DE102016208873A1 - Bipolar plate, fuel cell stack and fuel cell system with cascaded humidification - Google Patents

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Abstract

Um eine Bipolarplatte (15) für eine Brennstoffzelle (11), umfassend eine Anodenseite (41) und eine Kathodenseite (40), wobei die Bipolarplatte (15) auf Anoden- oder Kathodenseite (41, 40) einen aktiven Bereich (AA) aufweist, der anodenseitig ein Anodengasströmungsfeld (43) und kathodenseitig ein Kathodengasströmungsfeld (42) ausbildet, sowie ein internes Kühlmittelströmungsfeld, Versorgungsbereiche (44, 45), dahingehend zu verbessern, dass in einfacher Weise eine Steuerung des Wasserhaushaltes der Reaktionsgase, insbesondere des Kathodengases ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Bipolarplatte (15) zumindest einen zusätzlichen Kathodengasport (54) zur Zuführung eines Kathodengases aufweist, der mit dem Kathodengasströmungsfeld (42) fluidführend verbunden ist, und dass der Bereich der Zuführung von Kathodengas zum Kathodengasströmungsfeld (42) eines ersten Kathodengasports (48) vom Bereich der Zuführung von Kathodengas des zusätzlichen Kathodengasports (54) zum Kathodengasströmungsfeld (42) in Strömungsrichtung des Kathodengasströmungsfeldes (42) voneinander beabstandet ist. Ferner werden ein Brennstoffzellenstapel (10) und ein Brennstoffzellensystem (100) beschrieben.A bipolar plate (15) for a fuel cell (11) comprising an anode side (41) and a cathode side (40), the bipolar plate (15) having an active region (AA) on the anode or cathode side (41, 40), the anode side, an anode gas flow field (43) and cathode side, a cathode gas flow field (42) and an internal coolant flow field, supply areas (44, 45) to improve that in a simple way, a control of the water balance of the reaction gases, in particular the cathode gas allows is proposed in that the bipolar plate (15) has at least one additional cathode gas port (54) for supplying a cathode gas, which is fluid-conductively connected to the cathode gas flow field (42), and the area of the supply of cathode gas to the cathode gas flow field (42) of a first cathode gas port (48). from the area of supply of cathode gas of the additional cathode gas port (54) to the cathode gas flow field (42) in the flow direction of the cathode gas flow field (42) is spaced from each other. Further, a fuel cell stack (10) and a fuel cell system (100) will be described.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, umfassend eine Anodenseite und eine Kathodenseite, wobei die Bipolarplatte auf Anoden- oder Kathodenseite Folgendes aufweist: einen aktiven Bereich, der anodenseitig ein Anodengasströmungsfeld und kathodenseitig ein Kathodengasströmungsfeld ausbildet, sowie ein internes Kühlmittelströmungsfeld, Versorgungsbereiche, umfassend Betriebsmitteldurchgangsöffnungen, nämlich Anodengasports zur Zu- und Abführung eines Anodengases, Kathodengasports zur Zu- und Abführung eines Kathodengases, sowie Kühlmittelports zur Zu- und Abführung eines Kühlmittels, Verteilerfelder, nämlich Anodengasverteilerfelder, die jeweils mit einem der Anodengasports sowie dem Anodengasströmungsfeld fluidführend verbunden sind; Kathodengasverteilerfelder, die jeweils mit einem der Kathodengasports sowie dem Kathodengasströmungsfeld fluidführend verbunden sind und Kühlmittelverteilerfelder, die jeweils mit einem der Kühlmittelports sowie dem Kühlmittelströmungsfeld fluidführend verbunden sind, sowie einen Brennstoffzellenstapel und ein Brennstoffzellensystem. The invention relates to a bipolar plate for a fuel cell comprising an anode side and a cathode side, the anode or cathode side bipolar plate comprising: an active region forming an anode gas flow field on the anode side and a cathode gas flow field on the cathode side, and an internal coolant flow field, supply regions comprising device passages namely, anode gas ports for supplying and discharging an anode gas, cathode gas ports for supplying and discharging a cathode gas, and coolant ports for supplying and discharging a coolant, manifold panels, namely anode gas manifold panels, each fluidly connected to one of the anode gas ports and the anode gas flow field; Cathode gas distributor fields, which are each fluid-carryingly connected to one of the cathode gas ports and the cathode gas flow field and coolant distributor fields, which are each fluid-carryingly connected to one of the coolant ports and the coolant flow field, and a fuel cell stack and a fuel cell system.

Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit (MEA für membrane electrode assembly), die ein Verbund aus einer ionenleitenden, insbesondere protonenleitenden Membran und jeweils einer beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode (Anode und Kathode) ist. Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation unter Abgabe von Elektronen stattfindet (H2 → 2H+ + 2e–). Über die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen H+ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen e– werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt, sodass eine Reduktion des Sauerstoffs unter Aufnahme der Elektronen stattfindet (½O2 + 2e– → O2–). Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum diese Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser (2H+ + O2– → H2O). Fuel cells use the chemical transformation of a fuel with oxygen to water to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain as core component the so-called membrane electrode assembly (MEA for membrane electrode assembly), which is a composite of an ion-conducting, in particular proton-conducting membrane and in each case a membrane disposed on both sides of the electrode (anode and cathode). During operation of the fuel cell, the fuel, in particular hydrogen H 2 or a hydrogen-containing gas mixture, is fed to the anode, where an electrochemical oxidation takes place with release of electrons (H 2 → 2H + + 2e - ). Via the membrane, which separates the reaction spaces gas-tight from each other and electrically isolated, takes place (water-bound or anhydrous) transport of protons H + from the anode compartment in the cathode compartment. The electrons e - provided at the anode are fed to the cathode via an electrical line. The cathode is supplied with oxygen or an oxygen-containing gas mixture, so that a reduction of the oxygen takes place with absorption of the electrons (½O 2 + 2e - → O 2- ). At the same time, these oxygen anions in the cathode compartment react with the protons transported through the membrane to form water (2H + + O 2- → H 2 O).

In der Regel wird die Brennstoffzelle durch eine Vielzahl im Stapel (stack) angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten gebildet, deren elektrische Leistungen sich addieren. Zwischen zwei Membran-Elektroden-Einheiten ist in einem Brennstoffzellenstapel jeweils eine Bipolarplatte angeordnet, die einerseits der Zuführung der Prozessgase zu der Anode beziehungsweise Kathode der benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten dient und andererseits der Zuführung eines Kühlmittels zur Abführung von Wärme. Bipolarplatten bestehen zudem aus einem elektrisch leitfähigen Material, um die elektrische Verbindung herzustellen. Sie weisen somit die dreifache Funktion der Prozessgasversorgung der Membran-Elektroden-Einheiten, der Kühlung sowie der elektrischen Anbindung auf. As a rule, the fuel cell is formed by a multiplicity of stacked membrane electrode units whose electrical powers add up. A bipolar plate is arranged in each case between two membrane electrode assemblies in a fuel cell stack, which on the one hand serves to supply the process gases to the anode or cathode of the adjacent membrane electrode assemblies and on the other hand to supply a coolant for the removal of heat. Bipolar plates also consist of an electrically conductive material to produce the electrical connection. They thus have the threefold function of the process gas supply of the membrane-electrode units, the cooling and the electrical connection.

