DE102018213155A1

DE102018213155A1 - Fuel cell and fuel cell stack

Info

Publication number: DE102018213155A1
Application number: DE102018213155.4A
Authority: DE
Inventors: Hannes Scholz
Original assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2020-02-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle mit einer Membranelektrodenanordnung (2), bei der beidseitig zu einer Membran (4) Elektroden-Katalysatorschichten (5,6) angeordnet sind, die durch Gasdiffusionsschichten (8) aus Flussfeldplatten (3) zugeordneten Kanälen (7) mit Reaktanten versorgbar sind. Zwischen mindestens einer der Gasdiffusionsschichten (8) und der zugeordneten Flussfeldplatte (3) ist eine Stützschicht (9) mit zumindest quer zu den Kanälen (7) gegenüber der Gasdiffusionschicht (8) erhöhter Steifigkeit angeordnet. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Brennstoffzellenstapel (1).The invention relates to a fuel cell with a membrane electrode arrangement (2), in which electrode catalyst layers (5, 6) are arranged on both sides of a membrane (4), the channels (7) with reactants being assigned through gas diffusion layers (8) from flow field plates (3) are available. A support layer (9) is arranged between at least one of the gas diffusion layers (8) and the associated flow field plate (3) with increased rigidity at least transversely to the channels (7) with respect to the gas diffusion layer (8). The invention further relates to a fuel cell stack (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle mit einer Membranelektrodenanordnung, bei der beidseitig zu einer Membran Elektroden-Katalysatorschichten angeordnet sind, die durch Gasdiffusionsschichten als Flussfeldplatten zugeordneten Kanälen mit den Reaktanten versorgbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Brennstoffzellenstapel.The invention relates to a fuel cell with a membrane electrode arrangement, in which electrode catalyst layers are arranged on both sides of a membrane and can be supplied with the reactants through gas diffusion layers as channels assigned to flow field plates. The invention further relates to a fuel cell stack.

Brennstoffzellen werden eingesetzt zur Gewinnung elektrischer Energie aus einer elektrochemischen Reaktion. Dafür weisen Brennstoffzellen eine Membranelektrodenanordnung auf, bei der die Membran, insbesondere eine Protonenaustauschmembran zwischen zwei Elektroden-Katalysatorschichten angeordnet ist, nämlich auf der einen Seite eine Anoden-Katalysatorschicht auf der anderen Seite eine Kathoden-Katalysatorschicht. Diesen Elektroden-Katalysatorschichten müssen die Reaktanten zugeführt werden, wozu Flussfeldplatten vorgesehen sind, in denen Kanäle für die Reaktanten ausgebildet sind. Zwischen den Flussfeldplatten und den Elektroden-Katalysatorschichten sind Gasdiffusionsschichten positioniert, um eine gleichmäßige Versorgung der Elektroden-Katalysatorschichten mit den Reaktanten zu ermöglichen und somit die Effizienz und die Stabilität der Brennstoffzelle zu verbessern. Zu einer Brennstoffzelle schließlich gehören zwei Endplatten, die genutzt werden, um die vorstehend genannten Schichten in ihrer Anordnung zu sichern und gegeneinander zu verpressen sowie abzudichten, wozu gegebenenfalls zusätzliche Abdichtplatten Verwendung finden.Fuel cells are used to generate electrical energy from an electrochemical reaction. For this purpose, fuel cells have a membrane electrode arrangement in which the membrane, in particular a proton exchange membrane, is arranged between two electrode catalyst layers, namely an anode catalyst layer on one side and a cathode catalyst layer on the other side. The reactants must be supplied to these electrode catalyst layers, for which purpose flow field plates are provided, in which channels for the reactants are formed. Gas diffusion layers are positioned between the flow field plates and the electrode catalyst layers in order to enable a uniform supply of the reactants to the electrode catalyst layers and thus to improve the efficiency and the stability of the fuel cell. Finally, a fuel cell includes two end plates, which are used to secure the above-mentioned layers in their arrangement and to press them against one another and to seal them, for which purpose additional sealing plates may be used.

