der Ausdruck „im Bereich einer Ecke“ als „nahe bei einer Ecke“ verstanden werden. Die erfindungsgemäße Folie kann die Abmessungen, insbesondere im Wesentlichen die Abmessungen, der Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels aufweisen. Die erfindungsgemäße Folie kann, wie bereits erwähnt, zusätzlich Ausnehmungen, bspw. zur Aufnahme der Membran- Elektroden Einheit oder für die Ports der Bipolarplatte, aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Folie bzw. das Foliensystem über eine Kante der Bipolarplatte überstehen. Als Kante der Bipolarplatte bzw. der Folie bzw. des Foliensystems kann eine Begrenzung einer Fläche der Bipolarplatte bzw. der Folie bzw. des Foliensystems verstanden werden. Als Kante der Bipolarplatte bzw. der Folie bzw. des Foliensystems kann ein Rand, insbesondere der die Bipolarplatte bzw. die Folie bzw. das Foliensystem begrenzende Rand, verstanden. Ferner kann die Kante der Bipolarplatte bzw. der Folie bzw. des Foliensystems ein Portrand sein, welcher einen sogenannten Port umrandet bzw. umschließt. Als Ports können Öffnungen in der Bipolarplatte bzw. der Folie bzw. des Foliensystems verstanden werden, welche in dem Brennstoffzellenstapel Führungskanäle zur Führung von Fluiden, wie Kathodengas, Anodengas und Kühlfluid, zu bzw. von den übereinander angeordneten Bipolarplatten bilden. Durch das Überstehen der Folie bzw. des Foliensystems an den Kanten der Bipolarplatte kann ein Kurzschluss zwischen benachbarten Bipolarplatten besonders vorteilhaft verhindert werden. Vorteilhafterweise sind an einem äußeren, den die Bipolarplatte begrenzenden Rand der Bipolarplatte keine Kanäle zum Führen von einem Fluid, wie z. B. Kathodengas, Anodengas und/oder Kühlfluid. Vorzugsweise befindet sich somit die zumindest eine stapelbare Verformung der erfindungsgemäßen Folie bzw. der stapelbaren Verformung des Folien-MEA Systems bzw. der stapelbaren Verformung der Bipolarplatte der Brennstoffzelle an dem jeweiligen begrenzenden Rand. Dadurch kann gewährleistet werden, dass eine Funktion des Brennstoffzellenstapels durch die jeweiligen stapelbaren Verformungen nicht beeinträchtigt ist. Die zumindest zwei stapelbaren Verformungen können besonders einfach jeweils in eine Ecke der Folie ausgebildet sein, insbesondere in gegenüberliegenden Ecken. Ganz vorteilhafterweise können die zumindest zwei stapelbaren Verformungen in sich schräg gegenüberliegenden Ecken ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die zumindest zwei stapelbaren Verformungen im Bereich von zwei sich gegenüberliegenden Längsseiten der Folie oder zwei sich gegenüberliegenden Querseiten der Folie ausgebildet sind. Somit kann ein Verrutschen oder ein Verdrehen, bspw. zweier übereinander angeordneter erfindungsgemäßer Folien, besonders vorteilhaft verhindert werden. It can be advantageous if, in a film according to the invention, the at least two stackable deformations are each formed in the region of an edge or in the region of a corner of the film, in particular the at least two stackable deformations being opposite one another. The expression “in the area of an edge” can be understood as “close to an edge”. Furthermore, the expression “in the area of a corner” can also be understood as “near a corner”. The film according to the invention can have the dimensions, in particular essentially the dimensions, of the bipolar plates of the fuel cell stack. As already mentioned, the film according to the invention can additionally have recesses, for example for receiving the membrane-electrode unit or for the ports of the bipolar plate. The film or the film system can advantageously protrude over an edge of the bipolar plate. The edge of the bipolar plate or the film or the film system can be understood to be a delimitation of an area of the bipolar plate or the film or the film system. The edge of the bipolar plate or the film or the film system can be understood to be an edge, in particular the edge delimiting the bipolar plate or the film or the film system. Furthermore, the edge of the bipolar plate or the film or the film system can be a port edge which borders or encloses a so-called port. Ports can be understood as openings in the bipolar plate or the film or the film system, which form guide channels in the fuel cell stack for guiding fluids such as cathode gas, anode gas and cooling fluid to and from the bipolar plates arranged one above the other. Because the film or film system protrudes from the edges of the bipolar plate, a short circuit between adjacent bipolar plates can be prevented in a particularly advantageous manner. Advantageously, on an outer edge of the bipolar plate delimiting the bipolar plate, no channels for guiding a fluid, such as e.g. B. cathode gas, anode gas and / or cooling fluid. Preferably there is thus the at least one stackable deformation of the film according to the invention or the stackable deformation of the film MEA system or the stackable deformation of the bipolar plate of the fuel cell at the respective delimiting edge. This can ensure that a function of the fuel cell stack is not impaired by the respective stackable deformations. The at least two stackable deformations can each be formed particularly easily in one corner of the film, in particular in opposite corners. Very advantageously, the at least two stackable deformations can be formed in diagonally opposite corners. It is also conceivable that the at least two stackable deformations are formed in the area of two opposite longitudinal sides of the film or two opposite transverse sides of the film. Slipping or twisting, for example two films according to the invention arranged one above the other, can thus be prevented in a particularly advantageous manner.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Folien-MEA System zum Anordnen zwischen zwei Bipolarplatten eines Brennstoffzellenstapels, wobei das Folien-MEA System ein stapelbares Foliensystem mit zwei aneinander angeordneten erfindungsgemäßen Folien aufweist. Ferner weist das Folien-MEA System eine Membran- Elektroden- Einheit, die zumindest teilweise zwischen den beiden Folien angeordnet ist, auf. According to a second aspect, the present invention shows a film MEA system for arrangement between two bipolar plates of a fuel cell stack, the film MEA system having a stackable film system with two films according to the invention arranged next to one another. Furthermore, the film MEA system has a membrane electrode unit which is at least partially arranged between the two films.
