DE10163687A1

DE10163687A1 - Fuel cell or hydrolyzer comprises a central proton exchange membrane, a diffuser layer on one side of the membrane, and a flat electrode having openings and supporting the diffuser layer

Info

Publication number: DE10163687A1
Application number: DE10163687A
Authority: DE
Inventors: Klaus Ruthrof
Original assignee: H2 INTERPOWER BRENNSTOFFZELLEN
Current assignee: POWERAVENUE CORP., NASHVILLE, TENN., US
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-10

Abstract

Fuel cell or hydrolyzer comprises a central proton exchange membrane, a diffuser layer on one side of the membrane, and a flat electrode (6) having openings and supporting the diffuser layer. The flat electrode has a base structure (8) containing at least 90 wt.% nickel and having a precious metal coating (9). The precious metal coating completely covers the base structure in the fuel cell or hydrolyzer and contains at least 99% platinum and/or palladium. Preferred Features: The base structure contains at least 96, preferably 99 wt.% nickel. The base structure is produced using a mask. A phosphorus-nickel layer is provided between the base structure and the precious metal coating.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzelle oder einen Hydrolyseur mit einer zentralen Protonenaustauschmembran, mit einer Diffusorschicht auf mindestens einer Seite der Protonenaustauschmembran und mit einer die Diffusorschicht flächig abstützenden, Durchbrechungen aufweisenden Flächenelektrode, wobei die Flächenelektrode ein Nickel enthaltendes Grundgerüst und eine Edelmetallbeschichtung auf dem Grundgerüst aufweist. The invention relates to a fuel cell or Hydrolyser with a central proton exchange membrane, with a diffuser layer on at least one side of the Proton exchange membrane and with a flat the diffuser layer supporting surface electrode with openings, the surface electrode comprising a nickel-containing basic structure and has a precious metal coating on the basic structure.

Im folgenden wird zur Beschreibung der Erfindung teilweise nur auf eine Brennstoffzelle abgestellt. Es ist dabei aber immer auch ein Hydrolyseur gemeint. Während in einer Brennstoffzelle die kalte Oxydation eines Brenngases, beispielsweise Wasserstoff, zur Stromgewinnung erfolgt, wird in einem Hydrolyseur unter Einsatz von elektrischem Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. In beiden Fällen wandern Protonen von einer Seite auf die andere, die durch die Protonenaustauschmembran voneinander getrennt sind. The following is only partial to describe the invention parked on a fuel cell. But it is always there also meant a hydrolyser. While in a fuel cell the cold oxidation of a fuel gas, for example Hydrogen, used to generate electricity, is used in a hydrolyser using electricity, water in hydrogen and Split oxygen. In both cases, protons migrate from one side to the other by the Proton exchange membrane are separated.

