WO2022248480A1 - Distributor plate for a bipolar plate of a fuel cell system - Google Patents

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WO2022248480A1
WO2022248480A1 PCT/EP2022/064064 EP2022064064W WO2022248480A1 WO 2022248480 A1 WO2022248480 A1 WO 2022248480A1 EP 2022064064 W EP2022064064 W EP 2022064064W WO 2022248480 A1 WO2022248480 A1 WO 2022248480A1
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WO
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flow field
flow
plate
coolant
bpp
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PCT/EP2022/064064
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Erdogan Dikmenli
Stefan Schoenbauer
Todor DOYCHEV
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels

Definitions

  • the invention relates to a distributor plate for a bipolar plate of a fuel cell system according to the independent device claim.
  • the invention relates to a corresponding bipolar plate and a corresponding Bre n n Stoff ze 11 en syste m.
  • Fuel cells are electrochemical energy converters that convert fuel, such as hydrogen, and an oxidant, such as oxygen, from simple ambient air into water, electrical energy, and heat.
  • the reaction gases are conducted over the so-called bipolar plates of the cells and distributed evenly over the active reaction surfaces of the bipolar plates.
  • the electrochemical reaction takes place within the active surfaces on so-called membrane-electrode units.
  • the bipolar plates separate an anode area of a cell from a cathode area of another cell.
  • the bipolar plates are usually composed of two embossed metal sheets. Channels for a coolant are formed between the embossed sheets.
  • the media are fed in and distributed within the stack through openings on the edge of the bipolar plates, so-called ports.
  • the media In order to distribute the reaction gases and the coolant evenly over the entire bipolar plate, the media typically first flow through a distribution area after entering the cell. This distribution area has the function of evenly fanning out the media before entering the active area, so that an even supply over the active area is ensured. In order to increase the volumetric power density, attempts are typically made to keep the distribution area as small as possible, since there is often no electrochemical reaction in the distribution area.
  • the present invention provides: a distributor plate for a bipolar plate of a fuel cell system with the features of the independent device claim.
  • the invention provides a corresponding bipolar plate and a corresponding fuel cell system with the features of the independent claims.
  • the present invention provides: a, in particular anode-side, distributor plate for a bipolar plate of a fuel cell system, comprising: a first side (meaning a planar side with a planar extension, e.g. an upper side) for distributing a reactant, in particular one fuel-containing reactants, the first side having a first flow field with a plurality of first flow channels for the reactant, and a second side (meaning a planar side with a planar extent, e.g. an underside) for distributing a coolant, the second side has a second flow field with a plurality of second flow channels for the coolant.
  • the first flow field is stamped into the distributor plate in a manner complementary (ie imaging, meaning in the sense of a negative image, or in other words corresponding) to the second flow field.
  • the entire second flow field is designed to be free of distribution areas (i.e. without a distribution area formed separately from an active area for uniformly fanning out the media before entering the active area) and to cover (in particular completely cover) the entire active area of the bipolar plate is.
  • the active area of the bipolar plate corresponds to the active area of a membrane-electrode assembly when the bipolar plate is arranged over the MEA.
  • the second flow field or the coolant flow field is designed in such a way that no distribution area outside the active surface of the bipolar plate is necessary for the coolant.
  • a coolant flow field can advantageously be used in combination with a meandering first flow field or a reactant flow field, in particular a fuel flow field.
  • the first flow field can preferably also be provided without a distribution area.
  • the coolant flows straight out of a port into the active surface and there via suitable, preferably specifically calculated, geometric structures or areas on the coolant flow field, which are embossed in the distributor plate, homogeneously onto the entire active surface can be distributed.
  • These structures can preferably be distributed over the entire active area of the bipolar plate. Furthermore, these geometric structures can be freely optimized to meet the requirements of homogeneous distribution and low pressure losses, particularly in the coolant flow field.
  • the idea of the invention lies in the fact that the entire coolant flow field is designed for the even distribution of the coolant over the active surface.
  • the volumetric power density of the bipolar plate can be significantly increased.
  • the entire first flow field is designed to be free of distribution areas and to cover the entire active surface of the bipolar plate. In this way, an even distribution of the media can be ensured on both sides of the distribution plate, which does not require distribution areas for fanning out media.
  • the active area of the distributor plate can thus be designed to cover (in particular completely cover) the entire active area of the bipolar plate.
  • the active surface of the distributor plate corresponds to the active surface of a bipolar plate when the distributor plate is combined with another distributor plate to form the finished bipolar plate.
  • the first flow field has a meandering design.
  • a meandering flow field With the help of a meandering flow field, a uniform distribution of the reactant over the active surface of a bipolar plate can be ensured in a simple manner, preferably without complicated design measures on the distributor plate.
  • the first flow field can form a multiple, in particular a triple, meander.
  • the reactant can be allowed to be evenly distributed over the active area of a bipolar plate. It can thus also be made possible for the first flow channels to have essentially the same length, so that the pressure conditions between the first flow channels are made more uniform.
  • the ports for providing and for removing media can be designed with an optimized width. At least the port for the reactant can advantageously be designed or constructed over the entire width of flow channels within the meander.
  • the coolant can be allowed to flow from one flow channel to another flow channel within the coolant flow field. This is advantageous for an even distribution of the coolant over the entire second flow field. In this way, a constructively simple and reliable possibility can be created for designing the entire second flow field without a distribution area.
  • the second flow field has an area structure that fluidly connects several or some second flow channels of the plurality of second flow channels at least in sections, so that the coolant in particular can flow in some areas of the area structure independently of the first flow channels , preferably in a direction transverse to a local flow direction of the reactant through the first flow field.
  • the area structure can advantageously be configured in a wide variety of ways.
  • the area structure can advantageously be calculated, optimized and/or simulated in a targeted manner in order to enable a balanced relationship between an even distribution of the coolant and low pressure losses when distributing the coolant.
  • the area structure in particular comprising a plurality of areas, is distributed over the entire second flow field according to a specific, preferably calculated, pattern. In this way, the advantage can be achieved that the entire second flow field can be used for uniform distribution.
  • the area structure in particular comprising a plurality of areas, is distributed over the entire second flow field in such a way that the coolant is distributed homogeneously over the entire active surface of the bipolar plate. Due to the homogeneous distribution of the coolant, the coolant can serve as uniformly as possible for temperature control of the reactants. Furthermore, in the case of a distributor plate, it can be provided that the area structure forms a part of 30% to 70%, in particular from 40% to 60%, preferably the largest part, of the second flow field. In this way, the area structure can be distributed as evenly as possible over the entire second flow field in order to enable a homogeneous distribution of the coolant over the entire active surface of the bipolar plate.
  • the area structure has a plurality of interruptions, preferably formed in areas, in the first flow channels of the first flow field.
  • Interruptions in the first flow channels of the first flow field can be understood to mean that the height of some first flow channels is lowered at least in sections in certain areas of the first flow field, so that the coolant can flow over these lowered areas or interruptions.
  • the depth of the interruptions (or the height of the first flow channels in the area of the interruptions) can be determined in such a way that the coolant pressure distribution and coolant pressure losses are compensated.
  • the interruptions have a depth of 15% to 75%, in particular from 25% to 65%, preferably from 35% to 55%, of the channel height of the first flow channels of the first flow field outside the area structure of the second flow field and/or that the discontinuities have such a depth that the pressure distribution and the pressure losses of the coolant are balanced over the entire second flow field.
  • a flexible modeling of the area structure with different distributions and/or patterns can be made possible, together with the depth of the interruptions Can represent control factors when calculating or optimizing an advantageous area structure.
  • the distributor plate can thus be flexibly adapted to different specifications and sizes with the advantages according to the invention.
  • first flow channels of the plurality of first flow channels of the first flow field in certain areas of the first flow field which correspond to the areas of the area structure of the second flow field, preferably have a reduced height, at least in sections compared to a channel height of the first flow channels outside the area structure of the second flow field. It is thus possible in a simple manner to form a plurality of interruptions, preferably formed in certain areas, in the first flow channels of the first flow field.
  • the invention provides: a bipolar plate for a fuel cell system, having a distributor plate, which can be designed as described above.
  • a bipolar plate for a fuel cell system having a distributor plate, which can be designed as described above.
  • the distributor plate which is designed as described above, can be arranged on an anode side of the bipolar plate.
  • a flat distributor plate can preferably be provided on a cathode side of the bipolar plate.
  • the reactant, in particular the fuel, preferably hydrogen, and the coolant share the flow cross-section within the anode-side distributor plate.
  • the distributor plate which is designed as described above, can develop special advantages and in particular provide a sufficient flow cross-section for the coolant at least in certain areas in order to enable uniform distribution of the coolant over the active surface.
  • a bipolar plate can have a distributor plate on both sides, which can be designed as described above.
  • the invention provides: a fuel cell system, having at least one bipolar plate, which can be designed as described above.
  • a fuel cell system having at least one bipolar plate, which can be designed as described above.
  • FIGS 1, 2 and 3 each show a distributor plate 100 according to the invention for a bipolar plate BPP of a fuel cell system S, which can be used in particular on an anode side of the bipolar plate BPP.
