WO2022268256A1 - Bipolar plate and method for operating a bipolar plate - Google Patents

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WO2022268256A1
WO2022268256A1 PCT/DE2022/100434 DE2022100434W WO2022268256A1 WO 2022268256 A1 WO2022268256 A1 WO 2022268256A1 DE 2022100434 W DE2022100434 W DE 2022100434W WO 2022268256 A1 WO2022268256 A1 WO 2022268256A1
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sheets
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Sebastian Zwahr
Van Hau Nguyen
Roman Stierhof
Andreas Nendel
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a bipolar plate made up of two half sheets according to the preamble of claim 1 .
  • the invention also relates to a method for producing such a bipolar plate.
  • a generic bipolar plate for an electrochemical system is known, for example, from DE 20 2016 107 302 U1.
  • the well-known bipolar plate is made up of half sheets, which are referred to as separator plates.
  • the separator plates have through-openings for passing a medium through.
  • a dividing or collecting area of the separator plates is provided with a plurality of lands forming channels which are in fluid communication with the through-opening.
  • a flow field is formed by the separator plates, which is in fluid connection with the passage opening via the distribution or collection area and has conducting structures for conducting a medium through the flow field.
  • there is a coherent, sunken transition area that is arranged between the distribution or collection area and the flow field.
  • flow-guiding structures within the transition region have a height that is less than the height of structures in the flow field, with the height being measured perpendicular to the planar surface plane of the separator plate.
  • separator plates for electrochemical systems are described in the documents DE 10 2019 217 053 A1, DE 102021 000 629 A1, EP 3 331 076 B1, and WO 2019/22 91 38 A1.
  • EP 3 529 842 B1 discloses a method for producing a separator plate for a fuel cell. As part of this process, a mixture of materials is applies, which contains carbon powder as a main component and also contains various plastic components.
  • the invention is based on the object of further developing bipolar plates for fuel cells compared to the stated prior art, in particular from a manufacturing perspective, with a high degree of process reliability and a compact structure of the end product, i.e. a fuel cell stack having a large number of bipolar plates, being aimed for.
  • bipolar plate having the features of claim 1 .
  • the object is also achieved by a method for producing a bipolar plate according to claim 7.
  • Embodiments and advantages of the invention explained below in connection with the production method also apply analogously to the devices, i.e. the bipolar plate and a plurality of such bipolar plates fuel cell stack.
  • the bipolar plate is made up of two half-sheets lying one on top of the other and has a plurality of media ports, a distribution panel, which is provided for distributing the media flowing through the ports, an active panel, and one arranged between the distribution panel and the active panel, in plan view the half-plates have a transition region that describes a strip-shaped channel structure.
  • each half sheet there are indentations with a normal embossing depth, indentations with a reduced embossing depth and indentations with an increased embossing depth, with the two half sheets being placed one on top of the other in such a way that a channel structure is formed by the various indentations and non-indented areas of the half sheets in between which is always a non-recessed area of one half-sheet over a likewise non-recessed area of the other half-sheet, so that a stripe pattern of the non-recessed areas is given.
  • Different depression areas are arranged alternately between the strips formed by the non-depressed areas, namely a normally pronounced depression area in which both half-sheets have the normal embossing depth, a modified depression area of the first type in which the first half-metal sheet has the increased embossing depth and the second half-metal sheet has the reduced embossing depth, a further normally pronounced indentation area, and a modified indentation area of the second type, in which the first half sheet has the reduced embossing depth and the second half sheet has the increased embossing depth.
  • subtypes of depression areas can also be formed, which can be assigned to the modified depression area of the first type or second type. For example, there are two subtypes that fall under the collective term modified depression area of the first type and two further subtypes that are subsumed under the modified depression area of the second type, so that together with the normally pronounced depression area there are a total of five different expressions of depressions. An even number of different areas of specialization is also possible.
  • the targeted variation of the embossing depth has proven to be suitable for positively influencing the equal distribution of media, in particular a cooling medium, over the entire width of the active field of the bipolar plate.
  • An indentation with a reduced embossing depth is not opposite an indentation with an equally reduced embossing depth, but an indentation with an increased embossing depth is of importance here.
  • strip-shaped sections with a reduced embossing depth are thus arranged alternately on both sides of the central plane of the bipolar plate.
  • the distance between a depression in the first half-sheet and a depression in the second half-sheet lying opposite it is uniform in all three different depression areas.
  • the reduced embossing depth is at least 75% and at most 95% of the full embossing depth, while the increased embossing depth is at least 105% and at most 125% of the normal embossing depth.
  • the amount of the normal embossing depth can correspond to the mean value between the reduced and the increased embossing depth.
  • a fuel cell stack which includes numerous bipolar plates and membrane-electrode assemblies, can be constructed in such a way that only the more pronounced depression areas of the half-sheets make contact with the membrane-electrode assemblies.
  • Variants can also be implemented in which all recessed areas contact the relevant MEA if there is a membrane electrode assembly (MEA) between them.
  • MEA membrane electrode assembly
  • the indentations of increased embossing depth initially touch surface sections of the membrane-electrode assembly if geometrically ideal conditions are present. If increasing pressure is exerted on the half-sheets, as the distance between the half-sheets becomes smaller, contacts can also be produced between the depressions of normal or reduced embossing depth and the membrane electrode arrangement. This can lead to a targeted displacement between adjacent channels, in particular a displacement of at least 10 gm and at most 150 gm. This is associated with a targeted stretching effect, which ultimately reduces channel penetration due to surface pressure, with no major deformations of the membrane-electrode assembly occurring.
  • Forming processes known per se, in particular deep-drawing, are suitable for producing the depressions in the half-sheets.
  • Forming in a continuous process is also possible, i.e. using rotating structured rollers.
  • the half sheets are made of sheet steel, for example, and optionally provided with a coating.
  • FIG. 2 a sectional view of a non-claimed comparative example
  • 3 shows a section through the bipolar plate according to FIG. 1 in an analogous view
  • a fuel cell stack shown only in part, comprises a multiplicity of bipolar plates 1 which are each formed from a first flap plate 2 and a second flap plate 3 .
  • the Flalbbleche 2, 3 of a bipolar plate 1 example, be firmly connected to each other by soldering or welding.
  • the bipolar plates 1 are components of a fuel cell system provided for mobile or stationary use, with regard to the basic function of which reference is made to the prior art cited at the outset.
  • Each half sheet 2, 3 delimits a half cell 4, 5 of a fuel cell.
  • Various media flow into the fuel cells, namely cooling water, hydrogen and air, through a coolant port 6 , a hydrogen port 7 and an air port 8 .
  • the media flow from the ports 6, 7, 8 via a distributor field 9 and a transition area 10 to the active field, designated 11, of the bipolar plate 1.
  • the entire bipolar plate 1 shown only partially in FIG. 1 has a long stretched te rectangular shape, with the ports 6, 7, 8 are on a narrow side and further, not shown, ports on the opposite narrow side to flow from the media are provided.