Eine Brennstoffzelle der eingangs beschriebenen Art ist aus der WO 99/41796 bekannt. Die Protonenaustauschmembran ist hier zwischen zwei Diffusorschichten angeordnet, über die Wasserstoff einerseits und Sauerstoff andererseits an die Protonenaustauschmembran gelangen. Die Diffusorschichten werden rückwärtig jeweils durch eine Flächenelektrode abgestützt, die Durchbrechungen aufweist, damit der Wasserstoff bzw. der Sauerstoff durch die Flächenelektrode in die davor liegende Diffusorschicht gelangen kann. Die Flächenelektroden werden ihrerseits rückwärtig durch Plattenelemente abgestützt, in denen Schlitze oder Kanäle zur Gasversorgung ausgebildet sind. Die Flächenelektroden müssen fest an die Diffusorschichten angedrückt werden, um einen guten elektrischen Kontakt bereitzustellen. Anderenfalls wird der elektrische Innenwiderstand der Brennstoffzelle zu groß. Auch die elektrische Leitung in der Ebene der Flächenelektroden ist eine bestimmende Größe für den Innenwiderstand der Brennstoffzelle. D. h., das Elektrodenmaterial der Flächenelektroden muss möglichst gut elektrisch leitend sein, um den in der Brennstoffzelle erzeugten Strom möglichst verlustfrei ableiten zu können. Bei der bekannten Brennstoffzelle der eingangs beschriebenen Art sind die Flächenelektroden als flache Elektrodenelemente durch Stanzen oder Ätzen aus einem dünnen Blech oder einer Folie hergestellt und besitzen in dem aktiven Bereich jeweils eine Vielzahl von als Gasdurchtrittsöffnungen dienenden Durchbrechungen. Die Durchbrechungen können beispielsweise durch Stanzen und/oder Ätzen und/oder Bohren und/oder Stechen eingebracht sein. Das Grundgerüst der Flächenelektroden besteht aus einem korrosionsbeständigem Metall, beispielsweise aus nicht rostendem Chrom-Nickel-Stahl. Das Grundgerüst kann zumindest an seiner der jeweiligen Diffusorschicht zugewandten Hauptfläche mit einer Edelmetallbeschichtung versehen sein. Diese Edelmetallbeschichtung dient zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit und zur Verringerung des Kontaktwiderstands zwischen der jeweiligen Flächenelektrode und der zugehörigen Diffusorschicht. A fuel cell of the type described above is from the WO 99/41796 known. The proton exchange membrane is here arranged between two diffuser layers over which hydrogen on the one hand and oxygen on the other Proton exchange membrane. The diffuser layers become rear each supported by a surface electrode that Has openings so that the hydrogen or oxygen through the surface electrode into the diffuser layer in front of it can reach. The surface electrodes are in turn supported at the rear by plate elements in which slots or Channels for gas supply are formed. The surface electrodes have to be pressed firmly against the diffuser layers in order to to provide good electrical contact. Otherwise the electrical internal resistance of the fuel cell is too high. Also the electrical wiring in the plane of the surface electrodes is a determining factor for the internal resistance of the Fuel cell. That is, the electrode material of the surface electrodes must be as good an electrical conductor as possible in order to Derive the electricity generated by the fuel cell with as little loss as possible can. In the known fuel cell of the beginning described type are the flat electrodes as flat Electrode elements by punching or etching from a thin sheet or a Made of film and each have in the active area a plurality of serving as gas passage openings Perforations. The breakthroughs can, for example, by Stamping and / or etching and / or drilling and / or piercing be introduced. The basic structure of the surface electrodes consists of a corrosion-resistant metal, for example from not rusting chrome-nickel steel. The basic framework can at least its main surface facing the respective diffuser layer be provided with a precious metal coating. This Precious metal coating serves to improve the electrical Conductivity and to reduce contact resistance between the respective surface electrode and the associated one Diffuser layer.

Grundsätzlich ist es bekannt, dass Nickel eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. In Brennstoffzellen und Hydrolyseuren ist das Verwenden von Nickel als Elektrodenmaterial jedoch nicht unkritisch, da die Gefahr besteht, dass Ni³⁺-Ionen die Protonentransportwege der Protonenaustauschmembran blockieren bzw. verstopfen. Dies gilt für eine Vielzahl von bekannten Materialien für die Verwendung als Protonenaustauschmembran, die auch als Polymerelektrolytmembranen bezeichnet werden. Basically, it is known that nickel has a high electrical conductivity. In fuel cells and hydrolysers, however, the use of nickel as the electrode material is not uncritical, since there is a risk that Ni ³⁺ ions block or clog the proton transport pathways of the proton exchange membrane. This applies to a large number of known materials for use as a proton exchange membrane, which are also referred to as polymer electrolyte membranes.