  • the distributor plate 100 has the following elements: a first side 101 (meaning a planar side with a planar extension, which can be referred to as an upper side, for example) for distributing a reactant R, in particular a fuel-containing reactant H2, the first side 101 having a first flow field 10 with a plurality of having first flow channels 11 for the reactant R, and a second side 102 (again, a planar side is meant with a planar extent, which can be referred to as an underside, for example) for distributing a coolant KM, the second side 102 having a second Flow field 20 having a plurality of second flow channels 21 for the coolant KM.
  • Figures 1 and 2 show the distributor plate 100 with a view of the first side 101.
  • the first flow field 10 is complementary or imaging (in the sense of a negative image) or in other words corresponding to the second flow field 20 stamped into the distributor plate 100.
  • the entire second flow field 20 is free of distribution areas, i. H. without a distribution area formed separately from an active area for evenly fanning out the media before entering the active area.
  • the entire second flow field 20 covers, in particular completely covers, the entire active surface of the bipolar plate BPP, which can be seen in FIG.
  • the active area of the bipolar plate BPP corresponds to an active area of a membrane-electrode assembly MEA when the bipolar plate is arranged over the MEA, as indicated in FIG.
  • the second flow field 20 or the coolant flow field is designed in such a way that no distribution area outside the active surface of the bipolar plate BPP is necessary for the coolant KM.
  • the coolant KM can flow straight out of a port P2 into the active surface and there via suitable, preferably specifically calculated, geometric structures 22 or areas 22a on the coolant flow field, which are embossed in the distributor plate 100 (see FIG. 3) can be distributed homogeneously over the entire active surface.
  • these structures 22 can preferably be distributed over the entire active surface of the distributor plate 100.
  • FIG. As indicated in FIGS. 1 and 2, these free-form geometric structures 22 can be optimized in order to meet the requirements of a homogeneous distribution and low pressure losses of the coolant KM.
  • the idea of the invention is that the entire second flow field 20 or the coolant flow field is designed for the uniform distribution of the coolant KM over the active surface. In this way, the volumetric power density of the bipolar plate can be significantly increased.
  • the entire first flow field 10 can also be designed without distribution areas and covering the entire active surface of the bipolar plate BPP. In this way, a uniform distribution of the media H2, KM can be ensured on both sides of the distributor plate 100, which does not require distribution areas for fanning out media H2, KM that are formed separately from the active surface.
  • the active area 10, 20 (equal to the extension area of the first flow field 10 and in turn equal to the extension area of the second flow field 20) of the distributor plate 100 covers, in particular completely covers, the entire active area of the bipolar plate BPP.
  • the active area 10, 20 of the distributor plate 100 corresponds to the active area of a bipolar plate BPP when the distributor plate 100 is assembled with a further distributor plate 200 to form the finished bipolar plate BPP.
  • the first flow field 10 can have a meandering design.
  • Figures 1 and 2 show an example of a 3-fold meander. A uniform distribution of the reactant R over the active surface of a bipolar plate BPP can be ensured in a simple manner with the aid of a meandering formation of the first flow field 10 .
  • first flow channels 11 With the aid of a meandering formation of the first flow field 10, it is also possible for the first flow channels 11 to have essentially the same length from port PI to port PI. The reactant R thus experiences essentially the same pressure conditions within different first flow channels 11.
  • the ports PI, P2 for providing and removing media H2, KM can be provided with an optimized width.
  • the ports PI for providing and removing the reactant R can extend over the entire width of the flow channels 11 within the meander.
  • Both ports PI, P2 for providing or removing media H2, KM can be arranged next to one another and can extend almost over the entire length along the edge on the perimeter of the active area 10, 20.
  • a plurality of second flow channels 21 of the multiplicity of second flow channels 21 of the second flow field 20 can be fluidically connected at least in sections.
  • the coolant KM can flow in some areas 22a of the second flow field 20 independently of the first flow channels 11, preferably in a direction R2 transverse to a local flow direction RI of the reactant R through the first flow field 10 the coolant KM flow from one flow channel 21 to another flow channel 21 within the coolant flow field and spread over the entire second flow field 20 .
  • the second flow field 20 has a region structure 22 which fluidically connects a plurality of second flow channels 21 of the plurality of second flow channels 21 at least in sections.
  • the coolant KM can flow in some areas 22a of the area structure 22 independently of the first flow channels 11, preferably in a direction R2 transverse to a local flow direction RI of the reactant R through the first flow field 10.
  • the area structure 22 for distributing the coolant KM is composed of several areas 22a, as illustrated in FIGS. It can be advantageous that the area structure 22, in particular the individual areas 22a of the area structure 22, is distributed over the entire second flow field 20 such that the coolant KM is distributed homogeneously over the entire active surface of the bipolar plate BPP.
  • Figures 1 and 2 show different distributions or patterns of the individual areas 22a within the area structure 22.
  • the distributions or patterns of the individual areas 22a of the area structure 22 can advantageously be optimized in a free form in order to reduce the coolant pressure distribution and pressure losses within the second flow field 20 or to optimize the coolant flow field.
  • the area structure 22 can form a part of 30% to 70%, in particular from 40% to 60%, preferably the largest part, of the second flow field 20 .
  • the area structure 22 has a plurality of interruptions 22b, preferably formed in areas, in the first flow channels 11 of the first flow field 10.
  • the height hl of the affected first flow channels 11 is lowered at least in sections, preferably in comparison to a channel height H of the first flow channels 11 outside of the area structure 22, so that the coolant KM passes through these lowered areas or Interruptions 22b can flow from channel 21 to channel 21 within the second flow field 20.
  • the depth h2 of the interruptions 22b or the height h1 of the first flow channels 11 in the area of the interruptions 22b can be determined in such a way that the coolant pressure distribution and coolant pressure losses are compensated.
  • the interruptions 22b of the first flow channels 11 cause no, at least no significant, impairment of the uniform distribution of the reactant R over the active surface.
  • the interruptions 22b can have a depth h2, for example, which is from 15% to 75%, in particular from 25% to 65%, preferably from 35% to 55%, of the channel height H of the first flow channels 21 of the first flow field 10 outside of the area structure 22 of the second flow field 20 may lie.
  • different distributions and/or patterns of the area structure 22 together with the depth h2 of the interruptions h2 can represent suitable setting factors for calculating an advantageous area structure 22 .
  • a bipolar plate BPP for a fuel cell system S having a distributor plate 100 according to FIG. 1 or 2, can form the second aspect of the invention.
  • the distribution plate 100 within the meaning of the invention is preferably arranged on an anode side A of the bipolar plate BPP.
  • a flat distributor plate 200 can be arranged on a cathode side K of the bipolar plate BPP.
  • the fuel H2, preferably hydrogen, and the coolant KM share the flow cross section within the anode-side distributor plate 100.
  • the distributor plate 100 can be particularly advantageous in the sense of the invention in order to enable a uniform distribution of the coolant KM over the active surface.
  • a corresponding fuel cell system S which has at least one

Abstract

The invention relates to a distributor plate (100) for a bipolar plate (BPP) of a fuel cell system (S), having: a first side (101) for distributing a reactant (R), in particular a fuel-containing reactant (H2), said first side (101) having a first flow field (10) with a plurality of first flow channels (11) for the reactant (R); and a second side (102) for distributing a coolant (KM), said second side (102) having a second flow field (20) with a plurality of second flow channels (21) for the coolant (KM), wherein the first flow field (10) is stamped into the distributor plate (100) so as to complement the second flow field (20), and the entire second flow field (20) is free of distributing regions and is designed so as to cover the entire active surface of the bipolar plate (BPP).

Description

Beschreibung description
Titel title
Verteilerplatte für eine Bipolarplate eines Brennstoffzellensystems Distribution plate for a bipolar plate of a fuel cell system
Die Erfindung betrifft eine Verteilerplatte für eine Bipolarplatte eines Brennstoffzellensystems nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. Zudem betrifft die Erfindung eine entsprechende Bipolarplatte und ein entsprechendes Bre n n Stoff ze 11 en syste m . The invention relates to a distributor plate for a bipolar plate of a fuel cell system according to the independent device claim. In addition, the invention relates to a corresponding bipolar plate and a corresponding Bre n n Stoff ze 11 en syste m.