Bipolarplatten für Brennstoffzellen weisen einen, üblicherweise zentral angeordneten aktiven Bereich auf, der an die katalytischen Elektroden der Membran-Elektroden-Einheit anschließt und an dem die eigentlichen Brennstoffzellenreaktionen stattfinden. Zu diesem Zweck weist der aktive Bereich anodenseitig ein offenes Anodengasströmungsfeld auf und kathodenseitig ein offenes Kathodengasströmungsfeld. Die Anodengas- und Kathodengasströmungsfelder sind zumeist in Form diskreter rinnenartiger Kanäle ausgebildet. Bekannt sind jedoch auch Strömungsfelder, die neben einer Hauptströmungsrichtung auch seitliche Strömungsrichtungen erlauben, oder offenporige/poröse Strukturen. Zudem weist der aktive Bereich ein internes Kühlmittelströmungsfeld auf, wobei dieses üblicherweise in Form von eingeschlossenen Kanälen ausgebildet ist. Um den aktiven Bereich mit den entsprechenden Betriebsmitteln zu versorgen, weisen Bipolarplatten zudem inaktive Versorgungsbereiche auf, in denen Betriebsmitteldurchgangsöffnungen (vorliegend auch Ports genannt) angeordnet sind, nämlich jeweils zwei Anodengasports zur Zu- und Abführung des Anodengases, zwei Kathodengasports zur Zu- und Abführung des Kathodengases und zwei Kühlmittelports zur Zu- und Abführung des Kühlmittels. Im Brennstoffzellenstapel liegen diese Betriebsmitteldurchgangsöffnungen deckungsgleich aufeinander, sodass sie durch den gesamten Stapel durchsetzende Hauptversorgungskanäle für die entsprechenden Betriebsmittel ausbilden. In den inaktiven Versorgungsbereichen sind ferner Verteilerfelder angeordnet, die dem Anschluss der Betriebsmitteldurchgangsöffnungen und den entsprechenden Strömungsfeldern des aktiven Bereichs dienen. Dabei umfassen die Verteilerfelder jeweils Anodengasverteilerfelder, die einen Anodengasport und mit dem Anodengasströmungsfeld des aktiven Bereichs fluidführend verbinden, Kathodengasverteilerfelder, welche einen Kathodengasport mit den Kathodengasströmungsfeld des aktiven Bereichs fluidführend verbinden, sowie Kühlmittelverteilerfelder, die einen Kühlmittelport und mit dem Kühlmittelströmungsfeld fluidführend verbinden. Die Verteilerfelder sind zumeist in Form diskreter, offener oder geschlossener Strömungskanäle ausgebildet. Bipolar plates for fuel cells have a, usually centrally disposed active region, which connects to the catalytic electrodes of the membrane-electrode assembly and where the actual fuel cell reactions take place. For this purpose, the active region has on the anode side an open anode gas flow field and on the cathode side an open cathode gas flow field. The anode gas and cathode gas flow fields are mostly in the form of discrete channel-like channels. However, flow fields are also known which permit not only a main flow direction but also lateral flow directions, or open-pored / porous structures. In addition, the active region has an internal coolant flow field, which is usually formed in the form of trapped channels. In order to supply the active area with the appropriate resources, bipolar plates also have inactive supply areas in which equipment through-openings (in the present case called ports) are arranged, namely two anode gas ports for supply and removal of the anode gas, two cathode gas ports for supply and discharge of Cathode gas and two coolant ports for supply and discharge of the coolant. In the fuel cell stack, these resource passages are congruent to each other so that they form through the entire stack passing through main supply channels for the corresponding resources. In the inactive service areas further distribution panels are arranged, which serve the connection of the equipment through-holes and the corresponding flow fields of the active area. The manifold panels each include anode gas manifold panels fluidly connecting an anode gas port and the anode gas flow field of the active area, cathode gas manifold panels fluidly connecting a cathode gas port to the cathode gas flow field of the active area, and coolant manifold panels connecting a coolant port and fluid carrying the coolant flow field. The distribution panels are usually designed in the form of discrete, open or closed flow channels.

Die Brennstoffzelle wird durch eine Vielzahl, im Stapel angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten gebildet, sodass auch von einem Brennstoffzellenstapel gesprochen wird. Zwischen zwei Membran-Elektroden-Einheiten ist jeweils eine Bipolarplatte angeordnet, welche eine Versorgung der Einzelzellen mit den Betriebsmedien, also den Reaktanden und einer Kühlflüssigkeit, sicherstellt. Zudem sorgen die Bipolarplatten für einen elektrisch leitfähigen Kontakt zu den Membran-Elektroden-Einheiten. Des Weiteren gewährleisten sie eine dichte Trennung zwischen Anoden- und Kathodenraum. The fuel cell is driven by a multiplicity of membrane electrode electrodes arranged in the stack. Units formed so that is also spoken of a fuel cell stack. Between two membrane-electrode units, a bipolar plate is in each case arranged, which ensures a supply of the individual cells with the operating media, ie the reactants and a cooling liquid. In addition, the bipolar plates provide an electrically conductive contact to the membrane-electrode assemblies. Furthermore, they ensure a tight separation between anode and cathode space.

Grundsätzliche Ziele bei der Entwicklung von Bipolarplatten stellen die Reduzierung des Gewichts, des Bauraums und der Kosten sowie die Erhöhung der Leistungsdichte dar. Diese Kriterien sind insbesondere für den mobilen Einsatz von Brennstoffzellen wichtig, beispielsweise für die elektromotorische Traktion von Fahrzeugen. Fundamental goals in the development of bipolar plates are the reduction of weight, installation space and costs as well as increasing the power density. These criteria are particularly important for the mobile use of fuel cells, for example for the electromotive traction of vehicles.

So muss das in die Kathode einer Brennstoffzelle eintretende Gas eine bestimmte relative Feuchte aufweisen, um ein Austrocken der MEA zu verhindern, was eine Leistungseinbuße zu Folge hätte. Gegen das Austrocknen der MEA wird in einem Brennstoffzellensystem ein Befeuchter verwendet, der einen Teil des Wassers, das bei der Zellreaktion anfällt, aus dem Brennstoffzellenabgas in das Kathodengas (Luft) überträgt, das der Brennstoffzelle zugeführt wird. Ein solcher Befeuchter benötigt jedoch einen relativ großen Bauraum, der grundsätzlich möglichst klein gehalten werden sollte. Thus, the gas entering the cathode of a fuel cell must have a certain relative humidity to prevent the MEA from drying out, which would result in a loss of performance. Against desiccation of the MEA, a humidifier is used in a fuel cell system, which transfers a part of the water resulting from the cell reaction from the fuel cell exhaust gas into the cathode gas (air) supplied to the fuel cell. However, such a humidifier requires a relatively large amount of space, which should in principle be kept as small as possible.

Alternativ wird versucht, durch Anpassung der Betriebsparameter eine optimale Befeuchtung in der Brennstoffzelle sicherzustellen oder beispielsweise durch eine Interne Kaskadierung der Kathodengaszuführung. Alternatively, it is attempted to ensure optimum humidification in the fuel cell by adaptation of the operating parameters or, for example, by internal cascading of the cathode gas supply.

So wird zur Steuerung des Wasserhaushaltes der Reaktionsgase in den Bipolarplatten sowie zur Erhöhung von Leistungsdichte, Wirkungsgrad und Lebensdauer der Brennstoffzelle in der WO 2012/143781 A1 (Toyota) und der US 20090197134 A1 (Daimler) vorgeschlagen, in den Kanal für das zu befeuchtende Reaktionsgas eine Vielzahl von Metallstreifen aus Titan beziehungsweise ein Lochblech einzubringen. Thus, to control the water balance of the reaction gases in the bipolar plates and to increase the power density, efficiency and life of the fuel cell in the WO 2012/143781 A1 (Toyota) and the US 20090197134 A1 (Daimler) proposed to introduce into the channel for the reaction gas to be humidified a plurality of metal strips of titanium or a perforated plate.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bipolarplatte, einen Brennstoffzellenstapel und ein Brennstoffzellensystem bereitzustellen, womit in einfacher Weise eine Steuerung des Wasserhaushaltes der Reaktionsgase, insbesondere des Kathodengases ermöglicht wird. The invention is based on the object to provide a bipolar plate, a fuel cell stack and a fuel cell system, which in a simple manner, a control of the water balance of the reaction gases, in particular of the cathode gas is made possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Bipolarplatte, einen Brennstoffzellenstapel und ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is achieved by a bipolar plate, a fuel cell stack and a fuel cell system having the features of the independent claims.

Die erfindungsgemäße Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle umfasst eine Anodenseite und eine Kathodenseite, wobei die Bipolarplatte auf Anoden- oder Kathodenseite Folgendes aufweist:

  • – einen aktiven Bereich, der anodenseitig ein Anodengasströmungsfeld und kathodenseitig ein Kathodengasströmungsfeld ausbildet, sowie ein internes Kühlmittelströmungsfeld,
  • – Versorgungsbereiche, umfassend – Betriebsmitteldurchgangsöffnungen, nämlich Anodengasports zur Zu- und Abführung eines Anodengases, Kathodengasports zur Zu- und Abführung eines Kathodengases, sowie Kühlmittelports zur Zu- und Abführung eines Kühlmittels, – Verteilerfelder, nämlich Anodengasverteilerfelder, die jeweils mit einem der Anodengasports sowie dem Anodengasströmungsfeld fluidführend verbunden sind; Kathodengasverteilerfelder, die jeweils mit einem der Kathodengasports sowie dem Kathodengasströmungsfeld fluidführend verbunden sind; und Kühlmittelverteilerfelder, die jeweils mit einem der Kühlmittelports sowie dem Kühlmittelströmungsfeld fluidführend verbunden sind,
wobei die Bipolarplatte zumindest einen zusätzlichen Kathodengasport zur Zuführung eines Kathodengases aufweist, der mit dem Kathodengasströmungsfeld fluidführend verbunden ist, und wobei der Bereich der Zuführung von Kathodengas zum Kathodengasströmungsfeld eines ersten Kathodengasports vom Bereich der Zuführung von Kathodengas des zusätzlichen Kathodengasports zum Kathodengasströmungsfeld in Strömungsrichtung des Kathodengasströmungsfeldes voneinander beabstandet ist. The bipolar plate for a fuel cell according to the invention comprises an anode side and a cathode side, wherein the bipolar plate on the anode or cathode side has the following:
  • An active region which forms an anode gas flow field on the anode side and a cathode gas flow field on the cathode side, as well as an internal coolant flow field,
  • - Supply areas, comprising - equipment through-holes, namely anode gas ports for supply and removal of an anode gas, cathode gas port for supply and discharge of a cathode gas, and coolant port for supply and removal of coolant, - distribution fields, namely anode gas distribution fields, each with one of the anode gas ports and the Anodengasströmungsfeld are fluidly connected; Cathode gas distributor fields, each fluidly connected to one of the cathode gas ports and the cathode gas flow field; and coolant manifold fields, each fluidly connected to one of the coolant ports and the coolant flow field,
wherein the bipolar plate has at least one additional cathode gas port for supplying a cathode gas in fluid communication with the cathode gas flow field and wherein the range of supplying cathode gas to the cathode gas flow field of a first cathode gas port is from the cathode gas port of the additional cathode gas port to the cathode gas flow field in the flow direction of the cathode gas flow field is spaced.