Zur Verwendung als Elektrodenmaterial in Brennstoffzellen sind auch platinbeschichtete Titandrähte bekannt. Einerseits dient hier das Platin als Korrosionsschutzschicht, und andererseits ist auch die Ausnutzung der katalytischen und kontaktwiderstandsreduzierenden Wirkung von Platin in Brennstoffzellen bekannt. For use as electrode material in fuel cells also known platinum coated titanium wires. On the one hand, serves here the platinum as a corrosion protection layer, and on the other hand is also the exploitation of the catalytic and contact resistance reducing effect of platinum in fuel cells known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzelle und einen Hydrolyseur der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, bei denen der elektrische Innenwiderstand besonders gering ist. The invention has for its object a fuel cell and a hydrolyser of the type described in the introduction to show, where the electrical internal resistance is particularly low is.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer Brennstoffzelle bzw. einem Hydrolyseur der eingangs beschriebenen Art das Grundgerüst mindestens einer Flächenelektrode zu mindestens 90 Gewichts-% aus Nickel besteht und das die Edelmetallbeschichtung das Grundgerüst innerhalb der Brennstoffzelle bzw. des Hydrolyseurs vollständig abdeckt und zu mindestens 90% aus Platin und/oder Palladium besteht. According to the invention, this object is achieved in that a fuel cell or a hydrolyser at the beginning described the basic structure of at least one Surface electrode consists of at least 90% by weight of nickel and that Precious metal coating the basic framework within the Fuel cell or the hydrolyser completely covered and closed at least 90% consists of platinum and / or palladium.

Durch die Ausbildung des Grundgerüsts der Flächenelektrode zu mindestens 90 Gewichts-% aus Nickel wird eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit im Kern der Flächenelektrode sichergestellt. Dass es trotzdem nicht zu einer Beeinträchtigung der Funktion der Brennstoffzelle bzw. des Hydrolyseurs durch Nickelionen kommt, wird durch die Edelmetallbeschichtung sichergestellt, die das Grundgerüst zumindest innerhalb der Brennstoffzelle bzw. des Hydrolyseurs vollständig einschließt. Als Material der Edelmetallbeschichtung wird bei einer neuen Brennstoffzelle Platin und/oder Palladium verwandt. Diese Edelmetalle stellen einerseits einen absolut dauerhaften Schutzüberzug für das Grundgerüst auf der Basis von Nickel sicher, der weder chemisch noch bei normaler Beanspruchung mechanisch zerstört wird. Andererseits sind diese Edelmetalle auch besonders günstig, was ihre Auswirkungen auf den Kontaktwiderstand zur Diffusorschicht und ihre katalytische Wirkung im Bezug auf die in der Brennstoffzelle bzw. dem Hydrolyseur ablaufenden chemischen Prozesse anbelangt. Im Ergebnis wird bei der neuen Brennstoffzelle bzw. dem neuen Hydrolyseur ein vergleichsweise sehr kleiner elektrischer Innenwiderstand gemessen. By forming the basic structure of the surface electrode at least 90% by weight of nickel will be a very good one electrical conductivity in the core of the surface electrode ensured. That it still doesn't interfere with the Function of the fuel cell or the hydrolyser Nickel ions comes through the precious metal coating ensured that the basic framework at least within the Fully includes the fuel cell or the hydrolyser. The material of the precious metal coating is used for a new one Platinum and / or palladium fuel cell related. This On the one hand, precious metals represent an absolutely permanent one Protective coating for the basic structure based on nickel sure that neither chemically nor under normal use is mechanically destroyed. On the other hand, these are precious metals also particularly favorable, what their impact on the Contact resistance to the diffuser layer and its catalytic effect in the Reference to those in the fuel cell or the hydrolyser chemical processes in progress. The result is at the new fuel cell or the new hydrolyser comparatively very small electrical internal resistance measured.

Günstig ist es, wenn das Grundgerüst zu mindestens 96 Gewichts-%, vorzugsweise zu sogar 99 Gewichts-%, aus Nickel besteht. It is favorable if the basic structure is at least 96% by weight, preferably even 99% by weight, consists of nickel.

Dabei kann das Grundgerüst zusammen mit den Durchbrechungen unter Verwendung einer Maske hergestellt sein. D. h., Nickel mit der angegebenen Reinheit kann zur Herstellung des Grundgerüsts auf einer Maske abgeschieden werden, die beispielsweise durch unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten die Bereiche der gewünschten Durchbrechungen vorgibt. Beispielsweise kann das Grundgerüst galvanisch auf einer Maske abgeschieden werden, die in dem Bereich der gewünschten Durchbrechungen isoliert ist. Derartige lokale Isolationen können fototechnisch aufgebracht sein. The basic framework can be used together with the openings be made using a mask. That is, nickel with The specified purity can be used to manufacture the basic framework can be deposited on a mask, for example by different surface textures the areas of desired breakthroughs. For example, that The basic structure can be galvanically deposited on a mask is isolated in the area of the desired openings. Such local isolations can be applied by photo technology his.