Die Größe des Querschnitts der Kanäle ist so bemessen, dass durch diese Kanäle eine ausreichende Menge der Reaktanten zu den Elektroden-Katalysatorschichten geführt werden kann. Als problematisch hat sich allerdings erwiesen, dass beim Verpressen die Gasdiffusionsschichten in die Kanäle eindringen und dabei den Querschnitt verringern, so dass sich durch diesen Effekt das Erfordernis ergeben hat, den Querschnitt der Kanäle entsprechend zu vergrößern, um diesen Verlust bei dem Verpressen auszugleichen. Dies führt allerdings dazu, dass die Gleichverteilung der Reaktanten nicht mehr gewährleistet ist und sich die Gesamthöhe der Brennstoffzelle vergrößert und die Leistungsdichte sich dadurch verringert.The size of the cross section of the channels is such that a sufficient amount of the reactants can be led to the electrode catalyst layers through these channels. However, it has proven to be problematic that the gas diffusion layers penetrate into the channels during the pressing and thereby reduce the cross-section, so that this effect has made it necessary to increase the cross-section of the channels accordingly in order to compensate for this loss during the pressing. However, this means that the uniform distribution of the reactants is no longer guaranteed and the overall height of the fuel cell increases and the power density is reduced as a result.

In der US 8,415,076 B2 ist ein Verfahren beschrieben, um das Eindringen der Gasdiffusionsschichten in die Kanäle der Flussfeldplatten bei dem Verpressen zu verringern, wozu vorgeschlagen wird, die Gasdiffusionsschichten zu präkonditionieren, indem das für die Gasdiffusionsschicht verwendete Material komprimiert wird, wobei mehrere Zyklen dieser Kompression durchgeführt werden, um nachfolgend das entsprechend vorbehandelte Material für die Gasdiffusionsschicht zu verwenden.In the US 8,415,076 B2 describes a method to reduce the penetration of the gas diffusion layers into the channels of the flow field plates during compression, for which purpose it is proposed to precondition the gas diffusion layers by compressing the material used for the gas diffusion layer, several cycles of this compression being carried out, in order subsequently to use the appropriately pretreated material for the gas diffusion layer.

Das Problem des Eindringens der Gasdiffusionsschichten in die Kanäle der Flussfeldplatten beim Verpressen ist auch in der US 2014/0162167 A1 als problematisch erkannt, wobei zur Linderung dieses Problems vorgeschlagen ist, die Anisotropie der Gasdiffusionsschicht hinsichtlich ihrer Steifheit auszunutzen und das für die Gasdiffusionsschicht verwendete Material so zuzuschneiden, dass die Steifheit in ihrer Breite höher als in ihrer Längsrichtung ist, um so das Eindringen der Gasdiffusionsschichten in die Kanäle der Flussfeldplatten zu vermindern. Die Gasdiffusionsschicht selber kann eine Zweilagen-Struktur aufweisen, einschließlich einer mikroporösen Lage und einer makroporösen Lage.The problem of penetration of the gas diffusion layers into the channels of the flow field plates when pressing is also in the US 2014/0162167 A1 recognized as problematic, whereby to alleviate this problem it is proposed to use the anisotropy of the gas diffusion layer with regard to its stiffness and to cut the material used for the gas diffusion layer so that the stiffness is greater in its width than in its longitudinal direction, so as to prevent the gas diffusion layers from penetrating into to reduce the channels of the river field plates. The gas diffusion layer itself can have a two-layer structure, including a microporous layer and a macroporous layer.

In der JP 2009295509 A ist gleichfalls offenbart, die Gasdiffusionsschicht aus zwei Lagen aufzubauen, wobei die eine Lage eine hohe Steifheit und die andere Lage eine geringere Steifheit aufweisen soll. Die Lage mit der höheren Steifheit wird auf der den Flussfeldplatten zugewandten Seite eingesetzt und genutzt, um das Eindringen der Gasdiffusionsschicht in die Kanäle zu reduzieren.In the JP 2009295509 A is also disclosed to build up the gas diffusion layer from two layers, one layer being said to have high rigidity and the other layer having less rigidity. The layer with the higher rigidity is used and used on the side facing the flow field plates in order to reduce the penetration of the gas diffusion layer into the channels.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzelle der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass das Eindringen der Gasdiffusionsschichten in die Kanäle der Flussfeldplatten vermindert oder sogar vermieden werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, einen verbesserten Brennstoffzellenstapel bereitzustellen.The object of the invention is therefore to improve a fuel cell of the type mentioned at the outset in such a way that the penetration of the gas diffusion layers into the channels of the flow field plates can be reduced or even avoided. Another object of the invention is to provide an improved fuel cell stack.

