DE10149059A1

DE10149059A1 - Strömungsmodul und Brennstoffzelle mit einem solchen Strömungsmodul

Info

Publication number: DE10149059A1
Application number: DE10149059A
Authority: DE
Inventors: Cosmas Heller; Felix Blank; Markus Schudy
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-05-08
Also published as: AU2002342516A1; WO2003032421A2; WO2003032421A3

Abstract

Es wird ein Strömungsmodul für eine Brennstoffzelle mit einer Polymerelektrolytmembran (PEM) vorgeschlagen, das mit einfachen Mitteln einen Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks im Strömungsmodul unterstützt und so einem bereichsweisen Austrocknen der Membran entgegenwirkt, auch wenn die der Brennstoffzelle zugeführten Prozessgase nur geringfügig oder gar nicht befeuchtet sind. DOLLAR A Das Strömungsmodul umfasst mindestens einen Einlass (1) und mindestens einen Auslass (2) für ein über eine Elektrode der Brennstoffzelle zu leitendes Gas. Die der Elektrode zugewandte Oberfläche des Strömungsmoduls ist so strukturiert, dass zwischen dem Strömungsmodul und der Elektrode mindestens ein den Einlass (1) und den Auslass (2) verbindbarer Kanal (3) besteht. Erfindungsgemäß sind der mindestens eine Einlass (1) und der mindestens eine Auslass (2) so angeordnet und ist der mindestens eine Kanal (3) so geführt, dass Kanalabschnitten mit einer höheren relativen Feuchte in der Nähe von Kanalabschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte angeordnet sind, so dass sich der Feuchtegradient über den PEM ausgleicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungsmodul zur Leitung eines Gases über mindestens eine Elektrode einer Brennstoffzelle. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine mit einem solchen Strömungsmodul ausgestattete Brennstoffzelle.

Die Brennstoffzelle umfasst eine Polymerelektrolytmembran (PEM), auf der einerseits die Kathode und andererseits die Anode der Brennstoffzelle angeordnet ist. Das Strömungsmodul ist über einer der Elektroden positioniert. Es umfasst mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass für das Gas. Außerdem ist die der Elektrode zugewandte Oberfläche des Strömungsmoduls so strukturiert, dass zwischen dem Strömungsmodul und der Elektrode mindestens ein den Einlass und den Auslass verbindender Kanal besteht. Je länger das Gas über die Elektrode strömt, um so mehr verändert sich der Feuchtgrad des Gases.

Die Membran einer PEM-Brennstoffzelle muss einen bestimmten Feuchtegehalt aufweisen, um die für das Betreiben der Brennstoffzelle erforderliche Protonenleitfähigkeit zu gewährleisten. Aus diesem Grund werden die Prozessgase in der Regel befeuchtet, bevor sie in die Brennstoffzelle eingeleitet werden. Die Befeuchtung ist mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden, insbesondere wenn das hierfür benötigte Wasser in einem autarken System aus den Prozessgasen abgeschieden wird. Die Option einer Wasserspeicherung bei Frost verkompliziert und verteuert die Befeuchtungsapparatur zusätzlich.

Es sind ferner Brennstoffzellen bekannt, die zumindest auf der Kathodenseite mit Strömungsmodulen aus einem porösen Material ausgestattet sind. Dadurch findet ein Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks über dem Strömungsmodul statt, so dass derartigen Brennstoffzellen auch unbefeuchtete Prozessluft zugeführt werden kann. Am Kathodeneingang ist der Wasserdampfpartialdruck aufgrund des ungesättigten einströmenden Luftstroms niedrig. Der Luftstrom wird durch das entlang des Kathodenkanals entstehende Produktwasser nach und nach mit Wasser angereichert, wodurch der Wasserdampfpartialdruck steigt. Am Kathodenausgang ist der Wasserdampfpartialdruck in der Regel so weit angestiegen, dass Wasser auskondensiert und von dem porösen Material des Strömungsmoduls aufgenommen wird. Das Wasser gelangt durch Diffusion in den trockenen Bereich des Kathodeneingangs. Dadurch kann zum einen ein Austrocknen der Membran in diesem Bereich vermieden werden. Zum anderen wird der am Kathodeneingang eintretende Luftstrom befeuchtet.