Im Sinne der Erfindung kann an den beiden Enden des Brennstoffzellenstapels eine Bipolarplatte auch als Monopolarplatte verstanden werden. Ein erfindungsgemäßes Folien-MEA System kann somit auch zwischen einer Monopolarplatte und einer Bipolarplatte angeordnet sein. In the context of the invention, a bipolar plate at the two ends of the fuel cell stack can also be understood as a monopolar plate. A film MEA system according to the invention can thus also be arranged between a monopolar plate and a bipolar plate.
Die Membran-Elektroden-Einheit kann eine Polymerelektrolytmembran (PEM) umfassen. Die Membran-Elektroden-Einheit kann weiter zwei poröse Elektroden mit jeweils einer Katalysatorschicht umfassen, wobei diese an die PEM angeordnet sein können und beidseitig begrenzen können. Man kann hier von einer MEA-3 sprechen. Zusätzlich kann die Membran-Elektroden-Einheit zwei Gasdiffusionslagen umfassen. Diese können insbesondere die MEA-3 beidseitig begrenzen. Man kann hier von einer MEA-5 sprechen. Die Abmessungen der PEM können insbesondere größer als die Abmessungen der porösen Elektroden und der Gasdiffusionslagen sein. Insbesondere weist die PEM der MEA-3 bzw. der MEA-5 einen umlaufenden Rand auf. Die MEA-3 bzw. MEA-5 kann zumindest teilweise in einer Ausnehmung der beiden erfindungsgemäßen Folien zwischen den beiden erfindungsgemäßen Folien angeordnet werden. Insbesondere kann nur der umlaufende Rand der PEM der MEA-3 bzw. der MEA-5 zwischen den beiden Folien angeordnet werden. Das Anordnen der Membran-Elektroden-Einheit zwischen den beiden Folien kann als stoffschlüssiges Anordnen, insbesondere mittels eines Laminierprozesses, verstanden werden. Vorteilhafterweise ist die zumindest eine stapelbare Verformung der beiden Folien dort angeordnet, wo die Membran-Elektroden- Einheit nicht zwischen den beiden Folien angeordnet ist. Somit kann eine besonders vorteilhaft stapelbare Verformung ausgebildet werden. The membrane-electrode assembly can comprise a polymer electrolyte membrane (PEM). The membrane-electrode unit can furthermore comprise two porous electrodes, each with a catalyst layer, wherein these can be arranged on the PEM and delimit on both sides. One can speak of an MEA-3 here. In addition, the membrane-electrode unit can comprise two gas diffusion layers. In particular, these can limit the MEA-3 on both sides. One can speak of an MEA-5 here. The dimensions of the PEM can in particular be larger than the dimensions of the porous electrodes and the gas diffusion layers. In particular, the PEM of the MEA-3 or the MEA-5 has a circumferential edge. The MEA-3 or MEA-5 can be arranged at least partially in a recess of the two films according to the invention between the two films according to the invention. In particular, only the circumferential edge of the PEM of the MEA-3 or the MEA-5 can be arranged between the two films. The arrangement of the membrane-electrode unit between the two foils can be understood as a cohesive arrangement, in particular by means of a lamination process. The at least one stackable deformation of the two foils is advantageously arranged where the membrane-electrode unit is not arranged between the two foils. A particularly advantageously stackable deformation can thus be formed.