Diese Aufgabe durch eine Brennstoffzelle mit den Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich des Brennstoffzellenstapels durch einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a fuel cell with the features of claim 1 and with respect to the fuel cell stack by a fuel cell stack with the features of claim 10. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Bei der verbesserten Brennstoffzelle wird ausgenutzt, dass die Lösung des Problems des Eindringens der Gasdiffusionsschichten in die Kanäle der Flussfeldplatten nicht nur mittels einer Optimierung der Gasdiffusionsschichten hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften erfolgen kann, sondern auch indem den Gasdiffusionsschichten Stützstrukturen zur Verfügung gestellt werden, die die bei der Deformation der Gasdiffusionsschichten auftretenden Kräfte aufnehmen und ableiten können, wobei in einfachster Weise eine Stützschicht bereitgestellt wird, die sich in den Schichtenaufbau der Brennstoffzelle einfügt.The improved fuel cell takes advantage of the fact that the solution to the problem of penetration of the gas diffusion layers into the channels of the flow field plates can be achieved not only by optimizing the gas diffusion layers with regard to their mechanical properties, but also by providing the gas diffusion layers with support structures which are used in the Can absorb and derive deformation of the gas diffusion layers occurring forces, a support layer is provided in the simplest way, which fits into the layer structure of the fuel cell.

Da das Problem des Eindringens der Gasdiffusionsschicht sowohl anodenseitig als auch kathodenseitig auftritt, ist es zweckmäßig, wenn auf jeder Seite der Membran beiden Gasdiffusionsschichten eine Stützschicht zugeordnet wird, wobei die Stützschicht elektrisch leitfähig und gasdurchlässig ist, um den normalen Gebrauch der Brennstoffzelle nicht zu beeinträchtigen.Since the problem of penetration of the gas diffusion layer occurs both on the anode side and on the cathode side, it is expedient if on everyone A support layer is assigned to both gas diffusion layers on the side of the membrane, the support layer being electrically conductive and gas-permeable in order not to impair the normal use of the fuel cell.

Bevorzugt ist es weiterhin, wenn die Stützschicht als ein Gitter ausgebildet ist, da so ausgenutzt wird, dass die Tiefe des Eindringens der Gasdiffusionsschicht in den entsprechenden Kanal von der freien Länge der Gasdiffusionsschicht zwischen den Kanalwänden abhängt, da sich zwischen den Unterstützungspunkten an den Kanalwänden ein Bogen in der Gasdiffusionsschicht ausbildet. Durch die Verwendung einer als Gitter ausgebildeten Stützschicht ist die freie Länge der Gasdiffusionsschicht zwischen den Streben des Gitters deutlich reduziert mit entsprechend kleineren Bögen, so dass das in der Gasdiffusionsschicht zwischen den Kanalwänden bereitgestellte Material in Mikrobögen zwischen den Streben der Stützschicht verläuft und entsprechend ein nur geringes Eindringen in die Tiefe des Kanals ermöglicht ist.It is further preferred if the support layer is designed as a grid, since it is used in such a way that the depth of penetration of the gas diffusion layer into the corresponding channel depends on the free length of the gas diffusion layer between the channel walls, since there is a connection between the support points on the channel walls Arch forms in the gas diffusion layer. By using a support layer designed as a grid, the free length of the gas diffusion layer between the struts of the grid is significantly reduced with correspondingly smaller arcs, so that the material provided in the gas diffusion layer between the channel walls runs in microbows between the struts of the support layer and correspondingly only a slight one Penetration into the depth of the channel is made possible.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Stützschicht mit Poren ausgebildet ist, um den eigentlichen Zweck der Gasdiffusionsschicht, nämlich die Versorgung der Elektroden-Katalysatorschichten mit den Reaktanten aus den Kanälen der Flussfeldplatten nicht zu beeinträchtigen. Für dieses Ziel ist es ausreichend, dass die Poren in der Stützschicht in den den Kanälen gegenüberliegenden Bereichen angeordnet sind, also in den Bereichen zwischen den Kanälen zur Erhöhung der Stabilität der Stützschicht die Anzahl und/oder die Größe der Poren reduziert sein kann oder sogar vollständig auf die Poren verzichtet wird. Auch besteht die Möglichkeit, dass die Stützschicht aus Fasermaterial gebildet ist, dessen Fasern quer zu den Kanälen, mithin quer zur Längserstreckung der Kanäle, ausgerichtet sind, also entsprechend eine höhere Steifigkeit in der erforderlichen Richtung bereitgestellt ist.There is also the possibility that the support layer is formed with pores in order not to impair the actual purpose of the gas diffusion layer, namely the supply of the electrode catalyst layers with the reactants from the channels of the flow field plates. For this purpose it is sufficient that the pores in the support layer are arranged in the areas opposite the channels, that is to say in the areas between the channels to increase the stability of the support layer, the number and / or the size of the pores can be reduced or even complete the pores are dispensed with. There is also the possibility that the support layer is formed from fiber material, the fibers of which are oriented transversely to the channels, and thus transversely to the longitudinal extent of the channels, that is to say a correspondingly greater stiffness is provided in the required direction.