Die bekannten, in Form von Bipolarplatten realisierten Strömungsmodule aus porösem Material erweisen sich in mehrerlei Hinsicht als problematisch. Neben relativ hoher Kosten für ein derartiges Strömungsmodul erhöht sich aufgrund der Porosität des Materials auch die Dicke der Bipolarplatten gegenüber den üblicherweise verwendeten Bipolarplatten und damit der Platzbedarf der Brennstoffzelle insgesamt. Außerdem sind poröse Bipolarplatten relativ empfindlich hinsichtlich hoher Zelltemperaturen, wie sie bei einer Verkleinerung des Kühlsystems der Brennstoffzelle zu erwarten sind.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Strömungsmodul für eine Brennstoffzelle vorgeschlagen, das mit einfachen Mitteln einen Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks im Strömungsmodul unterstützt und so einem bereichsweisen Austrocknen der Membran entgegenwirkt, auch wenn die der Brennstoffzelle zugeführten Prozessgase nur geringfügig oder gar nicht befeuchtet sind.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der mindestens eine Einlass und der mindestens eine Auslass so angeordnet sind und der mindestens eine Kanal so geführt ist, dass Kanalabschnitte mit einer höheren relativen Feuchte in der Nähe von Kanalabschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte angeordnet sind, so dass sich der Feuchtegradient über der PEM ausgleicht.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass ein Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks nicht ausschließlich über das Strömungsmodul erfolgt sondern auch über den Membranaufbau erfolgen kann, insbesondere wenn der Feuchtegradient hinreichend groß ist. Um den Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks auf diesem Wege zu begünstigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Anordnung der Einlässe und Auslässe sowie die Kanalführung so zu wählen, dass in den von Austrocknung besonders betroffenen Bereichen der Membran, also beispielsweise im Bereich der Einlässe, ein möglichst hoher Feuchtegradient zwischen benachbarten Kanalabschnitten besteht.

So ist in einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Strömungsmoduls mindestens ein sich an einen Auslass anschließender Kanalabschnitt in den Bereich mindestens eines Einlasses und in die Nähe des sich an diesen Einlass anschließenden Kanalabschnitts geführt. Wie bereits in Verbindung mit dem Stand der Technik erläutert, ist der Wasserdampfpartialdruck am Kanaleinlass aufgrund des ungesättigten einströmenden Gasstroms niedrig. Der Gasstrom wird durch die elektrolytische Reaktion an der Membran entlang des Kanals nach und nach mit Wasser angereichert, so dass der Wasserdampfpartialdruck ggf. sogar soweit ansteigt, dass im Bereich des Kanalauslasses Wasser auskondensiert. Das Wasser gelangt dann bei der hier in Rede stehenden Variante eines erfindungsgemäßen Strömungsmoduls durch Diffusion im Membranaufbau in den trockenen Bereich des benachbarten Kanaleinlasses.

Das erfindungsgemäße Strömungsmodul kann sowohl so konzipiert sein, dass ein Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks zwischen Kanalabschnitten eines Kanals stattfindet (Typ 1), als auch so, dass ein Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks zwischen Kanalabschnitten mehrerer Kanäle stattfindet (Typ 2).

Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Strömungsmoduls vom ersten Typ ist der Kanal vom Einlassbereich in den Auslassbereich, mindestens einmal wieder zurück in den Einlassbereich und dann wieder in den Auslassbereich geführt, so dass Kanalabschnitte mit einer höheren relativen Feuchte in der Nähe von Kanalabschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte angeordnet sind.

Bei einem Strömungsmodul vom zweiten Typ sind mindestens zwei Kanäle so geführt, dass Abschnitte mit einer höheren relativen Feuchte des einen Kanals in der Nähe von Abschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte des anderen Kanals angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn jeweils der Einlass und der Auslass von mindestens zwei Kanälen nahe beieinander angeordnet sind.