Die zwei aneinander angeordneten erfindungsgemäßen Folien können deckungsgleich sein. Mit anderen Worten können die Folien identisch sein. Damit kann gemeint sein, dass die beiden Folien die gleichen Abmessungen, insbesondere im Wesentlichen die gleichen Abmessungen und/oder Ausnehmungen aufweisen können. Die Ausnehmung kann eine Ausnehmung für die Membran-Elektroden-Einheit sein und kann vorteilhafterweise viereckig ausgebildet sein. Somit kann die erfindungsgemäße Folie eine Rahmenform aufweisen. Es ist auch denkbar, dass eine der beiden Folien größere Abmessungen als die andere Folie aufweist, sodass ein Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten besonders vorteilhaft vermieden werden kann. Unter größeren Abmessungen kann verstanden, dass die Folie länger und/oder breiter ist. Insbesondere weisen weiter die beiden Folien die gleiche zumindest eine stapelbare Verformung an derselben Position auf, insbesondere derart an der derselben Position, dass Ausnehmungen der beiden Folien fluchtend übereinander liegen. Somit kann besonders einfach das stapelbare Foliensystem geschaffen werden. The two foils according to the invention arranged next to one another can be congruent. In other words, the foils can be identical. This can mean that the two films can have the same dimensions, in particular essentially the same dimensions and / or recesses. The recess can be a recess for the membrane-electrode unit and can advantageously be square. The film according to the invention can thus have a frame shape. It is also conceivable that one of the two films has larger dimensions than the other film, so that a short circuit between two adjacent bipolar plates can be particularly advantageously avoided. Larger dimensions can be understood to mean that the film is longer and / or wider. In particular, the two foils also have the same at least one stackable deformation in the same position, in particular in the same position in such a way that recesses in the two foils are aligned one above the other. The stackable film system can thus be created in a particularly simple manner.
Das Folien-MEA System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu der Folie gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Gemäß einem dritten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung einen Brennstoffzellenstapel mit zwei Bipolarplatten, wobei zwischen den zwei Bipolarplatten ein erfindungsgemäßes Folien-MEA System angeordnet ist. The film MEA system according to the second aspect of the invention thus has the same advantages as have already been described for the film according to the first aspect of the invention. According to a third aspect, the present invention shows a fuel cell stack with two bipolar plates, a film MEA system according to the invention being arranged between the two bipolar plates.
Mit dem erfindungsgemäßes Folien-MEA System kann der Brennstoffzellenstapel besonders vorteilhaft betrieben werden beziehungsweise hergestellt werden. Die Bipolarplatten und die Folien-MEA Systeme mit den Membran-Elektroden-Einheiten können besonders genau zueinander positioniert werden und sich weiter besonders vorteilhaft kontaktieren. Somit kann ein Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels besonders vorteilhaft vermieden werden. Außerdem kann das Stapeln der Bipolarplatten und der Folien-MEA Systeme zu dem Brennstoffzellenstapel besonders schnell erfolgen. With the film MEA system according to the invention, the fuel cell stack can be operated or manufactured particularly advantageously. The bipolar plates and the film MEA systems with the membrane electrode units can be positioned particularly precisely with respect to one another and contact one another in a particularly advantageous manner. A short circuit between two adjacent bipolar plates of the fuel cell stack can thus be avoided in a particularly advantageous manner. In addition, the stacking of the bipolar plates and the film MEA systems to form the fuel cell stack can take place particularly quickly.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel in den zwei Bipolarplatten entsprechend der zumindest einen stapelbaren Verformung des Foliensystems des Folien-MEA Systems zumindest eine stapelbare Bipolarplatten-Verformung ausgebildet ist. Somit kann das Stapeln der Bipolarplatten und des Folien-MEA Systems besonders akkurat und schnell erfolgen. Unter dem Ausdruck „entsprechenden stapelbaren Bipolarplatten-Verformung“ kann verstanden werden, dass die Position der stapelbaren Verformung des Folien-MEA Systems und die entsprechende stapelbare Bipolarplatten-Verformung in der jeweiligen Folie in der Position derart übereinstimmen sollen, dass ein Brennstoffzellenstapel besonders vorteilhaft betrieben werden kann. It can be advantageous if, in a fuel cell stack according to the invention, at least one stackable bipolar plate deformation is formed in the two bipolar plates corresponding to the at least one stackable deformation of the film system of the film MEA system. This means that the stacking of the bipolar plates and the film MEA system can be carried out particularly accurately and quickly. The expression "corresponding stackable bipolar plate deformation" can be understood to mean that the position of the stackable deformation of the film MEA system and the corresponding stackable bipolar plate deformation in the respective film should match in position such that a fuel cell stack can be operated particularly advantageously can.
Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel wenigstens eine der beiden Folien des Foliensystems zumindest teilweise über jeweils wenigstens eine Kante der zwei Bipolarplatten stehen. Somit kann ein Kurzschluss zwischen den zwei Bipolarplatten besonders vorteilhaft verhindert werden. Insbesondere kann das stapelbare Foliensystem über den jeweiligen äußeren Rand der Bipolarplatten überstehen. Vorteilhafterweise kann das stapelbare Foliensystem auch über die Portränder überstehen. Mit anderen Worten kann das stapelbare Foliensystem in den Port hineinstehen. Der Brennstoffzellenstapel gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu der Folie gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. dem Folien-MEA System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. In a fuel cell stack according to the invention, at least one of the two foils of the foil system can advantageously protrude at least partially over at least one edge of the two bipolar plates. A short circuit between the two bipolar plates can thus be prevented in a particularly advantageous manner. In particular, the stackable film system can protrude beyond the respective outer edge of the bipolar plates. The stackable film system can advantageously also protrude beyond the port edges. In other words, the stackable film system can protrude into the port. The fuel cell stack according to the third aspect of the invention thus has the same advantages as have already been described for the film according to the first aspect of the invention or the film MEA system according to the second aspect of the invention.