  • the width of each individual port 6, 7, 8, to be measured in the transverse direction of the bipolar plate 1, is significantly less than the width of the active field 11, which has a rectangular basic shape.
  • the patch panel 9 provides ensure that the various media flows are fanned out over the full width of the active field 11.
  • the partly gaseous, partly liquid media flow essentially in the horizontal direction from right to left.
  • the finished state of the fuel cell stack which comprises a multiplicity of bipolar plates 1, the media mainly flow in the vertical direction.
  • the transition area 10 describes a narrow strip in total, which is directed transversely to the direction of flow of the media.
  • a channel structure denoted by 14 can be seen, which is aligned essentially in the direction of flow of the media, ie in the longitudinal direction of the bipolar plate 1 .
  • a membrane-electrode arrangement 15 which includes a proton-permeable membrane, catalyst layers and gas diffusion layers, is located between the various half-sheets 2, 3 that can be attributed to stacked bipolar plates 1.
  • the membrane is held in position by a frame, which is also referred to as a subgasket and is also part of the membrane-electrode assembly 15 .
  • the frame surrounds the membrane in such a way that the various gaseous fluids, which are on the cathode side and the anode side of the fuel cell, remain separate from one another.
  • each bipolar plate 1 Through the channel structure 14 are within each bipolar plate 1 channels for coolant, ie cooling water or other cooling liquid given.
  • the coolant channels are located above the first half-plate 2 and below the second half-plate 3.
  • the non-recessed areas of each half-sheet 2, 3 are labeled 16.
  • the indentations of normal embossing depth present in the areas 17 are denoted by 12 .
  • depressions 12 of normal embossing depth are to be distinguished from depressions 13 of reduced embossing depth and depressions 20 of increased embossing depth.
  • a fully-embossed indentation region 17 is also spoken of in FIG. 3 .
  • the flap plate 2 has a depression 20 with an increased embossing depth
  • the flap plate 3 has a depression 13 with a reduced embossing depth.
  • the normal embossing depth of the depressions 12 is given with h0, the reduced embossing depth of the depressions 13 with h1 and the increased embossing depth of the depressions 20 with h2.
  • a uniform distance h is given between two opposite depressions 13, 20 of modified embossing depth h1, h2 and between two opposite depressions 12 of normal embossing depth h0.
  • FIG. 3 shows an idealized state within a fully assembled fuel cell stack.
  • the half-sheets 2, 3 lie on the membrane-electrode assembly 15 with pressure.
  • Contact between all the depressions 12, 13, 20 and the membrane-electrode assembly 15 is produced by slight deformation of the membrane-electrode assembly 15 shown in simplified form in FIG. 3 with a rectangular cross-section.
  • All non-recessed areas 16 of the various half-sheets 2, 3 are net angeord in mutually parallel planes. Here are within one and the same fuel cell 1, the non-depressed areas 16 of the different half-plates 2, 3 on each other.

Abstract

A bipolar plate (1) is made of two half-plates (2, 3) which lie against each other, comprising a plurality of media ports (6, 7, 8), a distributor field (9) which is designed to distribute media flowing through the ports (6, 7, 8), an active field (11), and a transition region (10) which is arranged between the distributor field (9) and the active field (11) and describes a strip-shaped channel structure (14) in plan view of the half-plates (2, 3). Each half-plate (2, 3) is equipped with recesses (12) with a normal embossing depth (h0), recesses (13) with a reduced embossing depth (h1), and recesses (20) with an increased embossing depth (h2), wherein the two half-plates (2, 3) lie against each other such that the different recesses (12, 13, 20) and non-recessed regions (16) of the half-plates (2, 3) between the recesses form a channel structure (14) within which a non-recessed region (16) of one half-plate (2, 3) constantly lies over a non-recessed region (16) of the other half-plate (2, 3) such that a strip pattern of the non-recessed regions (16) is produced. Different recessed regions (17, 18, 19) are arranged between the strips formed by the non-recessed regions (16) in an alternating manner, namely a recessed region (17) which is embossed in a normal manner and in which the two half-plates (2, 3) have the normal embossing depth (h0), a modified recessed region (18) of a first type in which the first half-plate (2) has the increased embossing depth (h2) and the second half-plate (3) has a reduced embossing depth (h1), another completely embossed recessed region (17), and a modified recessed region (19) of a second type in which the first half-plate (2) has the reduced embossing depth (h1) and the second half-plate (3) has the increased embossing depth (h2).

Description

Bipolarplatte und Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte Bipolar plate and method of making a bipolar plate
Die Erfindung betrifft eine aus zwei Halbblechen aufgebaute Bipolarplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstel lung einer solcher Bipolarplatte. The invention relates to a bipolar plate made up of two half sheets according to the preamble of claim 1 . The invention also relates to a method for producing such a bipolar plate.
Eine gattungsgemäße Bipolarplatte für ein elektrochemisches System ist beispiels weise aus der DE 20 2016 107 302 U1 bekannt. Die bekannte Bipolarplatte ist aus Halbblechen aufgebaut, welche als Separatorplatten bezeichnet werden. Die Separa torplatten weisen Durchgangsöffnungen zum Durchleiten eines Mediums auf. Ein Ver teil- oder Sammelbereich der Separatorplatten ist mit einer Vielzahl von Stegen ver sehen, durch die Kanäle gebildet sind, welche in Fluidverbindung mit der Durch gangsöffnung sind. Ferner ist durch die Separatorplatten ein Strömungsfeld gebildet, dass über den Verteil- oder Sammelbereich in Fluidverbindung mit der Durchgangs öffnung ist und Leitstrukturen zum Leiten eines Mediums durch das Strömungsfeld aufweist. Darüber hinaus existiert ein zusammenhängender, abgesenkter Übergangs bereich, der zwischen dem Verteil- oder Sammelbereich und dem Strömungsfeld an geordnet ist. Strömungsleitende Strukturen innerhalb des Übergangsbereiches weisen bei der Vorrichtung nach der DE 202016 107 302 U1 eine Höhe auf, die geringer als die Höhe von Strukturen im Strömungsfeld ist, wobei die Höhe jeweils senkrecht zur Planflächenebene der Separatorplatte zu messen ist. A generic bipolar plate for an electrochemical system is known, for example, from DE 20 2016 107 302 U1. The well-known bipolar plate is made up of half sheets, which are referred to as separator plates. The separator plates have through-openings for passing a medium through. A dividing or collecting area of the separator plates is provided with a plurality of lands forming channels which are in fluid communication with the through-opening. Furthermore, a flow field is formed by the separator plates, which is in fluid connection with the passage opening via the distribution or collection area and has conducting structures for conducting a medium through the flow field. In addition, there is a coherent, sunken transition area that is arranged between the distribution or collection area and the flow field. In the device according to DE 202016 107 302 U1, flow-guiding structures within the transition region have a height that is less than the height of structures in the flow field, with the height being measured perpendicular to the planar surface plane of the separator plate.
