DE102018219066A1 - Electrode for resource distribution in a fuel cell - Google Patents

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Juergen Hackenberg
Alexander Eifert
Claudio Baldizzone
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Abstract

Elektrode (2) für eine Brennstoffzelle (1), umfassend einen plattenförmigen Körper (20) aus einem elektrisch leitfähigen Schaum mit einer offenen und durchgängigen Porosität für mindestens ein Betriebsmittel der Brennstoffzelle (1) Der plattenförmige Körper (20) definiert idealisiert eine Ebene (E). In dieser Ebene (E) weist der plattenförmige Körper (20) Bereiche mit unterschiedlicher Porosität auf.Electrode (2) for a fuel cell (1), comprising a plate-shaped body (20) made of an electrically conductive foam with an open and continuous porosity for at least one operating medium of the fuel cell (1). The plate-shaped body (20) ideally defines a plane (E ). In this plane (E) the plate-shaped body (20) has areas with different porosity.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode, die zur Verteilung mindestens eines Betriebsmittels einer Brennstoffzelle dient, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Elektrode und eine Brennstoffzelle mit einer entsprechenden Elektrode.The present invention relates to an electrode which is used to distribute at least one item of equipment in a fuel cell, a method for producing the electrode and a fuel cell with a corresponding electrode.

Stand der TechnikState of the art

In einer Brennstoffzelle reagiert ein in einem Anodenraum vorgelegter Brennstoff mit einem in einem Kathodenraum vorgelegten Oxidationsmittel.In a fuel cell, a fuel placed in an anode space reacts with an oxidant placed in a cathode space.

Derartige Brennstoffzellen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2009 001 153 A1 . Die bekannte Brennstoffzelle umfasst zwei Gasdiffusionslagen, zwei Elektrodenelemente und einen Elektrolyten. Der Elektrolyt ist zwischen den zwei Gasdiffusionslagen unter Dazwischenlegen je eines Elektrodenelementes angeordnet. Der Brennstoffzelle wird über eine Zuführungsleitung ein Oxidationsmittel, üblicherweise Umgebungsluft, und über eine Brennstoffleitung ein gasförmiger Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, zugeführt. In der Brennstoffzelle kommt es dann unter Beteiligung eines Katalysators zu einer elektrochemischen Reaktion des Brennstoffs mit dem Oxidationsmittel. Der Elektrolyt muss dazu ionenleitend ausgeführt sein, vorzugsweise so, dass die Kationen des Brennstoffs durch den Elektrolyten diffundieren können. Üblicherweise werden Polymere als Elektrolyt verwendet.Such fuel cells are known from the prior art, for example from the published patent application DE 10 2009 001 153 A1 . The known fuel cell comprises two gas diffusion layers, two electrode elements and an electrolyte. The electrolyte is arranged between the two gas diffusion layers, with an electrode element in between. An oxidizing agent, usually ambient air, is fed to the fuel cell via a feed line and a gaseous fuel, for example hydrogen, is fed via a fuel line. An electrochemical reaction of the fuel with the oxidizing agent then occurs in the fuel cell with the participation of a catalyst. For this purpose, the electrolyte must be ion-conductive, preferably in such a way that the cations of the fuel can diffuse through the electrolyte. Polymers are usually used as the electrolyte.

Um eine optimale Energiedichte der Stromerzeugung zu erzielen, ist es wichtig, dass der Brennstoff und das Oxidationsmittel jeweils gleichmäßig über die ganze Fläche des Elektrolyten verteilt werden. In weiteren Ausführungen des Stands der Technik werden für die grobe Verteilung in bipolare Platten oder Endplatten, die den Anodenraum, bzw. den Kathodenraum, auf der dem Elektrolyten jeweils abgewandten Seite begrenzen, Verteilstrukturen eingebracht. Hieran schließen sich poröse Gasdiffusionslagen als Elektrodenstrukturen an. Die DE 10 2016 213 057 A1 offenbart ein Beispiel für eine Brennstoffzelle, in der die Bipolarplatte komplexe Verteilstrukturen enthält.In order to achieve an optimal energy density for power generation, it is important that the fuel and the oxidizing agent are each evenly distributed over the entire surface of the electrolyte. In further embodiments of the prior art, distribution structures are introduced for the rough distribution in bipolar plates or end plates which delimit the anode space or the cathode space on the side facing away from the electrolyte. This is followed by porous gas diffusion layers as electrode structures. The DE 10 2016 213 057 A1 discloses an example of a fuel cell in which the bipolar plate contains complex distribution structures.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand eine poröse Gasdiffusionslage derart zu gestalten, dass in einer Ebene E, welche durch die Gasdiffusionslage definiert ist, die Bereitstellung eines Betriebsmittels an den Elektrolyten optimiert ist.The object of the present invention is to design a porous gas diffusion layer in such a way that in one plane E , which is defined by the gas diffusion layer, the provision of a resource to the electrolyte is optimized.

Dazu umfasst die Elektrode einen plattenförmigen Körper aus einer elektrisch leitfähigen porösen Struktur, wie zum Beispiel einen elektrisch leitfähigen Schaum, mit einer offenen und durchgängigen Porosität für mindestens ein Betriebsmittel der Brennstoffzelle. Der plattenförmige Körper definiert idealisiert eine Ebene. Der plattenförmige Körper weist in der Ebene Bereiche mit unterschiedlicher Porosität auf.For this purpose, the electrode comprises a plate-shaped body made of an electrically conductive porous structure, such as an electrically conductive foam, with an open and continuous porosity for at least one operating medium of the fuel cell. The plate-shaped body ideally defines a plane. The plate-shaped body has areas with different porosity in the plane.

Der plattenförmige Körper kann somit als Gasdiffusionslage und Elektrode gleichermaßen angesehen werden. Die Porosität des plattenförmigen Körpers ist stochastisch und verhält sich umgekehrt zu seiner Dichte. Die Dichte kann, beispielsweise durch Verpressen, jedoch gezielt erhöht werden. Das Betriebsmittel, also bevorzugt Wasserstoff oder Luft, strömt in der Ebene; diese Strömung wird durch die unterschiedlichen Porositäten beeinflusst. Die Versorgung des Elektrolyten mit dem Betriebsmittel erfolgt dabei in einer Richtung senkrecht zu der Ebene. Um eine möglichst gleichmäßige Versorgung eines Elektrolyten einer Brennstoffzelle mit Reaktanten bzw. Betriebsmittel zu erzielen, sind gerade nicht regelmäßige Strukturen der Gasdiffusionslagen bzw. Elektroden vorteilhaft, wie sie nachfolgend noch weiter detailliert werden. The plate-shaped body can thus be regarded as a gas diffusion layer and an electrode alike. The porosity of the plate-shaped body is stochastic and is inversely related to its density. However, the density can be increased in a targeted manner, for example by pressing. The equipment, preferably hydrogen or air, flows in the plane; this flow is influenced by the different porosities. The supply of the electrolyte with the operating medium takes place in a direction perpendicular to the plane. In order to achieve the most uniform possible supply of an electrolyte in a fuel cell with reactants or operating resources, irregular structures of the gas diffusion layers or electrodes are particularly advantageous, as will be detailed in the following.