Gemäß einem vierten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Folien-MEA Systems, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer ersten Folie, b) Anordnen einer Membran- Elektroden- Einheit mit einer ersten Seite an die erste Folie, c) Anordnen einer zweiten Folie an eine zweite Seite der Membran- Elektroden- Einheit, d) Prägen, Umformen und/oder Laminieren der ersten Folie, der Membran- Elektroden- Einheit und der zweiten Folie zu dem Folien-MEA System mit dem stapelbaren Foliensystem. According to a fourth aspect, the present invention shows a method for producing a film MEA system according to the invention, the method comprising the following steps: a) providing a first film, b) arranging a membrane-electrode unit with a first side on the first film , c) arranging a second film on a second side of the membrane electrode unit, d) embossing, reshaping and / or lamination of the first film, the membrane electrode unit and the second film to form the film MEA system with the stackable one Foil system.
In Schritt a) kann die erste Folie durch einen Spritzgussprozess bzw. durch Anspritzen bereitgestellt werden. Ausnehmungen in der ersten Folie können bei dem Spritzguss berücksichtigt werden. Es ist auch denkbar, dass die erste Folie auf einer Spule bereitgestellt wird. Eine solche erste Folie kann von der Spule abgewickelt werden, eben ausgelegt werden und in einem zusätzlichen Schritt zugeschnitten werden. Insbesondere kann die erste Folie entsprechend den Abmessungen der Bipolarplatten des Brennstoffzellenstapels zugeschnitten werden. Mit dem Zuschneiden können auch die Ausnehmungen, insbesondere die Ausnehmung für die Membran-Elektroden-Einheit und/oder Ports, in der ersten Folie realisiert werden. Im Folgeschritt b) wird die Membran-Elektroden- Einheit mit der ersten Seite an die erste Folie angeordnet. Insbesondere wird die Membran-Elektroden-Einheit an die Ausnehmung für die Membran-Elektroden- Einheit angeordnet. Mit Anordnen kann hier gemeint sein, dass die Membran- Elektroden-Einheit auf die erste Folie, insbesondere an die Ausnehmung, gelegt wird. Vorteilhafterweise überlappen die Membran-Elektroden-Einheit, insbesondere die PEM der Membran-Elektroden-Einheit, und die erste Folie. Im Folgeschritt c) wird die zweite Folie an die zweite Seite der Membran-Elektroden- Einheit, angeordnet. Insbesondere wird die zweite Folie derart an die zweite Seite der Membran- Elektroden- Einheit angeordnet, dass die zweite Folie und die erste Folie fluchtend übereinander liegen. Das Anordnen der zweiten Folie kann durch einen Spritzgussprozess bzw. durch Anspritzen erfolgen. Es ist auch denkbar, dass die zweite Folie auf einer Spule bereitgestellt wird und, wie oben bereits beschrieben, zusätzlich zugeschnitten wird. Die zweite Folie kann hier auf die Membran-Elektroden-Einheit gelegt werden. Im Folgeschritt d) kann die erste Folie, die Membran-Elektroden-Einheit und die zweite Folie zu dem Folien-MEA System mit dem stapelbaren Foliensystem geprägt, umgeformt und/oder laminiert werden. Das Prägen und das Umformen kann beispielsweise durch einen Heißprägeprozess bzw. durch einen Warmumformprozess erfolgen. In step a), the first film can be provided by an injection molding process or by injection molding. Recesses in the first film can be taken into account in the injection molding. It is also conceivable that the first film is provided on a reel. Such a first film can be unwound from the spool, laid out flat and cut to size in an additional step. In particular, the first film can be cut to size according to the dimensions of the bipolar plates of the fuel cell stack. With the cutting to size, the recesses, in particular the recess for the membrane-electrode unit and / or ports, can also be made in the first film. In the following step b) the membrane-electrode unit is arranged with the first side on the first film. In particular, the membrane-electrode unit is arranged on the recess for the membrane-electrode unit. By arranging it can be meant here that the membrane-electrode unit is placed on the first film, in particular on the recess. The membrane-electrode unit, in particular the PEM of the membrane-electrode unit, and the first film advantageously overlap. In the following step c), the second film is arranged on the second side of the membrane-electrode unit. In particular, the second film is attached to the second in this way Side of the membrane electrode unit arranged that the second film and the first film are aligned one above the other. The second film can be arranged by an injection molding process or by injection molding. It is also conceivable that the second film is provided on a reel and, as already described above, is additionally cut to size. The second film can be placed here on the membrane-electrode unit. In the following step d), the first film, the membrane electrode unit and the second film can be embossed, reshaped and / or laminated to form the film MEA system with the stackable film system. The embossing and the reshaping can take place, for example, by a hot embossing process or by a hot forming process.
