DE102021005570A1 - Bipolar plate for a fuel cell - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Bipolarplatte (10) für eine Brennstoffzelle beschrieben, die einen ebenflächigen Zentralkörper (12) aufweist, der an jeder seiner beiden voneinander abgewandten ebenen Hauptflächen (14) Membrane-Anlageorgane (18) aufweist, die von der jeweiligen Hauptfläche (14) senkrecht wegstehen und voneinander beabstandet, zueinander parallel angeordnet sind, wobei die Membrane-Anlageorgane (18) der einen Hauptfläche (14) und die Membrane-Anlageorgane (18) der anderen Hauptfläche (14) sich derartig gegenüberliegen, dass im zusammengebauten Zustand zweier Bipolarplatten (10) zwischen den Membrane-Anlageorganen (18) der einen Hauptfläche (14) und den Membrane-Anlageorganen (18) der anderen Hauptfläche (14) ein mäanderförmiger Spaltraum (20) für eine Brennstoffzellen-Membrane (22) definiert ist, und wobei der Zentralkörper (12) der Bipolarplatte (10) an der jeweiligen Hauptfläche (14) mit einer Gaseinlass-Vertiefung (24) ausgebildet ist, die mit den an der jeweiligen Hauptfläche (14) vorgesehenen Membrane-Anlageorganen (18) fluidisch verbunden sind.A bipolar plate (10) for a fuel cell is described, which has a planar central body (12), which has membrane contact elements (18) on each of its two planar main surfaces (14) facing away from each other, which extend perpendicularly from the respective main surface (14). protrude and are spaced apart from one another and are arranged parallel to one another, with the membrane contact elements (18) on one main surface (14) and the membrane contact elements (18) on the other main surface (14) facing one another in such a way that when two bipolar plates (10 ) a meandering gap space (20) for a fuel cell membrane (22) is defined between the membrane contact elements (18) of one main surface (14) and the membrane contact elements (18) of the other main surface (14), and wherein the central body (12) of the bipolar plate (10) is formed on the respective main surface (14) with a gas inlet depression (24) which is fluidically connected to the membrane contact elements (18) provided on the respective main surface (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle.The invention relates to a bipolar plate for a fuel cell.

Derartige Bipolarplatten sind in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen bekannt.Such bipolar plates are known in a large number of different embodiments.

Bspw. beschreibt die DE 11 2006 000 345 B4 eine Brennstoffzelle mit einer Strömungsfeld- d.h. Bipolarplatte, die eine Vielzahl von Reaktanten-Anströmungskanälen aufweist. Die Bipolarplatte weist eine Beschichtung auf, welche die Bipolarplatte hydrophil und elektrisch leitend macht. Die Beschichtung ist eine ursprünglich zwei Metalle umfassende Metallbeschichtung, die Nanoporen aufweist, die durch die Entfernung eines der Metalle aus der Beschichtung entstehen. Das Material dieser Bipolarplatte kann aus rostfreiem Stahl, Titan oder Aluminium bestehen oder ein Polymer-Graphit-Composit basiertes Material sein.For example, describes the DE 11 2006 000 345 B4 a fuel cell with a flow field ie bipolar plate having a plurality of reactant flow channels. The bipolar plate has a coating that makes the bipolar plate hydrophilic and electrically conductive. The coating is an originally bimetallic metal coating that has nanopores created by the removal of one of the metals from the coating. The material of this bipolar plate can consist of stainless steel, titanium or aluminum or it can be a polymer-graphite composite based material.

Die DE 10 2018 220 825 A1 offenbart eine Einzelzelle für eine Brennstoffzelle, wobei die Einzelzelle einen Einsatz aus einer Membrane-Elektroden-Anordnung (MEA) mit einer Gas-Diffusionsschicht (GDL) aufweist. Die Einzelzelle weist außerdem einen geschäumten Körper auf, der an einer Außenseite des Einsatzes angeordnet ist.The DE 10 2018 220 825 A1 discloses a unit cell for a fuel cell, the unit cell having a membrane electrode assembly (MEA) insert with a gas diffusion layer (GDL). The single cell also has a foamed body disposed on an outside of the insert.