Weitere mögliche Gestaltungen von Separatorplatten für elektrochemische Systeme, insbesondere Brennstoffzellen, sind in den Dokumenten DE 10 2019 217 053 A1 , DE 102021 000 629 A1 , EP 3 331 076 B1 , und WO 2019/22 91 38 A1 beschrieben. Other possible configurations of separator plates for electrochemical systems, in particular fuel cells, are described in the documents DE 10 2019 217 053 A1, DE 102021 000 629 A1, EP 3 331 076 B1, and WO 2019/22 91 38 A1.
Die EP 3 529 842 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Separatorplatte für eine Brennstoffzelle. Im Rahmen dieses Verfahrens wird eine Materialmischung ver- wendet, die Kohlenstoffpulver als Hauptbestandteil und zusätzlich verschiedene Kunststoffbestandteile enthält. EP 3 529 842 B1 discloses a method for producing a separator plate for a fuel cell. As part of this process, a mixture of materials is applies, which contains carbon powder as a main component and also contains various plastic components.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bipolarplatten für Brennstoffzellen gegen über dem genannten Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten weiterzuentwickeln, wobei eine hohe Prozesssicherheit sowie ein kompakter Aufbau des Endproduktes, das heißt eines eine Vielzahl an Bipolarplatten aufweisen den Brennstoffzellenstapels, angestrebt wird. The invention is based on the object of further developing bipolar plates for fuel cells compared to the stated prior art, in particular from a manufacturing perspective, with a high degree of process reliability and a compact structure of the end product, i.e. a fuel cell stack having a large number of bipolar plates, being aimed for.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Bipolarplatte mit den Merkma len des Anspruchs 1 . Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstel lung einer Bipolarplatte gemäß Anspruch 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gel ten sinngemäß auch für die Vorrichtungen, das heißt die Bipolarplatte sowie einen ei ne Mehrzahl derartiger Bipolarplatten umfassenden Brennstoffzellenstapel. This object is achieved according to the invention by a bipolar plate having the features of claim 1 . The object is also achieved by a method for producing a bipolar plate according to claim 7. Embodiments and advantages of the invention explained below in connection with the production method also apply analogously to the devices, i.e. the bipolar plate and a plurality of such bipolar plates fuel cell stack.
Die Bipolarplatte ist aus zwei aufeinander liegenden Halbblechen aufgebaut und weist eine Mehrzahl an Medien-Ports, ein Verteilerfeld, welches zur Verteilung der durch die Ports strömenden Medien vorgesehen ist, ein Aktivfeld, sowie einen zwischen dem Verteilerfeld und dem Aktivfeld angeordneten, in der Draufsicht auf die Halbbleche ei ne streifenförmige Kanalstruktur beschreibenden Übergangsbereich auf. The bipolar plate is made up of two half-sheets lying one on top of the other and has a plurality of media ports, a distribution panel, which is provided for distributing the media flowing through the ports, an active panel, and one arranged between the distribution panel and the active panel, in plan view the half-plates have a transition region that describes a strip-shaped channel structure.
In jedem Halbblech existieren Vertiefungen normaler Prägetiefe, Vertiefungen im Ver gleich hierzu reduzierter Prägetiefe und Vertiefungen erhöhter Prägetiefe, wobei die beiden Halbbleche derart aufeinander gelegt sind, dass durch die verschiedenen Ver tiefungen und dazwischen liegende nicht vertiefte Bereiche der Halbbleche eine Ka nalstruktur gebildet ist, innerhalb welcher stets ein nicht vertiefter Bereich des einen Halbblechs über einem ebenfalls nicht vertieften Bereich des anderen Halbblechs liegt, so dass ein Streifenmuster der nicht vertieften Bereiche gegeben ist. Zwischen den durch die nicht vertieften Bereiche gebildeten Streifen sind alternierend verschiedene Vertiefungsbereiche angeordnet, nämlich ein normal ausgeprägter Ver tiefungsbereich, in welchem beide Halbbleche die normale Prägetiefe aufweisen, ein modifizierter Vertiefungsbereich ersten Typs, in welchem das erste Halbblech die er höhte Prägetiefe und das zweite Halbblech die reduzierte Prägetiefe aufweist, ein wei terer normal ausgeprägter Vertiefungsbereich, sowie ein modifizierter Vertiefungsbe reich zweiten Typs, in welchem das erste Halbblech die reduzierte Prägetiefe und das zweite Halbblech die erhöhte Prägetiefe aufweist. In each half sheet there are indentations with a normal embossing depth, indentations with a reduced embossing depth and indentations with an increased embossing depth, with the two half sheets being placed one on top of the other in such a way that a channel structure is formed by the various indentations and non-indented areas of the half sheets in between which is always a non-recessed area of one half-sheet over a likewise non-recessed area of the other half-sheet, so that a stripe pattern of the non-recessed areas is given. Different depression areas are arranged alternately between the strips formed by the non-depressed areas, namely a normally pronounced depression area in which both half-sheets have the normal embossing depth, a modified depression area of the first type in which the first half-metal sheet has the increased embossing depth and the second half-metal sheet has the reduced embossing depth, a further normally pronounced indentation area, and a modified indentation area of the second type, in which the first half sheet has the reduced embossing depth and the second half sheet has the increased embossing depth.
Statt eines einheitlich gestalteten modifizierten Vertiefungsbereichs ersten Typs und eines ebenfalls in allen Fällen gleich gestalteten modifizierten Vertiefungsbereichs zweiten Typs können auch Untertypen an Vertiefungsbereichen ausgebildet sein, wel che dem modifizierten Vertiefungsbereich ersten Typs beziehungsweise zweiten Typs zuzurechnen sind. Beispielsweise existieren zwei Untertypen, die unter den Sammel begriff modifizierter Vertiefungsbereich ersten Typs fallen und zwei weitere Unterty pen, die unter modifizierter Vertiefungsbereich zweiten Typs subsumiert werden, so dass zusammen mit dem normal ausgeprägten Vertiefungsbereich insgesamt fünf verschiedene Ausprägungen von Vertiefungen gegeben sind. Auch eine gerade An zahl verschiedener Vertiefungsbereiche ist möglich. Instead of a uniformly designed modified depression area of the first type and a modified depression area of the second type that is also designed the same in all cases, subtypes of depression areas can also be formed, which can be assigned to the modified depression area of the first type or second type. For example, there are two subtypes that fall under the collective term modified depression area of the first type and two further subtypes that are subsumed under the modified depression area of the second type, so that together with the normally pronounced depression area there are a total of five different expressions of depressions. An even number of different areas of specialization is also possible.