Es ist auch denkbar, dass vor dem Anordnen der Membran-Elektroden-Einheit an die erste Folie in die erste und in die zweite Folie jeweils die zumindest eine stapelbare Verformung ausgebildet wird, beispielsweise durch einen Heißprägeprozess bzw. durch einen Warmumformprozess. Somit kann das Anordnen der zwei erfindungsgemäßen Folien aneinander besonders akkurat und schnell erfolgen. It is also conceivable that the at least one stackable deformation is formed in each of the first and second foils before the membrane-electrode unit is arranged on the first foil, for example by a hot stamping process or by a hot forming process. The two foils according to the invention can thus be arranged on one another particularly accurately and quickly.
Das Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu der Folie gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. dem Folien-MEA System gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bzw. dem Brennstoffzellenstapel gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. The method according to the fourth aspect of the invention thus has the same advantages as already described for the film according to the first aspect of the invention or the film MEA system according to the second aspect of the invention or the fuel cell stack according to the third aspect of the invention have been.
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 Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen 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. Further measures improving the invention emerge from the following description of some exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the features and / or advantages arising from the claims, the description or the drawings, including structural details, spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention both individually and in the various combinations. It should be noted that the figures are only of a descriptive character and are not intended to restrict the invention in any way.
Es zeigen schematisch: Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Teil einer erfindungsgemäßen Folie einer Ausführungsform, They show schematically: 1 shows a perspective view of part of a film according to the invention in one embodiment,
Fig. 2 in einer Draufsicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Folie, 2 shows a top view of a further embodiment of a film according to the invention,
Fig. 3 in einer Draufsicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Folien-MEA Systems, 3 shows a plan view of an embodiment of a film MEA system according to the invention,
Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht einen Teil eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels in einer Ausführungsform, 4 shows a perspective view of part of a fuel cell stack according to the invention in one embodiment,
Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht einen Vertikalschnitt durch den Teil des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels in der in Figur 4 illustrierten Ausführungsform, FIG. 5 shows a perspective view of a vertical section through the part of the fuel cell stack according to the invention in the embodiment illustrated in FIG. 4,
Fig. 6 in einer Draufsicht eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels, und 6 shows a top view of a further embodiment of a fuel cell stack according to the invention, and
Fig. 7 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Folien-MEA Systems. 7 shows an embodiment of a method according to the invention for producing a film MEA system.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen identische Bezugszeichen verwendet. In the following figures, identical reference symbols are used for the same technical features from different exemplary embodiments.
Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Teil einer erfindungsgemäßen Folie 1 einer Ausführungsform. In der Folie 1 ist eine stapelbare Verformung 10 ausgebildet. Die stapelbare Verformung 10 ist in eine Erstreckungsrichtung ER senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung LR der Folie 1 erstreckt. Die Querschnittsfläche der stapelbaren Verformung 10 nimmt in einer Richtung weg von der Folie 1 entlang der Erstreckungsrichtung ER ab. Beispielhaft läuft die stapelbare Verformung 10 in Figur 1 spitz zu, insbesondere ist diese hier kegelförmig ausgebildet. FIG. 1 shows a perspective view of part of a film 1 according to the invention in one embodiment. A stackable deformation 10 is formed in the film 1. The stackable deformation 10 extends in an extension direction ER perpendicular or essentially perpendicular to the longitudinal direction LR of the film 1. The cross-sectional area of the stackable deformation 10 increases in a direction away from the film 1 along the Extension direction ER from. By way of example, the stackable deformation 10 in FIG. 1 tapers to a point, in particular it is here conical.
Figur 2 zeigt in einer Draufsicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen rahmenförmigen Folie 1. Die Folie 1 weist für eine Membran-Elektroden-Einheit 120 eine viereckige Ausnehmung 5 auf. Weiter umfasst die Folie 1 sechs viereckige Ausnehmungen 4 für die Ports einer Bipolarplatte 110. Ferner sind in zwei sich gegenüberliegenden Ecken 13a, 13b, insbesondere im Bereich der Ecken 13, jeweils eine stapelbare Verformung 10a bzw. 10b ausgebildet. Diese erstrecken sich in eine Erstreckungsrichtung ER senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung LR der Folie 1. Es ist auch denkbar, dass die zwei stapelbaren Verformungen 10a, 10b an einer Kante 12a bzw. an einer Kante 12b ausgebildet sind. Die Kante 12a stellt dabei einen äußeren Rand der Folie 1 und die Kante 12b eine Portrand dar. FIG. 2 shows a top view of a further embodiment of a frame-shaped film 1 according to the invention. The film 1 has a square recess 5 for a membrane-electrode unit 120. The film 1 further comprises six square recesses 4 for the ports of a bipolar plate 110. Furthermore, a stackable deformation 10a and 10b is formed in each of two opposite corners 13a, 13b, in particular in the area of the corners 13. These extend in an extension direction ER perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal direction LR of the film 1. It is also conceivable that the two stackable deformations 10a, 10b are formed on an edge 12a or on an edge 12b. The edge 12a represents an outer edge of the film 1 and the edge 12b represents a port edge.