Die DE 10 2019 209 766 A1 beschreibt eine Bipolarplatte zur Verteilung eines Reaktanten auf eine Membrane der Brennstoffzelle. Die Bipolarplatte weist zu diesem Zwecke mindestens einen Kanal zur Erzeugung eines Flussfeldes auf und ist elektrisch leitfähig. Sie kann aus einem Compositwerkstoff bestehen, der wenigstens ein hygroskopisches und wenigstens ein elektrisch leitfähiges Material umfasst.The DE 10 2019 209 766 A1 describes a bipolar plate for distributing a reactant to a membrane of the fuel cell. For this purpose, the bipolar plate has at least one channel for generating a flow field and is electrically conductive. It can consist of a composite material that includes at least one hygroscopic and at least one electrically conductive material.

Aus der DE 10 2020 204 292 A1 ist eine Brennstoffzelleneinheit für einen Brennstoffzellenstapel (Stack) zur elektrochemischen Erzeugung elektrischer Energie bekannt.From the DE 10 2020 204 292 A1 a fuel cell unit for a fuel cell stack (stack) for the electrochemical generation of electrical energy is known.

Die DE 10 2020 118 597 A1 beschreibt eine Brennstoffzelle mit einer Vielzahl von Einheitszellen, die in einem Stapel (Stack) angeordnet sind. Jede Einheitszelle weist eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) auf.The DE 10 2020 118 597 A1 describes a fuel cell with a plurality of unit cells arranged in a stack (stack). Each unit cell has a membrane electrode assembly (MEA).

Bei den bekannten Bipolarplatten sind sowohl diese als auch die Membranen ebenflächig ausgebildet. Die Membranen mit den Katalysator- und Diffusionsschichten sind zwischen den ebenflächigen Bipolarplatten angeordnet, so dass die Grundfläche der Brennstoffzelleneinheiten entsprechend groß sein muss, um eine gewünschte Stromdichte (A/cm2) und folglich eine gewünschte elektrische Leistung zu generieren. Daraus resultieren große Gesamtabmessungen eines Stapels aus den Bennstoffzelleneinheiten.In the known bipolar plates, both these and the membranes are flat. The membranes with the catalyst and diffusion layers are arranged between the planar bipolar plates, so that the base area of the fuel cell units must be correspondingly large in order to generate a desired current density (A/cm 2 ) and consequently a desired electrical output. This results in large overall dimensions of a stack of fuel cell units.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bipolarplatte zu schaffen, mit der eine Brennstoffzelleneinheit mit vergleichsweise kleiner Grundfläche und folglich ein Brennstoffzellen-Stapel mit vergleichsweise kleinem Gesamtvolumen realisierbar sind.The invention is based on the object of creating a bipolar plate with which a fuel cell unit with a comparatively small base area and consequently a fuel cell stack with a comparatively small overall volume can be realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, d.h. dadurch gelöst, dass die Bipolarplatte einen ebenflächigen Zentralkörper aufweist, der an jeder seiner beiden voneinander abgewandten ebenen Hauptflächen Membrane-Anlageorgane aufweist, die von der jeweiligen Hauptfläche senkrecht wegstehen und die voneinander beabstandet, zueinander parallel angeordnet sind, wobei die Membrane-Anlageorgane der einen Hauptfläche und die Membrane-Anlageorgane der gegenüberliegenden anderen Hauptfläche sich derartig gegenüberliegen, dass im zusammengebauten Zustand zweier Bipolarplatten zwischen den Membrane-Anlageorganen der einen Hauptfläche und den Membrane-Anlageorganen der anderen Hauptfläche ein mäanderförmiger Spaltraum für eine Brennstoffzellen-Membrane definiert ist, und dass der Zentralkörper der Bipolarplatte an der jeweiligen Hauptfläche mit Gaseinlass-Vertiefungen ausgebildet ist, die mit den an der jeweiligen Hauptfläche vorgesehenen Membrane-Anlageorganen fluidisch verbunden sind.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1, i.e. in that the bipolar plate has a planar central body which has membrane contact elements on each of its two planar main surfaces facing away from one another, which project perpendicularly from the respective main surface and which are spaced apart from one another are arranged in parallel, with the membrane contact elements of one main surface and the membrane contact elements of the other main surface lying opposite one another in such a way that when two bipolar plates are assembled there is a meandering gap space between the membrane contact elements of one main surface and the membrane contact elements of the other main surface is defined for a fuel cell membrane, and that the central body of the bipolar plate is formed on the respective main surface with gas inlet depressions which are fluidically connected to the membrane contact elements provided on the respective main surface.