Die Edelmetallbeschichtung besteht günstigerweise zu mindestens 96 Gewichts-%, vorzugsweise zu mindestens 99 Gewichts-% aus Platin und/oder Palladium. Sie kann beispielsweise galvanisch auf dem Grundgerüst abgeschieden sein, wobei die angegebenen Reinheiten problemlos zu erreichen sind. The noble metal coating advantageously consists of at least 96% by weight, preferably at least 99% by weight Platinum and / or palladium. For example, it can be galvanic be deposited on the basic framework, the specified Purity can be easily achieved.

Um die Anhaftung der Platinschicht an dem Grundgerüst aus Nickel zu verbessern und um auch das Grundgerüst aus Nickel gegenüber den strengen chemischen Bedingungen eines Platingalvanisierbads zu schützen, kann zwischen dem Grundgerüst und der Edelmetallbeschichtung eine Phosphornickelschicht vorgesehen sein. Die Phosphornickelschicht kann durch Phosphorilierung der Oberfläche des Grundgerüsts hergestellt sein. To ensure that the platinum layer adheres to the nickel framework to improve and also compared to the basic framework made of nickel the strict chemical conditions of a platinum plating bath can protect between the framework and the Precious metal coating a phosphor nickel layer may be provided. The Phosphorus nickel layer can be achieved by phosphorilization of the surface of the basic structure.

Das Grundgerüst kann eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm und die Edelmetallbeschichtung eine Stärke von 0,2 bis 1,0 µm aufweisen. Die Dicke des Grundgerüsts muss so groß gewählt werden, dass in der Ebene der Flächenelektrode eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit gegeben ist und die Flächenelektrode die nötigen mechanischen Stabilitäten aufweist. Die Stärke der Edelmetallbeschichtung muss so dick sein, dass der geforderte vollflächige Überzug des Grundgerüsts der Flächenelektrode sichergestellt ist. Ein stärkerer Überzug verbietet sich allein aus Kostengründen. The basic structure can have a thickness of 0.1 to 0.3 mm and the Precious metal coating have a thickness of 0.2 to 1.0 microns. The thickness of the basic framework must be chosen so large that in a sufficient electrical level Conductivity is given and the surface electrode the necessary has mechanical stabilities. The strength of the Precious metal coating must be so thick that the required full surface Coating of the basic structure of the surface electrode ensured is. A thicker coating alone is out of the question Cost reasons.

Die Durchbrechungen in der Flächenelektrode können rund- und/oder langlochförmig sein. Typischerweise werden die Durchbrechungen relativ geringe Einzelabmessungen aufweisen. So sind sie in der Regel in mindestens einer Richtung nicht breiter als 1 mm, vorzugsweise nicht breiter als 0,5 mm, und in der Richtung senkrecht dazu nicht länger als 5 mm, vorzugsweise nicht länger als 3 mm. The openings in the surface electrode can be round and / or be elongated. Typically they are Breakthroughs have relatively small individual dimensions. So they are usually not wider in at least one direction than 1 mm, preferably not wider than 0.5 mm, and in the Direction perpendicular to it no longer than 5 mm, preferably no longer than 3 mm.

Die Flächendichte der Durchbrechungen beträgt aber typischerweise 30 bis 70% der Gesamtfläche der Flächenelektrode. The surface density of the openings is, however typically 30 to 70% of the total area of the surface electrode.

Die geometrischen Abmessungen der Flächenelektrode sind damit bekannten Metallfiltern für Tee bzw. Kaffee, die aus mit Gold beschichtetem Nickel bestehen können, nicht unähnlich. The geometric dimensions of the surface electrode are therefore known metal filters for tea or coffee, which are made with gold coated nickel can exist, not dissimilar.