Stand der Technik State of the art
Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler, bei denen Brennstoff, bspw. Wasserstoff, und ein Oxidationsstoff, bspw. Sauerstoff aus einer einfachen Umgebungsluft, in Wasser, elektrische Energie und Wärme gewandelt werden. Die Reaktionsgase werden über sog. Bipolarplatten der Zellen geleitet und gleichmäßig über den aktiven Reaktionsflächen der Bipolarplatten verteilt. Die elektrochemische Reaktion läuft innerhalb der aktiven Flächen an sog. Membranen-Elektroden-Einheiten ab. Um die Leistung zu erhöhen, werden mehrere Brennstoffzellen zu einem Stack gestapelt und in Reihe verschaltet. Die Bipolarplatten trennen dabei einen Anodenbereich einer Zelle von einem Kathodenbereich einer anderen Zelle. Die Bipolarplatten werden zumeist aus zwei geprägten Blechen zusammengesetzt. Zwischen den geprägten Blechen werden Kanäle für ein Kühlmittel gebildet. Die Zuführung der Medien sowie die Verteilung der Medien innerhalb des Stacks erfolgen dabei durch randseitige Öffnungen der Bipolarplatten, sog. Ports. Um die Reaktionsgase sowie das Kühlmittel über die gesamte Bipolarplatte gleichmäßig zu verteilen, strömen die Medien nach Eintritt in die Zelle typischerweise zunächst durch einen Verteilbereich. Dieser Verteilbereich hat die Funktion der gleichmäßigen Auffächerung der Medien vor dem Eintritt in die aktive Fläche, sodass eine gleichmäßige Versorgung über der aktiven Fläche sichergestellt ist. Um die volumetrische Leistungsdichte zu steigern wird typischerweise versucht den Verteilbereich möglichst klein zu halten, denn auf dem Verteilbereich findet oft keine elektrochemische Reaktion statt. Fuel cells are electrochemical energy converters that convert fuel, such as hydrogen, and an oxidant, such as oxygen, from simple ambient air into water, electrical energy, and heat. The reaction gases are conducted over the so-called bipolar plates of the cells and distributed evenly over the active reaction surfaces of the bipolar plates. The electrochemical reaction takes place within the active surfaces on so-called membrane-electrode units. To increase performance, several fuel cells are stacked and connected in series. The bipolar plates separate an anode area of a cell from a cathode area of another cell. The bipolar plates are usually composed of two embossed metal sheets. Channels for a coolant are formed between the embossed sheets. The media are fed in and distributed within the stack through openings on the edge of the bipolar plates, so-called ports. In order to distribute the reaction gases and the coolant evenly over the entire bipolar plate, the media typically first flow through a distribution area after entering the cell. This distribution area has the function of evenly fanning out the media before entering the active area, so that an even supply over the active area is ensured. In order to increase the volumetric power density, attempts are typically made to keep the distribution area as small as possible, since there is often no electrochemical reaction in the distribution area.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Die vorliegende Erfindung sieht vor: eine Verteilerplatte für eine Bipolarplatte eines Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches. Zudem sieht die Erfindung eine entsprechende Bipolarplatte und ein entsprechendes Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche vor. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit den unterschiedlichen Ausführungsformen und/oder Aspekten der Erfindung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen und/oder Aspekten und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Ausführungsformen und/oder Aspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. The present invention provides: a distributor plate for a bipolar plate of a fuel cell system with the features of the independent device claim. In addition, the invention provides a corresponding bipolar plate and a corresponding fuel cell system with the features of the independent claims. Features and details that are described in connection with the different embodiments and/or aspects of the invention also apply, of course, in connection with the other embodiments and/or aspects and vice versa, so that the disclosure of the individual embodiments and/or aspects is reversed is or can always be mutually referred to.
Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem ersten Aspekt vor: eine, insbesondere anodenseitige, Verteilerplatte für eine Bipolarplatte eines Brennstoffzellensystems, aufweisend: eine erste Seite (gemeint ist eine planare Seite mit einer ebenen Erstreckung, bspw. eine Oberseite) zum Verteilen eines Reaktanten, insbesondere eines brennstoffhaltigen Reaktanten, wobei die erste Seite ein erstes Strömungsfeld mit einer Vielzahl an ersten Strömungskanälen für den Reaktanten aufweist, und eine zweite Seite (gemeint ist eine planare Seite mit einer ebenen Erstreckung, bspw. eine Unterseite) zum Verteilen eines Kühlmittels, wobei die zweite Seite ein zweites Strömungsfeld mit einer Vielzahl an zweiten Strömungskanälen für das Kühlmittel aufweist. According to the first aspect, the present invention provides: a, in particular anode-side, distributor plate for a bipolar plate of a fuel cell system, comprising: a first side (meaning a planar side with a planar extension, e.g. an upper side) for distributing a reactant, in particular one fuel-containing reactants, the first side having a first flow field with a plurality of first flow channels for the reactant, and a second side (meaning a planar side with a planar extent, e.g. an underside) for distributing a coolant, the second side has a second flow field with a plurality of second flow channels for the coolant.
Dabei ist das erste Strömungsfeld komplementär (d. h. abbildend, gemeint ist im Sinne von einem Negativabbild, oder mit anderen Worten korrespondierend) zum zweiten Strömungsfeld in die Verteilerplatte eingeprägt. Hierzu ist es vorgesehen, dass das gesamte zweite Strömungsfeld verteilbereichsfrei (d. h. ohne einen separat von einer aktiven Fläche ausgebildeten Verteilbereich zur gleichmäßigen Auffächerung der Medien vor dem Eintritt in die aktive Fläche) und deckend (insbesondere vollumfänglich deckend) zu der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte ausgeführt ist. Die aktive Fläche der Bipolarplatte korrespondiert mit der aktiven Fläche einer Membranen-Elektroden-Einheit, wenn die Bipolarplatte über der MEA angeordnet ist. In this case, the first flow field is stamped into the distributor plate in a manner complementary (ie imaging, meaning in the sense of a negative image, or in other words corresponding) to the second flow field. For this purpose, it is provided that the entire second flow field is designed to be free of distribution areas (i.e. without a distribution area formed separately from an active area for uniformly fanning out the media before entering the active area) and to cover (in particular completely cover) the entire active area of the bipolar plate is. The active area of the bipolar plate corresponds to the active area of a membrane-electrode assembly when the bipolar plate is arranged over the MEA.
Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass das zweite Strömungsfeld bzw. das Kühlmittelströmungsfeld derart ausgestaltet wird, dass kein Verteilbereich außerhalb der aktiven Fläche der Bipolarplatte für das Kühlmittel notwendig ist. Ein solches Kühlmittelströmungsfeld kann vorteilhafterweise in Kombination mit einem mäanderörmigen ersten Strömungsfeld bzw. einem Reaktanten- Strömungsfeld, insbesondere einem Brennstoff-Strömungsfeld, eingesetzt werden. Das erste Strömungsfeld kann vorzugsweise ebenfalls ohne einen Verteilbereich bereitgestellt werden. The idea of the invention is that the second flow field or the coolant flow field is designed in such a way that no distribution area outside the active surface of the bipolar plate is necessary for the coolant. Such a coolant flow field can advantageously be used in combination with a meandering first flow field or a reactant flow field, in particular a fuel flow field. The first flow field can preferably also be provided without a distribution area.
Mithilfe der Erfindung kann erreicht werden, dass das Kühlmittel aus einem Port heraus gerade in die aktive Fläche einströmen und dort über geeignete, vorzugsweise gezielt berechnete, geometrische Strukturen bzw. Bereiche an dem Kühlmittelströmungsfeld, die in der Verteilerplatte geprägt sind, homogen auf die gesamte aktive Fläche verteilt werden kann. With the help of the invention it can be achieved that the coolant flows straight out of a port into the active surface and there via suitable, preferably specifically calculated, geometric structures or areas on the coolant flow field, which are embossed in the distributor plate, homogeneously onto the entire active surface can be distributed.
Diese Strukturen können vorzugsweise über der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte verteilt werden. Weiterhin können diese geometrischen Strukturen Freiform optimiert werden, um den Anforderungen einer homogenen Verteilung und geringen Druckverlusten, insbesondere in dem Kühlmittelströmungsfeld, zu genügen. These structures can preferably be distributed over the entire active area of the bipolar plate. Furthermore, these geometric structures can be freely optimized to meet the requirements of homogeneous distribution and low pressure losses, particularly in the coolant flow field.
Mit anderen Worten liegt der Erfindungsgedanke darin, dass das gesamte Kühlmittelströmungsfeld für das gleichmäßige Verteilen des Kühlmittels über der aktiven Fläche ausgeführt ist. Mithilfe der Erfindung kann die volumetrische Leistungsdichte der Bipolarplatte erheblich gesteigert werden. Ferner kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass das gesamte erste Strömungsfeld verteilbereichsfrei und deckend zu der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte ausgeführt ist. Auf diese Weise kann auf beiden Seiten der Verteilerplatte eine gleichmäßige Verteilung der Medien sichergestellt werden, die ohne Verteilbereiche zum Auffächern von Medien auskommt. Somit kann der aktive Bereich der Verteilerplatte deckend (insbesondere vollumfänglich deckend) zu der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte ausgeführt sein. Die aktive Fläche der Verteilerplatte korrespondiert mit der aktiven Fläche einer Bipolarplatte, wenn die Verteilerplatte mit einer weiteren Verteilerplatte zur fertigen Bipolarplatte zusammengesetzt ist. In other words, the idea of the invention lies in the fact that the entire coolant flow field is designed for the even distribution of the coolant over the active surface. With the help of the invention, the volumetric power density of the bipolar plate can be significantly increased. Furthermore, in the case of a distributor plate, it can be provided that the entire first flow field is designed to be free of distribution areas and to cover the entire active surface of the bipolar plate. In this way, an even distribution of the media can be ensured on both sides of the distribution plate, which does not require distribution areas for fanning out media. The active area of the distributor plate can thus be designed to cover (in particular completely cover) the entire active area of the bipolar plate. The active surface of the distributor plate corresponds to the active surface of a bipolar plate when the distributor plate is combined with another distributor plate to form the finished bipolar plate.