Dadurch, dass im zusammengebauten Zustand zweier Bipolarplatten zwischen den Membrane-Anlageorganen der einen Hauptfläche und den Membrane-Anlageorganen der anderen Hauptfläche der benachbarten Bipolarplatte ein mäanderförmiger Spaltraum für eine Brennstoffzellen-Membrane gegeben ist, ergibt sich der Vorteil, dass zwischen den benachbarten Bipolarplatten eine vergleichsweise großflächige Membrane anordenbar ist. Nachdem bekanntermaßen der generierbare elektrische Strom (1A≈1cm2) und damit die elektrische Leistung zur Membrane-Fläche proportional ist, ist es erfindungsgemäß möglich, entweder die Flächenabmessungen der erfindungsgemäßen Bipolarplatten bei einer vorgegebenen elektrischen Leistung zu reduzieren, oder bei vorgegebenen Flächenabmessungen der Bipolarplatten eine größere elektrische Leistung zu erzielen. Für einen Brennstoffzellenstapel (Stack) bedeutet das, dass mit erfindungsgemäßen Bipolarplatten bei einer vorgegebenen Grundfläche der Brennstoffzellenstapel die Höhenabmessung die Gesamthöhe des Stapels kleiner sein kann, oder dass bei einer vorgegebenen Höhenabmessung des Brennstoffzellenstapels seine Grundfläche kleiner sein kann als bei Stacks mit bekannten Bipolarplatten. Dem Zwecke einer großen elektrischen Stromausbeute ist es hierbei in vorteilhafter Weise förderlich, wenn der Zentralkörper der erfindungsgemäßen Bipolarplatte an der jeweiligen Hauptfläche mit Gaseinlass-Vertiefungen ausgebildet ist, die mit den zugehörigen Membrane-Anlageorganen fluidisch verbunden sind. Die Gaseinlass-Vertiefungen sind erfindungsgemäß im Vergleich zu bekannten, geätzten oder gestanzten Gaseinlässen bekannter Bipolarplatten mit kleinen lichten Querschnitten großvolumig, so dass eine entsprechend große Quantität der Reaktanten wie bspw. von Wasserstoff und Luftsauerstoff der entsprechenden Bipolarplatte zugeführt werden kann. Daraus resultiert, dass mit erfindungsgemäßen Bipolarplatten ein vergleichsweise großer elektrischer Strom erzeugbar ist.The fact that in the assembled state of two bipolar plates there is a meandering gap space for a fuel cell membrane between the membrane contact elements of one main surface and the membrane contact elements of the other main surface of the adjacent bipolar plate results in the advantage that between the adjacent bipolar plates there is a comparatively large-area membrane can be arranged. Since it is known that the electrical current that can be generated (1A≈1cm 2 ) and thus the electrical power is proportional to the membrane area, it is possible according to the invention to either reduce the surface dimensions of the bipolar plates according to the invention for a given electrical power, or to reduce one for given surface dimensions of the bipolar plates achieve greater electrical power. For a fuel cell stack (stack), this means that with bipolar plates according to the invention for a given base area of the fuel cell stack, the overall height of the stack can be smaller, or that with a given height dimension of the fuel cell stack, its base area can be smaller than in stacks with known bipolar plates. The purpose of a large electrical current yield, it is beneficial here in an advantageous manner if the central body of the erfindungsge according to the bipolar plate is formed on the respective main surface with gas inlet depressions, which are fluidly connected to the associated membrane contact organs. The gas inlet depressions according to the invention are large in volume compared to known, etched or punched gas inlets of known bipolar plates with small clear cross sections, so that a correspondingly large quantity of the reactants such as hydrogen and atmospheric oxygen can be supplied to the corresponding bipolar plate. The result of this is that a comparatively high electric current can be generated with the bipolar plates according to the invention.

Bei der erfindungsgemäßen Bipolarplatte können die Membrane-Anlageorgane als Längsrippen ausgebildet sein, die durch Längstäler voneinander beabstandet sind. Die Längsrippen und Längstäler wechseln sich vorzugsweise mäanderförmig, wellenartig ab, so dass zwischen benachbarten Bipolarplatten eine Membrane problemlos anordenbar ist, ohne dass Beschädigungen derselben zu befürchten sind.In the case of the bipolar plate according to the invention, the membrane contact organs can be designed as longitudinal ribs which are spaced apart from one another by longitudinal valleys. The longitudinal ribs and longitudinal valleys preferably alternate in a meandering, wavy manner, so that a membrane can be arranged between adjacent bipolar plates without any problems, without fear of damage to the same.