Sowohl aus fertigungstechnischen Gründen als auch um die Anschlusssituation zu vereinfachen, ist es sinnvoll, die Anzahl der Einlässe uns Auslässe zu begrenzen. Eine erfindungsgemäße Anordnung von Kanalabschnitten mit einer höheren relativen Feuchte in der Nähe von Kanalabschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte lässt sich in diesem Fall einfach dadurch realisieren, dass sich die einzelnen Kanäle hinter dem Einlassbereich in mehrere Kanalzweige aufspalten und die Kanalzweige eines Kanals im Auslassbereich wieder zusammengeführt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, die Kanalabschnitte so anzuordnen, daß sie sich kreuzen, d. h. daß sie übereinander geführt sind, was eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Das erfindungsgemäße Strömungsmodul lässt sich einfach - wie die aus der Praxis bekannten Flowfields - in Form einer Bipolarplatte realisieren. Der Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks kann zusätzlich noch dadurch unterstützt werden, dass zumindest Teile des Strömungsmoduls aus einem Wasserdampf und/oder Flüssigwasser leitenden Material, wie z. B. einem porösen Material, gebildet sind, so dass zusätzlich auch über das Strömungsmodul ein Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks, beispielsweise durch Kapillarkräfte, erfolgt.

Der Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks, der ja erfindungsgemäß über die Membran erfolgen soll, kann durch einen geeigneten Aufbau der Membran begünstigt werden. So erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Aufbau der PEM mindestens eine Wasserdampf leitende Schicht und/oder mindestens eine Flüssigwasser leitende Schicht umfasst. Schließlich sei noch erwähnt, dass der Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks auch über eine zwischen der PEM und der Elektrode angeordnete Gasdiffusionslage erfolgen kann.