Die gezielte Variation der Prägetiefe hat sich als geeignet herausgestellt, die Gleich verteilung von Medien, insbesondere eines Kühlmediums, über die gesamte Breite des Aktivfeldes der Bipolarplatte positiv zu beeinflussen. Von Bedeutung ist hierbei die Tatsache, dass einer Vertiefung mit reduzierter Prägetiefe keine Vertiefung mit eben falls reduzierter Prägetiefe, sondern eine Vertiefung mit erhöhter Prägetiefe gegen überliegt. In Querrichtung zu den Streifen, welche durch die Vertiefungen gebildet sind, sind somit streifenförmige Abschnitte mit reduzierter Prägetiefe alternierend auf beiden Seiten der Mittelebene der Bipolarplatte angeordnet. Insbesondere ist der Ab stand zwischen einer Vertiefung des ersten Halbblechs und einer dieser gegenüber liegenden Vertiefung des zweiten Halbblechs in allen drei verschiedenen Vertiefungs bereichen einheitlich. Gemäß verschiedener möglicher Ausgestaltungen beträgt die reduzierte Prägetiefe mindestens 75% und höchstens 95% der vollen Prägetiefe, während die die erhöhte Prägetiefe mindestens 105% und höchstens 125% der normalen Prägetiefe beträgt. Insbesondere kann der Betrag der normalen Prägetiefe dem Mittelwert zwischen der reduzierten und der erhöhten Prägetiefe entsprechen. Die genannten Relationen gel ten für beide Halbbleche der Bipolarplatte. Durch die unterschiedliche Anordnung der Bereiche mit reduzierter beziehungsweise erhöhter Prägetiefe sind die beiden Halb bleche nicht vollständig spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. The targeted variation of the embossing depth has proven to be suitable for positively influencing the equal distribution of media, in particular a cooling medium, over the entire width of the active field of the bipolar plate. The fact that an indentation with a reduced embossing depth is not opposite an indentation with an equally reduced embossing depth, but an indentation with an increased embossing depth is of importance here. In the direction transverse to the strips, which are formed by the depressions, strip-shaped sections with a reduced embossing depth are thus arranged alternately on both sides of the central plane of the bipolar plate. In particular, the distance between a depression in the first half-sheet and a depression in the second half-sheet lying opposite it is uniform in all three different depression areas. According to various possible configurations, the reduced embossing depth is at least 75% and at most 95% of the full embossing depth, while the increased embossing depth is at least 105% and at most 125% of the normal embossing depth. In particular, the amount of the normal embossing depth can correspond to the mean value between the reduced and the increased embossing depth. The relations mentioned apply to both half-sheets of the bipolar plate. Due to the different arrangement of the areas with a reduced or increased embossing depth, the two half-sheets are not completely mirror-symmetrical to one another.
Was die Querschnitte der durch die Halbbleche begrenzten Strömungskanäle betrifft, existieren verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann eine im Querschnitt trapezförmige Strukturierung gegeben sein. Ebenso sind abgerundete Querschnitte von Kanälen möglich. As far as the cross-sections of the flow channels delimited by the half-plates are concerned, there are various design options. For example, a structuring with a trapezoidal cross section can be provided. Rounded cross sections of channels are also possible.
Hinsichtlich Kontaktstellen zwischen den Halbblechen einerseits und einerzwischen den Halbblechen angeordneten Membran-Elektroden-Anordnung sind verschiedene Varianten voneinander unterscheidbar. Zum einen kann ein Brennstoffzellenstapel, welcher zahlreiche Bipolarplatten sowie Membran-Elektroden-Anordnungen umfasst, derart aufgebaut sein, dass ausschließlich die erhöht ausgeprägten Vertiefungsberei che der Halbbleche die Membranelektrodenanordnungen kontaktieren. Ebenso sind Varianten realisierbar, in welchen alle vertieften Bereiche, sofern zwischen ihnen eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) liegt, die betreffende MEA kontaktieren. Various variants can be distinguished from one another with regard to contact points between the half-sheets on the one hand and a membrane-electrode arrangement arranged between the half-sheets. On the one hand, a fuel cell stack, which includes numerous bipolar plates and membrane-electrode assemblies, can be constructed in such a way that only the more pronounced depression areas of the half-sheets make contact with the membrane-electrode assemblies. Variants can also be implemented in which all recessed areas contact the relevant MEA if there is a membrane electrode assembly (MEA) between them.
In jedem Fall sind durch die schwächer ausgeprägten, das heißt eine geringere Prä getiefe aufweisenden Vertiefungen, die Abschnitte mit normaler Prägetiefe, sowie die Abschnitte mit erhöhter Prägetiefe deutlich unterschiedliche Strömungsverhältnisse in den verschiedenen Abschnitten hergestellt. Allgemein strömt auf der einen Seite eines jeden Halbblechs Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, wogegen auf der gegenüber liegenden Seite des Halbblechs ein gasförmiges Fluid innerhalb einer Brennstoffzelle strömt. Eine Verkleinerung des einen Strömungsraumes geht somit zwangsläufig mit einer Vergrößerung des anderen Strömungsraumes einher. In any case, significantly different flow conditions are produced in the various sections due to the less pronounced depressions, that is to say having a smaller embossing depth, the sections with normal embossing depth and the sections with increased embossing depth. Coolant, in particular cooling water, generally flows on one side of each half-plate, whereas a gaseous fluid within a fuel cell flows on the opposite side of the half-plate flows. A reduction in size of one flow space is therefore inevitably accompanied by an increase in the other flow space.
Werden die beiden Halbbleche, bevor sie dauerhaft miteinander verbunden werden, in Kontakt mit der Membran-Elektroden-Anordnung gebracht, so berühren zunächst geometrisch ideale Verhältnisse vorausgesetzt die Vertiefungen erhöhter Prägetiefe Oberflächenabschnitte der Membran-Elektroden-Anordnung. Wird zunehmender Druck auf die Halbbleche ausgeübt, so können mit geringer werdendem Abstand zwi schen den Halbblechen auch Kontakte zwischen den Vertiefungen normaler oder re duzierter Prägetiefe und der Membranelektrodenanordnung hergestellt werden. Dies kann zu einer gezielten Verschiebung zwischen benachbarten Kanälen, insbesondere einer Verschiebung von mindestens 10 gm und maximal 150 gm, führen. Dies ist mit einem gezielten Streckeffekt verbunden, der letztlich die Kanaleindringung aufgrund der Flächenpressung reduziert, wobei keine größeren Verformungen der Membran- Elektroden-Anordnung auftreten. If the two half-sheets are brought into contact with the membrane-electrode assembly before they are permanently connected to one another, the indentations of increased embossing depth initially touch surface sections of the membrane-electrode assembly if geometrically ideal conditions are present. If increasing pressure is exerted on the half-sheets, as the distance between the half-sheets becomes smaller, contacts can also be produced between the depressions of normal or reduced embossing depth and the membrane electrode arrangement. This can lead to a targeted displacement between adjacent channels, in particular a displacement of at least 10 gm and at most 150 gm. This is associated with a targeted stretching effect, which ultimately reduces channel penetration due to surface pressure, with no major deformations of the membrane-electrode assembly occurring.