Die Membrane besteht üblicherweise aus einem flexiblen Material mit einer Wanddicke von bspw. 10nm. Sie kann an ihren beiden Hauptflächen jeweils mit einem Katalysator beschichtet sein. Desgleichen ist es möglich, dass die Membrane an ihren beiden voneinander abgewandten Hauptflächen jeweils einen Katalysator und eine Gasdiffusionsschicht aufweist. Noch eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Membrane siebenschichtig ausgebildet ist, d.h. an ihren beiden Hauptflächen jeweils einen Katalysator, eine Gasdiffusionsschicht und eine Dichtung aufweist.The membrane usually consists of a flexible material with a wall thickness of 10 nm, for example. It can be coated with a catalyst on each of its two main surfaces. It is also possible for the membrane to have a catalyst and a gas diffusion layer on each of its two main surfaces facing away from one another. Yet another possibility is for the membrane to have a seven-layer design, i.e. having a catalyst, a gas diffusion layer and a seal on each of its two main surfaces.

Bei der erfindungsgemäßen Bipolarplatte können die Membrane-Anlageorgane aus einem dünnwandigen Blechmaterial bestehen und mit Perforationslöchern, Schlitzen o.dgl. ausgebildet sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Membrane-Anlageorgane der erfindungsgemäßen Bipolarplatte formstabil aus einem Gitter- oder Netzmaterial bestehen. Die Membrane-Anlageorgane können erfindungsgemäß auch formstabil aus einem Gespinst- oder Gewirkmaterial bestehen. Noch eine andere Möglichkeit besteht darin, dass bei der erfindungsgemäßen Bipolarplatte die Membrane-Anlageorgane formstabil aus einem offenporigen Sintermaterial bestehen.In the bipolar plate according to the invention, the membrane contact organs can consist of a thin-walled sheet metal material and with perforation holes, slots or the like. be trained. Another possibility is that the membrane contact elements of the bipolar plate according to the invention consist of a dimensionally stable grid or mesh material. According to the invention, the membrane contact organs can also consist of a dimensionally stable woven or knitted material. Yet another possibility is that, in the case of the bipolar plate according to the invention, the membrane contact elements consist of an open-pored sintered material in a dimensionally stable manner.

Die erfindungsgemäße Bipolarplatte kann aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen.The bipolar plate according to the invention can consist of a metal or a metal alloy.

Die erfindungsgemäße Bipolarplatte kann bevorzugt auch derartig ausgebildet sein, dass die jeweilige Längsrippe von Zungenelementen gebildet sind, die voneinander beabstandet sind. Für eine derartige Ausbildung der Bipolarplatte wird ein selbständiger Patentschutz beantragt. Dabei kann die Bipolarplatte aus einem Graphit-Compositmaterial bestehen.The bipolar plate according to the invention can preferably also be designed in such a way that the respective longitudinal rib is formed by tongue elements which are spaced apart from one another. Independent patent protection is being applied for for such a design of the bipolar plate. The bipolar plate can consist of a graphite composite material.

Um die Gaseinlass-Vertiefungen an den beiden Hauptflächen des Zentralkörpers der erfindungsgemäßen Bipolarplatte nach außen hin abzudichten, ist es zweckmäßig, wenn entlang des Randes jeder der beiden Hauptflächen der Bipolarplatte materialeinstückig ein Dichtungskragen wegsteht. Um benachbarte Bipolarplatten sicher und zuverlässig zusammenbauen zu können, kann es zweckmäßig sein, wenn die von den beiden Hauptflächen der jeweiligen Bipolarplatte wegstehenden Dichtungskragen unterschiedliche Höhenabmessungen aufweisen.In order to seal the gas inlet depressions on the two main surfaces of the central body of the bipolar plate according to the invention from the outside, it is expedient if a sealing collar protrudes in one piece along the edge of each of the two main surfaces of the bipolar plate. In order to be able to securely and reliably assemble adjacent bipolar plates, it can be expedient if the sealing collars protruding from the two main surfaces of the respective bipolar plate have different height dimensions.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch abschnittweise dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Bipolarplatte.Further details, features and advantages result from the following description of exemplary embodiments of the bipolar plate according to the invention, shown schematically in sections in the drawing.