Die Stützschicht bewirkt eine Erhöhung des Stofftransportwiderstandes für die Reaktanten. Daher ist vorgesehen, dass der Stofftransportwiderstand der Gasdiffusionsschicht gegenüber einer konventionellen Gasdiffusionsschicht verringert ist, derart, dass der Stofftransportwiderstand in der Kombination mit der Stützschicht dem einer konventionellen Gasdiffusionsschicht entspricht. Bei konventionellen Gasdiffusionsschichten ist der Stofftransport in der Regel bereits optimiert, so dass der Stofftransportwiderstand infolge einer zusätzlichen Schicht, nämlich der Stützschicht, erhöht ist. Dem kann entgegengewirkt werden, indem das Optimum des Stofftransportwiderstandes hinsichtlich der Kombination aus der Stützschicht und der Gasdiffusionsschicht angestrebt wird.The support layer causes an increase in the mass transfer resistance for the reactants. It is therefore provided that the mass transfer resistance of the gas diffusion layer is reduced compared to a conventional gas diffusion layer, such that the mass transfer resistance in combination with the support layer corresponds to that of a conventional gas diffusion layer. With conventional gas diffusion layers, the mass transfer is usually already optimized, so that the mass transfer resistance is increased as a result of an additional layer, namely the support layer. This can be counteracted by striving for the optimum mass transfer resistance with regard to the combination of the support layer and the gas diffusion layer.

Bei einem höheren Leistungsbedarf ist es üblich, eine Mehrzahl von Brennstoffzellen in Serie anzuordnen und zu einem Brennstoffzellenstapel zusammenzufassen. Ein derartiger Brennstoffzellenstapel lässt sich hinsichtlich seiner Leistungsdichte verbessern, indem die verwendeten Brennstoffzellen gemäß der verbesserten Ausführungsform genutzt werden.With a higher power requirement, it is common to arrange a plurality of fuel cells in series and to combine them into a fuel cell stack. Such a fuel cell stack can be improved in terms of its power density by using the fuel cells used in accordance with the improved embodiment.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Einzelkanal mit erfindungsgemäß zugeordneter Stützschicht und Gasdiffusionsschicht,
2 eine der 1 entsprechende Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform vor dem Verpressen,
3 eine der 2 entsprechende Darstellung nach dem Verpressen zur Erläuterung des Phänomens des Eindringens der Gasdiffusionsschicht in den Kanal, und
4 eine schematische Darstellung einer Brennstoffzelle zu Erläuterung von deren Schichtenaufbau.

Further advantages, features and details of the invention result from the claims, the following description of preferred embodiments and with reference to the drawings. Show:

1 1 shows a schematic representation of a cross section through a single channel with a support layer and gas diffusion layer assigned according to the invention,
2 one of the 1 corresponding representation of an embodiment known from the prior art prior to pressing,
3 one of the 2 corresponding representation after pressing to explain the phenomenon of penetration of the gas diffusion layer in the channel, and
4 is a schematic representation of a fuel cell to explain its layer structure.

In der 4 ist schematisiert aus einem Brennstoffzellenstapel 1 eine Abfolge von drei Membranelektrodenanordnungen 2 gezeigt, zwischen denen Flussfeldplatten 3 positioniert sind. Eine Membranelektrodenanordnung 2 besteht dabei aus der mittig positionierten Membran 4, an der sich auf der einen Seite eine Anoden-Katalysatorschicht 5 und auf der anderen Seite eine Kathoden-Katalysatorschicht 6 anschließt. Die Versorgung dieser Elektroden-Katalysatorschichten mit den Reaktanten erfolgt durch in den Flussfeldplatten 3 ausgebildete Kanäle 7, wobei zwischen den Flussfeldplatten 3 und den Elektroden-Katalysatorschichten Gasdiffusionsschichten 8 positioniert sind, die für eine gleichmäßige Verteilung der Reaktanten sorgen und so sicherstellen, dass nicht nur die den Kanälen 7 gegenüberliegenden Flächen der Elektroden-Katalysatorschicht 5, 6 wirksam sind.In the 4 is schematized from a fuel cell stack 1 a sequence of three membrane electrode assemblies 2 shown between which flow field plates 3 are positioned. A membrane electrode assembly 2 consists of the membrane positioned in the middle 4 with an anode catalyst layer on one side 5 and on the other hand a cathode catalyst layer 6 followed. These electrode catalyst layers are supplied with the reactants in the flow field plates 3 trained channels 7 , being between the flow field plates 3 and the electrode catalyst layers gas diffusion layers 8th are positioned that ensure an even distribution of the reactants and thus ensure that not only the channels 7 opposite surfaces of the electrode catalyst layer 5 . 6 are effective.