Weiterhin kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass das erste Strömungsfeld mäanderförmig ausgeführt ist. Mithilfe eines mäanderförmigen Strömungsfeldes kann auf eine einfache Art und Weise eine gleichmäßige Verteilung des Reaktanten über der aktiven Fläche einer Bipolarplatte sichergestellt werden, vorzugsweise ohne komplizierte Konstruktionsmaßnahmen an der Verteilerplatte. Furthermore, in the case of a distributor plate, it can be provided that the first flow field has a meandering design. With the help of a meandering flow field, a uniform distribution of the reactant over the active surface of a bipolar plate can be ensured in a simple manner, preferably without complicated design measures on the distributor plate.
Zudem ist es denkbar, dass das erste Strömungsfeld einen mehrfachen, insbesondere einen 3-fachen, Mäander bilden kann. Somit kann ermöglicht werden, dass der Reaktant gleichmäßig über der aktiven Fläche einer Bipolarplatte verteilt wird. Somit kann außerdem ermöglicht werden, das die ersten Strömungskanäle im Wesentlichen eine gleiche Länge aufweisen, sodass die Druckverhältnisse zwischen den ersten Strömungskanälen vergleichmäßigt sind. Darüber hinaus kann somit ermöglicht werden, dass die Ports zum Bereitstellen und zum Abführen von Medien mit einer optimierten Breite ausgeführt sein können. Zumindest der Port für den Reaktanten kann dabei vorteilhafterweise über die ganze Breite von Strömungskanälen innerhalb des Mäanders ausgelegt bzw. ausgeführt werden. In addition, it is conceivable that the first flow field can form a multiple, in particular a triple, meander. Thus, the reactant can be allowed to be evenly distributed over the active area of a bipolar plate. It can thus also be made possible for the first flow channels to have essentially the same length, so that the pressure conditions between the first flow channels are made more uniform. In addition, it can thus be made possible that the ports for providing and for removing media can be designed with an optimized width. At least the port for the reactant can advantageously be designed or constructed over the entire width of flow channels within the meander.
Des Weiteren kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass mehrere bzw. einige zweite Strömungskanäle von der Vielzahl an zweiten Strömungskanälen des zweiten Strömungsfeldes zumindest abschnittsweise fluidisch verbunden sind, sodass insbesondere das Kühlmittel in manchen Bereichen des zweiten Strömungsfeldes unabhängig von den ersten Strömungskanälen fließen kann, vorzugsweise in eine Richtung quer zu einer lokalen Flussrichtung des Reaktanten durch das erste Strömungsfeld. Somit kann ermöglicht werden, dass das Kühlmittel von einem Strömungskanal zu einem anderen Strömungskanal innerhalb des Kühlmittelströmungsfeldes fließen kann. Dies ist für eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels über das gesamte zweite Strömungsfeld von Vorteil. Auf diese Weise kann eine konstruktiv einfache und zuverlässige Möglichkeit geschaffen werden, um das gesamte zweite Strömungsfeld verteilbereichsfrei auszuführen. Furthermore, in the case of a distributor plate, it can be provided that several or some second flow channels of the large number of second flow channels of the second flow field are fluidically connected at least in sections, so that in particular the coolant can flow in some areas of the second flow field independently of the first flow channels, preferably in a direction transverse to a local flow direction of the reactant through the first flow field. Thus, the coolant can be allowed to flow from one flow channel to another flow channel within the coolant flow field. This is advantageous for an even distribution of the coolant over the entire second flow field. In this way, a constructively simple and reliable possibility can be created for designing the entire second flow field without a distribution area.
Zudem kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass das zweite Strömungsfeld eine Bereichsstruktur aufweist, die mehrere bzw. einige zweite Strömungskanäle von der Vielzahl an zweiten Strömungskanälen zumindest abschnittsweise fluidisch verbindet, sodass insbesondere das Kühlmittel in manchen Bereichen der Bereichsstruktur unabhängig von den ersten Strömungskanälen fließen kann, vorzugsweise in eine Richtung quer zu einer lokalen Flussrichtung des Reaktanten durch das erste Strömungsfeld. Die Bereichsstruktur kann vorteilhafterweise auf unterschiedlichste Weise ausgestaltet werden. Die Bereichsstruktur kann vorteilhafterweise gezielt berechnet, optimiert und/oder simuliert werden, um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen einer gleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels und geringen Druckverlusten beim Verteilen des Kühlmittels zu ermöglichen. In addition, in the case of a distributor plate, it can be provided that the second flow field has an area structure that fluidly connects several or some second flow channels of the plurality of second flow channels at least in sections, so that the coolant in particular can flow in some areas of the area structure independently of the first flow channels , preferably in a direction transverse to a local flow direction of the reactant through the first flow field. The area structure can advantageously be configured in a wide variety of ways. The area structure can advantageously be calculated, optimized and/or simulated in a targeted manner in order to enable a balanced relationship between an even distribution of the coolant and low pressure losses when distributing the coolant.
Außerdem kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass die Bereichsstruktur, insbesondere umfassend mehrere Bereiche, nach einem bestimmten, vorzugsweise gezielt berechneten, Muster, über das gesamte zweite Strömungsfeld verteilt ist. Auf diese Weise kann der Vorteil erreicht werden, dass das gesamte zweite Strömungsfeld zur gleichmäßigen Verteilung dienen kann. In addition, in the case of a distributor plate, it can be provided that the area structure, in particular comprising a plurality of areas, is distributed over the entire second flow field according to a specific, preferably calculated, pattern. In this way, the advantage can be achieved that the entire second flow field can be used for uniform distribution.
Ferner kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass die Bereichsstruktur, insbesondere umfassend mehrere Bereiche, derart über das gesamte zweite Strömungsfeld verteilt ist, dass das Kühlmittel homogen über der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte verteilt wird. Durch die homogene Verteilung des Kühlmittels kann das Kühlmittel möglichst gleichmäßig für eine Temperierung der Reaktanten dienen. Weiterhin kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass die Bereichsstruktur einen Teil von 30 % bis 70 %, insbesondere von 40 % bis 60 %, vorzugsweise den größten Teil, des zweiten Strömungsfeldes bildet. Auf diese Weise kann die Bereichsstruktur möglichst gleichmäßig über das gesamte zweite Strömungsfeld verteilt werden, um eine homogene Verteilung des Kühlmittels über der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte zu ermöglichen. Furthermore, in a distributor plate it can be provided that the area structure, in particular comprising a plurality of areas, is distributed over the entire second flow field in such a way that the coolant is distributed homogeneously over the entire active surface of the bipolar plate. Due to the homogeneous distribution of the coolant, the coolant can serve as uniformly as possible for temperature control of the reactants. Furthermore, in the case of a distributor plate, it can be provided that the area structure forms a part of 30% to 70%, in particular from 40% to 60%, preferably the largest part, of the second flow field. In this way, the area structure can be distributed as evenly as possible over the entire second flow field in order to enable a homogeneous distribution of the coolant over the entire active surface of the bipolar plate.
Des Weiteren kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass die Bereichsstruktur mehrere, vorzugsweise bereichsweise ausgebildeten, Unterbrechungen in den ersten Strömungskanälen des ersten Strömungsfeldes aufweist. Unter Unterbrechungen in den ersten Strömungskanälen des ersten Strömungsfeldes kann verstanden werden, dass die Höhe einiger ersten Strömungskanäle in bestimmten Bereichen des ersten Strömungsfeldes zumindest abschnittsweise abgesenkt wird, sodass das Kühlmittel über diese abgesenkten Bereiche bzw. Unterbrechungen fließen kann. Auf diese Weise kann eine einfache konstruktive Möglichkeit geschaffen werden, um die zweiten Strömungsfelder zumindest abschnittsweise fluidisch zu verbinden. Die Tiefe der Unterbrechungen (bzw. die Höhe der ersten Strömungskanäle im Bereich der Unterbrechungen) kann dabei derart ermittelt werden, dass die Kühlmittel- Druckverteilung und Kühlmittel-Druckverluste ausgeglichen werden. Diese Unterbrechungen der ersten Strömungskanäle beeinträchtigen die Gleichverteilung des Reaktanten auf die aktive Fläche nicht. Somit kann die gesamte aktive Fläche der Verteilerplatte bzw. einer korrespondierenden Bipolarplatte für die Verteilung des Kühlmittels benutzt werden. Furthermore, in the case of a distributor plate, it can be provided that the area structure has a plurality of interruptions, preferably formed in areas, in the first flow channels of the first flow field. Interruptions in the first flow channels of the first flow field can be understood to mean that the height of some first flow channels is lowered at least in sections in certain areas of the first flow field, so that the coolant can flow over these lowered areas or interruptions. In this way, a simple constructive possibility can be created in order to fluidly connect the second flow fields at least in sections. The depth of the interruptions (or the height of the first flow channels in the area of the interruptions) can be determined in such a way that the coolant pressure distribution and coolant pressure losses are compensated. These interruptions in the first flow channels do not affect the uniform distribution of the reactant on the active area. Thus, the entire active surface of the distributor plate or a corresponding bipolar plate can be used for the distribution of the coolant.