Zum Aufbau einer Brennstoffzelle oder eines Brennstoffzellenstapels sind die sonstigen Komponenten wie MEA entsprechend der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bipolarplatte auszubilden. Dies gilt auch für alle nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung. For constructing a fuel cell or a fuel cell stack, the other components such as MEA are to be formed according to the embodiment of the bipolar plate according to the invention. This also applies to all embodiments of the invention described below.

Nachstehend wird zur Vereinfachung die Anordnung von Betriebsmitteldurchgangsöffnungen, nämlich Anodengasports und Kathodengasports in Relation zu den Strömungsfeldern beschrieben, ohne stets auf die dazugehörigen Verteilerfelder einzugehen, über die die Betriebsgase den Strömungsfeldern zugeführt werden. Hereinafter, for simplicity, the arrangement of equipment through-holes, namely anode gas ports and cathode gas ports, in relation to the flow fields will be described without always going into the associated manifold fields through which the operating gases are supplied to the flow fields.

Unter Bereichen ist die Einmündung der Verteilerfelder in das jeweilige Strömungsfeld zu verstehen. Areas are to be understood as the junction of the distribution fields into the respective flow field.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Bipolarplatte ist es vorteilhafterweise möglich, dem Kathodengasströmungsfeld durch einen Kathodengasport am Anfang, bezogen auf die Strömungsrichtung, des Kathodengasströmungsfeldes befeuchtetes Kathodengas und in einem gewissen Abstand vom Kathodengasport durch den zusätzlichen Kathodengasport unbefeuchtetes Kathodengas zuzuführen. Da durch die Zellreaktion Wasser gebildet wird, das sich entlang des Kathodengasströmungsfeldes anreichert, ist es sinnvoll ausreichend, unbefeuchtetes Kathodengas über den zweiten Kathodengasport einzuleiten. So wird vermieden, dass das Kathodengas zum Ende des Kathodengasströmungsfeldes beziehungsweise die angrenzende MEA zu stark befeuchtet wird und sich Leistungseinbußen ergeben. Es wird zudem über die Länge des Kathodengasströmungsfeldes eine gleichmäßige Befeuchtung des Kathodengases erzielt. Due to the inventive design of a bipolar plate, it is advantageously possible, the cathode gas flow field by a cathode gas port at the beginning, based on the Flow direction, the Kathodengasströmungsfeldes moistened cathode gas and supplied at a certain distance from the cathode gas port through the additional cathode gas port unfenced cathode gas. Since water is formed by the cell reaction, which accumulates along the cathode gas flow field, it is useful enough to initiate unhumidified cathode gas via the second cathode gas port. This avoids that the cathode gas to the end of the cathode gas flow field or the adjacent MEA is excessively moistened and result in performance losses. It is also achieved over the length of the cathode gas flow field, a uniform humidification of the cathode gas.

Der Abstand der beiden Bereiche, für die Zuführung von befeuchtetem und unbefeuchtetem Kathodengas liegt vorzugsweise zwischen 1/3 und 2/3, vorzugsweise zwischen 1/3 und 1/2 der Länge des Kathodengasströmungsfeldes, sodass vorteilhafterweise ein vorgebbarer Grenzwert für den Feuchtegehalt des Kathodengases nicht überschritten wird. The distance between the two areas, for the supply of humidified and unhumidified cathode gas is preferably between 1/3 and 2/3, preferably between 1/3 and 1/2 of the length of the cathode gas flow field, so advantageously not a predeterminable limit for the moisture content of the cathode gas is exceeded.

Auch ist es erfindungsgemäß möglich, zwei oder drei oder auch mehr zusätzliche Kathodengasports vorzusehen, wobei die Abstände zueinander nicht gleich sein müssen, sodass die Einleitung trockenen Kathodengases in das Kathodengasströmungsfeld bedarfsgerecht gesteuert werden kann. Die Anzahl zusätzlicher Kathodengasports sollte jedoch gering gehalten werden, um den technischen Aufwand für deren Einbindung zu begrenzen. It is also possible according to the invention to provide two or three or more additional cathode gas ports, wherein the distances from one another need not be equal, so that the introduction of dry cathode gas into the cathode gas flow field can be controlled as required. However, the number of additional cathode gas ports should be kept low in order to limit the technical effort for their integration.

Vorzugsweise nimmt der Abstand bei zwei, drei oder mehr zusätzlichen Kathodengasports zueinander entlang des Kathodengasströmungsfeldes in Strömungsrichtung wegen des bei der Zellreaktion gebildeten Wassers ab. Preferably, the distance decreases with two, three or more additional cathode gas ports to each other along the cathode gas flow field in the flow direction because of the water formed in the cell reaction.

Die Anordnung des zusätzlichen Kathodengasports erfolgt nach einer bevorzugten Ausführungsform der Bipolarplatte direkt im Kathodengasströmungsfeld und zwar vorzugsweise mittig in Querrichtung im Kathodengasströmungsfeld. Die mittige Anordnung in Querrichtung wird bevorzugt, um Druckdifferenzen aufgrund von unterschiedlichen Strecken in den zwei zusätzlichen Verteilerfelder zu vermeiden. Die Anordnung des zusätzlichen Kathodengasports in Längsrichtung, das heißt, welcher Abstand zu dem Kathodengasport, der das befeuchtete Kathodengas einleitet, vorgesehen ist, erfolgt wie bereits vorab beschrieben. Im Anodengasströmungsfeld ist an korrespondierender Stelle zu dem zusätzlichen Kathodengasport eine Struktur vorgesehen, die den Anodengasstrom vorbeileitet. The arrangement of the additional cathode gas port takes place according to a preferred embodiment of the bipolar plate directly in the cathode gas flow field and preferably centrally in the transverse direction in the cathode gas flow field. The central arrangement in the transverse direction is preferred in order to avoid pressure differences due to different distances in the two additional distribution fields. The arrangement of the additional cathode gas port in the longitudinal direction, that is, which distance is provided to the cathode gas port, which initiates the humidified cathode gas, is carried out as already described above. In the anode gas flow field, a structure is provided at a corresponding point to the additional cathode gas port, which bypasses the anode gas flow.

Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Bipolarplatte wird das Kathodengasströmungsfeld in Längsrichtung mittig in zwei -Strömungsbereiche geteilt, wobei der zusätzliche Kathodengasport sich auf der Seite des Kathodengasströmungsfeldes befindet, die dem Bereich, in dem das befeuchtete Kathodengas eingeleitet wird, gegenüberliegt. In diesem Bereich erfolgt auch die Ableitung des Kathodenabgases über einen entsprechenden Kathodengasport. Die Einleitung trockenen Kathodengases erfolgt daher nach der Hälfte der Länge des Kathodengasströmungsfeldes. In a second preferred embodiment of the bipolar plate, the cathode gas flow field is split longitudinally in the middle into two flow areas, with the additional cathode gas port being on the side of the cathode gas flow field facing the area where the humidified cathode gas is introduced. In this area, the discharge of the cathode exhaust gas via a corresponding cathode gas port also takes place. The introduction of dry cathode gas therefore takes place after half the length of the cathode gas flow field.

Der Kathodengasstrom, der im ersten Strömungsbereich des Kathodengasströmungsfeldes strömt, wird im Bereich des zusätzlichen Kathodengasport durch entsprechende Strukturen mit trockenem Kathodengas angereichert und um 180° in den zweiten Strömungsbereich des Kathodengasströmungsfeldes umgelenkt. The cathode gas stream, which flows in the first flow region of the cathode gas flow field, is enriched in the region of the additional cathode gas port by corresponding structures with dry cathode gas and deflected by 180 ° into the second flow region of the cathode gas flow field.

Die Anordnung der sonstigen Betriebsmittelports kann nach dieser Ausführungsform der Bipolarplatte unterschiedlich ausgestaltet sein. The arrangement of the other resources ports can be designed differently according to this embodiment of the bipolar plate.