Wie bereits voranstehend ausführlich erörtert, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 10 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils ein erfindungsgemäßes Strömungsmodul vom ersten Typ in Draufsicht.
Fig. 3 zeigt eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Strömungsmoduls vom zweiten Typ in Draufsicht.
Fig. 4 zeigt eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Strömungsmoduls vom zweiten Typ in Draufsicht.
Fig. 5 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Strömungsmodul vom zweiten Typ in Draufsicht mit sich aufspaltenden und sich kreuzenden Kanälen.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch ein in Form einer Bipolarplatte realisiertes Strömungsmodul mit sich kreuzenden Kanälen.
Alle in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Strömungsmodule dienen zur Leitung eines Kathodengases, beispielsweise Luft oder Sauerstoff, über die Kathode einer Brennstoffzelle mit einer Polymerelektrolytmembran (PEM). Die Strömungsmodule sind in Form von Bipolarplatten realisiert, die über der Kathode positioniert werden. Jedes der dargestellten Strömungsmodule umfasst mindestens einen Einlass 1 und mindestens einen Auslass 2 für das Kathodengas. Außerdem ist die jeweils dargestellte, der Kathode zugewandte Oberfläche des Strömungsmoduls so strukturiert, dass zwischen dem Strömungsmodul und der Kathode mindestens ein den Einlass 1 und den Auslass 2 verbindender Kanal 3 besteht. Bei allen dargestellten Strömungsmodulen sind der mindestens eine Einlass 1 und der mindestens eine Auslass 2 so angeordnet und ist der mindestens eine Kanal 3 so geführt, dass Kanalabschnitte mit einer höheren relativen Feuchte bedingt durch das bei der Elektrolytreaktion auf der Kathodenseite entstehende Produktwasser in der Nähe von Kanalabschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte angeordnet sind. Dadurch findet ein Ausgleich des Wasserdampfpartialdrucks über der PEM statt.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Strömungsmodulen 10 und 20 umfassen jeweils nur einen auf einer Seite der Bipolarplatte angeordneten Einlass 1 und einen auf der gegenüberliegenden Seite der Bipolarplatte angeordneten Auslass 2. Im Fall der Fig. 1 sind vier Kanäle 3 ausgebildet, die den Einlass 1 mit dem Auslass 2 verbinden. Die in Fig. 2 dargestellte Variante umfasst fünf derartige Kanäle 3. In beiden Fällen sind Kanalabschnitte mit einer höheren relativen Feuchte und Kanalabschnitte mit einer niedrigeren relativen Feuchte ein und desselben Kanals nebeneinander angeordnet. Dazu sind die Kanalabschnitte im Auslassbereich örtlich in den Einlassbereich zurückgeführt, so dass diese Kanalabschnitte in möglichst unmittelbarer Nachbarschaft von Kanalabschnitten im Einlassbereich liegen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante sind die Kanäle 3 vom Einlassbereich in den Auslassbereich, wieder zurück in den Einlassbereich und dann wieder in den Auslassbereich geführt, während die Kanäle 3 bei der in Fig. 1 dargestellten Variante zweimal vom Einlassbereich in den Auslassbereich und wieder zurück geführt sind. Außerdem sind in beiden Fällen die sich an den Auslass 2 anschließenden Kanalabschnitte der einzelnen Kanäle 3 jeweils neben den sich an den Einlass 1 anschließenden Kanalabschnitten des benachbarten Kanals 3 angeordnet, so dass hier auch Kanalabschnitte mit einer höheren relativen Feuchte eines Kanals 3 in der Nähe von Kanalabschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte des benachbarten Kanals 3 angeordnet sind.
Auch die in Fig. 3 dargestellte Variante eines Strömungsmoduls 30 umfasst nur einen auf einer Seite der Bipolarplatte angeordneten Einlass 1 und einen auf der gegenüberliegenden Seite der Bipolarplatte angeordneten Auslass 2. Zwischen dem Einlass 1 und dem Auslass 2 sind hier fünf gleichlange Kanäle 3 angeordnet, die eine Gleichverteilung des Kathodengases sicherstellen und eine im wesentlichen geradlinige Verbindung zwischen dem Einlass 1 und dem Auslass 2 herstellen. Allerdings umfasst jeder Kanal 3 einen Umlenkbereich 31 mit sechs Umlenkungen. Die Umlenkbereiche 31 benachbarter Kanäle 3 sind versetzt gegeneinander angeordnet, so dass jeder Kanal 3 in seinem Umlenkbereich 31 gegenüber dem bzw. den benachbarten parallel geführten Kanälen 3 verlängert ist. Im Umlenkbereich 31 eines Kanals bildet sich aufgrund der größeren Länge des entsprechenden Kanalabschnitts eine größere Menge an Prozesswasser, als in dem entsprechenden Kanalabschnitt eines benachbarten parallel geführten Kanals 3. Dementsprechend stellen die Umlenkbereiche 31 im hier dargestellten Ausführungsbeispiel Kanalabschnitte mit einer höheren relativen Feuchte dar, während die den Umlenkbereichen 31 benachbarten, parallel geführten Kanalabschnitte eine niedrigere relative Feuchte aufweisen, so dass hier ein Ausgleich des Feuchtegehalts zwischen diesen benachbarten Kanalabschnitten des Strömungsmoduls 30 stattfindet.