Vorteilhafterweise weist der plattenförmige Körper also erste Bereiche mit einer höheren Porosität und zweite Bereiche mit einer geringeren Porosität auf. Der Schaum des zweiten Bereiches ist somit dichter als der Schaum des ersten Bereiches. Dies ist beispielsweise dadurch realisiert, dass der zweite Bereiche senkrecht zur Ebene stärker verpresst wurde als der erste Bereich. Dadurch kann die Strömung des Betriebsmittels in der Ebene sehr gut verteilt bzw. geleitet werden.The plate-shaped body thus advantageously has first regions with a higher porosity and second regions with a lower porosity. The foam of the second area is therefore denser than the foam of the first area. This is achieved, for example, in that the second area has been pressed more perpendicularly to the plane than the first area. This allows the flow of the equipment to be distributed or guided very well in the plane.

In vorteilhaften Ausführungen ist die Porosität in den zweiten Bereichen durch Deformation vermindert. So können die ersten Bereiche und die zweiten Bereiche zunächst aus dem gleichen Schaum mit gleicher Porosität hergestellt werden und anschließend durch Deformation, beispielsweise Verpressen, die Porositäten für die beiden Bereiche unterschiedlich eingestellt werden, bevorzugt durch die Verwendung unterschiedlicher Ausgangshöhen vor dem Verpressen. Vorteilhafterweise wird dabei die Porosität der zweiten Bereiche um maximal 60% verringert.In advantageous embodiments, the porosity in the second areas is reduced by deformation. Thus, the first areas and the second areas can first be produced from the same foam with the same porosity and then, by deformation, for example pressing, the porosities for the two areas are set differently, preferably by using different starting heights before the pressing. The porosity of the second regions is advantageously reduced by a maximum of 60%.

Bevorzugt ist ein Strömungsquerschnitt Q1 durch die ersten Bereiche ein Fünftel bis 5-mal so groß ist wie ein Strömungsquerschnitt Q2 durch die zweiten Bereiche.A flow cross section is preferred Q 1 through the first areas is a fifth to 5 times as large as a flow cross-section Q 2 through the second areas.

In einer vorteilhaften Ausführung sind die ersten Bereiche durch erste Streifen gebildet und die zweiten Bereiche durch zweite Streifen. Bevorzugt sind dabei eine Mehrzahl von ersten Streifen und zweiten Streifen in der Ebene abwechselnd nebeneinander angeordnet. Eine Hauptströmungsrichtung des Betriebsmittels in der Ebene verläuft dadurch in Streifenrichtung, bevorzugt strömt das Betriebsmittel dabei durch die ersten Streifen mit der höheren Porosität.In an advantageous embodiment, the first areas are formed by first strips and the second areas are formed by second strips. A plurality of first strips and second strips are preferably arranged alternately next to one another in the plane. A main flow direction of the operating medium in the plane thus runs in the direction of the strip, preferably the operating medium flows through the first stripes with the higher porosity.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer solchen Elektrode sieht folgende Verfahrensschritte vor:

  • - Die ersten Streifen und die zweiten Streifen werden abwechselnd nebeneinander angeordnet, wobei die ersten Streifen zunächst eine erste Höhe und die zweiten Streifen zunächst eine zweite Höhe aufweisen.
  • - Anschließend werden die ersten Streifen und die zweiten Streifen auf eine einheitliche Höhe verpresst, beispielsweise durch herkömmliches Verpressen oder Walzen.
An advantageous method for producing such an electrode provides the following process steps:
  • The first strips and the second strips are alternately arranged next to one another, the first strips first having a first height and the second strips first having a second height.
  • - The first strips and the second strips are then pressed to a uniform height, for example by conventional pressing or rolling.

Dadurch entsteht eine Elektrode mit einer einheitlichen Höhe, welche in einer Brennstoffzelle somit auf bekannte Weise zwischen dem Elektrolyten und einer Endplatte angeordnet werden kann. Bevorzugt bestehen die beiden Streifen zunächst aus dem gleichen Schaum mit der gleichen stochastischen Porosität, aber eben unterschiedlichen Höhen; erst durch das Verpressen werden die unterschiedlichen Porositäten eingestellt.This creates an electrode with a uniform height, which can thus be arranged in a known manner between the electrolyte and an end plate in a fuel cell. The two strips preferably initially consist of the same foam with the same stochastic porosity but with different heights; The different porosities are only set by pressing.

Aus einem Block eines Schaums werden also Scheiben einer ersten Höhe geschnitten. Aus einem weiteren oder auch dem gleichen Block werden Scheiben einer zweiten Höhe geschnitten. Die Scheiben werden in Streifen geschnitten, nämlich in die ersten Streifen und die zweiten Streifen. Anschließend werden die ersten und zweiten Streifen abwechselnd nebeneinandergelegt. Optional können die Streifen durch Kleben, Löten oder vorzugsweise Laserschweißen zur besseren Handhabung verbunden werden. Als Variante können die Schäume der beiden Blöcke unterschiedliche Porositäten und/oder Materialien aufweisen und/oder bevorzugt die Schnitte so geführt werden, dass unterschiedlich dicke Scheiben entstehen. Besonders bevorzugt wird die Elektrode aus den zusammengelegten Streifen anschließend auf eine einheitliche Höhe h verpresst, so dass sich insbesondere Bereiche unterschiedlicher Porosität ausbilden lassen.Slices of a first height are cut from a block of foam. Slices of a second height are cut from another block or from the same block. The slices are cut into strips, namely the first strips and the second strips. The first and second strips are then placed alternately side by side. Optionally, the strips can be connected by gluing, soldering or preferably laser welding for better handling. As a variant, the foams of the two blocks can have different porosities and / or materials and / or the cuts can preferably be made such that disks of different thicknesses are produced. The electrode from the collapsed strips is then particularly preferably to a uniform height H pressed so that in particular areas of different porosity can be formed.