So kann der zusätzliche Kathodengasport sich über die gesamte Breite des Kathodengasströmungsfeldes erstrecken, sodass sich auf dieser Seite der Bipolarplatte lediglich der zusätzliche Kathodengasport befindet, während die sonstigen Betriebsmittelports auf der Seite der Bipolarplatte angeordnet sind, bei der das befeuchtete Kathodengas eingeleitet wird. Bei dieser Ausführungsform kann auf entsprechende Verteilerfelder verzichtet werden. Thus, the additional cathode gas can extend over the entire width of the cathode gas flow field, so that only the additional cathode gas port is located on this side of the bipolar plate, while the other resources ports are arranged on the side of the bipolar plate, in which the humidified cathode gas is introduced. In this embodiment can be dispensed with corresponding distribution panels.

Daraus folgt, dass die Anodenseite ebenfalls mittig unterteilt ist, wobei der zusätzliche Kathodengasport auf der Anodenseite als Umlenkstruktur ausgebildet ist, die den Anodengasstrom um 180° umlenkt, sodass der Anoden- und Kathodengasstrom in allen Bereichen in die gleiche Raumrichtung strömt. It follows that the anode side is also divided in the middle, wherein the additional cathode gas port is formed on the anode side as a deflection structure, which deflects the anode gas flow by 180 °, so that the anode and cathode gas stream flows in all areas in the same spatial direction.

Nach einer andern Ausgestaltung erstreckt sich der zusätzliche Kathodengasport nicht über das gesamte Kathodengasströmungsfeld, sondern dieser ist neben den Ports für das Anodengas und das Kühlmittel angeordnet, sodass sich auf der Seite der Bipolarplatte, auf der das befeuchtete Gas eingeleitet wird, sich die beiden Kathodengasports zur Zu- und Ableitung des Kathodengases sowie ein Anodengas- und ein Kühlmittelport befinden. According to another embodiment, the additional cathode gas port does not extend over the entire cathode gas flow field, but this is arranged adjacent to the ports for the anode gas and the coolant, so that on the side of the bipolar plate on which the humidified gas is introduced, the two cathode gas ports for Supply and discharge of the cathode gas and an anode gas and a coolant port are located.

Die Anodenseite kann bei dieser Ausgestaltung der Bipolarplatte mit der mittigen Aufteilung so betrieben werden, dass das Anodengas entweder im Gleichstrom mit dem eintretenden befeuchteten Kathodengas oder mit dem mit trockenem Kathodengas angereicherten Kathodengasstrom, der um 180° umgelenkt wird, strömt. The anode side can be operated in this embodiment of the bipolar plate with the central distribution so that the anode gas flows either in cocurrent with the incoming humidified cathode gas or with the cathode gas stream enriched with dry cathode gas, which is deflected by 180 °.

Ein erfindungsgemäßer Brennstoffzellenstapel ist unter Verwendung voranstehend beschriebener Bipolarplatten aufgebaut. A fuel cell stack according to the invention is constructed using bipolar plates described above.

Beansprucht wird auch ein entsprechendes Brennstoffzellensystem, das einen Befeuchter zum Befeuchten von Kathodengas und zur Entfeuchtung von Kathodenabgas aufweist und das ausgelegt ist, einem Brennstoffzellenstapel aus voranstehend beschriebener Bipolarplatte über einen zusätzlichen Kathodengashauptversorgungskanal trockenes Kathodengas zuzuführen. Also claimed is a corresponding fuel cell system having a humidifier for humidifying cathode gas and for dehumidifying cathode exhaust gas and adapted to supply dry cathode gas to a fuel cell stack of the above-described bipolar plate via an additional cathode gas main supply channel.

Ein Brennstoffzellenstapel weist für die Betriebsmedien Hauptversorgungskanäle auf, die sich beim Stapeln von MEA und Bipolarplatten zwangsläufig durch die übereinander angeordneten Betriebsmittelports ergeben. A fuel cell stack has main service channels for the operating media that inevitably result from stacked MEA and bipolar plates through the stacked resource ports.

Da die erfindungsgemäße Bipolarplatte einen zusätzlichen Kathodengasport aufweist, ergibt sich auch ein zusätzlicher Kathodengashauptversorgungskanal, der mit trockener Luft beschickt wird. Since the bipolar plate according to the invention has an additional cathode gas port, there is also an additional cathode gas main supply channel, which is supplied with dry air.

Im Brennstoffzellensystem wird parallel zum Befeuchter über ein Stellmittel trockenes Kathodengas zum zusätzlichen Kathodengashauptversorgungskanal geleitet. Beispielsweise kann über ein Stellmittel vor dem Befeuchter Kathodengas in eine separate Leitung überführt werden. Als Stellmittel ist beispielsweise eine Regelklappe geeignet. Alternativ kann in der separaten Leitung, die vor dem Befeuchter abzweigt, auch eine Drosselklappe vorgesehen sein. Über derartige Stellmittel können dann die Massenströme für die einzelnen Kathodengasports gesteuert werden. In the fuel cell system, dry cathode gas is routed parallel to the humidifier via an adjusting means to the additional cathode gas supply channel. For example, can be converted via a control means in front of the humidifier cathode gas in a separate line. As a control means, for example, a control valve is suitable. Alternatively, a throttle valve may be provided in the separate line, which branches off in front of the humidifier. By means of such adjusting means, the mass flows for the individual cathode gas ports can then be controlled.

Zur Versorgung mit Kathodengas ist vorzugsweise ein Verdichter oder auch zwei Verdichter vorgesehen, für den erfindungsgemäß verschiedene Verdichterschaltungen gegeben sein können. So kann bei zwei Verdichtern auch parallel zum Befeuchter trockenes Kathodengas gefördert werden. For supplying with cathode gas, a compressor or two compressors is preferably provided, for which different compressor circuits according to the invention can be provided. Thus, in two compressors, dry cathode gas can also be conveyed parallel to the humidifier.

Bei der Verwendung von zwei Verdichtern für die Luftzufuhr, wird vorzugsweise eine „back-to-back“-Anordnung der beiden Verdichter denkbar, um vorteilhafterweise die Lagerkräfte zu minimieren. When using two compressors for the air supply, preferably a "back-to-back" arrangement of the two compressors is conceivable in order to advantageously minimize the bearing forces.

Alternativ ist es vorgesehen, einen der beiden Verdichter direkt mittels einer Turbine zu betreiben in Form eines Abgasturboladers ohne zusätzlichen Motor. Alternatively, it is provided to operate one of the two compressors directly by means of a turbine in the form of an exhaust gas turbocharger without an additional engine.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems ermöglicht vorteilhafterweise einen Befeuchter mit einer vergleichsweise geringen Größe. The inventive design of a fuel cell system advantageously allows a humidifier with a relatively small size.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Brennstoffzellenstapels lässt sich vorteilhafterweise bei metallischen oder graphitischen Bipolarplatten realisieren. The configuration of a fuel cell stack according to the invention can be advantageously realized with metallic or graphitic bipolar plates.

Beansprucht wird zudem ein Brennstoffzellenstapel umfassend eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Bipolarplatten sowie eine Mehrzahl von Membran-Elektroden-Einheiten, wobei die Bipolarplatten und die Membran-Elektroden-Einheiten abwechselnd aufeinander gestapelt sind. Also claimed is a fuel cell stack comprising a plurality of bipolar plates according to the invention and a plurality of membrane-electrode units, wherein the bipolar plates and the membrane-electrode units are alternately stacked on one another.

Vorzugsweise handelt es sich bei den in den erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapeln verwendeten Membranen um Polymerelektrolytmembranen. Preferably, the membranes used in the fuel cell stacks according to the invention are polymer electrolyte membranes.

Der Brennstoffzellenstapel kann für mobile oder stationäre Anwendungen eingesetzt werden. Insbesondere dient er der Stromversorgung eines Elektromotors für den Antrieb eines Fahrzeugs. Somit ist auch Gegenstand der Erfindung ein Brennstoffzellensystem erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel aufweisend sowie ein Fahrzeug mit einem solchen System. The fuel cell stack can be used for mobile or stationary applications. In particular, it serves to supply power to an electric motor for driving a vehicle. Thus, the subject of the invention is a fuel cell system fuel cell stack according to the invention and having a vehicle with such a system.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäße Brennstoffzellensystems; 1 a block diagram of a fuel cell system according to the invention;

2 eine Aufsicht auf die Kathodenseite einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte; 2 a plan view of the cathode side of a bipolar plate according to the invention;

3 eine Aufsicht auf die Anodenseite der erfindungsgemäßen Bipolarplatte nach 2, 3 a plan view of the anode side of the bipolar plate according to the invention 2 .

4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems mit einer geschnittenen Ansicht eines Brennstoffzellenstapels aufweisend Bipolarplatten nach 2 und 3; 4 a simplified block diagram of a fuel cell system according to the invention with a sectional view of a fuel cell stack comprising bipolar plates according to 2 and 3 ;

5 in einer Kurve den Feuchtegehalt von Kathodengas in Relation zur Länge des Strömungsfeldes; 5 in a curve, the moisture content of cathode gas in relation to the length of the flow field;

6 eine Aufsicht auf die Kathodenseite einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte nach einer zweiten Ausführungsform; 6 a plan view of the cathode side of a bipolar plate according to the invention according to a second embodiment;

7 eine Aufsicht auf die Anodenseite der erfindungsgemäßen Bipolarplatte nach 6, 7 a plan view of the anode side of the bipolar plate according to the invention 6 .