Figur 3 zeigt in einer Draufsicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Folien-MEA Systems 40. Das Folien-MEA System 40 umfasst ein stapelbares Foliensystem 20 mit zwei aneinander und übereinander angeordneten Folien la, lb. Die beiden Folien la, lb sind derart durch ihre jeweilige stapelbare Verformung 10a, 10b aneinander angeordnet, dass jeweilige Ausnehmungen 5a bzw. 5b fluchtend Übereinanderliegen. Somit ist gewährleistet, dass eine Membran-Elektroden-Einheit 120 zwischen den beiden Folien la, lb besonders vorteilhaft angeordnet werden kann. Die Membran-Elektroden-Einheit 120 ist in Figur 3 durch die kontinuierlichen Linien und die gestrichelten Linien dargestellt, wobei ferner ein umlaufender Rand der Membran-Elektroden-Einheit 120 zwischen den beiden Folien la, lb angeordnet ist. Die stapelbaren Verformungen 10a, 10b erstrecken sich in eine Erstreckungsrichtung ER senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung LR der Folie 1. Beispielhaft sind die stapelbaren Verformungen 10a, 10b pyramidenförmig ausgebildet. Eine derartiges Folien-MEA System 40, das auf eine Bipolarplatte 110 mit einer entsprechend angeordneten und ausgebildeten pyramidenförmigen Bipolarplatten-Verformung 111 gelegt wird, kann besonders vorteilhaft auf einfache Weise die Anordnung und Positionierung zueinander ermöglichen. Ferner kann bereits eine einzige solche pyramidenförmige Verformung 10 in den Elementen des Brennstoffzellenstapels 200 ausreichend sein. Die pyramidenförmige Verformung 10 bzw. 111 kann bereits ein Verdrehen und Verrutschen zweier übereinander angeordneter Elemente verhindern. FIG. 3 shows a plan view of an embodiment of a film MEA system 40 according to the invention. The film MEA system 40 comprises a stackable film system 20 with two films la, lb arranged one on top of the other. The two foils la, lb are arranged on one another by their respective stackable deformations 10a, 10b in such a way that respective recesses 5a and 5b are aligned one above the other. This ensures that a membrane-electrode unit 120 can be arranged particularly advantageously between the two foils la, lb. The membrane electrode unit 120 is shown in FIG. 3 by the continuous lines and the dashed lines, a circumferential edge of the membrane electrode unit 120 also being arranged between the two foils la, lb. The stackable deformations 10a, 10b extend in an extension direction ER perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal direction LR of the film 1. By way of example, the stackable deformations 10a, 10b are pyramid-shaped. Such a film MEA system 40, which is placed on a bipolar plate 110 with a correspondingly arranged and configured pyramidal bipolar plate deformation 111, can particularly advantageously enable the arrangement and positioning with respect to one another in a simple manner. Furthermore, a single such pyramid-shaped deformation 10 in the elements of the fuel cell stack 200 can be sufficient be. The pyramidal deformation 10 or 111 can already prevent twisting and slipping of two elements arranged one above the other.
Figur 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Teil eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels 200 in einer Ausführungsform. In Figur 4 sind Bipolarplatten 110 und Folien-MEA Systeme 40 abwechselnd übereinander angeordnet, wobei hier insbesondere die stapelbaren Foliensysteme 20 der Folien-MEA System 40 mit den stapelbaren Verformungen 10 dargestellt sind. Figur 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Vertikalschnitt durch den Teil des erfindungsgemäßenFIG. 4 shows a perspective view of part of a fuel cell stack 200 according to the invention in one embodiment. In FIG. 4, bipolar plates 110 and film MEA systems 40 are arranged alternately one above the other, with the stackable film systems 20 of the film MEA system 40 with the stackable deformations 10 being shown here in particular. Figure 5 shows a perspective view of a vertical section through the part of the invention
Brennstoffzellenstapels 200 in der in Figur 4 illustrierten Ausführungsform. Man kann hier erkennen, dass sich die Foliensystem 20 und die Bipolarplatten 110 einerseits an den stapelbaren Verformung 10 bzw. 111 flächig kontaktieren, aber auch andererseits außerhalb der stapelbaren Verformungen 10 bzw. 111 flächig kontaktieren. Vorteilhafterweise kann somit sichergestellt werden, dass der Brennstoffzellenstapel 200 trotz der stapelbaren Verformungen weiter besonders vorteilhaft betrieben werden kann. Die Bipolarplatten 110 und die Folien-MEA Systeme 40 mit den Membran- Elektroden- Einheiten 120 können daher besonders genau zueinander positioniert werden und sich weiter besonders vorteilhaft kontaktieren. Fuel cell stack 200 in the embodiment illustrated in FIG. 4. It can be seen here that the film system 20 and the bipolar plates 110 make flat contact on the one hand at the stackable deformations 10 and 111, but also on the other hand make flat contact outside of the stackable deformations 10 and 111. It can thus advantageously be ensured that the fuel cell stack 200 can continue to be operated particularly advantageously despite the stackable deformations. The bipolar plates 110 and the film MEA systems 40 with the membrane electrode units 120 can therefore be positioned particularly precisely with respect to one another and contact one another in a particularly advantageous manner.