Dünne Schäume, insbesondere Metallschäume werden dabei beispielsweise durch Drahtschneiden großer Blöcke hergestellt, geschnitten in dünne Schaum-Scheiben. Diese Schaum-Scheiben müssen für ein toleranzarmes Stapeln eine gleichmäßige Dicke bzw. Höhe aufweisen und können daher durch ein Walzwerk unter optionaler Erwärmung auf Dicke eingestellt werden.Thin foams, in particular metal foams, are produced, for example, by wire cutting large blocks, cut into thin foam disks. These foam disks must have a uniform thickness or height for low-tolerance stacking and can therefore be adjusted to thickness by a rolling mill with optional heating.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die ersten Bereiche durch eine Basisplatte gebildet und die zweiten Bereiche durch Säulen, welche in Löchern der Basisplatte angeordnet sind. Bevorzugt sind die Säulen im Schnitt der Ebene kreisförmig gestaltet und dabei so angeordnet, dass sie auf mehreren parallelen Linien fluchten und dadurch die Hauptströmungsrichtung ausbilden. Vorteilhafterweise weisen die Säulen eine niedrigere Porosität auf als die Basisplatte, so dass sie vergleichsweise strömungshemmend sind. Da sie jedoch über ihren gesamten Umfang von der strömungsdurchlässigeren Basisplatte umgeben sind, erfolgt die Versorgung des Elektrolyten mit Betriebsmittel - also durch die Strömung senkrecht zur Ebene - besonders homogen, und somit auch an den Stellen der Säulen. Durch die Verteilung der Strömung durch die Säulen in der Ebene des Elektrolyten kann also auch die Strömung senkrecht zur Ebene besonders homogen erfolgen.In a further advantageous embodiment, the first regions are formed by a base plate and the second regions by columns, which are arranged in holes in the base plate. The columns are preferably circular in section in the plane and are arranged in such a way that they are aligned on several parallel lines and thereby form the main flow direction. The columns advantageously have a lower porosity than the base plate, so that they are comparatively flow-inhibiting. However, since they are surrounded by the more permeable base plate over their entire circumference, the supply of the electrolyte with operating means - that is, through the flow perpendicular to the plane - is particularly homogeneous, and thus also at the locations of the columns. By distributing the flow through the columns in the plane of the electrolyte, the flow perpendicular to the plane can also be particularly homogeneous.

In bevorzugten Weiterbildungen ist die Basisplatte im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, und die Säulen sind in näherungsweise diagonalen parallelen Linien fluchtend angeordnet. Dadurch wird eine diagonale Hauptströmungsrichtung gebildet, so dass die gesamte Fläche des plattenförmigen Körpers sehr homogen mit Betriebsmittel versorgt wird. Dies gilt insbesondere wenn der Zulauf und der Ablauf des Betriebsmittels in und aus dem plattenförmigen Körper entsprechend diagonal gegenüberliegend angeordnet sind und idealisiert punktförmig ausgebildet sind.In preferred developments, the base plate is essentially rectangular, and the columns are aligned in approximately diagonal parallel lines. As a result, a diagonal main flow direction is formed, so that the entire surface of the plate-shaped body is very homogeneously supplied with operating media. This applies in particular if the inflow and outflow of the equipment in and out of the plate-shaped body are correspondingly arranged diagonally opposite one another and are ideally punctiform.

Demzufolge umfasst die Erfindung auch eine Brennstoffzelle mit einem Anodenraum, einem Kathodenraum und einem Elektrolyten, der den Anodenraum vom Kathodenraum trennt. Der Anodenraum und der Kathodenraum sind auf der dem Elektrolyten abgewandten Seite jeweils durch eine Endplatte begrenzt. Zwischen mindestens einer Endplatte einerseits und dem Elektrolyten andererseits ist eine Elektrode wie oben beschrieben angeordnet. Dies hat unter anderem die Wirkung, dass die Brennstoffzelle insgesamt sehr dünn gebaut werden kann.Accordingly, the invention also includes a fuel cell with an anode compartment, a cathode compartment and an electrolyte which separates the anode compartment from the cathode compartment. The anode compartment and the cathode compartment are each delimited by an end plate on the side facing away from the electrolyte. An electrode as described above is arranged between at least one end plate on the one hand and the electrolyte on the other hand. Among other things, this has the effect that the fuel cell can be made very thin overall.

In bevorzugten Weiterbildungen ist die Basisplatte der Elektrode im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, und die Säulen sind in näherungsweise diagonalen parallelen Linien fluchtend angeordnet. Die Brennstoffzelle weist einen Zulauf und einen Ablauf für das Betriebsmittel in und aus dem plattenförmigen Körper auf. Der Zulauf und der Ablauf sind an dem plattenförmigen Körper diagonal gegenüberliegend angeordnet. Dadurch entspricht die Verbindung zwischen Zulauf und Ablauf in etwa der Hauptströmungsrichtung bzw. ist an den parallelen Linien orientiert. Der Elektrolyt wird somit besonders gleichmäßig mit dem Betriebsmittel versorgt. Dem Elektrolyten nicht zugeführtes Betriebsmittel verlässt über den Ablauf den plattenförmigen Körper, kann aber bei Bedarf rezirkuliert werden.In preferred developments, the base plate of the electrode is essentially rectangular, and the columns are aligned in approximately diagonal parallel lines. The fuel cell has an inlet and an outlet for the operating medium in and out of the plate-shaped body. The inlet and the outlet are arranged diagonally opposite one another on the plate-shaped body. As a result, the connection between the inlet and outlet corresponds approximately to the main flow direction or is oriented on the parallel lines. The electrolyte is thus supplied with the operating medium in a particularly uniform manner. Operating fluid not supplied to the electrolyte leaves the plate-shaped body via the outlet, but can be recirculated if necessary.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Elektrode mit säulenförmigen zweiten Bereichen sieht folgende Verfahrensschritte vor:

  • - In der Basisplatte, welche die erste Höhe h1 aufweist, werden Löcher - beispielsweise durch Stanzen - ausgebildet.
  • - In den Löchern werden Säulen, welche die zweite Höhe h2 aufweisen, angeordnet, wobei h2 > h1 .
  • - Anschließend wird die Basisplatte mit den Säulen auf eine einheitliche Höhe h verpresst, beispielsweise durch herkömmliches Verpressen oder Walzen.
An advantageous method for producing an electrode with columnar second regions provides the following method steps:
  • - In the base plate, which is the first height h 1 has holes are formed - for example by punching.
  • - In the holes are columns, which are the second height h 2 have arranged, where h 2 > h 1 .
  • - Then the base plate with the columns is at a uniform height H pressed, for example by conventional pressing or rolling.