Die Flächenelektroden müssen ihre Durchbrechungen nicht in allen Bereichen mit einer gleichen Dichte und Anordnung aufweisen. Insbesondere in einem Randbereich der Flächenelektrode können die Durchbrechungen in einer anderen Anordnung vorgesehen sein. Es können dort auch überhaupt keine Durchbrechungen vorgesehen sein. In diesem Randbereich geht es typischerweise nicht mehr um eine Gasversorgung einer vor der Flächenelektrode liegenden Diffusorschicht sondern um eine Verankerung der Flächenelektrode bzw. eine Abdichtung der Brennstoffzelle und häufig eine gleichzeitige Hindurchführung der Flächenelektrode durch diese Abdichtung, um den in einer Brennstoffzelle hergestellten bzw. in einem Hydrolyseur benötigten elektrischen Strom ab- bzw. zuzuleiten. Bei der Abdichtung einer Brennstoffzelle geht es vor allem darum, die beiden Seiten der Protonenaustauschmembran gegeneinander abzudichten, um die Entstehung von Knallgas zu vermeiden. Außerhalb dieser Abdichtung kann die Edelmetallbeschichtung des Grundgerüsts Unterbrechungen aufweisen, die beispielsweise vom Ablängen der Flächenelektrode herrühren, ohne dass dies der Funktion der Brennstoffzelle entgegensteht. The surface electrodes do not have their openings in all Have areas with the same density and arrangement. In particular in an edge area of the surface electrode the openings can be provided in a different arrangement. No openings can be provided there at all his. It is typically no longer a matter of this border area a gas supply to a lying in front of the surface electrode Diffuser layer but anchoring the surface electrode or a seal of the fuel cell and often a simultaneous passage of the surface electrode through it Sealing around the manufactured or in a fuel cell electrical current required in a hydrolyser be forwarded. The sealing of a fuel cell is the first step all about the two sides of the proton exchange membrane seal against each other to prevent the formation of oxyhydrogen avoid. Outside of this seal, the Precious metal coating of the basic structure have interruptions that for example, come from cutting the surface electrode to length without that this conflicts with the function of the fuel cell.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt The invention is described below using exemplary embodiments explained and described in more detail. It shows

Fig. 1 den typischen Schichtaufbau einer neuen Brennstoffzelle, Fig. 1 shows the typical layer structure of a new fuel cell,

Fig. 2 einen stark vergrößerten Schnitt durch eine Flächenelektrode der Brennstoffzelle gemäß Fig. 1, Fig. 2 shows a greatly enlarged section through a surface electrode of the fuel cell shown in FIG. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf die Flächenelektrode gemäß Fig. 1 und 2 und Fig. 3 is an enlarged plan view of the surface electrode of Fig. 1 and 2 and

Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform der Flächenelektrode. Fig. 4 is an enlarged plan view of an alternative embodiment of the surface electrode.