Es zeigen:

  • 1 abschnittweise einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Bipolarplatte,
  • 2 abschnittweise einen Längsschnitt durch zwei zusammengebaute Bipolarplatten gemäß 1 mit einer zwischen diesen angeordneten Membrane,
  • 3 abschnittweise einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Bipolarplatte,
  • 4 einen Schnitt durch die Bipolarplatte entlang der Schnittlinie IV-IV in 3, und
  • 5 einen Schnitt durch die Bipolarplatte entlang der Schnittlinie V-V in 3.
Show it:
  • 1 partially a longitudinal section through an embodiment of the bipolar plate,
  • 2 section by section according to a longitudinal section through two assembled bipolar plates 1 with a membrane arranged between them,
  • 3 partially a longitudinal section through another embodiment of the bipolar plate,
  • 4 a section through the bipolar plate along line IV-IV in 3 , and
  • 5 a section through the bipolar plate along the section line VV in 3 .

1 zeigt eine Bipolarplatte 10 aus elektrisch leitendem Material für eine Brennstoffzelle. Die Bipolarplatte 10 weist einen Zentralkörper 12 auf, der an seinen beiden voneinander abgewandten Hauptflächen 14 jeweils mit voneinander durch Längstäler 16 beabstandeten Membrane-Anlageorganen 18 ausgebildet ist, die gasdurchlässig sind. Die Membrane-Anlageorgane 18 können dünnwandig aus einem Gitter- oder Netzmaterial bestehen, das mit dem Zentralkörper 12 eine Einheit bilden. Die Membrane-Anlageorgane 18 können bspw. auch dünnwandig blechförmig mit Perforationslöchern, Schlitzen o.dgl. ausgebildet sein. Die Gasdurchlässigkeit ist durch die strichlierten Linien verdeutlicht. 1 shows a bipolar plate 10 made of electrically conductive material for a fuel cell. The bipolar plate 10 has a central body 12 which is formed on its two main surfaces 14 facing away from one another with membrane contact elements 18 which are spaced apart from one another by longitudinal valleys 16 and which are gas-permeable. The membrane contact organs 18 can consist of a thin-walled lattice or mesh material that forms a unit with the central body 12 . The membrane contact organs 18 can, for example. Also thin-walled sheet metal with perforation holes, slots or the like. be trained. The gas permeability is illustrated by the dashed lines.

Wie aus 1 ersichtlich ist, liegen sich die an der einen Hauptfläche 14 vorgesehenen Membrane-Anlageorgane 18 und die an der gegenüberliegenden Hauptfläche 14 vorgesehenen Längstäler 16 gegenüber. Das Querschnittprofil der Membrane-Anlageorgane 18 ist an das Querschnittprofil der Längstäler 16 indestens annähern derartig angepasst, dass im zusammengebauten Zustand zweier Bipolarplatten 10 - wie er in 2 verdeutlicht ist - zwischen den Membrane-Anlageorganen 18 der einen Bipolarplatte 10 und den Längstälern 16 der benachbarten anderen Bipolarplatte 10 ein mäanderförmiger, wellenartiger Spaltraum 20 für eine Membrane 22 der Brennstoffzelle vorhanden ist.How out 1 As can be seen, the membrane contact elements 18 provided on one main surface 14 and the longitudinal valleys 16 provided on the opposite main surface 14 are located across from. The cross-sectional profile of the membrane contact elements 18 is at least approximately adapted to the cross-sectional profile of the longitudinal valleys 16 in such a way that in the assembled state of two bipolar plates 10 - as shown in 2 is illustrated - between the membrane contact organs 18 of a bipolar plate 10 and the longitudinal valleys 16 of the adjacent other bipolar plate 10 there is a meandering, wave-like gap space 20 for a membrane 22 of the fuel cell.

Jede der beiden Hauptflächen 14 ist mit einer den gasdurchlässigen oder gasführenden Membrane-Anlageorganen 18 zugeordneten Gaseinlass-Vertiefung 24 ausgebildet. Die jeweilige Gaseinlass-Vertiefung 24 ist mit einem zugehörigen Gaseinlass 26 für einen Reaktanten fluidisch verbunden. Durch den Gaseinlass 26 der einen Bipolarplatte 10 wird bspw. Wasserstoff und durch den Gaseinlass 26 der benachbarten anderen Bipolarplatte 10 wird bspw. Luftsauerstoff eingeleitet, um die bekannte chemische Reaktion in der Brennstoffzelle auszulösen, so dass an den Bipolarplatten 10 eine elektrische Spannung ansteht.Each of the two main surfaces 14 is formed with a gas inlet depression 24 assigned to the gas-permeable or gas-carrying membrane contact elements 18 . Each gas inlet well 24 is fluidly connected to an associated gas inlet 26 for a reactant. Hydrogen, for example, is introduced through the gas inlet 26 of one bipolar plate 10 and atmospheric oxygen, for example, is introduced through the gas inlet 26 of the other adjacent bipolar plate 10 in order to trigger the known chemical reaction in the fuel cell, so that an electrical voltage is present at the bipolar plates 10 .