Die Basisplatte und die Säulen bestehen bevorzugt zunächst aus einem Schaum mit der gleichen stochastischen Porosität. Nach dem Verpressen ist die Porosität der Säulen deutlich stärker verringert als die Porosität der Basisplatte, welche sogar unverändert bleiben kann.The base plate and the columns preferably initially consist of a foam with the same stochastic porosity. After pressing, the porosity of the columns is significantly more reduced than the porosity of the base plate, which can even remain unchanged.

Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Elektrode mit säulenförmigen zweiten Bereichen sieht folgende Verfahrensschritte vor:

  • - Auf die Basisplatte, welche die erste Höhe h1 aufweist, werden Säulen, welche die Höhe h2-h1 aufweisen, angeordnet, wobei h2 > h1 und wegen der nachfolgenden Bearbeitungsschritte mit der Basisplatte wenigstens temporär verbunden.
  • - Anschließend wird die Basisplatte mit den Säulen auf eine einheitliche Höhe h verpresst, beispielsweise durch herkömmliches Verpressen oder Walzen.
Another advantageous method for producing an electrode with columnar second regions provides the following method steps:
  • - On the base plate, which is the first height h 1 columns are arranged, which have the height h 2 -h 1 , where h 2 > h 1 and at least temporarily connected to the base plate because of the subsequent processing steps.
  • - Then the base plate with the columns is at a uniform height H pressed, for example by conventional pressing or rolling.

Vorteilhaft beträgt die mittlere Porengröße des Elektrodenmaterials, bzw. der fertigen Elektrode, mindestens in Teilbereichen zwischen 100 µm und 400 µm. Die untere Grenze bewirkt, dass der Druckverlust des Betriebsmittels nicht zu groß wird. Die obere Grenze bewirkt, dass die Verteilung des Betriebsmittels noch hinreichend fein über die Oberfläche des Elektrolyten ist.The average pore size of the electrode material or the finished electrode is advantageously at least in partial areas between 100 μm and 400 μm. The lower limit means that the pressure drop in the equipment does not become too great. The upper limit means that the distribution of the equipment is still sufficiently fine over the surface of the electrolyte.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein weiteres Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Elektrode aus dem beschriebenen Elektrodenmaterial. Bei diesem Verfahren wird der Schaum der zweiten Bereiche, also beispielsweise der zweiten Streifen bzw. der Säulen, in seiner Dicke zumindest vorübergehend um mindestens 20 % und höchstens 60 % komprimiert. Das heißt die Höhe h liegt im Bereich von 40% bis 80% der zweiten Höhe h2 .The invention also relates to a further method for producing the described electrode from the described electrode material. In this method, the foam of the second regions, that is to say, for example, the second strip or the columns, is at least temporarily compressed in its thickness by at least 20% and at most 60%. That means the height H is in the range of 40% to 80% of the second height h 2 .

Es wurde erkannt, dass gerade bei einer Komprimierung in diesem Bereich die Porosität innerhalb der Elektrode in einem Maße variiert wird, dass hierdurch ein Strom eines Betriebsmittels innerhalb der Elektrode führbar ist, während zugleich in der ganzen Elektrode noch eine offene Porosität verbleibt und kein Bereich völlig von der Zuführung des Betriebsmittels ausgeschlossen ist. Die Elektrode kann dann besonders gut, wie zuvor beschrieben, eine Doppelfunktion als Verteilstruktur und Diffusionsschicht für das Betriebsmittel erfüllen.It was recognized that, especially when compressing in this area, the porosity within the electrode is varied to such an extent that a current of an operating medium can be conducted within the electrode, while at the same time an open porosity remains in the entire electrode and no area completely is excluded from the supply of the equipment. The electrode can then, as described above, perform a double function as a distribution structure and diffusion layer for the equipment.

Dabei ist berücksichtigt, dass der Schaum nach dem Wegfall der komprimierenden Kraft teilweise wieder zurückfedert. Die Verformung ist also teilweise plastisch und teilweise elastisch.It is taken into account that the foam partially springs back after the loss of compressive force. The deformation is therefore partly plastic and partly elastic.

Vorteilhaft wird der Schaum für die Verpressung mit einer Pressung zwischen 200 N/cm2 und 3000 N/cm2 belastet. Diese Belastungen liegen deutlich über der typischen Pressung von 150 N/cm2, der die fertige Elektrode beim üblichen Verpressen in einer Brennstoffzelle, bzw. einem Brennstoffzellenstapel, ausgesetzt ist. Gerade Pressungen in diesem Bereich führen zu einer mindestens teilweise plastischen Verformung des Schaums, ohne dass hierbei zu viele Poren völlig verschlossen oder zerstört werden.The foam for the pressing is advantageously loaded with a pressure between 200 N / cm 2 and 3000 N / cm 2 . These loads are well above the typical pressure of 150 N / cm 2 to which the finished electrode is exposed during the usual pressing in a fuel cell or a fuel cell stack. Pressures in this area in particular lead to an at least partially plastic deformation of the foam without too many pores being completely closed or destroyed.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention are shown below together with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to figures.

FigurenlisteFigure list

Es zeigt:

  • 1 Schematisches Ausführungsbeispiel einer Elektrode, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind;
  • 2 Weiteres schematisches Ausführungsbeispiel einer Elektrode, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind;
  • 3 Noch ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel einer Elektrode, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind;
  • 4 Schematische Seitenansicht einer Brennstoffzelle, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.
It shows:
  • 1 Schematic embodiment of an electrode, only the essential areas being shown;
  • 2nd Another schematic embodiment of an electrode, only the essential areas being shown;
  • 3rd Yet another schematic embodiment of an electrode, only the essential areas being shown;
  • 4th Schematic side view of a fuel cell, only the essential areas are shown.

Die 1a, 1b und 1c zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Elektrode 2. Die 1a und 1b zeigen die Elektrode 2 in Seitenansicht, die 1c in Draufsicht. Die 1a zeigt die Elektrode 2 vor dem Verpressen bzw. vor dem Fertigstellen; die 1b und 1c zeigen die Elektrode 2 nach dem Verpressen bzw. als fertige Elektrode 2, die beispielsweise in einer Brennstoffzelle angeordnet werden kann. Die fertige Elektrode 2 weist eine Länge I, eine Breite b und eine Höhe h auf, wobei gilt: I ≥ b >> h. Die 1a, 1b und 1c sind nur schematisch dargestellt und nicht maßstäblich zu verstehen.The 1a , 1b and 1c show an embodiment of an electrode 2nd . The 1a and 1b show the electrode 2nd in side view, the 1c in top view. The 1a shows the electrode 2nd before pressing or before finishing; the 1b and 1c show the electrode 2nd after pressing or as a finished electrode 2nd , which can be arranged, for example, in a fuel cell. The finished electrode 2nd has a length I, a width b and a height H where: I ≥ b >> h. The 1a , 1b and 1c are only shown schematically and are not to be understood to scale.