Die in Fig. 1 in Form ihrer wesentlichen Bestandteile wiedergegebene Brennstoffzelle 1 weist eine zentrale Protonenaustauschmembran 2 auf, die aufgrund ihrer Zusammensetzung auch als Polymerelektrolytmembran bezeichnet wird. Auf beiden Seiten der Protonenaustauschmembran 2 sind Diffusorschichten 3 angeordnet, die gasdurchlässig sind und über die Wasserstoff 4 als Brenngas einerseits und Sauerstoff 5 andererseits an die Protonenaustauschmembran gelangen. Die Protonenaustauschmembran 2 verhindert einen unmittelbaren Kontakt bzw. eine unmittelbare Vermischung des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff. Nur Protonen können durch die Protonenaustauschmembran 2 hindurchtreten. Dies ermöglicht eine kalte Oxydation des Wasserstoffs 4 zu Wasser unter gleichzeitiger Gewinnung von elektrischem Strom. Dieser elektrische Strom wird durch Flächenelektroden 6 abgegriffen, die rückwärtig an den Diffusorschichten 3 anliegen. Dabei sind die Flächenelektroden 6 mit Durchbrechungen 7 versehen, um es dem Wasserstoff 4 einerseits und dem Sauerstoff 5 andererseits zu ermöglichen, an vielen Orten in die jeweilige Diffusorschicht 3 überzutreten. Zudem kann durch die Durchbrechungen 7 auch bei der kalten Oxydation des Wasserstoffs 4 anfallendes Wasser aus der Diffusorschicht 3 abgeführt werden. Der elektrische Innenwiderstand der dargestellten Brennstoffzelle 1 hängt stark von den Kontaktwiderständen zwischen den Flächenelektroden 6 und den davor liegenden Diffusorschichten 3 ab. Auch der elektrische Widerstand innerhalb der jeweiligen Flächenelektrode 6 ist von großer Bedeutung. Um diese Einflussfaktoren auf den Innenwiderstand der Brennstoffzelle 1 im Sinne einer Reduzierung dieses Innenwiderstands zu optimieren, sind die Flächenelektroden 6 von dem in Fig. 2 separat skizzierten besonderen Aufbau. The fuel cell 1 shown in FIG. 1 in the form of its essential components has a central proton exchange membrane 2 , which due to its composition is also referred to as a polymer electrolyte membrane. Diffuser layers 3 are arranged on both sides of the proton exchange membrane 2 and are permeable to gas and through which hydrogen 4 as fuel gas on the one hand and oxygen 5 on the other hand reach the proton exchange membrane. The proton exchange membrane 2 prevents direct contact or direct mixing of the hydrogen with the oxygen. Only protons can pass through the proton exchange membrane 2 . This enables a cold oxidation of the hydrogen 4 to water with simultaneous generation of electrical current. This electrical current is tapped by surface electrodes 6 , which bear against the diffuser layers 3 at the rear. The surface electrodes 6 are provided with openings 7 to enable the hydrogen 4 on the one hand and the oxygen 5 on the other hand to pass into the respective diffuser layer 3 at many locations. In addition, through the perforations 7 , water obtained during the cold oxidation of the hydrogen 4 can also be removed from the diffuser layer 3 . The electrical internal resistance of the fuel cell 1 shown depends heavily on the contact resistances between the surface electrodes 6 and the diffuser layers 3 in front of them. The electrical resistance within the respective surface electrode 6 is also of great importance. In order to optimize these influencing factors on the internal resistance of the fuel cell 1 in the sense of reducing this internal resistance, the surface electrodes 6 are of the special construction separately outlined in FIG. 2.

Die Darstellung gemäß Fig. 2 ist nicht maßstabsgetreu. Sie dient nur dazu, die folgenden Details zu erläutern. Die Flächenelektrode 6 weist ein Grundgerüst 8 auf, das mit einer Edelmetallbeschichtung 9 versehen ist. Das Grundgerüst 8 besteht aus Reinnickel, was eine hohe elektrische Leitfähigkeit in der Ebene der Flächenelektrode 6 garantiert. Die Edelmetallbeschichtung 7 besteht aus reinem Platin, das galvanisch auf das Grundgerüst 8 aufgebracht ist. Dabei ist zwischen dem Grundgerüst 8 und der Edelmetallbeschichtung 7 eine Phosphornickelschicht 10 ausgebildet, die als Mittler zwischen dem Grundgerüst 8 und der Edelmetallbeschichtung 7 dient. Die Edelmetallbeschichtung 7 umschließt das Grundgerüst 8 vollständig. Es besteht somit keine Gefahr, dass Ni³⁺-Ionen aus dem Grundgerüst 8 austreten und protonenleitende Wege durch die Protonenaustauschmembran 2 gemäß Fig. 1 blockieren. Diese Gefahr ist grundsätzlich bei der Verwendung von Nickel in Brennstoffzellen bzw. Hydrolyseuren gegeben. Die Edelmetallbeschichtung 7 aus Platin hat zudem den Vorteil einer zusätzlichen Reduzierung des Kontaktwiderstands zwischen der Flächenelektrode 6 und der angrenzenden Diffusorschicht 3. Auch die katalytischen Eigenschaften des Platins können in der Brennstoffzelle 1 gemäß Fig. 1 in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden. The illustration in Fig. 2 is not drawn to scale. It only serves to explain the following details. The surface electrode 6 has a basic structure 8 which is provided with a noble metal coating 9 . The basic structure 8 consists of pure nickel, which guarantees a high electrical conductivity in the plane of the surface electrode 6 . The noble metal coating 7 consists of pure platinum, which is galvanically applied to the basic structure 8 . In this case, between the backbone 8 and the noble metal coating 7 is formed a phosphor layer of nickel 10, as an intermediary between the backbone 8 and the noble metal coating 7 is used. The precious metal coating 7 completely surrounds the basic structure 8 . There is therefore no danger of Ni ³⁺ ions emerging from the basic structure 8 and blocking proton-conducting paths through the proton exchange membrane 2 according to FIG. 1. This danger is inherent when using nickel in fuel cells or hydrolysers. The noble metal coating 7 made of platinum also has the advantage of an additional reduction in the contact resistance between the surface electrode 6 and the adjacent diffuser layer 3 . The catalytic properties of the platinum can also be advantageously used in the fuel cell 1 according to FIG. 1.