Aus 2 ist außerdem ersichtlich, dass entlang des Randes der jeweiligen Bipolarplatte 10 materialeinstückig ein Dichtungskragen30 ausgebildet ist. Zweckmäßig kann es sein, wenn die Dichtungskragen 30 benachbarter Bipolarplatten 10 unterschiedliche Höhenabmessungen h1 und h2 aufweisen, um den Zusammenbau benachbarter Bipolarplatten 10 zu vereinfachen.Out of 2 It can also be seen that a sealing collar 30 is formed in one piece along the edge of the respective bipolar plate 10 . It can be expedient if the sealing collars 30 of adjacent bipolar plates 10 have different height dimensions h1 and h2 in order to simplify the assembly of adjacent bipolar plates 10.

3 zeigt in einer der 1 ähnlichen Schnittdarstellung eine Ausführungsform der Bipolarplatte 10 mit seinem Zentralkörper 12. Der Zentralkörper 12 weist voneinander abgewandte Hauptflächen 14 auf. Von den Hauptflächen 14 des Zentralkörpers 12 stehen senkrecht Membrane-Anlageorgane 18 weg. 3 shows in one of the 1 A similar sectional view shows an embodiment of the bipolar plate 10 with its central body 12. The central body 12 has main surfaces 14 facing away from one another. Membrane contact elements 18 project perpendicularly from the main surfaces 14 of the central body 12 .

Wie aus den 4 und 5 ersichtlich ist, ist das jeweilige Membrane-Anlageorgan 18 von Zungenelementen 32 gebildet, die in einer Reihe voneinander beabstandet sind.How from the 4 and 5 As can be seen, the respective membrane contact element 18 is formed by tongue elements 32 which are spaced apart from one another in a row.

Eine Ausbildung der Bipolarplatte 10, wie sie in den 3 bis 5 dargestellt ist, kann vorzugsweise aus einem Graphit-Compositmaterial hergestellt sein.An embodiment of the bipolar plate 10, as in the 3 until 5 is shown may preferably be made of a graphite composite material.

Gleiche Einzelheiten sind in allen Figuren jeweils mit den selben Bezugsziffern bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit den Figuren alle Einzelheiten jeweils detailliert zu beschreiben.The same details are denoted by the same reference numerals in all figures, so that it is not necessary to describe all details in detail in connection with the figures.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Bipolarplattebipolar plate
1212
Zentralkörper (von 10)Central Body (of 10)
1414
Hauptfläche (vom 12)Main Face (from 12)
1616
Längstäler (an 14)longitudinal valleys (at 14)
1818
Membrane-Anlageorgan (an 14)Membrane contact element (at 14)
2020
mäanderförmiger Spaltraum (zwischen 18 und 16 für 22)meandering gap space (between 18 and 16 for 22)
2222
Membrane (von 10)Membrane (of 10)
2424
Gaseinlass-Vertiefung (von 10 für 16, 18)Gas inlet recess (from 10 to 16, 18)
2626
Gaseinlass (für 24)gas inlet (for 24)
2828
Rand (von 10)edge (of 10)
3030
Dichtungskragen (bei 28)Seal Collar (at 28)
3232
Zungenelement (von 18)Tongue Element (of 18)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • DE 102020118597 A1 [0007]DE 102020118597 A1 [0007]

Claims (12)

Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (10) einen ebenflächigen Zentralkörper (12) aufweist, der an jeder seiner beiden voneinander abgewandten ebenen Hauptflächen (14) Membrane-Anlageorgane (18) aufweist, die von der jeweiligen Hauptfläche (14) senkrecht wegstehen und voneinander beabstandet, zueinander parallel angeordnet sind, wobei die Membrane-Anlageorgane (18) der einen Hauptfläche (14) und die Membrane-Anlageorgane (18) der gegenüberliegenden anderen Hauptfläche (14) sich derartig gegenüberliegen, dass im zusammengebauten Zustand zweier Bipolarplatten (10) zwischen den Membrane-Anlageorganen (18) der einen Hauptfläche (14) und den Membrane-Anlageorganen (18) der anderen Hauptfläche (14) ein mäanderförmiger Spaltraum (20) für eine Brennstoffzellen-Membrane (22) definiert ist, und dass der Zentralkörper (12) der Bipolarplatte (10) an der jeweiligen Hauptfläche (14) mit einer Gaseinlass-Vertiefung (24) ausgebildet ist, die mit den an der jeweiligen Hauptfläche (14) vorgesehenen Membrane-Anlageorganen (18) fluidisch verbunden sind.Bipolar plate for a fuel cell, characterized in that the bipolar plate (10) has a planar central body (12) which, on each of its two planar main surfaces (14) facing away from each other, has membrane contact elements (18) which extend from the respective main surface (14) protrude vertically and are spaced apart from one another and are arranged parallel to one another, with the membrane contact elements (18) on one main surface (14) and the membrane contact elements (18) on the other main surface (14) lying opposite one another in such a way that when they are assembled two bipolar plates are formed (10) a meandering gap space (20) for a fuel cell membrane (22) is defined between the membrane contact elements (18) of one main surface (14) and the membrane contact elements (18) of the other main surface (14), and that the central body (12) of the bipolar plate (10) is formed on the respective main surface (14) with a gas inlet depression (24) which is fluidically connected to the membrane contact elements (18) provided on the respective main surface (14). Bipolarplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane-Anlageorgane (18) als Längsrippen ausgebildet sind, die durch Längstäler (16) voneinander beabstandet sind.bipolar plate after claim 1 , characterized in that the membrane contact elements (18) are designed as longitudinal ribs which are spaced apart from one another by longitudinal valleys (16). Bipolarplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrippen und die Längstäler sich mäanderförmig, wellenartig abwechseln.bipolar plate after claim 2 , characterized in that the longitudinal ribs and the longitudinal valleys alternate in a meandering, wave-like manner. Bipolarplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane-Anlageorgane (18) aus einem dünnwandigen Blechmaterial bestehen und mit Perforationslöchern ausgebildet sind.bipolar plate after claim 2 , characterized in that the membrane contact elements (18) consist of a thin-walled sheet metal material and are designed with perforations. Bipolarplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane-Anlageorgane (18) formstabil aus einem Gitter- oder Netzmaterial bestehen.bipolar plate after claim 2 , characterized in that the membrane contact elements (18) consist of a dimensionally stable grid or mesh material. Bipolarplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane-Anlageorgane (18) formstabil aus einem Gespinst- oder Gewirkmaterial bestehen.bipolar plate after claim 2 , characterized in that the membrane contact organs (18) consist of a dimensionally stable spun or knitted material. Bipolarplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane-Anlageorgane (18) formstabil aus einem offenporigen Sintermaterial bestehen.bipolar plate after claim 2 , characterized in that the membrane contact elements (18) are made of an open-pored sintered material. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (10) aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht.Bipolar plate according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the bipolar plate (10) consists of a metal or a metal alloy. Bipolarplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Membrane-Anlageorgan (18) von Zungenelementen (32) gebildet ist, die in einer Reihe voneinander beabstandet sind.bipolar plate after claim 1 or 2 , characterized in that the respective membrane contact element (18) is formed by tongue elements (32) which are spaced apart from one another in a row. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bipolarplatte (10) aus einem Graphit-Compositmaterial besteht.Bipolar plate according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the bipolar plate (10) consists of a graphite composite material. Bipolarplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Randes (28) jeder der beiden Hauptflächen (14) der Bipolarplatte (10) materialeinstückig ein Dichtungskragen (30) wegsteht.Bipolar plate according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that along the edge (28) of each of the two main surfaces (14) of the bipolar plate (10) a sealing collar (30) protrudes in one piece. Bipolarplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die von den beiden Hauptflächen (14) der Bipolarplatte (10) wegstehenden Dichtungskragen (30) unterschiedliche Höhenabmessungen (h1, h2) aufweisen.bipolar plate after claim 11 , characterized in that the sealing collars (30) protruding from the two main surfaces (14) of the bipolar plate (10) have different height dimensions (h1, h2).
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