8 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems mit einer geschnittenen Ansicht eines Brennstoffzellenstapels; 8th a simplified block diagram of a fuel cell system according to the invention with a sectional view of a fuel cell stack;

9 eine Aufsicht auf die Kathodenseite einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte nach einer dritten Ausführungsform; 9 a plan view of the cathode side of a bipolar plate according to the invention according to a third embodiment;

10 eine Aufsicht auf die Anodenseite der erfindungsgemäßen Bipolarplatte nach 9; 10 a plan view of the anode side of the bipolar plate according to the invention 9 ;

11 eine Aufsicht auf die Anodenseite der erfindungsgemäßen Bipolarplatte nach 9 mit veränderter Strömungsrichtung des Anodengases; 11 a plan view of the anode side of the bipolar plate according to the invention 9 with changed flow direction of the anode gas;

12 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems mit einer Ausführungsform einer Verdichterverschaltung; 12 a simplified block diagram of a fuel cell system according to the invention with an embodiment of a compressor circuit;

13 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems mit einer zweiten Ausführungsform einer Verdichterverschaltung; und 13 a simplified block diagram of a fuel cell system according to the invention with a second embodiment of a compressor circuit; and

14 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems mit einer dritten Ausführungsform einer Verdichterverschaltung. 14 a simplified block diagram of a fuel cell system according to the invention with a third embodiment of a compressor circuit.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem 100, das Teil eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, ist, das einen Elektrotraktionsmotor aufweist, der durch das Brennstoffzellensystem 100 mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst als Kernkomponente einen Brennstoffzellenstapel 10, der eine Vielzahl von in Stapelform angeordneten Einzelzellen 11 aufweist. 1 shows a fuel cell system according to the invention 100 , which is part of a not further shown vehicle, in particular an electric vehicle, having an electric traction motor, by the fuel cell system 100 is supplied with electrical energy. The fuel cell system 100 comprises as a core component a fuel cell stack 10 containing a plurality of stacked single cells 11 having.

Jede Einzelzelle 11 umfasst jeweils einen Anodenraum 12 sowie einen Kathodenraum 13, welche von einer ionenleitfähigen Polymerelektrolytmembran 14 voneinander getrennt sind (siehe Detailausschnitt). Der Anoden- und Kathodenraum 12, 13 umfasst jeweils eine katalytische Elektrode, die Anode beziehungsweise die Kathode (nicht dargestellt), welche die jeweilige Teilreaktion der Brennstoffzellenumsetzung katalysiert. Die Anoden- und Kathodenelektrode weisen ein katalytisches Material auf, das auf einem elektrisch leitfähigen Trägermaterial großer spezifischer Oberfläche, beispielsweise einem kohlenstoffbasierten Material, geträgert vorliegt. Zwischen zwei solchen Membran-Elektroden-Einheiten ist ferner jeweils eine Bipolarplatte 15 angeordnet, welche der Zuführung der Betriebsmedien in die Anoden- und Kathodenräume 12, 13 dient und ferner die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Brennstoffzellen 11 herstellt. Every single cell 11 each includes an anode compartment 12 and a cathode compartment 13 , which of an ion-conductive polymer electrolyte membrane 14 are separated from each other (see detail). The anode and cathode compartment 12 . 13 each comprises a catalytic electrode, the anode or the cathode (not shown), which catalyzes the respective partial reaction of the fuel cell reaction. The anode and cathode electrodes comprise a catalytic material supported on an electrically conductive high surface area support material, such as a carbon based material. Between two such membrane-electrode assemblies is further each a bipolar plate 15 arranged, which the supply of the operating media in the anode and cathode spaces 12 . 13 serves and also the electrical connection between the individual fuel cells 11 manufactures.

Um den Brennstoffzellenstapel 10 mit den Betriebsgasen zu versorgen, weist das Brennstoffzellensystem 100 einerseits eine Anodenversorgung 20 und andererseits eine Kathodenversorgung 30 auf. Die Anodenversorgung 20 umfasst einen Anodenversorgungspfad 21, welcher der Zuführung eines Anodengases (dem Brennstoff), beispielsweise Wasserstoff, in die Anodenräume 12 des Brennstoffzellenstapels 10 über einen Anodeneinlass des Brennstoffzellenstapels 10 dient. Die Anodenversorgung 20 umfasst ferner einen Anodenabgaspfad 22, der das Anodenabgas aus den Anodenräumen 12 über einen Anodenauslass des Brennstoffzellenstapels 10 abführt. Der Anodenbetriebsdruck auf den Anodenseiten 12 des Brennstoffzellenstapels 10 kann über ein nicht dargestelltes Stellmittel in dem Anodenversorgungspfad 21 einstellbar sein. To the fuel cell stack 10 to supply with the operating gases, the fuel cell system 100 on the one hand, an anode supply 20 and on the other hand, a cathode supply 30 on. The anode supply 20 includes an anode supply path 21 which feeds an anode gas (the fuel), for example hydrogen, into the anode spaces 12 of the fuel cell stack 10 via an anode inlet of the fuel cell stack 10 serves. The anode supply 20 further includes an anode exhaust path 22 containing the anode exhaust gas from the anode chambers 12 via an anode outlet of the fuel cell stack 10 dissipates. The anode operating pressure on the anode sides 12 of the fuel cell stack 10 can via an unillustrated actuating means in the anode supply path 21 be adjustable.

Die Kathodenversorgung 30 umfasst einen Kathodenversorgungspfad 31, welcher den Kathodenräumen 13 des Brennstoffzellenstapels 10 ein sauerstoffhaltiges Kathodengas zuführt, insbesondere Luft, die aus der Umgebung angesaugt wird. Die Kathodenversorgung 30 umfasst ferner einen Kathodenabgaspfad 32, welcher das Kathodenabgas (insbesondere die Abluft) aus den Kathodenräumen 13 des Brennstoffzellenstapels 10 abführt und dieses gegebenenfalls einer nicht dargestellten Abgasanlage zuführt. The cathode supply 30 includes a cathode supply path 31 which is the cathode spaces 13 of the fuel cell stack 10 supplying an oxygen-containing cathode gas, in particular air, which is sucked from the environment. The cathode supply 30 further includes a cathode exhaust path 32 , which the cathode exhaust gas (in particular the exhaust air) from the cathode compartments 13 of the fuel cell stack 10 dissipates and optionally this feeds an exhaust system, not shown.

Das Brennstoffzellensystem 100 weist ferner einen Befeuchter 33 auf. Der Befeuchter 33 ist einerseits so in dem Kathodenversorgungspfad 31 angeordnet, dass er von dem Kathodengas durchströmbar ist. Andererseits ist er so in dem Kathodenabgaspfad 32 angeordnet, dass es von dem Kathodenabgas durchströmbar ist. Der Befeuchter 33 weist typischerweise eine Mehrzahl von wasserdampfpermeablen Membranen auf, die entweder flächig oder in Form von Hohlfasern ausgebildet sind. Dabei wird eine Seite der Membranen von dem vergleichsweise trockenen Kathodengas (Luft) überströmt und die andere Seite von dem vergleichsweise feuchten Kathodenabgas (Abgas). Getrieben durch den höheren Partialdruck an Wasserdampf in dem Kathodenabgas kommt es zu einem Übertritt von Wasserdampf über die Membran in das Kathodengas, das auf diese Weise befeuchtet wird. Der Übertritt des Wasserdampfes wird durch einen Pfeil in den entsprechenden Figuren symbolisiert. Vor dem Befeuchter 33 ist eine Regelklappe 34 im Kathodenversorgungspfad 31 angeordnet, das den Kathodengasstrom aufteilt und über eine Versorgungsleitung 35 dem Brennstoffzellenstapel 10 trockenes Kathodengas zuführt, wie nachstehend zu den weiteren Figuren erläutert wird. The fuel cell system 100 also has a humidifier 33 on. The humidifier 33 on the one hand is in the cathode supply path 31 arranged so that it can be flowed through by the cathode gas. On the other hand, it is so in the cathode exhaust path 32 arranged so that it can be flowed through by the cathode exhaust gas. The humidifier 33 typically has a plurality of water vapor permeable membranes formed either flat or in the form of hollow fibers. In this case, one side of the membranes is overflowed by the comparatively dry cathode gas (air) and the other side by the comparatively moist cathode exhaust gas (exhaust gas). Driven by the higher partial pressure of water vapor in the cathode exhaust gas, there is a transfer of water vapor across the membrane in the cathode gas, which is moistened in this way. The passage of the water vapor is symbolized by an arrow in the corresponding figures. In front of the humidifier 33 is a control flap 34 in the cathode supply path 31 arranged, which divides the cathode gas flow and via a supply line 35 the fuel cell stack 10 dry cathode gas supplies, as will be explained below to the other figures.