Die Elektrode 2 besteht aus einem plattenförmigen Körper 20 der Länge I und Breite b, welche eine Ebene E definieren. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Gasströmung bzw. die Strömung eines Betriebsmittels in der Ebene E des plattenförmigen Körpers 20 bzw. die Verteilung des Betriebsmittels in der Ebene E, wobei selbstverständlich in der Verwendung für eine Brennstoffzelle 1 eine Strömung des Betriebsmittels in Richtung der Höhe h zur Versorgung eines Elektrolyten 3 ebenfalls gegeben sein muss, wie später noch in der 4 dargestellt werden wird. The electrode 2nd consists of a plate-shaped body 20th of length I and width b which is a level E define. The subject of the present invention is the gas flow or the flow of equipment in the plane E of the plate-shaped body 20th or the distribution of the equipment in the plane E , of course in use for a fuel cell 1 a flow of the equipment in the direction of the height H to supply an electrolyte 3rd must also exist, as later in the 4th will be represented.

Der plattenförmige Körper 20 ist bevorzugt metallisch ausgeführt. Der plattenförmige Körper 20 ist weiterhin als poröser Schaum ausgeführt, so dass eine Gasströmung, beispielsweise Luft oder Wasserstoff, durch ihn möglich ist. Insbesondere für den Einsatz in einer Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle muss der Schaum bzw. plattenförmige Körper 20 kathodenseitig auch in der Lage sein Reaktionswasser abzuführen. Weiterhin muss der plattenförmige Körper 20 elektrisch leitfähig sein. Um die Gasströmung, und gegebenenfalls auch die Wasserabfuhr, zu optimieren, weist die erfindungsgemäße Elektrode 2 in dem plattenförmigen Körper 20 Bereiche mit unterschiedlicher Porosität auf, nämlich erste Bereiche mit einer höheren und zweite Bereiche mit einer geringeren Porosität.The plate-shaped body 20th is preferably metallic. The plate-shaped body 20th is also designed as a porous foam, so that a gas flow, for example air or hydrogen, is possible through it. Especially for use in a polymer electrolyte fuel cell, the foam or plate-like body must be 20th on the cathode side also be able to remove water of reaction. Furthermore, the plate-shaped body 20th be electrically conductive. In order to optimize the gas flow, and possibly also the water removal, the electrode according to the invention has 2nd in the plate-shaped body 20th Areas with different porosity, namely first areas with a higher and second areas with a lower porosity.

Dazu werden aus einem Schaum, beispielsweise in Blockform, mit stochastisch regelmäßiger Porosität erste Streifen 21 mit einer ersten Höhe h1 und zweite Streifen 22 mit einer zweiten Höhe h2 geschnitten, wobei h2 > h1 ≥ h (siehe 1a). Die ersten Streifen 21 und die zweiten Streifen 22 werden nun abwechselnd nebeneinander angeordnet und anschließend zu der einheitlichen Höhe h verpresst bzw. gewalzt (siehe 1b). Dadurch weist die fertige Elektrode 2 in den ersten Streifen 21 eine vergleichsweise hohe Porosität (also niedrige Dichte) und in den stärker verpressten zweiten Streifen 22 eine vergleichsweise geringe Porosität (also hohe Dichte) auf. Die ersten Streifen 21 entsprechen in dieser Ausführung also den ersten Bereichen und die zweiten Streifen 22 entsprechen den zweiten Bereichen.For this purpose, the first strips are made from a foam, for example in block form, with stochastically regular porosity 21st with a first height h 1 and second stripes 22 with a second height h 2 cut, where h 2 > h 1 ≥ H (please refer 1a) . The first stripes 21st and the second stripe 22 are now arranged alternately next to each other and then to the same height H pressed or rolled (see 1b) . As a result, the finished electrode 2nd in the first strip 21st a comparatively high porosity (i.e. low density) and in the more compressed second strips 22 a comparatively low porosity (i.e. high density). The first stripes 21st correspond in this embodiment to the first areas and the second stripes 22 correspond to the second areas.

Im Betrieb einer Brennstoffzelle erfolgt die Gasströmung so überwiegend in den ersten Streifen 21. In der Ausführung der 1a, 1b, 1c weisen die ersten Streifen 21 und zweiten Streifen 22 Längen auf, die der Breite b der Elektrode 2 entsprechen; die ersten Streifen 21 und die zweiten Streifen 22 sind somit also so angeordnet, dass die Gasströmung innerhalb der Ebene E in einer Hauptströmungsrichtung 70 vorwiegend in Richtung der Breite b erfolgt. Bevorzugt ist dabei in Hauptströmungsrichtung 70 der Strömungsquerschnitt Q1 mit Bereichen höherer Porosität ein Fünftel bis 5-mal so groß wie der Strömungsquerschnitt Q2 mit Bereichen geringerer Porosität.When a fuel cell is in operation, the gas flow predominantly takes place in the first strip 21st . In the execution of the 1a , 1b , 1c show the first stripes 21st and second strip 22 Lengths that are the width b the electrode 2nd correspond; the first stripes 21st and the second stripe 22 are thus arranged so that the gas flow within the plane E in a main flow direction 70 mainly in the width direction b he follows. It is preferred in the main flow direction 70 the flow cross section Q 1 with areas of higher porosity one fifth to 5 times as large as the flow cross section Q 2 with areas of lower porosity.

Die tatsächlichen Strömungsquerschnitte Q1 und Q2 in der Ebene E sind in 1b zu sehen. Sie entsprechen dem Produkt aus der Höhe h und den Breiten der ersten Streifen 21 bzw. zweiten Streifen 22.The actual flow cross sections Q 1 and Q 2 in the plane E are in 1b to see. They correspond to the product from the height H and the widths of the first stripes 21st or second strip 22 .