Figur 6 zeigt in einer Draufsicht eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels 200. Der Einfachheit halber sind nur eine Bipolarplatte 110 und ein Folien-MEA System 40 dargestellt. Die Bipolarplatte 110 ist durch die beiden linierten Bereiche dargestellt. Wobei der innere linierte Bereich einen aktiven Bereich der Bipolarplatte 110 bzw. des Brennstoffzellenstapels 200 darstellt. Der äußere linierte Bereich stellt den inaktiven Bereich 102 der Bipolarplatte 110 dar. Die Bipolarplatte 110 ist über dem Folien-MEA System 40 angeordnet. In Figur 6 kann man erkennen, dass das stapelbare Foliensystem 20 über den äußeren Rand 112a der Bipolarplatte 110 übersteht. Weiter ist in Figur 6 dargestellt, dass das stapelbare Foliensystem 20 auch über die Portränder 112b der Bipolarplatte 110 übersteht bzw. in die Portränder 112b hineinsteht. Somit kann besonders vorteilhaft ein Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Bipolarplatten 110 verhindert werden. Außerdem ist in Figur 6 in einem inaktiven Bereich 102 jeweils eine stapelbare Verformung 10 bzw. jeweils eine stapelbare Bipolarplatten-Verformung 110 im Bereich von zwei sich gegenüberliegenden Längsseiten ausgebildet. Figur 7 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zumFIG. 6 shows a top view of a further embodiment of a fuel cell stack 200 according to the invention. For the sake of simplicity, only one bipolar plate 110 and one film MEA system 40 are shown. The bipolar plate 110 is shown by the two lined areas. The inner lined area represents an active area of the bipolar plate 110 or of the fuel cell stack 200. The outer lined area represents the inactive area 102 of the bipolar plate 110. The bipolar plate 110 is arranged above the film MEA system 40. In FIG. 6 it can be seen that the stackable film system 20 protrudes beyond the outer edge 112a of the bipolar plate 110. It is further shown in FIG. 6 that the stackable film system 20 also protrudes beyond the port edges 112b of the bipolar plate 110 or protrudes into the port edges 112b. A short circuit between two adjacent bipolar plates 110 can thus be prevented in a particularly advantageous manner. In addition, in FIG. 6, a stackable deformation 10 or a stackable bipolar plate deformation 110 in each case is formed in an inactive area 102 in the area of two opposite longitudinal sides. Figure 7 shows an embodiment of a method according to the invention for
Herstellen eines Folien-MEA Systems 40. In einem ersten Schritt wird eine erfindungsgemäße Folie la bereitgestellt 302. Ist die Folie la auf einer Spule aufgewickelt, kann diese anschließend in einem zusätzlichen Schritt zugeschnitten werden. Danach wird eine Membran- Elektroden- Einheit 120 mit einer ersten Seite an die erste Folie la angeordnet 306. In einem nächstenProduction of a film MEA system 40. In a first step, a film la according to the invention is provided 302. If the film la is wound on a reel, this can then be cut to size in an additional step. A membrane-electrode unit 120 is then arranged 306 with a first side on the first film 1a. In a next one
Schritt wird die zweite Folie lb an die der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der Membran-Elektroden-Einheit 120 angeordnet 308. In dem darauffolgenden Schritt wird die erste Folie la, die zweite Folie 2a und die zwischen den beiden Folien la, lb angeordnete Membran- Elektroden- Einheit 120 zu dem erfindungsgemäßen Folien-MEA System 40 geprägt, umgeformt und/oder laminiert. In the second step, the second film lb is arranged 308 on the second side of the membrane electrode unit 120 opposite the first side. In the subsequent step, the first film la, the second film 2a and the membrane arranged between the two films la, lb Electrode unit 120 embossed, reshaped and / or laminated to form the film MEA system 40 according to the invention.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Folie (1) für ein Foliensystem (20) einer Brennstoffzelle eines1. Foil (1) for a foil system (20) of a fuel cell
Brennstoffzellenstapels (200), wobei der Brennstoffzellenstapel (200) mehrere übereinander angeordnete Brennstoffzellen mit Bipolarplatten (110) und eine Membran-Elektroden-Einheit (120) pro Brennstoffzelle umfasst, wobei in der Folie (1) zumindest eine stapelbare Verformung (10) ausgebildet ist. Fuel cell stack (200), the fuel cell stack (200) comprising a plurality of fuel cells with bipolar plates (110) arranged one above the other and one membrane-electrode unit (120) per fuel cell, with at least one stackable deformation (10) being formed in the film (1) .
2. Folie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1) zumindest ein laminierbares Material aufweist. 2. Foil (1) according to claim 1, characterized in that the foil (1) has at least one laminatable material.