Zudem ist es denkbar, dass die Unterbrechungen eine Tiefe aufweisen, die von 15 % bis 75 %, insbesondere von 25 % bis 65 %, vorzugsweise von 35 % bis 55 %, der Kanalhöhe der ersten Strömungskanäle des ersten Strömungsfeldes außerhalb der Bereichsstruktur des zweiten Strömungsfeldes liegt, und/oder dass die Unterbrechungen eine derartige Tiefe aufweisen, dass die Druckverteilung und die Druckverluste des Kühlmittels über dem gesamten zweiten Strömungsfeld ausgeglichen werden. Auf diese Weise kann eine flexible Modellierung der Bereichsstruktur mit unterschiedlichen Verteilungen und/oder Muster ermöglicht werden, die zusammen mit der Tiefe der Unterbrechungen Stellfaktoren beim Berechnen bzw. Optimieren einer vorteilhaften Bereichsstruktur darstellen können. Vorteilhafterweise kann somit die Verteilerplatte mit den erfindungsgemäßen Vorteilen flexibel an unterschiedliche Vorgaben und Größen angepasst werden. In addition, it is conceivable that the interruptions have a depth of 15% to 75%, in particular from 25% to 65%, preferably from 35% to 55%, of the channel height of the first flow channels of the first flow field outside the area structure of the second flow field and/or that the discontinuities have such a depth that the pressure distribution and the pressure losses of the coolant are balanced over the entire second flow field. In this way, a flexible modeling of the area structure with different distributions and/or patterns can be made possible, together with the depth of the interruptions Can represent control factors when calculating or optimizing an advantageous area structure. Advantageously, the distributor plate can thus be flexibly adapted to different specifications and sizes with the advantages according to the invention.
Außerdem kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass mehrere bzw. einige ersten Strömungskanäle von der Vielzahl an ersten Strömungskanälen des ersten Strömungsfeldes in bestimmten Bereichen des ersten Strömungsfeldes, die mit den Bereichen der Bereichsstruktur des zweiten Strömungsfeldes korrespondieren, zumindest abschnittsweise eine reduzierte Höhe aufweisen, vorzugsweise im Vergleich zu einer Kanalhöhe der ersten Strömungskanäle außerhalb der Bereichsstruktur des zweiten Strömungsfeldes. Somit können auf eine einfache Weise mehrere, vorzugsweise bereichsweise ausgebildeten, Unterbrechungen in den ersten Strömungskanälen des ersten Strömungsfeldes ausgebildet werden. In addition, it can be provided in a distributor plate that several or some first flow channels of the plurality of first flow channels of the first flow field in certain areas of the first flow field, which correspond to the areas of the area structure of the second flow field, preferably have a reduced height, at least in sections compared to a channel height of the first flow channels outside the area structure of the second flow field. It is thus possible in a simple manner to form a plurality of interruptions, preferably formed in certain areas, in the first flow channels of the first flow field.
Gemäß dem zweiten Aspekt sieht die Erfindung vor: eine Bipolarplatte für ein Brennstoffzellensystem, aufweisend eine Verteilerplatte, die wie oben beschrieben ausgeführt sein kann. Mithilfe der erfindungsgemäßen Bipolarplatte können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verteilerplatte beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen. According to the second aspect, the invention provides: a bipolar plate for a fuel cell system, having a distributor plate, which can be designed as described above. The same advantages that were described above in connection with the distributor plate according to the invention can be achieved with the aid of the bipolar plate according to the invention. Reference is made in full to these advantages here.
Vorteilhafterweise kann die Verteilerplatte, die wie oben beschrieben ausgeführt ist, auf einer Anodenseite der Bipolarplatte angeordnet werden. Advantageously, the distributor plate, which is designed as described above, can be arranged on an anode side of the bipolar plate.
Vorzugsweise kann eine ebene Verteilerplatte auf einer Kathodenseite der Bipolarplatte vorgesehen sein. In diesem Falle teilen sich der Reaktant, insbesondere der Brennstoff, vorzugsweise Wasserstoff, und das Kühlmittel den Strömungsquerschnitt innerhalb der anodenseitigen Verteilerplatte. Dabei kann die Verteilerplatte, die wie oben beschrieben ausgeführt ist, besondere Vorteile entfalten und insbesondere zumindest bereichsweise einen ausreichenden Strömungsquerschnitt für das Kühlmittel bereitstellen, um eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels über der aktiven Fläche zu ermöglichen. Gleichwohl ist es aber auch denkbar, dass eine Bipolarplatte auf beiden Seiten eine Verteilerplatte aufweisen kann, die wie oben beschrieben ausgeführt sein kann. A flat distributor plate can preferably be provided on a cathode side of the bipolar plate. In this case, the reactant, in particular the fuel, preferably hydrogen, and the coolant share the flow cross-section within the anode-side distributor plate. The distributor plate, which is designed as described above, can develop special advantages and in particular provide a sufficient flow cross-section for the coolant at least in certain areas in order to enable uniform distribution of the coolant over the active surface. However, it is also conceivable that a bipolar plate can have a distributor plate on both sides, which can be designed as described above.
Gemäß dem zweiten Aspekt sieht die Erfindung vor: ein Brennstoffzellensystem, aufweisend mindestens eine Bipolarplatte, die wie oben beschrieben ausgeführt sein kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verteilerplatte und/oder der erfindungsgemäßen Bipolarplatte beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen. According to the second aspect, the invention provides: a fuel cell system, having at least one bipolar plate, which can be designed as described above. With the aid of the fuel cell system according to the invention, the same advantages can be achieved that were described above in connection with the distributor plate according to the invention and/or the bipolar plate according to the invention. Reference is made in full to these advantages here.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele: Preferred embodiments:
Die Erfindung und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch: The invention and its developments as well as its advantages are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:
Fig. 1 eine beispielhafte Verteilerplatte im Sinne der Erfindung, 1 shows an exemplary distributor plate within the meaning of the invention,
Fig. 2 eine weitere beispielhafte Verteilerplatte im Sinne der Erfindung, und 2 shows a further exemplary distributor plate within the meaning of the invention, and
Fig. 3 eine beispielhafte Bipolarplatte im Sinne der Erfindung. 3 shows an exemplary bipolar plate within the meaning of the invention.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese i. d. R. nur einmal beschrieben werden. In the different figures, the same parts of the invention are always provided with the same reference numerals, which is why these i. i.e. R. only be described once.
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen jeweils eine Verteilerplatte 100 im Sinne der Erfindung für eine Bipolarplatte BPP eines Brennstoffzellensystems S, die insbesondere auf einer Anodenseite der Bipolarplatte BPP eingesetzt werden kann. Figures 1, 2 and 3 each show a distributor plate 100 according to the invention for a bipolar plate BPP of a fuel cell system S, which can be used in particular on an anode side of the bipolar plate BPP.
Die Verteilerplatte 100 im Sinne der Erfindung weist folgende Elemente auf: eine erste Seite 101 (gemeint ist eine planare Seite mit einer ebenen Erstreckung, die bspw. als eine Oberseite bezeichnet werden kann) zum Verteilen eines Reaktanten R, insbesondere eines brennstoffhaltigen Reaktanten H2, wobei die erste Seite 101 ein erstes Strömungsfeld 10 mit einer Vielzahl an ersten Strömungskanälen 11 für den Reaktanten R aufweist, und eine zweite Seite 102 (auch hier ist eine planare Seite mit einer ebenen Erstreckung gemeint, die bspw. als eine Unterseite bezeichnet werden kann) zum Verteilen eines Kühlmittels KM, wobei die zweite Seite 102 ein zweites Strömungsfeld 20 mit einer Vielzahl an zweiten Strömungskanälen 21 für das Kühlmittel KM aufweist. The distributor plate 100 according to the invention has the following elements: a first side 101 (meaning a planar side with a planar extension, which can be referred to as an upper side, for example) for distributing a reactant R, in particular a fuel-containing reactant H2, the first side 101 having a first flow field 10 with a plurality of having first flow channels 11 for the reactant R, and a second side 102 (again, a planar side is meant with a planar extent, which can be referred to as an underside, for example) for distributing a coolant KM, the second side 102 having a second Flow field 20 having a plurality of second flow channels 21 for the coolant KM.
Die Figuren 1 und 2 zeigen die Verteilerplatte 100 mit dem Blick auf die erste Seite 101. Wie es die Figur 3 verdeutlicht, ist das erste Strömungsfeld 10 komplementär bzw. abbildend (im Sinne von einem Negativabbild) oder mit anderen Worten korrespondierend zum zweiten Strömungsfeld 20 in die Verteilerplatte 100 eingeprägt. Figures 1 and 2 show the distributor plate 100 with a view of the first side 101. As Figure 3 makes clear, the first flow field 10 is complementary or imaging (in the sense of a negative image) or in other words corresponding to the second flow field 20 stamped into the distributor plate 100.
Wie es die Figuren 1 bis 3 außerdem verdeutlichen, ist das gesamte zweite Strömungsfeld 20 verteilbereichsfrei, d. h. ohne einen separat von einer aktiven Fläche ausgebildeten Verteilbereich zur gleichmäßigen Auffächerung der Medien vor dem Eintritt in die aktive Fläche. As is also illustrated in FIGS. 1 to 3, the entire second flow field 20 is free of distribution areas, i. H. without a distribution area formed separately from an active area for evenly fanning out the media before entering the active area.