Die Erfindung gilt selbstverständlich analog für Gasströmungen, die vorwiegend in Richtung der Länge I erfolgen; dementsprechend würden dann die ersten Streifen 21 und die zweiten Streifen 22 Längen aufweisen, die der Länge I der Elektrode 2 entsprechen.The invention naturally also applies analogously to gas flows which occur predominantly in the direction of length I; accordingly the first stripes would then be 21st and the second stripe 22 Have lengths that the length I of the electrode 2nd correspond.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Elektrode 2 in Draufsicht. Auch die Elektrode 2 der 3 besteht aus einem plattenförmigen Körper 20, welcher als Schaum und bevorzugt metallisch ausgeführt ist. Wie in der Ausführung der 1 ist der Schaum porös ausgeführt, jetzt allerdings nicht mit Streifen unterschiedlicher Porosität, sondern idealisiert mit punktuell unterschiedlicher Porosität bzw. in der Ausführung der 2 mit Säulen 32 geringerer Porosität. 2nd shows a further embodiment of the electrode 2nd in top view. Even the electrode 2nd the 3rd consists of a plate-shaped body 20th , which is designed as a foam and preferably metallic. As in the execution of the 1 the foam is porous, but now not with strips of different porosity, but idealized with selectively different porosity or in the execution of 2nd with columns 32 lower porosity.

Die Fertigung erfolgt dabei ähnlich zur Ausführung der 1a: Der plattenförmige Körper 20 besteht im Wesentlichen aus einer Basisplatte 31 des Schaums. Die Basisplatte 31 des plattenförmigen Körpers 20 der ersten Höhe h1 wird lokal durch Stanzen oder Laserschnitt gelocht. In die so entstandenen Löcher 31a werden Stanzlinge bzw. Säulen 32 aus Schaum mit einer größeren zweiten Höhe h2 eingefügt, wobei die Säulen 32 und die Basisplatte 31 zunächst bevorzugt stochastisch die gleiche Porosität aufweisen. Anschließend wird der plattenförmige Körper 20, also Basisplatte 31 und Säulen 32, auf eine gleichmäßige Höhe h verpresst, wobei h ≤ h1. Dadurch entstehen an den Einlegestellen bzw. an den Säulen 32 Zonen mit geringerer Porosität, so dass mit dieser Einlegemethode der Druckverlust lokal variiert werden kann. Die Form der „punktuellen“ Zonen ist beliebig, vorzugsweise jedoch kreisförmig. Optional werden die eingelegten Stücke bzw. Säulen 32 vor- oder nach dem Verpressen durch Löten oder Laserschweißen mit der Basisplatte 31 verbunden. In dieser Ausführung bildet die Basisplatte 31 also die ersten Bereiche mit höherer Porosität aus, und die Säulen 32 bilden die zweiten Bereiche mit der verringerten Porosität aus.The production is similar to the execution of the 1a : The plate-shaped body 20th consists essentially of a base plate 31 of the foam. The base plate 31 of the plate-shaped body 20th the first height h 1 is punched locally by punching or laser cutting. In the holes created in this way 31a become diecuts or pillars 32 made of foam with a larger second height h 2 inserted, with the pillars 32 and the base plate 31 initially preferably have the same porosity stochastically. Then the plate-shaped body 20th , so base plate 31 and pillars 32 , to an even height H pressed, where h ≤ h 1 . This creates at the insertion points or on the columns 32 Zones with lower porosity, so that the pressure loss can be varied locally with this insertion method. The shape of the "punctiform" zones is arbitrary, but preferably circular. The inserted pieces or columns are optional 32 before or after pressing by soldering or laser welding with the base plate 31 connected. In this version, the base plate forms 31 so the first areas with higher porosity, and the columns 32 form the second areas with the reduced porosity.

Die Hauptströmungsrichtung 70 innerhalb der Ebene E der Ausführung nach 2 kann entweder entlang der Breite b oder entlang der Länge I der Elektrode 2 erfolgen, je nachdem wie der Zulauf und der Ablauf an der Elektrode 2 angeordnet sind. Die Strömungsquerschnitte Q1 und Q2 mit höherer und geringerer Porosität sind dabei für die Hauptströmungsrichtung 70 entlang der Breite b skizziert und verhalten sich zueinander wie der Durchmesser der Säulen 32 zu dem Abstand zwischen zwei benachbarten Säulen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 70.The main flow direction 70 within the plane E the execution 2nd can either be along the width b or along the length I of the electrode 2nd depending on how the inlet and outlet on the electrode 2nd are arranged. The flow cross sections Q 1 and Q 2 with higher and lower porosity are for the Main flow direction 70 along the width b outlines and behaves to each other like the diameter of the columns 32 to the distance between two adjacent columns perpendicular to the main flow direction 70 .

3 zeigt eine weitere Elektrode 2 mit einem plattenförmigen Körper 20, welcher eine Basisplatte 31 und Säulen 32 aufweist, die ursprünglich unterschiedliche Höhen h1 und h2 hatten und auf eine einheitliche Höhe h verpresst wurden, so dass der Schaum des plattenförmige Körpers 20 Bereiche mit unterschiedlicher Porosität aufweist: die Basisplatte 31 bildet die ersten Bereiche aus und weist eine vergleichsweise hohe Porosität auf; die Säulen 32 bilden die zweiten Bereiche aus und weisen eine vergleichsweise niedrige Porosität auf. Alternativ können auch gleich Höhen h1 und h2 , aber für Basisplatte 31 und Säulen 32 unterschiedliche Schäume verwendet werden, mit dem gleichen Ergebnis der unterschiedlichen Porositäten. 3rd shows another electrode 2nd with a plate-shaped body 20th which is a base plate 31 and pillars 32 which originally had different heights h 1 and h 2 had and to a uniform height H were pressed so that the foam of the plate-shaped body 20th Has areas with different porosity: the base plate 31 forms the first areas and has a comparatively high porosity; the columns 32 form the second areas and have a comparatively low porosity. Alternatively, heights can also be used h 1 and h 2 , but for base plate 31 and pillars 32 different foams are used, with the same result of different porosities.