Einer Brennstoffzelle bzw. einem eine Mehrzahl von Brennstoffzellen zusammenfassenden Brennstoffzellenstapel 1 sind noch hier nicht gezeigte Endplatten zugeordnet, die zum Verpressen dienen. Beim Verpressen ergibt sich ausgehend von der in 2 dargestellten Konfiguration, das in der 3 ersichtliche Problem, dass die Gasdiffusionsschichten 8 in den Querschnitt der Kanäle 7 der Flussfeldplatten 3 eindringen, so dass der Querschnitt entsprechend verringert wird und es im Stand der Technik erforderlich ist, zur Kompensation dieses Effektes die Kanäle 7 entsprechend größer zu bemessen.A fuel cell or a fuel cell stack that combines a plurality of fuel cells 1 are not yet assigned end plates, which are used for pressing. When pressing results from in 2 configuration shown that in the 3 apparent problem that the gas diffusion layers 8th in the cross section of the channels 7 the river field plates 3 penetrate so that the cross section is reduced accordingly and it in the prior art the channels is required to compensate for this effect 7 to be dimensioned accordingly larger.

Bei der verbesserten Brennstoffzelle ist zwischen mindestens einer der Gasdiffusionsschichten 8 und der zugeordneten Flussfeldplatte 3 eine Stützschicht 9 mit zumindest quer zu den Kanälen 7 gegenüber der Gasdiffusionsschicht 8 erhöhter Steifigkeit angeordnet, so dass sich die aus der 1 ersichtliche Konfiguration ergibt, bei der der von der Gasdiffusionsschicht 8 beim Verpressen vorgewölbte Bogen 10 deutlich verringert ist, weil die Stützschicht 9 die dabei auftretenden Kräfte aufnehmen und ableiten kann. Zur maximalen Ausnutzung des damit verbundenen Vorteils ist beiden Gasdiffusionsschichten 8 auf beiden Seiten der Membranelektrodenanordnung 2 eine Stützschicht 9 zugeordnet.In the improved fuel cell, there is between at least one of the gas diffusion layers 8th and the associated flow field plate 3 a support layer 9 with at least across the channels 7 opposite the gas diffusion layer 8th increased rigidity so that the resulting from the 1 Obvious configuration results in that of the gas diffusion layer 8th arched bulges when pressed 10 is significantly reduced because of the support layer 9 can absorb and derive the forces that occur. To maximize the benefit associated with this, both gas diffusion layers 8th on both sides of the membrane electrode assembly 2 a support layer 9 assigned.

Die Stützschicht 9 ist dabei elektrisch leitfähig und gasdurchlässig. Die Gasdurchlässigkeit lässt sich dabei insbesondere erzielen, indem die Stützschicht 9 mit Poren ausgebildet ist, zumindest in den den Kanälen 7 gegenüberliegenden Bereichen. Alternativ oder ergänzend besteht die Möglichkeit, die Stützschicht 9 aus Fasermaterial zu bilden, dessen Fasern quer zu den Kanälen 7 ausgerichtet sind. Schließlich ist auch auf die Möglichkeit hinzuweisen, dass die Stützschicht 9 als ein Gitter ausgebildet ist, das den aus 2 und 3 ersichtlichen Bogen 10 in eine Mehrzahl von Mikrobögen auflöst, deren Erstreckung in den Kanal 7 entsprechend reduziert ist.The support layer 9 is electrically conductive and gas permeable. The gas permeability can be achieved in particular by the support layer 9 is formed with pores, at least in the channels 7 opposite areas. Alternatively or in addition, there is the possibility of the support layer 9 to form from fibrous material, the fibers of which cross the channels 7 are aligned. Finally, it should also be noted that the support layer 9 is formed as a lattice that the 2 and 3 apparent bow 10 dissolves into a plurality of microbows, the extension of which into the channel 7 is reduced accordingly.