Zudem ist das gesamte zweite Strömungsfeld 20 deckend, insbesondere vollumfänglich deckend, zu der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte BPP, die in der Figur 3 zu sehen ist. Die aktive Fläche der Bipolarplatte BPP korrespondiert mit einer aktiven Fläche einer Membranen-Elektroden-Einheit MEA, wenn die Bipolarplatte über der MEA angeordnet ist, wie es die Figur 3 andeutet. In addition, the entire second flow field 20 covers, in particular completely covers, the entire active surface of the bipolar plate BPP, which can be seen in FIG. The active area of the bipolar plate BPP corresponds to an active area of a membrane-electrode assembly MEA when the bipolar plate is arranged over the MEA, as indicated in FIG.
Im Rahmen der Erfindung ist das zweite Strömungsfeld 20 bzw. das Kühlmittelströmungsfeld derart ausgestaltet, dass kein Verteilbereich außerhalb der aktiven Fläche der Bipolarplatte BPP für das Kühlmittel KM notwendig ist. Wie es die Figuren 1 und 2 verdeutlichen, kann das Kühlmittel KM aus einem Port P2 heraus gerade in die aktive Fläche einströmen und dort über geeignete, vorzugsweise gezielt berechnete, geometrische Strukturen 22 bzw. Bereiche 22a an dem Kühlmittelströmungsfeld, die in der Verteilerplatte 100 geprägt sind (vgl. Figur 3), homogen auf die gesamte aktive Fläche verteilt werden. Within the scope of the invention, the second flow field 20 or the coolant flow field is designed in such a way that no distribution area outside the active surface of the bipolar plate BPP is necessary for the coolant KM. As illustrated in FIGS. 1 and 2, the coolant KM can flow straight out of a port P2 into the active surface and there via suitable, preferably specifically calculated, geometric structures 22 or areas 22a on the coolant flow field, which are embossed in the distributor plate 100 (see FIG. 3) can be distributed homogeneously over the entire active surface.
Wie es die Figuren 1 und 2 ferner verdeutlichen, können diese Strukturen 22 vorzugsweise über der gesamten aktiven Fläche der Verteilerplatte 100 verteilt werden. Wie es die Figuren 1 und 2 andeuten, können diese geometrischen Strukturen 22 Freiform optimiert werden, um den Anforderungen einer homogenen Verteilung und geringen Druckverlusten des Kühlmittels KM zu entsprechen. As is further illustrated in FIGS. 1 and 2, these structures 22 can preferably be distributed over the entire active surface of the distributor plate 100. FIG. As indicated in FIGS. 1 and 2, these free-form geometric structures 22 can be optimized in order to meet the requirements of a homogeneous distribution and low pressure losses of the coolant KM.
Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass das gesamte zweite Strömungsfeld 20 bzw. das Kühlmittelströmungsfeld für das gleichmäßige Verteilen des Kühlmittels KM über der aktiven Fläche ausgeführt ist. Auf diese Weise kann die volumetrische Leistungsdichte der Bipolarplatte wesentlich erhöht werden. The idea of the invention is that the entire second flow field 20 or the coolant flow field is designed for the uniform distribution of the coolant KM over the active surface. In this way, the volumetric power density of the bipolar plate can be significantly increased.
Wie es die Figuren 1 und 2 weiterhin verdeutlichen, kann das gesamte erste Strömungsfeld 10 ebenfalls verteilbereichsfrei und deckend zu der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte BPP ausgeführt sein. Auf diese Weise kann auf beiden Seiten der Verteilerplatte 100 eine gleichmäßige Verteilung der Medien H2, KM sichergestellt werden, die ohne separat von der aktiven Fläche ausgebildeten Verteilbereiche zum Auffächern von Medien H2, KM auskommt. As is further illustrated in FIGS. 1 and 2, the entire first flow field 10 can also be designed without distribution areas and covering the entire active surface of the bipolar plate BPP. In this way, a uniform distribution of the media H2, KM can be ensured on both sides of the distributor plate 100, which does not require distribution areas for fanning out media H2, KM that are formed separately from the active surface.
Insgesamt betrachtet, ist der aktive Bereich 10, 20 (gleich der Erstreckungsfläche des ersten Strömungsfeldes 10 und wiederum gleich der Erstreckungsfläche des zweiten Strömungsfeldes 20) der Verteilerplatte 100 deckend, insbesondere vollumfänglich deckend, zu der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte BPP ausgeführt. Der aktive Bereich 10, 20 der Verteilerplatte 100 korrespondiert übereinstimmend mit der aktiven Fläche einer Bipolarplatte BPP, wenn die Verteilerplatte 100 mit einer weiteren Verteilerplatte 200 zur fertigen Bipolarplatte BPP zusammengesetzt ist. Wie es die Figuren 1 und 2 des Weiteren verdeutlichen, kann das erste Strömungsfeld 10 mäanderförmig ausgeführt sein. Die Figuren 1 und 2 zeigen beispielhaft einen 3-fachen, Mäander. Mithilfe einer mäanderförmigen Ausformung des ersten Strömungsfeldes 10 kann auf eine einfache Art und Weise eine gleichmäßige Verteilung des Reaktanten R über der aktiven Fläche einer Bipolarplatte BPP sichergestellt werden. Overall, the active area 10, 20 (equal to the extension area of the first flow field 10 and in turn equal to the extension area of the second flow field 20) of the distributor plate 100 covers, in particular completely covers, the entire active area of the bipolar plate BPP. The active area 10, 20 of the distributor plate 100 corresponds to the active area of a bipolar plate BPP when the distributor plate 100 is assembled with a further distributor plate 200 to form the finished bipolar plate BPP. As is further illustrated in FIGS. 1 and 2, the first flow field 10 can have a meandering design. Figures 1 and 2 show an example of a 3-fold meander. A uniform distribution of the reactant R over the active surface of a bipolar plate BPP can be ensured in a simple manner with the aid of a meandering formation of the first flow field 10 .
Mithilfe einer mäanderförmigen Ausformung des ersten Strömungsfeldes 10 kann zudem ermöglicht werden, dass die ersten Strömungskanäle 11 von Port PI zu Port PI im Wesentlichen eine gleiche Länge aufweisen. Der Reaktant R erfährt somit im Wesentlichen gleiche Druckverhältnisse innerhalb unterschiedlicher erster Strömungskanäle 11. With the aid of a meandering formation of the first flow field 10, it is also possible for the first flow channels 11 to have essentially the same length from port PI to port PI. The reactant R thus experiences essentially the same pressure conditions within different first flow channels 11.
Darüber hinaus kann mithilfe einer mäanderförmigen Ausformung des ersten Strömungsfeldes 10 ermöglicht werden, dass die Ports PI, P2 zum Bereitstellen und zum Abführen von Medien H2, KM mit einer optimierten Breite bereitgestellt werden können. Die Ports PI zum Bereitstellen und zum Abführen des Reaktanten R können sich über die ganze Breite von Strömungskanälen 11 innerhalb des Mäanders erstrecken. Beide Ports PI, P2 zum Bereitstellen oder zum Abführen von Medien H2, KM können nebeneinander angeordnet werden und sich nahezu über die gesamte Länge entlang der Kante am Umfang des aktiven Bereiches 10, 20 zu erstrecken. In addition, with the aid of a meandering shape of the first flow field 10, the ports PI, P2 for providing and removing media H2, KM can be provided with an optimized width. The ports PI for providing and removing the reactant R can extend over the entire width of the flow channels 11 within the meander. Both ports PI, P2 for providing or removing media H2, KM can be arranged next to one another and can extend almost over the entire length along the edge on the perimeter of the active area 10, 20.
Wie es die Figuren 1 und 2 in Verbindung mit der Figur 3 verdeutlichen, können mehrere zweite Strömungskanäle 21 von der Vielzahl an zweiten Strömungskanälen 21 des zweiten Strömungsfeldes 20 zumindest abschnittsweise fluidisch verbunden sein. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das Kühlmittel KM in manchen Bereichen 22a des zweiten Strömungsfeldes 20 unabhängig von den ersten Strömungskanälen 11 fließen kann, vorzugsweise in eine Richtung R2 quer zu einer lokalen Flussrichtung RI des Reaktanten R durch das erste Strömungsfeld 10. Somit kann das Kühlmittel KM von einem Strömungskanal 21 zu einem anderen Strömungskanal 21 innerhalb des Kühlmittelströmungsfeldes fließen und sich über das gesamte zweite Strömungsfeld 20 verteilen. Zudem kann bei einer Verteilerplatte vorgesehen sein, dass das zweite Strömungsfeld 20 eine Bereichsstruktur 22 aufweist, die mehrere zweite Strömungskanäle 21 von der Vielzahl an zweiten Strömungskanälen 21 zumindest abschnittsweise fluidisch verbindet. Auf diese Weise kann ermöglicht werden, dass das Kühlmittel KM in manchen Bereichen 22a der Bereichsstruktur 22 unabhängig von den ersten Strömungskanälen 11 fließen kann, vorzugsweise in eine Richtung R2 quer zu einer lokalen Flussrichtung RI des Reaktanten R durch das erste Strömungsfeld 10. As illustrated in FIGS. 1 and 2 in conjunction with FIG. 3, a plurality of second flow channels 21 of the multiplicity of second flow channels 21 of the second flow field 20 can be fluidically connected at least in sections. In this way it can be achieved that the coolant KM can flow in some areas 22a of the second flow field 20 independently of the first flow channels 11, preferably in a direction R2 transverse to a local flow direction RI of the reactant R through the first flow field 10 the coolant KM flow from one flow channel 21 to another flow channel 21 within the coolant flow field and spread over the entire second flow field 20 . In addition, in the case of a distributor plate, it can be provided that the second flow field 20 has a region structure 22 which fluidically connects a plurality of second flow channels 21 of the plurality of second flow channels 21 at least in sections. In this way, it can be made possible for the coolant KM to flow in some areas 22a of the area structure 22 independently of the first flow channels 11, preferably in a direction R2 transverse to a local flow direction RI of the reactant R through the first flow field 10.