Zur Förderung und Verdichtung des Kathodengases ist in dem Kathodenversorgungspfad 31 ein in 1 nicht dargestellter Verdichter angeordnet. Beispielhafte Verdichteranordnungen werden in den nachfolgenden Figuren gezeigt und erläutert. For the promotion and compression of the cathode gas is in the cathode supply path 31 a in 1 unillustrated compressor arranged. Exemplary compressor arrangements are shown and explained in the following figures.

Die 2 und 3 zeigen die Kathodenseite 40 beziehungsweise die Anodenseite 41 einer erfindungsgemäße Bipolarplatte 15. In 4 wird ein Brennstoffzellensystem 100 mit einem Brennstoffzellenstapel 10 dargestellt, der erfindungsgemäße Bipolarplatten 15 der Ausführungsform nach 2 und 3 aufweist. The 2 and 3 show the cathode side 40 or the anode side 41 a bipolar plate according to the invention 15 , In 4 becomes a fuel cell system 100 with a fuel cell stack 10 represented, the bipolar plates according to the invention 15 the embodiment according to 2 and 3 having.

Die Bipolarplatte 15 weist auf der Kathodenseite 40 ein Kathodengasströmungsfeld 42 und auf der Anodenseite 41 ein Anodengasströmungsfeld 43 als aktive Bereiche AA auf. Ein Kühlmittelströmungsfeld findet sich, hier nicht sichtbar, im Inneren der Bipolarplatte 15. An beiden Enden des aktiven Bereichs AA sind Versorgungsbereiche 44, 45 angeordnet, die Betriebsmitteldurchgangsöffnungen, nämlich Anodengasports 46, 47 zur Zu- und Abführung eines Anodengases, Kathodengasports 48, 49 zur Zu- und Abführung eines Kathodengases, sowie Kühlmittelports 50, 51 zur Zu- und Abführung eines Kühlmittels aufweisen The bipolar plate 15 indicates on the cathode side 40 a cathode gas flow field 42 and on the anode side 41 an anode gas flow field 43 as active areas AA. A coolant flow field is found, not visible here, inside the bipolar plate 15 , At both ends of the active area AA are service areas 44 . 45 arranged, the equipment through-holes, namely anode gas ports 46 . 47 for supplying and removing an anode gas, cathode gas port 48 . 49 for the supply and discharge of a cathode gas, as well as coolant port 50 . 51 have to supply and discharge of a coolant

Weiterhin sind zwischen dem Betriebsmitteldurchgangsöffnungen und dem Kathodengasströmungsfeld 42 sowie dem Anodengasströmungsfeld 43 Verteilerfelder 52, 53 angeordnet, die die Betriebsmittel den jeweiligen Strömungsfeldern zuführen. Furthermore, between the working medium passage openings and the cathode gas flow field 42 and the anode gas flow field 43 Patch Panels 52 . 53 arranged, which supply the resources to the respective flow fields.

Die Bipolarplatte 15 weist mittig im aktiven Bereich AA einen zusätzlichen Kathodengasport 54 auf, der der Zuführung von trockenem Kathodengas in das Kathodengasströmungsfeld 42 dient. Beidseitig des zusätzlichen Kathodengasports 54 sind ebenfalls Verteilerfelder 55, 56 angeordnet, die das befeuchtete Kathodengas zum zusätzlichen Kathodengasport 54 führen, wo es mit dem trockenen Kathodengas vermischt und wieder dem Kathodengasströmungsfeld 42 zugeführt wird, bis es durch den Kathodengasport 49 zur Ableitung des Kathodenabgases aus der Brennstoffzelle 10 geleitet wird. The bipolar plate 15 has center in the active area AA an additional cathode gas port 54 on, the supply of dry cathode gas in the cathode gas flow field 42 serves. Both sides of the additional cathode gas port 54 are also distribution fields 55 . 56 arranged the humidified cathode gas to the additional cathode gas port 54 where it mixes with the dry cathode gas and back to the cathode gas flow field 42 is fed until it passes through the cathode gas port 49 for the derivation of the cathode exhaust gas from the fuel cell 10 is directed.

Auf der Anodenseite 41 ist im Anodengasströmungsfeld 43 an zum zusätzlichen Kathodengasport 54 korrespondierender Stelle eine Umlenkungsstruktur 57 zur Umlenkung des Anodengasstroms vorgesehen. On the anode side 41 is in the anode gas flow field 43 on to the additional cathode gas port 54 corresponding point a deflection structure 57 provided for the deflection of the anode gas stream.

Der Brennstoffzellenstapel 10 in 4 weist Hauptversorgungskanäle 58, 59, 60 auf, wobei zur Vereinfachung nur der Hauptversorgungskanal 58 für befeuchtetes Kathodengas, der Hauptversorgungskanal 59 für trockenes Kathodengas und der Hauptversorgungskanal 60 für Kathodenabgas dargestellt sind. Die Versorgung des Brennstoffzellenstapels 10 mit Kathodengas erfolgt, wie auch in 1 gezeigt, über einen Kathodengasversorgungspfad 31, in den ein Befeuchter 33 eingebunden ist, der Feuchtigkeit aus dem Kathodenabgas in das Kathodengas (Pfeil) überführt. Vor dem Befeuchter 33 in Strömungsrichtung ist eine Regelklappe 34 vorgesehen, die der Versorgungsleitung 35 zur Zuführung von trockenem Kathodengas zum Hauptversorgungskanal 59 zuleitet. Als Alternative der Regelung der Zufuhr von trockenem Kathodengas mittels der Regelklappe 34 ist in der Versorgungsleitung 35 eine Drosselklappe 61 angeordnet. The fuel cell stack 10 in 4 has main supply channels 58 . 59 . 60 on, with for simplicity only the main supply channel 58 for humidified cathode gas, the main supply channel 59 for dry cathode gas and the main supply channel 60 are shown for cathode exhaust gas. The supply of the fuel cell stack 10 done with cathode gas, as well as in 1 shown via a cathode gas supply path 31 into a humidifier 33 is integrated, the moisture from the cathode exhaust gas in the cathode gas (arrow) transferred. In front of the humidifier 33 in the flow direction is a control valve 34 provided, the supply line 35 for supplying dry cathode gas to the main supply channel 59 feeds. As an alternative, the regulation of the supply of dry cathode gas by means of the control valve 34 is in the supply line 35 a throttle 61 arranged.

Die Strömung des Kathodengases in den Hauptversorgungskanälen 58, 59, 60 und in dem Kathodengasströmungsfeld 42 ist durch Pfeile angedeutet. The flow of the cathode gas in the main supply channels 58 . 59 . 60 and in the cathode gas flow field 42 is indicated by arrows.

5 zeigt eine Kurve 62, die den Feuchtigkeitsgehalt des Kathodengases in Relation zur Länge l des Kathodengasströmungsfeldes 42 einer Bipolarplatte 15 gemäß der Ausführungsform, die in den 2 bis 4 gezeigt ist, wiedergibt. Am Anfang des Kathodenströmungsfeldes 42 wird befeuchtetes Kathodengas eingeleitet, dessen Feuchtigkeit im weiteren Verlauf stetig ansteigt. Sobald das Kathodengas den zusätzlichen Kathodengasport 54 bei l/2 erreicht, sinkt der Feuchtigkeitsgehalt deutlich ab, um anschließend wieder durch die Aufnahme von Wasser aus der Zellreaktion zu steigen. Sofern zwei oder mehr zusätzliche Kathodengasports vorgesehen sind, lassen sich die Maxima und Minima der Kurve einander annähern, sodass sich ein noch gleichmäßigerer Feuchtigkeitsverlauf entlang des Kathodengasströmungsfeldes 42 erzielen lässt. Leistungseinbußen des Brennstoffzellenstapels können somit vermieden oder zumindest reduziert werden. 5 shows a curve 62 , the moisture content of the cathode gas in relation to the length l of the cathode gas flow field 42 a bipolar plate 15 according to the embodiment shown in the 2 to 4 is shown. At the beginning of the cathode flow field 42 humidified cathodic gas is introduced, whose moisture increases steadily in the course. Once the cathode gas the additional cathode gas port 54 reached at l / 2, the moisture content drops significantly, and then rise again by the absorption of water from the cell reaction. If two or more additional cathode gas ports are provided, the maxima and minima of the curve can be approximated so that an even more uniform moisture flow along the cathode gas flow field 42 achieve. Performance losses of the fuel cell stack can thus be avoided or at least reduced.