Das in Fig. 4 dargestellte Strömungsmodul 40 umfasst sechs Einlässe 1 und sechs Auslässe 2, die auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Bipolarplatte angeordnet sind. Die Einlässe 1 sind über geradlinige Kanäle 4 und 5 mit den entsprechenden auf der gegenüberliegenden Seite der Bipolarplatte angeordneten Auslässen verbunden. In der hier dargestellten Variante sind auf jeder Seite der Bipolarplatte abwechselnd jeweils ein Einlass 1 und ein Auslass 2 angeordnet, so dass die Strömungsrichtung zwischen benachbarten Kanälen 4 und 5 alterniert. Dementsprechend liegen die trockenen Einlassbereiche der Kanäle 4 und 5 hier direkt neben den feuchten Auslassbereichen der benachbarten Kanäle 5 und 4.
Fig. 5 zeigt ein Strömungsmodul 50, bei dem benachbarte Kanäle bzw. Kanalabschnitte ebenfalls in entgegengesetzter Richtung durchströmt werden. Allerdings ist hier die Anzahl der Einlässe und Auslässe gegenüber dem in Fig. 4 dargestellten Strömungsmodul 40 verringert. So sind hier auf jeder Seite der Bipolarplatte lediglich ein Einlass 1 und ein Auslass 2 angeordnet, wobei die beiden korrespondierenden Ports, d. h. Einlass und entsprechender Auslass, einander gegenüber angeordnet sind. Von jedem der beiden Einlässe 1 geht lediglich ein Kanal 4, 5 aus, der sich dann allerdings in drei parallel geführte Kanalzweige aufspaltet. Diese Kanalzweige werden dann im Auslassbereich wieder zusammengeführt, so dass auch jeweils nur ein Kanal 4, 5 in die Auslässe 2 mündet. Die Verzweigungsstellen der Kanäle 4 und 5 sind in Fig. 5 durch Punkte gekennzeichnet. Alle sechs Kanalzweige sind parallel zueinander angeordnet, wobei die drei Kanalzweige des Kanals 4 in entgegengesetzter Richtung durchströmt werden, wie die drei Kanalzweige des Kanals 5. Erfindungsgemäß sind die Kanalzweige des Kanals 4 immer abwechselnd mit den Kanalzweigen des Kanals 5 angeordnet. Dazu müssen sich die einzelnen Kanalzweige kreuzen. Die Kreuzungspunkte sind durch einen Bogen in der Kanalführung gekennzeichnet.
Fig. 6 veranschaulicht die Realisierung eines solchen Kreuzungsbereich bzw. eine entsprechende Kreuzungsstruktur 61 in einer Bipolarplatte 60. Die Oberseite dieser Bipolarplatte 60 soll die Kathodenseite einer Brennstoffzelle bilden, während die Unterseite der Bipolarplatte 60 als Anodenseite einer weiteren angrenzenden Brennstoffzelle dienen kann. In der Oberseite sind Nuten 6 ausgebildet, die in Verbindung mit einer PEM Kanäle für das Kathodengas bilden. Symmetrisch zu den Nuten 6 sind in der Unterseite Nuten 9 für ein Anodengas ausgebildet. Im Kreuzungsbereich liegen zwei sich kreuzende Kanäle 7 und 8 übereinander. Da sich die Kreuzungsstruktur 61 über die gesamte Dicke der Bipolarplatte 60 erstreckt, befinden sich in diesem Bereich keine Nuten 9 in der Unterseite der Bipolarplatte 60.
Allen voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Feuchtegradienten im Strömungsmodul über die Membran der Brennstoffzelle auszugleichen. Durch die erfindungsgemäße Kanalführung wird das sich entlang des Kanals anreichernde Wasser - besonders am Kanalende - in die Nähe trockener Bereiche - insbesondere zum Kanaleingang - geführt. Dadurch findet ein Feuchtigkeitsausgleich zwischen unbefeuchteten und stark befeuchteten Bereichen des Strömungsmoduls und der Membran statt, was sich positiv auf die Leistung der Brennstoffzelle auswirkt.
Wird das erfindungsgemäße Strömungsmodul auf der Kathodenseite einer Brennstoffzelle eingesetzt, so nimmt ein unbefeuchtet eingeleitetes Kathodengas entlang seines Weges in der Brennstoffzelle, bedingt durch die Elektrolytreaktion, Diffusions- und Osmoseprozesse des Membranaufbaus, Wasser auf. Liegen Kanalabschnitte mit einer hohen und einer niedrigen relativen Feuchte dicht nebeneinander, so kann sich dieser Feuchtegradient über den Membranaufbau und eine ggf. vorhandene Gasdiffusionslage ausgleichen. Dieser Ausgleich bewirkt eine gleichmäßige Befeuchtung der Membran in der gesamten Brennstoffzelle, insbesondere auch am Kathodeneingang. Bezugszeichen 1 Einlass
2 Auslass
3 Kanal
4 Kanal
5 Kanal
6 Nut (Kathodengas)
7 Kanal
8 Kanal
9 Nut (Anodengas)
10 Strömungsmodul (Fig. 1)
20 Strömungsmodul (Fig. 2)
30 Strömungsmodul (Fig. 3)
31 Umlenkbereich (Fig. 3)
40 Strömungsmodul (Fig. 4)
50 Strömungsmodul (Fig. 5)
60 Bipolarplatte (Fig. 6)
61 Kreuzungsstruktur (Fig. 6)