Sofern durch die Stützschicht 9 eine Erhöhung des Stofftransportwiderstandes festzustellen ist, besteht die Möglichkeit, den Stofftransportwiderstand der Gasdiffusionsschicht 8 gegenüber einer konventionellen Gasdiffusionsschicht zu verringern, so dass im Ergebnis der Stofftransportwiderstand der durch die Stützschicht 9 modifizierten Gasdiffusionsschicht 8 auf das Optimum eingestellt werden kann.Provided by the support layer 9 If there is an increase in the mass transfer resistance, there is the possibility of increasing the mass transfer resistance of the gas diffusion layer 8th compared to a conventional gas diffusion layer, so that, as a result, the mass transfer resistance through the support layer 9 modified gas diffusion layer 8th can be adjusted to the optimum.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Brennstoffzellenstapelfuel cell stack
22: MembranelektrodenanordnungenMembrane electrode assemblies
33: FlussfeldplattenFlow field plates
44: Membranmembrane
55: Anoden-KatalysatorschichtAnode catalyst layer
66: Kathoden-KatalysatorschichtCathode catalyst layer
77: Kanalchannel
88th: GasdiffusionsschichtGas diffusion layer
99: Stützschichtbacking
1010: Bogenarc

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 8415076 B2 [0004]US 8415076 B2 [0004]
US 2014/0162167 A1 [0005]US 2014/0162167 A1 [0005]
JP 2009295509 A [0006]JP 2009295509 A [0006]

Claims

Brennstoffzelle mit einer Membranelektrodenanordnung (2), bei der beidseitig zu einer Membran (4) Elektroden-Katalysatorschichten (5,6) angeordnet sind, die durch Gasdiffusionsschichten (8) aus Flussfeldplatten (3) zugeordneten Kanälen (7) mit Reaktanten versorgbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer der Gasdiffusionsschichten (8) und der zugeordneten Flussfeldplatte (3) eine Stützschicht (9) mit zumindest quer zu den Kanälen (7) gegenüber der Gasdiffusionschicht (8) erhöhter Steifigkeit angeordnet ist.Fuel cell having a membrane electrode assembly (2), are disposed at the both sides of a membrane (4) electrode catalyst layers (5,6), associated by gas diffusion layers (8) of flow field plates (3), channels (7) are supplied with reactants, characterized characterized in that between at least one of the gas diffusion layers (8) and the associated flow field plate (3) a support layer (9) is arranged with at least transversely to the channels (7) with respect to the gas diffusion layer (8) increased stiffness.

Brennstoffzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Gasdiffusionsschichten (8) eine der Stützschichten (9) zugeordnet ist.Fuel cell after Claim 1 , characterized in that the two gas diffusion layers (8) are assigned one of the support layers (9).

Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschicht (9) elektrisch leitfähig ist.Fuel cell after Claim 1 or 2 , characterized in that the support layer (9) is electrically conductive.

Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschicht (9) gasdurchlässig ist.Fuel cell according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the support layer (9) is gas permeable.

Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschicht (9) als ein Gitter ausgebildet ist.Fuel cell according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the support layer (9) is designed as a grid.

Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschicht (9) mit Poren ausgebildet ist.Fuel cell according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the support layer (9) is formed with pores.

Brennstoffzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren in der Stützschicht (9) in den Kanälen (7) gegenüberliegenden Bereichen angeordnet sind.Fuel cell after Claim 6 , characterized in that the pores are arranged in the support layer (9) in the channels (7) opposite areas.

Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschicht (9) aus Fasermaterial gebildet ist, dessen Fasern quer zu den Kanälen (7) ausgerichtet sind.Fuel cell according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the support layer (9) is formed from fiber material, the fibers of which are oriented transversely to the channels (7).

Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stofftransportwiderstand der Gasdiffusionsschicht (8) gegenüber einer konventionellen Gasdiffusionsschicht verringert ist, derart, dass der Stofftransportwiderstand in der Kombination mit der Stützschicht (9) dem einer konventionellen Gasdiffusionsschicht entspricht.Fuel cell according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the mass transfer resistance of the gas diffusion layer (8) is reduced compared to a conventional gas diffusion layer, such that the mass transfer resistance in combination with the support layer (9) corresponds to that of a conventional gas diffusion layer.

Brennstoffzellenstapel (1) mit einer Mehrzahl in Serie angeordneten Brennstoffzellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzellen entsprechend den Ansprüchen 1 bis 9 ausgebildet sind.Fuel cell stack (1) with a plurality of fuel cells arranged in series, characterized in that the fuel cells correspond to the Claims 1 to 9 are trained.