Zur Herstellung der Vertiefungen der Halbbleche sind an sich bekannte Umformver fahren, insbesondere Tiefziehen, geeignet. Möglich sind auch Umformungen im Durchlaufverfahren, das heißt unter Verwendung rotierender strukturierter Walzen.Forming processes known per se, in particular deep-drawing, are suitable for producing the depressions in the half-sheets. Forming in a continuous process is also possible, i.e. using rotating structured rollers.
Die Halbbleche sind beispielsweise aus Stahlblech gefertigt und optional mit einer Be schichtung versehen. The half sheets are made of sheet steel, for example, and optionally provided with a coating.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ein lediglich der Erläu terung dienendes Vergleichsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen: An exemplary embodiment of the invention as well as a comparative example serving only for explanation purposes is explained in more detail with reference to a drawing. Show in it:
Fig. 1 ausschnittsweise eine Bipolarplatte in Draufsicht, 1 a detail of a bipolar plate in plan view,
Fig. 2 in einer Schnittdarstellung ein nicht beanspruchtes Vergleichsbeispiel, Fig. 3 einen Schnitt durch die Bipolarplatte nach Fig. 1 in einer Ansicht analog2 a sectional view of a non-claimed comparative example, 3 shows a section through the bipolar plate according to FIG. 1 in an analogous view
Fig. 2. 2
Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, sowohl auf das in den Figuren 1 und 3 illustrierte Ausführungsbeispiel als auch auf das in Fi gur 2 skizzierte, nicht beanspruchte Vergleichsbeispiel. Einander entsprechende oder prinzipiell gleich wirkende Teile und Konturen sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Unless otherwise stated, the following explanations relate both to the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 and 3 and to the comparative example sketched in FIG. 2, which is not claimed. Parts and contours that correspond to one another or have the same effect in principle are identified by the same reference symbols in all figures.
Ein nur ausschnittsweise dargestellter Brennstoffzellenstapel umfasst eine Vielzahl von Bipolarplatten 1 , die jeweils aus einem ersten Flalbblech 2 und einem zweiten Flalbblech 3 gebildet sind. Die Flalbbleche 2, 3 einer Bipolarplatte 1 können beispiels weise durch Lötung oder Verschweißung fest miteinander verbunden sein. Die Bipo larplatten 1 sind Komponenten eines für mobile oder stationäre Verwendung vorgese henen Brennstoffzellensystems, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den ein gangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird. A fuel cell stack, shown only in part, comprises a multiplicity of bipolar plates 1 which are each formed from a first flap plate 2 and a second flap plate 3 . The Flalbbleche 2, 3 of a bipolar plate 1 example, be firmly connected to each other by soldering or welding. The bipolar plates 1 are components of a fuel cell system provided for mobile or stationary use, with regard to the basic function of which reference is made to the prior art cited at the outset.
Jedes Halbblech 2, 3 begrenzt eine Halbzelle 4, 5 einer Brennstoffzelle. In die Brenn stoffzellen strömen verschiedene Medien, nämlich Kühlwasser, Wasserstoff und Luft, durch einen Kühlmittel-Port 6, einen Wasserstoff-Port 7, und einen Luft-Port 8 ein. Von den Ports 6, 7, 8 aus strömen die Medien über ein Verteilerfeld 9 und einen Übergangsbereich 10 zum mit 11 bezeichneten Aktivfeld der Bipolarplatte 1. Each half sheet 2, 3 delimits a half cell 4, 5 of a fuel cell. Various media flow into the fuel cells, namely cooling water, hydrogen and air, through a coolant port 6 , a hydrogen port 7 and an air port 8 . The media flow from the ports 6, 7, 8 via a distributor field 9 and a transition area 10 to the active field, designated 11, of the bipolar plate 1.
Die gesamte, in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Bipolarplatte 1 hat eine langgestreck te rechteckige Form, wobei sich die Ports 6, 7, 8 an einer Schmalseite befinden und weitere, nicht dargestellte Ports an der gegenüberliegenden Schmalseite zum Aus strömen der Medien vorgesehen sind. Die Breite eines jeden einzelnen Ports 6, 7, 8, zu messen in Querrichtung der Bipolarplatte 1 , ist wesentlich geringer als die Breite des Aktivfeldes 11 , welches eine rechteckige Grundform hat. Das Verteilerfeld 9 sorgt dafür, dass die verschiedenen Medienströmungen auf die volle Breite der Aktivfeldes 11 aufgefächert werden. Bezogen auf die Anordnung nach Fig. 1 strömen die teils gasförmigen, teils flüssigen Medien im Wesentlichen in horizontaler Richtung von rechts nach links. Tatsächlich ist im fertig gestellten Zustand des Brennstoffzellensta pels, welcher eine Vielzahl an Bipolarplatten 1 umfasst, hauptsächlich eine Strömung der Medien in vertikaler Richtung gegeben. The entire bipolar plate 1 shown only partially in FIG. 1 has a long stretched te rectangular shape, with the ports 6, 7, 8 are on a narrow side and further, not shown, ports on the opposite narrow side to flow from the media are provided. The width of each individual port 6, 7, 8, to be measured in the transverse direction of the bipolar plate 1, is significantly less than the width of the active field 11, which has a rectangular basic shape. The patch panel 9 provides ensure that the various media flows are fanned out over the full width of the active field 11. In relation to the arrangement according to FIG. 1, the partly gaseous, partly liquid media flow essentially in the horizontal direction from right to left. In fact, in the finished state of the fuel cell stack, which comprises a multiplicity of bipolar plates 1, the media mainly flow in the vertical direction.
Bezogen auf die Anordnung nach Fig. 1 beschreibt der Übergangsbereich 10 insge samt einen schmalen Streifen, welcher quer zur Strömungsrichtung der Medien aus gerichtet ist. Innerhalb dieses Streifens ist eine mit 14 bezeichnete Kanalstruktur er kennbar, welche im Wesentlichen in Strömungsrichtung der Medien, das heißt in Längsrichtung der Bipolarplatte 1 , ausgerichtet ist. In relation to the arrangement according to FIG. 1, the transition area 10 describes a narrow strip in total, which is directed transversely to the direction of flow of the media. Within this strip, a channel structure denoted by 14 can be seen, which is aligned essentially in the direction of flow of the media, ie in the longitudinal direction of the bipolar plate 1 .