Claims

1. Strömungsmodul zur Leitung eines Gases über mindestens eine Elektrode einer Brennstoffzelle,
wobei die Brennstoffzelle eine Polymerelektrolytmembran (PEM) umfasst, auf der einerseits die Kathode und andererseits die Anode der Brennstoffzelle angeordnet ist, und das Strömungsmodul über der Elektrode positioniert ist,
wobei das Strömungsmodul mindestens einen Einlass (1) und mindestens einen Auslass (2) für das Gas umfasst und die der Elektrode zugewandte Oberfläche des Strömungsmoduls so strukturiert ist, dass zwischen dem Strömungsmodul und der Elektrode mindestens ein den Einlass (1) und den Auslass (2) verbindender Kanal (3) besteht, und
wobei sich der Feuchtgrad des Gases verändert, je länger das Gas über die Elektrode strömt,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einlass (1) und der mindestens eine Auslass (2) so angeordnet sind und der mindestens eine Kanal (3) so geführt ist, dass Kanalabschnitte mit einer höheren relativen Feuchte in der Nähe von Kanalabschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte angeordnet sind, so dass sich der Feuchtegradient über der PEM ausgleicht.

2. Strömungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein sich an einen Auslass (2) anschließender Kanalabschnitt in den Bereich mindestens eines Einlasses (1) und in die Nähe des sich an diesen Einlass (1) anschließenden Kanalabschnitts geführt ist.

3. Strömungsmodul (10; 20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der einen Einlass (1) und einen Auslass (2) verbindende Kanal (3) vom Einlassbereich in den Auslassbereich, mindestens einmal wieder zurück in den Einlassbereich und dann wieder in den Auslassbereich geführt ist, so dass Kanalabschnitte mit einer höheren relativen Feuchte in der Nähe von Kanalabschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte angeordnet sind.

4. Strömungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei einen Einlass (1) und einen Auslass (2) verbindende Kanäle (3) so geführt sind, dass Abschnitte mit einer höheren relativen Feuchte des einen Kanals (3) in der Nähe von Abschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte des anderen Kanals (3) angeordnet sind.

5. Strömungsmodul (40; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der Einlass (1) und der Auslass (2) von mindestens zwei Kanälen (4, 5) nahe beieinander angeordnet sind und diese beiden Kanäle (4, 5) so geführt sind, dass die Abschnitte mit einer höheren relativen Feuchte des einen Kanals (4, 5) in der Nähe der Abschnitte mit einer niedrigeren relativen Feuchte des anderen Kanals (5, 4) angeordnet sind.

6. Strömungsmodul (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (4, 5) hinter dem Einlassbereich in mehrere Kanalzweige aufspaltet und dass die Kanalzweige im Auslassbereich wieder zusammengeführt sind.

7. Strömungsmodul (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich kreuzende Kanalabschnitte vorgesehen sind.

8. Strömungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form einer Bipolarplatte realisiert ist.

9. Strömungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile des Strömungsmoduls aus einem Wasserdampf und/oder Flüssigwasser leitenden Material gebildet sind.

10. Brennstoffzelle mit einem Strömungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

11. Brennstoffzelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau der PEM mindestens eine Wasserdampf leitende Schicht umfasst.

12. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau der PEM mindestens eine Flüssigwasser leitende Schicht umfasst.

13. Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der PEM und der Elektrode mindestens eine Gasdiffusionslage angeordnet ist und dass sich der Feuchtegradient zwischen den Kanalabschnitten mit einer höheren relativen Feuchte und den Kanalabschnitten mit einer niedrigeren relativen Feuchte auch über die Gasdiffusionslage ausgleicht.