In der Ausführung der 3 sind die Säulen 32 bezüglich der Länge I und der Breite b der Elektrode 2 in der Ebene E diagonal angeordnet bzw. näherungsweise diagonal, bevorzugt mit einem Winkel zwischen 30° und 60°. Dadurch fluchten die Säulen 32 in parallelen Linien 71, welche entsprechend diagonal verlaufen. Somit verläuft auch die Hauptströmungsrichtung 70 des Betriebsmittels entsprechend diagonal, also parallel zu den Linien 71, insbesondere wenn ein Zulauf 5 und ein Ablauf 6 des Betriebsmittels in der Ebene E ebenfalls an diagonal gegenüberliegenden Enden der Elektrode 2 angeordnet sind. Entsprechend sind senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 70 in der Ebene E die Strömungsquerschnitte Q1 und Q2 mit Bereichen höherer und geringerer Porosität skizziert.In the execution of the 3rd are the pillars 32 in terms of length I and width b the electrode 2nd in the plane E arranged diagonally or approximately diagonally, preferably at an angle between 30 ° and 60 °. As a result, the columns are aligned 32 in parallel lines 71 , which run diagonally. The main flow direction thus also runs 70 of the equipment diagonally, i.e. parallel to the lines 71 , especially if there is an inflow 5 and an expiry 6 of the equipment in the plane E also at diagonally opposite ends of the electrode 2nd are arranged. Accordingly, are perpendicular to the main flow direction 70 in the plane E the flow cross sections Q 1 and Q 2 outlined with areas of higher and lower porosity.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Brennstoffzelle 1. Die Brennstoffzelle 1 hat einen Anodenraum 1a und einen Kathodenraum 1b, die durch einen Elektrolyten 3 voneinander getrennt sind; der Elektrolyt 3 ist dabei bevorzugt als Polymer-Elektrolyt-Membran ausgeführt. Der Anodenraum 1a wird in Dickenrichtung der Brennstoffzelle 1 begrenzt durch eine erste Endplatte 11 einerseits und den Elektrolyten 3 andererseits. Der Kathodenraum 1b wird begrenzt durch eine zweite Endplatte 12 einerseits und den Elektrolyten 3 andererseits. Seitliche bzw. umlaufende Dichtungen sind in 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. 4th shows an embodiment of a fuel cell 1 . The fuel cell 1 has an anode compartment 1a and a cathode compartment 1b by an electrolyte 3rd are separated from each other; the electrolyte 3rd is preferably designed as a polymer electrolyte membrane. The anode room 1a becomes in the thickness direction of the fuel cell 1 limited by a first end plate 11 on the one hand and the electrolyte 3rd on the other hand. The cathode compartment 1b is limited by a second end plate 12th on the one hand and the electrolyte 3rd on the other hand. Lateral or all-round seals are in 4th not shown for reasons of clarity.

Im Anodenraum 1a und im Kathodenraum 1b ist jeweils ein Exemplar der beschriebenen Elektrode 2 angeordnet, nach der in den 1 bis 3 dargestellten Art. In der Ausführung der 4 sind dabei die Elektroden 2 im Anodenraum 1a und im Kathodenraum 1b identisch ausgeführt, dies ist jedoch keinesfalls zwingend erforderlich. Beispielsweise ist es möglich die Elektrode 2 im Kathodenraum 1b mit einer durchschnittlich höheren Porosität auszustatten, um das Produktwasser optimal abführen zu können.In the anode room 1a and in the cathode compartment 1b is a copy of the electrode described 2nd arranged after the in the 1 to 3rd illustrated type. In the execution of the 4th are the electrodes 2nd in the anode compartment 1a and in the cathode compartment 1b executed identically, but this is not absolutely necessary. For example, the electrode is possible 2nd in the cathode compartment 1b to be provided with an average higher porosity in order to optimally drain the product water.

Die erfindungsgemäßen Elektroden 2 weisen dabei folgende Vorteile auf:

  • • Die Möglichkeit der Verwendung von offenporigen Schäumen mit hoher Porosität und großen Poren zum erreichen geringer Druckverluste.
  • • Höhere Strukturfestigkeit des Schaums durch gezieltes Einbringen oder Erzeugen von Bereichen höherer Steifigkeit, also durch geringere Porosität.
  • • Besserer Queraustausch der Strömung durch Punkte oder Streifen mit höherem Druckverlust bei integral geringerem Druckverlust.
  • • Zonen mit verbesserte Auflage in Richtung des Elektrolyten 3, um die Eindringung der offenen Schaumenden in den Elektrolyten 3 bzw. dazwischen angeordneten Zwischenschichten zu begrenzen.
The electrodes according to the invention 2nd have the following advantages:
  • • The possibility of using open-pored foams with high porosity and large pores to achieve low pressure losses.
  • • Higher structural strength of the foam through targeted introduction or creation of areas with higher stiffness, ie through lower porosity.
  • • Better cross exchange of flow through dots or stripes with higher pressure loss with integrally lower pressure loss.
  • • Zones with improved support in the direction of the electrolyte 3rd to prevent the penetration of the open foam ends into the electrolyte 3rd or between intermediate layers arranged between them.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102009001153 A1 [0003]DE 102009001153 A1 [0003]
  • DE 102016213057 A1 [0004]DE 102016213057 A1 [0004]

Claims (14)