In der Anordnung nach Fig. 3 ist ein Halbblech 2 einer ersten Bipolarplatte 1 und ein Halbblech 3 einer weiteren, gleichartigen Bipolarplatte 1 zu erkennen. Entsprechen des gilt für die Anordnung nach Fig. 2. Zwischen den verschiedenen, gestapelt ange ordneten Bipolarplatten 1 zuzurechnenden Halbblechen 2, 3 befindet sich eine Memb- ran-Elektroden-Anordnung 15, die eine protonendurchlässige Membran, Katalysator lagen sowie Gasdiffusionslagen umfasst. Die Membran wird von einem Rahmen, der auch als Subgasket bezeichnet wird und ebenfalls der Membran-Elektroden- Anordnung 15 zuzurechnen ist, in Position gehalten. Der Rahmen umgreift die Memb ran derart, dass die verschiedenen gasförmigen Fluide, welche sich auf der Katho denseite beziehungsweise Anodenseite der Brennstoffzelle befinden, voneinander ge trennt bleiben. In the arrangement according to FIG. 3, a half-plate 2 of a first bipolar plate 1 and a half-plate 3 of a further, similar bipolar plate 1 can be seen. The same applies to the arrangement according to FIG. 2. A membrane-electrode arrangement 15, which includes a proton-permeable membrane, catalyst layers and gas diffusion layers, is located between the various half-sheets 2, 3 that can be attributed to stacked bipolar plates 1. The membrane is held in position by a frame, which is also referred to as a subgasket and is also part of the membrane-electrode assembly 15 . The frame surrounds the membrane in such a way that the various gaseous fluids, which are on the cathode side and the anode side of the fuel cell, remain separate from one another.
Durch die Kanalstruktur 14 sind innerhalb jeder Bipolarplatte 1 Kanäle für Kühlmittel, das heißt Kühlwasser oder eine sonstige Kühlflüssigkeit, gegeben. Die Kühlmittelka näle befinden sich oberhalb des ersten Halbblechs 2 sowie unterhalb des zweiten Halbblechs 3. In der vereinfachten, nicht beanspruchten Bauform nach Fig. 2 ist die Kanalstruktur 14 durch in der Draufsicht streifenförmige Vertiefungsbereiche 17 ein heitlicher Tiefe gebildet. Die nicht vertieften Bereiche eines jeden Halbblechs 2, 3 sind mit 16 bezeichnet. Mit 12 sind die in den Bereichen 17 vorliegenden Vertiefungen normaler Prägetiefe bezeichnet. Through the channel structure 14 are within each bipolar plate 1 channels for coolant, ie cooling water or other cooling liquid given. The coolant channels are located above the first half-plate 2 and below the second half-plate 3. In the simplified, non-claimed design according to FIG. The non-recessed areas of each half-sheet 2, 3 are labeled 16. The indentations of normal embossing depth present in the areas 17 are denoted by 12 .
In der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 3 sind Vertiefungen 12 normaler Präge tiefe von Vertiefungen 13 reduzierter Prägetiefe und Vertiefungen 20 erhöhter Präge tiefe zu unterscheiden. An Stellen, an denen die Membran-Elektroden-Anordnung 15 von zwei Vertiefungen 12 normaler Prägetiefe kontaktiert wird, wird auch im Fall von Fig. 3 von einem voll ausgeprägten Vertiefungsbereich 17 gesprochen. Zusätzlich existieren, wie aus Fig. 3 hervorgeht, verschiedene modifizierte Vertiefungsbereiche 18, 19. In einem modifizierten Vertiefungsbereich 18 ersten Typs weist das Flalbblech 2 eine Vertiefung 20 erhöhter Prägetiefe auf, wogegen beim Flalbblech 3 eine Vertie fung 13 reduzierter Prägetiefe vorliegt. Umgekehrt liegt im Fall eines modifizierten Vertiefungsbereichs 19 zweiten Typs beim Flalbblech 2 eine Vertiefung 13 reduzierter Prägetiefe vor, wogegen die gegenüberliegende Vertiefung 20 des Halbblechs 3 der nächsten Bipolarplatte 1 als Vertiefung 20 erhöhter Prägetiefe ausgebildet. In the embodiment according to FIGS. 1 and 3, depressions 12 of normal embossing depth are to be distinguished from depressions 13 of reduced embossing depth and depressions 20 of increased embossing depth. At points at which the membrane-electrode assembly 15 is contacted by two indentations 12 of normal embossing depth, a fully-embossed indentation region 17 is also spoken of in FIG. 3 . In addition, as shown in FIG. 3, there are various modified depression areas 18, 19. In a modified depression area 18 of the first type, the flap plate 2 has a depression 20 with an increased embossing depth, whereas the flap plate 3 has a depression 13 with a reduced embossing depth. Conversely, in the case of a modified depression region 19 of the second type, there is a depression 13 of reduced embossing depth in the flat sheet 2, whereas the opposite depression 20 of the half-sheet 3 of the next bipolar plate 1 is designed as a depression 20 of increased embossing depth.
Die normale Prägetiefe der Vertiefungen 12 ist mit hO, die reduzierte Prägetiefe der Vertiefungen 13 mit h1 und die erhöhte Prägetiefe der Vertiefungen 20 mit h2 ange geben. Zwischen zwei gegenüberliegenden Vertiefungen 13, 20 modifizierter Präge tiefe h1 , h2 sowie zwischen zwei gegenüberliegenden Vertiefungen 12 normaler Prä getiefe hO ist ein einheitlicher Abstand h gegeben. The normal embossing depth of the depressions 12 is given with h0, the reduced embossing depth of the depressions 13 with h1 and the increased embossing depth of the depressions 20 with h2. A uniform distance h is given between two opposite depressions 13, 20 of modified embossing depth h1, h2 and between two opposite depressions 12 of normal embossing depth h0.
Wie aus Fig. 3 ferner hervorgeht, wechseln sich in Querrichtung des Übergangsbe reichs 10 stets ein voll ausgeprägter Vertiefungsbereich 17 und ein modifizierter Ver tiefungsbereich 18, 19 ab. Hierbei handelt es sich bei jedem zweiten modifizierten Vertiefungsbereich um einen modifizierten Vertiefungsbereich 18 ersten Typs und bei jedem zweiten modifizierten Vertiefungsbereich um einen modifizierten Vertiefungsbe reich 19 zweiten Typs. Die Fig. 3 zeigt idealisiert einen Zustand innerhalb eines fertig montierten Brennstoff zellenstapels. Hierbei liegen die Halbbleche 2, 3 mit Druck auf der Membran- Elektroden-Anordnung 15 auf. Durch geringfügige Verformung der in Fig. 3 verein facht mit einem rechteckigen Querschnitt dargestellten Membran-Elektroden- Anordnung 15 werden Kontakt zwischen sämtlichen Vertiefungen 12, 13, 20 und der Membran-Elektroden-Anordnung 15 hergestellt. Der Unterschied zwischen den Präge tiefen hO, h1 , h2 ist in Fig. 3 überhöht dargestellt. Sämtliche nicht vertieften Bereiche 16 der verschiedenen Halbbleche 2, 3 sind in zueinander parallelen Ebenen angeord net. Hierbei liegen innerhalb ein und derselben Brennstoffzelle 1 die nicht vertieften Bereiche 16 der verschiedenen Halbbleche 2, 3 aufeinander auf. As can also be seen from FIG. 3, a fully developed depression region 17 and a modified depression region 18, 19 always alternate in the transverse direction of the transition region 10. FIG. Every second modified depression area is a modified depression area 18 of the first type and every second modified depression area is a modified depression area 19 of the second type. Fig. 3 shows an idealized state within a fully assembled fuel cell stack. Here, the half-sheets 2, 3 lie on the membrane-electrode assembly 15 with pressure. Contact between all the depressions 12, 13, 20 and the membrane-electrode assembly 15 is produced by slight deformation of the membrane-electrode assembly 15 shown in simplified form in FIG. 3 with a rectangular cross-section. The difference between the embossing depths h0, h1, h2 is exaggerated in FIG. All non-recessed areas 16 of the various half-sheets 2, 3 are net angeord in mutually parallel planes. Here are within one and the same fuel cell 1, the non-depressed areas 16 of the different half-plates 2, 3 on each other.