Die 6 und 7 zeigen die Kathodenseite 40 beziehungsweise die Anodenseite 41 einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte 15 nach einer zweiten Ausführungsform. In 8 wird ein damit aufgebautes Brennstoffzellensystem 100 mit einem Brennstoffzellenstapel 10 dargestellt, wobei auch hier lediglich für die Erfindung wesentliche Teile des Brennstoffzellensystems 100 gezeigt sind. The 6 and 7 show the cathode side 40 or the anode side 41 a bipolar plate according to the invention 15 according to a second embodiment. In 8th becomes a fuel cell system constructed with it 100 with a fuel cell stack 10 represented, wherein also here only for the invention essential parts of the fuel cell system 100 are shown.

Die Bipolarplatte 15 weist auf der Kathodenseite 40 ein Kathodengasströmungsfeld 42 und auf der Anodenseite 41 ein Anodenströmungsfeld 43 als aktive Bereiche AA auf. An einem Ende des aktiven Bereichs AA ist ein Versorgungsbereich 44 angeordnet, der Anodengasports 46, 47 zur Zu- und Abführung eines Anodengases, Kathodengasports 48, 49, zur Zu- und Abführung eines Kathodengases, sowie Kühlmittelports 50, 51 zur Zu- und Abführung eines Kühlmittels aufweist. Am anderen Ende des aktiven Bereichs AA ist ebenfalls ein Versorgungsbereich 45 vorgesehen, der jedoch nur von dem zusätzlichen Kathodengasport 54 eingenommen wird. The bipolar plate 15 indicates on the cathode side 40 a cathode gas flow field 42 and on the anode side 41 an anode flow field 43 as active areas AA. At one end of the active area AA is a service area 44 arranged, the anode gasports 46 . 47 for supplying and removing an anode gas, cathode gas port 48 . 49 , for the supply and discharge of a cathode gas, as well as coolant port 50 . 51 for supplying and discharging a coolant. At the other end of active area AA is also a service area 45 provided, however, only by the additional cathode gas port 54 is taken.

Das Kathodengasströmungsfeld 42 ist mittig entlang der Längsachse der Bipolarplatte 15 in voneinander getrennte Strömungsbereiche 63, 64 unterteilt. Der zusätzliche Kathodengasport 54 muss aufgrund seiner Erstreckung nicht über Verteilerfelder an das Kathodengasströmungsfeld 42 angeschlossen werden und dient gleichzeitig als Umlenkstruktur 65 für das Kathodengas aus dem einen Strömungsbereich 63 in den anderen Strömungsbereich 64. The cathode gas flow field 42 is centered along the longitudinal axis of the bipolar plate 15 in separate flow areas 63 . 64 divided. The additional cathode gas port 54 due to its extension does not have to be via distribution fields to the cathode gas flow field 42 be connected and serves as a deflection structure 65 for the cathode gas from the one flow area 63 in the other flow area 64 ,

Auch die Anodenseite 41 der Bipolarplatte 15 weist eine mittige Aufteilung des Anodengasströmungsfeldes 43 auf, wobei auch hier an dem einen Ende korrespondierend mit dem zusätzlichen Kathodengasport 54 eine Umlenkstruktur 68 zur Umlenkung des Anodengasstroms in den voneinander getrennten Strömungsbereichen 66, 67 des Anodengasströmungsbereiches 43 angeordnet ist. Also the anode side 41 the bipolar plate 15 has a central distribution of the anode gas flow field 43 on, here also at one end corresponding to the additional cathode gas port 54 a deflection structure 68 for deflecting the anode gas flow in the separate flow areas 66 . 67 the anode gas flow area 43 is arranged.

9, 10 und 11 zeigen die Kathodenseite 40 beziehungsweise die Anodenseite 41 einer erfindungsgemäßen Bipolarplatte 15 nach einer dritten Ausführungsform. 9 . 10 and 11 show the cathode side 40 or the anode side 41 a bipolar plate according to the invention 15 according to a third embodiment.

Wie in 6, weist die Bipolarplatte 15 auf der Kathodenseite 40 ein Kathodengasströmungsfeld 42 und auf der Anodenseite 41 ein Anodenströmungsfeld 43 als aktive Bereiche AA auf. An einem Enden des aktiven Bereichs AA ist ein Versorgungsbereich 44 angeordnet, der einen Anodengasport 46 zur Zuführung eines Anodengases, Kathodengasports 48, 49 zur Zu- und Abführung eines Kathodengases, sowie einen Kühlmittelport 50 zur Zuführung eines Kühlmittels aufweist. As in 6 , indicates the bipolar plate 15 on the cathode side 40 a cathode gas flow field 42 and on the anode side 41 an anode flow field 43 as active areas AA. At one end of the active area AA is a service area 44 arranged, an anode gas sports 46 for supplying an anode gas, cathode gas port 48 . 49 for supplying and removing a cathode gas, as well as a coolant port 50 for supplying a coolant.

Am anderen Ende des aktiven Bereichs ist ebenfalls ein Versorgungsbereich 45 vorgesehen, der den zusätzlichen Kathodengasport 54 sowie einen Anodengasport 47 und einen Kühlmittelport 51 zur Abführung des Kühlmittels aufweist. Das Kathodengasströmungsfeld 42 ist auch hier mittig entlang der Längsachse der Bipolarplatte 15 in voneinander getrennte Strömungsbereiche 63, 64 unterteilt. Der zusätzliche Kathodengasport 54 ist über nicht näher dargestellte Verteilerfelder an das Kathodengasströmungsfeld 42 angeschlossen und dient gleichzeitig als Umlenkstruktur 68 für das Kathodengas aus dem einen Strömungsbereich 63 in den anderen Strömungsbereich 64. At the other end of the active area is also a service area 45 provided the additional cathode gas port 54 as well as an anode gas sports 47 and a coolant port 51 has to dissipate the coolant. The cathode gas flow field 42 is also here centrally along the longitudinal axis of the bipolar plate 15 in separate flow areas 63 . 64 divided. The additional cathode gas port 54 is via non-illustrated distribution fields to the cathode gas flow field 42 connected and serves as a deflection structure 68 for the cathode gas from the one flow area 63 in the other flow area 64 ,

Bei dieser Ausführungsform weist die Anodenseite 41 ein einheitliches Anodengasströmungsfeld 43 auf, bei dem keine Umlenkung erfolgt, wobei je nach Belegung der Anodengasports 46, 47 ein Gleichstrom mit dem Kathodengasströmungsfeld 42 zwischen Kathodengasport 48 zur Zuleitung und zusätzlichen Kathodengasport 54 oder zusätzlichen Kathodengasport 54 und dem Kathodengasport zur Ableitung gegeben ist. In this embodiment, the anode side 41 a uniform anode gas flow field 43 on, in which no deflection takes place, depending on the occupancy of the anode gas ports 46 . 47 a direct current with the cathode gas flow field 42 between cathode gas sport 48 for supply and additional cathode gas sport 54 or additional cathode gas sport 54 and the cathode gas port for derivation.

In den 12, 13 und 14 sind Brennstoffzellensysteme 100 gezeigt, die über unterschiedliche Verdichteranordnungen 69 verfügen. Bei diesen Ausführungsformen sind, wie zu 1 beschrieben, statt einem Verdichter zwei Verdichter 70, 71 vorgesehen, sodass darüber die Kathodengasströme geregelt werden können, da für die Zuführung zum Befeuchter 33 und zur Zuführung trockenen Kathodengases jeweils ein Verdichter 70, 71 vorgesehen ist. Hierzu können beide Verdichter 70, 71 in Form einer back-to-back Anordnung (12) mit einer gemeinsamen Welle 72 angeordnet sein, um Lagerkräfte zu minimieren. In the 12 . 13 and 14 are fuel cell systems 100 shown the different compressor arrangements 69 feature. In these embodiments, as are 1 described, instead of a compressor two compressors 70 . 71 provided so that it can be controlled by the cathode gas flows, there for the supply to the humidifier 33 and for supplying dry cathode gas in each case a compressor 70 . 71 is provided. For this purpose, both compressors 70 . 71 in the form of a back-to-back arrangement ( 12 ) with a common wave 72 be arranged to minimize bearing forces.