Elektrode (2) für eine Brennstoffzelle (1), umfassend einen plattenförmigen Körper (20) aus einem elektrisch leitfähigen Schaum mit einer offenen und durchgängigen Porosität für mindestens ein Betriebsmittel der Brennstoffzelle (1), wobei der plattenförmige Körper (20) idealisiert eine Ebene (E) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Körper (20) in der Ebene (E) Bereiche mit unterschiedlicher Porosität aufweist.Electrode (2) for a fuel cell (1), comprising a plate-shaped body (20) made of an electrically conductive foam with an open and continuous porosity for at least one operating medium of the fuel cell (1), the plate-shaped body (20) idealizing a plane ( E) defined, characterized in that the plate-shaped body (20) in the plane (E) has areas with different porosity. Elektrode (2) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Körper (20) erste Bereiche (21, 31) mit einer höheren Porosität und zweite Bereiche (22, 32) mit einer geringeren Porosität aufweist.Electrode (2) after Claim 1 characterized in that the plate-shaped body (20) has first regions (21, 31) with a higher porosity and second regions (22, 32) with a lower porosity. Elektrode (2) nach Anspruch 2, wobei die Porosität in den zweiten Bereichen (22, 32) durch Deformation vermindert ist.Electrode (2) after Claim 2 , wherein the porosity in the second regions (22, 32) is reduced by deformation. Elektrode (2) nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt Q1 durch die ersten Bereiche (21, 31) ein Fünftel bis 5-mal so groß ist wie ein Strömungsquerschnitt Q2 durch die zweiten Bereiche (22, 32).Electrode (2) after Claim 2 or 3rd characterized in that a flow cross section Q 1 through the first regions (21, 31) is one fifth to 5 times as large as a flow cross section Q 2 through the second regions (22, 32). Elektrode (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bereiche durch erste Streifen (21) gebildet sind und die zweiten Bereiche durch zweite Streifen (22), wobei bevorzugt eine Mehrzahl von ersten Streifen (21) und zweiten Streifen (22) in der Ebene (E) abwechselnd nebeneinander angeordnet sind.Electrode (2) according to one of the Claims 2 to 4th characterized in that the first areas are formed by first strips (21) and the second areas are formed by second strips (22), preferably a plurality of first strips (21) and second strips (22) in the plane (E) alternately next to one another are arranged. Elektrode (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bereiche durch eine Basisplatte (31) gebildet sind und die zweiten Bereiche durch Säulen (32), welche in Löchern (31a) der Basisplatte (31) angeordnet sind.Electrode (2) according to one of the Claims 2 to 4th characterized in that the first regions are formed by a base plate (31) and the second regions by columns (32) which are arranged in holes (31a) in the base plate (31). Elektrode (2) nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (31) im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist und dass die Säulen (32) in näherungsweise diagonalen parallelen Linien (71) fluchtend angeordnet sind.Electrode (2) after Claim 6 characterized in that the base plate (31) is essentially rectangular and in that the columns (32) are aligned in approximately diagonal parallel lines (71). Brennstoffzelle (1) mit einem Anodenraum (1a), einem Kathodenraum (1b) und einem Elektrolyten (3), der den Anodenraum (1a) vom Kathodenraum (1b) trennt, wobei der Anodenraum (1a) und der Kathodenraum (1b) auf der dem Elektrolyten (3) abgewandten Seite jeweils durch eine Endplatte (11, 12) begrenzt sind und wobei zwischen mindestens einer Endplatte (11, 12) einerseits und dem Elektrolyten (13) andererseits eine Elektrode (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist.Fuel cell (1) with an anode compartment (1a), a cathode compartment (1b) and an electrolyte (3) which separates the anode compartment (1a) from the cathode compartment (1b), the anode compartment (1a) and the cathode compartment (1b) on the the side facing away from the electrolyte (3) are each delimited by an end plate (11, 12) and an electrode (2) according to one of the at least one end plate (11, 12) on the one hand and the electrolyte (13) on the other Claims 1 to 7 is arranged. Brennstoffzelle (1) mit einem Anodenraum (1a), einem Kathodenraum (1b) und einem Elektrolyten (3), der den Anodenraum (1a) vom Kathodenraum (1b) trennt, wobei der Anodenraum (1a) und der Kathodenraum (1b) auf der dem Elektrolyten (3) abgewandten Seite jeweils durch eine Endplatte (11, 12) begrenzt sind und wobei zwischen mindestens einer Endplatte (11, 12) einerseits und dem Elektrolyten (13) andererseits eine Elektrode (2) nach Anspruch 7 angeordnet ist, wobei die Brennstoffzelle (1) einen Zulauf (5) und einen Ablauf (6) für das Betriebsmittel in und aus dem plattenförmigen Körper (20) aufweist, wobei der Zulauf (5) und der Ablauf (6) an dem plattenförmigen Körper (20) diagonal gegenüberliegend angeordnet sind.Fuel cell (1) with an anode compartment (1a), a cathode compartment (1b) and an electrolyte (3) which separates the anode compartment (1a) from the cathode compartment (1b), the anode compartment (1a) and the cathode compartment (1b) on the the end facing away from the electrolyte (3) are each delimited by an end plate (11, 12) and an electrode (2) between at least one end plate (11, 12) on the one hand and the electrolyte (13) on the other Claim 7 The fuel cell (1) has an inlet (5) and an outlet (6) for the operating medium in and out of the plate-shaped body (20), the inlet (5) and the outlet (6) on the plate-shaped body (20) are arranged diagonally opposite one another. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (2) nach Anspruch 5, wobei die ersten Streifen (21) zunächst eine erste Höhe (h1) und die zweiten Streifen (22) zunächst eine zweite Höhe (h2) aufweisen, wobei die ersten Streifen (21) und die zweiten Streifen (22) nebeneinander angeordnet werden, wobei anschließend die ersten Streifen (21) und die zweiten Streifen (22) auf eine einheitliche Höhe (h) verpresst werden.Method for producing an electrode (2) according to Claim 5 , wherein the first strips (21) first have a first height (h 1 ) and the second strips (22) first have a second height (h 2 ), the first strips (21) and the second strips (22) being arranged next to one another The first strips (21) and the second strips (22) are then pressed to a uniform height (h). Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (2) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Basisplatte (31) zunächst eine erste Höhe (h1) und die Säulen (32) zunächst eine zweite Höhe (h2) aufweisen durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: - In der Basisplatte (31) werden Löcher (31a) - beispielsweise durch Stanzen - ausgebildet. - In den Löchern (31a) werden die Säulen (32) angeordnet. - Anschließend wird die Basisplatte (31) mit den Säulen (32) auf eine einheitliche Höhe (h) verpresst, beispielsweise durch herkömmliches Verpressen oder Walzen.Method for producing an electrode (2) according to Claim 6 or 7 , The base plate (31) initially having a first height (h 1 ) and the columns (32) first having a second height (h 2 ) characterized by the following method steps: - Holes (31a) are made in the base plate (31), for example by Stamping - trained. - The columns (32) are arranged in the holes (31a). - Then the base plate (31) with the columns (32) is pressed to a uniform height (h), for example by conventional pressing or rolling. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (2) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Basisplatte (31) zunächst eine erste Höhe (h1) und die Säulen (32) zunächst eine zweite Höhe (h2-h1) aufweisen durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: - Auf der Basisplatte (31) werden die Säulen (32) angeordnet und wegen der nachfolgenden Bearbeitungsschritte mit der Basisplatte (32) wenigstens temporär verbunden. - Anschließend wird die Basisplatte (31) mit den Säulen (32) auf eine einheitliche Höhe (h) verpresst, beispielsweise durch herkömmliches Verpressen oder Walzen.Method for producing an electrode (2) according to Claim 6 or 7 , The base plate (31) initially having a first height (h 1 ) and the columns (32) first having a second height (h 2 -h 1 ) characterized by the following method steps: - The columns (32 ) arranged and connected to the base plate (32) at least temporarily because of the subsequent processing steps. - Then the base plate (31) with the columns (32) is pressed to a uniform height (h), for example by conventional pressing or rolling. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Schaum der zweiten Bereiche beim Verpressen in seiner Höhe um mindestens 20 % und höchstens 60 % komprimiert wird.Method for producing an electrode (2) according to one of the Claims 10 to 12th , wherein the foam of the second areas is compressed in height by at least 20% and at most 60%. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schaum für die Verpressung mit einer Pressung zwischen 200 N/cm2 und 3000 N/cm2 belastet wird. Procedure according to Claim 13 , wherein the foam for compression is loaded with a pressure between 200 N / cm 2 and 3000 N / cm 2 .
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