Bezuqszeichenliste Reference character list
1 Bipolarplatte 1 bipolar plate
2 Halbblech 2 half sheet
3 Halbblech 3 half sheet
4 Halbzelle 4 half cell
5 Halbzelle 5 half cell
6 Kühlmittel-Port 6 coolant port
7 Wasserstoff-Port 7 hydrogen port
8 Luft-Port 8 air port
9 Verteilerfeld 9 patch panel
10 Übergangsbereich 10 transition area
11 Aktivfeld 11 active field
12 Vertiefung normaler Prägetiefe 12 indentation normal embossing depth
13 Vertiefung reduzierter Prägetiefe 13 Deepening reduced embossing depth
14 Kanalstruktur 14 channel structure
15 Membran-Elektroden-Anordnung 15 membrane electrode assembly
16 nicht vertiefter Bereich 16 non-recessed area
17 normal ausgeprägter Vertiefungsbereich 17 normal deepening area
18 modifizierter Vertiefungsbereich ersten Typs18 modified depression area of the first type
19 modifizierter Vertiefungsbereich zweiten Typs19 modified depression area of the second type
20 Vertiefung erhöhter Prägetiefe h Abstand zwischen den Vertiefungen hO normale Prägetiefe h1 reduzierte Prägetiefe h2 erhöhte Prägetiefe p Abstand zwischen den nicht vertieften Bereichen 20 Depression increased embossing depth h distance between the depressions hO normal embossing depth h1 reduced embossing depth h2 increased embossing depth p distance between the non-depressed areas

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Bipolarplatte (1 ), aufgebaut aus zwei aufeinander liegenden Halbblechen (2, 3), mit einer Mehrzahl an Medien-Ports (6, 7, 8), einem Verteilerfeld (9), welches zur Verteilung der durch die Ports (6, 7, 8) strömenden Medien vorgesehen ist, einem Aktivfeld (11), sowie einem zwischen dem Verteilerfeld (9) und dem Ak tivfeld (11 ) angeordneten, in der Draufsicht auf die Halbbleche (2, 3) eine strei fenförmige Kanalstruktur (14) beschreibenden Übergangsbereich (10), dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Halbblech (2, 3) Vertiefungen (12) normaler Prägetiefe (hO), Vertiefungen (13) reduzierter Prägetiefe (h1) und Ver tiefungen (20) erhöhter Prägetiefe (h2) existieren und die beiden Halbbleche (2, 3) derart aufeinander gelegt sind, dass durch die verschiedenen Vertiefun gen (12, 13, 20) und dazwischen liegende nicht vertiefte Bereiche (16) der Halbbleche (2, 3) eine Kanalstruktur (14) gebildet ist, innerhalb welcher stets ein nicht vertiefter Bereich (16) des einen Halbblechs (2, 3) über einem eben falls nicht vertieften Bereich (16) des anderen Halbblechs (2, 3) liegt, so dass ein Streifenmuster der nicht vertieften Bereiche (16) gegeben ist, wobei zwi schen den durch die nicht vertieften Bereiche (16) gebildeten Streifen alternie rend verschiedene Vertiefungsbereiche (17, 18, 19) angeordnet sind, nämlich ein normal ausgeprägter Vertiefungsbereich (17), in welchem beide Halbbleche (2, 3) die normale Prägetiefe (hO) aufweisen, mindestens ein modifizierter Ver tiefungsbereich (18) ersten Typs, in welchem das erste Halbblech (2) die er höhte Prägetiefe (h2) und das zweite Halbblech (3) die reduzierte Prägetiefe (h1) aufweist, ein weiterer normal ausgeprägter Vertiefungsbereich (17), sowie mindestens ein modifizierter Vertiefungsbereich (19) zweiten Typs, in welchem das erste Halbblech (2) die reduzierte Prägetiefe (h1) und das zweite Halb blech (3) die erhöhte Prägetiefe (h2) aufweist. 1. Bipolar plate (1), constructed from two half-sheets (2, 3) lying one on top of the other, with a plurality of media ports (6, 7, 8), a distribution panel (9), which is used to distribute the through the ports (6, 7, 8) flowing media is provided, an active field (11), and between the distributor field (9) and the active field (11) arranged, in the plan view of the half-plates (2, 3) a strip-shaped channel structure (14) descriptive transition area (10), characterized in that in each half sheet (2, 3) depressions (12) normal embossing depth (hO), depressions (13) reduced embossing depth (h1) and depressions (20) increased embossing depth (h2) exist and the two half-sheets (2, 3) are placed one on top of the other in such a way that a channel structure (14) is formed by the various depressions (12, 13, 20) and non-depressed areas (16) of the half-sheets (2, 3) lying between them, within which there is always a non-recessed area (16) of one half-plate (2, 3) above e inem area (16) of the other sheet metal (2, 3) that is also not recessed, so that a stripe pattern of the non-recessed areas (16) is given, with alternating different strips between the non-recessed areas (16). Depression areas (17, 18, 19) are arranged, namely a normally pronounced depression area (17) in which both half-sheets (2, 3) have the normal embossing depth (hO), at least one modified depression area (18) of the first type in which the first half sheet (2) has the increased embossing depth (h2) and the second half sheet (3) has the reduced embossing depth (h1), a further normally pronounced depression area (17), and at least one modified depression area (19) of the second type, in which the first half sheet (2) has the reduced embossing depth (h1) and the second half sheet (3) has the increased embossing depth (h2).
2. Bipolarplatte (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die redu zierte Prägetiefe (h1) mindestens 75% und höchstens 95% der normalen Prä getiefe (hO) und die erhöhte Prägetiefe (h2) mindestens 105% und höchstens 125% der normalen Prägetiefe (hO) beträgt. 2. Bipolar plate (1) according to claim 1, characterized in that the reduced embossing depth (h1) is at least 75% and at most 95% of the normal embossing depth (hO) and the increased embossing depth (h2) is at least 105% and at most 125% of the normal embossing depth (hO).