Die Bereichsstruktur 22 zum Verteilen vom Kühlmittel KM setzt sich aus mehreren Bereichen 22a zusammen, wie dies die Figuren 1 und 2 verdeutlichen. Vorteilhaft kann sein, dass die Bereichsstruktur 22, insbesondere die einzelnen Bereiche 22a der Bereichsstruktur 22, derart über das gesamte zweite Strömungsfeld 20 verteilt ist, dass das Kühlmittel KM homogen über der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte BPP verteilt wird. The area structure 22 for distributing the coolant KM is composed of several areas 22a, as illustrated in FIGS. It can be advantageous that the area structure 22, in particular the individual areas 22a of the area structure 22, is distributed over the entire second flow field 20 such that the coolant KM is distributed homogeneously over the entire active surface of the bipolar plate BPP.
Die Figuren 1 und 2 zeigen unterschiedliche Verteilungen bzw. Muster der einzelnen Bereiche 22a innerhalb der Bereichsstruktur 22. Die Verteilungen bzw. Muster der einzelnen Bereiche 22a der Bereichsstruktur 22 können vorteilhafterweise Freiform optimiert werden, um die Kühlmittel-Druckverteilung und -Druckverluste innerhalb des zweiten Strömungsfeldes 20 bzw. des Kühlmittelströmungsfeldes zu optimieren. Figures 1 and 2 show different distributions or patterns of the individual areas 22a within the area structure 22. The distributions or patterns of the individual areas 22a of the area structure 22 can advantageously be optimized in a free form in order to reduce the coolant pressure distribution and pressure losses within the second flow field 20 or to optimize the coolant flow field.
Beispielsweise kann die Bereichsstruktur 22 einen Teil von 30 % bis 70 %, insbesondere von 40 % bis 60 %, vorzugsweise den größten Teil, des zweiten Strömungsfeldes 20 bilden. For example, the area structure 22 can form a part of 30% to 70%, in particular from 40% to 60%, preferably the largest part, of the second flow field 20 .
Wie es die Figur 3 andeutet, weist die Bereichsstruktur 22 mehrere, vorzugsweise bereichsweise ausgebildeten, Unterbrechungen 22b in den ersten Strömungskanälen 11 des ersten Strömungsfeldes 10 auf. An den Unterbrechungen 22b ist die Höhe hl der betroffenen ersten Strömungskanäle 11 zumindest abschnittsweise abgesenkt, vorzugsweise im Vergleich zu einer Kanalhöhe H der ersten Strömungskanäle 11 außerhalb der Bereichsstruktur 22, sodass das Kühlmittel KM über diese abgesenkten Bereiche bzw. Unterbrechungen 22b von Kanal 21 zu Kanal 21 innerhalb des zweiten Strömungsfeldes 20 fließen kann. As indicated in FIG. 3, the area structure 22 has a plurality of interruptions 22b, preferably formed in areas, in the first flow channels 11 of the first flow field 10. At the interruptions 22b, the height hl of the affected first flow channels 11 is lowered at least in sections, preferably in comparison to a channel height H of the first flow channels 11 outside of the area structure 22, so that the coolant KM passes through these lowered areas or Interruptions 22b can flow from channel 21 to channel 21 within the second flow field 20.
Die Tiefe h2 der Unterbrechungen 22b bzw. die Höhe hl der ersten Strömungskanäle 11 im Bereich der Unterbrechungen 22b kann dabei derart ermittelt werden, dass die Kühlmittel-Druckverteilung und Kühlmittel- Druckverluste ausgeglichen werden. Vorteilhafterweise bewirken die Unterbrechungen 22b der ersten Strömungskanäle 11 keine, zumindest keine wesentlichen Beeinträchtigungen der Gleichverteilung des Reaktanten R über der aktiven Fläche. The depth h2 of the interruptions 22b or the height h1 of the first flow channels 11 in the area of the interruptions 22b can be determined in such a way that the coolant pressure distribution and coolant pressure losses are compensated. Advantageously, the interruptions 22b of the first flow channels 11 cause no, at least no significant, impairment of the uniform distribution of the reactant R over the active surface.
Die Unterbrechungen 22b können bspw. eine Tiefe h2 aufweisen, die von 15 % bis 75 %, insbesondere von 25 % bis 65 %, vorzugsweise von 35 % bis 55 %, der Kanalhöhe H der ersten Strömungskanäle 21 des ersten Strömungsfeldes 10 außerhalb der Bereichsstruktur 22 des zweiten Strömungsfeldes 20 liegen kann. The interruptions 22b can have a depth h2, for example, which is from 15% to 75%, in particular from 25% to 65%, preferably from 35% to 55%, of the channel height H of the first flow channels 21 of the first flow field 10 outside of the area structure 22 of the second flow field 20 may lie.
Vorteilhafterweise können unterschiedliche Verteilungen und/oder Muster der Bereichsstruktur 22 zusammen mit der Tiefe h2 der Unterbrechungen h2 geeignete Stellfaktoren zum Berechnen einer vorteilhaften Bereichsstruktur 22 darstellen. Advantageously, different distributions and/or patterns of the area structure 22 together with the depth h2 of the interruptions h2 can represent suitable setting factors for calculating an advantageous area structure 22 .
Wie es die Figur 3 andeutet, kann eine Bipolarplatte BPP für ein Brennstoffzellensystem S, aufweisend eine Verteilerplatte 100 gemäß der Figur 1 oder 2, den zweiten Aspekt der Erfindung bilden. As indicated in FIG. 3, a bipolar plate BPP for a fuel cell system S, having a distributor plate 100 according to FIG. 1 or 2, can form the second aspect of the invention.
Die Verteilerplatte 100 im Sinne der Erfindung wird vorzugsweise auf einer Anodenseite A der Bipolarplatte BPP angeordnet. The distribution plate 100 within the meaning of the invention is preferably arranged on an anode side A of the bipolar plate BPP.
Auf einer Kathodenseite K der Bipolarplatte BPP kann eine ebene Verteilerplatte 200 angeordnet werden. Bei einer ebenen Kathoden platte 200 teilen sich der Brennstoff H2, vorzugsweise Wasserstoff, und das Kühlmittel KM den Strömungsquerschnitt innerhalb der anodenseitigen Verteilerplatte 100. Bei einer ebenen Kathodenplatte 200 kann die Verteilerplatte 100 im Sinne der Erfindung besonders vorteilhaft sein, um eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels KM über der aktiven Fläche zu ermöglichen. Ein entsprechendes Brennstoffzellensystem S, welches mindestens eineA flat distributor plate 200 can be arranged on a cathode side K of the bipolar plate BPP. In the case of a flat cathode plate 200, the fuel H2, preferably hydrogen, and the coolant KM share the flow cross section within the anode-side distributor plate 100. In the case of a flat cathode plate 200, the distributor plate 100 can be particularly advantageous in the sense of the invention in order to enable a uniform distribution of the coolant KM over the active surface. A corresponding fuel cell system S, which has at least one
Bipolarplatte BPP im Sinne der Figur 3 aufweist, stellt den dritten Aspekt der Erfindung dar. Having a bipolar plate BPP in the sense of Figure 3 represents the third aspect of the invention.
Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. The above description of the figures describes the present invention exclusively within the framework of examples. It goes without saying that individual features of the embodiments can be freely combined with one another, insofar as this makes technical sense, without departing from the scope of the invention.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verteilerplatte (100) für eine Bipolarplatte (BPP) eines Brennstoffzellensystems (S), aufweisend: eine erste Seite (101) zum Verteilen eines Reaktanten (R), insbesondere eines brennstoffhaltigen Reaktanten (H2), wobei die erste Seite (101) ein erstes Strömungsfeld (10) mit einer Vielzahl an ersten Strömungskanälen (11) für den Reaktanten (R) aufweist, und eine zweite Seite (102) zum Verteilen eines Kühlmittels (KM), wobei die zweite Seite (102) ein zweites Strömungsfeld (20) mit einer Vielzahl an zweiten Strömungskanälen (21) für das Kühlmittel (KM) aufweist, wobei das erste Strömungsfeld (10) komplementär zum zweiten Strömungsfeld (20) in die Verteilerplatte (100) eingeprägt ist, und wobei das gesamte zweite Strömungsfeld (20) verteilbereichsfrei und deckend zu der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte (BPP) ausgeführt ist. First distributor plate (100) for a bipolar plate (BPP) of a fuel cell system (S), comprising: a first side (101) for distributing a reactant (R), in particular a fuel-containing reactant (H2), the first side (101) a first flow field (10) having a plurality of first flow channels (11) for the reactant (R), and a second side (102) for distributing a coolant (KM), the second side (102) having a second flow field (20) with a plurality of second flow channels (21) for the coolant (KM), the first flow field (10) being stamped into the distributor plate (100) in a manner complementary to the second flow field (20), and the entire second flow field (20) being free of distribution areas and is designed to cover the entire active area of the bipolar plate (BPP).