Es kann aber auch einer der beiden Verdichter mittels einer Turbine 73 und der verbleibende Verdichter mit einem Motor 74 betrieben werden (13 und 14). But it can also be one of the two compressors by means of a turbine 73 and the remaining compressor with a motor 74 operate ( 13 and 14 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100
Brennstoffzellensystem The fuel cell system
10 10
Brennstoffzellenstapel fuel cell stack
11 11
Einzelzelle single cell
12 12
Anodenraum anode chamber
13 13
Kathodenraum cathode space
14 14
Polymerelektrolytmembran Polymer electrolyte membrane
15 15
Bipolarplatte bipolar
20 20
Anodenversorgung anode supply
21 21
Anodenversorgungspfad Anode supply path
22 22
Anodenabgaspfad Anode exhaust gas path
30 30
Kathodenversorgung cathode supply
31 31
Kathodenversorgungspfad Cathode supply path
32 32
Kathodenabgaspfad Cathode exhaust path
33 33
Befeuchter humidifier
34 34
Regelklappe control flap
35 35
Versorgungsleitung supply line
40 40
Kathodenseite cathode side
41 41
Anodenseite anode side
42 42
Kathodengasströmungsfeld Cathode gas flow field
43 43
Anodengasströmungsfeld Anode gas flow field
44, 45 44, 45
Versorgungsbereiche service areas
46, 47 46, 47
Anodengasports Anode gas ports
48, 49 48, 49
Kathodengasports Cathode gas ports
50, 51 50, 51
Kühlmittelports Coolant ports
52, 53 52, 53
Verteilerfelder Patch Panels
54 54
zusätzlicher Kathodengasport additional cathode gas sport
55, 56 55, 56
Verteilerfelder Patch Panels
57 57
Umlenkungsstruktur redirection structure
58, 59, 60 58, 59, 60
Hauptversorgungskanäle Main supply channels
61 61
Drosselklappe throttle
62 62
Kurve Curve
63, 64 63, 64
Strömungsbereiche flow regions
65 65
Umlenkstruktur redirecting
66, 67 66, 67
Strömungsbereiche flow regions
68 68
Umlenkstruktur redirecting
69 69
Verdichteranordnung compressor assembly
70, 71 70, 71
Verdichter compressor
72 72
Welle wave
73 73
Turbine turbine
74 74
Motor engine
AA AA
aktiver Bereich active area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2012/143781 A1 [0009] WO 2012/143781 A1 [0009]
  • US 20090197134 A1 [0009] US 20090197134 A1 [0009]

Claims (10)

Bipolarplatte (15) für eine Brennstoffzelle (11), umfassend eine Anodenseite (41) und eine Kathodenseite (40), wobei die Bipolarplatte (15) auf Anoden- oder Kathodenseite (41, 40) aufweist: – einen aktiven Bereich (AA), der anodenseitig ein Anodengasströmungsfeld (43) und kathodenseitig ein Kathodengasströmungsfeld (42) ausbildet, sowie ein internes Kühlmittelströmungsfeld, – Versorgungsbereiche (44, 45), umfassend – Anodengasports (46, 47) zur Zu- und Abführung eines Anodengases, Kathodengasports (48, 49) zur Zu- und Abführung eines Kathodengases, sowie Kühlmittelports (50, 51) zur Zu- und Abführung eines Kühlmittels, – Verteilerfelder (52, 53), nämlich Anodengasverteilerfelder, die jeweils mit einem der Anodengasports (46, 47) sowie dem Anodengasströmungsfeld (43) fluidführend verbunden sind; Kathodengasverteilerfelder, die jeweils mit einem der Kathodengasports (48, 49) sowie dem Kathodengasströmungsfeld (42) fluidführend verbunden sind; und Kühlmittelverteilerfelder, die jeweils mit einem der Kühlmittelports (50, 51) sowie dem Kühlmittelströmungsfeld fluidführend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (15) zumindest einen zusätzlichen Kathodengasport (54) zur Zuführung eines Kathodengases aufweist, der mit dem Kathodengasströmungsfeld (42) fluidführend verbunden ist, und dass der Bereich der Zuführung von Kathodengas zum Kathodengasströmungsfeld (42) eines ersten Kathodengasports (48) vom Bereich der Zuführung von Kathodengas des zusätzlichen Kathodengasports (54) zum Kathodengasströmungsfeld (42) in Strömungsrichtung des Kathodengasströmungsfeldes (42) voneinander beabstandet ist. Bipolar plate ( 15 ) for a fuel cell ( 11 ) comprising an anode side ( 41 ) and a cathode side ( 40 ), wherein the bipolar plate ( 15 ) on the anode or cathode side ( 41 . 40 ) comprises: - an active region (AA), the anode side an anode gas flow field (AA) 43 ) and on the cathode side, a cathode gas flow field ( 42 ), as well as an internal coolant flow field, supply areas ( 44 . 45 ), comprising - anode gasports ( 46 . 47 ) for the supply and discharge of an anode gas, cathode gas port ( 48 . 49 ) for the supply and discharge of a cathode gas, and coolant port ( 50 . 51 ) for the supply and discharge of a coolant, - distribution fields ( 52 . 53 ), namely anode gas distributor fields, each with one of the anode gas ports ( 46 . 47 ) and the anode gas flow field ( 43 ) are fluidly connected; Cathode gas distribution panels, each with one of the cathode gas ports ( 48 . 49 ) and the cathode gas flow field ( 42 ) are fluidly connected; and coolant manifold fields, each with one of the coolant ports ( 50 . 51 ) and the coolant flow field are fluid-conducting connected, characterized in that the bipolar plate ( 15 ) at least one additional cathode gas port ( 54 ) for supplying a cathode gas which is connected to the cathode gas flow field ( 42 ) and that the range of the supply of cathode gas to the cathode gas flow field ( 42 ) of a first cathode gas port ( 48 ) from the area of the supply of cathode gas of the additional cathode gas port ( 54 ) to the cathode gas flow field ( 42 ) in the flow direction of the cathode gas flow field ( 42 ) is spaced from each other. Bipolarplatte (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden Bereiche für die Zuführung von befeuchtetem und trockenem Kathodengas zwischen 1/3 und 2/3, vorzugsweise 1/2 der Länge l des Kathodengasströmungsfeldes (42) beträgt. Bipolar plate ( 15 ) according to claim 1, characterized in that the distance of the two areas for the supply of humidified and dry cathode gas between 1/3 and 2/3, preferably 1/2 of the length l of the cathode gas flow field ( 42 ) is. Bipolarplatte (15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (15) zwei oder drei zusätzliche Kathodengasports (54) aufweist. Bipolar plate ( 15 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the bipolar plate ( 15 ) two or three additional cathode gas ports ( 54 ) having. Bipolarplatte (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine zusätzliche Kathodengasport (54) im Kathodengasströmungsfeld (42) angeordnet ist. Bipolar plate ( 15 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one additional cathode gas port ( 54 ) in the cathode gas flow field ( 42 ) is arranged. Bipolarplatte (15) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zusätzliche Kathodengasport (54) auf der Seite des Kathodengasströmungsfeldes (42) befindet, die dem Bereich, in dem das befeuchtete Kathodengas eingeleitet wird, gegenüberliegt. Bipolar plate ( 15 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the additional cathode gas port ( 54 ) on the side of the cathode gas flow field ( 42 ) which faces the region where the humidified cathode gas is introduced. Bipolarplatte (15) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zusätzliche Kathodengasport (54) über die gesamte Breite des Kathodengasströmungsfeldes (42) erstreckt. Bipolar plate ( 15 ) according to claim 5, characterized in that the additional cathode gas port ( 54 ) over the entire width of the cathode gas flow field ( 42 ). Bipolarplatte (15) nach einem der Ansprüche 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodengasströmungsfeld (42) und optional das Anodengasströmungsfeld (43) in Längsrichtung mittig in zumindest zwei Strömungsbereiche (63, 64; 66, 67) geteilt ist und dass optional an einem Ende der Bipolarplatte (15) Strukturen zur Umlenkung von Kathoden- oder Anodengas aus einem ersten geteilten Strömungsbereich (63, 66) in einen zweiten geteilten Strömungsbereich (66, 67) des geteilten Kathodengasströmungsfeldes (42) und optional des Anodengasströmungsfeldes (43) angeordnet sind. Bipolar plate ( 15 ) according to one of claims 3, 5 or 6, characterized in that the cathode gas flow field ( 42 ) and optionally the anode gas flow field ( 43 ) in the longitudinal center in at least two flow areas ( 63 . 64 ; 66 . 67 ) and that optionally at one end of the bipolar plate ( 15 ) Structures for diverting cathode or anode gas from a first divided flow area ( 63 . 66 ) into a second divided flow area ( 66 . 67 ) of the divided cathode gas flow field ( 42 ) and optionally the anode gas flow field ( 43 ) are arranged. Brennstoffzellenstapel (10), der Bipolarplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist, wobei neben den Hauptversorgungskanälen (58, 60) für die Betriebsmedien zumindest ein zusätzlicher Kathodengashauptversorgungskanal (59) gegeben ist. Fuel cell stack ( 10 ) having bipolar plates according to one of claims 1 to 7, wherein besides the main supply channels ( 58 . 60 ) for the operating media at least one additional cathode gas main supply channel ( 59 ) given is. Brennstoffzellensystem (100), das zumindest einen Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 7 aufweist. Fuel cell system ( 100 ), the at least one fuel cell stack ( 10 ) according to claim 7. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (100) über einen Verdichter (70) zur Förderung von Kathodengas oder zwei Verdichter (70, 71) zur separaten Förderung von befeuchtetem und trockenem Kathodengas verfügt. Fuel cell system ( 100 ) according to claim 9, characterized in that the fuel cell system ( 100 ) via a compressor ( 70 ) for conveying cathode gas or two compressors ( 70 . 71 ) for separately conveying humidified and dry cathode gas.
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