3. Bipolarplatte (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (h) zwischen einer Vertiefung (12, 13, 20) des ersten Halbblechs (2) und einer Vertiefung (12, 13, 20) des zweiten Halbblechs (3) in allen drei Ver tiefungsbereichen (17, 18, 19) einheitlich ist. 3. Bipolar plate (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the distance (h) between a recess (12, 13, 20) of the first half-plate (2) and a recess (12, 13, 20) of the second half-plate (3) deepening areas in all three Ver (17, 18, 19) is uniform.
4. Bipolarplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vertiefungen (12, 13, 20) eine im Querschnitt trapezförmige Strukturierung gebildet ist. 4. Bipolar plate (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a trapezoidal cross-section structuring is formed by the depressions (12, 13, 20).
5. Bipolarplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen den Halbblechen (2, 3) liegende Membran-Elektroden- Anordnung (15) sowohl die Vertiefungen (12) normaler Prägetiefe (hO) als auch die Vertiefungen (13) reduzierter Prägetiefe (h1) und die Vertiefungen (20) er höhter Prägetiefe (h2) kontaktiert. 5. bipolar plate (1) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that between the half-sheets (2, 3) lying membrane-electrode assembly (15) both the depressions (12) normal embossing depth (hO) and the Depressions (13) reduced embossing depth (h1) and the depressions (20) he increased embossing depth (h2) contacted.
6. Brennstoffzellenstapel, umfassend eine Vielzahl an Bipolarplatten (1) nach An spruch 1. 6. Fuel cell stack, comprising a plurality of bipolar plates (1) according to claim 1.
7. Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte (1), wobei zwei Halbbleche (2, 3) durch Umformung derart strukturiert werden, dass in jedem Halbblech (2, 3) Vertiefungen (12) normaler Prägetiefe (hO), Vertiefungen (13) reduzierter Prä getiefe (h1) und Vertiefungen (20) erhöhter Prägetiefe (h2) entstehen, und die beiden Halbbleche (2, 3) derart aufeinander gelegt werden, dass durch die ver schiedenen Vertiefungen (12, 13, 20) und dazwischen liegende nicht vertiefte Bereiche (16) der Halbbleche (2, 3) eine Kanalstruktur (14) entsteht, innerhalb welcher stets ein nicht vertiefter Bereich (16) des einen Halbblechs (2, 3) über einem nicht vertieften Bereich (16) des anderen Halbblechs (3, 2) liegt, so dass ein Streifenmuster der nicht vertieften Bereiche (16) gebildet wird, wobei zwi schen den durch die nicht vertieften Bereiche (16) gebildeten Streifen alternie rend verschiedene Vertiefungsbereiche (17, 18, 19) angeordnet sind, nämlich ein normal ausgeprägter Vertiefungsbereich (17), in welchem beide Halbbleche (2, 3) die normale Prägetiefe (hO) aufweisen, mindestens ein modifizierter Ver tiefungsbereich (18) ersten Typs, in welchem das erste Halbblech (2) die er höhte Prägetiefe (h2) und das zweite Halbblech (3) die reduzierte Prägetiefe (h1) aufweist, ein weiterer normal ausgeprägter Vertiefungsbereich (17), sowie mindestens ein modifizierter Vertiefungsbereich (19) zweiten Typs, in welchem das erste Halbblech (2) die reduzierte Prägetiefe (h1) und das zweite Halbblech (3) die erhöhte Prägetiefe (h2) aufweist, und wobei die beiden Halbbleche (2, 3) in dieser Positionierung fest miteinander verbunden werden. 7. A method for producing a bipolar plate (1), wherein two half-sheets (2, 3) are structured by forming such that in each half-sheet (2, 3) depressions (12) normal embossing depth (hO), depressions (13) reduced pre depressions (h1) and depressions (20) of increased embossing depth (h2) are created, and the two half-sheets (2, 3) are placed one on top of the other in such a way that the various depressions (12, 13, 20) and non-depressed areas ( 16) of the half-sheets (2, 3) a channel structure (14) is created, within which there is always a non-recessed area (16) of one half-sheet (2, 3) over a non-recessed area (16) of the other half-sheet (3, 2) lies, so that a stripe pattern of the non-recessed areas (16) is formed, with different recess areas (17, 18, 19) being arranged in alternation between the strips formed by the non-recessed areas (16), namely a normally pronounced recess area ( 17), in w elchem both half-sheets (2, 3) have the normal embossing depth (hO), at least one modified depression region (18) of the first type, in which the first half-sheet (2) has the increased embossing depth (h2) and the second half-sheet (3) has the has a reduced embossing depth (h1), another normal deepening area (17), and at least one modified depression area (19) of the second type, in which the first half sheet (2) has the reduced embossing depth (h1) and the second half sheet (3) has the increased embossing depth (h2), and wherein the two half sheets (2, 3) in be firmly connected to each other in this position.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei8. The method according to claim 7, characterized in that between two
Halbbleche (2, 3), welche zueinander parallelen Bipolarplatten (1) zuzurechnen sind, eine Membran-Elektroden-Anordnung (15) derart eingelegt wird, dass diese zunächst von den Vertiefungen (12) erhöhter Prägetiefe (h2) kontaktiert wird. Half sheets (2, 3), which are to be attributed to mutually parallel bipolar plates (1), a membrane electrode assembly (15) is inserted in such a way that it is first contacted by the depressions (12) of increased embossing depth (h2).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halb bleche (2, 3), nachdem die Vertiefungen (20) erhöhter Prägetiefe (h2) die Membran-Elektroden-Anordnung (15) kontaktiert haben, derart mit zunehmen der Kraft aufeinander gepresst werden, dass auch sämtliche Vertiefungen (12) normaler Prägetiefe (hO) sowie Vertiefungen (13) reduzierter Prägetiefe (h1) die Membran-Elektroden-Anordnung (15) kontaktieren. 9. The method according to claim 8, characterized in that the two half-plates (2, 3) after the indentations (20) of increased embossing depth (h2) have contacted the membrane-electrode assembly (15) with increasing force on each other are pressed so that all depressions (12) with normal embossing depth (h0) and depressions (13) with reduced embossing depth (h1) also contact the membrane-electrode assembly (15).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte zwischen den in verschiedenem Maße ausgeprägten Vertiefungen (12, 13, 20) und der Membran-Elektroden-Anordnung (15) in einem zwischen einem Vertei lerfeld (9) und einem Aktivfeld (11) der Bipolarplatte (1) angeordneten Über- gangsbereich (10) hergestellt werden. 10. The method as claimed in claim 9, characterized in that the contacts between the depressions (12, 13, 20) which are pronounced to different extents and the membrane-electrode arrangement (15) in a distribution field (9) and an active field ( 11) of the bipolar plate (1) arranged transition area (10) can be produced.
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