Die Durchbrechungen 7 in der Flächenelektrode 6 können, wie in Fig. 3 gezeigt ist, beispielsweise kreislochförmig sein. Es sind aber auch andere Formen von Durchbrechungen ohne weiteres nutzbar. Sinnvoll ist eine relativ feine Verteilung von Durchbrechungen mit einem relativ hohen Anteil der Durchbrechungen 7 an der Gesamtfläche der Flächenelektrode 6. Weder die in Fig. 3 dargestellten rundlochförmigen Durchbrechungen 7 noch die in Fig. 4 dargestellten langlochförmigen Durchbrechungen 7 sind hier maßstabsgerecht wiedergegeben. Es kommt auch auf eine ganz bestimmte Anordnung und Verteilung dieser Durchbrechungen 7 nicht an. Ganz entscheidend ist hingegen die hier beschriebene Materialauswahl für die Ausbildung der Flächenelektrode 6. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Brennstoffzelle
2 Protonenaustauschmembran
3 Diffusorschicht
4 Wasserstoff
5 Sauerstoff
6 Flächenelektrode
7 Durchbrechung
8 Grundgerüst
9 Edelmetallbeschichtung
10 Phosphornickelschicht
The openings 7 in the surface electrode 6 can, for example, be circular-hole-shaped, as shown in FIG. 3. However, other forms of breakthroughs can also be used without difficulty. A relatively fine distribution of openings with a relatively high proportion of openings 7 in the total area of surface electrode 6 is appropriate. Neither the round hole-shaped perforations 7 shown in Fig. 3 nor the scale are reproduced here shown in FIG. Oblong openings 4 7. A very specific arrangement and distribution of these openings 7 is also not important. On the other hand, the material selection described here is very decisive for the formation of the surface electrode 6 . REFERENCE SIGN LIST 1 fuel cell
2 proton exchange membrane
3 diffuser layer
4 hydrogen
5 oxygen
6 surface electrode
7 breakthrough
8 basic structure
9 precious metal coating
10 layer of phosphorus nickel

Claims

1. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur mit einer zentralen Protonenaustauschmembran, mit einer Diffusorschicht auf mindestens einer Seite der Protonenaustauschmembran und mit einer die Diffusorschicht flächig abstützenden, Durchbrechungen aufweisenden Flächenelektrode, wobei die Flächenelektrode ein Nickel enthaltendes Grundgerüst und eine Edelmetallbeschichtung auf dem Grundgerüst aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst (8) der Flächenelektrode (6) zu mindestens 90 Gewichts-% aus Nickel besteht und dass die Edelmetallbeschichtung (9) das Grundgerüst (8) in der Brennstoffzelle bzw. dem Hydrolyseur vollständig abdeckt und zu mindestens 90% aus Platin und/oder Palladium besteht. 1. Fuel cell or hydrolyser with a central proton exchange membrane, with a diffuser layer on at least one side of the proton exchange membrane and with a surface electrode which supports the diffuser layer and has openings, the surface electrode having a nickel-containing basic structure and a noble metal coating on the basic structure, characterized in that the basic structure ( 8 ) of the surface electrode ( 6 ) consists of at least 90% by weight of nickel and that the noble metal coating ( 9 ) completely covers the basic structure ( 8 ) in the fuel cell or the hydrolyser and at least 90% platinum and / or Palladium exists.

2. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst (8) zu mindestens 96 Gewichts-%, vorzugsweise zu mindestens 99 Gewichts-%, aus Nickel besteht. 2. Fuel cell or hydrolyser according to claim 1, characterized in that the basic structure ( 8 ) consists of at least 96% by weight, preferably at least 99% by weight, of nickel.

3. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst (8) mit den Durchbrechungen (7) unter Verwendung einer Maske hergestellt ist. 3. Fuel cell or hydrolyser according to claim 1 or 2, characterized in that the basic structure ( 8 ) with the openings ( 7 ) is made using a mask.

4. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst (8) galvanisch abgeschieden ist. 4. Fuel cell or hydrolyser according to claim 3, characterized in that the basic structure ( 8 ) is galvanically deposited.

5. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallbeschichtung (9) zu mindestens 96 Gewichts-%, vorzugsweise zu mindestens 99 Gewichts-% aus Platin und/oder Palladium besteht. 5. Fuel cell or hydrolyser according to one of claims 1 to 4, characterized in that the noble metal coating ( 9 ) consists of at least 96% by weight, preferably at least 99% by weight, of platinum and / or palladium.

6. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallbeschichtung (9) galvanisch auf dem Grundgerüst (8) abgeschieden ist. 6. Fuel cell or hydrolyser according to one of claims 1 to 5, characterized in that the noble metal coating ( 9 ) is electrodeposited on the basic structure ( 8 ).

7. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundgerüst (8) und der Edelmetallbeschichtung (9) eine Phosphornickelschicht (10) vorgesehen ist. 7. Fuel cell or hydrolyser according to one of claims 1 to 6, characterized in that a phosphor nickel layer ( 10 ) is provided between the basic structure ( 8 ) and the noble metal coating ( 9 ).

8. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphornickelschicht (10) durch Phosphorilierung der Oberfläche des Grundgerüsts (8) hergestellt ist. 8. Fuel cell or hydrolyser according to claim 7, characterized in that the phosphor nickel layer ( 10 ) is produced by phosphorilization of the surface of the basic structure ( 8 ).

9. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgerüst (8) eine Dicke von 0,1 bis 0,3 mm und die Edelmetallbeschichtung (9) eine Stärke von 0,2 bis 1,0 µm aufweist. 9. Fuel cell or hydrolyser according to one of claims 1 to 8, characterized in that the basic structure ( 8 ) has a thickness of 0.1 to 0.3 mm and the noble metal coating ( 9 ) has a thickness of 0.2 to 1.0 µm having.

10. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (7) rund- und/oder langlochförmig sind 10. Fuel cell or hydrolyser according to one of claims 1 to 9, characterized in that the openings ( 7 ) are round and / or elongated

11. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (7) in mindestens einer Richtung nicht breiter als 1 mm, vorzugsweise nicht breiter als 0,5 mm, und in der Richtung senkrecht dazu nicht länger als 5 mm, vorzugsweise nicht länger 3 mm sind. 11. Fuel cell or hydrolyser according to one of claims 1 to 10, characterized in that the openings ( 7 ) in at least one direction not wider than 1 mm, preferably not wider than 0.5 mm, and in the direction perpendicular to it no longer than 5 mm, preferably no longer than 3 mm.

12. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächendichte der Durchbrechungen (7) 30 bis 70% der Gesamtfläche der Flächenelektrode (6) beträgt. 12. Fuel cell or hydrolyser according to one of claims 1 to 11, characterized in that the areal density of the openings ( 7 ) is 30 to 70% of the total area of the areal electrode ( 6 ).

13. Brennstoffzelle oder Hydrolyseur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenelektrode (6) einen Randbereich mit einer anderen Anordnung von Durchbrechungen (7) oder ohne Durchbrechungen aufweist. 13. Fuel cell or hydrolyser according to one of claims 1 to 12, characterized in that the surface electrode ( 6 ) has an edge region with a different arrangement of openings ( 7 ) or without openings.