3. Folie (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (1) elektrisch isolierend ausgebildet ist zur elektrischen Trennung zweier benachbarter Bipolarplatten (110) des Brennstoffzellenstapels (200) in dem inaktiven Bereich (102) der Brennstoffzelle. 3. Foil (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the foil (1) is designed to be electrically insulating for the electrical separation of two adjacent bipolar plates (110) of the fuel cell stack (200) in the inactive area (102) of the fuel cell.
4. Folie (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine stapelbare Verformung (10) in eine Erstreckungsrichtung (ER) senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung (LR) der Folie (1) erstreckt ist. 4. Foil (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one stackable deformation (10) extends in an extension direction (ER) perpendicular or substantially perpendicular to the longitudinal direction (LR) of the foil (1).
5. Folie (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der zumindest einen stapelbaren Verformung (1) in einer Richtung weg von der Folie (1) entlang der Erstreckungsrichtung (ER) abnimmt. 5. The film (1) according to claim 4, characterized in that the cross-sectional area of the at least one stackable deformation (1) decreases in a direction away from the film (1) along the direction of extension (ER).
6. Folie (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Folie (1) zumindest zwei stapelbare Verformungen (10) ausgebildet sind. 6. Foil (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two stackable deformations (10) are formed in the foil (1).
7. Folie (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei stapelbaren Verformungen (10) jeweils im Bereich einer Kante (12) oder im Bereich einer Ecke (13) der Folie (1) ausgebildet sind, wobei sich insbesondere die zumindest zwei stapelbaren Verformungen (10) gegenüberliegen. 7. The film (1) according to claim 6, characterized in that the at least two stackable deformations (10) are each formed in the region of an edge (12) or in the region of a corner (13) of the film (1), in particular the at least two stackable deformations (10) are opposite.
8. Folien-MEA System (40) zum Anordnen zwischen zwei Bipolarplatten (110) eines Brennstoffzellenstapels (200), wobei das Folien-MEA System (40) aufweist: 8. Foil MEA system (40) for arrangement between two bipolar plates (110) of a fuel cell stack (200), the foil MEA system (40) having:
- ein stapelbares Foliensystem (20) mit zwei aneinander angeordneten Folien (1) jeweils nach einem der vorangegangenen Ansprüche, - A stackable film system (20) with two films (1) arranged next to one another, each according to one of the preceding claims,
- eine Membran-Elektroden-Einheit (120), die zumindest teilweise zwischen den beiden Folien (1) angeordnet ist. - A membrane-electrode unit (120) which is at least partially arranged between the two foils (1).
9. Brennstoffzellenstapel (200) mit zwei Bipolarplatten (110), wobei zwischen den zwei Bipolarplatten (110) ein Folien-MEA System (40) gemäß Anspruch 8 angeordnet ist. 9. Fuel cell stack (200) with two bipolar plates (110), a film MEA system (40) according to claim 8 being arranged between the two bipolar plates (110).
10. Brennstoffzellenstapel (200) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den zwei Bipolarplatten (110) entsprechend der zumindest einen stapelbaren Verformung (10) des Foliensystems (20) des Folien-MEA Systems (40) zumindest eine stapelbare Bipolarplatten-Verformung (111) ausgebildet ist. 10. Fuel cell stack (200) according to claim 9, characterized in that in the two bipolar plates (110) according to the at least one stackable deformation (10) of the film system (20) of the film MEA system (40) at least one stackable bipolar plate deformation ( 111) is formed.
11. Brennstoffzellenstapel (200) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der beiden Folien (1) des Foliensystems (20) jeweils zumindest teilweise über wenigstens eine Kante (112) der zwei11. Fuel cell stack (200) according to claim 9 or 10, characterized in that at least one of the two foils (1) of the foil system (20) each at least partially over at least one edge (112) of the two
Bipolarplatten (110) steht. Bipolar plates (110) stands.
12. Verfahren zum Herstellen eines Folien-MEA Systems (40) gemäß12. Method for producing a film MEA system (40) according to
Anspruch 8, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen (302) einer ersten Folie (la), b) Anordnen (306) einer Membran-Elektroden-Einheit (120) mit einer ersten Seite an die erste Folie (la), c) Anordnen (308) einer zweiten Folie (lb) an eine zweite Seite der Membran-Elektroden-Einheit (120) d) Prägen, Umformen und/oder Laminieren (310) der ersten Folie (la), der Membran-Elektroden-Einheit (120) und der zweiten Folie (lb) zu dem Folien-MEA System (40) mit dem stapelbaren Foliensystem (20). Claim 8, the method comprising the following steps: a) providing (302) a first film (la), b) arranging (306) a membrane-electrode unit (120) with a first side on the first film (la), c) arranging (308) a second film (lb) on a second side of the membrane-electrode unit (120) d) embossing, reshaping and / or laminating (310) the first film (la), the membrane-electrode unit (120) and the second film (lb) to the film MEA system (40) with the stackable film system (20).
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