2. Verteilerplatte (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte erste Strömungsfeld (10) verteilbereichsfrei und deckend zu der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte (BPP) ausgeführt ist. 2. Distribution plate (100) according to claim 1, characterized in that the entire first flow field (10) is designed without distribution areas and covering the entire active surface of the bipolar plate (BPP).
3. Verteilerplatte (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strömungsfeld (10) mäanderförmig ausgeführt ist, und/oder dass das erste Strömungsfeld (10) einen mehrfachen, insbesondere einen 3-fachen, Mäander bildet. 3. Distribution plate (100) according to claim 1 or 2, characterized in that the first flow field (10) has a meandering design and/or that the first flow field (10) forms a multiple, in particular a triple, meander.
4. Verteilerplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zweite Strömungskanäle (21) von der Vielzahl an zweiten Strömungskanälen (21) des zweiten Strömungsfeldes (20) zumindest abschnittsweise fluidisch verbunden sind, sodass insbesondere das Kühlmittel (KM) in manchen Bereichen (22a) des zweiten Strömungsfeldes (20) unabhängig von den ersten Strömungskanälen (11) fließen kann, vorzugsweise in eine Richtung (R2) quer zu einer lokalen Flussrichtung (RI) des Reaktanten (R) durch das erste Strömungsfeld (10). 4. Distribution plate (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of second flow channels (21) of the plurality of second flow channels (21) of the second flow field (20) are fluidically connected at least in sections, so that in particular the coolant (KM) can flow in some areas (22a) of the second flow field (20) independently of the first flow channels (11), preferably in a direction (R2) transverse to a local flow direction (RI) of the reactant (R) through the first flow field (10) .
5. Verteilerplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strömungsfeld (20) eine Bereichsstruktur (22) aufweist, die mehrere zweite Strömungskanäle (21) von der Vielzahl an zweiten Strömungskanälen (21) zumindest abschnittsweise fluidisch verbindet, sodass insbesondere das Kühlmittel (KM) in manchen Bereichen (22a) der Bereichsstruktur (22) unabhängig von den ersten Strömungskanälen (11) fließen kann, vorzugsweise in eine Richtung (R2) quer zu einer lokalen Flussrichtung (RI) des Reaktanten (R) durch das erste Strömungsfeld (10). 5. Distribution plate (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the second flow field (20) has a region structure (22) which fluidly connects a plurality of second flow channels (21) of the plurality of second flow channels (21) at least in sections, so that in particular the coolant (KM) can flow in some areas (22a) of the area structure (22) independently of the first flow channels (11), preferably in a direction (R2) transverse to a local flow direction (RI) of the reactant (R). the first flow field (10).
6. Verteilerplatte (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereichsstruktur (22), insbesondere umfassend mehrere Bereiche (22a), nach einem bestimmten Muster, über das gesamte zweite Strömungsfeld (20) verteilt ist, und/oder dass die Bereichsstruktur (22), insbesondere umfassend mehrere Bereiche (22a), derart über das gesamte zweite Strömungsfeld (20) verteilt ist, dass das Kühlmittel homogen über der gesamten aktiven Fläche der Bipolarplatte (BPP) verteilt wird, und/oder dass die Bereichsstruktur (22) einen Teil von 30 % bis 70 %, insbesondere von 40 % bis 60 %, vorzugsweise den größten Teil, des zweiten Strömungsfeldes (20) bildet. 6. Distribution plate (100) according to the preceding claim, characterized in that the area structure (22), in particular comprising a plurality of areas (22a), is distributed according to a specific pattern over the entire second flow field (20), and / or that the Area structure (22), in particular comprising a plurality of areas (22a), is distributed over the entire second flow field (20) in such a way that the coolant is distributed homogeneously over the entire active surface of the bipolar plate (BPP), and/or that the area structure (22 ) forms a part from 30% to 70%, in particular from 40% to 60%, preferably the largest part, of the second flow field (20).
7. Verteilerplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereichsstruktur (22) mehrere, vorzugsweise bereichsweise ausgebildeten, Unterbrechungen (22b) in den ersten Strömungskanälen (11) des ersten Strömungsfeldes (10) aufweist. 7. Distribution plate (100) according to one of the preceding claims 5 or 6, characterized in that the area structure (22) has a plurality of interruptions (22b), preferably formed in areas, in the first flow channels (11) of the first flow field (10).
8. Verteilerplatte (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen (22b) eine Tiefe (h2) aufweisen, die von 15 % bis 75 %, insbesondere von 25 % bis 65 %, vorzugsweise von 35 % bis 55 %, der Kanalhöhe (H) der ersten Strömungskanäle (21) des ersten Strömungsfeldes (10) außerhalb der Bereichsstruktur (22) des zweiten Strömungsfeldes (20) liegt, und/oder dass die Unterbrechungen (22b) eine derartige Tiefe aufweisen, dass die Druckverteilung und die Druckverluste des Kühlmittels über dem gesamten zweiten Strömungsfeld (20) ausgeglichen werden kann. 8. Distribution plate (100) according to the preceding claim, characterized in that the interruptions (22b) have a depth (h2) which is from 15% to 75%, in particular from 25% to 65%, preferably from 35% to 55% , the channel height (H) of the first flow channels (21) of the first flow field (10) lies outside the area structure (22) of the second flow field (20), and/or that the interruptions (22b) have such a depth that the pressure distribution and the pressure losses of the coolant over the entire second flow field (20) can be compensated.
9. Verteilerplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mehrere ersten Strömungskanäle (11) von der Vielzahl an ersten Strömungskanälen (11) des ersten Strömungsfeldes (10) in bestimmten Bereichen des ersten Strömungsfeldes (10), die mit den Bereichen (22a) der Bereichsstruktur (22) des zweiten Strömungsfeldes (20) korrespondieren, zumindest abschnittsweise eine reduzierte Höhe (hl) aufweisen, vorzugsweise im Vergleich zu einer Kanalhöhe (H) der ersten Strömungskanäle (11) außerhalb der Bereichsstruktur (22) des zweiten Strömungsfeldes (20). 9. distributor plate (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of first flow channels (11) of the plurality of first flow channels (11) of the first flow field (10) in certain areas of the first flow field (10) with the areas (22a) correspond to the area structure (22) of the second flow field (20), have a reduced height (hl) at least in sections, preferably in comparison to a channel height (H) of the first flow channels (11) outside the area structure (22) of the second flow field (20).
10. Bipolarplatte (BPP) für ein Brennstoffzellensystem (S), aufweisend eine Verteilerplatte (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 10. bipolar plate (BPP) for a fuel cell system (S), comprising a distributor plate (100) according to any one of the preceding claims.
11. Bipolarplatte (BPP) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatte (100) auf einer Anodenseite (A) der Bipolarplatte (BPP) angeordnet ist, wobei insbesondere eine ebene Verteilerplatte (200) auf einer11. Bipolar plate (BPP) according to the preceding claim, characterized in that the distributor plate (100) on an anode side (A) of the bipolar plate (BPP) is arranged, in particular a flat distributor plate (200) on a
Kathodenseite (K) der Bipolarplatte (BPP) vorgesehen ist. Cathode side (K) of the bipolar plate (BPP) is provided.
12. Brennstoffzellensystem (S), aufweisend eine Bipolarplatte (BPP) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11. 12. Fuel cell system (S), comprising a bipolar plate (BPP) according to any one of the preceding claims 10 or 11.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050244700A1 (en) * 2004-05-03 2005-11-03 Abd Elhamid Mahmoud H Hybrid bipolar plate assembly and devices incorporating same
WO2009010067A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Serenergy A/S A bipolar plate for a fuel cell comprising a by-passed serpentine flow path for oxidant gas; a cooling plate for a fuel cell comprising a by-passed serpentine flow path for coolant fluid; fuel cell comprising such plates and uses thereof
US20150236358A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-20 Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10236997B4 (en) 2002-08-13 2006-09-14 Daimlerchrysler Ag Electrochemical cell stack
DE102008056900A1 (en) 2008-11-12 2010-05-20 Daimler Ag Bipolar plate for a fuel cell assembly, in particular for the arrangement between two adjacent membrane-electrode assemblies in a fuel cell stack

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050244700A1 (en) * 2004-05-03 2005-11-03 Abd Elhamid Mahmoud H Hybrid bipolar plate assembly and devices incorporating same
WO2009010067A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Serenergy A/S A bipolar plate for a fuel cell comprising a by-passed serpentine flow path for oxidant gas; a cooling plate for a fuel cell comprising a by-passed serpentine flow path for coolant fluid; fuel cell comprising such plates and uses thereof
US20150236358A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-20 Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell

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